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焊接知识
讲座已经很长时间没有和大家见面了。这段时间我考虑了很多，想来DIY爱好者最应该快速提高的不是电路原理，而应该是焊接技术和万用表的使用等安装调试技能。所以，今天的这一讲我们来讨论焊接的有关知识。因为焊接技术每个人有自己习惯的方法，所以在焊接的具体操作方面我的方法大家可以讨论。但是在没有更好的方法前，请大家相信我的方法是正确的。
     1、焊接的前提条件   电子元件的焊接是一种焊料熔化而焊件不熔化的焊接方法（称为钎焊），这不同于其它的焊接方式。以下的“焊接”均是指这种焊接方式。
     在讲焊接方法以前，首先应该知道的是焊接的条件。那么焊接需要满足什么条件呢？第一是可焊。可焊就是想焊接在一起的两种材料必须是可以焊接的。比如，木头和水泥等都是不可焊接的，而铝等活泼金属可焊性不好，不容易焊接。可焊材料中铜、锡、金、银等金属的可焊性比较好。焊接的前提条件的第二是表面的清洁。可以想象，即使是容易焊接的材料，如果表面沾满油污或者是锈蚀严重的话也很难焊接。这相当于被不可焊接的物质给隔离开了。第三是焊锡和助焊剂的合理选择。这点应该多说点。
     我们的焊接是元件和电路板（PCB）的焊接以及导线和电路板之间的焊接等。我们关心的主要问题应该是什么？第一应该是导电性良好，第二应该是温度应该尽量低一些以免过高的温度使电子元件损坏，第三是焊点之间的绝缘要求和焊接材料的腐蚀作用要小，最后才是适当的强度要求。所以，我们在选择焊锡，助焊剂和电烙铁时都是围绕着以上要求来进行的。首先，我们应该选择焊接电子元件用的焊锡，选好了焊锡以后，电烙铁应该和所选焊锡对应。我们焊接的场合，推荐选择30W或者35W的尖头外热式电烙铁。
     焊接电子元件的焊锡现在都做成成卷的焊锡丝，直径有0.5、0.8、1.0、2.0（mm）等多种。这种焊锡丝的剖面都是管状的，内装有助焊剂。所以正确的焊接是没有必要再使用助焊剂的。这一点容易被大家批判，呵呵。因为很多人都使用松香做助焊剂。（想批判我的朋友请看完我的分析再批判我。呵呵）。
     不使用另外的助焊剂的理由是：一，焊锡丝里的助焊剂是多种材料的混合物，比松香的效果好很多。何况用焊锡丝的时候已经有了。没有必要再使用。二，在电烙铁上长期没有用的焊锡在温度比较高的烙铁头上氧化严重，不推荐节约。所以导线的上锡（上锡是一种方法，下面会说到）和焊接都应该用正在熔化的焊锡，而正在熔化的焊锡，焊锡丝内部的助焊剂正在发挥作用，所以不需要再用助焊剂。用高浓度的酒精融化些松香可以作成非常好的助焊剂，在刚作好的电路板上适当涂一些可以帮助我们焊接，更重要的是可以阻止敷铜板的氧化。除此以外还是用焊锡丝里自带的较好。
     焊接用焊锡是锡和铅的混合物，锡含量大约占63%，而铅含量大约是剩下百分数的绝大多数，只有很少的添加材料。最常作为添加材料的是加入少量的银来增强导电性能。元件焊接用焊锡的熔化温度是要求尽量低的。理论的最低温度是183度。另一个特点是183度熔化温度的焊锡的熔化过程是有固定的熔化温度的，就是183度，而作为其它应用的焊锡，熔化是有个过程的（固体--粘稠状--液体）。这一点是我们选择焊锡丝的最好的一个参考。就是说如果熔化过程很短的应该是好的。
     2、焊接前的准备工作   根据上面的要求，在焊接前应该判断是否要进行可焊性处理。如果焊接的电路板或者元件，导线等的表面有氧化情况而且很严重，则应该用细砂纸或者刀具进行处理。在此要告诉初学者的是元件的引脚上是有一层易于焊接的材料的。如果打磨应该适可而止，不然的话这层材料被打磨掉了会更不好焊接，就成了没有困难创造困难了，呵呵。焊接前还应该注意的是烙铁头的温度，实践证明，过高和过低的温度都不利于焊接，尤其是焊接面积大的元件比如大面积的地线，以及大的开关引脚等时，可以用蜡烛等的火焰来短时间加热烙铁头（注意不要直接用火燎最前端的焊接面），使烙铁温度高一些。
     3、焊接的正确操作   以焊接元件在电路板上为例，可以分5步：一，烙铁头同时接触元件的引脚和板子上要焊接的部位。这一点很重要，一定同时接触。二，送入焊锡丝。将焊锡丝向烙铁头上推送，可以看到焊锡边送边化，等焊锡量正好时停止送焊锡。三，保持烙铁头不动的状态，在焊锡完全熔化后继续加热3到5秒时间。这一步是最关键的，注意两点，就是保持烙铁头的固定和加热时间。太长的时间容易烫坏元件而过短的时间不利于焊接面形成强度。四，烙铁头离开焊点。经验是让烙铁头的尖对着焊点退出。注意不要拉出焊锡的尖状毛刺，出现毛刺的原因可能是焊锡不好，也可能是加热时间不够焊锡没有充分熔化，也可能是烙铁头温度不够，还可能是焊接前烙铁头上有附着在头上的氧化焊锡。还有一种可能是焊点太小了。呵呵。出现毛刺是初学者最容易出现的问题。五，剪去多余的引脚。就是说应该先焊接后剪脚。
     4、导线的焊接   导线的焊接不同于元件的焊接，原因是我们只有两只手，呵呵，向下看就清楚了。所以在焊接前一定先对导线处理，就是说一定要先上锡（镀锡）。其实很简单，就是先在导线上焊接一下，让导线上挂上焊锡，需要焊接的板子上的相应部分也应该上锡。然后一只手拿导线对着要焊接的位置，另一只手拿烙铁，在烙铁头上熔化适量的焊锡去接触导线和板子的焊接部位。之所以先进行上锡处理是因为我们只有两只手的原因，如果不进行以上处理的话在烙铁头上熔化焊锡以后到接触导线，这段时间的几秒钟焊锡丝里的助焊剂已经挥发没有了。就不易焊接了。（把导线固定到板子上比如插到元件的插孔里进行焊接的话就可以用刚才讲的焊接的正确操作的方法来焊接了。因为那样的话焊锡可以在导线上熔化，助焊剂就可以起作用了）。明白了这个道理，就知道了如果元件不是插到板子上进行焊接的话也应该先上锡的。
如果是焊接导线和开关等元件的连接，应该对导线和开关的引脚都进行上锡处理。这样才能焊接成功。
     以上是焊接的相关知识，最后说明的是焊接是个技术活，只有进行长时间的实践才能掌握它的规律。并不是可以通过讲解能够快速掌握的。希望各位工友多实践，相信各位一定能够成为焊接高手的。最后希望各位工友早日成功！

第5章 装配与焊接工艺
电子产品的电气连接，是通过对元器件、零部件的装配与焊接来实现的。安装与连接，是按照设计要求制造电子产品的主要生产环节。应该说，在传统的电子产品制造过程中，安装与连接技术并不复杂，往往不受重视，但以SMT为代表的新一代安装技术，主要特征表现在装配焊接环节，由它引发的材料、设备、方法改变，使电子产品的制造工艺发生了根本性革命。
产品的装配过程是否合理，焊接质量是否可靠，对整机性能指标的影响是很大的。经常听说，一些精密复杂的仪器因为一个焊点的虚焊、一个螺钉的松动而不能正常工作，甚至由于搬运、振动使某个部件脱落造成整机报废。所以，掌握正确的安装工艺与连接技术，对于电子产品的设计和研制、使用和维修都具有重要的意义。实际上，对于一个电子产品来说，通常只要打开机箱，看一看它的结构装配和电路焊接质量，就可以立即判定它的性能优劣，也能够判断出生产企业的技术力量和工艺水平。装配焊接操作，是考核电子装配技术工人的主要项目之一；对于电子工程技术人员来说，观察他能否正确地进行装配、焊接操作，也可以作为评价他的工作经验及其基本动手能力的依据。
5.1 电气安装
制造电子产品，可靠与安全是两个重要因素，而零件的安装对于保证产品的安全可靠是至关紧要的。任何疏忽都可能造成整机工作失常，甚至导致更为严重的后果。
5.1.1 安装的基本要求
5.1.1.1 保证导通与绝缘的电气性能
电气连接的通与断，是安装的核心。这里所说的通与断，不仅是在安装以后简单地使用万用表测试的结果，而且要考虑在振动、长期工作、温度、湿度等自然条件变化的环境中，都能保证通者恒通、断者恒断。这样，就必须在安装过程中充分考虑各方面的因素，采取相应措施。图5.1是两个安装示例。

图5.1 电气安装示例
图5.1(a)表示一台仪器机壳为接地保护螺钉设置的焊片组件。安装中，靠紧固螺钉并通过弹簧垫圈的止退作用保证电气连接。如果安装时忘记装上弹簧垫圈，虽然在一段时间内仪器能够正常工作，但使用中的振动会使螺母逐渐松动，导致连接发生问题。这样，通过这个组件设置的接地保护作用就可能失效。
图5.1(b)表示用压片将电缆固定在机壳上。安装时应该注意，一要检查压片表面有无尖棱毛刺，二要给电缆套上绝缘套管。因为此处要求严格保证电缆线同机壳之间的绝缘。金属压片上的毛刺或尖角，可能刺穿电缆线的绝缘层，导致机壳与电缆线相通。这种情况往往会造成严重的安全事故。
实际的电子产品千差万别，有经验的工艺工程师应该根据不同情况采取相应的措施，保证可靠的电气连接与绝缘。
5.1.1.2 保证机械强度
在第4章关于印制电路板排版布局的有关内容里，已经考虑了对于那些大而重的元器件的装配问题，这里还要对此做出进一步的说明。
电子产品在使用的过程中，不可避免地需要运输和搬动，会发生各种有意或无意的振动、冲击，如果机械安装不够牢固，电气连接不够可靠，都有可能因为加速运动的瞬间受力使安装受到损害。
如图5.2所示，把变压器等较重的零部件安装在塑料机壳上，(a)图的办法是用自攻螺钉固定。由于塑料机壳的强度有限，容易在振动的作用下，使塑料孔的内螺纹被拉坏而造成外壳的损伤。所以，这种固定方法常常用在受力不大的场合。显然，(b)图的方法将大大提高机械强度，但安装效率比前一种稍低，且成本也要略高一些。

图5.2 安装的机械强度
又如图5.3所示，对于大容量的电解电容器来说，早期产品的体积很大，一般不能安装在印制电路板上，必须加装卡子（见图(a)），或把电容器用螺钉安装在机箱底板上（图(b)、(c)）。近年来，电解电容器的制造技术不断进步，使比率电容（即电容量与其单位体积之比）迅速增大，小型化的大容量电容器已经普遍直接安装到印制板上。但是，与同步缩小体积的其它元器件相比较，大容量的电解电容器仍然是印制板上体积最大的元器件。考虑到机械强度，图(d)所示的状态是不可靠的。无论是电容器引线的焊接点，还是印制板上铜箔与基板的粘接，都有可能在受到振动、冲击的时候因为加速运动的瞬间受力而被破坏。为解决这种问题，可以采取多种办法：在电容器与印制板之间垫入橡胶垫（图(e)）或聚氯乙烯塑料垫（图(f)）减缓冲击；使用热熔性粘合剂把电容器粘结在印制板上（图(g)），使两者在振动时保持同频、同步的运动；或者用一根固定导线穿过印制板，绕过电容器把它压倒绑住，固定导线可以焊接在板上，也可以绞结固定（图(h)），这在小批量产品的生产中是一种可取的简单办法。从近几年国内外电子新产品的工艺来看，采用热熔性粘合剂固定电容器的比较多见。而固定导线多用于固定晶体振荡器，这根导线是裸线，往往还要焊接在晶体的金属外壳上，同时起到电磁屏蔽的作用（图(i)）；对晶体振荡器来说，更简单的屏蔽兼固定的方法，是把金属外壳直接焊接在印制板上，如图(j)所示。

图5.3 电子产品装配的机械强度
5.1.1.3 保证传热的要求
在安装中，必须考虑某些零部件在传热、电磁方面的要求。因此，需要采取相应的措施。
第3章里介绍了常用的散热器标准件，不论采用哪一种款式，其目的都是为了使元器件在工作中产生的热量能够更好地传送出去。大功率晶体管在机壳上安装时，利用金属机壳作为散热器的方法如图5.4(a)所示。安装时，既要保证绝缘的要求，又不能影响散热的效果，即希望导热而不导电。如果工作温度较高，应该使用云母垫片；低于100℃时，可以采用没有破损的聚酯薄膜作为垫片。并且，在器件和散热器之间涂抹导热硅脂，能够降低热阻、改善传热的效果。穿过散热器和机壳的螺钉也要套上绝缘管。紧固螺钉时，不要将一个拧紧以后再去拧另一个，这样容易造成管壳同散热器之间贴合不严（见图5.4(b)），影响散热性能。正确的方法是把两个（或多个）螺钉轮流逐渐拧紧，可使安装贴合严密并减小内应力。

图5.4 功率器件散热器在金属机壳上的安装

5.1.1.4 接地与屏蔽要充分利用
接地与屏蔽的目的：一是消除外界对产品的电磁干扰；二是消除产品对外界的电磁干扰；三是减少产品内部的相互电磁干扰。接地与屏蔽在设计中要认真考虑，在实际安装中更要高度重视。一台电子设备可能在实验室工作很正常，但到工业现场工作时，各种干扰可能就会出现，有时甚至不能正常工作，这绝大多数是由于接地、屏蔽设计安装不合理所致。例如，如图5.5所示的金属屏蔽盒，为避免接缝造成的电磁泄漏，安装时在中间垫上导电衬垫，则可以提高屏蔽效果。衬垫通常采用金属编织网或导电橡胶制成。

图5.5 金属屏蔽盒采用导电衬垫防止电磁泄漏

5.1.2 THT元器件在印制电路板上的安装
传统元器件在印制板上的固定，可以分为卧式安装与立式安装两种方式。关于这两种方式的特点，已经在第4章里进行了介绍，这里仅补充与装配、焊接操作有关的内容。
在电子产品开始装配、焊接以前，除了要事先做好对于全部元器件的测试筛选以外，还要进行两项准备工作：一是要检查元器件引线的可焊性，若可焊性不好，就必须进行镀锡处理；二是要根据元器件在印制板上的安装形式，对元器件的引线进行整形，使之符合在印制板上的安装孔位。如果没有完成这两项准备工作就匆忙开始装焊，很可能造成虚焊或安装错误，带来得不偿失的麻烦。
5.1.2.1 元器件引线的弯曲成形
为使元器件在印制板上的装配排列整齐并便于焊接，在安装前通常采用手工或专用机械把元器件引线弯曲成一定的形状——整形，如图5.10所示。

图5.6 元器件引线弯曲成形

在这几种元器件引线的弯曲形状中，图(a)比较简单，适合于手工装配；图(b)适合于机械整形和自动装焊，特别是可以避免元器件在机械焊接过程中从印制板上脱落；图(c)虽然对某些怕热的元器件在焊接时散热有利，但因为加工比较麻烦，现在已经很少采用。
在THT电路板上插装、焊接有引脚的元器件，大批量生产的企业中通常有两种工艺过程：一是“长脚插焊”，二是“短脚插焊”。
所谓“长脚插焊”，如图5.11(a)所示，是指元器件引脚在整形时并不剪短，把元器件插装到电路板上后，可以采用手工焊接，然后手工剪短多余的引脚；或者采用浸焊、高波峰焊设备进行焊接，焊接后用“剪腿机”剪短元器件的引脚。“长脚插焊”的特点是，元器件采用手工流水线插装，由于引脚长，在插装过程中传递、插装以后焊接的过程中，元器件不容易从板上脱落。这种生产工艺的优点是设备的投入小，适合于生产那些安装密度不高的电子产品。
“短脚插焊”，如图5.11(b)所示，是指在对元器件整形的同时剪短多余的引脚，把元器件插装到电路板上后进行弯脚，这样可以避免电路板在以后的工序传递中脱落元器件。在整个工艺过程中，从元器件整形、插装到焊接，全部采用自动生产设备。这种生产工艺的优点是生产效率高，但设备的投入大。

图5.7 “长脚插焊”与“短脚插焊”
无论采用哪种方法对元器件引脚进行整形，都应该按照元器件在印制板上孔位的尺寸要求，使其弯曲成形的引线能够方便地插入孔内。为了避免损坏元器件，整形必须注意以下两点：
⑴ 引线弯曲的最小半径不得小于引线直径的2倍，不能“打死弯”；
⑵ 引线弯曲处距离元器件本体至少在2mm以上，绝对不能从引线的根部开始弯折。对于那些容易崩裂的玻璃封装的元器件，引线整形时尤其要注意这一点。
5.1.2.2 元器件的插装
元器件插装到印制电路板上，无论是卧式安装还是立式安装，这两种方式都应该使元器件的引线尽可能短一些。在单面印制板上卧式装配时，小功率元器件总是平行地紧贴板面；在双面板上，元器件则可以离开板面约1~2mm，避免因元器件发热而减弱铜箔对基板的附着力，并防止元器件的裸露部分同印制导线短路。
插装元器件还要注意以下原则：
⑴ 要根据产品的特点和企业的设备条件安排装配的顺序。如果是手工插装、焊接，应该先安装那些需要机械固定的元器件，如功率器件的散热器、支架、卡子等，然后再安装靠焊接固定的元器件。否则，就会在机械紧固时，使印制板受力变形而损坏其它已经安装的元器件。如果是自动机械设备插装、焊接，就应该先安装那些高度较低的元器件，例如电路的“跳线”、电阻一类元件，后安装那些高度较高的元器件，例如轴向（立式）插装的电容器、晶体管等元器件，对于贵重的关键元器件，例如大规模集成电路和大功率器件，应该放到最后插装，安装散热器、支架、卡子等，要靠近焊接工序，这样不仅可以避免先装的元器件妨碍插装后装的元器件，还有利于避免因为传送系统振动丢失贵重元器件。
⑵ 各种元器件的安装，应该尽量使它们的标记（用色码或字符标注的数值、精度等）朝上或朝着易于辨认的方向，并注意标记的读数方向一致（从左到右或从上到下），这样有利于检验人员直观检查；卧式安装的元器件，尽量使两端引线的长度相等对称，把元器件放在两孔中央，排列要整齐；立式安装的色环电阻应该高度一致，最好让起始色环向上以便检查安装错误，上端的引线不要留得太长以免与其他元器件短路，如图5.12所示。有极性的元器件，插装时要保证方向正确。

图5.8 元器件的插装
⑶ 当元器件在印制电路板上立式装配时，单位面积上容纳元器件的数量较多，适合于机壳内空间较小、元器件紧凑密集的产品。但立式装配的机械性能较差，抗振能力弱，如果元器件倾斜，就有可能接触临近的元器件而造成短路。为使引线相互隔离，往往采用加套绝缘塑料管的方法。在同一个电子产品中，元器件各条引线所加套管的颜色应该一致，便于区别不同的电极。因为这种装配方式需要手工操作，除了那些成本非常低廉的民用小产品之外，在档次较高的电子产品中不会采用。
⑷ 在非专业化条件下批量制作电子产品的时候，通常是手工安装元器件与焊接操作同步进行。应该先装配需要机械固定元器件，先焊接那些比较耐热的元器件，如接插件、小型变压器、电阻、电容等；然后再装配焊接比较怕热的元器件，如各种半导体器件及塑料封装的元件。
5.2 手工焊接技术
焊接是制造电子产品的重要环节之一，如果没有相应的工艺质量保证，任何一个设计精良的电子产品都难以达到设计要求。在科研开发、设计试制、技术革新的过程中制作一、两块电路板，不可能也没有必要采用自动设备，经常需要进行手工装焊。在大量生产中，从元器件的筛选测试，到电路板的装配焊接，都是由自动化机械来完成的，例如自动测试机、元件清洗机、搪锡机、整形机、插装机、波峰焊机、剪腿机、印制板清洗机等。这些由计算机控制的生产设备，在现代化的大规模电子产品生产中发挥了重要的作用，有利于保证工艺条件和装焊操作的一致性，提高产品质量。
5.2.1 焊接分类与锡焊的条件
5.2.1.1 焊接的分类
焊接技术在电子工业中的应用非常广泛，在电子产品制造过程中，几乎各种焊接方法都要用到，但使用最普遍、最有代表性的是锡焊方法。锡焊是焊接的一种，它是将焊件和熔点比焊件低的焊料共同加热到锡焊温度，在焊件不熔化的情况下，焊料熔化并浸润焊接面，依靠二者原子的扩散形成焊件的连接。其主要特征有以下三点：
⑴ 焊料熔点低于焊件；
⑵ 焊接时将焊料与焊件共同加热到锡焊温度，焊料熔化而焊件不熔化；
⑶ 焊接的形成依靠熔化状态的焊料浸润焊接面，由毛细作用使焊料进入焊件的间隙，形成一个合金层，从而实现焊件的结合。
除了含有大量铬、铝等元素的一些合金材料不宜采用锡焊焊接外，其它金属材料大都可以采用锡焊焊接。锡焊方法简便，只需要使用简单的工具（如电烙铁）即可完成焊接、焊点整修、元器件拆换、重新焊接等工艺过程。此外，锡焊还具有成本低、易实现自动化等优点，在电子工程技术里，它是使用最早、最广、占比重最大的焊接方法。
5.2.1.2 锡焊必须具备的条件
焊接的物理基础是“浸润”，浸润也叫“润湿”。要解释浸润，先从荷叶上的水珠说起：荷叶表面有一层不透水的腊质物质，水的表面张力使它保持珠状，在荷叶上滚动而不能摊开，这种状态叫做不能浸润；反之，假如液体在与固体的接触面上摊开，充分铺展接触，就叫做浸润。锡焊的过程，就是通过加热，让铅锡焊料在焊接面上熔化、流动、浸润，使铅锡原子渗透到铜母材（导线、焊盘）的表面内，并在两者的接触面上形成Cu6-Sn5的脆性合金层。
在焊接过程中，焊料和母材接触所形成的夹角叫做浸润角，如图5.13中的。(a)图中，当时，焊料与母材没有浸润，不能形成良好的焊点；(b)图中，当时，焊料与母材浸润，能够形成良好的焊点。仔细观察焊点的浸润角，就能判断焊点的质量。

图5.9 浸润与浸润角

显然，如果焊接面上有阻隔浸润的污垢或氧化层，不能生成两种金属材料的合金层，或者温度不够高使焊料没有充分熔化，都不能使焊料浸润。进行锡焊，必须具备的条件有以下几点：
⑴ 焊件必须具有良好的可焊性
所谓可焊性是指在适当温度下，被焊金属材料与焊锡能形成良好结合的合金的性能。不是所有的金属都具有好的可焊性，有些金属如铬、钼、钨等的可焊性就非常差；有些金属的可焊性又比较好，如紫铜、黄铜等。在焊接时，由于高温使金属表面产生氧化膜，影响材料的可焊性。为了提高可焊性，可以采用表面镀锡、镀银等措施来防止材料表面的氧化。
⑵ 焊件表面必须保持清洁
为了使焊锡和焊件达到良好的结合，焊接表面一定要保持清洁。即使是可焊性良好的焊件，由于储存或被污染，都可能在焊件表面产生对浸润有害的氧化膜和油污。在焊接前务必把污膜清除干净，否则无法保证焊接质量。金属表面轻度的氧化层可以通过焊剂作用来清除，氧化程度严重的金属表面，则应采用机械或化学方法清除，例如进行刮除或酸洗等。
⑶ 要使用合适的助焊剂
助焊剂的作用是清除焊件表面的氧化膜。不同的焊接工艺，应该选择不同的助焊剂，如镍铬合金、不锈钢、铝等材料，没有专用的特殊焊剂是很难实施锡焊的。在焊接印制电路板等精密电子产品时，为使焊接可靠稳定，通常采用以松香为主的助焊剂。一般是用酒精将松香溶解成松香水使用。
⑷ 焊件要加热到适当的温度
焊接时，热能的作用是熔化焊锡和加热焊接对象，使锡、铅原子获得足够的能量渗透到被焊金属表面的晶格中而形成合金。焊接温度过低，对焊料原子渗透不利，无法形成合金，极易形成虚焊；焊接温度过高，会使焊料处于非共晶状态，加速焊剂分解和挥发速度，使焊料品质下降，严重时还会导致印制电路板上的焊盘脱落。
需要强调的是，不但焊锡要加热到熔化，而且应该同时将焊件加热到能够熔化焊锡的温度。
⑸ 合适的焊接时间
焊接时间是指在焊接全过程中，进行物理和化学变化所需要的时间。它包括被焊金属达到焊接温度的时间、焊锡的熔化时间、助焊剂发挥作用及生成金属合金的时间几个部分。当焊接温度确定后，就应根据被焊件的形状、性质、特点等来确定合适的焊接时间。焊接时间过长，易损坏元器件或焊接部位；过短，则达不到焊接要求。一般，每个焊点焊接一次的时间最长不超过5s。
5.2.2 焊接前的准备——镀锡
为了提高焊接的质量和速度，避免虚焊等缺陷，应该在装配以前对焊接表面进行可焊性处理——镀锡。没有经过清洗并涂覆助焊剂的印制电路板，要按照第5章里介绍过的方法进行处理。在电子元器件的待焊面（引线或其它需要焊接的地方）镀上焊锡，是焊接之前一道十分重要的工序，尤其是对于一些可焊性差的元器件，镀锡更是至关紧要的。专业电子生产厂家都备有专门的设备进行可焊性处理。
镀锡也叫“搪锡”，实际就是液态焊锡对被焊金属表面浸润，形成一层既不同于被焊金属又不同于焊锡的结合层。由这个结合层将焊锡与待焊金属这两种性能、成分都不相同的材料牢固连接起来。
5.2.3 手工烙铁焊接的基本技能
使用电烙铁进行手工焊接，掌握起来并不困难，但是又有一定的技术要领。长期从事电子产品生产的人们是从四个方面提高焊接的质量：材料、工具、方法、操作者。
其中最主要的当然还是人的技能。没有经过相当时间的焊接实践和用心体验、领会，就不能掌握焊接的技术要领；即使是从事焊接工作较长时间的技术工人，也不能保证每个焊点的质量完全一致。只有充分了解焊接原理再加上用心实践，才有可能在较短的时间内学会焊接的基本技能。下面介绍的一些具体方法和注意要点，都是实践经验的总结，是初学者迅速掌握焊接技能的捷径。
初学者应该勤于练习，不断提高操作技艺，不能把焊接质量问题留到整机电路调试的时候再去解决。
5.2.3.1 焊接操作的正确姿势
掌握正确的操作姿势，可以保证操作者的身心健康，减轻劳动伤害。为减少焊剂加热时挥发出的化学物质对人的危害，减少有害气体的吸入量，一般情况下，烙铁到鼻子的距离应该不少于20cm，通常以30cm为宜。
电烙铁有三种握法，如图5.15所示。

图5.10 握电烙铁的手法示意　　　　 图5.11 焊锡丝的拿法

反握法的动作稳定，长时间操作不易疲劳，适于大功率烙铁的操作；正握法适于中功率烙铁或带弯头电烙铁的操作；一般在操作台上焊接印制板等焊件时，多采用握笔法。
焊锡丝一般有两种拿法，如图5.16所示。由于焊锡丝中含有一定比例的铅，而铅是对人体有害的一种重金属，因此操作时应该戴手套或在操作后洗手，避免食入铅尘。
电烙铁使用以后，一定要稳妥地插放在烙铁架上，并注意导线等其他杂物不要碰到烙铁头，以免烫伤导线，造成漏电等事故。
5.2.3.2 手工焊接操作的基本步骤
掌握好电烙铁的温度和焊接时间，选择恰当的烙铁头和焊点的接触位置，才可能得到良好的焊点。正确的手工焊接操作过程可以分成五个步骤，如图5.17所示。
⑴ 步骤一：准备施焊（图(a)）
左手拿焊丝，右手握烙铁，进入备焊状态。要求烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物，并在表面镀有一层焊锡。
⑵ 步骤二：加热焊件（图(b)）
烙铁头靠在两焊件的连接处，加热整个焊件全体，时间大约为1～2秒钟。对于在印制板上焊接元器件来说，要注意使烙铁头同时接触两个被焊接物。例如，图(b)中的导线与接线柱、元器件引线与焊盘要同时均匀受热。
⑶ 步骤三：送入焊丝（图(c)）
焊件的焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件。注意：不要把焊锡丝送到烙铁头上！
⑷ 步骤四：移开焊丝（图(d)）
当焊丝熔化一定量后，立即向左上45°方向移开焊丝。
⑸ 步骤五：移开烙铁（图(e)）
焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上45°方向移开烙铁，结束焊接。从第三步开始到第五步结束，时间大约也是1~2s。

图5.12 锡焊五步操作法

对于热容量小的焊件，例如印制板上较细导线的连接，可以简化为三步操作。
① 准备：同以上步骤一；
② 加热与送丝：烙铁头放在焊件上后即放入焊丝。
③ 去丝移烙铁：焊锡在焊接面上浸润扩散达到预期范围后，立即拿开焊丝并移开烙铁，并注意移去焊丝的时间不得滞后于移开烙铁的时间。
对于吸收低热量的焊件而言，上述整个过程的时间不过2~4s，各步骤的节奏控制，顺序的准确掌握，动作的熟练协调，都是要通过大量实践并用心体会才能解决的问题。有人总结出了在五步骤操作法中用数秒的办法控制时间：烙铁接触焊点后数一、二（约2s），送入焊丝后数三、四，移开烙铁，焊丝熔化量要靠观察决定。此办法可以参考，但由于烙铁功率、焊点热容量的差别等因素，实际掌握焊接火候并无定章可循，必须具体条件具体对待。试想，对于一个热容量较大的焊点，若使用功率较小的烙铁焊接时，在上述时间内，可能加热温度还不能使焊锡熔化，焊接就无从谈起。
5.2.3.3 焊接温度与加热时间
在介绍锡焊的机理和条件时，已经不止一次讲到，适当的温度对形成良好的焊点是必不可少的。这个温度究竟如何掌握呢？当然，根据有关数据，可以很清楚地查出不同的焊件材料所需要的最佳温度，得到有关曲线。但是，在一般的焊接过程中，不可能使用温度计之类的仪表来随时检测，而是希望用更直观明确的方法来了解焊件温度。
经过试验得出，烙铁头在焊件上停留的时间与焊件温度的升高是正比关系。同样的烙铁，加热不同热容量的焊件时，想达到同样的焊接温度，可以通过控制加热时间来实现。但在实践中又不能仅仅依此关系决定加热时间。例如，用小功率烙铁加热较大的焊件时，无论烙铁停留的时间多长，焊件的温度也升不上去，原因是烙铁的供热容量小于焊件和烙铁在空气中散失的热量。此外，为防止内部过热损坏，有些元器件也不允许长期加热。
加热时间对焊件和焊点的影响及其外部特征是什么呢？如果加热时间不足，会使焊料不能充分浸润焊件，形成松香夹渣而虚焊。反之，过量的加热，除有可能造成元器件损坏以外，还有如下危害和外部特征：
⑴ 焊点的外观变差。如果焊锡已经浸润焊件以后还继续进行过量的加热，将使助焊剂全部挥发，造成熔态焊锡过热，降低浸润性能；当烙铁离开时容易拉出锡尖，同时焊点表面发白，出现粗糙颗粒，失去光泽。
⑵ 高温造成所加松香助焊剂的分解炭化。松香一般在210℃开始分解，不仅失去助焊剂的作用，而且在焊点内形成炭渣而成为夹渣缺陷。如果在焊接过程中发现松香发黑，肯定是加热时间过长所致。
⑶ 过量的受热会破坏印制板上铜箔的粘合层，导致铜箔焊盘的剥落。因此，在适当的加热时间里，准确掌握加热火候是优质焊接的关键。
5.2.3.4 手工焊接操作的具体手法
在保证得到优质焊点的目标下，具体的焊接操作手法可以有所不同，但下面这些前人总结的方法，对初学者的指导作用是不可忽略的。
⑴ 保持烙铁头的清洁
焊接时，烙铁头长期处于高温状态，又接触助焊剂等弱酸性物质，其表面很容易氧化腐蚀并沾上一层黑色杂质。这些杂质形成隔热层，妨碍了烙铁头与焊件之间的热传导。因此，要注意用一块湿布或湿的木质纤维海绵随时擦拭烙铁头。对于普通烙铁头，在腐蚀污染严重时可以使用锉刀修去表面氧化层。对于长寿命烙铁头，就绝对不能使用这种方法了。
⑵ 靠增加接触面积来加快传热
加热时，应该让焊件上需要焊锡浸润的各部分均匀受热，而不是仅仅加热焊件的一部分，更不要采用烙铁对焊件增加压力的办法，以免造成损坏或不易觉察的隐患。有些初学者用烙铁头对焊接面施加压力，企图加快焊接，这是不对的。正确的方法是，要根据焊件的形状选用不同的烙铁头，或者自己修整烙铁头，让烙铁头与焊件形成面的接触而不是点或线的接触。这样，就能大大提高传热效率。
⑶ 加热要靠焊锡桥
在非流水线作业中，焊接的焊点形状是多种多样的，不大可能不断更换烙铁头。要提高加热的效率，需要有进行热量传递的焊锡桥。所谓焊锡桥，就是靠烙铁头上保留少量焊锡，作为加热时烙铁头与焊件之间传热的桥梁。由于金属熔液的导热效率远远高于空气，使焊件很快就被加热到焊接温度。应该注意，作为焊锡桥的锡量不可保留过多，不仅因为长时间存留在烙铁头上的焊料处于过热状态，实际已经降低了质量，还可能造成焊点之间误连短路。
⑷ 烙铁撤离有讲究
烙铁的撤离要及时，而且撤离时的角度和方向与焊点的形成有关。图5.18所示为烙铁不同的撤离方向对焊点锡量的影响。

图5.13 烙铁撤离方向和焊点锡量的关系

⑸ 在焊锡凝固之前不能动
切勿使焊件移动或受到振动，特别是用镊子夹住焊件时，一定要等焊锡凝固后再移走镊子，否则极易造成焊点结构疏松或虚焊。
⑹ 焊锡用量要适中
手工焊接常使用的管状焊锡丝，内部已经装有由松香和活化剂制成的助焊剂。焊锡丝的直径有0.5、0.8、1.0、…、5.0mm等多种规格，要根据焊点的大小选用。一般，应使焊锡丝的直径略小于焊盘的直径。
见图5.19，过量的焊锡不但无必要地消耗了焊锡，而且还增加焊接时间，降低工作速度。更为严重的是，过量的焊锡很容易造成不易觉察的短路故障。焊锡过少也不能形成牢固的结合，同样是不利的。特别是焊接印制板引出导线时，焊锡用量不足，极容易造成导线脱落。

图5.14 焊点锡量的掌握

⑺ 焊剂用量要适中
适量的助焊剂对焊接非常有利。过量使用松香焊剂，焊接以后势必需要擦除多余的焊剂，并且延长了加热时间，降低了工作效率。当加热时间不足时，又容易形成“夹渣”的缺陷。焊接开关、接插件的时候，过量的焊剂容易流到触点上，会造成接触不良。合适的焊剂量，应该是松香水仅能浸湿将要形成焊点的部位，不会透过印制板上的通孔流走。对使用松香芯焊丝的焊接来说，基本上不需要再涂助焊剂。目前，印制板生产厂在电路板出厂前大多进行过松香水喷涂处理，无需再加助焊剂。
⑻ 不要使用烙铁头作为运送焊锡的工具
有人习惯到焊接面上进行焊接，结果造成焊料的氧化。因为烙铁尖的温度一般都在300℃以上，焊锡丝中的助焊剂在高温时容易分解失效，焊锡也处于过热的低质量状态。特别应该指出的是，在一些陈旧的书刊中还介绍过用烙铁头运送焊锡的方法，请读者注意鉴别。
5.2.4 焊点质量及检查
对焊点的质量要求，应该包括电气接触良好、机械结合牢固和美观三个方面。保证焊点质量最重要的一点，就是必须避免虚焊。
5.2.4.1 虚焊产生的原因及其危害
虚焊主要是由待焊金属表面的氧化物和污垢造成的，它使焊点成为有接触电阻的连接状态，导致电路工作不正常，出现连接时好时坏的不稳定现象，噪声增加而没有规律性，给电路的调试、使用和维护带来重大隐患。此外，也有一部分虚焊点在电路开始工作的一段较长时间内，保持接触尚好，因此不容易发现。但在温度、湿度和振动等环境条件的作用下，接触表面逐步被氧化，接触慢慢地变得不完全起来。虚焊点的接触电阻会引起局部发热，局部温度升高又促使不完全接触的焊点情况进一步恶化，最终甚至使焊点脱落，电路完全不能正常工作。这一过程有时可长达一、二年，其原理可以用“原电池”的概念来解释：当焊点受潮使水汽渗入间隙后，水分子溶解金属氧化物和污垢形成电解液，虚焊点两侧的铜和铅锡焊料相当于原电池的两个电极，铅锡焊料失去电子被氧化，铜材获得电子被还原。在这样的原电池结构中，虚焊点内发生金属损耗性腐蚀，局部温度升高加剧了化学反应，机械振动让其中的间隙不断扩大，直到恶性循环使虚焊点最终形成断路。
据统计数字表明，在电子整机产品的故障中，有将近一半是由于焊接不良引起的。然而，要从一台有成千上万个焊点的电子设备里，找出引起故障的虚焊点来，实在不是容易的事。所以，虚焊是电路可靠性的重大隐患，必须严格避免。进行手工焊接操作的时候，尤其要加以注意。
一般来说，造成虚焊的主要原因是：焊锡质量差；助焊剂的还原性不良或用量不够；被焊接处表面未预先清洁好，镀锡不牢；烙铁头的温度过高或过低，表面有氧化层；焊接时间掌握不好，太长或太短；焊接中焊锡尚未凝固时，焊接元件松动。
5.2.4.2 对焊点的要求
⑴ 可靠的电气连接
焊接是电子线路从物理上实现电气连接的主要手段。锡焊连接不是靠压力，而是靠焊接过程形成的牢固连接的合金层达到电气连接的目的。如果焊锡仅仅是堆在焊件的表面或只有少部分形成合金层，也许在最初的测试和工作中不会发现焊点存在问题，但随着条件的改变和时间的推移，接触层氧化，脱离出现了，电路产生时通时断或者干脆不工作，而这时观察焊点外表，依然连接如初。这是电子产品工作中最头疼的问题，也是产品制造中必须十分重视的问题。
⑵ 足够的机械强度
焊接不仅起到电气连接的作用，同时也是固定元器件，保证机械连接的手段。这就有个机械强度的问题。作为锡焊材料的铅锡合金，本身强度是比较低的，常用铅锡焊料抗拉强度约为3~4.7kgf/cm，只有普通钢材的10%。要想增加强度，就要有足够的连接面积。如果是虚焊点，焊料仅仅堆在焊盘上，自然就谈不到强度了。另外，在元器件插装后把引线弯折，实行钩接、绞合、网绕后再焊，也是增加机械强度的有效措施。
造成强度较低的常见缺陷是因为焊锡未流满焊点或焊锡量过少，还可能因为焊接时焊料尚未凝固就发生件振动而引起的焊点结晶粗大（像豆腐渣状）或有裂纹。
⑶ 光洁整齐的外观
良好的焊点要求焊料用量恰到好处，表面圆润，有金属光泽。外表是焊接质量的反映，注意：焊点表面有金属光泽是焊接温度合适、生成合金层的标志，这不仅仅是美观的要求。
焊点的外观检查，除用目测（或借助放大镜，显微镜观测）焊点是否合乎上述标准以外，还包括从以下几个方面对整块印制电路板进行焊接质量的检查：
•没有漏