如何焊接 PCB

PCB 焊接既是一门艺术，也是一门科学。本指南将带您了解 PCB 焊接的基础知识，探索所需的基本工具和材料，并深入学习各种焊接技术。我们将指导你逐步完成 PCB 的焊接过程，分享一些内幕技巧和窍门，并帮助你解决常见的焊接问题。对于那些准备将自己的技能提升到更高水平的人，我们将深入探讨高级焊接技术。无论你是业余爱好者还是专业人士，本文都是你掌握 PCB 焊接的路线图。

什么是 PCB 焊接

印刷电路板焊接是电子领域的一项基本工艺，它是利用热量熔化一种金属合金（俗称焊料），在电子元件和印刷电路板之间建立导电连接。这种接合不仅能将元件物理地固定在电路板上，还能在它们之间形成电气连接，确保电子信号的无缝传输。

这种工艺中使用的焊料通常是锡和其他元素（如铅、银或黄铜）的混合物。然而，出于对健康和环境的考虑，由锡、铜和银混合而成的无铅焊料越来越受欢迎。这种焊料的设计熔点较低，能够迅速熔化和冷却，在冷却和凝固时形成坚固的导电桥。

掌握 PCB 焊接技术是电子技术中的一项宝贵技能，从组装复杂的计算机主板到维修简单的电子玩具，它的应用范围非常广泛。它需要精确、耐心和稳定的手感，因为所涉及的元件通常都是微小而精致的，焊接不好可能会导致电路故障。

印刷电路板焊接有两种主要方法：手工焊接和回流焊接。手工焊接是用烙铁手工操作，烙铁是一种类似笔的工具，加热后可熔化焊料。这种方法通常用于小型项目或维修。相反，回流焊接则是在印刷电路板上涂抹焊膏，将元件放在上面，然后在专用烤箱中加热整个组件。这种方法由于速度快、一致性好，通常用于大规模生产。

焊接工具和材料

焊接 PCB 是一项精密的工作，工具和材料的质量会对焊接结果产生重大影响。焊接的主要工具和材料包括烙铁、焊锡丝和焊剂，它们在焊接过程中各司其职。

烙铁通常被称为焊枪，是焊接工艺的基石。它由三个主要部件组成：手柄、元件和焊头。元件的功能类似于电热器，电流通过时会产生热量。然后通过烙铁片将热量传递到焊接点。虽然独立的烙铁很常见，但焊接和拆焊返修站因其效率高且能执行更复杂的任务而经常用于维修车间、工厂和实验室。

焊锡丝是一种可熔金属合金，可在电子零件之间形成永久性粘合。电子制造中最常用的形式是含有 60% 锡和 40% 铅的合金，熔点为 190 摄氏度。它有各种规格，较细的比较粗的更受欢迎。18 或 22 号焊锡丝适合一般应用。

助焊剂通常被称为焊膏，是一种化学清洁剂，可促进焊接过程。它能去除可焊金属表面的氧化物涂层，提高焊料的润湿能力。现代焊锡丝的中心芯通常含有助焊剂，因此无需单独使用助焊剂。

除了这些主要工具和材料外，其他焊接配件也能增强焊接过程。这些配件包括焊枪架、切割器、拆焊泵以及护目镜和手套等安全设备。此外，烙铁架和清洁海绵也有助于安全存放和维护烙铁。

此外，如果你要经常焊接，有一个高达 600-800 华氏度的热源、一个排气扇来排放烟雾，以及 "第三只手 "或 "帮手 "来扶住你的工作，都会非常有帮助。

工具和材料的质量直接影响焊接项目的质量。因此，投资高品质的焊接工具和材料是一个明智的决定。在下面的章节中，我们将深入探讨每一种工具和材料，讨论它们的具体作用、类型和选择标准。

烙铁

烙铁因其形状通常被比作铅笔，是任何焊接操作的基本工具。这种手持设备将电能转化为热能，然后利用热能熔化焊锡丝，使其流入两个工件之间的接合处。

烙铁由三个主要部件组成：手柄、加热元件、烙铁头或烙铁嘴。手柄通常设计成软垫握把，既舒适又隔热，保护使用者不受热量影响。加热元件类似于电热器，电流通过时会产生热量。热量随后会传递到刀头或刀尖，刀头或刀尖通常由铜板制成，是焊料和印刷电路板的接触点。

烙铁有很多种，每种都有其独特的优点。铅笔烙铁是最简单的烙铁，由于其直接性和成本效益，非常适合初学者使用。然而，它们缺乏温度控制，这可能会对更复杂的项目造成限制。相比之下，焊台提供温度控制，更适合高级任务。它们配有一个基站，可以精确调节温度。无绳电烙铁由电池供电，具有便携的优势，非常适合在电源插座有限的地方使用。

在维修车间、工厂和实验室等专业环境中，通常会使用焊接和拆焊返修站。与单个的单一功能设备相比，这些系统效率更高，可以执行更复杂的任务。

在选择烙铁时，要考虑其功率、烙铁头兼容性、温度控制以及舒适性和安全性能。输出功率为 20-60 瓦的烙铁通常足以完成大多数 PCB 焊接任务。烙铁头应该可以更换，并与你计划使用的烙铁头类型兼容。可调节的温度控制对于处理不同类型的元件和焊料至关重要。最后，烙铁要轻便，手柄要符合人体工程学原理，并具有安全功能，如耐热手柄和不使用时用于搁置热烙铁的支架。

焊线

焊锡丝是焊接工艺中的重要组成部分，它是在金属工件之间建立持久连接的粘合剂。焊锡丝通常是一种易熔金属合金，最常见的是含有 60% 锡和 40% 铅的合金。这种合金的熔点为 190 摄氏度，冷却后会凝固。然而，出于对健康和环境的考虑，通常由锡、银和铜混合而成的无铅替代品越来越受欢迎。

在选择焊锡丝时，请考虑以下关键因素：

直径

焊锡丝的直径从 0.020 英寸到 0.062 英寸不等。合适的直径取决于焊接元件的尺寸。对于较小的、易损坏的元件，较细的焊锡丝，如 18 或 22 号，可以提供更多的控制，并最大限度地降低焊锡过量的风险。对于较大的元件，较粗的焊丝可能更有效。

磁芯

大多数焊锡丝都有一个助焊剂芯，它可以清洁金属表面并提高焊锡流动性。助焊剂芯可以是松香基的，残留物极少，通常不需要焊后清洗；也可以是水溶性的，侵蚀性更强，焊后必须清洗。

铅与无铅

传统焊锡丝是一种铅锡混合物。但出于对健康和环境的考虑，现在很多人选择无铅焊锡丝。无铅焊料通常是锡、银和铜的混合物，需要较高的熔化温度，处理起来可能稍有难度。

熔点

焊锡丝的熔点至关重要。熔点越低，焊料越容易流动，但也可能不够牢固。熔点越高，粘合力越强，但需要的温度越高，也就越难处理。

项目所需的理想焊锡丝取决于具体的任务要求。在选择焊锡丝之前，请务必考虑项目的性质和使用的材料。

焊剂

焊剂或焊膏的作用是去除待焊接金属表面的氧化物。它能增强熔融焊料的润湿性，防止在焊接过程中进一步氧化。

助焊剂专门用于消除可焊金属表面的氧化物涂层，从而提高焊料润湿表面的能力。这一点至关重要，因为要使焊料形成牢固的结合，必须有一个清洁的金属表面。此外，助焊剂对焊接质量的影响很大，它可以决定焊接的寿命。

助焊剂主要有三种类型：松香助焊剂、水溶性助焊剂和免洗助焊剂。每种类型都有其独特的特性和应用，了解这些特性和应用可帮助您为焊接项目选择合适的助焊剂。

松香助焊剂

这是电子焊接中最常用的一种助焊剂。它提取自天然松香，松香是松树的一种树脂。松香助焊剂不腐蚀、不导电，因此对电子元件是安全的。不过，它在焊接后会留下粘性残留物，需要清洗掉。

水溶性助焊剂

这种助焊剂可以在焊接后用水清洗掉。它比松香助焊剂更具腐蚀性，因此适合焊接铜和黄铜等较难焊接的金属。但是，它的腐蚀性也更强，如果焊接后不彻底清除，可能会损坏敏感的电子元件。

免清洗助焊剂

这种助焊剂不会在焊接后留下需要清理的残留物。它的腐蚀性低于水溶性助焊剂，但高于松香助焊剂。在焊接后清洗困难或不理想的应用中，它是一个不错的选择。

现代焊锡丝通常在中心芯中含有助焊剂，无需单独使用助焊剂。在选择助焊剂时，要考虑焊接的金属类型、元件的敏感性以及焊接后是否能清洗助焊剂残留物。请记住，助焊剂的目的是确保有一个干净的金属表面供焊料粘合，因此要选择一种既能有效清洁特定金属又不会损坏元件的助焊剂。

焊接技术类型

焊接技术对于在印刷电路板中建立稳固高效的连接至关重要。这些技术大致分为两类：软焊和硬焊。

软焊和硬焊的选择取决于所使用的材料、所需的焊点强度以及元件的耐热性。还必须注意的是，PCB 焊接工艺有不同的执行方法，如手工焊接、回流焊接和波峰焊。每种方法都有自己的优势，适用于不同类型的焊接要求。

软焊接

软焊是一种广泛应用于电子和管道行业的技术，主要用于建立电气连接和将电子元件固定到印刷电路板上。这种方法对低温应用特别有效，通常使用熔点低于 400 摄氏度（752 华氏度）的填充金属或焊料。尽管这种方法在建立电气连接方面非常可靠，但其粘接强度却不如硬焊。

焊接过程从准备待焊表面开始。这些表面必须洁净无瑕，没有任何氧化物，可以使用细砂纸或专门的清洁溶液进行清洁。清洁的表面是焊点牢固可靠的先决条件。

在表面处理之后，要涂抹助焊剂。助焊剂是一种化学清洁剂，在去除氧化物和促进焊料流动方面起着关键作用。它能确保焊料与表面正确结合，这是软焊的一个关键方面。

随后的步骤是使用电烙铁或燃气烙铁加热焊点。目的是加热焊点，而不是焊料。因此，焊料应涂在焊点上，而不是直接涂在烙铁上。如果焊点充分加热，焊料就会熔化并流入焊点。

焊料流入焊点后，移开热源，让焊点自然冷却。在冷却过程中不要干扰焊点，否则会导致焊点变软或变脆，这一点至关重要。

软焊通常使用锡铅合金作为填充金属。这种合金的熔点高于 400 °C 或 752°F，可作为元件与电路板之间的结合剂。通常使用气体焊枪产生此项目所需的热量，使合金熔化并将元件与电路板结合在一起。

虽然软焊是一种适用于多种应用的通用技术，但它不如硬焊坚固。因此，对于需要承受高应力或高温的焊点，不建议使用软焊。然而，对于大多数电子项目来说，软焊是首选技术。它相对容易掌握，只要多加练习，就能获得专业品质的焊接效果。

硬焊接

硬焊常被称为银焊或钎焊，是一种用于熔化两种不同金属表面的技术。这种工艺并不直接熔化焊料，而是将贱金属加热到能使焊料瞬间熔化的温度。冷却后，由于 "毛细管效应"，会形成一个非常坚固的焊点。

硬焊中使用的焊料通常由银或黄铜组成，它需要比软焊更高的熔点。这就需要使用喷灯来产生所需的热量。硬焊通常用于连接黄铜、铜、银或金。

硬焊的过程是将焊料铺满元件的孔。这些孔在高温下会打开，让焊料流入其中。在开始焊接之前，必须彻底清洁表面，以去除可能影响焊接的任何油脂痕迹。

硬焊可进一步分为两个子过程：银焊和钎焊。银焊使用银合金（通常为镉银合金）作为空间填充金属。这种方法用于制造小型元件和对电路板进行某些类型的维护。银具有自由流动的特性，但它本身通常不是填充空间的最佳选择。因此，通常需要使用另一种助焊剂来进行可靠的银焊接。

另一方面，钎焊是一种使用液态填充金属（通常是黄铜）连接两种贱金属端子的技术。其结果是将两个不同的端子连接起来，形成一个坚固的接头。

以下是如何进行硬焊的简单指南：

• 准备工作:彻底清洁要连接的金属表面。任何污垢、油脂或氧化物都会妨碍焊料的正常粘合。可以使用钢丝刷或砂纸清洁表面。
• 申请 助焊剂：在需要焊接的部位涂上一层薄薄的助焊剂。助焊剂是一种化学清洁剂，可帮助焊料流动并与金属粘合。
• 加热接头:用焊枪均匀加热焊点。目的是让整个焊点达到焊料流动的温度，而不是只加热一个点。
• 焊接:将焊锡丝的一端接触焊点。接合处的热量应足以融化焊料。如果不够，可以用焊枪轻轻加热焊料。
• 让它冷却:焊料流入接合处后，移开热源，让接合处自然冷却。在焊点完全冷却之前，不要移动焊点，否则会削弱粘接效果。
• 清洁接头:接缝冷却后，用温水和刷子清除多余的助焊剂。

焊接 PCB 的步骤

焊接印刷电路板是一个细致的过程，要求精确和注重细节。以下是指导您完成该过程的步骤：

烙铁准备

首先要给烙铁上锡。上锡是在烙铁头上涂一层焊料的过程，有助于热传递并保护烙铁头免受磨损。让烙铁加热到适当的温度，含铅焊料的温度一般在 350°C 左右，无铅焊料的温度一般在 375°C。烙铁加热后，用湿海绵擦拭焊头，确保其清洁。清洁后，将烙铁头浸入焊料中，确保完全涂满。

PCB 准备

用工业清洁抹布或丙酮清洁剂清洁印刷电路板，清除可能影响焊接的灰尘或其他碎屑。压缩空气也可用于清除小颗粒并快速干燥表面。

助焊剂应用

在要焊接的地方涂上一层薄薄的助焊剂。助焊剂有助于焊料流动并与金属表面粘合，还能减少氧化。

组件定位

将要焊接的元件放到印刷电路板上。确保元件引线穿过电路板上正确的孔。如果元件没有固定到位，可以在电路板下稍微弯曲引线，使其固定不动。

联合供暖

在烙铁头上沾少量焊锡，将烙铁头接触元件引线和电路板。将烙铁头与这两块元件相连是确保焊料将它们粘在一起并正确加热的关键。烙铁只在焊点上停留几秒钟，因为焊点过热会导致起泡。

焊接应用

焊料应直接涂抹在加热后的焊点上。如果加热彻底且正确，热接合点将足以融化焊料并开始自由流动。继续将焊丝接触焊点，直到形成一个小丘。

冷却和修剪

将焊丝和烙铁放在一边，让焊点冷却。在冷却过程中，必须保持表面平整和静止，因为移动会导致表面出现颗粒和暗淡的效果。待焊点冷却后，目测焊点是否合格。一旦对焊点满意，就修剪引线和焊点上方多余的导线。

PCB 清洁

焊接完元件后，用清洁剂（如异丙醇）清洗掉散落在印刷电路板上的多余助焊剂。

焊接技巧和窍门

焊接是一项通过实践和应用正确技术来提高的技能。以下是一些专家的独到见解，可帮助您在焊接 PCB 时取得优异的效果：

准备工作至关重要

焊接前，确保印刷电路板和要焊接的元件是干净的。任何污垢、油脂或氧化物都会妨碍焊料正常附着。使用异丙醇和软毛刷清洁表面。

选择合适的焊料

并非所有焊料都一样。对于大多数电子产品，建议使用松香芯焊料。松香芯起到助焊剂的作用，帮助焊料流动并粘合到金属部件上。焊锡丝的粗细也很重要。对于精细的工作，应选择较细的焊锡丝。

正确的熨斗温度

烙铁的温度至关重要。如果温度太高，就有可能损坏 PCB 或元件。如果温度太低，焊料将无法正常熔化。一个好的起点是 350°C （662°F）左右，但您可能需要根据具体的焊料和元件来调整。

为尖端上锡

在开始焊接之前，一定要在烙铁头上涂抹少量焊料。这个过程被称为镀锡，可以改善从烙铁到焊点的热传递，还能延长焊头的使用寿命。

加热焊点，而不是焊料

将热量施加到要焊接的焊点上，而不是直接施加到焊锡丝上。一旦焊点足够热，将焊料接触焊点，而不是烙铁。这样可以确保焊料正确地流入焊点。

避免移动关节

涂上焊料后，在焊料完全冷却凝固之前不要移动焊点。在焊料还是液态时移动焊点会导致焊点不牢固，即所谓的 "冷焊点"。

利用散热器

散热片对于集成电路和晶体管等敏感元件的引线至关重要。它们有助于散热并保护元件免受损坏。如果没有夹式散热片，用钳子可以很好地替代。

保持熨斗尖端清洁

干净的烙铁头意味着更好的热传导和更好的接缝。在接缝之间使用湿海绵或黄铜丝棉清洁烙铁头。

双重检查接头

焊接完成后，最好检查一下接头。用放大镜目测焊点，用仪表检查电阻。

先焊接小部件

在焊接电容器和晶体管等较大部件之前，先焊接电阻器、跳线、二极管和其他小部件。这样组装起来就容易多了。

最后安装敏感元件

最后安装 CMOS 集成电路、MOSFET 和其他静电敏感元件，以免在组装其他部件时损坏它们。

确保充分通风

大多数焊接助焊剂都不能吸入。避免吸入产生的烟雾，并确保工作区域有足够的空气流通，以防止有害烟雾的积聚。

实践是关键

在开始实际项目之前，先从一些废旧元件和印刷电路板开始。这将帮助您了解焊料的流动性和所需的热量。

应避免的常见焊接问题

焊接印刷电路板是一项复杂的任务，在焊接过程中遇到一些难题也是常有的事。以下是您可能会遇到的一些常见焊接问题，以及如何避免这些问题。

冷焊点

当焊料没有完全融化时，就会出现这种情况，导致连接不牢固、不可靠。通常会出现暗淡或颗粒状。为避免出现这种情况，请确保烙铁温度足够高（约 350-400 摄氏度），并在焊接前充分加热焊点。

桥接

当焊料在两个或多个相邻引脚之间流动时，就会产生意外连接。为防止桥接，请使用细头烙铁进行精确焊接，并使用足够的焊料覆盖焊点，而不是引脚。

过热组件

过热会损坏 PCB 或元件。避免将烙铁长时间放在印刷电路板上。如果一个焊点焊接时间过长，请移开烙铁，待其冷却后再试。

润湿不足

当焊料没有在焊盘或元件引线上散开时，就会出现这种情况，表明连接不良。为避免这种情况，应确保表面清洁无氧化。涂抹一些助焊剂也能帮助焊料更好地流动。

焊球

这些是焊锡飞溅的小球，可导致短路。当烙铁温度过高或移除焊锡丝的速度过快时，往往会出现这种情况。为防止这种情况发生，应保持稳定的手势并控制好工作节奏。

氧化

随着时间的推移，烙铁头会氧化，从而降低传热能力。请定期清洁烙铁头并上锡，使其保持良好的工作状态。

过度焊接

涂抹过多的焊料会在接合处产生气泡，从而可能导致错误。在焊接过程中，涂抹的焊料要刚好润湿焊盘和引脚。

部件移位

当元件浮在熔化和浮动的焊料上时，可能会导致 PCB 上的元件错位，从而使元件安放在错误的区域。确保焊接前正确放置元件。

提升垫

当使用的焊料很少时，经常会出现这种问题。元件受力过大会导致元件翘起，从而可能损坏电路板或造成短路。

缺焊接头

这些焊点没有足够的焊料，导致电气接触不良。对引线进行充分加热可避免出现这一问题。

焊料飞溅

当助焊剂用量过多或预热不充分时，就会出现这种情况，导致焊料飞溅到阻焊面上。焊接前应确保印刷电路板表面清洁，以防止出现这种情况。

销孔和吹孔

这些问题通常出现在波峰焊接过程中，表现为焊点上的孔洞。当电路板中积聚的多余水分试图通过薄薄的镀铜层排出时，就会形成这些孔洞。预热电路板以确保其中的水分以蒸汽的形式排出。

焊接时的安全措施

焊接是一个涉及高温和潜在危险材料的过程，因此必须高度重视安全问题。以下是焊接 PCB 时应遵守的一些不可或缺的安全措施：

唐防护装备

戴上安全眼镜，保护眼睛免受焊料飞溅或助焊剂微粒的伤害。耐热手套也可以保护你的双手不被意外烫伤。

确保充分通风

焊接会产生烟雾，吸入会对人体有害。因此，必须在通风良好的地方工作，或使用油烟净化器来消除工作区的油烟。

保持工作空间井井有条

杂乱无章的工作区容易引发事故。烙铁不用时一定要放在支架上，并将酒精等所有易燃材料与工作区保持安全距离。

小心使用烙铁

应始终握住烙铁柄，而不是金属部分。请记住，烙铁即使在关机后也会保持一段时间的热度，因此在更换烙铁头前应让其冷却。

避免直接接触焊点

焊接后，焊点会在一段时间内保持高温。焊接后不要立即触摸，以防烫伤。

尽可能选择无铅焊料

含铅焊料可能有毒，因此尽可能选择无铅焊料更为安全。

焊接后保持良好的卫生习惯

完成焊接后，彻底清洗双手。如果您使用的是含铅焊料，这一点尤为重要，但即使是无铅焊料，去除残留的助焊剂也是一种好的做法。

负责任地处置焊锡废料

任何废料，如用过的焊料或助焊剂，都应以安全和环保的方式处理。

固定松散的头发和袖子

松散的头发和衣服会带来火灾风险或影响您的工作。请确保在开始焊接之前将它们固定好。

高级焊接技术

在 PCB 焊接过程中，有几种先进技术可以显著提高工作质量和工艺效率。有经验的焊接工人通常会采用这些技术，他们已经掌握了基础知识，并希望提高自己的技能。让我们深入了解一下这些先进的焊接技术。

表面贴装焊接 (SMT)

这种技术是将元件直接焊接到印刷电路板的表面，而不是通过孔来安装。SMT 需要精确和稳定的手感，因为元件通常非常小。该工艺通常是在印刷电路板上涂抹焊膏，将元件放在上面，然后加热整个组件，使焊料熔化，形成必要的电气连接。

回流焊接

这种 SMT 中常用的方法是在印刷电路板上涂抹焊膏，将元件放在上面，然后在回流炉中加热整个组件。热量使焊膏熔化并流动，在元件和印刷电路板之间形成牢固的连接。这种技术尤其适用于同时焊接大量元件。

热风焊接

这种技术使用热风枪熔化焊料。它特别适用于重新加工或修复印刷电路板，因为它可以在不影响其他元件的情况下针对特定元件进行加工。热风枪还可以通过熔化固定元件的焊料，将元件从印刷电路板上移除。

波峰焊接

这种批量焊接方法是将印刷电路板放在熔融焊料的波浪上。焊料附着在需要的地方，形成牢固的连接。这种技术通常用于大批量生产环境，在这种环境下，需要快速有效地焊接大量的印刷电路板。

选择性焊接

当印刷电路板上只有特定部分需要焊接时，就会使用这种技术。它使用一台机器将焊料精确地涂抹到特定区域，同时避免其他区域。这对混合使用表面贴装和通孔元件的印刷电路板特别有用。

BGA 焊接

球栅阵列 (BGA) 是一种用于集成电路的表面贴装封装。BGA 焊接包括将 BGA 元件放在印刷电路板上，加热熔化元件下面的焊球，然后让其冷却以形成牢固的连接。这种技术要求很高的精度，通常使用专用设备完成。

高级 PTH 技术

这些技术包括使用助焊剂、拆除焊料跳线和拆焊元件。拆焊通常是学习如何焊接的最佳方法。拆焊零件的原因有很多：维修、升级、抢救等。视频中使用的许多技术都有助于拆焊过程。还有一种从通孔中去除焊料的方法，我们称之为 "拍打法"。