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手工焊接表面贴装器件

2020-06-11 Max Maxfield 阅读:
手工焊接表面贴装器件
到一定阶段,你一定会用到并手工焊接表面贴装元件(SMD)。你可以等到不能逃避时才学,也可以用热情和激情来拥抱竞争。

我从十几岁起,就开始在条状铜箔面包板和电路板上焊接各种电子元器件。当然,那会儿我的焊接并不完美,几周、几月、几年过去了,随着时间的积累,我的焊接技术越来越出色了。ScDednc

说实话,我现在都体会不到不会焊接是啥感觉了(很抱歉在这句话中用这么多否定词)。所以,当我发现今天的许多电子工程师都没有掌握焊接这项必备技能时,你想像不出我是多么惊讶!(请参阅“什么?电子工程师不会焊接!?”。ScDednc

说这么多,其实我也只玩过引线通孔(LTH)组件,包括双列直插式封装(DIP)中的双列直插式(DIL)集成电路(IC)......你看,我知道这么多缩写词,还知道“双列直插式”为什么缩写成DIP而不是DILP!ScDednc

问题的关键是,虽然我的好些老朋友都很享受用手工焊接小小的表面安装技术(SMT)组件,也就是我们熟知的表面安装元件(SMD),可惜我自己直到现在都还未淌过SMT的深水......ScDednc

几个星期前,我的密友Rick Curl从阿拉巴马州伯明翰来拜访我,他仔细看了我做的桃花运势预测器,还教我如何手工焊接SMD。ScDednc

Rick做的第一件事是拿出一些多余的电路板、SMT电阻器和SMT IC,供我们练习。为什么会多出来这么些板子呢? Rick说:“我刚装好这批板子,就有人让我增加一些功能。”多出的电阻器是因为Rick的元件供应商发错了货,Rick总是用4位(1%公差)的元件,供应商却给了3位(5%公差)的元件。我忘记了为什么IC也多出来了,不过我觉得原因应该差不多。ScDednc

接着,Rick送了一个精巧的EROP 7SA镊子给我。这个漂亮的小镊子是不锈钢的,尖部弯曲且精度高,它成为我引以为骄傲的镊子收藏的新成员。ScDednc

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图1:Rick展示EROP 7SA镊子。(图片来源:Max Maxfield)ScDednc

焊接SMT电阻

Rick说,我们从电阻开始焊接。首先,他在一个焊盘上加了一点焊料,如图1所示。ScDednc

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图2:Rick在一个焊盘上加了一点焊料。(图片来源:Max Maxfield)ScDednc

接着,Rick用镊子夹住一个电阻,将电阻安装到位,然后重新熔化焊料,如图3所示:ScDednc

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图3:Rick焊接电阻的一侧。(图片来源:Max Maxfield)ScDednc

最后,Rick在电阻的另一侧加焊料,如图4所示:ScDednc

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图4:Rick焊接电阻的另一侧。(图片来源:Max Maxfield)ScDednc

现在轮到我来焊了。 图5、图6、图7三幅图像记录了我第一次焊接SMT电阻的情况。ScDednc

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 图5:我在一个焊盘上加焊料。(图片来源:Max Maxfield)ScDednc

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图6:我焊接电阻的一侧。(图片来源:Max Maxfield)ScDednc

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图7:我的第一个焊点“不咋地!”(图片来源:Max Maxfield)ScDednc

如图3所示,我的第一个焊点有点“丑”,太伤心了!我的焊接出了什么问题呢?请看下面的图(图8):ScDednc

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图8:我学到了一个新词“弯月形”。(图片来源:Max Maxfield)ScDednc

Rick指出,我们希望得到的是图8(a)中的负弯月(即“曲线”)焊点。Rick说,每当他看到我第一次焊出的那种正弯月焊点时,如图8(b)所示,就担心可能出现有间隙(或断续)的焊接。Rick接着让我试了一次又一次……直到对我的作品满意为止。ScDednc

焊接SMT IC

焊接完电阻,我们往前、往上移到采用SOIC封装的8位SMT IC。ScDednc

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图9:采用SOIC封装的8位SMT IC。(图片来源:Max Maxfield)ScDednc

Rick说,你可以使用各种技术来焊接这些元件。首先单独焊接每个引脚。我们从IC一侧角上的一个引脚开始焊接,然后焊接另一侧对角的引脚。固定好芯片后,再继续焊接其余的引脚,如图10所示:ScDednc

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图10:Rick逐个焊接每一个引脚。(图片来源:Max Maxfield)ScDednc

也可以使用另一种焊接技术,即拖焊。这里,我们还像前面一样,从对角开始焊接。然后,在将要焊接的IC侧面施加大量的助焊剂,如图11所示:ScDednc

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图11:施加大量的助焊剂。(图片来源:Max Maxfield)ScDednc

Rick推荐用Kester 1544松香助焊剂,他说这种助焊剂是由树浆制成的,是“人们知道的最粘的东西”。他接着说:“如果你整天用它,助焊剂就会堆到胳膊肘那么高!”ScDednc

然后,多加一点焊料,将其“拖动”到其余的引脚上。如果你见过怎么做,就会很容易明白,我是在YouTube上看的一个视频(Rick说YouTube上有很多关于“如何焊接SMT元件”的视频) 。ScDednc

Rick告诉我,在焊接80引脚封装的元件时,使用拖焊技术真的可以节省时间。在Rick公司,他们一次只需小批量生产大约10块板子,所以不值得专门花时间去自动化装配车间,他们公司有一位女士每天的工作就是专门做这件事。几周前,我拜访了Rick公司,他们手工焊接的SMT板让我印象深刻,与通过回流炉的自动组装板相比毫不逊色,用肉眼甚至难以区分它们。ScDednc

拆下SMT元件

如果要拆下多引脚SMT元件怎么办?我以前从未认真想过这个问题,现在我也学会了。Rick总结了一些经验,制作了一种叫做ChipQuik的东西,看起来像是更稠的焊料。但是,它不是常见的锡铅焊料,而是锡铋合金。ScDednc

将这种合金与常规焊料混合,可以大大降低焊料的熔点。Rick熔化了他先前焊上的IC一侧的大焊点。ScDednc

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图12:添加锡铋。(图片来源:Max Maxfield)ScDednc

然后,他对IC的另一侧做了相同的操作,在两侧处于熔化状态时,他轻轻地将IC拔出板子。不得不说我从未见过如此神奇的事情,我惊呆了。ScDednc

技多不压身

一天下来,在Rick的指导下,我轻松愉快地使用拖焊方法焊接14引脚SMT IC,仿佛这件事我已经做了很多年。ScDednc

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图13:工作真努力!(图片来源:Max Maxfield)ScDednc

图14是我一开始的焊接,是用Rick的USB显微镜拍下来的。ScDednc

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图14:我最初的一个焊接图。(图片来源:Rick Curl)ScDednc

艺高人胆大,我可以很自豪地说,我现在已经不再害怕手工焊接SMT元件了!ScDednc

(原文刊登于ASPENCORE旗下EEWeb网站,参考链接:Hand-Soldering Surface-Mount Devices,由Jenny Liao编译。)ScDednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Max Maxfield
EEWeb主编。Max为EE Times的Designlines栏目提供内容,涵盖可编程逻辑、微控制器单元和原型设计。 多年来,他设计了从硅芯片到电路板,脑波放大器到蒸汽朋克“Display-O-Meters”的所有产品。 他拥有英国谢菲尔德谢菲尔德哈勒姆大学的控制工程学士学位。
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