手把手教你焊接电路板
电路板焊接是一项重要的技术,在多个领域和行业中都有广泛应用。在电子元件焊接、电路板维修和DIY、硬件产品开发过程中需要掌握如何焊接。本文将详细讲述如何手工焊接。最后讲手工焊接和机器焊接的适用情况。
1.如何手工焊接
在手工焊接时,需要准备好工具材料、掌握好焊接方法和相应的检测方法。
1.1.焊接工具和材料
焊接要准备的基本工具和材料有电烙铁、焊锡丝、松香(助焊膏)、镊子、万用表、吸锡带等其他工具。
1.1.1.电烙铁
电烙铁有很多种,有内热式、外热式、恒温式和吸锡式。为了方便携带,建议使用内热式烙铁铁。此外还需要有烙铁架和海绵,烙铁架用于放置电烙铁,海绵用于擦拭烙铁锡渣,海绵不应太湿或太干,应手挤海绵直至不滴水为宜。
电烙铁常用的烙铁头有3种,刀头、、马蹄形和尖头。建议初学者使用刀头,因为刀头适用于焊接多引脚器件以及需要脱焊的场合,对于LQFP封装及排针,还有贴片电阻、电容、电感也非常方便。
电烙铁的使用方法:
(1)先接上电源,等待烙铁头温度升至焊锡熔点,蘸上助焊剂(松香),然后用烙铁头刃面接触焊锡丝(焊锡含有助焊剂则不用这个步骤),使烙铁头上均匀的镀上一层锡(亮亮的,薄薄的就可以)。有利于放置烙铁头表面氧化。没有助焊剂的烙铁头,焊接时不容易上锡。(所以脱焊时,有连锡情况下可以让烙铁头加上助焊剂)。
(2)进行普通焊接时,一手拿烙铁头,一首拿焊锡丝,靠近根部,两头轻轻一碰,一个焊点就形成了。
(3)焊接时间不宜过长,防止烫坏元件。必要时可用镊子夹住引脚帮助散热。
(4)焊接完成后,再给烙铁头镀上一层锡,防止氧化,再断开电源。
电烙铁使用注意事项:
(1)检查烙铁头是否松动
(2)使用时不要用力敲击(建议不要用胶袋卷做成的桶子上敲甩,永久了容易坏),烙铁上焊锡过多时用湿海绵擦拭,不要乱甩,防止烫伤。(规范作业、规范作业、规范作业,重要的事情说三遍)
(3)导线不要碰到烙铁头
(4)不要让烙铁头长期处于待焊的状态,因为温度过高会使烙铁头“烧死”
(5)用后断电
1.1.2.镊子
焊接电路板的镊子有直尖头、弯尖头和圆尖头。直尖头是使用最多的。
1.1.3.焊锡
焊锡是在焊接电路中连接电子元件的重要原材料,是一种熔点较低的焊料。常用的焊锡主要是用锡基合金做成的。根据焊锡中有无松香,将焊锡分为实心焊锡和松香型焊锡。焊接元器件时建议使用松香芯焊锡,因为这种焊锡熔点低,而且内含松香助焊剂,提高可焊性。
同时手工焊接时建议使用无铅焊锡,减少焊接过程中铅的吸入,这样对身体健康要友好一些。
1.1.4.万用表
在焊接过程中常用的就是测是否短路,测电阻大小、电容大小和电路两端电压。
1.1.5.松香
松香在焊接中作为助焊剂,起助焊作用。从理论上讲,助焊剂的熔点比焊料低,其比重黏度,表面张力都比焊料小,因此在焊接时,助焊剂先熔化,很快流浸、覆盖于焊料表面,起到隔绝空气防止金属表面氧化的作用,并能在焊接的高温下与焊锡及被焊金属的表面发生氧化膜反应,使之溶解,还原纯净的金属表面。合适的焊锡有助于焊出满意的焊点形状,并保持焊点的表面光泽。松香是中性的,不会腐蚀电路元件和烙铁头。松香的具体使用看个人习惯,有人在每焊完一个元件,都会把烙铁头在松香上浸一下,有人只有在点电烙铁头被氧化,不太方便使用时,才会在上面浸一些松香。
1.1.6.吸锡带
在焊接引脚密集的贴片元件时,很容易因为焊锡过多而导致引脚短路,使用吸锡带就可以“吸走”多余的焊锡。使用方法:用剪刀剪下一小段吸锡带,用电烙铁加热使其表面蘸上一些松香,然后用镊子夹住将其放在焊盘上,再用电烙铁压在吸锡带上,当吸锡带变为银白色时表明焊锡被“吸走”了。这个时候不要用手去碰吸锡带,防止烫伤。
1.1.7.其他工具
常用的其他工具还有焊锡枪;特氟龙板(刮烙铁头的残渣);钢丝球(清洁烙铁头);烙铁头复活剂(去除氧化物);洗板水,酒精(清洗助焊剂,以便用万用表测试芯片);口罩,吸烟仪(保护身体健康)
1.2.单个元件焊接方法
插件元件好焊接就不做过多说明,而对于焊接贴片元件来说,元件的固定非常重要。有两种固定元件的方法,即单脚固定法和多脚固定法。像电阻、电容、二极管等引脚数为2的元件常常采用单脚固定法。而多引脚且引脚密集的元件采用多脚固定法。
此外,焊接过程中要注意控制时常,不能太长也不能太短,通常在1-4s内完成焊接,时间长容易损坏元件,时间太短则焊锡不能充分熔化,造成焊点不光滑、有毛刺、不牢固,也可能出现虚焊现象。同时注意元器件方向别放反了(如极性电容,芯片第1脚,二极管等等)。要注意不要烫伤器件壳体(如发光二极管的贴片LED灯珠胶体,以免高温损坏LED灯珠)。
多脚元件(如芯片)焊接方法:
1.往焊盘上涂一层薄薄的锡
2.将芯片引脚与电路板上的焊盘一一对应,用镊子或手指轻轻压住以防止抖动。
3.焊接芯片的一个部分,然后再焊接另一边的一个部分达到固定芯片的目的
4.然后进行拖焊即可。
两脚元件(如电阻、电容)焊接方法:
1.在贴片电阻上的一个焊盘上加适量的锡
2.用镊子夹住电阻,,将电阻的一个引脚推入熔解的焊锡中。然后移开电烙铁,此时电阻的一个引脚就固定好了。
3.然后给另一个引脚上锡即可
1.3.电路板整板焊接步骤
在焊接时,很多人急着把所有元件全部焊上去。由于焊接过程中没有任何过程检测,最终通电后,电路板要么没有任何反应,要么被烧坏,而真正一次性焊接并验证成功的电路板极少。在这里建议分步骤焊接。
1.拿到空板后,检测各电源之间是否短路,若短路,直接换板子,若一直短路,则PCB设计就有问题。
2.焊接芯片,芯片引脚与焊盘之间不能短路和虚焊。
3.焊接电源部分的相关器件。
4.焊接其余的部分器件:如通信部分、数据交互部分。
1.4.检测方法
1.芯片各引脚之间不能短路,也不能虚焊。
2.5V、3.3V、GND等各电源部分不能短路,上电之后电压测量正常。
3.上电后,芯片能正常下载程序。
每焊接完一个部分,都可以用万用表检测是否有短路现象。若短路,则焊接有问题,需要进行检查。检验:将万用表调到蜂鸣器挡对焊接效果进行检测。
2.手工焊接与机器焊接适用情况
手工焊接适用于少量或单片的PCB进行焊接,当我们在新产品的开发初期,可以考虑使用小型实验室设备或手工焊接来完成,以便快速迭代和验证设计。但是在产品的量产阶段或者需要节省个人焊接时间的情况下,推荐选择工厂进行帮忙焊接。
这是因为PCB工厂能够提供大规模生产所需的产能和质量控制,确保产品能够按时交付并满足市场需求。以我所熟知的某创来说,对于需要单面焊接(单双层电路板居多)或者单/双面焊接(高多层电路板居多),使用雅马哈高速贴片机,1台机器焊点输出每小时高达5万点,1台机器能抵多少个人工呀,同时产线上且远不止一台机器。同时对于需要插件的元器件有选择性波峰焊,能够针对特定区域进行精确焊接。在焊接质量方面,有SPI锡膏印刷后检测、AOI自动光学检测、还有X-RAY用于PCB和SMD元器件焊接质量的无损检测、飞针检查。最后还有人工QC进行检查。在批量情况下,从速度和质量上来讲,机器都是远胜于人工的。