手工焊接與返修工具

　　手工焊接與返修是要求杰出的操作員技術(shù)和良好工具的工藝步驟；一個(gè)經(jīng)驗(yàn)不足的操作員可能會(huì)產(chǎn)生可靠性的惡夢(mèng)。當(dāng)配備足夠的工具和培訓(xùn)時(shí)，操作員應(yīng)該能夠創(chuàng)作可靠的焊接點(diǎn)。表面貼裝手工焊接有時(shí)比通孔(through-hole)焊接更具挑戰(zhàn)性，因?yàn)楦〉囊_間距和更高的引腳數(shù)。返修工藝中，必須小心，不要將印刷電路板過熱；否則電鍍通孔和焊盤都容易損傷。本文將回顧接觸焊接與加熱氣體焊接，這兩種最常見的手工焊接。 接觸焊接　　接觸焊接是在加熱的烙鐵嘴(tip)或環(huán)(collar)直接接觸焊接點(diǎn)時(shí)完成的。烙鐵嘴或環(huán)安裝在焊接工具上。焊接嘴用來加熱單個(gè)的焊接點(diǎn)，而焊接環(huán)用來同時(shí)加熱多個(gè)焊接點(diǎn)。對(duì)單嘴焊接工具和焊接嘴，有多種的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。　　對(duì)烙鐵環(huán)形式的焊接嘴也有多種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。有兩或四面的離散環(huán)，主要用于元件拆除。環(huán)的設(shè)計(jì)主要用于多腳元件，如集成電路((IC)；可是，它們也可用來拆卸矩形和圓柱形的元件。烙鐵環(huán)對(duì)取下已經(jīng)用膠粘結(jié)的元件非常有用。在焊錫熔化后，烙鐵環(huán)可擰動(dòng)元件，打破膠的連接。　　四邊元件，如塑料引腳芯片載體(PLCC)，產(chǎn)生一個(gè)問題，因?yàn)槔予F環(huán)很難同時(shí)接觸所有的引腳。如果烙鐵環(huán)不接觸所有引腳，則不會(huì)發(fā)生熱傳導(dǎo)，這意味著一些焊點(diǎn)不熔化。特別是在J型引腳元件上，所有引腳可能不在同一個(gè)參考平面上，這使得烙鐵環(huán)不可能同時(shí)接觸所有的引腳。這種情況可能是災(zāi)難性的，因?yàn)檫€焊接在引腳上的焊盤在操作員取下元件時(shí)將從PCB拉出來。 　　焊接嘴與環(huán)要求經(jīng)常預(yù)防性的維護(hù)。它們需要清潔，有時(shí)要上錫?？赡芤蠼?jīng)常更換，特別是在使用小烙鐵嘴時(shí)。 接觸焊接系統(tǒng)　　接觸焊接系統(tǒng)可分類為從低價(jià)格到高價(jià)格，通常限制或控制溫度。選擇取決于應(yīng)用。例如，表面貼裝應(yīng)用通常比通孔應(yīng)用要求更少的熱量?！　『銣叵到y(tǒng)，提供連續(xù)、恒定的輸出，持續(xù)地傳送熱量。對(duì)于表面貼裝應(yīng)用，這些系統(tǒng)應(yīng)該在335~365°C溫度范圍內(nèi)運(yùn)行?！　∠拗茰囟认到y(tǒng)，具有幫助保持該系統(tǒng)溫度在一個(gè)最佳范圍的溫度限制能力。這些系統(tǒng)不連續(xù)地傳送熱量，這防止過熱，但加熱恢復(fù)可能慢。這可能引起操作員設(shè)定比所希望更高的溫度，加快焊接。對(duì)表面貼裝應(yīng)用的操作溫度范圍是285~315°C?！　】刂茰囟认到y(tǒng)， 提供高輸出能力。這些系統(tǒng)，象溫度限制系統(tǒng)一樣，不連續(xù)地傳送熱量。響應(yīng)時(shí)機(jī)和溫度控制比限制溫度系統(tǒng)要優(yōu)越。對(duì)表面貼裝應(yīng)用的操作溫度范圍是285~315°C。這些系統(tǒng)也提供更好的偏差能力，通常是10°C。 與接觸焊接系統(tǒng)有關(guān)的特性包括： 在多數(shù)情況中，接觸焊接是補(bǔ)焊(touch-up)以及元件取下與更換的最容易和成本最低的方法。 用膠附著的元件可容易地用焊接環(huán)取下。 接觸焊接設(shè)備成本相對(duì)低，容易買到。 與接觸焊接系統(tǒng)有關(guān)的問題包括： 沒有限制烙鐵嘴或環(huán)的系統(tǒng)容易溫度沖擊，將烙鐵嘴或環(huán)的溫度提升到所希望的范圍之上。 烙鐵環(huán)必須直接接觸焊接點(diǎn)和引腳，到達(dá)效率。 溫度沖擊可能損傷陶瓷元件，特別是多層電容。 加熱氣體(熱風(fēng))焊接　　熱風(fēng)焊接通過用噴嘴把加熱的空氣或惰性氣體，如氮?dú)?，指向焊接點(diǎn)和引腳來完成。熱風(fēng)設(shè)備選項(xiàng)包括從簡(jiǎn)單的手持式單元加熱單個(gè)位置，到復(fù)雜的自動(dòng)單元設(shè)計(jì)來加熱多個(gè)位置。手持式系統(tǒng)取下和更換矩形、圓柱形和其它小型元件。自動(dòng)系統(tǒng)取下合更換復(fù)雜元件，諸如密腳和面積排列元件?！　犸L(fēng)系統(tǒng)避免用接觸焊接系統(tǒng)可能發(fā)生的局部熱應(yīng)力，這使它成為在均勻加熱是關(guān)鍵的應(yīng)用中的首選。熱風(fēng)溫度范圍一般是300~400°C。熔化焊錫所要求的時(shí)間取決于熱風(fēng)量。較大的元件在可取下或更換之前，可能要求超過60秒的加熱。 　　噴嘴設(shè)計(jì)很重要；噴嘴必須將熱風(fēng)指向焊接點(diǎn)，有時(shí)要避開元件身體。噴嘴可能復(fù)雜和昂貴。充分的預(yù)防維護(hù)是必要的；噴嘴必須定期清潔和適當(dāng)儲(chǔ)存，防止損壞。 熱風(fēng)系統(tǒng)有關(guān)的特性包括： 熱風(fēng)作為傳熱媒介的低效率，減少由于緩慢的加熱率產(chǎn)生的熱沖擊。這是對(duì)某些元件的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，如陶瓷電容。 使用熱風(fēng)作為傳熱媒介，消除直接烙鐵嘴接觸的必要。 溫度和加熱率是可控制、可重復(fù)和可預(yù)測(cè)的。 熱風(fēng)系統(tǒng)有關(guān)的問題包括： 熱風(fēng)焊接設(shè)備價(jià)格范圍從中至高。 自動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，要求高技術(shù)水平的操作。 助焊劑與焊錫　　助焊劑可以用小瓶來滴，可使用密封的或可重復(fù)充滿的助焊劑筆。經(jīng)常，操作員使用太多的助焊劑。我寧愿使用助焊劑筆，因?yàn)樗鼈兿拗剖褂玫闹竸┝?。我也寧愿使用帶助焊劑芯的焊錫，含有助焊劑和焊錫合金。當(dāng)使用帶助焊劑芯的焊錫和液體助焊劑時(shí)，保證助焊劑相互兼容?！　”砻尜N裝焊接通常要求較小直徑的錫線，典型的在0.50~0.75mm范圍。通孔焊接通常要求較大直徑的錫線，范圍在1.20~1.50mm。　　錫膏(solder paste)也可以用注射器來滴，雖然許多手工焊接方法加熱錫膏太快，造成濺錫和錫球。助焊劑膠，而不是錫膏，對(duì)更換面積排列元件是非常有用的。 　　Robert Rowland, process engineering manager, may be contacted at RadiSys Corp., 5445 NE Dawson Creek Dr., Hillsboro, OR 97124; (503) 615-1100; Fax: (503) 615-1115; E-mail: