手工焊接（Hand Soldering）
手工焊接是烙铁把焊锡熔到焊点上的基础工艺，用于返修、插件与精细元件的少量焊接；核心是把温度、时间、锡量、助焊剂四件事同时控好，再按 IPC-A-610 判合格。
是什么
手工焊接（Hand Soldering / 烙铁焊）是用电烙铁把焊锡丝（或锡膏）加热熔融、润湿焊盘与元件引脚，冷却后形成电气与机械连接的工艺。它是电子组装里最古老、也最无可替代的手法：
- 研发打样、工程样板的手工贴装；
- 产线的返修 / 返工（Rework & Repair，依据 IPC-7711/7721）；
- 插件（PTH）元件的少量补焊、跳线、飞线；
- 0402/0201、细间距 IC 等 SMT 元件的局部焊接与拉焊。
回流焊、波峰焊负责量产，手工焊接负责"补漏、返修、打样"。它的质量不靠设备参数锁定，而靠人的手法——所以培训与外观标准是这一站的两大支柱。
手工焊的对象分三类：通孔元件（PTH）焊接、表面贴装元件（SMT）焊接、焊点返工与维修。三者的加热方式、锡量控制和验收判据都不同。
原理：润湿 → 扩散 → 冶金结合
焊锡不是"粘"上去的，而是通过三个连续过程形成连接：
- 润湿（Wetting）：熔融焊料在洁净金属表面铺开。接触角（焊料边缘与焊盘表面的夹角）小于 90° 为润湿良好，边缘呈内凹弧面；大于 90° 就是"不润湿"，焊料缩成球、一碰就掉。
- 扩散（Diffusion）：锡向铜中扩散，在界面生成金属间化合物（IMC）——靠铜一侧是 Cu₆Sn₅，再往里是 Cu₃Sn。这层 IMC 才是真正的"冶金结合"，没有它就没有连接。
- 冷却凝固：焊点冷却后，IMC 层把焊料与铜牢固连在一起，同时满足导电和机械固定两个要求。
由此得出三条工艺结论：
- 表面必须干净：氧化膜、油污会让焊料无法润湿——助焊剂就是干这个的；
- 温度窗口要准：焊料熔点以上 30～50℃ 最合适。太低不润湿（冷焊），太高 IMC 长得过厚（超过 4～5 μm 会变脆，跌落和热循环时容易开裂）；
- 时间要短：IMC 厚度随温度和时间增长，反复返修会让 IMC 越来越厚，焊点越来越脆。
助焊剂的三个作用：① 化学溶解氧化膜；② 降低焊料表面张力、帮助润湿；③ 覆盖熔池、隔绝空气防止二次氧化。助焊剂不参与导电，焊后残留要清洗——尤其免清洗助焊剂，在潮湿环境下仍可能引起漏电或腐蚀。
设备与工装
焊接工具清单（一条完整工位）
| 类别 | 物品 | 说明 |
|---|---|---|
| 热源 | 电烙铁 / 焊台 | 有铅用 Hakko 937，无铅用 JBC AD2700 |
| 精密热源 | 微型焊笔 / 热夹 | Weller WMRP 微型焊笔、WMRT 微热夹 |
| 焊料 | 锡丝 | 有铅 Sn63Pb37、无铅 SAC305 |
| 助焊剂 | 膏状助焊剂 | 无铅 SMF-2、有铅 DH4 |
| 除锡 | 吸锡线 | 拆除元件后清除 PAD 残锡 |
| 辅料 | 清洁剂（甲醇）、防静电刷、无棉絮布 | 焊后清洁 |
| 取放 | 防静电镊子、真空吸笔 | 夹取 / 放置元件 |
烙铁头的镀层结构（决定寿命与上锡性）
大部分烙铁头以铜或铜合金为基材（导热好），表面依次电镀：先镀镍在铜与焊锡之间形成保护层，尾部镀镍铬合金，尖端镀铁使其容易上锡。烙铁头形状与尺寸不同，热容量不同，直接影响热性能。
烙铁头形状与选用
| 型号 | 形状 | 特点 | 适用 |
|---|---|---|---|
| I 型 | 微尖 | 非常精细 | 0201/0402、狭小空间、修 IC 锡桥 |
| B 型 | 圆椎形 | 无方向性，前端全可焊 | 电阻、电容、通用中小焊点 |
| C 型 | 斜切圆柱 | 有 0.5C～4C 多规格 | 0.5C/1C 同 I 型；1.5C～4C 同 D 型 |
| D 型 | 一字形 | 需多锡量、大热量 | 电源 / 接地、修 DIP、拉焊 |
| K 型 | 刀形 | 多用途、占空间大 | 拆电阻电容、拉焊、修 DIP |
选用原则：烙铁头尺寸以不碰邻件为前提，能与焊点充分接触即可；越大热容量越大、越难精细。热夹头则以包覆元件脚长度、不碰周边元件为准，切勿过长。
电烙铁的功率与温度档
| 功率 | 适用场景 |
|---|---|
| 20～30 W | 热敏元件、小焊点 |
| 30～45 W | 常规 PCB 装配 |
| 60～100 W | 多层板、大焊点、散热大的接地/电源脚 |
| 温度档 | 适用场景 |
|---|---|
| 315℃ | 热敏元件 |
| 370℃ | 电子装配最常用 |
| 425℃ | 多层板或较大连接点 |
原则是"能完成良好焊点的最低温度"：温度越高烙铁头寿命越短（每升高 20℃ 寿命约减半），IMC 也越厚。无铅焊料的设定按后文 400±15℃ 执行。
关键工艺要素
1. 焊料成分与熔点
| 焊料 | 成分 | 熔点 | 烙铁设定温度 |
|---|---|---|---|
| 有铅 | Sn63Pb37 | 183℃ | 370 ± 15℃ |
| 无铅 | SAC305（Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5） | 217℃ | 400 ± 15℃ |
无铅焊料液化温度更高、润湿更慢、氧化更重，需要更长的加热时间、不同的助焊剂与清洁工艺，焊点外观偏灰暗粗糙、润湿角偏大——这是无铅焊点"看着不像有铅那么亮"的原因，不是不良。
2. 焊料卤素含量与烙铁头寿命（卤素越多、腐蚀越强、寿命越短）
| 焊丝类型 | 腐蚀性 | 烙铁头寿命 |
|---|---|---|
| 水洗型 | 强 | 短 |
| 松香型 | 中 | 长 |
| 免清洗型 | 弱（无卤） | 最长 |
3. 烙铁头寿命的五大影响因素
- 焊接设定温度——温度越高寿命越短，每提高 20℃ 寿命约减半；
- 镀层厚度与质量；
- 操作习惯（是否当撬杆 / 螺丝刀用）；
- 是否定期保养上锡；
- 焊料种类（卤素含量）。
4. 插件元件焊接"五步法"
- 准备：烙铁轻握（握笔式），同时备好锡丝；
- 加热：烙铁同时接触元件引脚与焊盘，约 3 ± 1 秒；
- 加锡：锡丝放在铜箔与烙铁之间（不要放在烙铁头上），待焊锡扩散；
- 取回锡丝：锡量够了先撤锡丝；
- 取回烙铁：按一定速度与方向斜向提起，避免拖出锡尖。
5. 关键控制值
- 烙铁与板面夹角 30～45°；烙铁温度"够用即最低"，越低越护头；
- 单点焊接时间：SMT 元件 1～3 秒，插件整体 ≤ 5 秒；
- 力度要轻，切勿用力压（电位器、开关、连接器焊点固定在塑料件上，压重即失效）；
- 作业中禁止甩锡，拉锡幅度不要过大以免烫伤邻件。
良好焊点的样子
一个合格的焊点，肉眼能看出这几个特征：
- 外形内凹：焊点呈内弧形（凹面 fillet），不是凸起的圆球；
- 表面平滑光亮：无针孔、无裂纹、无砂砾感（无铅焊点偏灰暗属正常，不是不良）；
- 引脚轮廓可见：锡层包住引脚但不淹没它，能看出引脚形状；
- 锡量适中：覆盖焊盘、润湿到引脚周围，边缘连续无断层；
- 润湿角小：焊料与铜面夹角明显小于 90°，没有"缩球"；
- 无残留与异物：无锡尖、锡桥、锡珠、松香残渣；
- 引脚出锡长度合规：按 IPC-A-610，穿过 PCB 的末端可辨识或 ≤2.0 mm。
质量要点与常见不良
| 不良 | 现象 | 根因 | 对策 |
|---|---|---|---|
| 空焊 / 虚焊 | 润湿角 > 90°，未熔合 | 温度不足、焊盘氧化、加热不够、助焊剂失效 | 查温度、加助焊剂、延长加热 |
| 冷焊 | 表面粗糙、无光泽 | 温度不够、加热时间短、冷却过快 | 提温、保证润湿时间 |
| 连锡 / 锡桥 | 相邻引脚被锡连通 | 锡过多、拉焊不当 | 吸锡线除锡、加助焊剂重拉 |
| 锡尖 | 焊点拉出尖刺 | 撤烙铁方向 / 速度不当 | 正确撤铁、重新熔平 |
| 多锡 / 锡球 | 锡延伸至本体、散落锡珠 | 送锡过多、甩锡 | 控制锡量、清洁作业面 |
| 墓碑 / 竖件 | 片式元件立起 | 两端受热 / 润湿不均 | 均匀加热、先固定一端 |
| 元件 / 铜箔损伤 | 裂纹、翘皮 | 温度过高、时间过长、用力压 | 控温控时、轻触、不压本体 |
| 金手指污染 | 金面沾锡 / 残胶 | 返修未贴防焊胶带 | 焊接前用防焊胶带遮挡金手指 |
七种不良操作习惯
这七条是手工焊培训里最常纠正的动作，几乎覆盖了大部分人为不良：
| # | 不良习惯 | 后果 | 正确做法 |
|---|---|---|---|
| 1 | 用力过大 | 焊盘翘起、脱落（单面板尤甚） | 轻触即可，靠热传导不靠压力 |
| 2 | 热桥不当（通孔件） | 热量传不到板子另一面，透锡不足 | 在焊接面补锡形成热桥，或两面交替加热 |
| 3 | 烙铁头尺寸错误 | 太小温度不够；太大锡量失控 | 按焊点大小和密集程度选头 |
| 4 | 温度过高 | 焊盘翘起、IMC 过厚、元件损伤 | 用"能焊好的最低温度" |
| 5 | 助焊剂过多 | 残留、短路、影响针床测试 | 少量点在焊点上，不靠"泡" |
| 6 | 转移焊接 | 先把锡熔在烙铁头上再抹到焊点，润湿差、易冷焊 | 锡丝直接送到焊点（烙铁与焊盘交界处） |
| 7 | 不必要的返工返修 | 反复加热，焊盘和元件损伤、IMC 增厚 | 一次焊好；非必要不返修 |
清洁与残留
- 焊后残留的助焊剂会吸潮、腐蚀、影响外观和测试，焊后 2 小时内清洗效果最好；
- 用 ESD 硬毛刷蘸无水酒精或专用清洗液，顺着一个方向刷，避免棉絮残留；
- 清洗后目视 + 放大镜检查：无锡珠、无白斑、无粘腻感；
- "免清洗"不等于"不用管"：外观要求高或高可靠产品，仍要评估残留是否可接受。
校验与验收
外观判定依据 IPC-A-610（Class 1/2/3），常见插件（PTH）判据：
- 引脚穿过 PCB 的末端可辨识或 ≤ 2.0 mm；
- 焊锡面引脚吃锡角度 > 270°，出现锡尖须 < 1.2 mm 且无短路；
- 插件吃锡厚度 h ≥ 3/4 板厚 H（孔壁填充 ≥ 75%）；
- 主面（元件面）引脚周边润湿 180°，辅面（焊接面）填充 / 润湿 270°、焊盘覆盖 75%。
SMT 片式元件判据：
- 侧面偏移 A < 端子宽度 W（或焊盘宽 P）的 50%；
- 圆柱体（MELF）侧面偏移 < 25%；
- 最小末端焊点宽度 ≥ 50% W 或 50% P（取小者）；
- 元件一端倾斜 < 15°，浮高影响后续组装即拒收。
检验条件：室内照明 500～800 LUX、测物距光源 1 m；必要时 3 倍以上放大镜、5 倍、10 倍放大镜确认；ESD 防护（防静电手环 / 手套、EPA 工作台）。
保养要点（烙铁保养）
为何要保养：烙铁头工作平面温度高，长期暴露空气中极易氧化；表面一旦氧化，温度严重下降，既影响焊接又缩短寿命。
如何保养：
- 用完在湿海绵上擦净锡渣；局部氧化可多次加锡 + 海绵擦拭，直至光亮；
- 对工作平面均匀加锡，以锡液完全包裹且不滴落为准；
- 放回焊台，把温度调至最低防锡蒸发；
- 长时间不用关闭电源；
- 每天检查烙铁温度与漏电压在允许范围内；
- 定期松动烙铁头防卡死；
- 含铅的烙铁头必须远离无铅作业区，不可混用。