电子元器件的手焊工具与焊接材料

1.电烙铁
电烙铁是手工施焊的主要工具，选择合适的烙铁，合理地使用它，是保证焊接质量的基础。根据功率的高低，烙铁可以分为30W、50W、…、1000W等；按功能分，又有普通型、恒温型、调温型等。实验室中最常使用的是35W内热式电烙铁。

图1 电烙铁的结构
电烙铁的结构如图1所示。主要包括以下几个部分：
（1）发热元件，发热元件是电烙铁中的能量转换部分，俗称烙铁芯。它是将镍铬发热电阻丝缠在云母、陶瓷等耐热、绝缘材料上构成的。内热式与外热式主要区别在于外热式发热元件在传热体的外部，而内热式的发热元件在传热体的内部，也就是烙铁芯在内部发热。显然，内热式能量转换效率更高。因而，同样温度的烙铁内热式体积、重量都小于外热式。
（2）烙铁头，作为能量存储和传递的烙铁头，—般用紫铜制成。在使用中，因高温氧化和焊剂腐蚀会变得凸凹不平，需经常清理和修整。
（3）手柄，一般用木料或胶木制成，设计不良的手柄，温升过高会影响操作。
（4）接线柱，这是发热元件同电源线的连接处。一船烙铁有三个接线柱，其中一个是接金属外壳的，接线时应用三芯线将外壳接保护零线。
2.焊料和助焊剂
焊料是易熔金属，熔点应低于被焊金属。焊料熔化时，在被焊金属表面形成合金而与被焊金属连接到一起。焊料按成分分类，有锡铅焊料、银焊料、铜焊料等。在一般电子产品装配中，主要使用锡铅焊料，俗称为焊锡。
锡(Sn)是一种质软低熔点金属，熔点为232℃。在高于132℃时是银白色，低于13.2℃时呈灰色，低于—40℃变成粉末。常温下锡的抗氧化性强，并且容易同多数金属形成金属化合物。纯锡质脆，机械性能差。
铅(Pb)是一种浅青白色软金属，熔点327℃。塑性好。有较高抗氧化性和抗腐蚀性。铅属于对人体有害的重金属，在人体中积蓄能引起铅中毒。纯铅的机械性能也很差。
锡铅合金：锡与铅熔合成合金(即锡铅焊料)后，具有一系列锡和铅不具备的优点。
（1） 低熔点，各种不同成分的锡铅合金熔点均低于锡和铅的熔点，有利于焊接。图2展示了锡铅不同比例混合后所对应的熔点。
（2） 机械强度高，合金的各种机械强度均优于纯锡和铅。
（3） 表面张力小，粘度下降，增大了液态流动性，有利于焊接时形成可靠接头。
（4） 抗氧化性好，铅具有的抗氧化性优点在合金中继续保持，使焊料在熔化时减少氧化量。
目前，出于人体健康和环保的考虑，已在推广使用无铅焊料。

图2 锡铅不同比例混合所对应的熔点
由于金属表面同空气接触后都会生成一层氧化膜，温度越高，氧化越厉害。这层氧化膜阻止液态焊锡对金属的润湿作用，犹如玻璃上沾上油就会伎水不能浸润一样。助焊剂就是用于清除氧化膜一种专用化学材料，它不像电弧焊中的焊药那样参与焊接的冶金过程，而仅仅起清除氧化膜的作用。不要企图用焊剂除掉焊件上各种污物。
（1）助焊剂的三大作用
（a）除去氧化膜。其实质是助焊剂中的氯化物、酸类同氧化物发生还原反应，从而除去氧化膜。反应后的生成物变成悬浮的渣，漂浮在焊料表面。
（b）防止氧化。液态的焊锡及加热的焊件金属都容易与空气中的氧接触而氧化。助焊剂在熔化后，漂浮在焊料表面，形成隔离层，因而防止了焊接面的氧化。
（c）减小表面张力，增加焊锡流动性，有助于焊锡浸润。
（2）对助焊剂助要求
（a）熔点应低于焊料。只有这样才能发挥助焊剂的作用。
（b）表面张力、粘度、比重应小于焊料。
（c）残渣应容易清除。焊剂都带有酸性，而且残渣影响外观。
（d）不能腐蚀母材。焊剂酸性太强，在除去氧化层的同时，也会腐蚀金属，造成危害。
（e）不产生有害气体和刺激性气味。
（3）助焊剂的分类及应用
助焊剂分类如图3所示。无机焊剂活性最强，常温下即能除去金属表面的氧化膜。但这种强腐蚀作用很容易损伤金属及焊点，电子焊接中是不用的。这种焊剂用机油乳化后，制成一种膏状物质，俗称焊油。虽然活性很强，焊后可用溶剂清洗。一般用于金属板等容易清洗的焊件，除非特别准许，一般电子焊接中不允许使用这类焊剂。

图3 助焊剂分类
有机焊剂的活性次于氯化物，有较好助焊作用，但也有一定腐蚀性，残渣不易清理，且挥发物对操作者有害。
松香的主要成分是松香酸和松脂酸酐。在常温下几乎没有任何化学活力，呈中性而当加热到熔化时，表观为酸性。可与金属氧化膜发生化学反应，变成化合物而悬浮在液态焊锡表面，这也起到焊锡表面不被氧化的作用。同时还能降低液态焊锡表面张力，增加它的流动性。焊接完毕恢复常温后，松香又变成稳定的固体．无腐蚀，绝缘性强。经常使用松香溶于酒精制成的“松香水”。松香同酒精的比例一般以1:3为宜，也可根据使用经验增减，但不宜过浓，否则使用时流动性能差。
在松香水中加入活化剂，如三乙醇胺，可增加它的活性。不过在一般手工焊中并非必要，只是在浸焊或波峰焊的情况下才使用。
应该注意：松香反复加热后会产生碳化(发黑)而失效，因此发黑的松香是不起作用的。现在出现一种新型焊剂——氢化松香，它由松脂中提炼而成。常温下性能比普通松香稳定，加热后酸价高于普通松香，因而具有更强的助焊作用。