SMT制程教育訓練

1、印刷電路板的清潔度 By Aaron本文介紹，印刷電路板及其裝配的常見污染物，以及在處理印制電路板時減少表面污染的一般原則。以下是在印制電路板上發(fā)現(xiàn)的較常見的污染物：1. 助焊劑殘留 2. 顆粒狀物體 3. 化學鹽的殘留物 4. 手印 5. 氧化物(被腐蝕) 6. 白色殘留物 在處理印制電路板時，減少表面污染的一般原則：1. 工作站(工作場所)應該保持干凈和整潔 2. 在工作場所不應該吃/喝東西，或者吸煙，或者進行其它可能造成對板的表面產(chǎn)生污染的活動 3. 不應該使用含有硅的護膚霜或護膚液，因為這些用品可能造成可焊性和其它的工藝問題，可以購買專門配方的護膚液 4. 最好是通過邊緣來拿電路板 5

2、. 在處理空板時，應該使用不起毛的或者一次性的塑料手套。手套應該經(jīng)常更換，因為臟的手套可能造成污染問題 6. 除非有專門的擱物架，應該避免沒有隔開保護地將板堆迭在一起 板的表面污染不僅會造成可焊性及其它工藝問題，而且對產(chǎn)品的使用可靠性產(chǎn)生潛在的影響，因為污染是長期使用中產(chǎn)生腐蝕的根源。那幺在PCB來料時和在電路裝配完成之后，可以進行清潔度的測試來測定板面的有機或無機、和離子與非離子的污染。測定離子污染是按照IPC-TM-650實驗方法手冊中的方法2.3.25和2.3.26。測定有機污染是按照IPC-TM-650實驗方法手冊中的方法2.3.38和2.3.什幺造成組件豎立，怎樣防止？ By Les

3、 Hymes本文介紹，裝配工藝從一個好的設計開始，但是它要求可靠的可焊接材料和勤快的設備維護。問題：是什幺造成組件豎立(tombstoning)和怎樣防止？答：在回流焊接期間，當片狀組件的一端從相應的焊盤升起產(chǎn)生一個開路的時候，所形成的缺陷叫做組件豎立(tombstoning, drawbridging)。這個缺陷的主要原因是在回流過程中的表面張力與起作用的不平衡濕潤(wetting)力。許多因素可以導致在焊接過程中片狀組件兩端的不平衡的濕潤力。促進組件豎立的兩個主要因素是：1)在焊盤上不同的濕潤力和 2)組件焊盤的不適當設計。通常的疑點在一些情況中，不平衡的濕潤力可能是組件或電路板端子可焊性

4、特征不足的直接結果。錫膏沉淀塊的體積不同，或者被氧化或者干燥的錫膏，也可能導致焊接條件不足。錫膏印刷工藝和設備可能是多種組件豎立情況的原因。充分的模板(stencil)預防性維護，保證可再生的和所希望的錫膏體積，在所有情況中都是重要的 - 特別當小的、離散組件使用時。 設計是制造過程的第一步，焊盤設計可能是組件豎立的主要原因。較短、較寬的焊盤似乎比長而窄的焊盤更寬容。參閱IPC-782表面貼裝設計與焊盤布局標準得到更詳細的解釋。事實上，超過組件太多的焊盤可能允許組件在焊錫濕潤過程中滑動 - 把組件拉出一端的焊盤。對于小型離散片狀組件，為組件的一端設計不同的焊盤尺寸，或者將焊盤的一端連

5、接到地線板上，也可能導致組件豎立。不同焊盤尺寸的的使用可能造成不平衡的焊盤加熱和錫膏流動時間。在回流期間，組件簡直是飄浮在液體的焊錫上，當焊錫固化時達到其最終位置。焊盤上不同的濕潤力可能造成附著力的缺乏和組件的旋轉。在一些情況中，液化溫度以上時間的延長可以減少組件豎立。演唱液化溫度以上的時間可以在組件的焊盤之間得到更加均勻的溫度。其它可能的疑點組件豎立的其它被引證的原因包括制造板的情況。組件下面不均勻的阻焊(solder mask)層厚度，可能把組件一端升起離開焊盤。焊盤上的阻焊也可能減少一端焊盤上的濕潤。貼裝工藝也可能是組件豎立缺陷的根源。組件在焊盤上的旋轉錯誤和誤放可能造成固化期間組件的移

6、動。沖擊式、加力的組件貼裝可能不均勻地從下面的焊盤上擠壓錫膏，在回流期間產(chǎn)生不均勻的濕潤。例外，在貼裝期間，裝配的快速穿梭的加速與減速可能是組件移位，造成組件端子在板的焊盤上的不充分接觸。結論和電子焊接工藝的許多特征一樣，要求不斷進化的材料、組件和設備，解決或消除一個缺陷不存在一個唯一的答案。對完善和持續(xù)的教育保持一個持之以恒的警覺態(tài)度才是成功的關鍵?；亓骱附庸に嚨慕?jīng)典PCB溫度曲線 By Andy Becker and Marc C. Apell 本文介紹對于回流焊接工藝的經(jīng)典的PCB溫度曲線作圖方法，分析了兩種最常見的回流焊接溫度曲線類型：保溫型和帳篷型.。經(jīng)典印刷電路板(PCB)的溫度曲

7、線(profile)作圖，涉及將PCB裝配上的熱電偶連接到數(shù)據(jù)記錄曲線儀上，并把整個裝配從回流焊接爐中通過。作溫度曲線有兩個主要的目的：1) 為給定的PCB裝配確定正確的工藝設定，2) 檢驗工藝的連續(xù)性，以保證可重復的結果。通過觀察PCB在回流焊接爐中經(jīng)過的實際溫度(溫度曲線)，可以檢驗和/或糾正爐的設定，以達到最終產(chǎn)品的最佳品質。經(jīng)典的PCB溫度曲線將保證最終PCB裝配的最佳的、持續(xù)的質量，實際上降低PCB的報廢率，提高PCB的生產(chǎn)率和合格率，并且改善整體的獲利能力?；亓鞴に囋诨亓鞴に囘^程中，在爐子內(nèi)的加熱將裝配帶到適當?shù)暮附訙囟?，而不損傷產(chǎn)品。為了檢驗回流焊接工藝過程，人們使用一個作溫度曲

8、線的設備來確定工藝設定。溫度曲線是每個傳感器在經(jīng)過加熱過程時的時間與溫度的可視數(shù)據(jù)集合。通過觀察這條曲線，你可以視覺上準確地看出多少能量施加在產(chǎn)品上，能量施加哪里。溫度曲線允許操作員作適當?shù)母淖?，以?yōu)化回流工藝過程。一個典型的溫度曲線包含幾個不同的階段 - 初試的升溫(ramp)、保溫(soak)、向回流形成峰值溫度(spike to reflow)、回流(reflow)和產(chǎn)品的冷卻(cooling)。作為一般原則，所希望的溫度坡度是在24°C范圍內(nèi)，以防止由于加熱或冷卻太快對板和/或組件所造成的損害。在產(chǎn)品的加熱期間，許多因素可能影響裝配的品質。最初的升溫是當產(chǎn)品進入爐子時的一個快

9、速的溫度上升。目的是要將錫膏帶到開始焊錫激化所希望的保溫溫度。最理想的保溫溫度是剛好在錫膏材料的熔點之下 - 對于共晶焊錫為183°C，保溫時間在3090秒之間。保溫區(qū)有兩個用途：1) 將板、組件和材料帶到一個均勻的溫度，接近錫膏的熔點，允許較容易地轉變到回流區(qū)，2) 激化裝配上的助焊劑。在保溫溫度，激化的助焊劑開始清除焊盤與引腳的氧化物的過程，留下焊錫可以附著的清潔表面。向回流形成峰值溫度是另一個轉變，在此期間，裝配的溫度上升到焊錫熔點之上，錫膏變成液態(tài)。一旦錫膏在熔點之上，裝配進入回流區(qū)，通常叫做液態(tài)以上時間(TAL, time above liquidous)。回流區(qū)時爐子內(nèi)的

10、關鍵階段，因為裝配上的溫度梯度必須最小，TAL必須保持在錫膏制造商所規(guī)定的參數(shù)之內(nèi)。產(chǎn)品的峰值溫度也是在這個階段達到的 - 裝配達到爐內(nèi)的最高溫度。必須小心的是，不要超過板上任何溫度敏感組件的最高溫度和加熱速率。例如，一個典型的鉭電容具有的最高溫度為230°C。理想地，裝配上所有的點應該同時、同速率達到相同的峰值溫度，以保證所有零件在爐內(nèi)經(jīng)歷相同的環(huán)境。在回流區(qū)之后，產(chǎn)品冷卻，固化焊點，將裝配為后面的工序準備?？刂评鋮s速度也是關鍵的，冷卻太快可能損壞裝配，冷卻太慢將增加TAL，可能造成脆弱的焊點。在回流焊接工藝中使用兩種常見類型的溫度曲線，它們通常叫做保溫型(soak)和帳篷型(te

11、nt)溫度曲線。在保溫型曲線中(圖一)，如前面所講到的，裝配在一段時間內(nèi)經(jīng)歷相同的溫度。帳篷型溫度曲線(圖二)是一個連續(xù)的溫度上升，從裝配進入爐子開始，直到裝配達到所希望的峰值溫度。圖一、典型的保溫型溫度曲線圖二、典型的帳篷型溫度曲線所希望的溫度曲線將基于裝配制造中使用的錫膏類型而不同。取決于錫膏化學組成，制造商將建議最佳的溫度曲線，以達到最高的性能。溫度曲線的信息可以通過聯(lián)系錫膏制造商得到。最常見的配方類型包括水溶性(OA)、松香適度激化型(RMA, rosin mildly activated)和免洗型(no-clean)錫膏。溫度曲線的機制經(jīng)典的PCB溫度曲線系統(tǒng)組件一個經(jīng)典的PCB溫度

12、曲線系統(tǒng)由以下組件組成：· 數(shù)據(jù)收集曲線儀，它從爐子中間經(jīng)過，從PCB收集溫度信息。· 熱電偶，它附著在PCB上的關鍵組件，然后連接到隨行的曲線儀上。· 隔熱保護，它保護曲線儀被爐子加熱。· 軟件程序，它允許收集到的數(shù)據(jù)以一個格式觀看，迅速確定焊接結果和/或在失控惡劣影響最終PCB產(chǎn)品之前找到失控的趨勢。熱電偶(Thermalcouples)在電子工業(yè)中最常使用的是K型熱電偶。有各種技術將熱電偶附著于PCB的組件上。使用的方法決定于正在處理的PCB類型，以及使用者的偏愛。熱電偶附著高溫焊錫，它提供很強的連接到PCB。這個方法通常用于可以為作曲線和檢驗工藝

13、而犧牲一塊專門的參考板的運作。應該注意的是保證最小的錫量，以避免影響曲線。膠劑，可用來將熱電偶固定在PCB上。膠劑的使用通常得到熱電偶對裝配的剛性物理連接。缺點包括膠劑可能在加熱過程中失效的可能性、作完曲線后取下時在裝配上留下殘留物。還有，應該注意使用最小的膠量，因為增加熱質量可能影響溫度曲線的結果。開普頓(Kapton)或鋁膠帶，它最容易使用，但是最不可靠的固定方法。使用膠帶作溫度曲線經(jīng)常顯示很參差不齊的曲線，因為熱電偶連接點在加熱期間從接觸表面提起。容易使用和不留下影響裝配的殘留物，使得開普頓或鋁膠帶成為一個受歡迎的方法。壓力型熱電偶，夾持在線路板的邊緣，使用彈力將熱電偶連接點牢固地接觸固

14、定到正在作溫度曲線的裝配上。壓力探頭快速、容易地使用，對PCB沒有破壞性。熱電偶的放置因為一個裝配的外邊緣和角上比中心加熱更快，較大熱質量的組件比較小熱質量的組件加熱滿，所以至少推薦使用四個熱電偶的放置位置。一個熱電偶放在裝配的邊緣或角上，一個在小組件上，另一個在板的中心，第四個在較大質量的組件上。另外還可以增加熱電偶在板上其它感興趣的零件上，或者溫度沖擊或溫度損傷最危險的組件上。讀出與評估溫度曲線數(shù)據(jù)錫膏制造商一般對其錫膏配方專門有推薦的溫度曲線。應該使用制造商的推薦來確定一個特定工藝的最佳曲線，與實際的裝配結果進行比較。然后可能采取步驟來改變機器設定，以達到特殊裝配的最佳結果(圖三)。圖三

15、、典型的PCB回流溫度曲線對于PCB裝配制造商，現(xiàn)在有新的工具，它使得為錫膏和回流爐的特定結合設計目標曲線來得容易。一旦設計好以后，這個目標曲線可以由機器操作員機遇這個專門的PCB裝配簡單地調用，自動地在回流焊接爐上運行。何時作溫度曲線當開始一個新的裝配時，作溫度曲線是特別有用的。必須決定爐的設定，為高品質的結果優(yōu)化工藝。作為一個診斷工具，曲線儀在幫助確定合格率差和/或返工高的過程中是無價的。作溫度曲線可以發(fā)現(xiàn)不適當?shù)臓t子設定，或者保證對于裝配這些設定是適當?shù)?。許多公司或工廠在標準參考板上作溫度曲線，或者每天使用機器的品質管理曲線儀。一些工廠在每個班次的開始作溫度曲線，以檢驗爐子的運行，在問題

16、發(fā)生前避免潛在的問題。這些溫度曲線可以作為一個硬拷貝或通過電子格式存儲起來，并且可用作ISO計劃的一部分，或者用來進行對整個時間上機器性能的統(tǒng)計過程控制(SPC, statistical process control)的操作。用于作溫度曲線的裝配應該小心處理。該裝配可能由于處理不當或者重復暴露在回流溫度之下而降級。作曲線的板可能隨時間過去而脫層，熱電偶的附著可能松動，這一點應該預計到，并且在每一次運行產(chǎn)生損害之前應該檢查作曲線的設備。關鍵是要保證測量設備能夠得到精確的結果。經(jīng)典PCB溫度曲線與機器的品質管理曲線雖然溫度曲線的最普遍類型涉及使用一個運行的曲線儀和熱電偶，來監(jiān)測PCB組件的溫度，

17、作溫度曲線也用來保證回流焊接爐以最佳的設定連續(xù)地工作運行。現(xiàn)有各種內(nèi)置的機器溫度曲線儀，提供對關鍵回流爐參數(shù)的日常檢測，包括空氣溫度、熱流與傳送帶速度。這些儀器也提供機會，在失控因素影響最終PCB裝配質量之前，迅速找到任何失控趨勢?？偨Y做溫度曲線是PCB裝配中的一個關鍵元素，它用來決定過程機器的設定和確認工藝的連續(xù)性。沒有可測量的結果，對回流工藝的控制是有限的。咨詢一下錫膏供應商，查看一下組件規(guī)格，為一個特定的工藝確定最佳的曲線參數(shù)。通過實施經(jīng)典PCB溫度曲線和機器的品質管理溫度曲線的一個正常的制度，PCB的報廢率將會降低，而質量與產(chǎn)量都會改善。結果，總的運作成本將減低。波峰焊接工藝的溫度曲線

18、作圖雖然本文重點放在回流焊接工藝，經(jīng)典的PCB溫度曲線作圖也可以在那些經(jīng)過波峰焊接的裝配上進行。技術與作曲線的優(yōu)點與那些在回流焊接工藝中使用和獲得的類似。另外，可以選擇各種內(nèi)置的曲線儀，設計用來從波峰焊接機器收集數(shù)據(jù)，以迅速找出失控的趨勢和監(jiān)測每班與每天運作的連續(xù)性。該儀器允許波峰焊接機器的操作員通過測量傳送帶速度、焊錫波和預熱參數(shù)進行日常操作檢查和故障診斷。手工焊接與返修工具 By Robert Rowland 本文介紹，在返修工藝中，必須小心，不要將印刷電路板過熱；否則電鍍通孔和焊盤都容易損傷。 手工焊接與返修是要求杰出的操作員技術和良好工具的工藝步驟；一個經(jīng)驗不足的操作員可能會產(chǎn)生可靠性

19、的惡夢。當配備足夠的工具和培訓時，操作員應該能夠創(chuàng)作可靠的焊接點。表面貼裝手工焊接有時比通孔(through-hole)焊接更具挑戰(zhàn)性，因為更小的引腳間距和更高的引腳數(shù)。返修工藝中，必須小心，不要將印刷電路板過熱；否則電鍍通孔和焊盤都容易損傷。本文將回顧接觸焊接與加熱氣體焊接，這兩種最常見的手工焊接。接觸焊接接觸焊接是在加熱的烙鐵嘴(tip)或環(huán)(collar)直接接觸焊接點時完成的。烙鐵嘴或環(huán)安裝在焊接工具上。焊接嘴用來加熱單個的焊接點，而焊接環(huán)用來同時加熱多個焊接點。對單嘴焊接工具和焊接嘴，有多種的設計結構。對烙鐵環(huán)形式的焊接嘴也有多種設計結構。有兩或四面的離散環(huán)，主要用于組件拆除。環(huán)的設

20、計主要用于多腳組件，如集成電路(IC)；可是，它們也可用來拆卸矩形和圓柱形的組件。烙鐵環(huán)對取下已經(jīng)用膠粘結的組件非常有用。在焊錫熔化后，烙鐵環(huán)可擰動組件，打破膠的連接。四邊組件，如塑料引腳芯片載體(PLCC)，產(chǎn)生一個問題，因為烙鐵環(huán)很難同時接觸所有的引腳。如果烙鐵環(huán)不接觸所有引腳，則不會發(fā)生熱傳導，這意味著一些焊點不熔化。特別是在J型引腳組件上，所有引腳可能不在同一個參考平面上，這使得烙鐵環(huán)不可能同時接觸所有的引腳。這種情況可能是災難性的，因為還焊接在引腳上的焊盤在操作員取下組件時將從PCB拉出來。 焊接嘴與環(huán)要求經(jīng)常預防性的維護。它們需要清潔，有時要上錫?？赡芤蠼?jīng)常更換，特別是在使用小烙

21、鐵嘴時。接觸焊接系統(tǒng)接觸焊接系統(tǒng)可分類為從低價格到高價格，通常限制或控制溫度。選擇取決于應用。例如，表面貼裝應用通常比通孔應用要求更少的熱量。恒溫系統(tǒng)，提供連續(xù)、恒定的輸出，持續(xù)地傳送熱量。對于表面貼裝應用，這些系統(tǒng)應該在335365°C溫度范圍內(nèi)運行。限制溫度系統(tǒng)，具有幫助保持該系統(tǒng)溫度在一個最佳范圍的溫度限制能力。這些系統(tǒng)不連續(xù)地傳送熱量，這防止過熱，但加熱恢復可能慢。這可能引起操作員設定比所希望更高的溫度，加快焊接。對表面貼裝應用的操作溫度范圍是285315°C?？刂茰囟认到y(tǒng)， 提供高輸出能力。這些系統(tǒng)，象溫度限制系統(tǒng)一樣，不連續(xù)地傳送熱量。響應時機和溫度控制比限制溫

22、度系統(tǒng)要優(yōu)越。對表面貼裝應用的操作溫度范圍是285315°C。這些系統(tǒng)也提供更好的偏差能力，通常是10°C。與接觸焊接系統(tǒng)有關的特性包括： · 在多數(shù)情況中，接觸焊接是補焊(touch-up)以及組件取下與更換的最容易和成本最低的方法。 · 用膠附著的組件可容易地用焊接環(huán)取下。 · 接觸焊接設備成本相對低，容易買到。 與接觸焊接系統(tǒng)有關的問題包括： · 沒有限制烙鐵嘴或環(huán)的系統(tǒng)容易溫度沖擊，將烙鐵嘴或環(huán)的溫度提升到所希望的范圍之上。 · 烙鐵環(huán)必須直接接觸焊接點和引腳，到達效率。 · 溫度沖擊可能損傷陶瓷組件，特別

23、是多層電容。 加熱氣體(熱風)焊接熱風焊接通過用噴嘴把加熱的空氣或惰性氣體，如氮氣，指向焊接點和引腳來完成。熱風設備選項包括從簡單的手持式單元加熱單個位置，到復雜的自動單元設計來加熱多個位置。手持式系統(tǒng)取下和更換矩形、圓柱形和其它小型組件。自動系統(tǒng)取下合更換復雜組件，諸如密腳和面積排列組件。熱風系統(tǒng)避免用接觸焊接系統(tǒng)可能發(fā)生的局部熱應力，這使它成為在均勻加熱是關鍵的應用中的首選。熱風溫度范圍一般是300400°C。熔化焊錫所要求的時間取決于熱風量。較大的組件在可取下或更換之前，可能要求超過60秒的加熱。 噴嘴設計很重要；噴嘴必須將熱風指向焊接點，有時要避開組件身體。噴嘴可能復雜和昂貴

24、。充分的預防維護是必要的；噴嘴必須定期清潔和適當儲存，防止損壞。熱風系統(tǒng)有關的特性包括： · 熱風作為傳熱媒介的低效率，減少由于緩慢的加熱率產(chǎn)生的熱沖擊。這是對某些組件的一個優(yōu)點，如陶瓷電容。 · 使用熱風作為傳熱媒介，消除直接烙鐵嘴接觸的必要。 · 溫度和加熱率是可控制、可重復和可預測的。 熱風系統(tǒng)有關的問題包括： · 熱風焊接設備價格范圍從中至高。 · 自動系統(tǒng)相當復雜，要求高技術水平的操作。 助焊劑與焊錫助焊劑可以用小瓶來滴，可使用密封的或可重復充滿的助焊劑筆。經(jīng)常，操作員使用太多的助焊劑。我寧愿使用助焊劑筆，因為它們限制使用的助焊劑量。

25、我也寧愿使用帶助焊劑芯的焊錫，含有助焊劑和焊錫合金。當使用帶助焊劑芯的焊錫和液體助焊劑時，保證助焊劑相互兼容。表面貼裝焊接通常要求較小直徑的錫線，典型的在0.500.75mm范圍。通孔焊接通常要求較大直徑的錫線，范圍在1.201.50mm。錫膏(solder paste)也可以用注射器來滴，雖然許多手工焊接方法加熱錫膏太快，造成濺錫和錫球。助焊劑膠，而不是錫膏，對更換面積排列組件是非常有用的?；九嘤枺菏止ず附?By Les Hymes 本文介紹一項基本訓練，手工焊接。一個牢固的焊接點要求使用一個上錫良好的、保持良好的烙鐵頭，溫度在焊錫的液化溫度之上大約 100°F。烙鐵頭上的焊錫改

26、善來從烙鐵的快速熱傳導，預熱工件。建立良好的流動和熔濕(wetting)都要求預熱。具有良好可焊性特征的焊盤、孔和組件引腳將有助于在最短的時間內(nèi)形成良好的焊接點。在升高的溫度下，時間短是避免對基板的損傷、對焊盤與基板接合的損傷和過多的金屬間增長的關鍵。暴露在焊錫和/或基板的Tg的液化溫度之上的重復溫度循環(huán)中的焊錫點，可能遭受可靠性累積的降級。最好的方法是在少于5秒的時間內(nèi)完成焊接點，最好是大約3秒鐘。這個時間包括要求產(chǎn)生連接的所有必要操作。工藝過程一個推薦的手工焊接程序是，快速地把加熱和上錫的烙鐵頭接觸帶芯錫線(cored wire)，然后接觸焊接點區(qū)域，用熔化的焊錫幫助從烙鐵到工件的最初的熱

27、傳導。然后把錫線移開將要接觸焊接表面的烙鐵頭。有些人推薦首先把烙鐵頭接觸引腳/焊盤；把錫線放在烙鐵頭與引腳之間，形成熱橋；然后快速地把錫線移動到焊接點區(qū)域的反面。任何一種方法，如果正確完成，都將給出滿意的結果。這兩種技術的目的是要保證引腳和焊盤的溫度足夠熔化錫線，并形成所要求的金屬間的接合。如果在焊接點形成期間，烙鐵直接接觸和熔化錫線，那幺要焊接的表面可能不夠熱，以提高焊錫流動，形成的焊接點可能不是真正熔濕(wet)到焊盤(pad)、焊接孔(barrel)和引腳(lead)。當工藝過程實施正確的時候，助焊劑將熔化并先于焊錫在將要焊接的表面流動，預先處理表面，因此焊錫將在表面上熔濕和流動，進入縫

28、隙，形成接合。一旦熔濕建立和有充分的焊錫流動形成所希望的焊接點，錫線和隨后的烙鐵即從焊接點區(qū)域移開。在培訓、練習和相對正規(guī)的應用之后，這些程序對于有積極性和經(jīng)驗的人員來實行是不太困難的。有些人比其它人更快，更喜歡它，甚至最有經(jīng)驗和最聰明的操作員都會要幾天掌握該工藝過程。這個不同來自認為控制的操作。因為這個原因，應該提供給操作員良好的初始訓練和定期的更新。這些方面應該包括手工焊接的藝術與構造、控制焊接點形成的因素、和公司機構用于焊接點接受和拒絕的標準。問題在產(chǎn)生牢固的、可接受的手工焊接點中的問題通常是使用不適當溫度、太大壓力、延長據(jù)留時間、或者三者一起而產(chǎn)生的?？墒?，這些問題的根本原因經(jīng)常與其使

29、用的工具有聯(lián)系，而不是操作員的技術和積極性。用技術熟練的、受過培訓的、工作盡責的和有積極性的操作員，看看工藝過程中的其它地方，是否手工焊接操作需要改進。一些厚的PWB設計可能要求不同的方法和/或幫助，比如用熱板(hotplate)的輔助加熱。另一個更前面的原因可能是可焊性差的組件，通常可以通過組件規(guī)格或長途運輸處理上的變化來處理。認可和替換一種不同的帶芯錫線助焊劑可能是合適的。外部施用的液體助焊劑的使用是另一個短期的替代方法。在這種情況，應該以一個受控的方式使用所要求的最少量。在使用任何液體助焊劑來幫助手工焊接之前，應該通過試驗來確認助焊劑與殘留物的可容性。如果材料來自同一個制造商，那幺可以要

30、到數(shù)據(jù)資料。如果材料來自不同的制造商，那幺通常給使用者帶來試驗的負擔，因為對任何供應商存在太多可能的組合。 怎樣清潔才足夠清潔？ By Jane Koh 本文介紹，對清潔度標準的回顧顯示，對于清潔度問題經(jīng)常沒有快捷簡易的答案。經(jīng)常通過我們的技術支持熱線詢問的一個問題是，“IPC關于清潔度的標準是什幺？”。這是一個經(jīng)常被工業(yè)新手所問的簡單直率的問題，因此簡單直率的答案一般是他們所想要的?？墒?，在大多數(shù)情況中，這對他們個人需要還不夠專業(yè)。為了回答這個問題，首先要了解簡單標準：正在使用的IPC標準、殘留物類型、適用范圍和清潔度標準。表一回答了這些問題，古老的方式 - 快捷簡單。表一、IPC清潔度要求

31、總結標準殘留物類型適用范圍清潔度標準IPC-6012離子所有類別電子的阻焊涂層前的光板<1.56µg/cm2NaCl當量IPC-6012有機物*所有類別電子的阻焊涂層前的光板無污染物析出J-STD-001所有類型所有類別電子的阻焊涂層前的光板足夠保證可焊性J-STD-001顆粒所有電子類別的焊后裝配不松脫、不揮發(fā)、最小電氣間隔J-STD-001松香*1 類電子的焊后裝配2 類電子的焊后裝配3 類電子的焊后裝配 <200µg/cm2<100µg/cm2<40µg/cm2 J-STD-001離子*所有電子類別的焊后裝配<1.56

32、µg/cm2NaCl當量IPC-A-160可見殘留物所有電子類別的焊后裝配視覺可接受性* 當要求測試時但這些答案提供了必要的事實嗎？不幸的是，很少滿足到打電話的人。事實上，這些答案通常引發(fā)更多的問題，比如：“就這個嗎？”；“如果污染物有更多的氯化物怎幺辦？”；“免洗工藝中的助焊劑殘留物怎幺辦？”；“假設用共形涂層 (conformal coat) 保護裝配會怎幺樣？”；或者，“其它的非離子污染物怎幺辦？”不象過去松香助焊劑主宰工業(yè)的“那段好時光”，新的表面涂層、助焊劑、焊接與清洗系統(tǒng)正不斷出現(xiàn)。很明顯，沒有“萬能的”答案。由于這個理由，標準與規(guī)格強調用來證明可靠性的測試規(guī)程，而不是一

33、個簡單的通過/失效數(shù)字。再仔細地看一下IPC標準 - 特別是IPC-6012，剛性印刷板的的技術指標與性能 - 揭示了，應該在文件中規(guī)定上阻焊層、焊錫或替代的表面涂層之后的對光板的清潔度要求。這意味著裝配制造商必須告訴電路板制造商他們希望光板有多清潔。它也給使用免洗工藝的裝配制造商留有余地來對進來的電路板規(guī)定一個更加嚴格的清潔度要求。裝配制造商不僅需要規(guī)定進來的板的清潔度，而且要與用戶對裝配好的產(chǎn)品的清潔度達成一致。按照J-STD-001，除非用戶規(guī)定，制造商應該規(guī)定清潔要求(或者免洗或一個或兩個裝配面要清洗)和測試清潔度(或者不要求測試、表面絕緣電阻測試、或者測試離子、松香或其它有機表面污染

34、物)。那幺清潔系統(tǒng)是在焊接工藝與產(chǎn)品的兼容性的基礎上選擇的。清潔度測試將取決于使用的助焊劑和清潔化學品。如果使用松香助焊劑，J-STD-001提供了 1、2、3 類產(chǎn)品的數(shù)字標準。否則，離子污染測試是最簡單和最小成本的。J-STD-001也有一般的數(shù)字要求，如表一所述。如果氯化物含量是一個關注，涉及離子色譜分析的工業(yè)研究結果已經(jīng)顯示，下面的指引是氯化物含量的合理斷點。當氯化物含量超過下列水平是，增加了電解失效的危險性：· 對低固體助焊劑，小于0.39µg/cm2 · 對高固體松香助焊劑，小于0.70µg/cm2 · 對水溶性助焊劑，小于0.75

35、 - 0.78µg/cm2 · 對錫/鉛金屬化的光板，小于0.31µg/cm2 對清潔的討論經(jīng)常得出這個最終答案：真正的清潔度決定于產(chǎn)品和所希望的最終使用環(huán)境。但是怎幺決定什幺清潔對一個特定的最終使用環(huán)境是足夠的呢？通過徹底和嚴格的分析，研究每一個潛在的污染物與最終使用情形，進行長期的可靠性測試。但是有沒有更簡易的方法呢？通過引進其它人的經(jīng)驗來縮短增加學習的彎路。諸如IPC、EMPF和 Naval Avionics Center(美國海軍航空中心)已經(jīng)進行了各種清潔度情況的一系列測試與工業(yè)研究；其中一些發(fā)現(xiàn)可在公共領域得到。這些技術論文和手冊指導個人或公司理解這個

36、微妙的，也很關鍵的，工藝測試與效果的元素。一個好的例子就是，IPC、美國環(huán)保局(EPA, Environmental Protection Agency)、美國國防部(DOD, Department of Defense)主辦的，八十年代后期完成的深入的清潔與清潔度測試程序。這個程序調查研究了在電子制造清潔工藝中使用的、減少氟氯化碳(CFC, chlorofluorocarbon) 水平的新的材料與工藝。電子工業(yè)中下一個大的波動 - 無鉛焊錫與無鹵化物絕緣層的運動 - 可能將觸發(fā)另一次對清潔與清潔度的廣泛的工業(yè)范圍內(nèi)的研究。直到那時，讀者與電話咨詢者將需要在掌握IPC規(guī)格的基礎上，從各種銷售材

37、料、個案研究、報告與告訴他們個別清潔度要求應該是什幺的指引中看清楚。清洗技術 Cleaning By Mike Bixenman 在“免洗”錫膏的時代，裝配的準確清洗產(chǎn)生了一個新的標準。裝配制造商必須問的問題決定于：清潔是否為PCB可靠性的要求？即，要求清潔步驟是否為了使最終產(chǎn)品在設計的環(huán)境內(nèi)能夠工作達到所要求的最短時間或周期數(shù)？在九十年代，印刷電路板(PCB)的裝配是在新的標準上進行的。蒸汽去脂溶劑(vapor-degreasing solvent)由于環(huán)境法規(guī)而被逐漸淘汰。“免洗”工藝構造了一個所希望的技術手段；當考慮了清洗的時候，水溶性助焊劑通常是人們的選擇；這樣，清潔規(guī)格對空板和組件就

38、不要求了，因為完成的裝配都要通過正常清洗。清洗“終結”了嗎？松香助焊劑是杰出的“密封劑”，它意味著當采用無離子活性劑配方的時候，留下的是非離子殘留。忽略板上的殘留對那些關注取消臭氧消耗化學品的人來說是個有吸引力的選擇?；谶@個理由，相當?shù)臅r間、努力和投資貢獻在免洗技術上。結果，許多低殘留助焊劑的技術進步和設備技術被用來支持這個技術的改變?，F(xiàn)在的問題變成，為什幺清潔？實際上，有一個常見的錯誤概念就是再不需要裝配的清潔了。但是免于那些反過來影響功能的有害污染，對可靠性的重要性與焊點連接強度的重要性是一樣的。清潔甚至對免洗工藝的成功實施還起重要的作用。到料的組件以及裝配環(huán)境的控制還必須滿足清潔度標準

39、，如果取消了焊后清潔。高可靠性的應用要求受控的、完善的焊后清洗工藝，它使用對清洗材料最佳的化學品。那些應用是不能將就免洗工藝要求的。而且，SMT的不斷發(fā)展使得輔助的清洗成為必要。例如，更緊密的線和裝配上的區(qū)域列陣、芯片規(guī)模與倒裝芯片的包裝都要求清潔其許許多多的I/O連接點。清洗對要求保形涂敷的裝配的最佳性能是一項重要的步驟。設計PCB時記住清洗工藝當裝配要求焊后清洗時，設計組件布局、焊接和清潔的時候要可能考慮一些權衡辦法。對高密度的表面貼裝裝配，設計者應該提供清潔的余地。以下是一些值得考慮的設計選擇：1. 組件的最佳方向 2. 噴射組件下面的最小障礙 3. 清洗化學劑的高能噴射器的使用 4.

40、沖刷(液態(tài)顆粒小于組件與板層之間的空間)用的微細噴霧的使用 5. “陰影”的消除，即，較高的組件放置在離噴霧嘴最遠的位置，最小的組件最近 6. 組件貼放：無源片狀組件(或圓柱形通孔類)的方向應該是使其長軸垂直于噴霧方向。雙排和小引腳的集成電路(SOIC)組件是長邊沿噴霧線放置。正方形扁平包裝(QFP)四周都有連接或無引腳陶瓷芯片載體(LCCC)等組件的方向是其主邊與噴霧方向成90°。 總之，組件的貼裝應該計劃，使得可達到液體“最好”的疏散，例如，有清晰的帶一定間隔的行路，給液體排出板面，保證當有BGA或CSP出現(xiàn)時清洗不受影響。設計者頭腦中應該有產(chǎn)品的外形，功能，及如何制造。特別是，

41、裝配過程的每一步怎樣影響其它步驟。在設計階段認識到這些要求并將其集中完全優(yōu)化的裝配制造商掌握了成功的鑰匙。裝配前組件污染殘留物可以通過最初出現(xiàn)在裝配前組件和材料上而帶入最后裝配。如果不在裝配前從組件和板上去掉，則不能保證在后面可以去掉特別是如果采用免洗技術。如果出現(xiàn)在高密度連接結構內(nèi)，那情況可能更緊急，因為細小的空隙很容易藏納污垢。低殘留、免洗焊接工藝的如何成功都直接依靠進來的光板與所有組件的清潔度。組件上經(jīng)常發(fā)現(xiàn)顆粒狀、油狀或片狀的非極性殘留物，而來自組件裝配時不完整清洗的極性殘留物，可能是上錫和助焊劑的殘留物。裝配前的組件來源必須保持一個清潔的標準。裝配中遇到的污染污染對裝配過程來說不是外

42、來的。對電鍍通孔和表面貼裝組件的日益增長的關注是那些通常遇到的越來越緊的間隙。離板高度和引腳間距已穩(wěn)步縮小，線間間距也是一樣。另外，甚至采用現(xiàn)代制造工藝，也造成越來越頑固的殘留物。殘留物由離子(極性)、非離子(非極性)和微細的污物組成。離子殘留物由助焊劑活性劑、殘留電鍍鹽和操作污物組成；非離子殘留物包括助焊劑、油、脂、熔化液體和游離材料中的已反應的、非揮發(fā)性的殘留物。微小的殘留物由錫球或錫渣、操作污物、鉆孔或走線灰塵和空氣中的物體組成。極性殘留物當溶于水中時形成離子。例如，當指紋藏納的鹽溶于水中，氯化鈉分子游離成正的納離子和負的氯離子。在離子狀態(tài)，NaCl增加水的導電性，可能引起電路中信號改變

43、，開始電遷移，產(chǎn)生腐蝕。典型的極性殘留物來自電鍍和蝕刻材料，板或組件制造過程的化學物質，水溶性錫助焊劑成分，來自松香或合成催化焊錫助焊劑的活性劑，助焊劑反應產(chǎn)品，水溶性阻焊材料成分和來自手工處理的沉淀物。非極性殘留物由那些當溶于水時不形成離子的污染物質組成。它們可能是喜水的或不喜水的(通常喜油)。吸濕的材料可能促使表面水膜的形成，從而造成表面電阻的降低。同樣，在適當條件下，可能發(fā)生電遷移。不溶于水的非離子殘留物，由松香、合成樹脂、來自低殘留/免洗助焊劑配方的有機化合物、來自錫線助焊劑的增塑劑、化學反應產(chǎn)品、油和脂、指紋油、組件上的釋放劑、不可溶的無機化學成分和錫膏的流變添加劑。微細殘留物典型地

44、要求機械能量將其去掉。常見的微細殘留物是來自灰塵中的硅酸材料、水解或氧化的松香、某些助焊劑反應產(chǎn)品(一些白色殘留物)、硅質脂/油、來自板層的玻璃纖維、阻焊材料的硅土和粘土填充劑、以及錫球和錫渣。最后，如果裝配制造商選擇免洗工藝，那幺必須做到進來的組件滿足所要求的清潔標準，板的處理用手套或手指套來完成，控制焊接過程以保證污染在最低水平。如果制定氮氣作焊接過程的惰性處理，那必須實行更嚴格的過程控制。真正的免洗工藝的成本可能和焊后輕洗的差不多，因為新的固定設備的投入，加上氮氣的消耗。隨后的運作，如線的綁接、芯片附著、檢查、焊接、返工/修理、測試、即時處理、儲存和最后裝配，都是包括在焊接運作之內(nèi)完成的

45、。如果裝配不尊照適當?shù)奶幚砑夹g，可靠產(chǎn)品所要求的清潔度水平可能會打折扣。波峰焊接/回流焊接之后的清洗助焊劑技術很大程度上決定所要求的清潔劑。水溶性助焊劑的清除一般要求有添加劑的水、高壓機械能量和溫度。松香助焊劑的清除要求或者是溶劑，半含水的或者是含水的清潔劑。由于市場上配方技術范圍之廣，低殘留/免洗助焊劑的清除取決于需要清洗的產(chǎn)品。合成助焊劑的清除一般要求溶劑或半含水工藝。許多清洗技術都適合于清除該種殘留物。焊接過程的溫度曲線必須是專門的、受控的并存檔，特別是產(chǎn)品的組合是變化的。例如，組件密度高的多層板相對于很少組件的PCB要求特別的溫度曲線。由于這些原因，錫膏的制造商提供在選擇回流曲線時需要

46、遵循的工藝指示。助焊劑殘留清除之前，多次的焊接過程可能引起聚合作用。這些殘留更加難于清理，因為聚合作用形成高分子重量的物質，使污染物更難于溶解于清洗劑中。低固體或低松香/人造松香的助焊劑一般留下較低的焊后殘留物集中。各種這類的助焊劑都可買得到。可是，因為殘留物的清除能力可能隨最終產(chǎn)品的不同而變化，裝配制造商必須選擇與殘留物兼容的清潔劑。焊接其間過熱或過久的加熱可能產(chǎn)生很難清除的殘留物。焊后清潔劑與設備半含水的清洗劑適合于許多使污物“成溶劑化物”的材料，隨后通過水的沖刷清除污物。溶劑一般具有低蒸發(fā)壓力、閃點超過150°F、低揮發(fā)性、與許多助焊劑殘留有親和力、浸洗壽命長、不消耗臭氧。這個

47、類別下供應的產(chǎn)品包括水溶性和非水溶性的有機溶劑。水是它的沖刷劑。水溶性半含水溶劑由重酒精、乙二醇以太(glycol ehters)和環(huán)形胺(cyclic amines)組成。其優(yōu)點之一是易于清除：夾帶一般不是問題。缺點包括當希望采用封閉循環(huán)時，沖刷水處理的復雜性。非水溶半含水溶劑由松節(jié)油(terpene)、碳水混合物、二元酯(dibasic esters)和乙二醇以太(glycol ether)組成。它們要求第一階段沖刷的機械沖擊，以保證充分的清除。這里夾帶可能是一個問題?？墒且粋€明顯的優(yōu)點是當要求零排放的封閉循環(huán)時，將清潔液體與沖刷流的分隔能力。用于半含水清潔過程的設備一般由浸泡下的噴霧、離

48、心和超聲波攪動。總之，溶劑去除松香、低固體和合成激化助焊劑殘留的效果很好。并且，由于浸洗壽命長、損失最少和高污物裝載能力，其經(jīng)濟性一般為人們所接受。對于極性離子材料，水是比有機溶劑更好的溶劑。相反，水對清除諸如脂、油和松香之類的非極性材料的效果較差。水，單獨或有少量添加劑，是清除焊接后水溶性有機酸(極性溶劑)錫膏助焊劑的很好的溶劑。當清除極性與非極性污物，如松香/合成松香、輕油和合成殘留物時，需要添加劑。含水清洗化學品也提供一個范圍的配方選擇?？墒牵缜八?，只有在適當?shù)倪^程條件下，水才適合于清除許多有機酸(OA)助焊劑殘留物。有些有機酸殘留物要求添加劑，和水一起，以低濃度，幫助濕潤、去泡和置換鹽?；诤脑砘瘎┛汕宄龢O性與非極性的污物，如松香助焊劑?；跓o機的皂化劑已經(jīng)得到進化，提供了在空氣噴射受到控制的區(qū)域，清除松香助焊劑的選擇。后來，有機溶劑混合物和水一起提供對某些較頑固的低