電子組裝之無鉛手工焊接及維修知識培訓(xùn)教材課件

電子組裝之無鉛手工焊接與維修知識培訓(xùn)教材NamtaiElectronic(Shenzhen)CompanyLimited“NTSZ”PE部李岳方2008年5月14日版權(quán)所有主要內(nèi)容

1、前言

2、焊錫基礎(chǔ)知識

3、電烙鐵、烙鐵咀、焊錫絲、清洗劑的選擇

4、焊錫過程中的EOS、ESD5、元器件的維修/拆卸方法

6、無鉛焊接的驗收和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

1.前言微電子技術(shù)的飛速發(fā)展和電子產(chǎn)品小型化、輕量化及高可靠的要求，使表面貼裝元器件在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用日益廣泛，表面安裝技術(shù)因此也成為電子裝聯(lián)工藝的主流。作為表面貼裝元器件的安裝、連結(jié)和支撐的載體——SMT用印制板也有了相應(yīng)的發(fā)展和進(jìn)步，表面安裝元器件與印制板焊接連接用的焊料，也逐步由傳統(tǒng)的錫鉛合金焊料向無鉛焊料過渡。傳統(tǒng)的Sn63/Pb37共晶焊料由于其電氣、機械性能和工藝性能優(yōu)良，成本低廉，在電子裝聯(lián)中的應(yīng)用已經(jīng)有近百年的歷史，在SMT印制板及其焊接中的應(yīng)用也有多年的經(jīng)驗，技術(shù)相對也比較成熟。但是，焊料中的鉛元素危害人類的健康，對環(huán)境會造成很大的污染。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對環(huán)境保護(hù)意識的增強，限制使用鉛等有害物質(zhì)的呼聲日益強烈，為此歐盟對在電氣電子產(chǎn)品中限制使用某些物質(zhì)進(jìn)行了立法，頒布了“WEEE”和“ROHS”兩項指令。

按照ROHS指令的規(guī)定：從2006年7月1日起，投放歐洲市場的電子產(chǎn)品不允許含有:

Pb、Hg、Cd、六價Cr和PBB（多溴聯(lián)苯）、PBDE（多溴聯(lián)苯醚）等有害物質(zhì)。我國由信息產(chǎn)業(yè)部、外貿(mào)部和技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局等七部委聯(lián)合制定了《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》現(xiàn)已頒布，主要目的是為了控制ROHS指令中規(guī)定的鉛、汞等六種有害物質(zhì)在電子信息產(chǎn)品中的應(yīng)用（其中軟件、出口產(chǎn)品和軍工產(chǎn)品除外），該規(guī)定從2007年3月1日開始實施這意味著今后進(jìn)入中國市場的電子信息產(chǎn)品也必須是不含鉛、汞等有害物質(zhì)。所以采用無鉛的焊接技術(shù)是勢在必行。

為了應(yīng)對無鉛焊接的要求，歐美和日本等發(fā)達(dá)國家，早已在無鉛焊接的材料、印制板的無鉛制程和基材的更新以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方面，做了大量的工作和研究，并且開發(fā)出許多新的材料和產(chǎn)品。我國在這方面工作雖然起步較晚，但是有歐美等國的經(jīng)驗借鑒，發(fā)展也比較快，然而無鉛焊接與傳統(tǒng)的有鉛焊接還有許多不同的特點和要求，實踐經(jīng)驗和技術(shù)相對于有鉛焊接尚不成熟，對于焊接材料、印制板與無鉛焊接的匹配以及焊接質(zhì)量和驗收標(biāo)準(zhǔn)等方面，有許多工作需要進(jìn)一步探討和研究，本文將根據(jù)自己的實踐和相關(guān)資料的體會，淺談無鉛焊接工藝中遇到的特殊要求與經(jīng)常出現(xiàn)的問題。

2.焊接基礎(chǔ)知識錫焊從學(xué)科分類屬于釬焊學(xué)。所謂釬焊，簡而言之，就是將比母材熔點低的金屬材料熔化，使其與母材結(jié)合到一起。錫焊就是采用錫——鉛系焊料的釬焊。

2.1無鉛焊料的特點無鉛焊料是指：焊料合金中鉛的自然含量小于0.1％wt（1000ppm），并且不含ROHS指令中規(guī)定的其它有害元素。無鉛焊料合金一般為：Sn

與含Ag、Cu、Zn、Bi、In、Sb

等元素的二元、三元或多元合金。目前廣泛采用的是Sn95.8/Ag3.5/Cu0.7的三元共晶合金及Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5的三元近共晶合金（日本）。該焊料與傳統(tǒng)的錫鉛合金焊料相比其特點是：

2.1.1.焊料的熔點高目前常用的無鉛焊料合金的熔點一般為216～220℃，因為合金各成分比例的不同，其熔點不同，含銀量為3.5％的Sn－Ag－Cu共晶焊料其熔點為217℃，比傳統(tǒng)的Sn-Pb合金共晶焊料高出34℃，在SMT印制板上的焊接溫度也要相應(yīng)地提高30多攝氏度。

2.1.2.無鉛焊料的表面張力較大無鉛焊料的表面張力較大，對印制板涂鍍層表面的潤濕性也比Sn-Pb合金焊料差，焊接后焊料的擴展面積小，對印制板焊盤的可焊性要求高。

2.1.3.無鉛焊料的焊接工藝窗口小，工藝控制難度大。因為無鉛焊料的熔點高，在焊接中能形成可靠焊點所需要的焊接溫度也要升高，從焊接溫度到印制板所能承受的溫度極限值的范圍變小；無鉛焊料的共晶特性不如錫鉛合金焊料，印制板橫向的溫差對焊接質(zhì)量影響很大，需要提高溫度的控制精度和加熱溫度的均勻性，因而工藝控制的難度加大。

2.1.4.無鉛焊料中含有銀或其它稀貴金屬，焊料成本高。無鉛焊料中銀的用量雖然只有SnPb焊料中Pb含量的9％左右，但是銀價格很高(鉛與銀的價格比為：1：250~300)必然會使焊料的成本提高。但是，因為焊膏的成本制造費占較大比重，所以最終產(chǎn)品的價格略高于有鉛焊膏。

2.1.5無鉛焊料焊點的強度根據(jù)焊料成分不同有很大區(qū)別，對于Sn-Ag-Cu系列的張力強度略高于SnPb焊料。2.2無鉛焊接對SMT印制板的特殊要求

由于無鉛焊料有以上特點，對SMT用印制板的要求也就不同于有鉛焊接，尤其是對印制板的基材和表面涂鍍層有更為嚴(yán)酷的要求，具體體現(xiàn)在以下方面：

2.2.1.基材的耐熱性和熱穩(wěn)定性要求高無鉛焊料的熔點高，焊接也溫度高，再流焊的溫度曲線不同于有鉛焊料，印制板通過再流爐焊接的溫度高、時間長，為防止焊接過程中印制板受熱產(chǎn)生起泡、分層、變色或金屬化孔壁斷裂而損壞，對印制板基材的耐熱性和熱穩(wěn)定性有更高的要求。

2.2.2.印制板表面的涂鍍層應(yīng)無鉛、表面平整，有良好的可焊性，能與焊料形成可靠的焊點，并且能經(jīng)受焊接的高溫而不易氧化，必要時需要經(jīng)受重復(fù)焊接仍能保持可焊。傳統(tǒng)的Sn-Pb合金鍍層和有鉛焊料的HASL涂層已不能應(yīng)用。

2.2.3.SMT印制板應(yīng)平整，板的翹曲度小一般SMT板的翹曲度≤0.75%，并且在焊接的高溫下印制板也不允許彎曲變形。翹曲會影響表面貼裝元器件與板的共平面性，降低焊接的可靠性。尤其是在無鉛焊接條件下溫度高，更易引起翹曲。所以印制板高溫下也應(yīng)保持較小的翹曲。引起印制板翹曲是多因素的綜合影響，有印制板基材方面、印制板加工的工藝控制問題、印制板設(shè)計時布線的均勻程度和熱設(shè)計問題以及焊接工藝的控制等方面的原因。最根本原因是印制板基材中的銅箔、樹脂和增強材料的熱膨脹系數(shù)的差異，（在X-Y方向銅大于樹脂，Z向樹脂大于銅）。在高溫下熱膨脹的影響將更為明顯，如果將上述影響因素控制得好，會使印制板的翹曲降到可以接受的程度

2.2.4.基材的吸濕率低和耐離子遷移性能好

SMT印制板的元器件安裝密度越來越高，印制導(dǎo)線的間距越來越小，導(dǎo)線之間的絕緣電阻是印制板重要的電氣性能。離子遷移（CAF）是印制板在加電使用過程中，在直流電場作用下，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，在印制板上相互靠近而平行的電路上施加電壓后，在電場作用下，導(dǎo)線之間析出樹枝狀金屬的狀態(tài)，或者是沿著基材的玻璃纖維表面發(fā)生金屬離子的遷移（CAF），從而降低了導(dǎo)線間的絕緣。焊接的高溫能引起印制板表面樹脂的揮發(fā)，如果樹脂的揮發(fā)量大，印制板的表面粗糙容易吸濕，會加速CAF現(xiàn)象的產(chǎn)生，所以無鉛焊接需要選擇耐離子遷移性能好的基材。在潮濕的條件下，吸濕性高的基材在焊接的高溫還容易引起印制板產(chǎn)生白斑或分層，使絕緣電阻下降。所以應(yīng)選用吸濕率低或吸濕后對電性能影響不大的基材，如BT樹脂等。

2.2.5.不含鹵素類阻燃劑

SMT印制板在滿足無鉛要求的同時，還應(yīng)不含PBB/PBDE類有鹵素的阻燃劑材料，無鹵素雖然與無鉛焊接沒有直接關(guān)系，但是都是在ROHS“指令”和“規(guī)定”中同時限制使用的有害物質(zhì)，在采用無鉛焊接的同時也必須考慮印制板的基材中無鹵素的問題。并且無鹵素基材的耐熱性一般高于有鹵素的基材，所以更適合于SMT印制板。在現(xiàn)有的FR-4型的印制板基材中，采用的阻燃劑不是“指令”中明文限制使用的PBB和PBDE，它是采用四溴雙酚A（TBBA）作阻燃劑，屬于反應(yīng)型阻燃劑，在環(huán)氧樹脂中參與化學(xué)反應(yīng)，不具有生物降解的可能性，許多研究表明它對于人類和環(huán)境的危害要小于PBB和PBDE危害的十倍以上，在沒有性價比更好的無鹵素阻燃劑的情況下仍可以使用，這也是目前仍在采用FR-4型的印制板基材的原因。

TBBA型阻燃劑盡管毒性很低，但是它終究是含有鹵素，是有一定毒性的，將逐漸被性價比更好的無鹵素型印制板基材所代替。可以替代鹵素的阻燃劑有磷（P）、氮（N）、無機氫氧化物（如水合氧化鋁、氫氧化鎂）等，目前采用較多的無鹵素阻燃劑有含P、含N或兩者組合，但是這類阻燃劑也有一定的不足，含P的樹脂基材中的有機磷也有毒性，所以最環(huán)保型的阻燃劑應(yīng)是不含鹵素和磷。目前市場已開發(fā)出這一類的無鹵素印制板基材，如蘇州生益公司的S1155/S1156等板材，隨著技術(shù)的進(jìn)步將會有更多無鹵素的印制板基材進(jìn)入市場。

2.3焊錫原理物理學(xué)：擴散、溶解、粘度、潤濕、熱傳導(dǎo)化學(xué)：助焊劑作用、氧化、還原、電極電位金屬學(xué)：合金、合金層、老化現(xiàn)象電學(xué)：電阻、熱電動勢材料力學(xué)：強度（拉力、剝離疲勞）、應(yīng)力集中錫焊技術(shù)可靠性可焊性焊接處腐蝕焊接強度

2.3.1.焊接可靠性：

2.3.2.焊接三要素：三要素母材、焊料、焊劑在焊劑的幫助下，適當(dāng)?shù)臏囟认?，焊料在金屬表面產(chǎn)生潤濕，作為焊料成分的錫金屬向母材金屬擴散，在界面上形成合金層（金屬互化層），即金屬化合物，使兩者結(jié)合在一起。上述錫焊過程即是潤濕——擴散——冶金結(jié)合過程。

2.3.3.助焊劑的作用：去除金屬表面氧化物降低焊料的表面張力，有助于焊料潤濕、擴散形成熱橋，有助于焊料融化防止焊料、焊盤的氧化

2.3.4.潤濕：在焊接過程中，我們把溶解的焊料在被焊金屬表面上形成均勻、平滑、連續(xù)并且附著牢固的合金的過程，稱之為焊料在母材表面的潤濕。

2.3.5.潤濕力：在焊接過程中，將由于清潔的熔融焊料與被焊金屬之間接觸而導(dǎo)致潤濕的原子之間相互吸引的力稱為潤濕力。在自然界中有很多這方面的例子，舉例來說，在清潔的玻璃板上滴一滴水，水滴可在玻璃板上完全鋪開，這時可以說水對玻璃板完全潤濕；如果滴的是一滴油，則油滴會形成一球塊，發(fā)生有限鋪開，此時可以說油滴在玻璃板上能潤濕；若滴一滴水銀，則水銀將形成一個球體在玻璃板上滾動，這時說明水銀對玻璃不潤濕。焊料對母材的潤濕與鋪展也是一樣的道理，當(dāng)焊料不加助焊劑在焊盤上熔化時，焊料呈球壯在焊盤上滾動，也就是焊料的內(nèi)聚力大于焊料對焊盤的附著力，此時焊料不能潤濕焊盤；當(dāng)加助焊劑時，焊料將在焊盤上鋪開，也就是說此時焊料的內(nèi)聚力小于焊料對焊盤的附著力，所以焊料才得以在焊盤上潤濕和鋪展。

2.3.6.表面張力與潤濕力：在焊接過程中，焊料的表面張力是一個不利于焊接的重要因素，但是，因為表面張力是物理的特性，只能改變它，不能取消它，在焊接過程中，降低焊料表面張力可以提高焊料的潤濕力。

2.3.7.減小表面張力的方法：表面張力一般會隨著溫度的升高而降低；改善焊料合金成分（如錫鉛焊料：表面張力隨鉛的含量增加而降低）；增加活性劑，可以去除焊料的表面氧化層，并有效地減小焊料的表面張力；采用惰性保護(hù)氣體，介質(zhì)不同，焊料表面張力不同。使用助焊劑前后的效果比較：

2.3.8.熔化的焊料要潤濕固體金屬表面所需具備的兩個條件：液態(tài)焊料與母材之間應(yīng)能互相溶解，即兩種原子之間有良好的親和力。（能結(jié)合的金屬種類很多，其中表面氧化的容易度、氧化物的性質(zhì)與焊錫的親和力等均有差異，焊錫的程度也就非常不同。常見的金屬的焊錫容易度順序是：銀、銅、黃銅、青銅、鋼鐵、不銹鋼、鋁）焊料和母材表面必須“清潔”。

2.3.9.潤濕角：是指焊料與母材間的界面和焊料熔化后焊料表面切線之間的夾角，又稱接觸角。潤濕角不能大于90度，否則被視為缺陷。

2.3.10.使用電烙鐵應(yīng)注意的若干問題：1、應(yīng)仔細(xì)閱讀電烙鐵的使用說明書。2、電烙鐵使用之前，必須檢查電源線或接地是否良好。3、通電之前，應(yīng)檢查供電電壓與所用的電烙鐵額定電壓是否一致。4、電烙鐵一般使用溫度不宜超過380℃（若需要更高者，也不宜超過400℃并時間不可太長）。且不使用之時，應(yīng)及時關(guān)閉電源。5、正在使用的烙鐵頭其頭部應(yīng)經(jīng)常保持清潔和上錫，待焊或焊接中的烙鐵頭，頭部（長度約5~10mm處）必須均勻沾涂上一層薄錫，切忌對表面有電鍍層的烙鐵頭用粗砂紙或銼刀進(jìn)行整修。6、要定期或適時地清除烙鐵頭、其內(nèi)孔或外徑上的氧化物與污焦層。7、應(yīng)選用中等活性（RMR）或免清洗（NC）的助焊劑為宜，切忌用鹵素含量高或強酸性的助焊劑。8、對已通電加熱的電烙鐵應(yīng)將其置于烙鐵臺架內(nèi)，切忌隨意亂擱放。9、清除烙鐵頭上的焊料時，應(yīng)在潮濕的海綿上輕輕擦拭，切記不可用力敲擊、摔打手柄等動作。10、焊臺上使用清潔海綿中的水分不宜過多，否則影響烙鐵頭溫度和降低使用壽命。11、在無鉛制程中，由于烙鐵的溫度較高，容易造成烙鐵頭的快速氧化等，應(yīng)經(jīng)常對烙鐵頭上錫，或通過TIPTINNER進(jìn)行上錫。

2.3.11.工作前應(yīng)準(zhǔn)備和必須具備的條件：1、合適的審批程序：在執(zhí)行PCBA的維修和返工作業(yè)之前，應(yīng)先獲得批準(zhǔn)。2、質(zhì)量和可靠性：任何PCBA的維修和返工都應(yīng)追求獲得與原始產(chǎn)品相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量和可靠性，并保持原狀。3、耐心：要想獲得良好的結(jié)果，必須牢記，這塊板子已經(jīng)花費了大部分成本，耐心謹(jǐn)慎地修好它可挽回即將損失的成本。4、加熱：不正確的加熱方法，可能造成PCB、導(dǎo)線以及焊點的嚴(yán)重?fù)p傷。5、表面涂層的清除。6、完善的工作臺。7、高質(zhì)量的顯微鏡。8、合適的照明：工作臺面光照度最小應(yīng)達(dá)到1000流明（Lm/m2)。9、焊接工具：需要各種各樣的包括特殊應(yīng)用的焊接工具，以適應(yīng)不同的任務(wù)，這些工具必須溫控、ESD/EOS保護(hù)、人性化設(shè)計、多種不同可更換的烙鐵頭以適合具體操作要求。10、預(yù)熱：針對不同的PCBA，采用適當(dāng)?shù)念A(yù)熱工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。11、煙霧排放。12、清潔工藝的選用。13、工具和材料。

2.3.12.手工焊接中溫度與時間關(guān)系及注意點：1、釬焊焊料能夠充分流動與濕潤的溫度（即較理想的焊接溫度）應(yīng)大約高于無鉛焊料熔點溫度（15.5~71.9）℃。2、錫鉛焊料較理想的焊接溫度應(yīng)大約高于錫鉛焊料熔點溫度（20~60）℃。3、手工錫焊要獲得優(yōu)質(zhì)焊點，其焊接處的溫度不應(yīng)高于錫料熔點38℃，焊接時間應(yīng)小于5秒。4、烙鐵頭與焊接設(shè)備實際所使用的焊接溫度，絕不等同于能形成焊點所需的理想的焊接溫度。5、在確保焊點質(zhì)量的前提下，能低勿高。6、應(yīng)將焊接時所可能發(fā)生的各類熱損耗所引起的溫度下降值的熱補償都充分地估算在內(nèi)。

2.3.13.焊接時間對應(yīng)表：序號焊接時間一般適用范圍11~2秒小焊點、熱敏元器件、片式元器件（如電阻、電容）等。22~3秒中焊點、紙基或玻璃纖維基的PCB板、通孔插裝元器件、多引腳貼裝器件、搪錫以及導(dǎo)線等。33~5秒大焊點、玻璃纖維基的PCB板、焊接面積大散熱快者以及屏蔽線或較粗的導(dǎo)線等。注：若為無鉛焊料，則焊接時間可適當(dāng)延長一些。

2.3.14.焊接中常見的不良習(xí)慣或行為：1、焊接中不自覺的對烙鐵施加壓力。2、助焊劑施加不當(dāng)。3、沒有形成熱橋。4、電烙鐵頭的選擇不正確。5、不必要的修飾和返工。6、溫度過高。7、轉(zhuǎn)移焊接。8、甩錫動作。

2.3.15.提高手工無鉛焊接質(zhì)量的途徑：1、選用功率更大些，熱導(dǎo)更高些，復(fù)熱更快些的電烙鐵（相對有鉛焊接所用的電烙鐵而言）。2、選用熱容量大而散熱慢的烙鐵頭（如形體粗些，短些的烙鐵頭）或更耐腐蝕的烙鐵頭。3、選用直徑細(xì)些或助焊劑芯大些（或多芯）的無鉛焊錫絲。4、適當(dāng)?shù)卦黾雍附訒r間。5、焊接中應(yīng)更勤快地清除烙鐵頭表面的氧化層與污焦面。6、多PCB板或無鉛焊錫絲進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。7、在氮氣保護(hù)下進(jìn)行焊接。8、對員工進(jìn)行有關(guān)無鉛焊錫知識與技能培訓(xùn)。

2.4電烙鐵的使用：

2.4.1.操作者姿態(tài)：操作者的面部與烙鐵之間相對位置應(yīng)保持在30~50cm。

2.4.2.電烙鐵手柄的把持方法：

2.4.3.焊錫絲的把持方法：

2.4.4.手工焊接的基本步驟（焊錫5步法）：1、準(zhǔn)備：一邊確認(rèn)焊錫位置，同時準(zhǔn)備好烙鐵和焊錫。2、加熱焊盤：用烙鐵先加熱焊盤，給焊盤預(yù)熱，使焊錫易與焊盤親融。3、熔化焊錫、加錫：讓焊錫接觸母材，是適量焊錫熔化，此時應(yīng)注意不要讓焊錫只熔化在烙鐵頭上。4、先移開錫絲，當(dāng)焊錫在母材上的預(yù)定范圍內(nèi)擴散開之后拿開烙鐵，此時應(yīng)注意烙鐵離開的速度和方向。5、冷卻：烙鐵離開焊點后錫迅速冷卻，待其冷卻后才能進(jìn)行其他操作，避免出現(xiàn)受擾焊點。

2.4.5.采用兩點加錫法：：1、在烙鐵頭和被焊接件間加錫，形成熱橋。2、移動焊錫絲到烙鐵頭的對面，繼續(xù)加注焊料，達(dá)到滿意的焊點后成45度離開。

3.電烙鐵、烙鐵咀、錫線、清洗劑的選擇

3.1電烙鐵的選擇

3.1.1.電烙鐵的種類：加熱方式分：電加熱和火加熱兩種。操持方式分：手持式和自動機械手。加熱結(jié)構(gòu)分：直接加熱式和間接加熱式。直接加熱式電烙鐵：感應(yīng)式或電阻式。間接加熱式電烙鐵：外加熱烙鐵：采用電阻絲加熱；內(nèi)加熱烙鐵：陶瓷加熱芯。加熱方式分：連續(xù)式加熱和脈沖式加熱；電源電壓分：36V、110V、220V等；輸出功率分：大（200~500W）、中（70~150W）、?。?0~70W）；是否控溫分：溫控和非溫控電烙鐵；是否防靜電：防靜電和非防靜電電烙鐵；使用工藝分：無鉛和普通電烙鐵。溫控烙鐵和非溫控烙鐵溫度曲線比較溫控烙鐵回溫曲線比較

3.1.2.電烙鐵的結(jié)構(gòu)：電烙鐵的結(jié)構(gòu)：烙鐵頭、加熱組件、手柄、手柄連線、控制及調(diào)整系統(tǒng)及輸入電源線等。加熱組件——電熱轉(zhuǎn)換，為烙鐵頭提供熱能。手柄——為操作者提供舒適而安全的使用手柄?？卣{(diào)系統(tǒng)——以控制烙鐵頭達(dá)到所設(shè)定之焊接溫度，并保持其穩(wěn)定。烙鐵頭——接受與儲存熱能并將焊接所需要的熱能或溫度迅速而有效地傳遞到所需的焊接處。

3.1.3.電烙鐵的特性與參數(shù)：1、輸入電功率（耗電量）2、電熱轉(zhuǎn)換率3、熱容量4、最高焊接溫度5、復(fù)熱速率6、烙鐵頭漏電電壓7、電絕緣阻抗8、使用壽命9、操作與維修性10、價格

3.1.4.電烙鐵選擇的基本原則：1、應(yīng)與科研開發(fā)/產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、返工/返修的工作性質(zhì)相適應(yīng)。2、應(yīng)與被焊接點所需的熱容量或焊接溫度相匹配。3、電烙鐵應(yīng)熱效高、升溫快、復(fù)熱性好、焊接溫度準(zhǔn)確而穩(wěn)定并漏電電壓小。4、電烙鐵頭（形體）應(yīng)與被焊接處所需的熱容量或焊接溫度、焊點面積與密度、焊點所處的空間位置相適應(yīng)。5、電烙鐵的電氣與機械性能應(yīng)安全、可靠、操作舒適而方便，維護(hù)簡便、經(jīng)濟性好（指使用壽命與價格）

3.2烙鐵頭的選擇

3.2.1.烙鐵頭的圖例：

3.2.2.烙鐵頭的使用范圍：

3.2.3.烙鐵頭選擇的基本原則：1、烙鐵頭的形體粗細(xì)或質(zhì)量（即重量）輕重應(yīng)與被焊接處所需的熱容量或焊接溫度相匹配。2、烙鐵頭形體的幾何形狀（特別是其頭部）應(yīng)與被焊接的空間位置相適應(yīng)，一般是接近于一倍焊盤直徑。3、烙鐵頭形體的幾何形狀應(yīng)使其與被焊接處的接觸面積為最大。4、烙鐵頭柄部與所用烙鐵身相匹配（即柄部的內(nèi)徑或外徑與烙鐵身的配合應(yīng)適宜而無松動）。5、烙鐵頭其使用壽命應(yīng)較長（如耐高溫、耐腐蝕、不易磨損等）且價格適當(dāng)。

3.3焊錫絲的選擇

3.3.1.焊錫絲的規(guī)格：錫線在合金成分上主要分為有鉛錫線和無鉛錫線。有鉛錫線的主要成分是錫和鉛，錫~鉛依據(jù)其組成比例不同，而有很多種，在有鉛焊料中，鉛是焊料中主要的合金成分。傳統(tǒng)的有鉛焊錫絲：Sn63/Pb37，熔點：183℃

無鉛焊料合金一般為：Sn

與含Ag、Cu、Zn、Bi、In、Sb

等元素的二元、三元或多元合金。目前廣泛采用的是Sn95.8/Ag3.5/Cu0.7的三元共晶合金及Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5的三元近共晶合金（熔點：217℃

）。在無鉛焊料中，鉛是一種雜質(zhì)金屬元素，其含量小于1000ppm。

一般錫線上貼有標(biāo)簽，錫線的直徑和松香的成分以及錫和鉛的含量:

SN表示錫的含量PB表示鉛的含量mm表示焊錫絲的直徑FLUX表示松香的含量“Leadfree”表示無鉛

3.3.2.無鉛焊料的基本特性：1、無鉛焊料的熔點一般比有鉛焊料高出40℃左右（如Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5的熔點為217℃

）。2、無鉛焊料的表面張力大、流動性差。3、無鉛焊料的潤濕性比有鉛焊料差。4、無鉛焊料氧化速度快。5、外觀呈現(xiàn)出粗糙、灰暗的特征。6、THT工藝中的主面易出現(xiàn)焊料的邊緣起翹。

3.3.3.注意區(qū)分幾種常見現(xiàn)象：1、正常的無鉛焊點。2、無鉛焊接中的冷焊點的特征。3、無鉛焊接中的受擾焊點所具有的特征。

3.3.4.焊錫絲的選擇：焊錫絲中助焊劑的選擇：助焊劑分低活性（L0、L1），中等活性（M0、M1），高活性（H0、H1）助焊劑；焊錫絲直徑的選擇：焊錫絲直徑的大小直接關(guān)系著焊接時間和工作效率，對產(chǎn)品的質(zhì)量具有關(guān)鍵性的作用，焊錫絲的直徑應(yīng)略小于焊盤直徑的2分之1；焊錫絲合金成分的選擇：依據(jù)不同的制程工藝選擇無鉛或錫鉛合金或其他特殊合金。

3.4清洗劑的選擇

3.4.1.清洗劑的選擇：根據(jù)助焊劑的成分和活性系數(shù)選擇與之相適應(yīng)的清潔劑，如酒精、洗板水等，水溶性助焊劑應(yīng)選用去離子水作為清洗劑。根據(jù)工藝要求選擇手工清洗或機械清洗（如超聲波清洗機），并按規(guī)定控制清洗時間的長短，以達(dá)到要求的清洗效果。

4.焊錫過程中的EOS、ESD

4.1ESD

靜電的產(chǎn)生；靜電釋放ESD；

ESD的危害；

ESD防護(hù)措施：靜電屏蔽：將靜電隔離靜電消除：受控釋放防靜電產(chǎn)生：采用不產(chǎn)生靜電的材料靜電釋放ElectrostaticDischarge(ESD)；電氣過載ElectricalOverstress(EOS)；

靜電釋放敏感元件ElectrostaticDischargeSensitive(ESDS)components；

立即失效和潛伏失效

Failures-immediateandLatent；

在靜電保護(hù)區(qū)內(nèi)的安全工作臺

EOS/ESDsafeworkstationswithinElectrostaticProtectedAreas(EPA)；意外電能引起的電氣過載；某些器件較為敏感易損；敏感性與設(shè)計有關(guān)；最敏感元件的敏感度；

EOS與ESD兩者難于區(qū)分。

4.2典型的靜電源工作臺面：打臘、粉刷或油漆表面、玻璃、未處理過的聚乙烯和塑料；地板：灌封混凝土、打臘或成品木材、地面磚和地毯；服裝和人員：非-ESD防護(hù)服、合成材料、非-ESD防護(hù)鞋、頭發(fā)、手指等；

生產(chǎn)物料：透明膠、拉伸膜等。

4.3靜電的來源來源10-20%humidity65-90%humidity地毯上行走35，000Volts1，500Volts聚乙烯地板行走12，000Volts250Volts座椅上的人6，000Volts100Volts聚乙烯封套（作業(yè)指導(dǎo)書）7，000Volts600Volts從臺面上拿起塑料帶20，000Volts1，200Volts帶泡沫墊的座椅18，000Volts1，500Volts

4.4防靜電的符號

靜電敏感符號靜電屏蔽符號

4.5防靜電的保護(hù)措施遠(yuǎn)離靜電源；導(dǎo)電的靜電屏蔽盒、袋、薄膜；三種保護(hù)包裝材料：

—靜電屏蔽（或隔離包裝）

—抗靜電

—靜電消散材料包裝材料的顏色—不要被誤導(dǎo)；導(dǎo)體（包括靜電屏蔽）一種容易將靜電導(dǎo)入地下的材料（如：防靜電腕扣、腳帶），表面電阻：每平方單位106Ω或更小；靜電消散材料：一種慢慢把靜電導(dǎo)入地下的材料，表面電阻：每平方單位106~109Ω；防靜電材料：一種實際上不產(chǎn)生靜電的材料，表面電阻：每平方單位109~1014Ω；絕緣材料：一種不能將靜電導(dǎo)入地下的材料，表面電阻：每平方單位1014Ω或更大。

4.6防靜電操作的一般原則不要堆放電子組件；即使未貼標(biāo)簽,永遠(yuǎn)假設(shè)它們是ESDS；

遵循相關(guān)的ESD防護(hù)制度；

轉(zhuǎn)運ESDS器件必須有良好的包裝；濕敏元件(按IPC/J-STD-020或等效文件分類)必須按照J(rèn)-STD-033或等效文件規(guī)定操作。

5.元器件的維修/拆卸方法一致性要求：

產(chǎn)品修整后與原形態(tài)分別在電氣、機械、物理、環(huán)境和視覺方面一致的程度要求。較高的一致性要求操作者具備較高的維修水平。

5.1返修、返工、技能水平要求

5.1.1.返修/Repair對于不合格品以及故障（或已損壞）的產(chǎn)品（或零件、組件等），通過任何一種可加工過程（或方法）重新達(dá)到或恢復(fù)其產(chǎn)品的使用功能，但可靠性或結(jié)構(gòu)特性允許與原有的技術(shù)規(guī)范（或要求）有所差別的一種處置或補救加工。其同義詞：修復(fù)、維修、修理、修配。

5.1.2.返工/Rework對于不合格品，通過原來的（或等效替代）的加工工藝過程（或方式）、重新達(dá)到（或零件、組件等）的結(jié)構(gòu)特性和使用功能，不允許與原來的技術(shù)規(guī)范（或要求）有所差別的一種處置或再加工。其同義詞：重工。

5.1.3.技能水平要求中級水平（Intermediate)：指具備基本焊接和元件返工技能的技術(shù)員，但對于一般維修/返工程序缺乏經(jīng)驗者。高級水平（Advanced)：指具備基本焊接和元件返工技能，并且掌握了大多數(shù)維修/返工程序的技術(shù)員，但對維修/返工程序缺乏廣博經(jīng)驗者。專家水平（Expert)：指具備高級的焊接和元件返工技能，并且掌握了大多數(shù)維修/返工程序的技術(shù)員，擁有廣博維修/返工程序經(jīng)驗者。

5.2SMT元件的非破壞性拆卸1、預(yù)熱/輔助加熱組件（如果需要）。2、以快速可控的方式均衡加熱，以使所有焊點同時熔化。3、避免對元件、PCB板、相鄰元件及焊點造成熱或機械損傷。4、在焊點重新固化之前，迅速將元件拆離PCB板。5、整理焊盤以待元件重裝。

5.3通孔元件拆卸5.3.1.用真空法一次清除一個焊點1、預(yù)熱/輔助加熱組件（如果需要）。2、以快速可控的方式均衡加熱，使焊點同時熔化。3、避免對元件、PCB板、相鄰元件及焊點造成熱或機械損傷。4、邊晃動邊抽真空，清除焊料。

5.3.2.用局部微波峰噴嘴拆卸元件1、在微波峰上熔化所有焊點。2、拆下舊元件，立即插入新元件或清理通孔以備稍后安裝。5.3.3.表面安裝焊盤的整理1、拆除舊元件。2、清理焊盤。5.4SMT元件安裝通用指南1、焊盤上錫或加錫（量的控制非常重要）。2、對齊焊盤放置元件（必要時局部熔錫定位）。3、加錫膏于引腳或焊盤上。4、如果需要，預(yù)熱組件或元件。5、使錫膏干燥。6、用集中的目標(biāo)加熱方式，快速可控地，同時保持引腳對齊，個別或成組的重新熔化焊點。焊點溫度該在目標(biāo)溫度上保持一定的時間，以確保形成最佳的金屬互化層。7、避免對元件、PCB板、相鄰元件以及焊點造成熱或機械損傷。8、清潔及檢查。5.5通孔元件安裝通用指南1、將新的元件插入板子。2、如果需要，預(yù)熱組件或元件。3、用集中的目標(biāo)加熱方式，快速可控地，同時保持引腳對齊，個別或成組的重新熔化焊點。焊點溫度該在目標(biāo)溫度上保持一定的時間，以確保形成最佳的金屬互化層。4、避免對元件、PCB板、相鄰元件以及焊點造成熱或機械損傷。5、清潔及檢查。5.6通孔元件的拆除——真空法1、清潔作業(yè)區(qū)域的餓任何污染物、氧化物、殘留物等。2、選擇合適的吸錫嘴并安裝到手柄上。3、溫度設(shè)定在315℃

（錫鉛合金）或380℃

（無鉛合金），必要時稍作調(diào)整。4、對焊點加錫（可選）。5、在濕海綿上輕擦吸錫嘴。6、給吸錫嘴加錫。7、將吸錫嘴放下并對準(zhǔn)焊點。8、確認(rèn)焊點處的焊料完全熔化。9、扁平引腳，前后晃動；圓形引腳，圓形晃動。同時啟動真空。10、提起吸錫槍，并保持3秒，以確保清除加熱腔中的熔錫。11、對其他焊點重復(fù)以上步驟。12、完成所有焊點后，給吸錫器加錫并放回支架。13、整理焊盤，以備元件安裝。5.7片式器件的拆除——熱風(fēng)拆除1、清潔作業(yè)區(qū)域的餓任何污染物、氧化物、殘留物等。2、選擇合適的熱風(fēng)頭并安裝到熱風(fēng)槍上。3、溫度設(shè)定在425℃左右，必要時稍作調(diào)整。4、施加助焊劑。5、調(diào)節(jié)熱風(fēng)壓力輸出，使熱風(fēng)距紙巾5mm處焦黃。6、將熱風(fēng)頭放在元件上方5mm處加熱，使焊料充分熔化。7、從PCBA上移開元件。8、將元件放在絕熱表面。9、整理焊盤。5.8清除焊盤上的舊錫——吸錫線法1、清潔作業(yè)區(qū)域的餓任何污染物、氧化物、殘留物等。2、將扁平烙鐵頭安裝到手柄上。3、溫度設(shè)定在315℃

（錫鉛合金）或380℃

（無鉛合金），必要時稍作調(diào)整。4、施加助焊劑。5、清除烙鐵頭上的舊錫。6、將預(yù)先上過助焊劑的吸錫線放在焊盤上，再將烙鐵頭放在吸錫線上，確認(rèn)吸錫線只接觸焊盤，而烙鐵頭只接觸吸錫線。7、當(dāng)看到焊料向吸錫線的流動停止時，移開電烙鐵和吸錫線。8、重復(fù)上述步驟，清除其他焊盤上的焊錫。9、烙鐵頭上上錫并放回支架。5.9SMT器件的安裝——錫膏熱風(fēng)法1、選擇合適的熱風(fēng)嘴并安裝到手柄上。2、溫度設(shè)定在315℃

（錫鉛合金）或380℃

（無鉛合金），必要時稍作調(diào)整。3、調(diào)節(jié)熱風(fēng)壓力輸出，使熱風(fēng)距紙巾5mm處焦黃。4、用錫膏滴涂器將錫膏均勻分布在每個焊盤上。5、用鑷子將元件安放在焊盤上。6、熱風(fēng)嘴在25mm左右處進(jìn)行預(yù)熱錫膏。7、降低到5mm處繼續(xù)加熱，直到焊料完全熔化。8、將熱風(fēng)槍放回支架。9、清除助焊劑。

6.無鉛焊接的驗收和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

6.1國外有關(guān)電氣電子產(chǎn)品焊接的標(biāo)準(zhǔn)在電子產(chǎn)品焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方面，在國際上最有影響和廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是美國電子電路互連與封裝協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)（簡稱IPC標(biāo)準(zhǔn)）。

IPC標(biāo)準(zhǔn)特點：制修訂及時，內(nèi)容先進(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)配套性好，為了配合無鉛焊接的需要，最近幾年內(nèi)配套地進(jìn)行了全面修訂，包括焊料、焊膏、焊劑、印制板和印制板組裝件焊接等標(biāo)準(zhǔn)。作為無鉛焊接檢驗和驗收具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)是：

IPC－A－610D《電子組裝件的可接受性》IPC-J-STD-001D《電子電氣組裝件焊接要求》IPC-J-STD-003《可焊性測試》IPC-J-STD-004《焊接的助焊劑要求》IPC-J-STD-005《焊膏的技術(shù)要求》IPC-600G《印制板的可接受性》IPC-7711《電子組件的返修標(biāo)準(zhǔn)》IPC-7721《印制板和電子組件的修理標(biāo)準(zhǔn)》

在我國許多外資企業(yè)和外向型企業(yè)大都采用IPC標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)除具有IPC標(biāo)準(zhǔn)的一般特點外，它附有大量的圖示和彩色照片，圖文并茂、形象生動，可以幫助使用者準(zhǔn)確理解標(biāo)準(zhǔn)的要求，容易判斷產(chǎn)品質(zhì)量合格與否，以下將綜合IPC－610D和IPC－001D的內(nèi)容，對SMT印制板無鉛焊接要求的內(nèi)容作以簡單介紹。

6.1.1.對電子產(chǎn)品的分級兩項標(biāo)準(zhǔn)同樣將電子產(chǎn)品分為：1、2、3級，按產(chǎn)品的可制造性、復(fù)雜性和使用的可靠性和驗收質(zhì)量要求條件逐級遞增，即3級產(chǎn)品要求最高，1級最低。1級為：通用消費類電子產(chǎn)品，主要要求功能。如收錄機，游戲機、一般的電視機等。

2級為：專用服務(wù)類電子產(chǎn)品，使用壽命長，要連續(xù)工作，有較好的可靠性。如通訊設(shè)備、復(fù)雜的工業(yè)、商業(yè)用設(shè)備和高性能長壽命的電子儀器等。

3級為：高性能、高可靠電子產(chǎn)品，應(yīng)有較高的性能，能連續(xù)工作并且工作中不允許停機，需要時應(yīng)能隨時工作，工作環(huán)境有的非常嚴(yán)酷，具有極高的可靠性。如醫(yī)用生命保證系統(tǒng)，航空、航天飛行控制系統(tǒng)及重要的軍用產(chǎn)品等。

6.1.2.對質(zhì)量判定的分類標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定產(chǎn)品質(zhì)量合格判定依據(jù)的順序為：采購合同、設(shè)計圖紙或技術(shù)文件、標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范（應(yīng)注明采用順序）、相關(guān)的參考文件（附加文件）。驗收的條件分為四級：優(yōu)選條件、可接受條件、拒收條件、過程警示條件。優(yōu)選條件：近似于理想、完善的條件，希望達(dá)到但不是必須的要求?？山邮軛l件：是合格的要求，符合該條件能保證產(chǎn)品基本質(zhì)量的驗收條件。拒收條件：又稱“缺陷條件”，產(chǎn)品的缺陷超過條件要求，不能保證產(chǎn)品正常使用，即不符合要求的不合格品。過程警示條件：有一定缺陷但不影響基本使用要求，在工藝過程應(yīng)予改善。

6.2.生產(chǎn)過程檢驗的內(nèi)容要保證最終產(chǎn)品的焊接實質(zhì)量，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了要加強過程檢驗，至少應(yīng)包括下述內(nèi)容：

1）材料檢驗：包括對元器件、印制板、焊料、焊膏、助焊劑、清洗劑、粘接劑等的檢驗。元器件檢驗：主要檢查型號、規(guī)格、外觀、端子可焊性，必要時按要求檢查性能和可靠性。印制板檢驗：主要檢查外觀質(zhì)量、平整度、可焊性、阻焊膜和標(biāo)記等。對于3級產(chǎn)品還應(yīng)審查印制板的周期性檢驗報告。焊料等材料檢驗：主要檢查供應(yīng)商提供的材料成分和性能說明，進(jìn)行必要的工藝試驗，檢查材料的工藝兼容性，如果有條件還可以對材料的主要性能（如焊膏的粘度、金屬百分比含量、焊料成份等）進(jìn)行檢驗，合格后再使用。

2）過程檢驗：對生產(chǎn)過程的重要工位設(shè)置檢驗點，通常在焊膏印制之后檢查焊膏涂布質(zhì)量，在再流焊前檢查貼放元器件的質(zhì)量和焊膏的滯留狀況，再流焊后檢查焊接質(zhì)量和元器件的位置等，對高密度板在清洗后還應(yīng)檢查清潔度。3）最終檢驗：

印制板組裝件在焊接和清洗完成后，對安裝和焊接質(zhì)量和焊點進(jìn)行全面檢驗。檢驗項目：目檢、光學(xué)儀器檢驗和電測等。檢驗方法：借助放大鏡目視、自動光學(xué)檢測（AOI）、X－射線檢測（直射式、分層式）、激光/紅外線檢測，以及在線測試和功能測試等。隨著技術(shù)的進(jìn)步，還有許多新的方法不斷出現(xiàn)。一些基礎(chǔ)的通用方法，在標(biāo)準(zhǔn)中引用的IPC-TM－650標(biāo)準(zhǔn)作了詳細(xì)的規(guī)定。

6.3.焊點質(zhì)量：

所有焊點應(yīng)呈現(xiàn)明顯的潤濕和焊料熔合到被焊表面的粘附狀態(tài)，通常有平滑的外觀，潤濕的標(biāo)志是焊點的潤濕角不超過900（見圖6－1中A、B）。當(dāng)焊料的周邊擴展到可焊區(qū)或阻焊膜的邊緣時，焊點的潤濕角可能出現(xiàn)大于900（