李铮铮——奥科电子(北京)有限公司总经理
加热体、烙铁头和能量转换之间的关系
 
手工焊接使用的电烙铁通常采用的是陶瓷加热 体，并通过对温度取样而对烙铁头的温度进行 调节。通常在电子制造生产线上，人们为寻求 手工焊接工艺上的可靠保证而采取的一个重要措施，是通 过控制烙铁头温度的一致性来保障焊点的质量。 我们需要认真思考的是，烙铁头的闲置温度能够反映 出真实的焊点质量吗？一旦烙铁头接触到被焊物体，烙铁 头温度就瞬间下降，而下降程度是随焊点大小而变化的； 无论烙铁的温度补偿性能如何，此时每个焊点的吸热特征 是各不相同的；也就是说，我们更应该关心的是真正形成可靠焊点的温度，而不是烙铁头的闲置温度。同时我们也应该知道，实时跟踪每个焊点的准确温度 几乎是不可能的，我们只能希望在焊点的形成过程中，烙 铁头能够在某个温度范围内迅速完成热能量的传递，进而 形成可靠的焊点。例如，对PCB上同样大小的焊盘，即使我 们设置了同样的烙铁头闲置温度，并且规定了同样的烙铁 头接触焊点的时间，但是我们仍然不能保证得到相同的焊 点焊接质量，这是因为不同焊点在PCB内部的散热也是不一 样的；也就是说，焊点外观一样，但是我们仍然面临无法 判断形成焊点的热容量值。下面我们来看一下电烙铁是如何完成热能量传递的(图1)。

热能量源(Thermal Energy Sources)由两部分组成：烙铁头的存储能量和烙铁加热体的补偿能量。

烙铁头存储能量：
烙铁处在闲置状态时(t=0,烙铁头没有接触被焊物)。此 时烙铁头存储了热能量，而存储热能量的大小只与两个因素有直接关系：烙铁头的大小（质量和比热）和对烙铁头 设置的闲置温度高低。这也是为什么对于大的焊点，人们 使用大尺寸的烙铁头，同时，人们要提高烙铁头的闲置温 度的原因所在。

加热体的补偿能量：
当烙铁头接触焊点时（t＞0, 烙铁头的存储能量降低而 不足以熔化焊锡）。此时加热体的能量开始对焊接能量进 行动态补偿，这是为什么在评定烙铁效率时，人们要求在 设定相同烙铁头闲置温度条件下，烙铁能够有快的回温特 性。典型的拖焊需要连续的热能量传递给被焊物，因此， 该应用需要加热体能够快速补偿，否则拖焊过程中会出现 冷焊。

通过分析，我们可以得出这样的结论：任何电烙铁如 果加热体能量补偿效率低，是很难在规定的温度和时间范 围内完成可靠焊接的，因为烙铁的储存能量只能满足部分 小焊点的焊接，而大焊点的焊接需要烙铁能够瞬间补偿热 能量，否则就是我们看到的普遍现象——操作人员必须提 高烙铁头的温度（增加储存能量）来完成焊接操作。

图2显示实际焊接过程中储存能量和加热体能量的相互 补偿过程，真正形成焊点完全依赖于加热体能量。 是否可以大幅度提高烙铁热能量对被焊物的转换效 率，是任何提供电烙铁的厂家执著的技术追求和面临的挑 战，这也是为什么电烙铁由外热式到内热式转换，烙铁头 向烙铁头加热体一体化转换，且尽量做得短而且更靠近加热体组件的原因所在。

李铮铮

图１

图2