当大批量PCBA自动机焊后,发现局部少数不良焊点时,或对高温敏感的元件等,仍将动用到老式的手焊工艺加以补救。广义的手焊除了锡焊外,尚另有银焊与熔接等。早期美国海军对此种手工作业非常讲究,曾订有许多标淮作业程序(SOP)以及考试、认证、发照等严谨制度。其对实做手艺的尊重,丝毫不亚于对理论学术的崇尚。
一、焊枪(Soldering Gun)手焊
此为最基本的焊接方式,其首要工具之焊枪亦俗称为烙铁。其中的发热体与烙铁头(tip)可针对焊锡丝(Soldering Wire)与待加工件(Workpiece)提供足够的热量,使其得以进行高温的焊接动作。由于加热过程中焊枪之变压器也会附带产生节外生枝的电磁波,故焊枪还须具备良好的隔绝(Isolation)功能,以避免对PCB板面敏感的IC元件造成“电性压力”(Electric Overstress; EOS)或“静电释放”(Electrostatic Discharge; ESD)等伤害。
焊枪选择应注意的项目颇多,如烙铁头形状须适合加工的类型,温度控制(±5℃)的灵敏度、热量传导的快速性、待工温度(Idle Temp.)中作业前回复温度(Recovery Temp.)之够快够高够稳,操作的方便性、维修的容易度等均为参考事项。
二、焊锡丝(Solder Wire)
系将各种锡铅重量比率所组成的合金,再另外加入夹心在内的固体助焊剂焊芯,而抽拉制成的金属条丝状焊料,可用以焊连与填充而成为具有机械强度的焊点(Solder Joint)者称之。其中的助焊剂要注意是否具有腐蚀性,焊后残渣的绝缘电阻(Insulation Resistance,一般人随口而出的“绝缘阻抗”是不正确的说法)是否够高,以免造成后续PCBA组装板电性绝缘不良的问题。甚至将来还会要求“免洗”(No Clean)之助焊剂,其评估方法可采IPC-TM-650中2.6.3节的“湿气与绝缘电阻”进行取舍。有时发现焊丝中助焊剂的效力不足时,也可另行外加液态助焊剂以助其作用,但要小心注意此等液态助焊剂的后续离子污染性。
三、焊枪手焊过程及要点
(1)以清洁无锈的铬铁头与焊丝,同时接触到待焊位置,使熔锡能迅速出现附着与填充作用,之后需将烙铁头多馀的锡珠锡碎等,采用水湿的海棉予以清除。
(2)熔入适量的锡丝焊料并使均匀分散,且不宜太多。其中之助焊剂可供提清洁与传热的双重作用。
(3)烙铁头须连续接触焊位,以提供足够的热量,直到焊锡已均匀散佈为止。
(4)完工后,移走焊枪时要小心,避免不当动作造成固化前焊点的扰动,进而对焊点之强度产生损伤。
(5)当待加工的PCB为单面零件组装,而其待焊点面积既大且多者,可先将其无零件之另一面板贴在某种热盘上进行预热;如此将可加快作业速与减少局部板面的过热伤害,此种预热也可采用特殊的小型热风机进行。
(6)烙铁头(tip)为传热及运补锡料的工具,对于待加工区域应具备最大的接触面积,以减少传热的时间耗损。又为强化输送焊锡原料的效率,与表面必须维持良好的焊锡性,以及不可造成各种残渣的堆积起见,一旦烙铁头出现氧化或过度污染时则须加以更换。
(7)小零件或细腿处的手焊作业,为了避免过热的伤害起见,可另外加设临时性散热配件,如金属之鳄鱼夹等。