手工焊接表面安裝元件

作者 : Max Maxfield,EEWeb主編

到一定階段,一定會用到並手工焊接表面安裝元件(SMD)。你可以等到不能逃避時才學,也可以用熱情和激情來擁抱競爭…不過,當我發現今天的許多電子工程師都沒有掌握焊接這項必備技能時,你想像不出我是多麼驚訝!

我從十幾歲起,就開始在條狀銅箔麵包板和電路板上焊接各種電子元件。當然,那會兒我的焊接並不完美,幾周、幾月、幾年過去了,隨著時間的積累,我的焊接技術越來越出色了。

說實話,我現在都體會不到不會焊接是啥感覺了(很抱歉在這句話中用這麼多否定詞)。所以,當我發現今天的許多電子工程師都沒有掌握焊接這項必備技能時,你想像不出我是多麼驚訝!

說這麼多,其實我也只玩過引線通孔(LTH)組件,包括雙列直插式封裝(DIP)中的雙列直插式(DIL)積體電路(IC)……你看,我知道這麼多縮寫詞,還知道「雙列直插式」為什麼縮寫成DIP而不是DILP!

問題的關鍵是,雖然我的很多老朋友都很享受用手工焊接小小的表面黏著技術(SMT)元件,也就是我們熟知的SMD,可惜我自己直到現在都還未淌過SMT的深水……

幾個星期前,我的密友Rick Curl從阿拉巴馬州伯明罕來拜訪我,他仔細看了我做的桃花運勢預測器,還教我如何手工焊接SMD。

Rick做的第一件事是拿出一些多餘的電路板、SMT電阻和SMT IC,供我們練習。為什麼會多出來這麼些板子呢?Rick說:「我剛裝好這批板子,就有人讓我增加一些功能。」多出的電阻是因為Rick的元件供應商出錯了貨,Rick總是用4位數(1%公差)的元件,供應商卻給了3位數(5%公差)的元件。我忘記了為什麼IC也多出來了,不過我覺得原因應該差不多。

接著,Rick送了一個精巧的EROP 7SA鑷子給我。這個漂亮的小鑷子是不銹鋼的,尖部彎曲且精準度高,它成為我引以為驕傲的鑷子收藏的新成員。

圖1 Rick展示EROP 7SA鑷子。(圖片來源:Max Maxfield)

焊接SMT電阻

Rick說,從電阻開始焊接。首先,他在一個焊盤上加了一點焊料,如圖2所示。

圖2 Rick在一個焊盤上加了一點焊料。(圖片來源:Max Maxfield)

接著,Rick用鑷子夾住一個電阻,將電阻安裝到位,然後重新熔化焊料,如圖3所示。

圖3 Rick焊接電阻的一側。(圖片來源:Max Maxfield)

最後,Rick在電阻的另一側加焊料,如圖4所示。

圖4 Rick焊接電阻的另一側。(圖片來源:Max Maxfield)

現在輪到我來焊了。 圖5、圖6、圖7三張照片記錄了我第一次焊接SMT電阻的情況。

圖5 我在一個焊盤上加焊料。(圖片來源:Max Maxfield)

圖6 我焊接電阻的一側。(圖片來源:Max Maxfield)

圖7 我的第一個焊點「喔!有點醜…」。(圖片來源:Max Maxfield)

如圖7所示,我的第一個焊點有點「醜」,太傷心了!我的焊接出了什麼問題呢?請看的圖8。

圖8 我學到了一個新詞「彎月形」。(圖片來源:Max Maxfield)

Rick指出,我們希望得到的是圖8(a)中的負彎月(即「曲線」)焊點。Rick說,每當他看到我第一次焊出的那種正彎月焊點時,如圖8(b)所示,就擔心可能出現有間隙(或斷續)的焊接。Rick接著讓我試了一次又一次……直到對我的作品令人滿意為止。

焊接SMT IC

焊接完電阻,我們往前、往上移到採用SOIC封裝的8位元SMT IC。

圖9 採用SOIC封裝的8位元SMT IC。(圖片來源:Max Maxfield)

Rick說,可以使用各種技術來焊接這些元件。首先單獨焊接每個引腳。我們從IC一側角上的一個引腳開始焊接,然後焊接另一側對角的引腳。固定好晶片後,再繼續焊接其餘的引腳,如圖10所示。

圖10 Rick逐個焊接每一個引腳。(圖片來源:Max Maxfield)

也可以使用另一種焊接技術,即拖焊。這裡,我們還像前面一樣,從對角開始焊接。然後,在將要焊接的IC側面施加大量的助焊劑,如圖11所示。

圖11 施加大量的助焊劑。(圖片來源:Max Maxfield)

Rick推薦用Kester 1544松香助焊劑,他說這種助焊劑是由樹漿製成的,是「人們知道的最黏的東西」。他接著說:「如果你整天用它,助焊劑就會堆到手肘那麼高!」

然後,多加一點焊料,將其「拖動」到其餘的引腳上。如果你見過怎麼做,就會很容易明白,我是在YouTube上看的一個視訊(Rick說YouTube上有很多關於「如何焊接SMT元件」的視訊)。

Rick告訴我,在焊接80引腳封裝的元件時,使用拖焊技術真的可以節省時間。在Rick公司,他們一次只需小批量生產大約10塊板子,所以不值得專門花時間去自動化裝配車間,他們公司有一位女士每天的工作就是專門做這件事。幾周前,我拜訪了Rick公司,他們手工焊接的SMT板讓我印象深刻,與通過回流爐的自動組裝板相比毫不遜色,用肉眼甚至難以區分它們。

拆下SMT元件

如果要拆下多引腳SMT元件怎麼辦?我以前從未認真想過這個問題,現在我也學會了。Rick總結了一些經驗,製作了一種叫做ChipQuik的東西,看起來像是更稠的焊料。但是,它不是常見的錫鉛焊料,而是錫鉍合金。

將這種合金與常規焊料混合,可以大大降低焊料的熔點。Rick熔化了他先前焊上的IC一側的大焊點。

圖12 添加錫鉍。(圖片來源:Max Maxfield)

然後,他對IC的另一側做了相同的操作,在兩側處於熔化狀態時,他輕輕地將IC拔出板子。不得不說我從未見過如此神奇的事情,我驚呆了。

技多不壓身

一天下來,在Rick的指導下,我輕鬆愉快地使用拖焊方法焊接14引腳SMT IC,仿佛這件事我已經做了很多年。

圖13 工作真努力!(圖片來源:Max Maxfield)

圖14是我一開始的焊接,是用Rick的USB顯微鏡拍下來的。

圖14 我最初的一個焊接圖。(圖片來源:Rick Curl)

藝高人膽大,我可以很自豪地說,我現在已經不再害怕手工焊接SMT元件了!

(參考原文:Hand-Soldering Surface-Mount Devices,by Max Maxfield,EDN China Jenny Liao編譯)

 

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