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    2017光控開關制作技能設計教學要點
    2017-09-15 12:34:27  

    一、明確任務:

    TDA16846開關電源006副本.jpg

    手工焊接的工具

        任何電子產品,從幾個零件構成的整流器到成千上萬個零部件組成的計算機系統,都是由基本的電子元件器件和功能構成,按電路工作原理,用一定的工藝方法連接而成。雖然連接方法有多種(例如、繞接、壓接、粘接等)但使用最廣泛的方法是錫焊。

        1 .手工焊接的工具

        ( 1 )電烙鐵

        ( 2 )鉻鐵架


    TDA16846開關電源009.jpg

        圖1

    電源電路制作:

    TDA16846開關電源0017副本.jpg

    TDA16846開關電源0018副本.jpg


        2 . 錫焊的條件

        為了提高焊接質量,必須注意掌握錫焊的條件:

        被焊件必須具備可焊性;被焊金屬表面應保持清潔;使用合適的助焊劑;具有適當的焊接溫度;具有合適的焊接時間。

        焊接與助焊劑

        1 .焊接材料

        凡是用來熔合兩種或兩種以上的金屬面,使之成為一個整體的金屬或合金都叫焊料。這里所說的焊料只針對錫焊所用焊料。

        常用錫焊材料:

        管狀焊錫絲 、抗氧化焊錫、含銀的焊錫、焊膏

        2 .助焊劑的選用

        在焊接過程中,由于金屬在加熱的情況下會產生一薄層氧化膜,這將阻礙焊錫的浸潤,影響焊接點合金的形成,容易出現虛焊、假焊現象。使用助焊劑可改善焊接性能。助焊劑有松香、松香溶液、焊膏焊油等,可根據不同的焊接對象合理選用。焊膏焊油等具有一定的腐蝕性,不可用于焊接電子元器件和電路板,焊接完畢應將焊接處殘留的焊膏焊油等擦拭干凈。元器件引腳鍍錫時應選用松香作助焊劑。印制電路板上已涂有松香溶液的,元器件焊入時不必再用助焊劑

        手工焊接的注意事項

        手工錫焊接技術是一項基本功,就是在大規模生產的情況下,維護和維修也必須使用手工焊接。因此,必須通過學習和實踐操作練習才能熟練掌握。注意事項如下:

        1. 手握鉻鐵的姿勢掌握正確的操作姿勢,可以保證操作者的身心健康,減輕勞動傷害。為減少焊劑加熱時揮發出的化學物質對人的危害,減少有害氣體的吸入量,一般情況下,烙鐵到鼻子的距離應該不少于 20cm ,通常以 30cm 為宜。

        電烙鐵有三種握法,如圖2 所示。


    TDA16846開關電源0010.jpg

        圖2 握電烙鐵的手法示意


        反握法的動作穩定,長時間操作不易疲勞,適于大功率烙鐵的操作;正握法適于中功率烙鐵或帶彎頭電烙鐵的操作;一般在操作臺上焊接印制板等焊件時,多采用握筆法。

        2. 焊錫絲一般有兩種拿法,如圖3 所示。由于焊錫絲中含有一定比例的鉛,而鉛是對人體有害的一種重金屬,因此操作時應該戴手套或在操作后洗手,避免食入鉛塵。


    TDA16846開關電源0011.jpg

        圖3 焊錫絲的拿法

        3. 電烙鐵使用以后,一定要穩妥地插放在烙鐵架上,并注意導線等其他雜物不要碰到烙鐵頭,以免燙傷導線,造成漏電等事故。

        “

        手工焊接操作的基本步驟

        掌握好電烙鐵的溫度和焊接時間,選擇恰當的烙鐵頭和焊點的接觸位置,才可能得到良好的焊點。正確的手工焊接操作過程可以分成五個步驟,如圖所示。


    TDA16846開關電源0012.jpg

        圖4 手工焊接步驟


        1 .基本操作步驟

        ⑴ 步驟一:準備施焊(圖 (a) )

        左手拿焊絲,右手握烙鐵,進入備焊狀態。要求烙鐵頭保持干凈,無焊渣等氧化物,并在表面鍍有一層焊錫。

        ⑵ 步驟二:加熱焊件(圖 (b) )

        烙鐵頭靠在兩焊件的連接處,加熱整個焊件全體,時間大約為 1 ~ 2 秒鐘。對于在印制板上焊接元器件來說,要注意使烙鐵頭同時接觸兩個被焊接物。例如,圖 (b) 中的導線與接線柱、元器件引線與焊盤要同時均勻受熱。

        ⑶ 步驟三:送入焊絲(圖 (c) )

        焊件的焊接面被加熱到一定溫度時,焊錫絲從烙鐵對面接觸焊件。注意:不要把焊錫絲送到烙鐵頭上!

        ⑷ 步驟四:移開焊絲(圖 (d) )

        當焊絲熔化一定量后,立即向左上 45° 方向移開焊絲。

        ⑸ 步驟五:移開烙鐵(圖 (e) )

        焊錫浸潤焊盤和焊件的施焊部位以后,向右上 45° 方向移開烙鐵,結束焊接。從第三步開始到第五步結束,時間大約也是 1 至 2s 。

        2 .錫焊三步操作法

        對于熱容量小的焊件,例如印制板上較細導線的連接,可以簡化為三步操作。

        準備:同以上步驟一;

        加熱與送絲:烙鐵頭放在焊件上后即放入焊絲。

        去絲移烙鐵:焊錫在焊接面上浸潤擴散達到預期范圍后,立即拿開焊絲并移開烙鐵,并注意移去焊絲的時間不得滯后于移開烙鐵的時間。

        對于吸收低熱量的焊件而言,上述整個過程的時間不過 2 至 4s ,各步驟的節奏控制,順序的準確掌握,動作的熟練協調,都是要通過大量實踐并用心體會才能解決的問題。有人總結出了在五步驟操作法中用數秒的辦法控制時間:烙鐵接觸焊點后數一、二(約 2s ),送入焊絲后數三、四,移開烙鐵,焊絲熔化量要靠觀察決定。此辦法可以參考,但由于烙鐵功率、焊點熱容量的差別等因素,實際掌握焊接火候并無定章可循,必須具體條件具體對待。試想,對于一個熱容量較大的焊點,若使用功率較小的烙鐵焊接時,在上述時間內,可能加熱溫度還不能使焊錫熔化,焊接就無從談起。

        手工焊接操作的具體手法

        在保證得到優質焊點的目標下,具體的焊接操作手法可以有所不同,但下面這些前人總結的方法,對初學者的指導作用是不可忽略的。

        保持烙鐵頭的清潔

        焊接時,烙鐵頭長期處于高溫狀態,又接觸助焊劑等弱酸性物質,其表面很容易氧化腐蝕并沾上一層黑色雜質。這些雜質形成隔熱層,妨礙了烙鐵頭與焊件之間的熱傳導。因此,要注意用一塊濕布或濕的木質纖維海綿隨時擦拭烙鐵頭。對于普通烙鐵頭,在腐蝕污染嚴重時可以使用銼刀修去表面氧化層。對于長壽命烙鐵頭,就絕對不能使用這種方法了。

        靠增加接觸面積來加快傳熱

        加熱時,應該讓焊件上需要焊錫浸潤的各部分均勻受熱,而不是僅僅加熱焊件的一部分,更不要采用烙鐵對焊件增加壓力的辦法,以免造成損壞或不易覺察的隱患。有些初學者用烙鐵頭對焊接面施加壓力,企圖加快焊接,這是不對的。正確的方法是,要根據焊件的形狀選用不同的烙鐵頭,或者自己修整烙鐵頭,讓烙鐵頭與焊件形成面的接觸而不是點或線的接觸。這樣,就能大大提高傳熱效率。

        加熱要靠焊錫橋

        在非流水線作業中,焊接的焊點形狀是多種多樣的,不大可能不斷更換烙鐵頭。要提高加熱的效率,需要有進行熱量傳遞的焊錫橋。所謂焊錫橋,就是靠烙鐵頭上保留少量焊錫,作為加熱時烙鐵頭與焊件之間傳熱的橋梁。由于金屬熔液的導熱效率遠遠高于空氣,使焊件很快就被加熱到焊接溫度。應該注意,作為焊錫橋的錫量不可保留過多,不僅因為長時間存留在烙鐵頭上的焊料處于過熱狀態,實際已經降低了質量,還可能造成焊點之間誤連短路。

        烙鐵撤離有講究

        烙鐵的撤離要及時,而且撤離時的角度和方向與焊點的形成有關。如圖所示為烙鐵不同的撤離方向對焊點錫量的影響。

    TDA16846開關電源0013.jpg


        圖5 烙鐵撤離方向和焊點錫量的關系


        在焊錫凝固之前不能動

        切勿使焊件移動或受到振動,特別是用鑷子夾住焊件時,一定要等焊錫凝固后再移走鑷子,否則極易造成焊點結構疏松或虛焊。

        焊錫用量要適中

        手工焊接常使用的管狀焊錫絲,內部已經裝有由松香和活化劑制成的助焊劑。焊錫絲的直徑有 0.5 、 0.8 、 1.0 、 … 、 5.0mm 等多種規格,要根據焊點的大小選用。一般,應使焊錫絲的直徑略小于焊盤的直徑。

        如圖所示,過量的焊錫不但無必要地消耗了焊錫,而且還增加焊接時間,降低工作速度。更為嚴重的是,過量的焊錫很容易造成不易覺察的短路故障。焊錫過少也不能形成牢固的結合,同樣是不利的。特別是焊接印制板引出導線時,焊錫用量不足,極容易造成導線脫落。


    TDA16846開關電源0014.jpg

        圖6 焊點錫量的掌握


        焊劑用量要適中

        適量的助焊劑對焊接非常有利。過量使用松香焊劑,焊接以后勢必需要擦除多余的焊劑,并且延長了加熱時間,降低了工作效率。當加熱時間不足時,又容易形成“夾渣”的缺陷。焊接開關、接插件的時候,過量的焊劑容易流到觸點上,會造成接觸不良。合適的焊劑量,應該是松香水僅能浸濕將要形成焊點的部位,不會透過印制板上的通孔流走。對使用松香芯焊絲的焊接來說,基本上不需要再涂助焊劑。目前,印制板生產廠在電路板出廠前大多進行過松香水噴涂處理,無需再加助焊劑。

        不要使用烙鐵頭作為運送焊錫的工具

        有人習慣到焊接面上進行焊接,結果造成焊料的氧化。因為烙鐵尖的溫度一般都在 300 ℃ 以上,焊錫絲中的助焊劑在高溫時容易分解失效,焊錫也處于過熱的低質量狀態。特別應該指出的是,在一些陳舊的書刊中還介紹過用烙鐵頭運送焊錫的方法,請讀者注意鑒別。

        焊點質量及檢查

        對焊點的質量要求,應該包括電氣接觸良好、機械結合牢固和美觀三個方面。保證焊點質量最重要的一點,就是必須避免虛焊。

        1 .虛焊產生的原因及其危害

        虛焊主要是由待焊金屬表面的氧化物和污垢造成的,它使焊點成為有接觸電阻的連接狀態,導致電路工作不正常,出現連接時好時壞的不穩定現象,噪聲增加而沒有規律性,給電路的調試、使用和維護帶來重大隱患。此外,也有一部分虛焊點在電路開始工作的一段較長時間內,保持接觸尚好,因此不容易發現。但在溫度、濕度和振動等環境條件的作用下,接觸表面逐步被氧化,接觸慢慢地變得不完全起來。

        虛焊點的接觸電阻會引起局部發熱,局部溫度升高又促使不完全接觸的焊點情況進一步惡化,最終甚至使焊點脫落,電路完全不能正常工作。這一過程有時可長達一、二年,其原理可以用“原電池”的概念來解釋:當焊點受潮使水汽滲入間隙后,水分子溶解金屬氧化物和污垢形成電解液,虛焊點兩側的銅和鉛錫焊料相當于原電池的兩個電極,鉛錫焊料失去電子被氧化,銅材獲得電子被還原。在這樣的原電池結構中,虛焊點內發生金屬損耗性腐蝕,局部溫度升高加劇了化學反應,機械振動讓其中的間隙不斷擴大,直到惡性循環使虛焊點最終形成斷路。

        據統計數字表明,在電子整機產品的故障中,有將近一半是由于焊接不良引起的。然而,要從一臺有成千上萬個焊點的電子設備里,找出引起故障的虛焊點來,實在不是容易的事。所以,虛焊是電路可靠性的重大隱患,必須嚴格避免。進行手工焊接操作的時候,尤其要加以注意。

        一般來說,造成虛焊的主要原因是:焊錫質量差;助焊劑的還原性不良或用量不夠;被焊接處表面未預先清潔好,鍍錫不牢;烙鐵頭的溫度過高或過低,表面有氧化層;焊接時間掌握不好,太長或太短;焊接中焊錫尚未凝固時,焊接元件松動。

        2 .對焊點的要求

        可靠的電氣連接、足夠的機械強度、光潔整齊的外觀。

        3 .典型焊點的形成及其外觀

        在單面和雙面(多層)印制電路板上,焊點的形成是有區別的:見圖,在單面板上,焊點僅形成在焊接面的焊盤上方;但在雙面板或多層板上,熔融的焊料不僅浸潤焊盤上方,還由于毛細作用,滲透到金屬化孔內,焊點形成的區域包括焊接面的焊盤上方、金屬化孔內和元件面上的部分焊盤,如圖所示。

    TDA16846開關電源0015.jpg


        圖7 焊點的形成


        從外表直觀看典型焊點,對它的要求是:

        1. 形狀為近似圓錐而表面稍微凹陷,呈漫坡狀,以焊接導線為中心,對稱成裙形展開。虛焊點的表面往往向外凸出,可以鑒別出來。

        2. 焊點上,焊料的連接面呈凹形自然過渡,焊錫和焊件的交界處平滑,接觸角盡可能小。

        3. 表面平滑,有金屬光澤;無裂紋、針孔、夾渣。


     
     
     
     
     
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