任务四 元器件的焊接
一、任务描述与目标
在电子制作中，元器件的连接处需要焊接。焊接的质量对制作的质量影响极大。所以，在进行电子产品制作时，必须掌握焊接技术，练好焊接基本功。
知识目标：
了解电子焊接；
了解电子焊接的工具；
了解电子焊接的方法和实施步骤；
了解电子焊接工艺。
能力目标：
能熟练使用电烙铁进行焊接；
能保证焊接过程安全流畅进行；
能保证焊接工艺良好。
二、相关知识
（一）锡焊工具与材料
1.锡焊的特点
锡焊就是将铅锡焊料熔入焊件的缝隙使其连接的一种焊接方法，其特点如下。
①焊料熔点低于焊件。
②焊接时将焊件与焊料共同加热到焊接温度，焊料熔化而焊件不熔化。
③焊接的形式是由熔化的焊料润湿焊件的焊接面形成结合层而实现的。
④铅锡焊料熔点低于200℃，适合半导体等电子材料的连接。
⑤只需简单的加热工具和材料即可加工，投资少。
⑥焊点有足够强度和电气性能。
⑦锡焊过程可逆，易于拆焊。
2.电烙铁
电烙铁是最常用的焊接工具，选择合适的电烙铁，并合理地使用它，是保证焊接质量的基础。由于用途、结构不同，有各式各样的烙铁。图1-49所示为常见电烙铁。
图1-49 常见电烙铁
电烙铁主要由以下几部分组成。
①发热元件。发热元件俗称烙铁芯。内热式电烙铁与外热电烙铁主要区别在于外热式电烙铁的发热元件在传热体的外部，而内热式电烙铁的发热元件在传热体的内部，也就是烙铁芯在内部发热。
②烙铁头。作为热量存储和传递的烙铁头，一般用紫铜制成。
待焊状态时烙铁头的温度为330～370℃，在连续焊接时，前一焊点完成后，焊接下一焊点前烙铁头温度应能恢复到上述温度。烙铁头与焊件接触时，在焊接过程中，焊接点温度能保持在240～2500℃。烙铁头的头部形状应与焊接点的大小及焊点的密度相适应，如图1-50所示。
图1-50 常见烙铁头形状
③手柄。一般用木料或胶木制成，设计不良的手柄，温升过高时会影响操作。
④接线柱。这是发热元件同电源线的连接处。
新烙铁使用前，应用细砂纸将烙铁头打光亮，通电烧热，蘸上松香后用烙铁头刃面接触焊锡丝，使烙铁头上均匀地镀上一层锡，这样可以便于焊接和防止烙铁头表面氧化。旧的烙铁头如严重氧化而发黑，可用钢挫挫去表层氧化物，使其露出金属光泽后重新镀锡，再使用。烙铁要用220V交流电源，使用时要特别注意安全，应认真做到以下几点：
①电烙铁插头最好使用三极插头。要使外壳妥善接地；
②使用前，应认真检查电源插头、电源线有无损坏，并检查烙铁头是否松动；
③电烙铁使用中，不能用力敲击，要防止跌落。烙铁头上焊锡过多时，可用布擦掉，不可乱甩，以防烫伤他人；
④焊接过程中，烙铁不能到处乱放。不焊时，应放在烙铁架上。注意电源线不可搭在烙铁头上，以防烫坏绝缘层而发生事故；
⑤使用结束后，应及时切断电源，拔下电源插头。冷却后再将电烙铁收回工具箱。
3.焊锡和助焊剂
焊接时，还需要焊锡和助焊剂。
焊接电子元件一般采用有松香芯的焊锡丝，这种焊锡丝熔点较低，而且内含松香助焊剂，使用极为方便。
常用的助焊剂是松香或松香水（将松香溶于酒精中）。使用助焊剂，可以帮助清除金属表面的氧化物，利于焊接，又可保护烙铁头。焊接较大元件或导线时，也可采用焊锡膏，但它有一定腐蚀性，焊接后应及时清除残留物。
4.辅助工具
为了方便焊接操作，常采用尖嘴钳、偏口钳、镊子和小刀等辅助工具，见图1-51。
图1-51 焊接辅助工具
（二）焊前处理
焊接前，准备好功率合适的电烙铁、焊锡丝、松香等焊接原料，若电烙铁头部有氧化层，应对元件引脚或电路板的焊接部位进行焊前处理（见图1-52）。
图1-52 焊接前处理
1.清除焊接部位的氧化层
①用断锯条制成小刀，刮去金属引线表面的氧化层，使引脚露出金属光泽。
②印刷电路板可用细纱纸将铜箔打光后，涂上一层松香酒精溶液。
2.元件镀锡
在刮净的引线上镀锡。可将引线蘸一下松香酒精溶液后，将带锡的热烙铁头压在引线上，并转动引线，即可使引线均匀地镀上一层很薄的锡层。导线焊接前，应将绝缘外皮剥去，再经过上面两项处理，才能正式焊接。若是多股金属丝的导线，打光后应先拧在一起，然后再镀锡。
（三）焊接技术
做好焊前处理之后，就可正式进行焊接。焊剂加热挥发出的化学物质对人体是有害的，如果操作时鼻子距离烙铁头太近，则很容易将有害气体吸入，因此，烙铁一般离开鼻子的距离应不小于30cm，通常以40cm为宜。
1.焊接方法
①右手持电烙铁，左手用尖嘴钳或镊子夹持元件或导线。焊接前，电烙铁要充分预热，烙铁头刃面上要吃锡，即带上一定量焊锡。电烙铁拿法有三种，如图1-53所示。反握法动作稳定，长时间操作不宜疲劳，适于大功率电烙铁的操作。正握法适于中等功率电烙铁或带弯头电烙铁的操作，一般在操作台上焊印制电路板等焊件时多采用笔握法。注意：使用电烙铁要配置烙铁架，一般放置在工作台右前方，电烙铁用后一定要稳妥放于烙铁架上，并注意导线等不要碰烙铁头。
图1-53 电烙铁的拿法
焊锡丝一般有两种拿法，如图1-54所示。
图1-54 焊锡丝的拿法
②将烙铁头刃面紧贴在焊点处。电烙铁与水平面大约成60°角，以便于熔化的锡从烙铁头上流到焊点上。烙铁头在焊点处停留的时间控制在2～3s。
③抬开烙铁头，左手仍持元件不动，待焊点处的锡冷却凝固后，才可松开左手。
④用镊子转动引线，确认不松动，然后可用偏口钳剪去多余的引线。
图1-55为焊接操作示意图。
图1-55 焊接操作示意图
2.焊接质量
焊接时，要保证每个焊点焊接牢固、接触良好，要保证焊接质量。合格的焊点应是锡点光亮、圆滑而无毛刺，锡量适中，锡和被焊物融合牢固，不应有虚焊和假焊。虚焊是焊点处只有少量锡焊住，容易造成接触不良，时通时断；假焊是指表面上好像焊住了，但实际上并没有焊上，有时用手一拔，引线就可以从焊点中拔出。以上两种情况将给电子制作的调试和检修带来极大的困难。只有经过大量的、认真的焊接实践，才能避免这两种情况。焊接电路板时，一定要控制好时间，时间太长，电路板会被烧焦，或造成铜箔脱落。从电路板上拆卸元件时，可将电烙铁头贴在焊点上，待焊点上的锡熔化后，将元件拔出，焊点形状如图1-56所示。
图1-56 焊点形状
三、任务实施
（一）任务实施内容
①练习对元件进行焊前处理；
②练习直接焊接元件。
（二）任务实施要求
①掌握电烙铁的焊前处理方法；
②按要求焊接元件。
（三）任务所需设备
① 20W 内热式电烙铁；
②红黑色软芯塑料导线各2根；
③电池盒；
④2只鳄鱼夹；
⑤100Ω固定电阻器、470Ω电位器、发光二极管各1只。
（四）任务实施步骤
1.焊接电池盆
①将4根软导线两端塑料外皮各剥去1cm左右，用小刀刮亮后，将多股芯线拧在一起后镀锡。
②将电池盒正负极引脚焊片用小刀刮亮后镀锡。将两只鳄鱼夹焊线处刮亮后镀锡。
③取红色导线1根，一端焊在红把鳄鱼夹上，另一端焊在电池盒正极焊片上。
④取黑色导线1根，一端焊在黑把鳄鱼夹上，另一端焊在电池盒负极焊片上。
⑤检查焊接质量：各焊点是否牢固，有无虚焊、假焊，是否光滑无毛刺，将不合格焊点重新焊接。
2.焊点练习
①将印刷电路板铜箔用细砂纸打光后，均匀地在铜箔面涂一层松香酒精溶液。若是已焊接过的印刷电路板，应将各焊孔扎通（可用电烙铁熔化焊点焊锡后，趁热用针将焊孔扎通）。
②将10只电阻器引脚逐个用小刀刮亮后，分别镀锡。
③将电阻插入印刷电路板小孔，从正面插入（不带铜箔面），电阻引脚留3～5mm。
④在电路板反面（有铜箔一面），将电阻引脚焊在铜箔上，控制好焊接时间为2～3s。若准备重复练习，可不剪断引脚。将10只电阻逐个焊接在印刷电路板上。
⑤检查焊接质量，检查10个焊点中符合焊接要求的有几个，将不合格的焊点重新焊接。
⑥将电阻逐个拆下，拔下电路铁电源插头，收拾好器材。
3.焊接电路（按图1-57焊接）
图1-57 焊接电路图
①焊前将电阻两引脚、电位器引脚焊片、发光二极管引脚用小刀刮亮后镀锡。
②焊接。
a.将电阻一端焊接在电位器引脚一侧焊片上。
b.将电位器引脚中间的焊片焊上1根导线。
c.将导线另一端焊接在发光二极管负极上。
d.将发光二极管正极焊接上另一根导线。
③检查焊接质量
a.焊点是否光亮圆滑，有无假焊和虚焊。
b.将不合格的焊点重新焊接。
注意：焊接发光二极管时，时间要短，并应用尖嘴钳夹住引脚根部，以利于散热。将电池盒引线上的鳄鱼夹分别夹在焊好的电路两端（注意正负），观察发光二极管发光情况。旋转电位器，使发光二极管亮度适中。
④焊接完毕，拔下电烙铁插头，待其冷却后，收回工具箱。