手工焊接工藝文件要點

目的本工藝規(guī)程規(guī)定了手工焊接工藝相關(guān)的焊接工具與材料、操作方法和檢驗方法。適用范圍本工藝規(guī)程適用于產(chǎn)品的手工焊接工藝的指導(dǎo)。適用人員本工藝規(guī)程適用于手工焊接專職工藝人員、手工焊接操作人員、手工焊接檢驗人員。名詞/術(shù)語手工焊接系統(tǒng)：指手工焊接操作所使用的焊接電烙鐵或其它焊接設(shè)備。焊接時間：從烙鐵頭接觸焊料到離開焊料的時間，即焊料處于加熱過程中時間。拆焊：返工、返修或調(diào)試情況下，使用專用工具將兩被焊件分離的手工焊接工藝操作方法。主面：總設(shè)計圖上定義的一個封裝與互連結(jié)構(gòu)（PCB）面（通常為包含元器件功能最復(fù)雜或數(shù)量最多的那一面）。輔面：與主面相對的封裝與互連結(jié)構(gòu)（PCB）面。冷焊點：是指呈現(xiàn)很差的潤濕性、外表灰暗、疏松的焊點。焊料受攏：焊料在焊接過程中發(fā)生移動而形成的應(yīng)力紋。反潤濕：熔化的焊料先覆蓋表面然后退縮成一些形狀不規(guī)則的焊料堆，其間的空檔處有薄薄的焊料膜覆蓋，未暴露基底金屬或表面涂敷層。焊接工藝規(guī)范焊接流程焊接原理手工焊接中的錫焊的原理是通過加熱的烙鐵將固態(tài)焊錫絲加熱熔化，再借助于助焊劑的作用，使其流入被焊金屬之間，待冷卻后形成牢固可靠的焊接點；錫焊是通過潤濕、擴(kuò)散和冶金結(jié)合這三個物理、化學(xué)過程來完成的，被焊件未受任何損傷；圖6-1是放大1000倍的焊點剖面。圖6-1焊點剖面手工焊接操作方法電烙鐵的握法電烙鐵的基本握法分為三種(圖6-2)：貼片器件，選用低功率電烙鐵且焊接時間應(yīng)盡可能短。塑封元器件的焊接，正確的焊接方法是：烙鐵頭在任何方向上均不要對接線片施加壓力，避免接線片變形從而導(dǎo)致焊接簧片類的器件受損；在保證潤濕的情況下，焊接時間越短越好；實際操作中，在焊件可焊性良好的時候，只需要用掛上錫的烙鐵頭輕輕一點即可；焊接后，不要在塑殼冷卻前對焊點進(jìn)行牢固性確認(rèn)試驗以形成裂紋等缺陷?；善愒骷暮附樱杭訜釙r間要短，控制在1～2s之間；不可對焊點任何方向加力；焊錫用量適中。集成電路的焊接：在保證潤濕的前提下，盡可能縮短焊接時間，一般不要超過2s；若使用低熔點焊料，熔點應(yīng)不高于180℃使用電烙鐵，功率不宜過大，且烙鐵頭直徑應(yīng)該小一些，防止焊接一個端點時碰到相鄰端點。導(dǎo)線焊接導(dǎo)線同接線端子、導(dǎo)線同導(dǎo)線之間的連接有兩種基本形式。繞焊導(dǎo)線和接線端子的繞焊，是把經(jīng)過鍍錫的導(dǎo)線端頭在接線端子上繞一圈，然后用鉗子拉緊纏牢后進(jìn)行焊接，如圖6－4所示；在纏繞時，導(dǎo)線一定要緊貼端子表面，絕緣層不要接觸端子，L應(yīng)等于或小于2倍線徑或1.5mm，取其中較小者。圖6-4導(dǎo)線和接線端子的繞焊導(dǎo)線與導(dǎo)線的連接以繞焊為主，如圖6-5所示；操作步驟如下：去掉導(dǎo)線端部一定長度的絕緣皮，使焊接后滿足a中的要求；導(dǎo)線端頭鍍錫，并穿上合適的熱縮套管；兩條導(dǎo)線絞合，焊接；把套管推到接頭焊點上，用熱風(fēng)烘烤熱縮套管，套管冷卻后應(yīng)該固定并緊裹在接頭上。圖6-5導(dǎo)線與導(dǎo)線的繞焊這種連接的可靠性最好，在要求可靠性高的地方常常采用。鉤焊將導(dǎo)線彎成鉤形鉤在接線端子上，用鉗子夾緊后再焊接，如圖6－6；其端頭的處理方法與繞焊相同；這種方法的強(qiáng)度低于繞焊，但操作簡便；L應(yīng)等于或小于2倍線徑或1.5mm，取其中較小者。圖6-6導(dǎo)線和端子的鉤焊拆焊在調(diào)試、維修過程中，或由于焊接錯誤對元器件進(jìn)行更換時就需拆焊；拆焊次數(shù)不得大于2次，拆焊時應(yīng)選用專用的拆焊工具，焊接方法與上述方法相同，普通元器件的拆焊工具：用吸錫網(wǎng)進(jìn)行拆焊；用氣囊吸錫器進(jìn)行拆焊；用專用拆焊電烙鐵拆焊；用吸錫電烙鐵拆焊。焊后清洗PCB手工焊接焊后清洗應(yīng)根據(jù)IPC/EIAJ-STD-001標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行清洗。PCB的清洗應(yīng)該能去除污垢、焊接殘留物、錫渣、線頭、錫球和其它的小顆粒。按照IPC-TM-650的測試方法進(jìn)行周期性的測試。離子性的污染物和助焊劑的殘渣應(yīng)該少于1.56微克/平方厘米Nacl。手工焊接通用要求靜電防護(hù)焊接過程中的靜電防護(hù)操作應(yīng)嚴(yán)格按照“防靜電工藝規(guī)程”的規(guī)定執(zhí)行。環(huán)境控制溫度：18℃～30℃，相對濕度：30%～70%工作臺表面的照明至少應(yīng)達(dá)到1000lm/m2。保持工作區(qū)的清潔度和周邊環(huán)境整潔，以防止焊接工具、材料和被焊件表面受污染或被損壞；禁止在工作區(qū)飲食及吸煙。焊接工具、設(shè)備與焊接材料及要求手工焊接過程中，對手工焊接工具和焊接材料通常有各種特定要求，不可隨意選取以造成焊接工藝過程的不可控、產(chǎn)生不合格品和質(zhì)量隱患。工作臺和手工焊接系統(tǒng)的選擇準(zhǔn)則所選擇的焊接系統(tǒng)要能夠迅速加熱焊接區(qū)、并且能夠在整個焊接操作期間充分保持連接點的焊接溫度范圍。焊接設(shè)備(非工作狀態(tài))的溫度應(yīng)能控制在烙鐵頭閑置溫度的±5℃操作者選定或額定的閑置/待機(jī)狀態(tài)下的焊接系統(tǒng)溫度應(yīng)在實際測量的烙鐵頭溫度的±15℃以內(nèi)焊接系統(tǒng)的烙鐵頭和工作臺公共接地點之間的電阻不應(yīng)超過5Ω；加熱元器件和烙鐵是在正常工作溫度下測量的（注：按EN00015-1：1992制造的限流焊接設(shè)備可以不符合該要求）。從加熱烙鐵頭到接地部位的交流(AC)和直流(DC)漏電流不應(yīng)對設(shè)備和元器件造成有害影響。由焊接設(shè)備產(chǎn)生的烙鐵頭的瞬時電壓峰值不應(yīng)超過2V（注：按EN00015-1：1992制造的限流焊接設(shè)備可以不符合該要求）。焊接較大元器件時，如金屬底盤接地焊片，應(yīng)選100W以上的電烙鐵。烙鐵頭的形狀要適應(yīng)被焊件物面要求和元器件裝配密度。烙鐵頭的頂端溫度要與焊料的熔點相適應(yīng)，一般要比焊料熔點高30～80℃（不包括在電烙鐵頭接觸焊接點時下降的溫度）。電烙鐵熱容量要恰當(dāng)；烙鐵頭的溫度恢復(fù)時間要與被焊件物面的要求相適應(yīng)；溫度恢復(fù)時間是指在焊接周期內(nèi)，烙鐵頭頂端溫度因熱量散失而降低后，再恢復(fù)到最高溫度所需時間；它與電烙鐵功率、熱容量以及烙鐵頭的形狀、長短有關(guān)。電烙鐵的日常保養(yǎng)為防止烙鐵頭鍍層金屬在空氣中高溫氧化，在使用前和使用后應(yīng)給烙鐵頭上錫；具體方法是：當(dāng)烙鐵頭溫度升到能熔錫時，將烙鐵頭上沾涂一層焊錫，使烙鐵頭的刃面全部掛上一層焊錫便可使用或斷電存放。電烙鐵長時間不使用(10分鐘以上)時應(yīng)切斷電源。參照電烙鐵使用說明書，定期更換超過使用壽命的烙鐵頭。焊接時，由于高溫，烙鐵頭容易產(chǎn)生氧化層，必須用焊接專用清潔海綿清潔，以保證焊接質(zhì)量；使用時海綿必須加水。輔助工具尖嘴鉗：它的主要作用是在連接點上纏繞導(dǎo)線、對元器件引腳成型。斜口鉗：又稱偏口鉗、剪線鉗，主要用于剪切導(dǎo)線，剪掉元器件多余的引腳；不要用偏口鉗剪切螺釘、較粗的鋼絲，以免損壞鉗口。鑷子：主要用途是攝取微小元器件；在焊接時夾持被焊件以防止其移動和幫助散熱。旋具：又稱改錐或螺絲刀，分為十字旋具、一字旋具；主要用于擰動螺釘及調(diào)整可調(diào)元器件的可調(diào)部分。清潔海綿：去除烙鐵頭氧化層的專用海綿，使用時海綿必須加水。焊接材料焊錫絲的合金類型：Sn63Pb37Sb0.4或Sn63Pb37（應(yīng)符合IPC/EIAJ-STD-006標(biāo)準(zhǔn)要求）。助焊劑：手工焊接操作，應(yīng)得到批準(zhǔn)后方可使用外加助焊劑，需要使用外加助焊劑的情況通常如下：PCBA返工、返修時；設(shè)計缺陷；焊接件可焊性差。注1：選用的助焊劑應(yīng)當(dāng)符合IPCJ-STD-004的要求，助焊劑原料活性等級必須為L0或L1：松香（R0），合成樹脂（RE）或有機(jī)的（OR），只有L1活性等級的助焊劑可以用于免清洗焊錫絲。注2：當(dāng)外涂的助焊劑與含有助焊劑芯的焊料一起使用時，兩種助焊劑應(yīng)當(dāng)相互兼容。清洗劑：清洗劑必須和前道工序所利用的焊膏、助焊劑相兼容。使用水性、半水性或者溶劑進(jìn)行清洗。焊接質(zhì)量控制各控制要點應(yīng)當(dāng)在相關(guān)工藝過程控制文件或檢驗文件上有所體現(xiàn)?？刂埔c控制要點主要有：焊接工具的參數(shù)選擇控制。焊接時間和溫度控制。操作控制。焊接材料控制?？刂品椒ê附庸ぞ哌x擇正確（參見6.5.1章節(jié)）烙鐵頭的長度、直徑、烙鐵頭形狀的選擇圖7-1烙鐵頭直徑的選擇如圖7-1，烙鐵頭直徑應(yīng)當(dāng)與焊盤與元器件引腳相匹配，略小于焊盤直徑為佳，這樣有利于烙鐵頭熱量的傳輸和方便操作并避免對PCB和元器件造成損害。圖7-2烙鐵頭長度的選擇如圖7-2，烙鐵頭長度越小越有利于熱傳導(dǎo)。圖7-3烙鐵頭形狀的選擇如圖7-3，圖中A所示烙鐵由于烙鐵頭頂部為直線，不容易導(dǎo)致鍍層的堆疊，熱傳導(dǎo)效率優(yōu)于圖中B所示烙鐵。焊接時間及溫度設(shè)置焊接時間由實際使用決定，以焊接一個錫點1.5~3s最為適宜。直插器件，將烙鐵頭的實際溫度設(shè)置為（315~335℃表面貼裝器件（SMD），將烙鐵頭的實際溫度設(shè)置為（310~330℃對于特殊物料，需要特別設(shè)置烙鐵溫度；FPC(軟性線路板/軟板)，LCD(液晶)連接器等要用含銀錫線，溫度一般在290℃到310℃焊接大的元器件引腳，溫度不要超過350℃，但可以適當(dāng)操作控制預(yù)熱接觸位置：烙鐵頭應(yīng)同時接觸要相互連接的2個被焊件（如焊腳與焊盤），烙鐵一般傾斜45°，應(yīng)避免只與其中一個被焊件接觸。焊接時避免用力過大，只需用烙鐵頭輕觸兩被焊件即可，用力過大會產(chǎn)生白斑、焊盤翹起等焊接缺陷，如圖7-4所示。用力過大白斑焊盤翹起焊盤凹陷圖7-4焊接時用力過大產(chǎn)生的焊接缺陷焊接操作必須使用焊料熱橋，搭建焊接熱橋過程如圖7-5所示：焊錫絲靠近引腳烙鐵頭熔化焊料焊錫絲移到另一移開焊錫絲和烙形成熱橋側(cè)鐵完成焊接圖7-5焊接熱橋的工藝過程避免不必要的修飾或返工。不必要的修飾和返工會增加焊料的加熱時間，使脆性的焊料金屬化合物層變厚，使焊點更容易發(fā)生斷裂而失效，如圖7-6所示。圖7-6焊料金屬化合物層焊錫絲的規(guī)格焊錫絲的直徑要與焊盤直徑相匹配，近似等于焊盤直徑的1/2為佳。焊接質(zhì)量判定典型焊點的形成及其外觀圖8-1典型焊點的外觀參見圖8-1，從外表直觀看典型焊點，對它的要求是：形狀為近似圓錐而表面稍微凹陷，呈漫坡狀，以焊接導(dǎo)線為中心，對稱成裙形展開；虛焊點的表面往往向外凸出，可以鑒別出來。焊點上，焊料的連接面呈凹形自然過渡，焊錫和焊件的交界處平滑，接觸角盡可能小。表面平滑，有金屬光澤。無裂紋、針孔、夾渣。焊接中的引腳末端可辨識，最大引腳伸出長度為1.5mm。焊接質(zhì)量的判定(依據(jù)IPC－A－610D)焊點潤濕目標(biāo)可接受不可接受?焊點表層總體呈現(xiàn)光滑和與焊接零件由良好潤濕；部件的輪廓容易分辨；焊接部件的焊點有順暢連接的邊緣；?表層形狀呈凹面狀?可接受的焊點必須是焊接與待焊接表面，形成一個小于或等于90度的連接角時能明確表現(xiàn)出浸潤和粘附，當(dāng)焊錫量過多導(dǎo)致蔓延出焊盤或阻焊層的輪廓時除外?不潤濕，導(dǎo)致焊點形成表面的球狀或珠粒狀物，頗似蠟層面上的水珠；表面凸?fàn)睿瑹o順暢連接的邊緣?移位焊點?虛焊點焊點狀況目標(biāo)可接受不可接受?無空洞區(qū)域或表面瑕疵；?引腳和焊盤潤濕良好；?引腳形狀可辨識；?引腳周圍100%有焊錫覆蓋；?焊錫覆蓋引腳，在焊盤或?qū)Ь€上有薄而順暢的邊緣。?焊點表層是凹面的、潤濕良好的焊點內(nèi)引腳形狀可以辨識。?焊點表面凸面，焊錫過多導(dǎo)致引腳形狀不可辨識，但從主面可以確認(rèn)引腳位于通孔中；?由于引腳彎曲導(dǎo)致引腳形狀不可辨識。有引腳的支撐孔-焊接主面目標(biāo)可接受不可接受?引腳和孔壁潤濕角＝360°?焊盤焊錫潤濕覆蓋率＝100%?引腳和孔壁潤濕角≥270°?焊盤焊錫潤濕覆蓋率≥0?引腳和孔壁潤濕角＜270°有引腳的支撐孔-焊接輔面目標(biāo)可接受不可接受?引腳和孔壁潤濕角＝360°?焊盤焊錫潤濕覆蓋率＝100%?引腳和孔壁潤濕角≥330°?焊盤焊錫潤濕覆蓋率≥75%?引腳和孔壁潤濕角＜330°?焊盤焊錫潤濕覆蓋率＜75%有引腳的支撐孔-垂直填充目標(biāo)可接受不可接受?周邊潤濕角度＝360°?焊盤焊錫潤濕覆蓋率＝100%?周邊潤濕角度≥330°?焊盤焊錫潤濕覆蓋率≥75%?周邊潤濕角度＜330°?焊盤焊錫潤濕覆蓋率＜75%引腳折彎處的焊錫目標(biāo)可接受不可接受·引腳折彎處無焊錫·引腳折彎處的焊錫不接觸元件體·引腳折彎處的焊錫接觸元件體或密封端焊接異常-暴露基底金屬目標(biāo)可接受不可接受·無暴露基底金屬·基底金屬暴露于：a)導(dǎo)體的垂直面b)元件引腳或?qū)Ь€的剪切端c)有機(jī)可焊保護(hù)劑覆蓋的盤·不要求焊料填充的區(qū)域露出表面涂敷層·元件引腳/導(dǎo)體或盤表面由于刻痕、劃傷或其它情況形成的基底金屬暴露不能超過對導(dǎo)體和焊盤的要求焊接異常-針孔/吹孔目標(biāo)可接受不可接受·潤濕良好、無吹孔·潤濕良好、無吹孔·針孔/吹孔/空洞等使焊接特性降低到最低要求以下焊接異常-反潤濕目標(biāo)可接受不可接受·潤濕良好、無反潤濕現(xiàn)象·潤濕良好、無反潤濕現(xiàn)象·反潤濕現(xiàn)象導(dǎo)致焊接不滿足表面貼裝或通孔插裝的焊料填充要求焊接異常-焊錫過量-錫球目標(biāo)可接受不可接受·無錫球現(xiàn)象·錫球被裹挾/包封，不違反最小電氣間隙注：錫球被裹挾/包封連接意指產(chǎn)品的正常工作環(huán)境不會引起錫球移動·錫球未被裹挾/包封·錫球違反最小電氣間隙焊接異常-焊錫過量-錫橋目標(biāo)可接受不可接受·無錫橋·無錫橋·橫跨在不應(yīng)相連的兩導(dǎo)體上的焊料連接·焊料跨接到非毗鄰的非共接導(dǎo)體或元件上焊接異常-焊錫過量-錫網(wǎng)/潑錫目標(biāo)可接受不可接受·無焊料潑濺/成網(wǎng)·無焊料潑濺/成網(wǎng)·焊料潑濺/成網(wǎng)焊接異常-焊料受攏目標(biāo)可接受不可接受·無焊料受攏·無焊料受攏·因連接產(chǎn)生移動而形成的受攏焊點，其特征表現(xiàn)為應(yīng)力紋焊接異常-焊料破裂目標(biāo)可接受不可接受·無焊料破裂·無焊料破裂·焊料破裂或有裂紋焊接異常-錫尖目標(biāo)可接受不可接受·焊錫圓潤飽滿沒有錫尖·焊錫圓潤飽滿沒有錫尖·錫尖違反組裝的最大高度要求或引腳凸出要求1.5毫米·錫尖違反最小電氣間隙鍍金插頭目標(biāo)可接受不可接受·鍍金插頭上無焊錫·鍍金插頭上無焊錫·在鍍金插頭的實際連接區(qū)域有焊錫、合金以外其它金屬焊接后的引腳剪切目標(biāo)可接受不可接受·引腳和焊點無破裂·引腳凸出符合規(guī)范要求·引腳和焊點無破裂·引腳凸出符合規(guī)范要求·引腳與焊點間破裂常見焊點缺陷及其原因分析在材料（焊料與焊劑）和工具（烙鐵、工裝、夾具）確定的情況下，操作方法、操作者的責(zé)任心，是焊接質(zhì)量好壞的決定性因素；表9-1列出了印制電路板上各種焊點缺陷的外觀、特點及危害，并分析了產(chǎn)生的原因；表9-1常見焊點缺陷及分析焊點缺陷外觀特點危害原因分析虛焊焊錫與元器件引腳和銅箔之間有明顯黑色界限，焊錫向界限凹陷不能正常工作1、元器件引腳未清潔好、未鍍好錫或錫氧化2、印制板未清潔好，噴涂的助焊劑質(zhì)量不好焊料堆積焊點