产品电子装联质量控制与检验.ppt

电子产品装联质量控制与检验,目录,1.概述2.装联准备的质量检验3.印制电路板组装的质量控制4.电子产品焊接质量控制5.电子产品清洗的质量检验6.压接质量控制7.整机装联质量控制8.电子产品防护加固的质量控制9.电缆组装件制作的质量控制10.PCA修复与改装的质量控制,1.概述,电子产品装联是指用规定的电子元器件和零、部（组）件，经过电子及机械的连接和装配，使电子产品满足设计任务及要求的过程。因此，电子产品装联质量是决定电子产品可靠工作的关键。随着电子技术的不断发展和新型元器件的不断出现，电子装联技术也在不断地变化和发展，对电子产品的质量和检验要求更为严格，全面质量管理和生产全过程的质量控制已经成为共识。,1.1 产品质量特性,质量是指产品的优劣程度，也是一组固有特性满足要求的程度。其特性包括：,性能：产品满足使用目的所具备的技术特性。寿命：产品在规定使用条件下完成规定功能的工作总时间。可靠性：产品在规定时间内，在规定的条件下，完成规定功能的能力。安全性：产品保证使用者不受到损害。经济性：产品从设计、生产到整个使用周期内的成本和费用。,1.2 质量检验,检验是通过观察和判断，必要时结合测量、试验所进行的符合性评价。,1.2.1 质量检验的目的,验证设计 通过质量特性规定产品的功能，经过检验（含试验），验证设计规定的质量特性是否已在产品上实现。,提供数据 通过检验记录、检验报告等收集数据，为质量控制提供数据。,反馈信息 通过对检验数据进行分析和评价，为改进设计、提高质量、改进管理提供必要的质量信息。,保证质量 通过对产品质量特性的符合性鉴别，对不合格品进行授权范围内的处置，防止它们被接收、进入下一过程或交付给顾客，从而实现产品生产全过程层层把关，确保产品质量。,1.2.2 质量检验的职能,质量检验工作具有4大职能和对产品质量一票否决权，其中4大职能是指：,把关职能：通过对生产过程的检验，判定产品是否合格，确保不合格的原材料不投产，不合格的元、零、组件不装配，电装工序不合格的产品不转入调试工序、不得加电，不合格的产品不出厂。预防职能：通过生产巡迥检验、工序检验和批量产品首件检验等方法防止不合格产品产生，并协助找出不合格产品产生的原因，及时予以排除并防止再次发生。监督职能：按照检验制度和质量法规的有关要求，对生产过程实施质量监督。如对生产现场5M1E、工艺纪律、文明生产和质量措施等执行情况的监督。报告职能：平时工作中注意收集、记录、分析和评估产品质量情况，并及时报上级和有关部门，为改善和提高产品质量提供依据。,1.2.3 质量检验的依据,检验依据一般包括：,订货方与承制方签订的订货合同或技术协议书。检验要求应反应到相关技术资料中。产品设计图样、技术条件、工艺规程、检验规范和标准样件。其中，标准样件应该挂有样件标签，并应有有关技术负责人的签署和使用期限。产品设计引用的或承制方、订货方共同约定使用的国家标准、国家军用标准、行业标准、企业标准。,1.2.4 质量检验的工作步骤,做好质量检验工作，一般要经过以下步骤:,熟悉与掌握质量要求 熟悉检验依据，明确检验项目及其要求，准备检验（测）工具、量具、设备，确定检验方法。,检验测试 用规定的计量器具、测试设备，检查、测量、试验或度量产品，获取产品的质量 特性值。,比较判定 将测得的质量特性值与质量要求进行比较，对产品的符合性进行判定。,记录与处置 记录检测数据，标志产品，放行合格品，隔离不合格品，承办质量证明文件，传递质量信息。,1.2.5 产品质量的三检和终检,三检：产品在生产过程中，对完成的工序经操作者“自检”、班（组）长“互检”和专职检验员检验的工作程序。终检：对部（组）件、整机的终检，系统的终检。未经终检合格的产品，不得签发合格证，产品不得交付。,1.3 产品质量问题归零要求,1.3.1 质量问题技术归零要求,定位准确：确定质量问题发生的准确部位。机理清楚：通过分析或试验等手段，确定质量问题发生的根本原因。问题复现：通过试验或验证，确认质量问题发生的现象，验证问题定位和机理分析的正确性。措施有效：针对质量问题，采取纠正措施并经验证确保质量问题解决。举一反三：把发生的质量问题，通过反馈，检查类似的问题发生的可能性，并采取预防措施。,1.3.2 质量问题管理归零要求,过程清楚：查明质量问题发生全过程，从管理上找出薄弱 环节或漏洞。责任明确：分清造成质量问题的责任人，分清责任的主次和大小。措施落实：针对薄弱环节，制定并落实纠正措施和预防措施。严肃处理：对责任单位和责任人严肃对待，从中吸取教训，达到教育目的。完善规章：针对薄弱环节，健全和完善规章制度并落实。,1.4 电子产品装联工艺流程,装联前准备1.元器件测试筛选及老炼2.元器件预处理3.导线端头处理4.PCB预处理,PCB组装1.元器件安装2.PCB焊接3.PCB清洗,检验1.外观检查2.焊接（焊点）检验3.清洁度检测4.电性能测试和筛选,整机装配1.电气连接2.机械装配,导线束（电缆束）加工,整机检验和测试方法,防护处理1.防护喷涂2.灌封与粘固,成品检验电性能测试和检查,产品例行试验1.气候环境试验2.力学环境试验,包装出厂,1.5 电子产品装联质量检验,装配质量控制,装配过程中的检验,整机检验,元器件、装配件检验,元器件、印制板可焊性检查,材料规格、牌号、合格证,配套检验,元器件性能测试与筛选,装配件外观检验,印制板组装件检验,导线束质量检验,焊接、压接质量检验,搪锡质量检验,引线成形质量检验,部件整件组装质量检验,整机例行试验,整机装联正确性检查,整机电性能检查,整机外观检查,2.装联准备的质量检验,2.1 元器件引线的可焊性检查可焊性是衡量元器件和PCB焊接部位是否可以顺利发生焊接过程的重要特征之一，是保证焊点质量，防止焊点缺陷的重要条件。可焊性：物体表面具有的使焊料润湿它的特性。按试验规范要求，在3秒内可达到焊料润湿，8秒前不出现基材表面断续润湿，该表面被认为 具有良好的可焊性可焊性检查主要有以下三种方法 焊槽法（垂直浸渍法）焊球法（润湿时间法）润湿称量法（GB/T2423.32-2008）IEC60068-2-58试验Td：表面安装元器件的可焊性、金属化层耐熔蚀和耐焊接热 标准试验条件：可焊性试验温度235 耐焊接热试验温度260,可焊性检查方法,焊槽法（垂直浸渍法）焊槽法又称垂直浸渍法，它是模拟元器件引线搪锡工艺，即把浸有焊剂的元器件引线以一定的速度（25mm/S）垂直浸入规定温度的焊料槽中，停留时间为2S,然后以同样的速率将引线提出，经清洗后评定可焊性的优劣。将试样和标准样品比较，如引线表面覆盖一层均匀、平滑、连续的焊料薄膜，并且覆盖面积不少于测试面积的90%，其余10%的面积上允许有少的针孔，但不集中在同一部位上，该引线的可焊性视为合格。此法的优点是方法简单，各种形状的引线均可检查，但测试误差大，计算可焊面积不够正确。,可焊性检查方法,焊球法（润湿时间法）焊球法又称润湿时间法，用专用的可焊性测试仪测定引线的可焊性。将一定重量的焊料球加热熔化并控制在规定的温度，然后经浸过焊剂的引线固定在夹持定位机构上，调整计时探针使其与引线的距离为最小（0.5mm以内），如图2.1所示。,图2.1 焊球法测试原理,润湿称量法（GB/T2423.32-2008)润湿称量法是一种先进的测量方法，用专用的可焊性测试仪测定任何形状的引线和印制电路板的可焊性。当引线浸入熔融焊料时，焊料对引线会产生润湿作用，其润湿过程如图所示。图中在经过初始排拆阶段，即不润湿状态（a）、(b)，随时间的变化，即润湿角由180向0变化，当=90时，焊料开始润湿引线。因此，可以根据润湿角的变化和大小，定量表现出焊料润湿引线的情况。但是正确测量润湿角在技术上是很困难的，而焊料对引线的作用力f是可以方便地测量出来；润湿称量法就是根据测量焊料表面张力的垂直分量的大小来判定可焊性。,可焊性检查方法,图2.2 焊料对引线的润湿过程,可焊性检查方法,F测/F理2/3 级1/3F测/F理2/3 级1/5F测/F理1/3 级理论润湿力（F理）用下列经验公式计算：F理=-40L+8V式中：L为引线的周长（mm）V为引线浸入焊料部分的体积（mm）,图2.3 焊料对引线的润湿过程,2.2 元器件引线搪锡,锡铅合金为最佳的可焊性镀层，其厚度为5-7 m。,2.2.1 元器件引线电烙铁和锡锅搪锡温度,2.2.2 搪锡质量检验,检验方法：全检和抽检（按5%-10%抽检）质量要求,元器件外观无损伤、无裂痕，漆层完好，无烧焦、脱落现象，元器件的型号、规格、标志清晰。搪锡部位的表面光滑明亮，无拉尖毛刺现象，锡层厚度均与，无残渣和焊剂粘附。电连接器内（针、孔）无焊剂、焊料流入。电连接器的焊杯、焊针无扭曲、无裂纹，绝缘体表面无隆起、无裂纹。电连接器焊接部位的焊料润湿良好，无拉尖，与相邻焊点无焊接粘连。,2.2.3 镀金引线的除金处理,金镀层是抗氧化性很强的镀层，与SnPb焊料有很好的润湿性，但直接焊接金镀层时，SnPb合金对金镀层产生强烈的溶解作用，金与焊料中的Sn金属结合生成AuSn4合金，枝晶状结构，其性能变脆，机械强度下降。为防止金脆现象出现，镀金引线在焊接前必须经过搪锡除金处理。,相关标准对除金的规定,GB/T19247.1-2003/IEC61191.1-1998：为了使焊料在金镀层上脆裂最小（如元器件引线、印制板连接盘），任何焊点上的金总体积不应超过现有焊料体积的1.4%（即质量的3%）。引线和接线端子应使用双搪锡工艺或动态波峰焊有效除去金。印制板焊盘上金镀层厚度不应超过0.15 m。,IPC-J-STD-001D对镀金引线除金的规定,对于具有2.5m或更厚金层的通孔元件引线，在焊接前，应去除至少95%被焊表面的金层；对于表面贴装元器件，不管金层厚度为多少，在焊接前，应去除至少95%被焊表面的金层；针对镀金层厚度大于或等于有2.5m的元器件，可采用二次搪锡工艺或波峰焊接工艺去除焊接端头表面的金层。针对采用化学浸镍金（ENIG）工艺的印制板，印制板表面镀金层可免除除金要求。,相关标准对除金的规定,QJ165B-2014规定：,镀金引线或焊端均应进行搪锡处理，不允许在镀 金引线或焊端上直接焊接，镀金引线除金处理应符 合QJ3267规定。,ECSS-Q-70-08规定:在任何情况下，都不允许在金镀层上直接焊接。去除金镀层的方法见7.1.,相关标准对除金的规定,2.3 元器件引线成形,2.3.1 引线成形工艺要求,2.3.2 引线成形质量检验,元器件引线成形后，用3-10倍放大镜进行外观检查，并应达到如下质量要求：,引线成形过程中，引线直径的任何减小或变形不应超过10%。引线弯曲90后，弯曲段应与元器件中心轴垂直，其偏差在10内。引线成形后不应产生刻痕、损伤和镀层剥落。成形过程中造成的压痕不能超过引线直径的10%。引线成形尺寸应符合安装要求，元器件标志清晰可见。中小功率三极管引线弯曲角度不应超过45，扁平封装集成电路引线的最小弯曲半径不小于2倍的引线宽度，弯曲点距元器件本体的最小距离为10mm。表面安装器件引线平面度误差不大于0.1mm。,2.4 导线端头处理,2.4.1 导线端头处理工艺要求导线端头绝缘层剥除应使用热控型剥线工具，限制使用机械（冷）剥线工具。采用机械剥线工具，应采用不可调钳口的精密剥线钳，并做到钳口与导线规格 配合的唯一性。热剥工艺造成的绝缘层变色是允许的，但不应烧焦发黑。化学剥除绝缘层仅适用于单股实芯导线的端头处理，处理后应立即进行中和、清洗；屏蔽导线屏蔽层的处理应符合产品技术要求，处理方法应符合有关标准的要求。,2.4.2 导线端头处理质量检验,导线的下料长度应符合技术文件的规定，导线绝缘层、护套切合段应整齐，芯线段面应无缺陷。脱头后的断面应不卷曲、无刻痕、无断股等。绝缘层应无擦伤、压伤或开裂。厚度应无变化。塑料绝缘层变色长度应不超过2mm。纤维编织的外绝缘层或护套脱头后编织层应不松散，纤维包内的绝缘层脱头后应不外露。屏蔽线的端头处理应不损失金属编织层和导线的绝缘层。芯线的绞合方向一致，绞合均匀，松紧程度适宜。线芯应无损失、断股或出现单股越出等现象。搪锡后的芯线表面应整齐、平滑，焊料渗透到多股绞合芯线之间，润湿良好，焊料分布均匀，无拉尖、毛刺等现象。清洗后的导线表面应整洁、干净，表面无焊剂、焊料渣等污物。导线标记正确，字迹清晰、易识别、附着牢固。,2.5 PCB组装前的预处理,PCB的复验组装前要求,3.印制电路板组装的质量控制,3.1 元器件通孔拆装（THT）3.1.1 通孔插装工艺要求,元器件通孔插装应符合QJ 3012的要求。轴向引线元器件采用水平安装。元器件安装表面无裸露电路时，且功率不大于1W时，可采用贴板安装。元器件若安装在裸露电路上，元器件本体与裸露电路之间至少留有0.25mm间隙，但最大距离一般不应超过1.0mm。非轴向引线元器件本体与板面水平安装时（如径向引线电容的水平安装），元器件本体与板面应充分接触，并采取固定措施。印制电路板元器件安装孔径与引线直径之间应保持0.2mm0.4mm的安装间隙。插入任何一个焊盘孔的导线或引线数量不应超过一根。金属壳体元器件安装时应能与相邻印制导线和导体元器件绝缘。,元器件安装位置不应妨碍焊料流动到被焊接的金属化孔在焊接终止面的焊盘。元器件安装位置妨碍焊料流动到被焊接的金属化孔在焊接终止面的焊盘的情况如图3.1所示 元器件安装后，引线伸出板面的长度一般为1.5mm0.8mm。如图3.2所示。d引线直径,图3.1,图3.2,器件安装后，引线端头采用弯曲连接时，应符合图3.3要求 跨接线的安装应符合轴向引线元器件的安装要求。,图3.3,3.1.2 安装形式,贴板安装 在电子设备中，轴向引线的元器件一般采用贴板安装，安装间隙小于1mm。当元器件为金属外壳，安装面又有印制导线是，应加垫绝缘衬垫或元器件套绝缘套管。,悬空安装 悬空安装一般适用于发热较大的元件（如2W以上的电阻），安装距离一般在3-5mm。但安装时必须考虑元器件的重量，以避免振动或冲击等力学环境下元器件的损害。,垂直安装（立式安装）轴向元件一般不采用垂直安装，垂直安装适用于安装密度较高的场合，其抗震性能较差，不适用于大质量细引线的元器件。半导体三极管和园壳封装集成电路立式安装时，应尽量降低安装高度。,粘固和绑扎 对于抗振要求高，质量大的元器件（7g，3.5g），元器件安装后可采用粘固（硅橡胶、环氧树脂等粘胶剂）将元器件本体与印制电路板粘固在一起，或可用锦丝绳绑扎在印制电路板上。,支架固定 对大质量元器件，如继电器、变压器、阻流圈等，可采用金属支架固定在印制电路板上。必要时对安装部位可加装减振材料。,嵌入式安装（埋头安装）嵌入式安装适用园壳封装的三极管和集成电路，它可以降低元器件的安装高度。,3.2 元器件表面贴装（SMT),元器件（SMC/SMD）基本要求：外形适合自动化贴装要求；尺寸、形状标准化，并具有良好的互换性；元器件焊端和引脚的可焊性符合要求；符合再流焊和波峰焊的耐高温焊接条件；可承受有机溶剂的清洗；,根据设计和工艺要求，选择元器件种类、尺寸和封装形式；元器件包装形式适合贴装机自动贴装；元器件焊端（引脚）应涂镀厚度不小于7.5m的锡铅合金（Sn含量5868%）；包装开封后在255，HR5570%条件下，在存放48小时内焊接仍能满足焊接技术要求；元器件在40的清洗溶剂中，至少能承受4min的浸泡时间；元器件能承受10个再流焊周期，每个周期为215，时间为60s，并能承受在 260 的熔融焊料中10s的浸泡时间；元器件引线歪斜度误差不大于0.8mm；元器件引线共平面度误差不大于0.1mm。无铅元器件镀层识别（IPC-1066）湿敏器件的处理规定（IPC-020、IPC-033）,选购要求：,PCB基材一般选用FR4环氧玻璃纤维板，或FR4改性、FR5板；板面平整度好，翘曲度0.75%，安装陶瓷基板器件的PCB翘曲度0.5%；焊盘镀层光滑平整，一般不采用贵金属为可焊性保护层；阻焊膜的厚度不大于焊盘的厚度；安装焊盘可焊性优良，表面的润湿性应大于95%；焊盘图形符合元器件安装要求，不允许采用共用焊盘；PCB能进行再流焊和波峰焊PCB生产后，72小时内应进行真空包装。,印制电路板（PCB）,焊膏的技术要求:焊膏的成分符合国家标准的要求（条）在储存期内焊膏的性能保持不变焊膏中金属颗粒与焊剂不分层室温下连续印刷时，焊膏不易干燥，印刷性好焊膏粘度要保证印刷时具有良好的脱模性，又要保证良好的触变性，印刷后焊膏不产生塌陷严格控制金属微粉和金属氧化物焊料，避免焊接时随溶剂、气体挥发而飞溅，形成锡珠焊接时润湿性良好焊膏中助焊剂具有高绝缘性和低腐蚀性,3.2.3 焊膏,焊膏的成分焊料合金（SnPb、SnPbAg等）85-92%活化剂（松香、三乙醇胺等）0.05-0.5%增粘剂（松香醇、聚乙烯等）2-5%溶剂（丙三醇、乙二醇等）3-4%摇溶性附加剂（石蜡软膏基剂）0.2-2%其他添加剂（抗腐蚀、光亮度、阻燃等作用）0.5-2.5%,焊膏的管理和使用焊膏应储存在510的环境条件下使用前必须经回温处理，常温下会温2 4h使用前应充分搅拌印刷后应及时完成焊接，根据焊膏厂商推荐参数，一般情况下应在4h内完成焊接,3.2.4 焊膏印刷,焊膏印刷工艺要求：印刷时膏量均匀，一致性好；焊膏图形清晰，相邻图形之间不粘连，并与焊盘图形基本一致；引脚间距大于0.635mm的器件，印刷的焊膏量一般为0.8mg/m，引脚间距小于0.635mm的器件，印刷焊膏量一般为0.5mg/m；焊膏覆盖每个焊盘的面积应在75%以上，无明显塌落，错位不大于0.2mm，细间距不大于0.1mm；印刷压力一般选择为0.30.5N/mm，印刷速度为10 25mm/s；严格回收焊膏的管理和使用。,印刷工序的检验施加焊膏的均匀性和一致性印刷图形与焊盘图形的一致性；印刷图形是否清晰，相邻焊盘之间是否有粘连现象；焊膏覆盖在每个焊盘上面积是否超过75%；印刷后是否塌陷，边缘是否整齐一致，错位是否在0.1 0.2mm；,合格的焊膏印刷图形如下：,3.2.5 元器件贴装,元器件表面安装应符合相关标准的要求。元器件安装可采用手工贴装和自动贴装，贴装时应保证焊端至少75%覆盖焊盘。引线间距大于0.635mm的器件，引线压入焊膏的深度应不小于引线厚度50%，对于引线间距不大于0.635mm的器件，压入深度应小于引线厚度50%，最小为25%。引线间距大于0.635mm的器件，一般要求焊膏被挤出量（长度）不大于0.2mm，引线间距小于0.635mm的器件，焊膏挤出量（长度）应不大于0.1mm。并保证挤出的焊膏不与相邻的焊盘或焊膏产生桥连。,元器件贴装工艺要求,片式元件安装要求应符合图3.4要求。,A片式元件焊端横向偏移出焊盘的距离，最大为15%W或15%P；B片式元件焊端纵向偏移出焊盘的距离，不允许偏移出焊盘；P焊盘宽度；W引线宽度。,扁平、带状、L型和翼形引线器件的安装应符合图3.5要求。,A引线焊端横向偏移出焊盘的距离，最大为15%W；B引线焊端纵向偏移出焊盘的距离，不允许偏移出焊盘；L引线搭接在焊盘的长度；L1.5WW引线宽度。,图3.4,图3.5,圆形、扁圆形引线器件安装应符合图3.6要求。,A引线焊端横向偏移出焊盘的距离，最大为15%引线宽度；B引线焊端纵向偏移出焊盘的距离，不允许偏移出焊盘；L引线搭接在焊盘的长度。L1.5W,J型引线器件安装应符合图3.7要求。,A引线焊端横向偏移出焊盘的距离，最大为15%W；B引线焊端纵向偏移出焊盘的距离，不允许偏移出焊盘；T引线厚度；W引线宽度。,图3.6,图3.7,城堡型引线器件安装应符合图3.8要求。,A引线焊端横向偏移出焊盘的距离，最大为15%引线宽度；B引线焊端纵向偏移出焊盘的距离，不允许偏移出焊盘；W侧面引线焊盘宽度；H侧面引脚焊盘高度。,球栅阵列封装器件（BGA）安装时，BGA焊球不应偏离焊盘，且BGA焊球应未与相邻焊盘的焊膏粘连。,图3.8,元器件是否正确；贴装位置是否正确（偏差是否符合要求）；元器件焊接部位浸入焊膏厚度后是否超过50%；,元器件贴装检验,4.电子产品焊接质量控制,焊接：利用比被焊金属熔点低的焊料，与被焊金属一同加热，在被焊金属不熔化的条件下，熔融焊料润湿金属表面，并在接触面上形成合金层，从而达到牢固的电气连接。,4.1 焊接过程,4.2 焊接机理分析,4.2.1 润湿与表面张力润湿：润湿是一种物理现象，即任何液体与固体接触时都会产生程度不同的粘附现象表面张力：表面张力是指阻止液体在液体与固体交界面处扩展的固有的向内的分子吸引力,焊点形成条件焊料的润湿和润湿力SnPb+Cu Cu6Sn5/Cu3Sn+Pb金属间化合物（合金层/IMC）生成的条件：润湿力 表面张力（润湿）；润湿角（接触角）90（20-30为良好润湿）；金属间的相互扩散（温度、时间）；被焊金属与焊料之间的亲和力；清洁的接触表面（清洗）。,4.3 焊接材料,焊接材料主要是连接金属的焊料和清除表面氧化的焊剂。,4.3.1 焊料 电子产品的焊接通常采用锡铅合金焊料，俗称焊锡。,锡铅合金状态图,从状态图可以看出，锡铅合金有（Pb）相和（Sn）相两种固溶体和+相合成的共晶体，锡的含量为61.9%，铅的含量为38.1%，按这样的比例制成的焊料为共晶焊料，其融化温度为183。,图4.1,锡铅焊料：S-Sn60PbAA S-Sn63PbAA（GB 3131-2001）AA级：Sn62.563.5%（杂质总量0.05%）A级：Sn6264%（杂质总量0.06%）B级：Sn61.564%无铅焊料（SnAg、SnAgCu、SnCu、SnZn等）共晶焊料配比：Sn61.9%、Pb38.1%,共晶焊料的特点及应用,共晶焊料的熔点比其他配比焊料的熔点低，对元器件的焊接十分有利，可以减少对元器件的热损伤。共晶焊料加热时由固态直接变成液态，不存在半熔融状态，可以防止焊料凝固时连接点晃动造成的焊接不良。共晶焊料的电气和机械性能优良。,焊料分类：,4.3.2 焊剂,熔融焊料在被焊金属表面能产生“润湿”和“扩展”，只在被焊金属和焊料之间的距离达到相互作用的原子间距才能发生，而妨碍原子间相互接近的是金属表面的氧化层。为了去除氧化层和防止金属表面再次氧化，焊接时必须使用焊剂。焊剂分类：按活性等级分为R型，RMA型和RA型（GB9491）焊剂的化学作用：焊剂的物理作用；（1）降低焊料的表面张力，提高焊料润湿能力；（2）改善手工焊接的热传导；,松香焊剂的特性参数,SnAgCu 焊料与SnPb（共晶）焊料性能对比,IPC标准中焊接材料的相关标准IPC-J-004 焊接助焊剂的要求IPC-J-005 焊膏的技术要求IPC-J-006 电子焊接使用的电子级焊料合金,4.4 焊接工艺方法,4.4.1 手工焊接工艺流程,焊接工艺参数分析,（1）焊接温度与润湿性,图4.2,（2）焊接温度与结合强度,焊接工艺参数分析,图4.3,（3）加热时间与润湿性,焊接工艺参数分析,图4.4,（1）焊接温度焊接温度=焊料熔点（183）+40 223；烙铁头部温度=焊接温度+（60100）283320；通孔插装元器件焊接时烙铁头部温度：280330；SMC焊接时，烙铁头部温度：260280；SMD焊接时，烙铁头部温度：280320；无铅元器件手工焊接时，烙铁头部温度：340 360；（2）焊接时间：2 3s（3）烙铁头压力：维持一定压力，使热量迅速传递给焊接部位。,PCA的手工焊接,产品设计的工艺性要符合焊接操作的空间要求；重视焊接准备阶段的质量控制；正确合理选择焊接工具和材料；严格执行操作工艺规程，贯彻焊接工艺标准；加强操作人员的技能培训和上岗考核制度；坚持自检、互检、专检的三级检验制度。,手工焊接质量控制,4.4.2 波峰焊接,工艺流程,生产准备,插装元器件,印制电路板组装件装夹或上链,喷涂焊剂,预热,波峰焊接,冷却,修补,清洗,波峰焊接工艺参数控制,焊剂喷涂：焊剂密度随焊剂种类不同而有差异，但密度值的变化不大于2%；焊剂喷涂离不开压缩空气，气体进入气路前，必须配置油水分离装置，其压力可调节范围为；喷涂焊剂颗粒小而均与，对双面和多层印制板焊剂应 溢出金属化孔。预热：单面板一般为8090；多层板为100110；焊接：焊接温度为2505；波峰高度812mm；压锡深度，为板厚的1/22/3，双面或多层板的2/33/4；焊接时间为35秒；导轨倾角为37之间调整；冷却：温度逐渐降至80 以下。波峰焊接工艺参数的选择和调整需进行综合控制和调整，以找出最佳工艺参数组合。同时在焊接过程中要随时对焊接质量进行监控，发现问题及时分析解决。,波峰焊接质量保证措施,印制电路板组装件波峰焊接前应通过样件或首件试焊，以确定最佳工艺参数，并经检验合格后方能投入正式焊接；每连续工作2小时，对焊剂密度应测定1次，并随时观察预热温度和焊接温度；及时清除焊料表面的氧化物及残渣，锡锅内焊料累积工作480小时后，应对焊料成份进行分析和化验；对焊剂发泡系统应定期进行清洗，工作时间隙超过72小时，应将焊剂发泡管拆下；做好波峰焊接运行记录，并设置专人对波峰焊接进行管理和维护；表面安装元器件的波峰焊接应采用双波峰焊接设备。,4.4.3 再流焊接,再流焊接工艺流程,生产准备,PCB预处理,元器件贴装,再流焊接,清洗,检验,印刷焊膏,典型再流焊接温度曲线,图4.5 有铅再流焊接温度曲线,图4.6 无铅再流焊接温度曲线,典型再流焊接温度曲线,根据使用焊膏的温度曲线设置；根据PCB板的材料、厚度、层数、尺寸大小设置；根据组装元器件的密度、大小及有无BGA、CSP等特殊元器件设置；根据设备具体情况设置（加热区长度、炉子结构、热传导方式等）；根据温度传感器的实际位置确定各温区的温度；,再流焊接曲线设置的依据,表面安装元器件焊接要求,矩形片式元件的焊接应符合图4.7要求。,E侧面焊锡爬升最大高度，不应超过H；F侧面焊锡爬升最小高度，应为0.3H或0.5mm中较小者；G印制板与元器件底部之间的焊料填充厚度，应为0.1mm0.4mm；D元器件底部焊端与印制板焊盘最小搭接长度，应不小于0.13mm；H侧面焊端高度。,图4.7,表面安装元器件焊接要求,圆柱形片式元件的焊接应符合图4.8要求。,E侧面焊锡爬升最大高度，不应超过元件端头顶部；F侧面焊锡爬升最小高度，应为G+0.3W或G+1.0mm中较小者；G印制板与元器件底部之间的焊料填充厚度，应不大于0.75mm；D元器件底部焊端与印制板焊盘最小搭接长度，应不小于0.5T；C元器件底部焊端与印制板焊盘侧面最小搭接长度，应不小于0.5D；W圆柱形焊端直径；T圆柱形焊端长度。,图4.8,表面安装元器件焊接要求,扁平、带状、L和翼形引线器件的焊接应符合图4.9要求。,D引脚搭焊在焊盘上的长度，不应小于1.5T；E焊料最大爬升高度，不应到引线弯曲处；F引脚内侧根部焊料最小填充高度，应不小于G+T；G引脚水平部分焊料填充高度，焊料应明显润湿。T引线厚度。,图4.9,表面安装元器件焊接要求,圆形、扁圆形引线器件的焊接应符合图4.10要求。,D引脚搭焊在焊盘上的长度，不应小于1.5T；E焊料最大爬升高度，不应到引线弯曲处；F引脚内侧根部焊料最小填充高度，应不小于G+T；G引脚水平部分焊料填充高度，焊料应明显润湿。T引线厚度。,图4.10,表面安装元器件焊接要求,J型引线器件焊接应符合图4.11要求。,D引脚搭焊在焊盘上的长度，应不小于1.5W；E焊料最大爬升高度，不应到引线弯曲处；F引脚根部焊料最小填充高度，应不小于G+T；G引脚水平部分焊料填充高度，应不大于0.75mm；W引线宽度；T引线厚度。,图4.11,表面安装元器件焊接要求,城堡型器件焊接应符合图4.12要求。,D焊点底部与焊盘连接长度，应不大于P；F侧面焊料填充高度，最小应大于G+0.25H；G底部焊料填充厚度，应为0.1mm0.4mm；W器件侧面焊盘宽度；H器件侧面焊盘高度；P印制板外露焊盘长度；,图4.12,表面安装元器件焊接要求,球栅阵列封装器件（BGA）的焊接应符合GJB 4907的要求。焊点经X射线检测，空洞面积应小于15%。焊接后焊球间距应大于最小电气间隙。（图4.13）,C焊接后焊球直径距离，应不小于最小电气间隙。,图4.13,4.5 导线与印制电路板的焊接,导线与印制电路板的焊接可用搭焊或通孔焊接，通孔焊接如图4.14所示，其中d为导线芯线直径、D为导线直径、H为绝缘间隙、L为导线芯线露出印制电路板的长度、r为导线芯线弯曲半径、R为导线弯曲半径，应采取应力消除措施，尺寸要求为：,r2d R2D 1mmH 2mm L=1.5mm0.8mm,图4.14,4.6 焊接质量检验,4.6.1 合格焊点的检验标准对电子元器件安装位置和极性的正确性及焊点的质量，应进行100%检验。符合下列要求的焊接点，判定为合格的焊接点：,焊接点的表面应光滑、明亮，无针孔或非结晶状态；焊料应润湿所以焊接表面，形成良好的锡焊轮廓线，润湿角一般小于30；焊料应充分覆盖所以连接部位，但应略显导线或引线外形轮廓，焊料不应不足或过量；焊接点和连接部位不应有划痕、尖角、针孔、焊剂残渣、焊料飞溅物及其他异物；焊料不应呈滴状、尖峰状，相邻导体之间不应发生桥接；焊料或焊料与连接件之间不应存在裂缝、断裂或分离；不应存在冷焊或过热连接；印制电路板、导线绝缘层和元器件不应过热焦化发黑；印制电路板基材不应分层或起泡，印制导线和焊盘（连接盘）不应分离起翘。,4.6.2 影响焊接质量的因素,影响焊接质量的因素是很多方面的，各种因素之间的关系又是相互制约和影响，因此只有对焊接全过程进行质量控制，才能保证焊接质量。图4.15标示影响焊接质量的鱼刺图。,图4.15,4.6.3 焊接缺陷分析,松香连接：在焊接过程中，由于引线或焊盘的严重氧化，焊接温度不匀，在焊剂没有完全作用的情况下焊接已经完成，造成松香连接的焊点。冷焊连接：焊接温度不够，焊点表面呈颗粒状物及没有完全的润湿区。焊料不足：其外观与合格焊点相似，但焊料过少，使焊点机械强度变差。不湿润：焊接部位存在基本金属裸露。焊接时由于温度不够、焊剂不足或氧化严重，造成焊料与被焊金属没有形成合金层。焊盘翘起：焊盘与基材分离，通常由于焊盘承受过热应力和机械应力造成的。焊盘周边裂痕：金属化孔孔壁与连接的焊盘周边分离。小孔：位于焊点表面并穿透到焊点内的大小确定的空隙或小孔。空隙或气孔：内表面不完全可见的空隙和气孔。凹坑：整个焊点表面均可见，但覆盖区大于5%为不合格。过热接头：焊点呈白垩状、暗的或结晶状外观，且有粗糙的颗粒状的孔或坑。焊点表面不光亮：焊点呈灰暗色，颗粒状的外观。焊料飞溅：飞溅的焊料球（珠）粘附在基板或导线图形的表面。焊接毛刺：焊点表面出现的拉尖、突出和锡柱。桥连：由于焊料、引线（导线）和离子残留物的存在，而在印制导线间出现的跨接。印制电路板表面损伤：表面有明显的划痕、暴露出基体金属或损伤了基材。,上述种种缺陷都是不可接受的，其造成的原因也是多方面的，只有认真控制焊接工艺参数，采用规定的工具、设备和材料，才能保证焊接质量，得到合格的焊点。,4.6.4 表面安装元器件焊点检验,端部封装片式元件的焊点应符合图4.16要求。,说明：F焊料最小填充高度，应为G+0.3H或G+0.5mm中较小者；E焊料最大填充高度，不应超过G+H；G印制电路板与元件底部之间的焊料填充高度，焊料应润湿良好；H焊端高度。,图4.16 端部封装片式元件焊点,底部焊盘片式元件的焊点应符合图4.17要求。,说明：G焊端底部焊料填充高度，应为0.1mm0.4mm。,图4.17 底部焊盘片式元件焊点,圆柱形元件的焊点应符合图4.18要求。,a)最小焊料填充,b)最大焊料填充,图4.18 圆柱形元件焊点,说明：F焊料最小填充高度，应为G+0.3W或G+0.5mm中较小者；E焊料最大填充高度，不应超过G+W；G印制电路板与元件底部之间的焊料填充高度，焊料应润湿良好；W焊端直径。,扁平、带状、L型、翼形、圆形、扁圆形引线器件的焊点应符合图4.19要求。,a)最佳,b)最小焊料填充,图4.19 扁平、带状、L型、翼形、圆形、扁圆形引线器件焊点,说明：F引脚跟部焊料最小填充高度，应为G+T；E焊料最大填充高度，不应到引线弯曲处；G引脚水平部分焊料填充高度，焊料应润湿良好；T引脚厚度。,c)最大焊料填充,J型引线器件的焊点应符合图4.20要求。,a)最佳,b)最小焊料填充,图4.20 J型引线器件焊点,说明：F引脚跟部焊料最小填充高度，应为G+T；E焊料最大填充高度，不应到引线弯曲处；G引脚底部焊料填充高度，应不大于0.75mm；T引脚厚度。,c)最大焊料填充,城堡型器件的焊点应符合图4.21要求。,图4.21 城堡型器件焊点,说明：F焊料最小填充高度，应不小于0.25H；H焊端高度，即焊料最大填充高度；G焊端底部焊料填充高度，应为0.1mm0.4mm。,球栅阵列封装器件（BGA）的焊点应符合图4.22要求。,图4.22 球栅阵列封装器件（BGA）焊点,说明：C焊球间距应大于最小电气间隙。,柱栅阵列封装器件（CGA）的焊点应符合图4.23要求。,图4.23 柱栅阵列封装器件（CGA）焊点,说明：C焊柱间距应大于最小电气间隙。,4.6.5 检验方法,目视检验（借助放大镜，显微镜）；自动光学检测（AOI）；X射线检测,4.7 焊点可靠性验证试验,4.7.1 典型焊点内部结构金相图,图4.24,4.7.2 焊点可靠性验证试验（1）外观检查（金相显微镜，立体显微镜）（2）焊点结合强度（剪切试验，引线拉拔试验，BGA结合强度试验，振动试验）（3）X射线检查（错位、开裂、空洞、短路等）（4）扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDX）（焊点金相组织分析和结构分析）（5）染色探伤检测（裂纹、润湿不良）（6）金相切片（裂纹、空洞、IMC结构）（7）温度循环试验,5.电子产品清洗的质量检验,5.1 清洗剂选择要求表面张力小，溶解能力强，有良好的去污作用。不能损伤被清洗元器件及表面防护材料。清洗工艺简单，设备操作方便。有良好的安全性，如无毒或低毒、不燃或不易燃、不易爆，低刺激性气味，符合环保要求。用过的废液易于回收处理。价格便宜。,5.2 清洗方法,手工清洗超声波清洗气相清洗水清洗和半水清洗,5.3 清洁度检测,5.3.1 目视检查一级电子产品：表面允许有少量不影响外观的残留物情况存在，且残留物不覆盖测试点；二级电子产品：表面应无明显残留物存在，并应不覆盖测试点；三级电子产品：表面应无残留物存在。,5.3.2 表面离子残留物测试（按GB/T4677-2002第10章）一级电子产品：离子残留物含量不大于10.0g（NaCl）/cm2二级电子产品：离子残留物含量不大于5.0g（NaCl）/cm2 三级电子产品：离子残留物含量不大于1.56g（NaCl）/cm2,5.3.3 助焊剂残留物测试（按GJB5807-2006附录A）一级电子产品：助焊剂残留物总量不大于200g/cm2二级电子产品：助焊剂残留物总量不大于100g/cm2三级电子产品：助焊剂残留物总量不大于40g/cm2,5.3.4 表面绝缘电阻测量 按GB/T4677-2006标准的条规定方法测量 一、二、三级电子产品的表面绝缘电阻均不应小于100M,5.4 相关清洗标准,IPC-CH-65 印制板及组件清洗指南IPC-SC-60 焊接后溶剂清洗手册IPC-SA-61 焊接后半水溶剂清洗手册IPC-AC-62 焊接后水溶剂清洗手册IPC-TR-583 离子污染清洁度测试GJB5807-2006 军用印制板组装件焊后清洗要求,6.压接质量控制,6.1 压接机理 压接是用专用的工具（压接钳），在常温下对导线和接线端子施加足够的压力，使两种金属导体产生塑性变形，从而达到可靠地电气连接。压接具有接触面积大，耐环境性能好，使用寿命长，连接可靠性高等优点。而且不用热源、电源，工艺简单，操作方便，质量稳定，检查直观，在电子设备中已经得到广泛的应用。,6.2 压接特性曲线,压接开始时，抗拉强度和导电率随着压入深度增加而增加，抗拉强度在达到最大值之后急剧下降。要选择合适的压入深度。当抗拉强度达到最大值后，