錫焊生產(chǎn)過(guò)程可靠性要求

 

6.1  手工焊可靠性要求

6.1.1  手工焊接的基本規(guī)則

操作者在學(xué)習(xí)手工焊接操作之前，應(yīng)具備有關(guān)焊接工藝的基本知識(shí)，如加熱、表面潤(rùn)濕、焊料流、適當(dāng)?shù)暮噶狭亢秃噶瞎袒陂g零件的固定性等。

6.1.1.1  熱力方面((烙鐵頭與被焊部件間應(yīng)形成良好的接觸

烙鐵端頭應(yīng)盡可能地先靠近要求熱量的部位，由于良好的接觸只能通過(guò)熔化的焊料獲得，因此焊料應(yīng)加在鉻鐵頭上與被焊部件間的空隙之中。

6.1.1.2  可潤(rùn)濕表面((使焊劑在正確的位置施行清潔功能

應(yīng)使帶芯的焊劑在被焊表面自由流動(dòng)，因?yàn)楹竸┮灿兄趥鳠帷?/p>

6.1.1.3  焊料流((使烙鐵與焊點(diǎn)間保持良好接觸，直到焊料較好地散開(kāi)為止

手工焊接中的多數(shù)缺陷起源于熱量不足，源于烙鐵頭溫度低，因此應(yīng)使用較高的焊接溫度和短暫的焊接時(shí)間，使元器件受到的熱損傷較少。

6.1.1.4  焊料量適當(dāng)((施加的焊料量應(yīng)使導(dǎo)線的外形保持可見(jiàn)

焊點(diǎn)外形應(yīng)是凸的，焊接時(shí)焊錫絲的長(zhǎng)度可由接點(diǎn)直觀簡(jiǎn)單地估出，盡量不增加額外的焊料，焊點(diǎn)應(yīng)以最初的焊料流散開(kāi)形成。

6.1.1.5  固定性((焊料固化期間不允許被焊部件移動(dòng)

焊料固化周期的結(jié)束可通過(guò)焊料表面光澤的突變觀察判斷。

6.1.2  技術(shù)要求

6.1.2.1  烙鐵

    a.  根據(jù)被焊部件熱容量的大小，選取適當(dāng)功率的烙鐵或適當(dāng)熱容量的烙鐵頭，對(duì)有焊接溫度要求的元器件應(yīng)選用恒溫烙鐵。

    b.  焊接靜電敏感元器件時(shí)，應(yīng)選用直流型烙鐵并采取可靠的防靜電措施，見(jiàn)SJ/T 10533要求。

6.1.2.2  焊錫絲

    a.  手工焊接用焊錫絲應(yīng)滿(mǎn)足GB 3131的要求，可選用Sn60Pb40或Sn63Pb37合金，直徑應(yīng)視產(chǎn)品要求在0.5～1.2 mm之間選擇。

    b.  焊錫絲中焊劑的性能應(yīng)符合SJ 2659和SJ 2660的規(guī)范。

    c.  當(dāng)采用免清洗焊接工藝時(shí)，應(yīng)選用免清洗類(lèi)焊錫絲，焊劑應(yīng)采用多芯結(jié)構(gòu)（三芯或五芯）。

6.1.2.3  印制板

    a.  無(wú)金屬化孔的單、雙面印制板應(yīng)符合GB 4588.1的規(guī)定；有金屬化孔的單、雙面印制板應(yīng)符合GB 4588.2的規(guī)定；印制電路用覆銅箔酚醛紙層壓板應(yīng)符合GB 4723的規(guī)定。

    b.  印制電路用覆銅箔環(huán)氧紙層壓板應(yīng)符合GB 4724的規(guī)定；印制電路用覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板應(yīng)符合GB 4725的規(guī)定。

    c.  印制板的驗(yàn)收、包裝、運(yùn)輸和保管應(yīng)符合SJ 2169的規(guī)定。

    d.  有效期超出規(guī)定的印制板，應(yīng)對(duì)其可焊性是否符合GB 4588.1或GB 4588.2的規(guī)定進(jìn)行確認(rèn)。

6.1.2.4  元器件

    a.  元器件應(yīng)符合GB 246.4.28的試驗(yàn)Ta規(guī)定，應(yīng)具有良好的可焊性。

    b.  元器件應(yīng)能承受GB 246.4.28試驗(yàn)Tb的耐焊接熱試驗(yàn)。

    c.  元器件按GB 246.4.30進(jìn)行XA試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)保持良好的外觀及其機(jī)電性能。

6.1.2.5  輔助設(shè)備

    a.  對(duì)可能出現(xiàn)熱損傷的器件可使用熱屏蔽夾。

    b.  脫焊時(shí)可使用帶有吸錫器的烙鐵配套使用。

    c.  焊接靜電敏感元器件時(shí)，整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)和烙鐵應(yīng)有防靜電措施，如防靜電桌面、防靜電容器、戴靜電手腕帶操作等，詳見(jiàn)SJ/T 10533要求。

    d.  焊接場(chǎng)地應(yīng)通風(fēng)良好，有煙塵過(guò)濾裝置，按TJ 36規(guī)范設(shè)置。

    e.  在免清洗焊接工藝中，焊接面應(yīng)采用氣囊吹吸清理。

6.1.3  焊接質(zhì)量要求和檢驗(yàn)方法

6.1.3.1  焊點(diǎn)質(zhì)量要求

    a.  焊點(diǎn)外形應(yīng)與自動(dòng)焊接（如波峰焊、再流焊等）的焊點(diǎn)相似。

    b.  焊點(diǎn)應(yīng)結(jié)晶細(xì)密，表面光潔，無(wú)冷焊或熱焊接痕跡。

    c.  修整和剪截后的引線高度應(yīng)為0.5～1.0 mm，引線彎曲輪廓應(yīng)可見(jiàn)，無(wú)埋焊。

    d.  焊點(diǎn)不應(yīng)出現(xiàn)拉尖，焊盤(pán)不應(yīng)翹起。

    e.  規(guī)定需增加焊料的補(bǔ)焊焊點(diǎn)，應(yīng)無(wú)堆集的熔焊痕跡。

    f.  禁區(qū)內(nèi)不應(yīng)殘留焊接飛濺物，如焊料球、焊劑等。

    g.  經(jīng)振動(dòng)試驗(yàn)和高低溫試驗(yàn)后，焊點(diǎn)機(jī)電性能應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)要求。

6.1.3.2  印制板組裝件質(zhì)量要求

    a.  印制板組裝的元器件應(yīng)排列整齊規(guī)范；

    b.  印制板組裝的元器件機(jī)電性能應(yīng)無(wú)損壞；

    c.  印制板應(yīng)不出現(xiàn)氣泡、熱損現(xiàn)象；

    d.  手工焊后的印制電路板絕緣電阻應(yīng)符合產(chǎn)品要求。

6.1.3.3  檢驗(yàn)方法

    a.  手工焊和補(bǔ)焊的焊點(diǎn)應(yīng)采用在線檢測(cè)儀進(jìn)行電氣功能檢測(cè)；

    b.  焊點(diǎn)外觀質(zhì)量一般應(yīng)采用3～5倍放大鏡進(jìn)行目測(cè)檢驗(yàn)；

    c.  檢測(cè)重點(diǎn)應(yīng)放在焊料用量最少的部位。 

 

 

6.2  波峰焊可靠性要求

6.2.1  技術(shù)要求

6.2.1.1  波峰焊機(jī)

    a.  波峰焊機(jī)的安裝應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行安裝技術(shù)要求和程序；

    b.  防靜電焊接設(shè)備的專(zhuān)用接地不得和電網(wǎng)的地線混用，應(yīng)按SJ/T 10533要求實(shí)施。

    c.  設(shè)備應(yīng)裝排污設(shè)施，保證工作環(huán)境有害氣體濃度符合TJ 36的規(guī)定。

    d.  當(dāng)使用免洗焊劑時(shí)，應(yīng)采取防燃防爆措施；消防設(shè)施應(yīng)選用惰性氣體或干粉式的滅火器材。

6.2.1.2  印制板（參照本章6.1.2.3條）

6.2.1.3  元器件

    a.  一般元器件的可焊性、耐焊接熱及外觀機(jī)電性能要求見(jiàn)本章6.1.2.4。

    b.  表面組裝元器件按SJ/T 10669規(guī)定，應(yīng)有良好的可焊性，其鍍層應(yīng)能適應(yīng)波峰焊工藝要求。

6.2.1.4  元器件引線的成型及其安裝

    a.  短引線的成型應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)規(guī)定；

    b.  元器件安裝應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)規(guī)定；

    c.  不宜波峰焊接的元器件，待完成波峰焊接后再進(jìn)行裝焊。

6.2.1.5  焊劑和焊料

焊劑和焊料質(zhì)量要求見(jiàn)第六章。

6.2.2  工藝參數(shù)

6.2.2.1  助焊劑密度

印制板的焊接面應(yīng)涂覆助焊劑，并嚴(yán)格控制其密度，一般不應(yīng)高于試樣檢測(cè)的密度。

    a.  松香基助焊劑密度應(yīng)控制在0.82～0.84 g/cm3;

 

    b.  水溶性助焊劑密度應(yīng)控制在0.82～0.86 g/cm3;

 

    c.  免清洗和有特殊要求的助焊劑密度按技術(shù)條件；

    d.  對(duì)固體含量＜3％、密度(0.80 g/cm3的免清洗助焊劑，應(yīng)采用控制酸值的方法控制其作用。

6.2.2.2  預(yù)熱溫度

印制板在涂覆助焊劑后應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，以吸收足夠的熱量和去除溶劑，防止波峰時(shí)產(chǎn)生翹曲變形。

對(duì)預(yù)熱溫度較為敏感的免洗低固體助焊劑，應(yīng)控制其進(jìn)入波峰前剛好達(dá)到預(yù)熱溫度。

宜選用溫度可分段獨(dú)立調(diào)整的預(yù)熱設(shè)備，以控制預(yù)熱曲線。初預(yù)熱時(shí)間應(yīng)足夠長(zhǎng)，使助焊劑充分溶解印制板的預(yù)涂保護(hù)層。預(yù)熱溫度見(jiàn)表17，一般在印制板元器件面檢測(cè)溫度。

6.2.2.3  波峰焊接溫度

焊接溫度取決于焊點(diǎn)合金層形成的溫度，隨焊料不同稍有差異，一般為250±10 ℃；波峰溫度應(yīng)設(shè)定在±2 ℃范圍。印制板元器件面溫度要求見(jiàn)表17。

 

表17  印制板工藝溫度

印制電路板類(lèi)別

印制電路板元件面的溫度（℃）

 

單面板

80～90

 

雙面板

90～100

 

 

6.2.2.4  波峰高度和壓錫深度

波峰高度影響焊料流速和焊件與波峰的接觸狀況，一般在0～10 mm之間調(diào)整，波峰高度應(yīng)不出現(xiàn)湍流，控制在8 mm左右。

壓錫深度應(yīng)為印制板板厚度的1/2～3/4 倍，可設(shè)置印制板支承架以保持壓錫深度穩(wěn)定。

6.2.2.5  牽引角

牽引角影響焊件與焊錫的接觸分離情況，其數(shù)值應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品焊點(diǎn)密度選取，一般在（5～7）°之間，表面組裝元件和高密度金屬化孔的牽引角宜選得大些。

6.2.2.6  焊劑涂覆量

發(fā)泡型助焊劑，涂覆量用發(fā)泡的粒度（1.0～1.5 mm左右）、泡沫寬度和流速進(jìn)行控制，泡沫高度一般不超過(guò)印制板厚度的3/4。

噴涂型助焊劑，涂覆量用霧化粒度、焊劑流量和單位時(shí)間內(nèi)往復(fù)噴涂次數(shù)進(jìn)行控制。

6.2.2.7  傳動(dòng)速度和焊接時(shí)間

傳動(dòng)速度影響焊件的預(yù)熱時(shí)間、焊接時(shí)間、焊點(diǎn)與焊料的分離過(guò)程等，應(yīng)以焊接時(shí)間控制波峰焊機(jī)的傳動(dòng)速度，一般為2.5～3.5 S。

傳動(dòng)速度和焊接時(shí)間的關(guān)系式為：

V＝L / t  或  t＝L / V                           （6.1）

式中： L——波峰寬度，通常L為60 mm；

t——焊接時(shí)間  s；

V——傳動(dòng)速度  mm/s。

可見(jiàn)，要有足夠的焊接時(shí)間并保持較高的傳動(dòng)速度，波峰寬度L應(yīng)可以調(diào)整，較好性能的波峰焊機(jī)可滿(mǎn)足此要求。

對(duì)免洗型低固助焊劑，其活性成份活化周期較松香基助焊劑短，焊接時(shí)間一般取2～3 s，并應(yīng)嚴(yán)格控制波峰面溫度，使焊劑在焊點(diǎn)脫離錫面時(shí)仍保持一定的活性。

6.2.2.8  焊料

    a.  波峰焊使用的焊料為錫鉛共晶合金，一般錫的重量比為63％；

    b.  對(duì)焊料應(yīng)定期取樣分析，合金含量或雜質(zhì)超標(biāo)時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整或更換；

    c.  焊點(diǎn)的飽滿(mǎn)程度可通過(guò)改變回流角實(shí)現(xiàn)控制，元器件引線較長(zhǎng)的選用較大的回流角，短引線元器件的回流角與牽引角相同。

    d.  焊料雜質(zhì)允許范圍，見(jiàn)表18的規(guī)定。

表18  焊料雜質(zhì)指標(biāo)

雜質(zhì)

容限

雜質(zhì)超標(biāo)時(shí)對(duì)焊點(diǎn)性能的影響

 

銅1)

0.300

焊料硬而脆，流動(dòng)性差

 

金

0.200

焊料呈顆粒狀

 

鎘

0.005

焊料酥松易碎

 

鋅

0.005

焊料粗糙和顆粒狀，起霜和多孔的樹(shù)枝結(jié)構(gòu)

 

鋁

0.006

焊料粘滯，起霜多孔

 

銻

0.500

焊料硬脆

 

鐵

0.020 

焊料熔點(diǎn)升高，流動(dòng)性差

 

砷

0.030

小氣孔，脆性增強(qiáng)

 

鉍

0.250

熔點(diǎn)降低，變脆

 

銀

0.100

失去自然光澤，出現(xiàn)白色顆粒狀物

 

鎳

0.010

起泡，形成硬的不溶解化合物

 

 

注：1)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，雜質(zhì)銅含量是錫槽中首要控制的指標(biāo)，由于銅在錫鉛焊料中有較高的溶解速度，因此雜質(zhì)銅在錫槽中的上升速度相當(dāng)高，銅在錫鉛焊料Sn63Pb37中，溫度為250℃時(shí)的飽和度約為0.5％，通常其上限(0.4％時(shí)，對(duì)一般焊接并不產(chǎn)生影響；當(dāng)焊接表面貼裝元器件時(shí)，如SOIC或QFP,由于引線間距較小，雜質(zhì)銅的百分比應(yīng)控制在0.25％以下，以防止產(chǎn)生橋接、拉絲等焊接缺陷。當(dāng)銅含量超過(guò)容限時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)措施，如低溫除銅工藝，以降低錫槽中銅的百分比，而不是采用更換的方法。

6.2.3  焊接質(zhì)量要求和檢驗(yàn)方法

6.2.3.1  焊點(diǎn)質(zhì)量要求

    a.  焊點(diǎn)應(yīng)外形光滑，焊料適量，最多不超過(guò)焊盤(pán)外緣，最少不少于焊盤(pán)面積的80％（潤(rùn)濕角末端），金屬化孔焊點(diǎn)的焊料應(yīng)上升到上層焊盤(pán)，覆蓋面積大于上層焊盤(pán)面積的90％，元器件引線末端應(yīng)清楚可見(jiàn)；

    b.  焊點(diǎn)應(yīng)結(jié)晶細(xì)密，表面光潔，無(wú)針孔、麻點(diǎn)、焊料球；

    c.  焊料邊緣與焊件表面形成的潤(rùn)濕角應(yīng)為15～45 (；

    d.  焊點(diǎn)高度一般應(yīng)≥引線直徑；

    e.  焊點(diǎn)不應(yīng)出現(xiàn)拉尖、橋接、脫焊、開(kāi)孔和焊盤(pán)翹起及虛焊、漏焊現(xiàn)象；

    f.  單板疵點(diǎn)率應(yīng)滿(mǎn)足技術(shù)條件規(guī)定；

    g.  焊點(diǎn)經(jīng)振動(dòng)和高低溫試驗(yàn)后，機(jī)電性能應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)要求。

6.2.3.2  印制板組裝件質(zhì)量要求

    a.  印制電路板焊后翹曲度應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)規(guī)定；

    b.  印制電路板上元器件的機(jī)電性能不應(yīng)損壞；

    c.  印制電路板不應(yīng)有氣泡和熱損傷現(xiàn)象發(fā)生；

    d.  印制電路板清洗后絕緣電阻應(yīng)(1010Ω，焊點(diǎn)不應(yīng)有腐蝕現(xiàn)象；

    e.  不清洗印制電路板的絕緣電阻值應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)規(guī)定。

6.2.3.3  檢驗(yàn)方法

    a.  焊點(diǎn)檢驗(yàn)通常采用肉眼或3～5 倍放大鏡目測(cè)，大批量生產(chǎn)應(yīng)定期對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行金相結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)或采用Ｘ光、超聲、激光等方法進(jìn)行檢查；

    b.  印制電路板應(yīng)采用在線測(cè)試儀進(jìn)行功能檢測(cè)；

    c.  清洗后的印制電路板，絕緣電阻可按GB 9491規(guī)定的方法檢驗(yàn)，也可通過(guò)測(cè)量清洗去離子水的電阻率進(jìn)行間接測(cè)定。

6.2.4  其它

波峰焊典型工藝流程和波峰焊機(jī)基本操作規(guī)程見(jiàn)SJ/T 10534的附錄A和附錄B。

 

6.3  再流焊可靠性要求

6.3.1  再流焊方法分類(lèi)

    根據(jù)再流焊加熱方式分為: 紅外再流焊、汽相再流焊、激光再流焊三種。

6.3.2  紅外再流焊性能參數(shù)

    紅外再流焊適用于各種批量SMA的制造，有紅外、紅外加熱氣流、紅外加惰性熱氣流三種方式。應(yīng)具備以下性能參數(shù)。

6.3.2.1  系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間

    從冷機(jī)狀態(tài)啟動(dòng)設(shè)備，到穩(wěn)定于某溫度曲線所設(shè)定的參數(shù)所需的時(shí)間。具體可使用相關(guān)儀器測(cè)試達(dá)到設(shè)定溫度(誤差±2℃)的時(shí)間。該時(shí)間越短，設(shè)備性能越好。

6.3.2.2  傳送帶橫向溫度穩(wěn)定性

    設(shè)定某一溫度曲線，待其達(dá)到穩(wěn)定后，測(cè)定傳送帶最寬兩點(diǎn)的溫差。在整個(gè)溫度曲線范圍內(nèi)，該溫差越小越好，一般應(yīng)在±2 ℃范圍。

6.3.2.3  系統(tǒng)重復(fù)性

    在空載狀態(tài)下，設(shè)定某一溫度曲線，待其達(dá)到穩(wěn)定后，在一定時(shí)間內(nèi)(約10 h.不定期地測(cè)試溫度若干次，與所設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較。在整個(gè)測(cè)試時(shí)間內(nèi)，實(shí)測(cè)值與設(shè)定值的差別越小，重復(fù)性越好，一般應(yīng)在±2 ℃范圍。

6.3.2.4  系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時(shí)間

    設(shè)定兩條溫度曲線A和B，當(dāng)機(jī)器穩(wěn)定在A后，調(diào)啟B，測(cè)試其達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間，該時(shí)間越小越好，一般應(yīng)≤6分鐘。

6.3.2.5  系統(tǒng)負(fù)載變化能力

    在某一溫度曲線狀態(tài)下不間斷加載PCB，在PCB上設(shè)置若干個(gè)測(cè)試點(diǎn)，在不同時(shí)間(1、5、8、10、15min)下測(cè)試，同一點(diǎn)的溫差應(yīng)在±2℃范圍內(nèi)。然后停止輸入PCB，3 min后，測(cè)試溫度曲線，實(shí)際溫度與設(shè)定溫度之差的值應(yīng)≤2℃。

6.3.2.6  等溫區(qū)性能

    在一定范圍內(nèi)，PCB通過(guò)等溫區(qū)的時(shí)間越長(zhǎng)，溫度越穩(wěn)定，設(shè)備性能越好。一般設(shè)定某一等溫區(qū)溫度的溫差應(yīng)≤2℃；在相同的傳送速度下，能使PCB通過(guò)等溫區(qū)的時(shí)間較長(zhǎng)的設(shè)備較好。

6.3.2.7  PCB上下面溫差

    底部無(wú)冷卻的設(shè)備，當(dāng)PCB上面達(dá)到再流焊溫度時(shí)，底部溫度應(yīng)低于上部尖峰溫度35℃以上。

6.3.2.8  傳送帶速度精度、寬度的一致性、穩(wěn)定性

    傳送帶在速度控制范圍內(nèi), 設(shè)定高、中、低三種速度，測(cè)定速度與設(shè)定值之差的值應(yīng)≤2 mm/min；傳送帶寬度設(shè)置成最小、狀態(tài)，各自入口與出口的寬度差應(yīng)≤2 mm。在傳輸過(guò)程中，無(wú)論是空載還是滿(mǎn)載，傳送速度應(yīng)穩(wěn)定均勻，無(wú)任何抖動(dòng)和間隙。

6.3.2.9  氧氣含量

    對(duì)使用氮?dú)獾脑O(shè)備，含氧量測(cè)試值應(yīng)低于氮?dú)庠春趿颗c設(shè)備氧含量標(biāo)稱(chēng)值之和。

6.3.2.10  氮?dú)庀牧考翱墒褂脮r(shí)間

設(shè)定某一氧含量，啟動(dòng)氮?dú)夂螅_(dá)到該氧含量的時(shí)間即為設(shè)備氮?dú)夥€(wěn)定時(shí)間；在氮耗量相同的情況下，該時(shí)間越短越好。氮?dú)饪墒褂脮r(shí)間由式（3）計(jì)算。

 

H = P V / S                                       (6.2)                                                                      

 

式中：H((氮?dú)馐褂脮r(shí)間；

  P((氮?dú)庠磯毫Γ?/p>

  V((氮?dú)庠慈莘e； 

 

  S((設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氮?dú)庀牧俊?/p>

6.3.2.11  氣流速度

    強(qiáng)制對(duì)流熱風(fēng)型再流焊機(jī)，熱風(fēng)要求大流量、小流速，宜用下述方法進(jìn)行測(cè)試：將若干小型片式器件(如1206或1005)放置于光板上, 將氣流量開(kāi)到, 通過(guò)再流焊機(jī), 器件應(yīng)無(wú)任何位移。

6.3.2.12  紅外再流焊的溫度曲線

    紅外再流焊典型的預(yù)熱焊接溫度－時(shí)間曲線，應(yīng)按 SJ/T 10670- 6.5.2.1推薦的典型曲線。可根據(jù)具體情況進(jìn)行試驗(yàn)和試生產(chǎn)，測(cè)試并確定焊接效果的溫度曲線。

6.3.3  汽相再流焊

    汽相再流焊有批裝式和連續(xù)式兩種。汽相焊以氣流加熱，不必控制進(jìn)入焊點(diǎn)或PCB的熱量，適于焊接形狀不規(guī)則的元器件、插針和連接器等。其焊接溫度應(yīng)(215℃，焊接時(shí)間一般5～20s，大的復(fù)雜零件(40s。應(yīng)根據(jù)被焊物體的形狀尺寸，選擇足夠的加熱功率，以確保空載和加載焊接都有一個(gè)較好的蒸氣罩，以防止飽和蒸氣與空氣交界區(qū)的氣體擾動(dòng)和增加蒸氣的逸出。應(yīng)通過(guò)預(yù)熱和嚴(yán)格控制升溫速率等措施，減緩焊接開(kāi)始階段對(duì)元器件和PCB的熱沖擊。

    典型的帶預(yù)熱的焊接溫度((時(shí)間曲線，可引用SJ/T 10670-6.5.2.2推薦的曲線。

6.3.4  激光再流焊

    激光再流焊工藝，一般應(yīng)控制焊接時(shí)間與焊接功率。影響參數(shù)選取的因素主要是焊接材料和結(jié)構(gòu)。推薦以下典型的工藝參數(shù)及其取值范圍：

    a.  激光照射時(shí)間：0.5～2.5 s；

    b.  激光照射功率:≤20 W；

    c.  激光束直徑：0.2～1.2 mm。

 

6.4  可焊性的檢測(cè)與判別

6.4.1  印制板可焊性檢測(cè)

6.4.1.1  方法原理

金屬的可焊性取決于金屬表面被熔融焊料所潤(rùn)濕的程度。在相同的測(cè)試條件下，可焊性主要取決于金屬的成分及其表面狀態(tài)。

本方法是在規(guī)定的測(cè)試溫度、時(shí)間、助焊劑等條件下，使試樣以水平方式、恒定速度模擬浸焊過(guò)程，通過(guò)檢查焊接結(jié)果，依據(jù)有關(guān)技術(shù)條件評(píng)定試樣的可焊性。

6.4.1.2  試驗(yàn)條件

測(cè)試一般應(yīng)在GB 2421中規(guī)定的正常試驗(yàn)大氣條件下進(jìn)行。

6.4.1.3  測(cè)試設(shè)備

可焊性測(cè)試儀，性能見(jiàn)GB 4677.10的附錄B。

放大鏡或顯微鏡，一般放大3～5 倍，特殊情況50～100 倍。

6.4.1.4  測(cè)試條件

    a.  焊  料((一般采用Sn60Pb40合金，規(guī)格可按GB 246.4.28附錄B。

   b.  助焊劑((一般采用非活化松香焊劑，難焊樣品可采用活化松香焊劑，焊劑配比和規(guī)格見(jiàn)GB 246.4.28附錄C。

    c.  測(cè)試溫度((測(cè)試時(shí)的焊料溫度應(yīng)保持在235℃。

    d.  測(cè)試時(shí)間((一般選用3～5 s。

6.4.1.5  加速老化試驗(yàn)

在可焊性試驗(yàn)之前，根據(jù)設(shè)備制造者要求或經(jīng)雙方同意采用加速老化試驗(yàn)，可參照下列方法進(jìn)行：

    a.  優(yōu)選方法，按GB 246.4.3；

    b.  選擇方法1，按GB 246.4.4；

    c.  選擇方法2，蒸氣/氧化加速老化試驗(yàn)，按GB 4677.14。

6.4.1.6  試樣及處理

    a.  試樣為邊長(zhǎng)30±1 mm的正方形，取自成品印制板的適當(dāng)部位或試驗(yàn)板；

    b.  涂助焊劑，將無(wú)污染的試樣浸入助焊劑中保持1 min，注意除去金屬化孔內(nèi)氣泡，取出后垂直放置以便流掉多余焊劑。

6.4.1.7  測(cè)試步驟

    a.  將已涂覆焊劑的試樣裝入測(cè)試夾具中，安裝到可焊性測(cè)試儀上；

    b.  在焊料溫度穩(wěn)定后，按設(shè)定時(shí)間啟動(dòng)可焊性測(cè)試儀，對(duì)試樣進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試；

    c.  測(cè)試結(jié)束后，用適當(dāng)有機(jī)溶劑清除試樣上的焊劑殘?jiān)?/p>

6.4.1.8  檢查和評(píng)定

    a.  檢查：在適當(dāng)光線下，用放大鏡觀察試樣的潤(rùn)濕狀態(tài)，必要時(shí)采用剖切孔的方法，用250倍顯微鏡觀察金屬化孔內(nèi)的潤(rùn)濕狀態(tài)；

    b.  評(píng)定：沒(méi)有金屬化孔的單、雙面印制板按照GB 4588.1中的有關(guān)要求進(jìn)行評(píng)定；有金屬化孔的單、雙面印制板按照GB 4588.2中的有關(guān)要求進(jìn)行評(píng)定；多層印制板應(yīng)按有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行評(píng)定。

6.4.1.9  利用波峰焊機(jī)評(píng)定印制板的可焊性

    a.  試驗(yàn)?zāi)康?/p>

    證實(shí)印制板的制造工藝和存放條件、存放時(shí)間對(duì)印制板可焊性的影響。

    b.  試驗(yàn)方法

    當(dāng)試樣為剛剛送交的成品或儲(chǔ)存超期的印制板時(shí)，應(yīng)在滿(mǎn)足數(shù)量要求的母體中隨機(jī)抽樣，插入正在正常生產(chǎn)的波峰焊機(jī)中進(jìn)行試波（空波試驗(yàn)）。

    c.  試驗(yàn)條件

    按正在生產(chǎn)中的焊接工藝參數(shù)（焊劑品種和涂覆量、預(yù)熱溫度、波峰溫度、輸送速度、焊接時(shí)間、輸送角度等）進(jìn)行自動(dòng)焊操作，對(duì)于有金屬化孔的單、雙面或多層印制板浸入波峰深度不超過(guò)板厚的1/4。

    d.  檢查和評(píng)定

    按GB 4677.10的要求進(jìn)行。當(dāng)所用焊劑活性和焊接溫度均超過(guò)試驗(yàn)條件規(guī)范，出現(xiàn)不定性問(wèn)題時(shí)，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法重新進(jìn)行評(píng)定。

6.4.2  元器件引線可焊性測(cè)試

6.4.2.1  技術(shù)要求及考核項(xiàng)目

6.4.2.1.1  鍍錫引線組成材料的化學(xué)成分

    按GB 12061的規(guī)定。

6.4.2.1.2  規(guī)格尺寸及偏差

    鍍錫引線的規(guī)格尺寸標(biāo)準(zhǔn)按表19的規(guī)定。

 

 

表19  引線直徑標(biāo)準(zhǔn)                     mm

標(biāo)稱(chēng)直徑

0.3

0.4、0.5、0.6

0.7、0.8、1.0

1.2、1.4、1.5

 

允許偏差

＋0.014

＋0.020

＋0.030

＋0.040

 

 

－0.007

－0.010

－0.015

－0.020

 

 

6.4.2.1.3  表面質(zhì)量

鍍錫引線表面應(yīng)光潔、應(yīng)無(wú)鍍層脫落，無(wú)黑斑、銹蝕、傷痕和尺寸超差的錫瘤、毛刺等缺陷。

6.4.2.1.4  鍍層連續(xù)性

鍍錫引線的鍍層應(yīng)連續(xù)，應(yīng)符合GB 4909.9-10的規(guī)定。

6.4.2.1.5  鍍層結(jié)合力

鍍錫引線的鍍層與基體金屬間的結(jié)合力應(yīng)符合GB 4909.11的規(guī)定。

6.4.2.1.6  可焊性考核

    a.  考核引線在155±2 ℃的恒溫箱中加熱16 h后的可焊性；

    b.  考核引線在100 ℃水蒸氣中連續(xù)放置4 h后的可焊性；

    c.  可焊性試驗(yàn)采用焊球法和潤(rùn)濕稱(chēng)量法，試驗(yàn)溫度235±2 ℃，以焊球法考核焊接的時(shí)間，以潤(rùn)濕稱(chēng)量法考核3 s的實(shí)際潤(rùn)濕力與理論潤(rùn)濕力之間的百分?jǐn)?shù)。潤(rùn)濕稱(chēng)量法為仲裁試驗(yàn)法，引線可焊性指標(biāo)按GB 246.4.21、GB 246.4.28和GB 246.4.32的規(guī)定。

6.4.2.1.7  可焊性相關(guān)試驗(yàn)

    a.  鍍錫引線可焊性相關(guān)試驗(yàn)列于表20。

 

表20  引線可焊性試驗(yàn)方法

項(xiàng)    目 

試  驗(yàn)  方  法

 

表面質(zhì)量

（3～5）倍放大鏡，目測(cè)

 

鍍層厚度

SJ 1281

 

鍍層的連續(xù)性

GB 4909.9或GB 4909.10

 

鍍層的結(jié)合力

GB 4909.11

 

可焊性

GB 246.4.21、GB 246.4.28和GB 246.4.32

 

 

    b.  試驗(yàn)環(huán)境：溫度15～35 ℃，相對(duì)濕度（45～75）％ 。

    c.  試驗(yàn)樣品在進(jìn)行可焊性試驗(yàn)前，不進(jìn)行清潔處理。

    d.  老化試驗(yàn)結(jié)束后，試樣應(yīng)在正常大氣條件下放置恢復(fù)2～24 h后再進(jìn)行可焊性測(cè)試。

    e.  焊球法按GB 246.4.28第4.8條“試驗(yàn)方法3（溫度為235℃的焊球）”規(guī)定實(shí)施，焊劑配比和規(guī)格見(jiàn)GB 246.4.28附錄C，切割焊球速度為10 mm/s。

    f.  潤(rùn)濕稱(chēng)量法按GB 246.4.21和GB 2424.32規(guī)定實(shí)施，焊劑配比和規(guī)格見(jiàn)GB 246.4.28附錄C，試樣浸入焊槽的深度為3 mm。

g.  多硫化鈉浸漬法按GB 4910中9.2和9.3條實(shí)施，試棒直徑按表21的規(guī)定，引線在其上卷繞3圈后完全浸入多硫化鈉溶液中30 s，經(jīng)清水沖洗后，試樣的螺旋卷繞部分的外周表面應(yīng)不發(fā)黑，鍍層應(yīng)無(wú)裂紋。多硫化鈉溶液的制備按GB 4909.11中4.1～4.4進(jìn)行。

    h.  顯微鏡觀察法是將引線按表21的要求卷繞3圈后，直接放在50～100倍的顯微鏡下進(jìn)行觀察，螺旋外周表面應(yīng)無(wú)鍍層裂紋。

 

表21  引線試驗(yàn)試棒直徑

引線標(biāo)稱(chēng)直徑d (mm)

試棒直徑不大于

 

d≤0.68

4d

 

d(0.68

5d

 

 

6.4.2.2  可焊性評(píng)定

6.4.2.2.1  元器件錫焊連接的可靠條件

    a.  錫焊連接的焊點(diǎn)可靠性取決于下述三個(gè)條件：

    (  連接設(shè)計(jì)：包括選定的被連接的金屬零件的形狀、尺寸、成分和組裝方法。

    (  被連接金屬零件表面的潤(rùn)濕性。

    (  焊接連接所用的條件：包括溫度、時(shí)間、焊劑、焊料合金、設(shè)備等。

    b.  錫焊對(duì)元器件的要求：

    (  耐熱性能：應(yīng)承受超過(guò)所用焊料合金液相溫度線足夠高的溫度、保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間（包括焊接潤(rùn)濕、返工和用烙鐵維修），性能不會(huì)產(chǎn)生短期或長(zhǎng)期變化。

    (  耐機(jī)械和化學(xué)應(yīng)力：應(yīng)承受清洗過(guò)程的機(jī)械和化學(xué)應(yīng)力，不產(chǎn)生短期或長(zhǎng)期的損傷。

6.4.2.2.2  試驗(yàn)安排

元器件在試驗(yàn)過(guò)程中將受到各種應(yīng)力的作用，有可能影響可焊性試驗(yàn)的結(jié)果，因此，在制定可焊性試驗(yàn)規(guī)范時(shí)應(yīng)精心設(shè)計(jì)試驗(yàn)程序，避免得出錯(cuò)誤結(jié)論或影響其他特性的試驗(yàn)。試驗(yàn)順序一般按以下原則安排：

    a.  非破壞性試驗(yàn)和按規(guī)定應(yīng)進(jìn)行的諸如加速老化試驗(yàn)，可安排在可潤(rùn)濕性試驗(yàn)之前進(jìn)行；

    b.  耐焊接熱試驗(yàn)應(yīng)采取熱屏蔽預(yù)防措施，使之與長(zhǎng)期運(yùn)行試驗(yàn)無(wú)關(guān)；

    c.  在氣候試驗(yàn)之前，應(yīng)考慮是否清洗焊劑殘留物；在機(jī)械和化學(xué)試驗(yàn)之前，應(yīng)考慮是否去除活性焊劑殘留物。

6.4.2.2.3  可焊性試驗(yàn)參數(shù)

通常，錫焊生產(chǎn)不需要選擇不同形式的元器件去適應(yīng)不同的安裝條件，而是廣泛采用表22所列的工藝參數(shù)范圍。

 

表22  焊料工藝溫度

焊      料

近似共晶成分的錫鉛

 

 

烙鐵焊        （230～300）℃

 

工藝溫度范圍

槽焊或波峰焊  （230～260）℃

 

 

汽相再流焊    （210～260）℃

 

 

紅外線再流焊  （200～280）℃

 

 

烙鐵焊            （1～5）s

 

熱暴露持續(xù)時(shí)間

槽焊或波峰焊      （3～5）s

 

 

汽相再流焊      （20～60）s

 

 

紅外線再流焊    （30～60）s

 

 

表列參數(shù)是根據(jù)高應(yīng)力和低應(yīng)力經(jīng)驗(yàn)綜合而成的。高應(yīng)力是指工作溫度高或熱暴露時(shí)間長(zhǎng)，其特點(diǎn)是可以改善潤(rùn)濕性但易損傷元器件；低應(yīng)力是指工作溫度接近焊料熔點(diǎn)或熱暴露時(shí)間短，其特點(diǎn)是元器件不易受損，但不易焊接或焊接質(zhì)量差（產(chǎn)生冷連接的概率增大）。經(jīng)綜合考慮，標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)參數(shù)為：可焊性試驗(yàn)溫度235 ℃，耐焊接熱試驗(yàn)溫度為260℃。元器件在通過(guò)此試驗(yàn)后，應(yīng)仍能承受通常組裝過(guò)程的應(yīng)力范圍。

對(duì)耐焊接熱試驗(yàn)，為使其迅速潤(rùn)濕，宜采用活性焊劑，保證受試元器件的加熱時(shí)間盡可能短。當(dāng)試驗(yàn)大熱容量元器件時(shí)，應(yīng)保證溫度高于焊料液相線40 ℃以上，焊料槽容量應(yīng)足夠大，能有效保持其溫度。

6.4.2.2.4  可潤(rùn)濕性試驗(yàn)

可潤(rùn)濕性試驗(yàn)是將元器件引出端與焊料結(jié)合在一起，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行潤(rùn)濕質(zhì)量判定。焊接時(shí)間試驗(yàn)，是對(duì)焊料邊界所有點(diǎn)上的接觸角均勻下降到一個(gè)低角度時(shí)所需要的時(shí)間進(jìn)行測(cè)估。有的用目測(cè)進(jìn)行評(píng)定，有的則進(jìn)行時(shí)間測(cè)量，完全定量的試驗(yàn)應(yīng)測(cè)量樣品上焊料表面張力與時(shí)間的關(guān)系曲線。一般，延長(zhǎng)浸漬時(shí)間，接觸角可能再次增加，焊料從樣品表面收縮，產(chǎn)生弱潤(rùn)濕。

各種試驗(yàn)方法及其適用范圍見(jiàn)表23。

  

表23  試驗(yàn)方法適用范圍

試驗(yàn)方法

適  用  范  圍

 

焊槽試驗(yàn)

 適用于元件引出端

 

烙鐵試驗(yàn)

 適用于不宜用其他方法試驗(yàn)的引出端（定性）

 

焊球試驗(yàn)

 適用于圓形引線，測(cè)量潤(rùn)濕時(shí)間

 

旋轉(zhuǎn)浸漬試驗(yàn)

 適用于印制板樣件，測(cè)量潤(rùn)濕程度和弱潤(rùn)濕

 

潤(rùn)濕稱(chēng)量試驗(yàn)

 適用于具有規(guī)則截面的引出端，測(cè)量潤(rùn)濕力和時(shí)間（定量）

 

浸焊試驗(yàn)

適用于表面安裝元器件（定性）

 

微潤(rùn)濕稱(chēng)量試驗(yàn)

 適用于表面安裝元器件（定量）

 

 

    對(duì)于可潤(rùn)濕性定性試驗(yàn)的試驗(yàn)程序和注意事項(xiàng)以及表23中各項(xiàng)可潤(rùn)濕性試驗(yàn)方法的具體要求，見(jiàn)GB/T 2424.17中7.1.2～7.6；對(duì)于表面安裝元器件的可焊性，金屬化層的耐溶解性和耐焊接熱試驗(yàn)（同樣適用于一般元器件）中涉及的局限性、嚴(yán)酷度選擇以及浸漬姿態(tài)，見(jiàn)GB/T 2424.17中7.7。

6.4.2.2.5  試驗(yàn)說(shuō)明

  圖1給出了組成試驗(yàn)T的各個(gè)部分和各種方法以及它們之間的相互關(guān)系。其中方法1A（260 ℃焊槽）、方法1B（350 ℃焊槽）和方法2（350 ℃烙鐵）本身不是一種試驗(yàn)方法，是模擬在電性能和引出端強(qiáng)度等試驗(yàn)之前的加熱氣候暴露，因此不包括在焊接過(guò)程中耐機(jī)械應(yīng)力的試驗(yàn)程序。

6.4.2.2.6  試驗(yàn)材料的選擇

    a.  焊料選擇

    在電子和電工設(shè)備中焊接用焊料大多采用Sn60Pb40(多數(shù)用于人工焊接）和Sn63Pb37(多數(shù)用于波峰焊和再流焊）錫鉛合金，一般試驗(yàn)均選用Sn60Pb40合金。經(jīng)驗(yàn)表明，雜質(zhì)含量符合GB 246.4.28附錄B要求時(shí)，不會(huì)影響焊料的潤(rùn)濕能力。

  b.  焊劑選擇

  在電子和電工設(shè)備的焊接大多采用帶有活性劑的松香焊劑（改性的或天然的）。活性劑用于改進(jìn)焊劑的潤(rùn)濕性或增加金屬氧化層的溶解速度，可以縮短焊接時(shí)間，其配方一般是不公開(kāi)的。為避免對(duì)每一種活性焊劑規(guī)定一個(gè)焊接時(shí)間，并使試驗(yàn)?zāi)馨ㄗ顗那闆r，試驗(yàn)一般采用非活性的松香焊劑，也使焊接持續(xù)時(shí)間變得易于測(cè)量。只有在非使用活性焊劑就無(wú)法進(jìn)行焊接試驗(yàn)的情況，才允許使用規(guī)定的活性焊劑試驗(yàn)。

 

圖1 可焊性試驗(yàn)方法

 

常用的焊劑是異丙醇松香溶液或乙醇松香溶液。松香重量比在（25～40）％之間時(shí)，一般不影響焊接時(shí)間；為使在試驗(yàn)中不因溶劑的蒸發(fā)引起濃度增加而影響試驗(yàn)結(jié)果，宜選擇重量比為25％的標(biāo)準(zhǔn)濃度。

6.4.2.2.7  加速老化試驗(yàn)方法

元器件引線自然老化（裝上印制電路板之前的儲(chǔ)存）的影響因素主要是：

    a.  封裝形式；

    b.  存放的自然環(huán)境（溫度、相對(duì)濕度、大氣污染等）；

    c.  引線材料及其鍍層的特性。

由于自然老化方式不同，如擴(kuò)散氧化、硫化、部分水化甚至有顯著腐蝕，導(dǎo)致原本制造工藝和鍍層相同的引線的潤(rùn)濕性發(fā)生差異。一般，元器件在產(chǎn)出后的幾個(gè)月甚至幾年后才使用，因此應(yīng)維護(hù)其引線表面的潤(rùn)濕性。通過(guò)加速老化試驗(yàn)可預(yù)計(jì)元器件的老化特性，有助于維護(hù)其引線表面的潤(rùn)濕性。

模擬自然老化試驗(yàn)的環(huán)境條件：溫度0～35 ℃、相對(duì)濕度(50～95)％。試驗(yàn)應(yīng)在沒(méi)有二氧化硫、硫化氫等氣體條件下實(shí)施GB 246.4.28的加速老化程序。

對(duì)已經(jīng)預(yù)計(jì)到表面退化原因的元器件，可采用老化試驗(yàn)方法2（長(zhǎng)期濕熱試驗(yàn)Ca，10d）和老化試驗(yàn)方法3（干熱試驗(yàn)Ba155℃，16h）。前者適于由金屬間的擴(kuò)散引起表面變化的元器件，后者適于由氧氣和水氣引起表面變化的元器件。

  對(duì)于無(wú)法預(yù)計(jì)其變化過(guò)程和雖有規(guī)范但沒(méi)有給出鍍層種類(lèi)的元器件，宜采用老化試驗(yàn)方法1（蒸汽老化），按所需的嚴(yán)酷度選擇1 h或4 h老化試驗(yàn)。1 h老化適于元器件制造后很快就使用的情況，4 h老化適于元器件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存后才使用的情況。