电子技术基本操作技能（doc+20).doc

电子技术基本操作技能

要点
 印制板的基本知识
 焊接材料与焊接工具
难点
 印制板的设计
 印制板的制作
 手工焊接技术

3.1 印制板的设计与制作
3.1.1 印刷板的基本知识
印制电路板（Print Circuit Board，缩写为PCB，简称印制板）是通过专门工艺，在一定尺寸的绝缘基材敷铜板上，按预定设计印制导线和小孔，可在板上实现元器件之间的相互连接。
1. 印制电路板的种类
（1）单面板、双面板和多面板
 单面板
在印制电路板上只有一面有铜箔导线的称为单导印制电路板，简称单面板,见图3-1。单面板的结构简单且成本低廉，因此，广泛应用于各个行业中。但是正因为其过于简单、布线的选择余地小，所以对于比较复杂的电路，设计的难度往往很大，甚至不可能实现。

图3-1 单面板和双面板
 双面板
在板子的两面都可以布线，中间利用过孔连接，这样交叉的路线可以在不同的板层通过而不相互接触称为双层印制电路板，简称双面板，见图3-1。同单面板相比双面板应用更为广泛，它具有布线方便、简洁的特点，同样的电路，使用双面板线路长度更短，劳动强度更小，所以，在目前的电路板制作中，使用最普遍的就是双面板。
 多面板
多层印制电路板简称多面板，是指四层或四层以上的电路板，见图3-2。它是在双面板已有的顶层和底层基础上，增加了内部电源层、内部接地层以及中间布线层。随着电子工业的迅速发展，在电路比较复杂，且对电路板要求严格时，单面板和双面板很可能就无法实现理想的布线，甚至根本不可能完成。这时，就必须采用多面板布线。

图3-2 多面板
（2）刚性、挠性印制电路板
刚性印制电路板是指由不易变形的刚性基材制成的印制电路板，在使用时处于平展状态。一般电子设备中使用的都是刚性印制电路板。
挠性印制电路板是指可以扭曲和伸缩的基材制成的印制电路板，在使用时可根据安装要求将其弯曲。挠性印制电路板一般用于特殊场合，如：某些无绳电话机的手柄是弧形的，其内部往往采用挠性印制电路板。
2. 印制电路板的材料
印制电路板是在绝缘的基板上，敷以电解铜箔，再经热压而成的。目前，我国常用单、双面板的铜箔厚度为35um，国外开始使用18um、10um和5um等超薄铜箔具有蚀刻时间短、侧面腐蚀小、易钻孔和节约铜材等优点。
常用的基板有：
 酚醛纸质基板
这种基板价格低，但耐潮和耐热性不好，一般用于对耐潮和耐热性要求不高的电气设备中。
 环氧酚醛玻璃布基板
这种基板的耐潮和耐热性都较好，但其透明度稍差。
 环氧玻璃布基板
它除了具有环氧酚醛布基板的优点外，还有透明度好，便于安装和维修，冲剪和钻孔性能良好等优点，多用于双面板。
 聚四氟乙烯玻璃布基板
它具有良好的介电性能和化学稳定性，是一种工作范围宽（-230℃~260℃），耐调温、高绝缘的基材。
此外，还有耐火的自熄性基板，挠性基板等。
印制电路板常用厚度有：0.1mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm等，印制电路板的电气指标可参阅相关手册。
3. 印制电路板设计的常用术语
元件面 大多数元件都安装在其上的那一面。
焊接面 与元件面相对的另一面。
丝印层 丝印层是印制在元件面上的一种不导电的图形（有时焊接面上也有丝印层），代表一些器件的符号和标号，用于标注元件的安装位置，一般通过丝印的方法，将绝缘的白色涂料印制在元件面上。
阻焊图 它是为了防止需要焊接的印制导线被焊接而绘制的一种图形。在制板过程中，可根据阻焊图的要求将不需要焊接的地方涂一层阻焊剂，只露出需要焊接的部位。使用CAD软件设计PCB时，当焊接面和元件面设计完成后，软件可自动生成阻焊图。
焊盘 用于连接和焊接元件的一种导电图形。
金属化孔 金属化孔也称为通孔，孔壁沉积有金属的孔，主要用于层间导电图形的电气连接。
通孔 通孔也称为中继孔，是用于导线转接的一种金属孔。通孔一般只用于电气连接，不用于焊接元件。
坐标网格 两组等距离平行正交而成的网格（或称为格点）。它用于元器件在印制电路板上的定位，一般要求元件的管脚必须位于网格的交点上，导线不一定按网格定位。
3.1.2 印制板的设计
印制电路板设计是电子产品制作的重要环节，其合理与否不仅关系到电路在装配、焊接、调制和检修过程中是否方便，而且直接影响到产品的质量与电气性能。
对于同一张电路原理图，因为思路不同、习惯不一、技巧各异，就会出现各种设计方案，结果具有很大的灵活性和离散性。
对于初学者来说，首先就是掌握电路的原理和一些基本布局、布线原则。然后通过大量的实践，在实践中摸索、领悟并掌握布局、布线原则，积累经验，才能不断的提高印制电路板的设计水平。
1. 印制电路板设计常用标准
印制电路板设计必须符合有关标准，下面列出几个最基本的标准。
（1）网格尺寸
一般分公制和英制两种标准。最基本的坐标网格间距为2.5mm，当需要更小的网格时，采用1.25mm和0.625mm。国外生产的集成电路一般采用英制规范，例如：双列直插式（DIP）的管脚间距为2.45mm（十分之一英寸）。所以，在放置元件时一般可采用英制坐标网格。
（2）孔径和焊盘尺寸
标称孔径和最小焊盘直径如表3-1所示。实际制作中，最小孔径受生产印制电路板厂家具有的工艺水平的限制，就目前而言，一般选0.8mm以上，焊盘尺寸一般也要比表中所列数据稍大些。
表3-1 标称孔径与最小焊盘直径（单位：mm）
标称孔径 0.4 0.5 0.6 0.8 0.9 1.0 1.3 1.6 2.0
最小焊盘直径 1.0 1.0 1.2 1.4 1.5 1.6 1.8 2.5 3.0
（3）导线宽度
导线宽度没有统一的要求，其最小值应能承受通过这条导线的最大电流值。一般应大于10密耳（1Mil为千分之一英寸）。考虑到美观、整齐，导线宽度应尽量宽一些，一般可取20~50密耳。
（4）导线间距
导线之间的间距没有统一的要求，但两条导线之间的最小距离应满足电气安全要求。考虑到工艺方便，导线间距应大于10密耳（Mil），在允许的条件下，导线间距应尽量宽一些，在集成块两管脚之间（100Mil）一般只设计一根导线。当导线平行时，各导线之间的距离应均匀一致。
（5）焊盘形状
常用的焊盘形状有4种：方形、圆形、长圆形和椭圆形。最常用的是圆形焊盘。
2. 印制电路板上的干扰及抑制
（1）电源干扰与抑制
电路的质量直接影响整机的技术指标，而电源的质量除原理设计本身外，工艺布线和印制电路板设计不合理，去耦电容放置的位置不正确，都会产生干扰，特别是交流电源的干扰。一般常用铝电解电容器滤低频干扰，并将其放置在印制电路板电源线上；陶瓷电容器用于滤除干扰，将其装在集成电路的近处；对于每个大规模集成电路（LSI）并联0.01~0.1μF的电容；每几个中规模集成电路（MSI）并联0.01~0.1μF的电容器；每5~10个小规模集成电路（SSI）并联0.01~0.1μF的电容器；对用作线路驱动器和接收器的集成电路，每个都接入0.1μF左右的电容器。
（2）印制导线间的寄生耦合
两条相距相近平行导线，当信号从一条线中通过时，另一条线内也会产生感应信号，此感应信号就是由分布参数产生的干扰源。为了抑制这种干扰，排版前应分析原理图，区别强弱信号线，使弱信号线尽量短，并避免与其他信号线平行。
（3）温度的干扰及抑制
温度升高造成的干扰在印制电路板设计中也应引起注意。对于发热元器件，应优先安排在有利于散热的位置，尽量不要把几个发热元器件放在一起，对于温度敏感的元器件，不宜放在热源附近或设备的上部。
（4）地线的公共阻抗干扰及抑制
由于地线具有一定的电阻和电感，在电路工作时，地线具有一定的阻抗，当地线中有电流流过时，因阻抗的存在，必然在地线上产生压降，这个压降使地线上各点电位都不相等，这就对各级电路带来影响。为克服地线公共阻抗的干扰，在地线布设时应遵循以下几个原则：
 地线一般布设在印制电路板最边缘，以便于印制电路板安装在机壳底座或机架上。
 对低频信号地线，采用一点接地的原则：
a. 串联式一点接地 如图3-3所示，各单元电路一点接地线于公共地线，但各电路离电源远近不同，离电源较远的C回路因地线阻抗大所受的干扰大，而离电源最近的A回路因地线阻抗小所受的干扰最小。由于各电路抗干扰的能力不同，所以在这种地线系统中，除了要设计低阻抗地线外，还应将易受干扰的敏感电路单元尽可能靠近电源。串联式一点接地能有效地避免公共阻抗和接地闭合回路造成的干扰，而且简单经济，在电路中被广泛采用。
b. 并联式一点接地 如图3-4所示。以面积足够大的铜箔作为接地母线，并直接接到电位基准点，需要接地的各部分就近接到该母线上。由于接地母线阻抗很小，故能够把公共阻抗干扰减弱到允许程度。

图3-3 串联式一点接地 图3-4 并联式一点接地
 高频电路宜采用多点接地，在高频电路中应尽量扩大印制电路板上地线的面积，这样可以有效减小地线的阻抗；在一块印制电路板上，如果同时布设模拟电路和数字电路，两种电路的地线要完全分开，供电也要完全分开，以抑制它们相互干扰。
3. 印制电路板元器件的布局
在印制电路板的排版设计中，元器件的布局至关重要，这决定了板面的整齐美观程度和印制导线的长短与数量，对整机的可靠性也有一定的影响，对于模拟电路和高频电路尤为重要。布设元器件时应遵循以下几个原则：
 在通常情况下，所有元器件均应布置在印制电路板的一面，如果需要绝缘，可在元器件与印制电路板之间垫绝缘薄膜或元器件与印制电路板之间留有1~2mm的间隙。
 在条件允许的情况下，尽量使元器件在整个板面上分布均匀、疏密一致。在保证电气性能的前提下，元器件应相互平行或垂直排列，以求整齐、美观。
 重而大的元器件，尽量安置在印制电路板上紧靠固定端的位置，并降低重心。
 发热元器件应优先安排在有利于散热且远离高温区。
 对电磁感应较灵敏的元器件和电磁辐射较强的元器件在布局时应避免它们之间相互影响。
布局的首要任务就是如何合理地安排元件位置，减少不利因素。目前已有多种CAD印制电路板设计软件具有自动布局功能，但是，CAD软件在布局时只从拓扑结构上考虑元件的位置，未能考虑上述的种种因素，这样的布局有时无法可靠保证电路指标特性。所以，设计人员往往要采用人工布局或进行调整。
4. 印制电路板的布线设计
完成布局之后，接着就是布线设计，在布线设计时如何使布局合理化、整齐、美观，要考虑如下几点：
（1）先设计公共通路的导线
公共通路导线主要指地线和电源线。这些线要连接每个单元电路，走线距离最长，所以应先设计它们。
（2）按信号流向布线
在设计导线时，一般按信号的传输走向，逐步设计各个单元电路的导线。
（3）保持良好的导线形状
在设计导线时，良好的导线形状的主要标准是：导线的长度最短；在导线转弯时要避免出现锐角；焊盘和导线的附着力强；地线和电源线应尽量宽一些；除了地线和电源线之外，导线的宽度和线距应整齐、均匀、美观。图3-5列出了一些初学者容易犯的错误，希望初学者在设计导线时应特别注意。
（4）双面板布线
双面板的导线设计与单面板有较大的不同，一般是：同一层面上的导线方向尽量一致，或者都是水平方向布线或者都是垂直方向布线；元件面的导线与焊接面的导线相互垂直；两个层面上的导线连接必须通过通孔。
5. 印制电路板的设计步骤和方法
（1）确定印制电路板及尺寸
 印制电路板的形状
印制电路板的形状通常与整机外形有关，一般采用长方形，其长度比例以3：2或4：3为最佳。
 印制电路板的尺寸
印制电路板的尺寸的确定应考虑整机的内部结构、印制电路板上元器件的数量尺寸及安装排列方式。
（2）草图设计
版面的四周留出一定的空白间距（一般为5~10mm）不设置焊盘与导线，绘制印制电路板的定板孔和各元器件的固定孔。
 进行元器件布局
用铅笔画出各元器件外形轮廓，注意应使元器件轮廓尺寸与实物对应，元器件间距要均匀一致，各元器件之间外表距离不能小于1.5mm。使用较多的小型元器件可不画出轮廓，如电阻、小电容等，但要做到心中有数。在元器件布局时还应考虑各种干扰及散热问题等。
 确定并标出焊盘位置
有精度要求的焊盘要严格按尺寸标出。无尺寸要求的焊盘，应尽量使元器件排列均匀、整齐。布置焊盘位置时，不要考虑焊盘间距是否一致，而应根据元器件大小形状而定，最终保证元器件装配后均匀、整齐、疏密适中。
 勾画印制导线
为简便起见，只用细线标明导线的走向即路径，不需要把印制导线按照实际宽度画出来，但应考虑线间的距离，以及地线、电源线等产生的公共阻抗的干扰。在布线时，导线不能交叉，必要时可用跨线。
铅笔绘制的草图反复核对无误后，再用绘图笔重描焊点及印制导线，描好后擦去元器件实物轮廓图，使草图清晰明了。
标明焊盘尺寸及印制导线的宽度，注明印制电路板的技术要求。
3.1.3 印刷板的制作
（1）材料的确定
根据电路的工作频率及工作环境来选用不同基材的印制电路板。
（2）敷铜板的表面处理
由于加工、储存等原因，在敷铜板的表面会形成一层氧化层，氧化层将影响底图的复印，为此在复印底图前应将敷铜板表面清洗干净。具体方法是：用水砂纸蘸水打磨，用去污粉擦洗，直到将板面擦亮为止，然后用水冲洗，用布擦净后即可使用。这里切忌用粗砂纸打磨，否则会使铜箔变薄，且表面不光滑，影响描绘底图。
（3）复印电路图
把已经绘制完毕的印制电路板图，用复写纸复印在敷铜板的铜箔面上。复印时最好把复印纸、印制电路板图用胶布固定在敷铜板上。复印完毕后，要认真复查是否有错误和漏掉的线条，复查后再把印制电路板图和复写纸取下。
（4）描图
仔细检查复印后的印制电路板图，无误后用小冲头对准要钻孔的部位冲上一个小的凹痕，便于以后打孔时不至于偏移位置，随后便可对复印痕迹描上防腐蚀剂。防腐蚀剂种类很多，一般业余制作可采用喷漆或漆片溶液等。这些防腐蚀剂的特点是干得快，图描完后稍等片刻就能进行腐蚀处理，但它们的漆层较薄，在腐蚀工序中，稍有疏忽就容易碰掉漆层。漆片溶液可以自己配制，将1份漆片溶于3份工业酒精中，完全溶解后再加入少量的甲基紫作为色剂，便可使用了。描图用的笔，可用小号毛笔，也可用鸭嘴笔，另外还可将描图液灌在废旧的注射器中进行描制，这种方法既灵活又方便，特别适宜描制较细的线条。实际使用时，针尖的斜口部分要先用钢丝钳剪去，再用挫刀挫光滑即可。描完后的印制电路板应平放，让描图液自然干透，同时检查线条是否有麻点、缺口或断线，如果有，应及时填补、修复。再用快口尖刀将线条图形整理一下，使线条光滑、焊盘圆滑。
（5）去除废铜箔
铜箔上所需的线路已被防腐蚀剂涂上，剩下的铜箔必须去除。制作方法常用化学腐蚀法或刀刻法。
 化学腐蚀法
三氯化铁是腐蚀印制电路板最常用的化学药品，溶液浓度一般取35%左右，即用1份三氯化铁加2份水配制而成。配制时在容器里先放三氯化铁后放水，并不断搅拌。盛放腐蚀液的容器应是塑料或搪瓷盆，不能使用铜、铁、铝等金属制品，因为三氯化铁会与这些金属发生化学反应。把要腐蚀的印制电路板浸没在溶液之中，溶液量控制在铜箔面正好完全被浸没为限，太少不能很好地腐蚀印制电路板，太多易造成浪费。为了加快腐蚀速度，在腐蚀过程中，要不断晃动容器，或用毛笔在印制电路板上来回地刷洗。如嫌速度还太慢，也可适当加大三氯化铁的浓度，或提高溶液的温度，但溶液浓度不宜超过50%，温度不要超过60℃，否则溶液太浓会使铜箔板上需要保存的铜箔从侧面被三氯化铁腐蚀，而温度太高会使漆层隆起脱落。
 刀刻法
利用锋利的小刀将铜箔板上不要的铜箔刻去，这样可以省去描漆、腐蚀、清洗等工序。但刻制电路时需要小心，否则容易损坏底层的绝缘板和需要保留的线路铜箔。这种方法一般只适用于制作线条及电路比较简单的印制电路板。
（6）水冲洗
当废铜箔被腐蚀完后，应立即将印制电路板取出，用清水冲洗干净残存的三氯化铁，否则残存的腐蚀液会使铜箔导线的边缘出现黄色的痕迹。
（7）擦去防腐蚀层
印制电路板制作时描在铜箔上的防腐蚀层，经过腐蚀工序后依然留在印制电路板上，所以应当擦掉。如果是喷漆，可用棉花蘸香蕉水或丙酮擦洗；如果是漆片溶液，可采用酒精擦洗；如果缺少这些溶剂，也可用细砂纸（最好是水磨砂纸）轻轻磨去覆盖的漆层。
（8）钻孔
按描图前所冲的凹痕钻孔，孔径应根据引脚粗细而定。如普通电阻、电容、晶体管的安装孔一般取1~1.3mm，固定螺钉孔径取3mm等。钻孔时，为了钻出的孔眼光洁、无毛刺，除了要选用锋利的钻头以外，孔径2mm以下的，最好采用高速（4000转/min以上）电钻来钻孔。如果转速过低，钻出来的孔眼就会有严重的毛刺。对于直径在3mm以上者，转速可略低一些。
（9）涂保护层
腐蚀后留下的印制导线的铜箔表面，还需涂上一层保护层。涂保护层的目的，一是防止导线铜箔日久受潮锈蚀，另外便于在铜箔上焊接，保证良好的导电性能。常用的保护层有松香涂层和镀银层。无论涂何种保护层，印制电路板上的铜箔都必须先作清洁处理，处理方法与前述第一步相同，清洁后晾干，即可涂上保护层。
 涂松香层
先配制松香酒精溶液，将2份松香研碎后放入一份纯酒精中（浓度在90%以上），盖紧盖子搁置一天，待溶液中的酒精自然挥发后，印制电路板上就会留下一层黄色透明的松香保护层。
 涂银层
在盆中倒入硝酸银溶液，印制电路板浸没在溶液中，10分钟后即可在导线铜箔表面均匀地留下银层。用清水冲洗晾干后就可以使用了。
实训考核课题 印制板的设计与制作
1. 首先找一电路图，并准备好印制板所需要的工具。
2. 根据所介绍的有关内容设计印制板。
3. 印制板制作的步骤与要求
（1）材料：设计印制电路板之前，先加工一块尺寸大小符合要求的单面敷铜板，厚1mm。
（2）对外连接方式：导线焊接方式。
（3）焊盘尺寸：孔径d=1mm,外径D=d+1mm。
（4）导线宽度：1mm。
（5）距离：导线与导线、导线与焊盘、焊盘与焊盘之间的最小距离为1mm。
（6）元件安装方式、排列方式与焊盘形式：元件采用卧式安装，规则排列，圆形焊盘。
（7）跳线要求：最多不能超过2根跳线。
（8）图纸要求：完成两张图—单线不交叉草图（1∶1）和正式排版（1∶2）。
3.2 焊接
3.2.1 焊接材料
能熔合两种或两种以上的金属，使之成为一个整体的易熔金属或合金都叫焊料。焊料的种类很多，焊接不同的金属使用不同的焊料。按其成分可分为锡铅焊料、银焊料、铜焊料等。按其耐温情况可分为高温焊料、低温焊料以及低熔点焊料等。在一般电子产品装配中，通常使用锡铅焊料，俗称“焊锡”。
锡（Sn） 锡是一种质软、低熔点的金属，其熔点为232℃，纯锡较贵，质脆而机械性能差；在常温下，锡的抗氧化性强，金属锡在高于13.2℃时呈银白色，低于13.2℃时呈灰色，低于－40℃变成粉末。
铅（Pb） 铅是一种浅青色的软金属，熔点为327℃，机械性能差，可塑性好，有较高的抗氧化性和抗腐蚀性。铅属于对人体有害的重金属，在人体中积蓄能引起铅中毒。
锡铅合金 当铅和锡以不同的比例熔成锡铅合金以后，熔点和其他物理性能都会发生变化。
锡铅焊料目前在电子通信及计算机产业广泛使用，但是，由于铅是有毒物质，一些国家已开始对无铅焊料进行研究。日本的一些公司已率先把无铅焊料用到电视及音响器材上。其他国家的公司也进行了小批量生产。一些跨国公司也将使用无铅焊料的“绿色产品”，将它作为促销工具。
钎料膏用于表面组装再流焊，有足够的黏性，可将元器件黏附在印制电路板上，直到开始再流焊。它由钎料粉与助焊剂组成，钎料粉的钎是粒度均匀的球状颗粒，颗粒大小根据印制电路板的图形精细而定。助焊剂的含量一般为钎焊料的8%~15%，主要成分有树脂、活性剂和稳定剂等。助焊剂的组成与配比对钎焊膏的黏度、钎焊工艺性能、印制图形的形状及钎焊面上焊料的厚度等会产生影响。
按照助焊剂的类型，钎焊膏分为树脂基钎焊膏、水清洗钎焊膏和免清洗钎焊膏。
1. 焊锡成分与温度的关系
如图3-6所示，横坐标代表质量的百分比，纵坐标代表温度的变化。A点表示纯铅的熔点为327℃。C点表示纯锡的熔点为232℃。ABC线称液相线，温度高于这条线时，合金处于液态。ADBEC称固相线，温度低于这条线时合金为固态；在两个三角区内为半熔融状态。例如，锡铅各占50%的合金，熔点为212℃，凝固点中锡的含量少，所以成本较低，一般的焊接可以使用。但又由于它的熔点较高而凝固点较低，所以不宜用来焊接电子产品。图3-6中的虚线表示最适合焊接的温度，它高于液相线约50℃。

图3-6 锡铅合金状态图
由于锡铅组成的质量比不同，其熔点是在变化的。例如，含锡20%、铅80%的合金在190℃变成半液体；再升温到275℃时，才变成完全的液体。
从状态图中看出只有B这一点，在183℃时由固体直接变成液体没有半液体状态，我们称这个点为“共晶点”。按照这个共晶点配制的合金，称为“共晶合金”。
我们把锡铅合金焊料中锡占63%、铅占37%的焊锡称为“共晶焊锡”，它是比较理想的焊锡，是我们一般常使用的焊锡。
焊锡在整个焊接过程中，铅几乎不起反应，那么为什么还要把铅作为焊料的一种成分呢？因为在锡中加入铅后可获得和铅都不具备的优良特性。
2. 共晶焊锡的优良特点
（1）熔点低
铅的熔点为327℃，锡的熔点为232℃，而“共晶焊锡”的熔点只有183℃，焊接温度低，防止损害元器件。
（2）无半液态
由于熔点和凝固点一致而无半液体状态，可使焊点快速凝固从而避免虚焊。这点对自动焊接有重要意义。
（3）表面张力低
表面张力低焊料的流动性就强，对被焊物有很好的润湿作用，有利于提高焊点质量。
（4）抗氧化能力强
锡和铅合在一起后，其化学稳定性大大提高了。
（5）机械特性好
共晶焊锡的拉伸强度、折断力、硬度都较大，并且结晶细密，所以，其机械强度高。在电子产品装配中，使用的焊锡多为“共晶焊锡”。
3. 焊锡成分与电导率的关系
焊锡的电导率是一个很重要的参数，但往往被忽略。共晶焊锡具有铜线1/10的电导率，即具有铜线10倍的电阻率。所以，当有大电流流经焊接部位时，就必须要注意它的压降及发热。因此，对大电流通过的部位，印制导线除了要加宽加厚外，被焊物还应采取绕焊（例如，一个电子产品，某部位需通过10A以上的大电流，但有一工人将粗导线剪短了，不能绕接了，就用一堆焊锡代替粗导线连上了，在长时间通电后印制电路板上该部位烧糊了，险些起火）。
4. 无铅焊料简介
如果用无铅焊料替代锡铅焊料，它应在物理性能、铅焊工艺性能、接头的力学性能等方面与锡铅焊料接近，而且成本不能过高。从进展情况看，有些无铅焊料合金可以直接采用，或对现行工艺作较大调整。目前，虽然仍处于积极开发、积累数据的阶段，但是广泛使用无铅焊料的日期已不遥远。表3-2列出了可推荐使用的无铅焊料。
表3-2 可推荐使用的无铅焊料
合金 熔点/℃ 适用场合 特点
Sn-58Bi 138 消耗电子产品、无线通信产品 有较好的抗热疲劳性能，较少的疲劳损伤；熔点过低，限制产品的最高服役温度，成本稍高
Sn-3.5Ag 221 消耗电子产品、无线通信产品、飞机、汽车 力学性能良好，可焊性良好，热疲劳可靠性良好，共晶成分时熔点为221℃，成本较高
Sn-3.5Ag-4.8Bi 205~210 消耗电子产品、无线通信产品、飞机、汽车 熔点较低，200~210℃；可靠性良好；在所有无钎焊料中可焊性最好，成本较高
续表
合金 熔点/℃ 适用场合 特点
Sn-0.7Cu 227 通信产品 熔点偏高、强度低，热疲劳性能优于Sn-Pb共晶焊料，成本适中
Sn-3.8Ag-0.7Cu 217 电子、无线通信产品、汽车、军用产品 可靠性及钎焊工艺性均较好；加入0.5Sb可改善强度，特别适于波焊；热疲劳性优于Sn-Pb共晶焊料，成本较高

5. 助焊剂
助焊剂是进行锡铅焊时所必需的辅助材料，是焊接时添加在焊点上的化合物，参与焊接的整个过程。
（1）助焊剂的作用
 除去氧化物
为了使焊料与工件表面的原子能充分接近，必须将妨碍两金属原子接近的氧化物和污染物去除，助焊剂正具有溶解这些氧化物、氢氧化物或使其剥离的功能。
 防止工件和焊料加热时氧化
焊接时，助焊剂先于焊料之前熔化，在焊料和工件的表面形成一层薄膜，使之与外界空气隔绝，起到在加热过程中防止工件氧化的作用。
 降低焊料表面的张力
使用助焊剂可以减小熔化后焊料的表面张力，增加其流动性，有利于浸润。
（2）对助焊剂的要求
 常温下必须稳定，熔点应低于焊料。
 在焊接过程中具有较高的活化性，较低的表面张力，粘度和比重应小于焊料。
 不产生有刺激性的气味和有害气体，熔化时不产生飞溅或飞沫。
 绝缘好、无腐蚀性、残留物无副作用，焊接后的残留物易清洗。
 形成的膜光亮（加消光剂的除外）、致密、干燥快、不吸潮、热稳定性好，具有保护工件表面的作用。
（3）常用助焊剂简介
助焊剂一般可分为有机、无机和树脂三大类。电子装配中常用的是树脂类助焊剂。
 松香酒精助焊剂
松香类助焊剂和树脂系列焊剂，在常温下，松香是固态物质，可直接在焊接中使用，起助焊作用。但烙铁头吸附固体松香时，容易挥发，沾到焊点上的数量较少，不能充分发挥作用。平时使用时常将松香溶于酒精之中，重量比例为3∶1，并添加适量活性剂，制成松香酒精助焊剂。
松香类助焊剂的用法有预涂覆和后涂覆两种。预涂覆多用于印制电路板焊接，既可防止印制电路板表面氧化，又利于印制电路板的保存。后涂覆指在焊接过程中添加助焊剂，与焊料同时使用，也可制成管状焊锡丝。
 “三S”消光助焊剂
这种助焊剂量具有一定的浸润性，可使焊点丰满，防止桥连、拉尖，还具有较好的消光作用。
 中性助焊剂
这种助焊剂适用于锡铅焊料对镍及镍合金、铜及铜合金、银和白金等的焊接。中性助焊剂活化性强，焊接性能好，焊前不必清洗可浸锡，并能避免产生虚焊、假焊等现象，同时在焊接时不产生刺激性有害气体。
 波峰焊防氧化剂
波峰焊防氧化剂具有较高的稳定性和还原能力，在常温下呈固态，在80℃以上时呈液态，常在浸焊及波峰焊等自动焊接时使用。
3.2.2 焊接工具
1. 电烙铁
（1）电烙铁的种类
随着焊接技术的需要和不断发展，电烙铁的种类不断增加，除常用的内热式、外热式的电烙铁外，还有恒温电烙铁、吸锡电烙铁、微型烙铁、超声波烙铁、半自动送料焊枪等多种类型。电烙铁的规格一般是用电功率表示，常用规格有25W、45W、75W、100W等。功率越大，烙铁头的温度越高。
 外热式电烙铁
外热式电烙铁外形如图3-7所示。电烙铁芯是电烙铁的核心部件，它是将电热丝平行地绕制在一根空心瓷管上，中间由云母片绝缘，引出两根导线与220V交流电连接，由于电烙铁芯安装在烙铁外面，故称外热式。外热式电烙铁的特点是结构简单、价格便宜，但热效率低、升温慢、体积较大，而且烙铁的温度不能有效地控制。

图3-7 外热式电烙铁
 内热式电烙铁
内热式电烙铁外形如图3-8所示。烙铁芯是用电热丝缠绕在密闭的陶瓷管上组成，然后插在烙铁头里面，直接对烙铁头加热，故称为内热式。内热式电烙铁的烙铁芯是采用极细的镍铬电阻丝绕在瓷管上制成的，外面再套上耐热绝缘瓷管。烙铁头的一端是空心的，它套在芯子外面，用弹簧夹紧固。由于烙铁芯装在烙铁头的内部，热量完全传到烙铁头上，升温快，热效率高达85％~90％，烙铁头的温度可达350℃左右。20W的内热式电烙铁的实用功率相当于25~40W的外热式电烙铁。内热式电烙铁具有热效率高、升温快、体积小、质量轻、耗电低等优点，因而在电子装配中得到了广泛的应用。

图3-8 内热式电烙铁
 恒温式电烙铁
目前使用的外热式和内热式电烙铁的温度一般都超过了300℃，这对焊接晶体管、集成电路等是不利的。在质量要求较高的场合，通常需要恒温电烙铁。
恒温电烙铁有电控和磁控两种。电控恒温电烙铁是用热电偶作为传感元件来检测和控制烙铁头的温度。当烙铁温度低于规定时，温控装置内的电子电路控制半导体开关元件或继电器接通电源，给电烙铁供电，使电烙铁温度上升，温度一旦达到预定值，温控装置自动切断。如此反复动作，使烙铁头基本保持恒温。
磁控恒温电烙铁是借助于软磁金属材料在达到某一温度（居里点）时会失去磁性这一特点，制成磁性开关来达到控温目的，其结构如图3-9所示，其外型如图3-10所示。

图3-9 磁控恒温电烙铁的结构示意图
1、烙铁头 2、软磁金属块 3、加热器 4、永久磁铁 5、非磁性金属管
6、支架 7、小轴 8、接点 9、接触片

图3-10 磁铁控恒温式电烙铁
在烙铁头1的右端镶有一块磁金属2，烙铁头放在加热器3的中间，非磁性金属圆管5底部装有一快永久磁铁4，再用小轴7与接触簧片9连起来而构成磁性开关，电源未接通时，永久磁铁4被软磁金属吸引，小轴7带动接触簧片9与接点8闭合。
当电烙铁接通电源后，加热器使烙铁头升温，在达到预定温度时（达到软磁金属的居里点），软磁金属失去磁性，永久磁铁4在支架6的吸引下离开软磁金属，通过小轴7使接点8与接触簧片9分开，加热器断开，于是烙铁头温度下降，当降到低于居里点时，软磁金属又恢复磁性，永久磁铁又被吸引回来，加热器又恢复加热，如此反复动作，使烙铁头的温度保持在一定范围内。
如果需要不同的温度，可调换装有不同居里点的软磁金属的烙铁头，其居里点不同，失磁的温度也不同。烙铁头的工作温度可在260~450℃范围内任意选取。
 吸锡电烙铁
吸锡电烙铁是将普通电烙铁与活塞式吸锡器溶为一体的拆焊工具。它的使用方法是电源接通3~5s后，把活塞按下并卡住，将锡头对准欲拆元器件，待锡熔化后按下按钮，活塞上升，焊锡被吸入管。用毕推动活塞三、四次，清除吸管内残留的焊锡，以便下次使用。
 热风枪
热风枪又称贴片电子元器件拆焊台。它专门用于表面贴片安装电子元器件（特别是多引脚的SMD集成电路）的焊接和拆卸。热风枪由控制电路、空气压缩泵和热风喷头等组成。其中控制电路是整个热风枪的温度、风力控制中心；空气压缩泵是热风枪的心脏，负责热风枪的风力供应；热风喷头是将空气压缩泵送来的压缩空气加热到可以使BGA IC上焊锡熔化的部件。其头部还装有可以检测温度的传感器，把温度信号转变为电信号送回电源控制电路板；各种喷嘴用于装拆不同的表面贴片元器件。
（2）电烙铁的选用
电烙铁的选用主要依据电子设备的电路结构形式、被焊元器件的热敏感性，使用焊料的特性等。
表3-3 选择电烙铁的依据
焊接对象及工作性质 烙铁头温度
（室温、220V） 选用烙铁
一般印制电路板、安装导线 300～400℃ 20W内热式、30W外热式、恒温式
集成电路 300～400℃ 20W内热式、恒温式
焊片、电位器、2～8W电阻、大电解电容器、大功率管 350～450℃ 30～50W内热式、恒温式、50～75W外热式
8W以上的电阻，2mm以上的导线 400～550℃ 100W内热式、150～200W外热式
汇流排、金属板等 500～630℃ 30W外热式
维修、调试一般电子产品 20W内热式、恒温式、感应式、两用式

电烙铁功率的选择 电烙铁上标出的功率，并不是它的实际功率，而是单位时间内消耗的电源能量。加热方式不同，相同瓦数的电烙铁的实际功率有较大差别。因此，选择电烙铁的功率一般应根据表3-3选择。
焊接集成电路、晶体管及受热易损元器件，一般选20W内热式或者25W外热式电烙铁。
焊接导线、同轴电缆时，应选用45~75W外热式电烙铁或者50W内热式电烙铁。
焊接较大的元器件，如行输出变压器的引脚、金属底盘接地焊片等，应选用100W以上的电烙铁。
（3）烙铁头的选用
电子整体装配中常选电烙铁作为焊接工具，电烙铁具有使用灵活、操作方便、适应性强、焊点质量容易控制、投资少等优点，但没有好的烙铁头就没有以上优点，因此好的电烙铁也要选择好的烙铁头。在此简单介绍一下。
烙铁头按照材料分为合金头和纯铜头
 合金头
合金头又称长寿式电烙铁头，它的寿命是一般纯铜电烙铁寿命的10倍。因为焊接时是利用烙铁头上的电镀层焊接，所以合金头不能用锉刀锉。如果电镀层被磨掉，烙铁头将不能再粘锡导热；若电镀层在使用中有较多氧化反应物和杂质时，可以在烙铁架上轻轻擦除。
 纯铜头
纯铜头在空气中极易氧化，故应进行镀锡处理。具体做法是：先用锉刀锉出铜色，然后上松香镀锡。有些纯铜烙铁头在连续使用过程中，其刀刃发生氧化而凹陷发黑，需要拔下电源插头，用锉刀重新锉好并上锡。如果不是连续使用，应将烙铁头蘸上焊锡置于烙铁架上，拔下电源插头。否则，由于烙铁头上焊锡过少而氧化发黑，烙铁不再粘锡。
注意烙铁头要保持刃口完整、光滑、无毛刺、无凹槽，才可使热传导效率高。烙铁在使用过程中，电源线不要搭在烙铁头上，以免发生漏电。
为了保证可靠、方便的焊接，应根据焊盘的大小和焊点的密度选择烙铁头的形状和尺寸。图3-11所示几种烙铁头的外形。
烙铁头有直形和弯形，其刃口形状种类很多。选择烙铁头的刃口和焊盘的接触面积。接触面积若大，大量的热量则会传给焊盘和元器件，一般要求烙铁头的刃口的接触面积小于焊盘的面积。
烙铁头的选用应适合焊接面的要求和焊点密度。焊点小的或焊点密集而怕热的元器件应选用尖锥刃口为好，焊点大的应选用圆斜面刃口为好。功率大的一般用弯头；功率小的一般使用直头。
圆斜面式是市面最常见的形式，适用于单面板上焊接不太密集的焊点；凿式和半凿式多用于电器维修工作；尖锥式和圆锥式适合焊接高密度的焊点和小而怕热的元件。要想焊出优良的焊点，首先要有合适的电烙铁及平整的烙铁头。
2. 电烙铁的使用方法
（1）电烙铁的通电加温方法
电烙铁通电加温前应首先检查外观，观察其各部分是否完好，然后用万用表欧姆档测量电源线插头两端电阻，判断其是否有开路或短路现象。另外，电源线绝缘层不允许有破损，经检查一切正常后，即可通电加温。
若是新电烙铁，则在使用前必须对电烙铁头进行处理，具体方法是：先用锉将烙铁头按照需要锉成一定的形状，接通电源待电烙铁加热到刚好能熔化松香的温度时，将松香涂在烙铁头上，然后再涂上焊锡，当烙铁头的刃面全部挂上一层锡后即可使用。用纯铜制造的烙铁头，在温度较高时容易氧化，要经常进行修整、重新上锡才能继续使用。为延长烙铁头的使用寿命，比较简单的方法是将烙铁头加以锻打，以增加金属分子的密度