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热风焊台使用技巧

来源:黄小姐 发布时间:2017-12-13 11:42:12

随着时代和科技的进步,现在的越来越多电路板的使用了贴片元件。贴片元件以其体积小和便于维护越来越受大家的喜爱。但对于不少人来说,对贴片元件感到“畏惧”,特别是对于部分初学者,因为他们认为自己不具备焊接元件的能力,觉得它不像传统的直插元件那样易于焊接把握,其实这些担心是完全没有必要的。读者可以使用合适的工具和掌握一些手工焊接贴片的知识,很快就会成为焊接贴片元件的专家。
 


一、使用贴片元件的好处

首先我们来了解贴片元件的好处。与引线元件相比,贴片元件有许多好处。第一方面:体积小,重量轻,容易保存和邮寄。如常用的贴片电阻0805封装或者0603 封装比我们之前用的直插电阻要小上很多。几十个直插电阻就可以装满一袋子但换成贴片电阻的话足以装好几千个甚至上万个。当然,这是在不考虑其所能承受最大电流情况下的。第二方面:贴片元件比直插元件容易焊接和拆卸。贴片元件不用过孔,用锡少。直插元件最费事也最伤神的就是拆卸,做过的朋友都有这个体会,在两层或者更多层的PCB 板上,哪怕是只有两个管脚,拆下来也不太容易而且很容易损坏电路板,多引脚的就更不用说了。而拆卸贴片元件就容易多了,不光两只引脚容易拆,即使一、二百只引脚的元件多拆几次也可以不损坏电路板。第三方面:贴片元件还有一个很重要的好处,那就是提高了电路的稳定性和可靠性,对于制作来说就是提高了制作的成功率。

这是因为贴片元件体积小而且不需要过孔,从而减少了杂散电场和杂散磁场,这在高频模拟电路和高速数字电路中尤为重要。综述所说,笔者可以负“责任”的说,只要你一旦适应和接受了贴片元件,除非不得已的情况,你可能再也不想用直插元件了。

二、焊接贴片元件需要的常用工具

在了解了贴片元件的好处之后,让我们来了解一些常用的焊接贴片元件所需的一些基本工具(见图1)。

 

1. 电烙铁

手工焊接元件,这个肯定是不可少了。在这里向大家推荐烙铁头比较尖的那种,因为在焊接管脚密集的贴片芯片的时候,能够准确方便的对某一个或某几个管脚进行焊接。

2. 焊锡丝

好的焊锡丝对贴片焊接也很重要,如果条件允许,在焊接贴片元件的时候,尽可能的使用细的焊锡丝,这样容易控制给锡量,从而不用浪费焊锡和吸锡的麻烦。

3. 镊子

镊子的主要作用在于方便夹起和放置贴片元件,例如焊接贴片电阻的时候,就可用镊子夹住电阻放到电路板上进行焊接。镊子要求前端尖而且平以便于夹元件。另外,对于一些需要防止静电的芯片,需要用到防静电镊子。

4. 吸锡带

焊接贴片元件时,很容易出现上锡过多的情况。

特别在焊密集多管脚贴片芯片时,很容易导致芯片相邻的两脚甚至多脚被焊锡短路。此时,传统的吸锡器是不管用的,这时候就需要用到编织的吸锡带。

吸锡带可在卖焊接器材的地方买到,如果没有也可以拿电线中的铜丝来代替,后文将会讲述。

5. 松香

松香是焊接时最常用的助焊剂了,因为它能析出焊锡中的氧化物,保护焊锡不被氧化,增加焊锡的流动性。在焊接直插元件时,如果元件生锈要先刮亮,放到松香上用烙铁烫一下,再上锡。而在焊接贴片元件时,松香除了助焊作用外还可以配合铜丝可以作为吸锡带用。

6. 焊锡膏

在焊接难上锡的铁件等物品时,可以用到焊锡膏,它可以除去金属表面的氧化物,其具有腐蚀性。

在焊接贴片元件时,有时可以利用其来“吃”焊锡,让焊点亮泽与牢固。

7. 热风枪

热风枪是利用其枪芯吹出的热风来对元件进行焊接与拆卸的工具。其使用的工艺要求相对较高。

从取下或安装小元件到大片的集成电路都可以用到热风枪。在不同的场合,对热风枪的温度和风量等有特殊要求,温度过低会造成元件虚焊,温度过高会损坏元件及线路板。风量过大会吹跑小元件。对于普通的贴片焊接,可以不用到热风枪,在此不做详细叙述。

8. 放大镜

对于一些管脚特别细小密集的贴片芯片,焊接完毕之后需要检查管脚是否焊接正常、有无短路现象,此时用人眼是很费力的,因此可以用到放大镜,从而方便可靠的查看每个管脚的焊接情况。

9. 酒精

在使用松香作为助焊剂时,很容易在电路板上留下多余的松香。为了美观,这时可以用酒精棉球将电路板上有残留松香的地方擦干净10. 其他贴片焊接所需的常用工具除了上述所说的之外,还有一些如海绵、洗板水、硬毛刷、胶水等。在此不做赘述,有条件的朋友可以去了解和动手实践使用。

(从左至右,第一排为:热风枪、镊子、焊锡丝。第二排为:电烙铁、松香、吸锡带)

三、贴片元件的手工焊接步骤(电烙铁)


在了解了贴片焊接工具以后,现在对焊接步骤进行详细说明。

1. 清洁和固定PCB( 印刷电路板)

在焊接前应对要焊的PCB 进行检查,确保其干净(见图2)。对其上面的表面油性的手印以及氧化物之类的要进行清除,从而不影响上锡。手工焊接PCB 时,如果条件允许,可以用焊台之类的固定好从而方便焊接,一般情况下用手固定就好,值得注意的是避免手指接触PCB 上的焊盘影响上锡。

 

2. 固定贴片元件

贴片元件的固定是非常重要的。根据贴片元件的管脚多少,其固定方法大体上可以分为两种——单脚固定法和多脚固定法。对于管脚数目少(一般为2-5 个)的贴片元件如电阻、电容、二极管、三极管等,一般采用单脚固定法。即先在板上对其的一个焊盘上锡(见图3)。

 对于管脚少的元件应先单脚上锡

然后左手拿镊子夹持元件放到安装位置并轻抵住电路板,右手拿烙铁靠近已镀锡焊盘熔化焊锡将该引脚焊好(见图4)。焊好一个焊盘后元件已不会移动,此时镊子可以松开。而对于管脚多而且多面分布的贴片芯片,单脚是难以将芯片固定好的,这时就需要多脚固定,一般可以采用对脚固定的方法(见图5)。即焊接固定一个管脚后又对该管脚所对面的管脚进行焊接固定,从而达到整个芯片被固定好的目的。需要注意的是,管脚多且密集的贴片芯片,精准的管脚对齐焊盘尤其重要,应仔细检查核对,因为焊接的好坏都是由这个前提决定的。
 

 对管脚少的元件进行固定焊接
 

 对管脚较多的元件进行对脚或多脚固定焊接

值得强调说明的是,芯片的管脚一定要判断正确。

举例来说,有时候我们小心翼翼的把芯片固定好甚至焊接完成了,检查的时候发现管脚对应错误——把不是第一脚的管脚当做第一脚来焊了!追悔莫及!因此这些细致的前期工作一定不能马虎。

3. 焊接剩下的管脚

元件固定好之后,应对剩下的管脚进行焊接。对于管脚少的元件,可左手拿焊锡,右手拿烙铁,依次点焊即可。对于管脚多而且密集的芯片,除了点焊外,可以采取拖焊,即在一侧的管脚上足锡然后利用烙铁将焊锡熔化往该侧剩余的管脚上抹去(见图6),熔化的焊锡可以流动,因此有时也可以将板子合适的倾斜,从而将多余的焊锡弄掉。值得注意的是,不论点焊还是拖焊,都很容易造成相邻的管脚被锡短路(见图7)。这点不用担心,因为可以弄到,需要关心的是所有的引脚都与焊盘很好的连接在一起,没有虚焊。
 

对管脚较多的贴片芯片进行拖焊
 

 不用担心焊接时所造成的管脚短路

4. 清除多余焊锡在步骤3 中提到焊接时所造成的管脚短路现象,现在来说下如何处理掉这多余的焊锡。一般而言,可以拿前文所说的吸锡带将多余的焊锡吸掉。吸锡带的使用方法很简单,向吸锡带加入适量助焊剂(如松香)然后紧贴焊盘,用干净的烙铁头放在吸锡带上,待吸锡带被加热到要吸附焊盘上的焊锡融化后,慢慢的从焊盘的一端向另一端轻压拖拉,焊锡即被吸入带中。应当注意的是吸锡结束后,应将烙铁头与吸上了锡的吸锡带同时撤离焊盘,此时如果吸锡带粘在焊盘上,千万不要用力拉吸锡带,而是再向吸锡带上加助焊剂或重新用烙铁头加热后再轻拉吸锡带使其顺利脱离焊盘并且要防止烫坏周围元器件。如果没有市场上所卖的专用吸锡带,可以采用电线中的细铜丝来自制吸锡带(见图8)。自制的方法如下:将电线的外皮剥去之后,露出其里面的细铜丝,此时用烙铁熔化一些松香在铜丝上就可以了。清除多余的焊锡之后的效果见图9。此外,如果对焊接结果不满意,可以重复使用吸锡带清除焊锡,再次焊接元件。
 

 用自制的吸锡带吸去芯片管脚上多余的焊锡
 

 清除芯片管脚上多余的焊锡后效果图

5. 清洗焊接的地方

焊接和清除多余的焊锡之后,芯片基本上就算焊接好了。但是由于使用松香助焊和吸锡带吸锡的缘故,板上芯片管脚的周围残留了一些松香(见图9),虽然并不影响芯片工作和正常使用,但不美观。而且有可能造成检查时不方便。因为有必要对这些残余物进行清理。常用的清理方法可以用洗板水,在这里,采用了酒精清洗,清洗工具可以用棉签,也可以用镊子夹着卫生纸之类进行(见图10)。清洗擦除时应该注意的是酒精要适量,其浓度最好较高,以快速溶解松香之类的残留物。其次,擦除的力道要控制好,不能太大,以免擦伤阻焊层以及伤到芯片管脚等。清洗完毕的效果见图11。此时可以用烙铁或者热风枪对酒精擦洗位置进行适当加热以让残余酒精快速挥发。至此,芯片的焊接就算结束了。

 

 用酒精清除掉焊接时所残留的松香
 

 用酒精清洗焊接位置后的效果图


 

三、贴片元件的手工焊接步骤(热风焊台,详见视频)

一、准备工作

 

1、打开热风枪,把风量,温度调到适当位置:用手感觉风筒风量与温度;观察风筒有无风量用温度不稳定现象。

2、观察风筒内部呈微红状态。防止风筒内过热。
3、用纸观察热量分布情况。找出温度中心。
4、用最低温度吹一个电阻,记住最能吹下该电阻的最低温度旋扭的位置。
5、调节风量旋扭,让风量指示的钢球在中间位置。
6、调节温度控制,让温度指示在380℃左右。

注意:短时间不使用热风枪时,要使其进入休眠状态(手柄上有休眠开关的按一下开关即可,手柄上无开关的,风嘴向下为工作,风嘴向上为休眠),超过5分钟不工作时要把热风枪关闭。
的使用。

二、 使用热风枪拆焊扁平封装IC:

一):拆扁平封装IC步骤:
1、拆下元件之前要看清IC方向,重装时不要放反。
2、观察IC旁边及正背面有无怕热器件(如液晶,塑料元件,带封胶的BGA IC等)如有要用屏蔽罩之类的物品把他们盖好。
3、在要拆的IC引脚上加适当的松香,可以使拆下元件后的PCB板焊盘光滑,否则会起毛刺,重新焊接时不容易对位。
4、把调整好的热风枪在距元件周围20平方厘米左右的面积进行均匀预热(风嘴距PCB板1CM左右,在预热位置较快速度移动,PCB板上温度不超过130-160℃)
1)除PCB上的潮气,避免返修时出现“起泡”。

2)避免由于PCB板单面(上方)急剧受热而产生的上下温差过大所导致PCB焊盘间的应力翘曲和变形。
3)减小由于PCB板上方加热时焊接区内零件的热冲击。
4)避免旁边的IC由于受热不均而脱焊翘起
5)线路板和元件加热:热风枪风嘴距IC 1CM左右距离,在沿IC边缘慢速均匀移动,用镊子轻轻夹住IC对角线部位。
6)如果焊点已经加热至熔点,拿镊子的手就会在第一时间感觉到,一定等到IC引脚上的焊锡全部都熔化后再通过“零作用力” 小心地将元件从板上垂直拎起,这样能避免将PCB或IC损坏,也可避免PCB板留下的焊锡短路。加热控制是返修的一个关键因素,焊料必须完全熔化,以免在取走元件时损伤焊盘。与此同时,还要防止板子加热过度,不应该因加热而造成板子扭曲。
(如:有条件的可选择140℃-160℃做预热和低部加温补热。拆IC的整个过程不超过250秒)
7)取下IC后观察PCB板上的焊点是否短路,如果有短路现象,可用热风枪重新对其进行加热,待短路处焊锡熔化后,用镊子顺着短路处轻轻划一下,焊锡自然分开。尽量不要用烙铁处理,因为烙铁会把PCB板上的焊锡带走,PCB板上的焊锡少了,会增加虚焊的可能性。而小引脚的焊盘补锡不容易。

二)装扁平IC步骤
1、观察要装的IC引脚是否平整,如果有IC引脚焊锡短路,用吸锡线处理;如果IC引脚不平,将其放在一个平板上,用平整的镊子背压平;如果IC引脚不正,可用手术刀将其歪的部位修正。
2、把焊盘上放适量的助焊剂,过多加热时会把IC漂走,过少起不到应有作用。并对周围的怕热元件进行覆盖保护。
3、将扁平IC按原来的方向放在焊盘上,把IC引脚与PCB板引脚位置对齐,对位时眼睛要垂直向下观察,四面引脚都要对齐,视觉上感觉四面引脚长度一致,引脚平直没歪斜现象。可利用松香遇热的粘着现象粘住IC。
4、用热风枪对IC进行预热及加热程序,注意整个过程热风枪不能停止移动(如果停止移动,会造成局部温升过高而损坏),边加热边注意观察IC,如果发再IC 有移动现象,要在不停止加热的情况下用镊子轻轻地把它调正。如果没有位移现象,只要IC引脚下的焊锡都熔化了,要在第一时间发现(如果焊锡熔化了会发现 IC有轻微下沉,松香有轻烟,焊锡发亮等现象,也可用镊子轻轻碰IC旁边的小元件,如果旁边的小元件有活动,就说明IC引脚下的焊锡也临近熔化了。)并立即停止加热。因为热风枪所设置的温度比较高,IC及PCB板上的温度是持续增长的,如果不能及早发现,温升过高会损坏IC或PCB板。所以加热的时间一定不能过长。
5、等PCB板冷却后,用天那水(或洗板水)清洗并吹干焊接点。检查是否虚焊和短路。
6、如果有虚焊情况,可用烙铁一根一根引脚的加焊或用热风枪把IC拆掉重新焊接;如果有短路现象,可用潮湿的耐热海棉把烙铁头擦干净后,蘸点松香顺着短路处引脚轻轻划过,可带走短路处的焊锡。或用吸锡线处理:用镊子挑出四根吸锡线蘸少量松香,放在短路处,用烙铁轻轻压在吸锡线上,短路处的焊锡就会熔化粘在吸锡线上,清除短路。
另:也可以用电烙铁焊接IC,把IC与焊盘对位后,用烙铁蘸松香,顺着IC引脚边缘依次轻轻划过即可;如果IC的引脚间距较大,也可以加松香,用烙铁带锡球滚过所有的引脚的方法进行焊接。

二、 使用热风枪拆焊怕热元件
一):拆元件:
一般如排线夹子,内联座,插座,SIM卡座,电池触片,尾插等塑料元件受热容易变形,如果确实坏了,那不妨象拆焊普通IC那样拆掉就行了,如果想拆下来还要保持完好,需要慎重处理。有一种旋转风热风枪风量、热量均匀,一般不会吹坏塑料元件。如果用普通风枪,可考虑把PCB板放在桌边上,用风枪从下边向上加热那个元件的正背面,通过PCB板把热传到上面,待焊锡熔化即可取下;还可以把怕热元件上面盖一个同等大的废旧芯片,然后用风枪对芯片边缘加热,待下面的焊锡熔化后即可取下塑料元件。
二):装元件:
整理好PCB板上的焊盘,把元件引脚上蘸适量助焊剂放在离焊盘较近的旁边,为了让其也受一点热。用热风枪加热PCB板,待板上的焊锡发亮,说明已熔化,迅速把元件准确放在焊盘上,这时风枪不能停止移动加热,在短时间内用镊子把元件调整对位,马上撤离风枪即可。这一方法也适用于安装功放及散热面积较大的电源 IC等。
有些器件可方便的使用烙铁焊接(如SIM卡座),就不要使用风枪了。

三 拆焊阻容三极管等小元件
一):拆元件: 
1、在元件上加适量松香,用镊子轻轻夹住元件,用热风枪对小元件均匀移动加热(同拆焊IC),拿镊子的手感觉到焊锡已经熔化,即可取下元件。
2、用烙铁在元件上适量加一些焊锡,以焊锡覆盖到元件两边的焊点为准,把烙铁尖平放在元件侧边,使新加的焊锡呈溶化状态,即可取下元件了。如果元件较大,可在元件焊点上多加些锡,用镊子夹住元件,用烙铁快速在两个焊点上依次加热,直到两个焊点都呈溶化状态,即可取下。
二):装元件:
1、在元件上加适量松香,用镊子轻轻夹住元件,使元件对准焊点,用热风枪对小元件均匀移动加热,待元件下面的焊锡熔化,再松开镊子。(也可把元件放好并对其加热,待焊锡溶化再用镊子碰一碰元件,使其对位即可。)
2、用镊子轻轻夹住元件,用烙铁在元件的各个引脚上点一下,即可焊好。如果焊点上的焊锡较少,可在烙铁尖上点一个小锡珠,加在元件的引脚上即可。

四 使用热风枪拆焊屏蔽罩:
一):拆屏蔽罩:
用夹具夹住PCB板,镊子夹住屏蔽罩,用热风枪对整个屏蔽罩加热,焊锡溶化后垂直将其拎起。因为拆屏蔽罩需要温度较高,PCB板上其它元件也会松动,取下屏蔽罩时主板不能有活动,以免把板上的元件震动移位,取下屏蔽罩时要垂直拎起,以免把屏蔽罩内的元件碰移位。也可以先掀起屏蔽罩的三个边,待冷却后再来回折几下,折断最后一个边取下屏蔽罩。
二):装屏蔽罩:
把屏蔽罩放在PCB板上,用风枪顺着四周加热,待焊锡熔化即可。也可以用烙铁选几个点焊在PCB板上。

五 加焊虚焊元件:
一):用风枪加焊
在PCB板需要加焊的部位上加少许松香,用风枪进行均匀加热,直到所加焊部位的焊锡溶化即可,也可以在焊锡熔化状态用镊子轻轻碰一碰怀疑虚焊的元件,加强加焊效果。
二):用电烙铁加焊
用于少量元件的加焊,如果是加焊IC,可在IC引脚上加少量松香,用光洁的烙铁头顺着引脚一条一条依次加焊即可。一定要擦干净烙铁头上的残锡,否则会使引脚短路。如果是加焊电阻、三极管等小元件,直接用烙铁尖蘸点松香,焊一下元件引脚即可。有时为了增加焊接强度,也可给元件引脚补一点点焊锡
1.正确使用热风焊接方法
热风枪、热风焊台的喷嘴可按设定温度对IC等吹出不同温度的热风,以完成焊接。喷嘴的气流出口设计在喷嘴的上方,口径大小可调,不会对BGA器件邻近的元件造成热损伤。
(1)BGA器件在起拔前,所有焊球均应完全熔化,如果有一部分焊球未完全熔化,起拔时容易损坏这些焊球连接的焊盘;同样,在焊接BGA器件时,如果有一部分焊球未完全熔化,也会导致焊接不良。
(2)为方便操作,喷嘴内部边缘与BGA器件之间的间隙不可太小,至少应有1mm间隙。
(3)植锡网的孔径、目数、间距与排列应与BGA器件一致。孔径一般是焊盘直径的80%,且上边小、下边大,以利焊锡在印制板上的涂敷。
(4)为防止印制板单面受热变形,可先对印制板反面预热,温度一般控制在150~160℃;一般尺寸不大的印制板,预热温度应控制在160℃以下。
2.焊接温度的调节与掌握
(1)热风焊台最佳焊接参数实际是焊接面温度、焊接时间和热风焊台的热风风量三者的最佳组合。设定此3项参数时主要应考虑印制板的层数(厚度)、面积、内部导线的材料、BGA器件的材料(是PBGA,还是CBGA)及尺寸、焊锡膏的成分与焊锡的熔点、印制板上元件的多少(这些元件要吸收热量)、BGA器件焊接的最佳温度及能承受的温度、最长焊接时间等。一般情况下,BGA器件面积越大(多于350个焊球),焊接参数的设定越难。
(2)焊接中应注意掌握以下四个温度区段。
① 预热区(preheat zone)。预热的目的有二:一是防止印制板单面受热变形,二是加速焊锡熔化,对于面积较大的印制板,预热更重要。由于印制板本身的耐热性能有限,温度越高,加热时间应越短。普通印制板在150℃以下是安全的(时间不太长)。常用1.5mm厚小尺寸印制板,可将温度设定在150~160℃,时间在90秒以内。BGA器件在拆开封装后,一般应在24小时内使用,如果过早打开封装,为防止器件在返修时损坏(产生'爆米花'效应),在装入前应烘干。烘干预热温度宜选择100~110℃,并将预热时间选长些。
②中温区(soak zone)。印制板底部预热温度可以和预热区相同或略高于预热温度,喷嘴温度要高于预热区温度、低于高温区温度,时间一般在60秒左右。
③高温区(peak zone)。喷嘴的温度在本区达到峰值。温度应高于焊锡的熔点,但最好不超过200℃。
 

除正确选择各区的加热温度和时间外,还应注意升温速度。一般在100℃以下时,升温速度最大不超过6℃/秒,100℃以上最大的升温速度不超过3℃/秒;在冷却区,最大的冷却速度不超过6℃/秒。

CBGA(陶瓷封装的BGA器件)与PBGA芯片(塑料封装的BGA器件)焊接时上述参数有一定的区别:CBGA器件的焊球直径比PBGA器件的焊球直径应大15%左右,焊锡的组成是90Sn/10Pb,熔点较高。这样CBGA器件拆焊后,焊球不会粘在印制板上。

CBGA器件的焊球与印制板连接的焊锡膏可以用PBGA器件相同的焊锡(组成是63Sn/37Pb),这样,BGA器件起拔后,焊锡球仍然依附于器件引脚, 不会依附于印制板

四、总结

综上所述,焊接贴片元件总体而言是固定——焊接——清理这样一个过程。其中元件的固定是焊接好坏的前提,一定要有耐心,确保每个管脚和其所对应的焊盘对准精确。在焊接多管脚芯片时,对管脚被焊锡短路不用担心,可以用吸锡带进行吸焊或者就只用烙铁利用焊锡熔化后流动的因素将多余的焊锡去除。当然这些技巧的掌握是要经过练习的。限于篇幅原因,文中只对一种多管脚的芯片进行了焊接演示,对于众多其他类型的多管脚的贴片芯片,其管脚密集程度、机械强度、数量等在不相同的情况下相应的焊接方法也是基本相同的,只是细节处理稍有不同。因此,要想成为一个焊接贴片元件的高手,就需要多练习从而提高熟练程度。如果条件允许,如有旧电路板旧芯片之类的可以拿来多熟练。

 

 

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