电子电路的焊接,组装与调试

第4章电子电路的焊接、组装与调试电子电路的焊接、组装与调试在电子工程技术中占有重要位置。任何一个电子产品都是由设计→焊接→组装→调试形成的，而焊接是保证电子产品质量和可靠性的最基本环节，调试则是保证电子产品正常工作的最关键环节。4.1焊接技术4.2组装与调试4.3电路故障分析及排除方法4.1焊接技术4.1.1常用工具及材料一、装接工具（1)、尖嘴钳头部较细，用于夹小型金属零件或弯曲元器件引线。不宜用于敲打物体或夹持螺母。（2）、偏口钳用于剪切细小的导线及焊后的线头，也可与尖嘴钳合用剥导线的绝缘皮。（3）、平口钳其头部较平宽，适用于重型作业。如螺母、紧固件的装配操作，夹持和折断金属薄板及金属丝。（4）、剥线钳专用于剥有包皮的导线。使用时注意将需剥皮的导线放入合适的槽口，剥皮时不能剪断导线。剪口的槽并拢后应为圆形。（5）、止血钳主要用来夹持物体，尤其在焊接不宜固定的元器件和拆卸电路板上的元器件时更能显示出其突出的优越性。（6）、镊子有尖嘴镊子和圆嘴镊子两种。尖嘴镊子用于夹持较细的导线，以便于装配焊接。圆嘴镊子用于弯曲元器件引线和夹持元器件焊接等，用镊子夹持元器件焊接还起散热作用。（7）、螺丝刀又称起子、改锥。有“一”字式和“十”字式两种，专用于拧螺钉。根据螺钉大小可选用不同规格的螺丝刀。但在拧时，不要用力太猛，以免螺钉滑口。二、焊接工具常用的手工焊接工具是电烙铁，其作用是加热焊料和被焊金属，使熔融的焊料润湿被焊金属表面并生成合金。1、电烙铁的结构常见的电烙铁有直热式、感应式、恒温式，还有吸锡式电烙铁。本章主要介绍直热式和吸锡式电烙铁。（1）、直热式电烙铁直热式电烙铁它又可以分为内热式和外热式两种。主要由以下几部分组成：1）发热元件：俗称烙铁芯。它是将镍铬发热电阻丝缠在云母、陶瓷等耐热、绝缘材料上构成的。内热式与外热式主要区别在于外热式发热元件在传热体的外部，而内热式的发热元件在传热体的内部。2）烙铁头：作为热量存储和传递的烙铁头，一般用紫铜制成。3）手柄：一般用实木或胶木制成，手柄设计要合理，否则因温升过高而影响操作。4）接线柱：是发热元件同电源线的连接处。必须注意：一般烙铁有三个接线柱，其中一个是接金属外壳的，接线时应用三芯线将外壳接保护零线。2、电烙铁的选用选择烙铁的功率和类型，一般是根据焊件大小与性质而定。3、烙铁头的选择与修整烙铁头的选择：烙铁头是贮存热量和传导热量。烙铁的温度与烙铁头的体积、形状、长短等都有一定的关系4、烙铁头温度的调整与判断烙铁头的温度可以通过插入烙铁心的深度来调节。烙铁头插入烙铁心的深度越深，其温度越高。通常情况下，我们用目测法判断烙铁头的温度。根据助焊剂的发烟状态判别：在烙铁头上熔化一点松香芯焊料，根据助焊剂的烟量大小判断其温度是否合适。温度低时，发烟量小，持续时间长；温度高时，烟气量大，消散快；在中等发烟状态，约6～8秒消散时，温度约为300℃，这时是焊接的合适温度。5、电烙铁的接触及加热方法（1）电烙铁的接触方法：用电烙铁加热被焊工件时，烙铁头上一定要粘有适量的焊锡，为使电烙铁传热迅速，要用烙铁的侧平面接触被焊工件表面。（2）电烙铁的加热方法：首先要在烙铁头表面挂有一层焊锡，然后用烙铁头的斜面加热待焊工件，同时应尽量使烙铁头同时接触印制板上焊盘和元器件引线.（a）小焊盘加热（b）大焊盘加热6、使用电烙铁的注意事项（1）在使用前或更换烙铁心时，必须检查电源线与地线的接头是否正确。尽可能使用三芯的电源插头，注意接地线要正确地接在烙铁的壳体上。（2）使用电烙铁过程中，烙铁线不要被烫破，应随时检查电烙铁的插头、电线，发现破损老化应及时更换。（3）使用电烙铁的过程中，一定要轻拿轻放，不焊接时，要将烙铁放到烙铁架上，以免灼热的烙铁烫伤自己或他人、它物；若长时间不使用应切断电源，防止烙铁头氧化；不能用电烙铁敲击被焊工件；烙铁头上多余的焊锡不要随便乱甩。（4）使用合金烙铁头（长寿烙铁），切忌用挫刀修整。（5）操作者头部与烙铁头之间应保持30cm以上的距离，以避免过多的有害气体(焊剂加热挥发出的化学物质)被人体吸入。三、焊接材料1、焊锡常用的焊料是焊锡，焊锡是一种锡铅合金。锡的熔点为232℃，铅为327℃，锡铅比例为60：40的焊锡，其熔点只有190℃左右，低于被焊金属，焊接起来很方便。机械强度是锡铅本身的2～3倍；而且降低了表面张力及粘度；提高了抗氧化能力。焊锡丝有两种，一种是将焊锡做成管状，管内填有松香，称松香焊锡丝，使用这种焊锡丝焊接时可不加助焊剂。另一种是无松香的焊锡丝，焊接时要加助焊剂。2、焊剂由于金属表面同空气接触后都会生成一层氧化膜，这层氧化膜阻止焊锡对金属的润湿作用，焊剂就是用于清除氧化膜的一种专用材料。我们通常使用的有松香和松香酒精溶液。另有一种焊剂是焊油膏，在电子电路的焊接中，一般不使用它，因为它是酸性焊剂，对金属有腐蚀作用。4.1.2手工焊接工艺及质量标准一、元器件焊接前的准备1电烙铁的选择合理地选用电烙铁，对提高焊接质量和效率有直接的关系。如果使用的电烙铁功率较小，则焊接温度过低，使焊点不光滑、不牢固，甚至焊料不能熔化，使焊接无法进行。如果电烙铁的功率太大，使元器件的焊点过热，造成元器件的损坏，致使印制电路板的铜箔脱落。2镀锡①镀锡要点：镀件表面应清洁，如焊件表面带有锈迹或氧化物，可用酒精擦洗或用刀刮、用砂纸打磨。②小批量生产时：镀焊可用锡锅。用调压器供电，以调节锡锅的最佳温度。③多股导线镀锡：多股导线镀锡前要用剥线钳去掉绝缘皮层，再将剥好的导线朝一个方向旋转拧紧后镀锡，镀锡时不要把焊锡浸入到绝缘皮层中去，最好在绝缘皮前留出一个导线外径长度没有锡，这有利于穿套管。3元器件引线加工成型元器件在印制板上的排列和安装有两种方式，一种是立式，另一种是卧式。元器件引线弯成的形状应根据焊盘孔的距离不同而加工成型。加工时，注意不要将引线齐根弯折，一般应留1.5mm以上，弯曲不要成死角，圆弧半径应大于引线直径的1-2倍。并用工具保护好引线的根部，以免损坏元器件。同类元件要保持高度一致。各元器件的符号标志向上（卧式）或向外（立式），以便于检查。4元器件的插装（1）卧式插装：卧式插装是将元器件紧贴印制电路板插装，元器件与印制电路板的间距应大于1mm。卧式插装法元件的稳定性好、比较牢固、受振动时不易脱落。（2）立式插装：立式插装的特点是密度较大、占用印制板的面积少、拆卸方便。电容、三极管、DIP系列集成电路多采用这种方法。5常用元器件的安装要求：（1）、晶体管的安装：在安装前一定要分清集电极、基极、发射极。元件比较密集的地方应分别套上不同彩色的塑料套管，防止碰极短路。对于一些大功率晶体管，应先固定散热片，后插大功率晶体管再焊接。（2）、集成电路的安装：集成电路在安装时一定要弄清其方向和引线脚的排列顺序，不能插错。现在多采用集成电路插座，先焊好插座再安装集成块。（3）、变压器、电解电容器、磁棒的安装：对于较大的电源变压器，就要采用弹簧垫圈和螺钉固定；中小型变压器，将固定脚插入印制电路板的孔位，然后将屏蔽层的引线压倒再进行焊接；磁棒的安装，先将塑料支架插到印制电路板的支架孔位上，然后将支架固定，再将磁棒插入。安装元器件时应注意：安装的元器件字符标记方向一致，并符合阅读习惯，以便今后的检查和维修。穿过焊盘的引线待全部焊接完后再剪断。二、手工烙铁焊接技术１、电烙铁的握法为了人体安全一般烙铁离开鼻子的距离通常以30cm为宜。电烙铁拿法有三种。反握法动作稳定，长时间操作不宜疲劳，适合于大功率烙铁的操作。正握法适合于中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作。一般在工作台上焊印制板等焊件时，多采用握笔法。（a）反握法（b）正握法（c）握笔法电烙铁的握法２、焊锡的基本拿法焊锡丝一般有两种拿法。焊接时，一般左手拿焊锡，右手拿电烙铁。进行连续焊接时采用图（a）的拿法，这种拿法可以连续向前送焊锡丝。图（b）所示的拿法在只焊接几个焊点或断续焊接时适用，不适合连续焊接。（a）连续焊接时（b）只焊几个焊点时焊锡的基本拿法3、焊接操作注意事项①保持烙铁头的清洁因为焊接时烙铁头长期处于高温状态，其表面很容易氧化并沾上一层黑色杂质形成隔热层，使烙铁头失去加热作用。②采用正确的加热方法要靠增加接触面积加快传热，而不要用烙铁对焊件加力。应该让烙铁头与焊件形成面接触而不是点接触。③加热要靠焊锡桥要提高烙铁头加热的效率，需要形成热量传递的焊锡桥。④在焊锡凝固之前不要使焊件移动或振动用镊子夹住焊件时，一定要等焊锡凝固后再移去镊子。•⑤焊锡量要合适过量的焊锡会增加焊接时间，降低工作速度。•⑥不要用过量的焊剂适量的焊剂是非常有必要的。过量的松香不仅造成焊后焊点周围脏不美观，而且当加热时间不足时，又容易夹杂到焊锡中形成“夹渣”缺陷。4、焊接步骤五步焊接法：（a）准备施焊：烙铁头和焊锡靠近被焊工件并认准位置，处于随时可以焊接的状态，此时保持烙铁头干净可沾上焊锡。(b)加热焊件：将烙铁头放在工件上进行加热，烙铁头接触热容量较大的焊件。(c)熔化焊锡：将焊锡丝放在工件上，熔化适量的焊锡，在送焊锡过程中，可以先将焊锡接触烙铁头，然后移动焊锡至与烙铁头相对的位置，这样做有利于焊锡的熔化和热量的传导。此时注意焊锡一定要润湿被焊工件表面和整个焊盘。(d)移开焊锡丝：待焊锡充满焊盘后，迅速拿开焊锡丝，待焊锡用量达到要求后，应立即将焊锡丝沿着元件引线的方向向上提起焊锡。(e)移开烙铁：焊锡的扩展范围达到要求后，拿开烙铁，注意撤烙铁的速度要快，撤离方向要沿着元件引线的方向向上提起。三、焊点合格的标准1、焊点有足够的机械强度：为保证被焊件在受到振动或冲击时不至脱落、松动，因此要求焊点要有足够的机械强度。2、焊接可靠，保证导电性能：焊点应具有良好的导电性能，必须要焊接可靠，防止出现虚焊。3、焊点表面整齐、美观：焊点的外观应光滑、圆润、清洁、均匀、对称、整齐、美观、充满整个焊盘并与焊盘大小比例合适。满足上述三个条件的焊点，才算是合格的焊点。四、特殊元件的焊接①1、集成电路元件：MOS电路特别是绝缘栅型，由于输入阻抗很高，稍不慎即可能使内部击穿而失效。为此，在焊接集成电路时，应注意下列事项：(1)对CMOS电路，如果事先已将各引线短路，焊前不要拿掉短路线。(2)焊接时间在保证浸润的前提下，尽可能短，每个焊点最好用3s焊好，连续焊接时间不要超过10s。(3)使用烙铁最好是20W内热式，接地线应保证接触良好。若无保护零线，最好采用烙铁断电用余热焊接。2、几种易损元件的焊接①有机材料铸塑元件接点焊接②簧片类元件接点焊接3、导线焊接技术五、焊接质量的检查1、目视检查：就是从外观上检查焊接质量是否合格，有条件的情况下，建议用3～10倍放大镜进行目检，目视检查的主要内容有：（1）是否有错焊、漏焊、虚焊。（2）有没有连焊、焊点是否有拉尖现象。（3）焊盘有没有脱落、焊点有没有裂纹。（4）焊点外形润湿应良好，焊点表面是不是光亮、圆润。（5）焊点周围是无有残留的焊剂。（6）焊接部位有无热损伤和机械损伤现象。•2、手触检查：在外观检查中发现有可疑现象时，采用手触检查。主要是用手指触摸元器件有无松动、焊接不牢的现象，用镊子轻轻拨动焊接部或夹住元器件引线，轻轻拉动观察有无松动现象。六、焊点缺陷产生的原因（1）桥接：桥接是指焊锡将相邻的印制导线连接起来。时间过长、焊锡温度过高、烙铁撤离角度不当造成的。（2）拉尖：焊点出现尖端或毛刺。原因是焊料过多、助焊剂少、加热时间过长、焊接时间过长、烙铁撤离角度不当。（3）虚焊：焊锡与元器件引线或与铜箔之间有明显黑色界线，焊锡向界线凹陷。原因是印制板和元器件引线未清洁好、助焊剂质量差、加热不够充分、焊料中杂质过多。（4）松香焊：焊缝中还将夹有松香渣。主要是焊剂过多或已失效、焊剂未充分挥发作用、焊接时间不够、加热不足、表面氧化膜未去除。（5）铜箔翘起或剥离：铜箔从印制电路板上翘起，甚至脱落。主要原因是焊接温度过高，焊接时间过长、焊盘上金属镀层不良。（6）不对称：焊锡末流满焊盘。主要是焊料流动性差、助焊剂不足或质量