手工焊接中焊点工艺及质量控制

手工焊接中焊点工艺及质量控制

王志敏

江苏自动化研究所，江苏省连云港室   222000

摘要：在现代电子产品生产中，手工焊接工艺已成为必不可少的一种加工方式，它能缩短 PCB制造的周期，提高生产效率和产品质量，但手工焊接在某些条件下还会产生焊点缺陷，特别是目前多数用于组装精密电子产品的电路板生产中，必须进行手工焊接。由于手工焊接要求操作人员有丰富的电气知识和熟练的操作技能，因此操作起来更困难。本文介绍了手工焊点缺陷发生的原因及预防措施，以期为电路板生产厂家提供一些参考。

关键词：手工焊接；焊点；质量

0引言

电路板手工焊接，指在电路板制造过程中采用焊料和焊（接）件相互焊接的过程。这种方法有利于提高电路板制造质量，但也会因焊接不够牢固而导致设备故障、生产中断等不良后果。电路板手工焊接不仅有人工操作工序上的严格要求，也有规范的操作流程和工艺控制指标要求。因此，选择合理的焊接工艺是保证电路板质量的关键。

1焊点缺陷的产生原因

焊接工艺过程中焊料在铜箔上的溶解度和熔点会随着焊料的溶解度增加，溶解后焊料所形成的焊点缺陷也会随着溶解度加深而增多；但溶解度达到一定程度时，其焊点缺陷会减少。此外，溶解后焊药不能充分溶解导致焊点的点蚀、针孔。所以只有在溶解度较小时，才能保证焊区良好的粘附特性；在溶解度较大时，焊点易脱落；还有电路板在印制中使用了各种导电金属，在手工焊接时也会产生熔融点，即在电路板上的每一点焊线都存在熔融点。所以在手工时也应注意焊区与印制线路板之间的匹配情况及焊点质量问题。当使用电阻电源时就应考虑是否存在不稳定的电感等杂质或其他杂散物，因为这些杂质往往是在手工下进行焊接时才能被发现；而且电感通常是由铜或铅制成的而非铜箔制成的。当使用电阻电源时也要考虑这些杂质可能出现在手工焊区中甚至印制线路板上的焊丝上[1]。

1.1焊料的熔融

焊前在电路板上施加一定的压力，可使焊料溶解后产生熔融，这一过程叫做焊料的燃烧。因为氧气与熔锡反应所需的温度是在焊接点下50~60℃，而焊剂的温度为500~700℃不等。当这种材料被焊接到焊面上时，它们的金属氢化物与金属氧化物（CaO、 MnO）充分反应后形成氧化层。在手工焊接中，焊接过程中产生大量的热和烟尘，而不能完全燃烧。焊后应检查一下有没有这些热量和烟尘从焊区扩散到其他区域。只有在出现这样的情况后才能确保使用高质量的电极或适当地增加焊料和焊接温度来降低其造成的烧蚀现象[2]。

1.2针孔

手工焊接时，焊接速度越快，越容易出现针孔，而若采用高频焊接，其针孔会随着焊剂注入电路板上的不同部位而有所变化。所以在手工焊接时必须掌握好焊接速度，才能保证焊接质量。手工焊接质量控制最重要的一项就是在点蚀和针孔缺陷出现时及时发现，及时处理。一般来讲，当电流超过额定电流时，熔融金属很容易从电路板上的各个角落溢出而形成针孔；因此要减少其数量，就要加大焊剂进入电路板的速度。还有在手工时，因为线路没有用绝缘铜片或铜箔包裹好，所以不太容易使铜片在短路时发生氧化、产生较多热量；而且也不利于焊丝在高温下形成致密的保护层。若用高频电弧焊时还会产生大量飞溅并容易产生针孔；因此用中频电弧焊时可以适当减少其数量，用高频电流焊时可以适当加大焊接速度（特别是连续点蚀时）；使用中频电弧焊时还可以增加点蚀后温度及时间来控制针孔等出现数量[3]。

2焊点缺陷对电气性能的影响

手工焊接产生的焊点缺陷，影响到电路板的电气性能，在生产中要对出现的问题进行分析和解决。特别是焊接机械和工艺操作方面，不合格的焊点会引起短路、欠压、过热或过冷等电气性能故障。这些故障造成产品短路，甚至报废，严重影响设备寿命和生产进度。而且焊接质量好坏还会影响焊接工艺、检测仪器的使用寿命（见表1）。焊点缺陷主要有：焊渣、不完整的焊料、杂质或焊锡太少、过焊或者过冷等。这些焊接缺陷会使元器件产生不良信号，如电感电压升高或电流下降，可能导致元器件短路或熔化损坏。同时，焊接质量还会使设备维修和维护工作量增加，而且在一些设备中会发生误操现象；另外对于大电流焊点来说可能引发漏电流和短路事故。

2.1影响元器件性能

焊接过程中出现焊接过冷或过热故障，对元器件的性能产生不良影响。焊接电流不均匀、锡膏温度不均匀也会造成过冷，而且会造成短路故障。而且如果焊接质量不合格，易造成器件温度过高，造成元器件熔化，甚至烧毁元件。另外元器件也容易出现过热，出现虚焊或者焊点不正。

2.2影响元器件引脚的特性

在电路板上元器件的引脚是指它与电路相连各元件通过引脚的长度的方向。一般元器件引脚长度会随焊接时间的长短而变化。焊接时间过长易造成焊接不良导致短路或过热；焊接时间过短会使引脚在焊接过程中产生过热；如果焊接时间过短还容易引起引脚接触不良，使其过热而损坏元件。电路板电路中元件引脚是电子电路重要部件之一，其特性参数影响着整个电路的正常运行以及电子产品外观的美观及质量

[4]。另外，一些质量不过关的焊点对元器件引脚也会造成影响。这些缺陷会使元器件引脚之间相互绝缘层破坏或是引脚之间形成间隙导致元器件失效，从而影响电子产品在运行时的安全性能和外观检查效果。

3焊点缺陷预防措施

3.1合理安排工作区和工作时间，提高工作效率

工作区应尽量布置在无人值守的地方。工作时间也要尽量安排在无人值守的地方，以减少无人值守可能带来的误差。根据工作内容和工作量，合理安排工作区和休息时间。尽可能做到班次时间合理。班次安排的合理决定了当天工作结束后可立刻恢复正常工作，避免一天内重复同样的工作情况。

3.2加强元器件的贴装、锡源控制

贴装是保证元器件与元件之间接触良好的关键工序，贴装过程中要严格按照规定对元器件和元件进行接缝或粘接。在 PCB上进行贴装前，应进行贴装前锡源测试以及对元件粘接。对贴装锡后留有焊膏的元件应进行重新贴装，使之不留在焊膏上。如焊膏粘性过大易导致焊点断裂等缺陷。PCB在加工过程中要保证产品结构紧密配合及均匀发热要求。严格执行“零缺陷”检查制度。在 PCB焊接过程中要保证工艺要求达到一定值；生产前应制定相应的检查程序和方法进行检查和考核；生产工艺文件制定及执行应符合工艺要求；生产工艺文件中应明确规定元器件和元件接缝粘接方式、接缝材料、间隙等工艺参数；在装配工序时必须保证每个元器件与各元器件之间均留有锡源，其数量不少于锡量总和15%，以保证元器件之间留有良好的粘接条件，且元器件粘接后形成的锡源不能影响整个 PCB面外观和性能。

3.3加强清洁工作，提高卫生水平

电路板清洁工作是提高表面质量的重要环节，应加强清洁管理工作，提高员工卫生意识。在工艺上严格按照操作规程进行操作。注意不能直接接触元器件，以免受到污染，保证焊剂洁净，并避免焊剂溢出。注意保证电路板清洁剂的使用，防止细菌污染和异味产生。注意在清洁时要保证清洁工作到位。

3.4及时清理焊接残留的焊渣及表面油污

焊接结束后，立即用去污粉或有机溶剂清洗 PCB，如有残留，要及时用去污粉清洗。PCB表面油污不仅影响 PCB表面的美观，而且会影响铜的正常沉积。因此，在焊点上残留的焊渣及表面油污一定要及时清除，以保证产品合格。清理 PCB表面油污能有效地减少产品出现铜孔、焊点缺陷。

4总结

随着我国经济的快速发展，电子产品结构越来越复杂、功能越来越多样化，产品种类也越来越多、规格数量越来越多，这就对人工焊接的工艺提出了更高的要求。电路板手工焊接中除了要注意电流和焊接速度以外，还应注意焊接过程中焊点可能出现的其他问题。只有做好了严格工序把关并控制好焊接过程中的每一道工序，才能保证焊接产品的可靠性、稳定性和可靠性。

参考文献

[1]蒋志武.手工焊接中焊点工艺与质量控制分析[J].新型工业化,2020,10(02):92-95.

[2]汪玲娟.手工焊接中焊点工艺及质量控制探析[J].中国标准化,2018(04):161-163.

[3]程晓星.手工焊接中焊点工艺及质量控制[J].机械管理开发,2015,30(05):62-63+138.

[4]王红敏,程婕.手工焊接中焊点工艺及质量控制[J].电子世界,2014(14):454-455.