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PCB贴片元器件手工焊接技巧及要点

时间:2023-01-13 09:00:00 0805系列贴片电容10nf贴片二极管丝印4p贴片三极管ob2263mp562k贴片电容器5脚带开关电位器4k7数码fpc连接器

转载--电子电路2022-03-20 08:00

转载者语:在观看原作者文章的过程中,结合自己的工作经验,增加了一些内容(红色字)

---炼丹师--小谭

内容简介

以下内容是我最近从焊接贴片中获得的知识和技能。现在我无私地和你分享(如果我这样写,你可以理解)~(~ ̄▽ ̄)~)。但我想你应该知道,焊接本来就不是三两下就能学会的,还是要多练,熟能生巧。

我真的能焊接贴片吗?

最近,该公司的新产品已经发布,并一直在帮助焊接板,但发现他们的焊接水平需要提高。我一直认为焊接技术是可以的,但事实证明,我太年轻了,我可以焊接一个小插件感觉很好,在洞板焊接直接插入这只电子专业童鞋没有压力。

在PCB焊接贴片元件是真正测试技术的工作,遇到密集的芯片引脚和小于沙子的电容电阻,虚拟焊接、短路等问题经常出现,很难发现,技术和耐心的要求很高。但更重要的是,一些技巧和细节需要注意,一些我以前忽略过的要点。

焊接对硬件老司机来说很熟悉。我只是一个普通的初学者。请给我更多的建议和笑声。

关于烙铁

一个可调温的焊台似乎是必不可少的,不然怎么知道烫到你的烙铁是多少度的呢哈哈~~~有了焊台,(大)刀头烙铁(宽度大概2mm以上刀头有两种厚度,建议选择一种)也成了标准(反正我用尖头烙铁焊贴片很疼),加上(直径0.8mm,,1mm如果太粗,质量好,流动性强,引脚粘连容易脱落。如果质量差,杂质多,不拖两次就拖不动,焊接样板就疯了)焊锡和海绵(少焊接海绵也可以,如果经常焊接,建议使用透明胶用剩余纸卷,用纸皮底部,透明胶完全粘(做碗形状),用来扔锡,将烙铁嘴到圆圈中心,然后烙铁摇圆圈,多余的锡会由于惯性落入纸圈(类似于摇烟灰动作),所以不会到处)、焊剂,(热风枪),(洗板水)焊接大家族是齐人。

使用烙铁要注意几点:

  • 烙铁头容易损坏,随时保持烙铁头挂锡

  • 避免烙铁头和硬物敲击,防止变形

  • 焊片温度调到350°C左右就好(有些烙铁控温不好的话需要增加温度,到380℃或400℃,温度越高,焊接时间越短,一般一次加热不超过3秒)

  • 避免长时间加热烙铁,否则容易烧死(长时间不使用时降低温度)

  • 海绵不要加太多水,拧干保持柔软,(用纸碗)

  • 烙铁不要烫奇怪的东西,否则会有奇怪的味道→_→

表示贴片电阻电容值

简单来说说贴片元件的标识。你知道,你甚至找不到电阻电容值的表示!

直标法

直接标记方法用数字和单位符号在贴片电阻表面标记电阻值,允许误差直接用百分比表示。如果贴片电阻没有注明偏差,则为±20%。直直标法中,用单位符号代替小数点直标法一目了然,但只适用于大体积元件,不能在国际上使用。

也就是说,直接写数值和单位,比如我们常说的100Ω、4K7(4.7K)、220uF等。

数码法

数字方法:用三位数字在贴片电阻器上表示标称值的标记方法。数字从左到右,第一和第二是有效值,第三是指数,即零。偏差通常用文本符号表示。

比如 103 电阻,就是 10 后加三个零,所以是 10000 ,单位Ω,即 10K 电阻,同理, 331 电阻就是 330 欧拉。对于电容,单位是 pF,如 104 电容,就是 100000pF = 100nF = 0.1uF。

特别要注意电容的单位转换,pF最小,到 nF,再到 uF,最后F。1F=10^6uF=10^9nF=10^12pF


以下是我最近接触的一些部件,说明不同部件焊接的注意事项。

芯片

QFP封装

SOP封装芯片和引脚间距大QFP,基本上直接用刀头和锡刮两次就完了,问题不大。这里重点介绍引脚密集的情况QFP焊接包装。先固定芯片,步骤如下:

  • 将芯片平放 PCB 焊盘不需要加锡,否则芯片不均匀,容易虚焊

  • 注意芯片的方向和方向PCB对应(一只脚通常在小圆圈或左下角看丝印)

  • 对齐芯片四边引脚和焊盘,兼顾四边是一项非常残酷的工作

  • 烙铁加锡固定边缘的几个引脚,检查四边对齐,没有对齐,有救援机会——用烙铁重新调整芯片位置

  • 烙铁加锡固定对面的几个引脚

  • (焊接多次后,您可以尝试将锡加入包装右上角的三个引脚,用烙铁同时加热,将芯片推平,对准上部和右部,然后将锡固定在对角,其余可以通过脱焊完成。建议温度稍微升高,在380℃左右,可以拖得更快。我也尝试过上述原作者的方法,但对齐后,如果你想用左手拿锡线,用右手烙铁,芯片可能会在瞬间被驱动。解决办法是用左手按住,用一只右手完成焊接,支撑锡线,然后用烙铁做一些锡,先固定一只或多只脚。)

这样芯片就固定好了,然后就开始焊接了(很多元件都是先固定,再焊接的套路),焊接时也要注意:

  1. 选择没有焊锡固定的一侧,开始焊接

  2. 用烙铁蘸焊剂涂抹引脚和焊盘(不建议直接添加额外的助焊剂(焊丝本身有助焊剂)。首先局部添加锡,然后连接成线。如果没有焊接,则补充刀。如此密集的引脚不能用洗板水清洗多余的助焊剂。

  3. 从一边加锡到形成锡球

  4. 用烙铁将焊锡引流到另一边,用锡润湿的引脚自然焊接

  5. 用烙铁头的粘度去除多余的锡。

  6. 如法炮制剩余三边

  7. 焊接后检查引脚是否粘连、短路,必要时补焊。

简而言之,焊接芯片只需要记住两点:1。焊接时,首先添加更多的锡,引脚连接并不重要,然后在焊接后慢慢分离。2、添加更多的焊接剂,焊接剂可以使焊料流动性更好,而不是像一块粘性的shi一样。

油管上有视频专教焊接QFP芯片的:Professional SMT Soldering: Hand Soldering Techniques - Surface Mount。

QFN封装

对于QFN这种没有引脚外露的芯片(如ESP8266)或底部接触点 4 脚贴晶振。直接焊接烙铁很难,也不可靠。正确的方法应该是用热风枪吹(我第一次拿热风枪的时候很兴奋)~(~ ̄▽~),怎么吹?

  1. 薄锡在所有引脚焊盘和中间大焊盘上

  2. 镊子夹住芯片,用底面擦拭助焊剂>

  3. 把芯片放到焊盘上,大概对一下位置

  4. 风枪温度也是调350°C左右,风速调最小

  5. 垂直于 PCB 握住风枪,高度 8CM 左右,先加热芯片外围,最后对准芯片吹(这个不是对准芯片吹,而是有倾斜角度往芯片两边吹,风力不能太大,否则把锡吹跑。如果对准芯片吹的话,正面受热是芯片顶部,以及芯片周围的铜箔,然后它们的热量传输到焊锡,芯片吹久了容易出现隐患);

  6. 助焊剂和焊锡融化,在液体张力下芯片自动吸附到正确位置

  7. 关掉风枪,检查芯片连接情况,小心 PCB 烫

  8. 必要时用烙铁补焊四周

注意事项:

  1. 风速不可太大,高度要适宜,不然会把芯片或者外围小电容电阻吹飞的

  2. 若芯片难以自动吸附,可用镊子辅助调整,或按压一下

  3. 切记中间固定焊盘不可加太多锡,不然芯片下去会把锡向外挤出造成引脚短路。

  4. 热风枪真的很烫很烫很烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫烫


电容电阻、二极管

电容电阻等二端元件是最常见的了,比较常用的焊法是:先给一边焊盘上锡,用镊子焊上一边固定,再焊另一边。这种方法最大的好处就是易于调整元件位置(因为有镊子辅助),所以焊好的元件看起来整齐美观。缺点也很明显——效率太低(也是因为要拿镊子)。尤其在面对有大量元件的PCB时,一个一个脚的焊似乎有点慢……

现在我会用一种“烙铁粘元件”的快速焊接方法,牺牲元件排列美观换更高的效率。这种方法也是公司的大神工程师教我的,不需要镊子就可以同时焊好元件的两个脚,效率加倍,步骤如下:

  1. 两边焊盘加锡

  2. 甩掉烙铁多余的锡,保持烙铁头有一层薄锡覆盖(烙铁头有锡才有粘性)

  3. 将元件平放,烙铁头从侧面接触把元件水平粘起

  4. 把带有元件的烙铁至于焊盘位置,同时加热两端,用烙铁头微调元件位置

  5. 顺着元件方向移除烙铁

  6. 并排的元件从左往右逐个焊接

其中用烙铁去“粘”元件是关键的一步,技巧是慢慢用烙铁靠近元件侧边,轻轻地接触。要注意的是烙铁头有锡才有粘性,但锡不能过多,否则液体的表面张力会让元件难以控制。如何让烙铁头覆上薄锡呢?先加锡,再沿着烙铁方向抖几下即可(想象一下扔飞镖的手部动作),实际焊接中也是很少用海绵的,多余的锡都是直接抖掉,所以这个“抖”的动作很重要(海绵会把锡擦得太干净反而不好,有脏东西时才用,直接抖掉就能很自然地留下一层薄锡)。

用镊子反而容易造成虚焊,而用锡把元件扶正可以大大减少虚焊的概率。

用这种焊法时不能一味求快,在追求速度的同时也要确保质量,尽可能把元件焊整齐,千万千万别虚焊。此外锡量也要控制好,两边成球状那种已经算多了,不多不少刚刚好的状态应该像这样( IPC 标准):

一些比较大比较高的贴片电解电容和二极管,烙铁不能同时加热两端,要注意焊盘不能上太多锡,否则会出现元件一边高一边低的尴尬局面。


插座类

像 USB、SD 卡、SIM 卡等插座,都要先焊引脚,再焊固定脚,因为先固定插座的话位置不准就调不了了,注意别焊歪。对于有固定孔的插座,像 Micro-USB ,在焊好引脚后要把板子翻过来,在固定孔反面加锡, 让焊锡一直流到元件一面固定。原因在于某些 Micro-USB 座不完全封闭,在元件旁焊接固定时很容易把锡弄到插孔里堵住,这样插头就插不进去了(一句话,有洞的脚在背面焊)。

还有一种更恶心的排线插座叫“ FPC 插座”,引脚非常密,而且粘锡很严重,需要用大量松香才能搞定,一般的那种黏糊糊的助焊剂也不太行,反正我焊坏了不少。

最后要说的一点是,由于插座类元件需要经常被插拔,所以一定要焊牢,焊固定脚的时候可把烙铁温度稍调高,焊久一点,一些大的元件(或与焊盘接触面大)也要延长加热时间和提高温度,确保焊稳焊牢。


焊接的先后次序

要想更高效、可靠地焊好一块板子,是要遵循一定的原则(如“先小后大”)的,不可乱来,更不是看哪个元件顺眼就焊哪个。一般我拿到一块板子后的处理流程是:

  1. 打印 PCB 封装图(即板子上印的图案),根据电路原理图用红笔在纸上标出各元件值的大小、芯片型号等(为了更快地找元件,小板子、元件少的话可略过此步)

  2. 焊接电源部分、包括各种稳压、转换电路,焊好后用万用表检查各点电位是否正常(小板子可略过)

  3. 焊接主要的芯片(MCU、Flash 芯片、设备驱动芯片等)

  4. 焊接小的电容电阻二极管等元件

  5. 焊接较大的电容、二极管等元件

  6. 焊接板子外围的开关、插座、天线等元件

  7. 通电测试

  8. 洗板水 + 无尘布清洗 PCB

PS:对于电路比较复杂的 PCB ,应该先焊接电源电路,测试各点电压值正常后再焊接数字电路部分,要以模块为单位,边焊边测,及时排除问题,保证电路的正确连接。

当然不一定要完全这样来焊,具体要根据元件和PCB的差异自行摸索出最适合的次序。


焊接常见问题

焊点不光滑

初学者常常存在焊点不光滑的问题,不仅不美观,还会造成虚焊、拉尖。焊点不光滑主要有两个原因,一是烙铁温度不够,不能完全融化焊锡,把烙铁温度调高即可。二是焊接时间过长,导致助焊剂完全挥发,焊锡便会失去光泽和流动性,解决方法就是先加锡,再把多余的锡用烙铁去掉。

引脚黏连

在焊接引脚较密集的元件比如芯片时,时常会把两个或多个引脚焊一起,很难分开。这是由于焊接时间过长导致焊锡中的助焊剂都挥发掉了,焊锡失去了流动性。一般的锡线都夹带有助焊剂,这时可以再加锡,并在短时间内把多余的锡移除。更直接的方法就是直接加松香或其他助焊剂,让焊锡变得润滑起来。


焊锡堵孔的疏通

插件的焊孔被焊锡堵住着实很让人头疼,用吸锡器吸半天也吸不出来?或者用东西钻好久也没通?其实还有更简单的方法,那就是——敲!利用液体的流动性和张力,加上伟大的牛顿第一定律(惯性),便可完美解决问题,不妨尝试一下:

  1. 往焊孔焊盘一面加锡(没错,越堵越加!)

  2. 用烙铁持续加热堵住焊孔的那坨锡

  3. 左手拿板子,右手保持烙铁继续加热

  4. 左右手同时抬起移动,把板子抬起

  5. 双手同时移动,把板子对准桌子边缘迅速往下敲击,板子与桌子碰撞前烙铁止住,让板子狠狠砸在桌缘

  6. 融化的焊锡就会因为撞击而被从焊孔中“甩出”

注意动作不要过于暴力,不然很容易把板子敲坏。要知道,没有什么焊孔是敲一次通不了的,如果有,就加锡多敲几次。PS: 过大的 PCB 不适合用这招

这种方法的一个应用就是拆插件,以往都是用吸锡器一个脚一个脚地拆,现在可以直接加一大坨锡全部一起加热,然后趁热把元件整个拿下,再把焊孔敲通,方便快捷。

油管上还有个视频专教拆元件的:Desoldering Techniques。


一些小细节

  1. 注意元件与焊盘封装大小对应,别把0805的元件焊到0603的焊盘了

  2. 为防止 PCB 上不必要的地方(如公司Logo)粘上锡,焊接之前可用纸胶布贴住

  3. 可先把常用元件拿一堆放在固定位置,不用每次去翻元件盒

  4. 在元件盒中取小贴片时,用右手小指指腹往下一摁能粘上好多哦,比用镊子一个个夹快多了

  5. 暂时没想到别的,想到再补充……


写在最后

最后要感谢工程师敢把产品样板交给我焊,看来只有在严格要求下才能发现自己的不足并提高(所以各位要实战啊不能一直焊着玩啊)。虽然接触了许多新的元器件,但缤纷多彩的电子世界里还有更多东西等着我去发现。

不说了工头叫我焊板子去了……

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