2.3 电烙铁焊接
2.3.1 焊接工具
1）电烙铁的种类
常用的电烙铁主要有以下几类：
①外热式电烙铁 常用的外热式电烙铁有25W、45W、75W和100W几种规格。烙铁的温度与烙铁头的体积、开关、长短等都有一定的关系。为适应不同焊接物体的要求，烙铁头的形状也有所不同。
②内热式电烙铁 内热式电烙铁具有升温快、耗电省、体积小、热效率高的特点，应用非常普遍。
③吸锡电烙铁 吸锡电烙铁是将活塞式吸锡器与电烙铁融为一体的拆焊工具。它具有使用方便、灵活、适用范围宽等特点，但不足之处是每次只能对一个焊点进行拆焊。
④恒温电烙铁 在焊接集成电路、晶体管元器件时，常用到恒温电烙铁，因为半导体器件的焊接温度不能太高，焊接时间不能过长，否则会因过热而损坏元器件。焊接较大元件时，如控制变压器、扼流圈等，因焊点较大，可选用60～100W的电烙铁。在金属框架上焊接，选用300W的电烙铁较合适。
2）电烙铁的选用
选用电烙铁时，应考虑以下几个方面：
①焊接集成电路、晶体管及其他受热易损元器件时，应选用20W内热式或25W外热式电烙铁。
②焊接导线及同轴电缆时，应选用45～75W外热式电烙铁（或50W内热式电烙铁）。
③焊接较大的元器件时，如大电解电容器的引线脚、金属底盘接地焊片等，应选用100W或以上的电烙铁。
2.3.2 焊接工艺
（1）手工焊接要求
通常可以看到这样一种焊接操作法，即先用烙铁头蘸上一些焊锡，然后将烙铁放到焊点上停留等待加热后焊锡润湿焊件。应注意，这不是正确的操作方法。虽然这样也可以将焊件焊起来，但却不能保证质量。
当把焊锡熔化到烙铁头上时，焊锡丝中的焊剂附在焊料表面，由于烙铁头温度一般都在250～350℃，在电烙铁放到焊点上之前，松香焊剂不断挥发，而当电烙铁放到焊点上时，由于焊件温度低，加热还需一段时间，在此期间焊剂很可能挥发大半甚至完全挥发，因而在润湿过程中会由于缺少焊剂而润湿不良。
同时，由于焊料和焊件温度差得多，结合层不容易形成，很容易虚焊。而且由于焊剂的保护作用丧失后焊料容易氧化，焊接质量也得不到保证。
①焊接点要保证良好的导电性能 虚焊是指焊料与被焊物表面没有形成合金结构，只是简单地依附在被焊金属的表面上，如图2-42所示。为使焊点具有良好的导电性能，必须防止虚焊。
图2-42 虚焊
虚焊用仪表测量很难发现，但却会使产品质量大打折扣，以致出现产品质量问题，因此在焊接时应杜绝产生虚焊。
②焊接点要有足够的机械强度 焊点要有足够的机械强度，以保证被焊件在受到振动或冲击时不至于脱落、松动。为使焊点有足够的机械强度，一般可采用把被焊元器件的引线端子打弯后再焊接的方法。
为提高焊接强度，引线穿过焊盘后可进行相应的处理，一般采用3种方式，如图2-43所示。其中图2-43（a）所示为直插式，这种处理方式的机械强度较小，但拆焊方便；图2-43（b）所示为打弯处理方式，所弯角度为45°左右，其焊点具有一定的机械强度；图2-43（c）所示为完全打弯处理方式，所弯角度为90°左右，这种形式的焊点具有很高的机械强度，但拆焊比较困难。
图2-43 引线穿过焊盘后的处理方式
③焊点表面要光滑、清洁 为使焊点表面光滑、清洁、整齐，不但要有熟练的焊接技能，而且还要选择合适的焊料和焊剂。焊点不光洁表现为焊点出现粗糙、拉尖、棱角等现象。
④焊点不能出现搭接、短路现象 如果两个焊点很近，很容易造成搭接、短路的现象，因此在焊接和检查时，应特别注意这些地方。
（2）手工焊接操作
对于一个初学者来说，一开始就掌握正确的手工焊接方法并养成良好的操作习惯是非常重要的。手工焊接的五步操作法如图2-44所示。
①准备施焊 将焊接所需材料、工具准备好，如焊锡丝、松香焊剂、电烙铁及其支架等。焊前对烙铁头要进行检查，查看其是否能正常“ 吃锡”。如果吃锡不好，就要将其锉干净，再通电加热并用松香和焊锡将其镀锡，即预上锡，如图2-44（a）所示。
②加热焊件 加热焊件就是将预上锡的电烙铁放在被焊点上，如图2-44（b）所示，使被焊件的温度上升。烙铁头放在焊点上时应注意，其位置应能同时加热被焊件与铜箔，并要尽可能加大与被焊件的接触面，以缩短加热时间，保护铜箔不被烫坏。
③熔化焊料 待被焊件加热到一定温度后，将焊锡丝放到被焊件和铜箔的交界面上（注意不要放到烙铁头上），使焊锡丝熔化并浸湿焊点，如图2-44（c）所示。
④移开焊锡 当焊点上的焊锡已将焊点浸湿时，要及时撤离焊锡丝，以保证焊锡不至过多，焊点不出现堆锡现象，从而获得较好的焊点，如图2-44（d）所示。
⑤移开电烙铁 移开焊锡后，待焊锡全部润湿焊点，并且松香焊剂还未完全挥发时，就要及时、迅速地移开电烙铁，电烙铁移开的方向以45°角最为适宜。如果移开的时机、方向、速度掌握不好，则会影响焊点的质量和外观，如图2-44（e）所示。
图2-44 手工焊接的五步操作法
完成这五步后，焊料尚未完全凝固以前，不能移动被焊件之间的位置，因为焊料未凝固时，如果相对位置被改变，就会产生假焊现象。
上述过程对一般焊点而言，大约需要两三秒钟。对于热容量较小的焊点，例如印制电路板上的小焊盘，有时用三步法概括操作方法，即将上述步骤②、③合为一步，④、⑤合为一步。实际上细微区分还是五步，所以五步法具有普遍性，是掌握手工焊接的基本方法。
提示：各步骤之间停留的时间对保证焊接质量至关重要，只有通过实践才能逐步掌握。
（3）焊接操作要领
1）焊前准备
①视被焊件的大小，准备好电烙铁、镊子、剪刀、斜口钳、尖嘴钳、焊剂等工具。
②焊前要将元器件引线刮净，最好是先挂锡再焊。对被焊件表面的氧化物、锈斑、油污、灰尘、杂质等要清理干净。
2）焊剂要适量
使用焊剂的量要根据被焊面积的大小和表面状态适量施用。用量过少会影响焊接质量，过多会造成焊后焊点周围出现残渣，使印制电路板的绝缘性能下降，同时还可能造成对元器件和印制电路板的腐蚀。合适的焊剂量标准是既能润湿被焊物的引线和焊盘，又不让焊剂流到引线插孔中和焊点的周围。
3）焊接的温度和时间要掌握好
在焊接时，为使被焊件达到适当的温度，并使固体焊料迅速熔化润湿，就要有足够的热量和温度。如果温度过低，焊锡流动性差，很容易凝固，形成虚焊；如果温度过高，将使焊锡流淌，焊点不易存锡，焊剂分解速度加快，使金属表面加速氧化，并导致印制电路板上的焊盘脱落。
特别值得注意的是，当使用天然松香焊剂且锡焊温度过高时，很容易使锡焊的时间随被焊件的形状、大小不同而有所差别，但总的原则是看被焊件是否完全被焊料所润湿（焊料的扩散范围达到要求后）。通常情况下，烙铁头与焊点的接触时间以使焊点光亮、圆滑为宜。如果焊点不亮并形成粗糙面，说明温度不够，时间太短，此时需要提高焊接温度，只要将烙铁头继续放在焊点上多停留些时间即可。
4）焊料的施加方法
焊料的施加方法可根据焊点的大小及被焊件的多少而定，如图2-45所示。
图2-45 施加焊料
当引线焊接于接线柱上时，首先将烙铁头放在接线端子和引线上，当被焊件经过加热达到一定温度时，先给烙铁头位置加少量焊料，使烙铁头的热量尽快传到焊件上，当所有的被焊件温度都达到了焊料熔化温度时，应立即将焊料从烙铁头向其他需焊接的部位延伸，直到距电烙铁加热部位最远的地方，并等到焊料润湿整个焊点，一旦润湿达到要求，要立即撤掉焊锡丝，以避免造成堆焊。
如果焊点较小，最好使用焊锡丝，应先将烙铁头放在焊盘与元器件引脚的交界面上，同时对二者加热。当达到一定温度时，将焊锡丝点到焊盘与引脚上，使焊锡熔化并润湿焊盘与引脚。当刚好润湿整个焊点时，及时撤离焊锡丝和电烙铁，焊出光洁的焊点。焊接时应注意电烙铁的位置，如图2-46所示。
图2-46 电烙铁在焊接时的位置
如果没有焊锡丝，且焊点较小，可用电烙铁头蘸适量焊料，再蘸松香后，直接放于焊点处，待焊点着锡并润湿后便可将电烙铁撤走。撤电烙铁时，要从下面向上提拉，以使焊点光亮、饱满。要注意把握时间，如时间稍长，焊剂就会分解，焊料就会被氧化，将使焊接质量下降。
如果电烙铁的温度较高，所蘸的焊剂很容易分解挥发，造成焊接焊点时焊剂不足。解决的办法是将印制电路板焊接面朝上放在桌面上，用镊子夹一小粒松香焊剂（一般芝麻粒大小即可）放到焊盘上，再用烙铁头蘸上焊料进行焊接，这样就比较容易焊出高质量的焊点。
5）焊接时被焊件要扶稳
在焊接过程中，特别是在焊锡凝固过程中不能晃动被焊元器件引线，否则将造成虚焊。
6）撤离电烙铁的方法
掌握好电烙铁的撤离方向，可带走多余的焊料，从而能控制焊点的形成。为此，合理地利用电烙铁的撤离方向，可以提高焊点的质量。
7）焊点的重焊
当焊点一次焊接不成功或上锡量不够时，要重新焊接。重新焊接时，必须等上次的焊锡一同熔化并熔为一体时，才能把电烙铁移开。
8）焊接后的处理
在焊接结束后，应将焊点周围的焊剂清洗干净，并检查电路有无漏焊、错焊、虚焊等现象。用镊子将每个元器件拉一拉，看有无松动现象。
2.3.3 导线焊接技术
导线与接线端子、导线与导线之间的焊接有三种基本形式：绕焊、钩焊和搭焊。
（1）导线与接线端子的焊接
①绕焊。把经过镀锡的导线端头在接线端子上缠一圈，用钳子拉紧缠牢后进行焊接，这种焊接可靠性最好。
②钩焊。将导线端子弯成钩形，钩在接线端子上并用钳子夹紧后焊接，这种焊接操作简便，但强度低于绕焊。
③搭焊。把镀锡的导线端搭到接线端子上施焊。这种焊接最简便，但强度可靠性最差，仅用于临时连接等。
（2）导线与导线的焊接
导线之间的焊接以绕焊为主，主要有以下几个步骤。
①去掉一定长度的绝缘外层。
②端头上锡，并套上合适的绝缘套管。
③绞合导线，施焊。
④趁热套上套管，冷却后套管固定在接头处。
此外，对调试或维修中的临时线，也可采用搭焊的办法。
2.3.4 集成电路的焊接
集成电路由于输入阻抗很高，稍有不慎可能使内部击穿而失效。同时，内部集成度高，焊接温度不能超过200℃。因此，焊接时必须注意以下事项。
①集成电路引线一般是经镀金或镀银处理的，不需要用刀刮，只需用酒精擦洗或用橡皮擦干净即可。
②如果引线有短路环，焊接前不要拿掉。
③最好用20W内热式电烙铁，并要有可靠接地措施，或者用余热进行焊接。
④焊接时间不宜过长，每个焊点的焊接时间在2s以内，连续焊接时间不超过10s。
⑤使用低熔点焊剂，一般不要超过150℃。
⑥工作台面上如果铺有橡皮、塑料等易于积累静电的材料，电路芯片及印制板不宜放在台面上。
⑦集成电路安全焊接顺序为：地端→输出端→电源端→输入端。
⑧引脚必须和电路板插孔一一对应，还要防止焊点之间的短路。焊接完毕，用棉纱蘸适量酒精擦净焊接处残留的焊剂。