印制电路组件装焊前操作工艺和要求

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一、常规焊接工艺要求
对印制电路组件产品的装配焊接，应根据产品或用户要求，本单位的加工状况，设备、工具条件、人员操作技能情况等，制定出较为详细的、可操作的工艺文件。下面是针对常规焊接工艺提出的一些要求。
1）装焊前操作者应熟悉图纸、元器件目录表及工艺文件等有关要求后，才能着手进行操作。
2）装焊时若有与图纸不符之处，应按规定的更改手续在图纸上做出更改标记后，操作者才能进行改动装焊，否则检验人员可以按图物不符处理。
3）有静电防护要求的器件，应戴好手腕带，并有可靠接地。
4）装焊镀银件时，应戴白细纱手套进行操作，以免汗渍腐蚀PCB或装配件。
5）当PCB板面不干净时，装焊前可用脱脂棉花蘸少量无水乙醇轻轻擦洗干净后再装焊元器件。
6）带引脚的元器件在装焊前，应具有良好的可焊性，否则应对其进行蘸锡处理（发光二极管、双列直插座或直插电路块可不蘸锡），以保证焊接的可焊性。
7）在整个PCB焊接过程中应采用防静电、可调温的电烙铁，烙铁头的温度一般应保持在250℃±5℃范围内，可用点温计对烙铁头进行测量。
8）在装焊同种类型的印制电路组件时，要求元器件排列整齐（同种类型的器件），标识向上、向外，方向力求一致，便于检查和维修。
9）采用绝缘管垫安装晶体三极管时，要求管垫紧贴板面，以免在冲击振动时受损坏。
10）对PCB上的焊点，在焊接时要求一次焊成。若一次未焊好，应待焊点冷却后再复焊。以防在连续焊接时造成印制焊盘脱落、翘箔或损坏元器件。
11）当PCB上装有空心铆钉时，要求铆钉与印焊盘用锡焊牢，并保证焊料均匀、平整。
12）对电路工作时有动作，且不能完全密封，或密封不好的元器件，如开关件、按键、继电器等元器件，在焊接时应严格控制助焊剂的用量，以防止助焊剂流入造成接触不良或受潮而降低绝缘电阻。
13）PCB上某些元器件，如高频插座，带散热器的大管子等，应待整个印制电路板装焊完，清洗干净后再进行装焊，焊接后焊点应擦洗干净。
14）焊接时对所有的焊点在焊锡熔化后，应自然冷却，不得用嘴吹锡或晃动。
二、焊料要求
本篇涉及的焊接不是无铅焊接，因此，焊料不论及无铅焊料。
1、 合金焊料成分要求
在印制电路组件的焊接中，推荐使用的焊料合金成分及使用范围是：
1)Sn63/Pb37（Sn60/Pb40），这种成分比例的焊料适用于很多常规元器件的焊接，也是软钎焊接中最广泛使用的焊料，它们的制作符合GB3131的规定。在PCB的焊接操作中推荐首选此种焊料。
2）Sn62/Pb36/Ag2，这种含银成分的焊料适用于特殊元器件的焊接，特别是在微波板上有钯银含量的焊盘，比较适合选用这种焊料。
2、 膏状焊料
印制电路组件上使用膏状焊料的一般情况是：使用设备操作，用于表面贴装元器件的丝网印制技术中；使用手工操作，用针管滴涂焊膏到指定的焊盘上。无论采用设备印焊膏还是手工滴焊膏，都应根据被焊接的印制电路组件产品所用元器件的封装特性、尺寸特性来考虑焊料粉的颗粒形状、密度、黏度、合金焊料粉成份、焊剂含量、印制性能、分解温度、触变指数、塌落度、氧化物控制等问题，并关注它们的技术指标要求。在使用中还应注意它们的工作寿命和储存寿命。
3 、焊膏使用和储存的注意事项
焊膏通常装在广口瓶、筒装储物瓶内，一般情况下应将它们密封保存于2～5℃的冰箱内，密封瓶上应标明焊膏的寿命，一般储存寿命为3～6个月。
使用前应先从冰箱中取出焊膏在室温环境下放置2h左右，然后再开封，使其与室温平衡。如拿出后立即开封，或在低温下开封，易使焊膏吸潮，吸潮后的焊膏在焊接时将产生焊料球或焊料飞溅现象。
焊膏使用前先将焊膏轻轻搅匀2min，使用中应注意随时加盖。使用后仍要放进冰箱密封低温保存，以防焊膏中焊剂的易挥发组份逐渐较少，使黏度增大，这样焊膏的性能也会有所改变。
一般情况下，涂覆好焊膏的PCB只能放置2h；从涂覆到再流焊，焊膏放置的时间最多为4h；对需要返工的PCB组件，应该在焊料印制到焊料再流焊的指定时间段内完成。
无论焊膏是通过模板、丝网设备印制或手工注射器的方式印制到焊盘上，要求焊膏的印制过程必须是连贯的，并且可重复。
4 、焊膏的选用
1）焊膏的活性可根据PCB和元器件的存放时间及表面氧化程度来决定。一般大多数情况下采用RMA型（中等活性）焊膏；如PCB或元器件存放时间长，表面严重氧化，则可采用RA型（活性）焊膏。
2）根据不同的施膏工艺选用不同黏度的焊膏。一般注射滴涂用焊膏黏度为100～200Pa·s；丝网印制用黏度为100～300Pa·s。
3）对印制导线精细间距的，印制时应选用球形、细粒度焊膏。
4）PCB需要双面再流焊接时，第一面采用高熔点焊膏，第二面采用低熔点焊膏，保证两者熔点相差30～40℃，以防止第一面已焊接的元器件脱落。
5）当焊接热敏感元器件时，应采用含铋的低熔点焊膏。
6）当PCB组装采用免清洗工艺时，工艺上要用不含氯离子或其他强腐蚀性化合物的焊膏；PCB组装采用水清洗工艺时，要选用水清洗焊膏，再用纯水或去离子水清洗残留物并干燥PCB。
三、 焊接温度要求
1.手工焊接
电烙铁头（不是电烙铁的设置温度，往往很多人不区分这是两个不同的含义）在焊接过程中的温度一般应保持在240～280℃标准范围之内，设置温度与电烙铁头实测温度之差应尽量小，可用点温计进行实时测量。
2.设备焊接
（1）再流焊接
1）再流焊接前必须将预热温度控制到选定的印制电路组件的所需温度。所设置的温度在加热器上必须保持在±2℃（±5°F）的误差范围内。
2）再流焊接温度应控制到预先选定的温度，并且在焊接过程中必须保持驻留时间温度在预设值的±2.5%误差范围，在峰值温度时必须确保不会损坏元器件或基板。
3）操作中必须记录每个印制电路组件类型的预热温度值和焊接温度值的范围，以确保产品重复运行的成功率和提高工作效率。
4）再流焊接设备应在有良好的通风环境下工作。
2）再流焊接工艺参数
再流焊接设备必须能较好地控制温度，使炉内温度均匀性好，循环稳定，一般应具有如下温区：
1）预热区：至少应有两个以上预热区，能从室温升至120～160℃,使焊膏中的溶剂挥发，对元器件不造成热冲击；
2）保温区：温度为150～183℃，时间控制在60～120s；
3）再流焊接区：温度要高于焊膏的熔点温度，一般要超过熔点温度20～25℃，最高不要超过240℃，再流时间一般为30～60s，以保证再流焊接质量；
4）冷却区：焊料随温度降低焊点凝固，为了使元器件与焊膏形成良好的电接触和合金层，冷却速率推荐为2～3℃/s，冷却到80℃左右即可。
5）一般情况下，通用再流焊接曲线的设定如图1所示。
图1
（3）波峰焊接
波峰焊接工艺主要用于通孔插装器件、THT和SMC混装的工艺焊接。
对于方形扁平封装元件（QFP）、J形引脚器件、节距小于0.6mm的小外形元件、PCB板厚小于1mm的情况，不推荐使用波峰焊接工艺进行组装。
波峰焊接常规工艺应符合下列要求：
1）必须将预热温度控制到选定的印制电路组件所需的焊接温度上。所选定的温度须保持在±2℃误差范围内。
2）输送带速度应控制在预选速度中，且每分钟不得超过25.4mm（1in）。
3）锡波的高度必须控制到恒定的预选高度。
4）当焊接产生灰暗、霜状或颗粒状外形的物质时，必须立即停止操作，分析原因，确定问题，制订出解决措施并经验证后，才能继续进行焊接。
5）防氧化油的使用，必须以其使用为基础进行分析，并确定其退化率和换油的周期。
6）操作中必须记录每个印制电路组件类型的预热温度、输送带速度、焊接温度范围和波高，以确保重复运行的成功率。
（4）推荐的波峰焊接工艺参数
1）焊接温度范围：220～270℃；
2）波峰高度：8～12mm；
3）波峰平稳性：具有双波峰且能保持相对平稳的紊波；
4）压锡深度：单面板为印制电路板厚度的1/2～2/3，双面板和多层板为印制电路板厚度的2/3～3/4；
5）焊接时间为5～10s；
6）焊接时的倾角为4°～7°
7）典型波峰焊温度—时间曲线的设定如图2所示。
图2
四、焊接时间要求
印制电路组件的焊接时间这里主要针对手工焊接而言，因为如果采用设备焊接，这一参数就不可能单独存在。
手工焊接时间一般不大于3s，对热敏元器件、片状元器件不超过2s。若在规定时间内未完成焊接，应待焊点自然冷却后再重复焊接；如果是返工返修的焊接不得超过两次，一般来说片式阻容件是不允许复焊的，焊坏了应换新元件再焊。
五、焊剂要求
印制电路组件焊接使用的焊剂应采用符合GB9491的R型（纯树脂基助焊剂）或RMA型（中等活性的树脂基助焊剂）松脂液体焊剂。
如果在PCB组装中所采用的焊料不是Sn63/Pb37(Sn60/Pb40)，对助焊剂的选用就要考虑如何与焊料相配，这样对焊接过程、焊接后焊点的清洗才比较兼容，否则会产生一些问题。
根据李晓麟老师的印制电路组件装焊工艺与技术改编

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