电子组装之无铅手工焊接及维修知识培训教材课件.ppt

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1、电子组装之无铅手工焊接与维修知识培训教材Namtai Electronic (Shenzhen) Company Limited “NTSZ”PE部 李岳方 2008年5月14日 版权所有,主要内容 1、前言 2、焊锡基础知识 3、电烙铁、烙铁咀、焊锡丝、清洗剂的选择 4、焊锡过程中的EOS、ESD 5、元器件的维修/拆卸方法 6、无铅焊接的验收和相关标准,1.前言,微电子技术的飞速发展和电子产品小型化、轻量化及高可靠的要求，使表面贴装元器件在电子产品中的应用日益广泛，表面安装技术因此也成为电子装联工艺的主流。作为表面贴装元器件的安装、连结和支撑的载体SMT用印制板也有了相应的发展和进步，表面

2、安装元器件与印制板焊接连接用的焊料，也逐步由传统的锡铅合金焊料向无铅焊料过渡。 传统的Sn63/Pb37共晶焊料由于其电气、机械性能和工艺性能优良，成本低廉，在电子装联中的应用已经有近百年的历史，在SMT印制板及其焊接中的应用也有多年的经验，技术相对也比较成熟。但是，焊料中的铅元素危害人类的健康，对环境会造成很大的污染。随着科学技术的进步，人们对环境保护意识的增强，限制使用铅等有害物质的呼声日益强烈，为此欧盟对在电气电子产品中限制使用某些物质进行了立法，颁布了“WEEE” 和“ROHS”两项指令。,按照ROHS指令的规定：从2006年7月1日起，投放欧洲市场的电子产品不允许含有: Pb、Hg、

3、Cd、六价Cr 和 PBB（多溴联苯）、PBDE（多溴联苯醚）等有害物质。我国由信息产业部、外贸部和技术质量监督局等七部委联合制定了电子信息产品污染控制管理办法现已颁布，主要目的是为了控制ROHS指令中规定的铅、汞等六种有害物质在电子信息产品中的应用（其中软件、出口产品和军工产品除外），该规定从2007年3月1日开始实施,这意味着今后进入中国市场的电子信息产品也必须是不含铅、汞等有害物质。所以采用无铅的焊接技术是势在必行。,为了应对无铅焊接的要求，欧美和日本等发达国家，早已在无铅焊接的材料、印制板的无铅制程和基材的更新以及相关标准方面，做了大量的工作和研究，并且开发出许多新的材料和产品。我国在

4、这方面工作虽然起步较晚，但是有欧美等国的经验借鉴，发展也比较快，然而无铅焊接与传统的有铅焊接还有许多不同的特点和要求，实践经验和技术相对于有铅焊接尚不成熟，对于焊接材料、印制板与无铅焊接的匹配以及焊接质量和验收标准等方面，有许多工作需要进一步探讨和研究，本文将根据自己的实践和相关资料的体会，浅谈无铅焊接工艺中遇到的特殊要求与经常出现的问题。,2.焊接基础知识锡焊从学科分类属于钎焊学 。所谓钎焊，简而言之，就是将比母材熔点低的金属材料熔化，使其与母材结合到一起。 锡焊就是采用锡铅系焊料的钎焊。 2.1无铅焊料的特点无铅焊料是指： 焊料合金中铅的自然含量小于0.1wt（1000ppm），并且不含R

5、OHS指令中规定的其它有害元素。,无铅焊料合金一般为：Sn 与含Ag、 Cu、 Zn、Bi、 In、Sb 等元素的二元、三元或多元合金。目前广泛采用的是Sn 95.8/Ag3.5/ Cu0.7的三元共晶合金 及Sn 96.5/Ag3.0/ Cu0.5的三元近共晶合金（日本）。该焊料与传统的锡铅合金焊料相比其特点是： 2.1.1. 焊料的熔点高 目前常用的无铅焊料合金的熔点一般为216220，因为合金各成分比例的不同，其熔点不同，含银量为3.5的SnAgCu共晶焊料其熔点为217，比传统的Sn-Pb合金共晶焊料高出34，在SMT印制板上的焊接温度也要相应地提高30多摄氏度。 2.1.2.无铅焊料

6、的表面张力较大 无铅焊料的表面张力较大，对印制板涂镀层表面的润湿性也比Sn-Pb合金焊料差，焊接后焊料的扩展面积小，对印制板焊盘的可焊性要求高。,2.1.3.无铅焊料的焊接工艺窗口小，工艺控制难度大。 因为无铅焊料的熔点高，在焊接中能形成可靠焊点所需要的焊接温度也要升高，从焊接温度到印制板所能承受的温度极限值的范围变小；无铅焊料的共晶特性不如锡铅合金焊料，印制板横向的温差对焊接质量影响很大，需要提高温度的控制精度和加热温度的均匀性，因而工艺控制的难度加大。 2.1.4.无铅焊料中含有银或其它稀贵金属，焊料成本高。 无铅焊料中银的用量虽然只有SnPb焊料中Pb含量的9左右，但是银价格很高(铅与银

7、的价格比为：1：250300)必然会使焊料的成本提高。但是，因为焊膏的成本制造费占较大比重，所以最终产品的价格略高于有铅焊膏。 2.1.5无铅焊料焊点的强度根据焊料成分不同有很大区别，对于Sn-Ag-Cu系列的张力强度略高于SnPb焊料。,2.2无铅焊接对SMT印制板的特殊要求 由于无铅焊料有以上特点，对SMT用印制板的要求也就不同于有铅焊接，尤其是对印制板的基材和表面涂镀层有更为严酷的要求，具体体现在以下方面： 2.2.1.基材的耐热性和热稳定性要求高 无铅焊料的熔点高，焊接也温度高，再流焊的温度曲线不同于有铅焊料，印制板通过再流炉焊接的温度高、时间长，为防止焊接过程中印制板受热产生起泡、分

8、层、变色或金属化孔壁断裂而损坏，对印制板基材的耐热性和热稳定性有更高的要求。 2.2.2. 印制板表面的涂镀层应无铅、表面平整，有良好的可焊性，能与焊料形成可靠的焊点，并且能经受焊接的高温而不 易氧化，必要时需要经受重复焊接仍能保持可焊。传统的Sn-Pb合金镀层和有铅焊料的HASL涂层已不能应用。,2.2.3. SMT印制板应平整，板的翘曲度小 一般SMT板的翘曲度0.75%，并且在焊接的高温下印制板也不允许弯曲变形。翘曲会影响表面贴装元器件与板的共平面性，降低焊接的可靠性。尤其是在无铅焊接条件下温度高，更易引起翘曲。所以印制板高温下也应保持较小的翘曲。 引起印制板翘曲是多因素的综合影响，有印

9、制板基材方面、印制板加工的工艺控制问题、印制板设计时布线的均匀程度和热设计问题以及焊接工艺的控制等方面的原因。 最根本原因是印制板基材中的铜箔、树脂和增强材料的热膨胀系数的差异，（在X-Y方向铜大于树脂，Z向树脂大于铜）。在高温下热膨胀的影响将更为明显，如果将上述影响因素控制得好，会使印制板的翘曲降到可以接受的程度,2.2.4. 基材的吸湿率低和耐离子迁移性能好 SMT印制板的元器件安装密度越来越高，印制导线的间距越来越小，导线之间的绝缘电阻是印制板重要的电气性能。 离子迁移（CAF）是印制板在加电使用过程中，在直流电场作用下，产生电化学反应，在印制板上相互靠近而平行的电路上施加电压后，在电场

10、作用下，导线之间析出树枝状金属的状态，或者是沿着基材的玻璃纤维表面发生金属离子的迁移（CAF），从而降低了导线间的绝缘。焊接的高温能引起印制板表面树脂的挥发，如果树脂的挥发量大，印制板的表面粗糙容易吸湿，会加速CAF现象的产生，所以无铅焊接需要选择耐离子迁移性能好的基材。 在潮湿的条件下，吸湿性高的基材在焊接的高温还容易引起印制板产生白斑或分层，使绝缘电阻下降。所以应选用吸湿率低或吸湿后对电性能影响不大的基材，如BT树脂等。,2.2.5.不含卤素类阻燃剂 SMT印制板在满足无铅要求的同时，还应不含PBB/PBDE类有卤素的阻燃剂材料，无卤素虽然与无铅焊接没有直接关系，但是都是在ROHS“指令”

11、和“规定”中同时限制使用的有害物质，在采用无铅焊接的同时也必须考虑印制板的基材中无卤素的问题。并且无卤素基材的耐热性一般高于有卤素的基材，所以更适合于SMT印制板。 在现有的FR-4型的印制板基材中，采用的阻燃剂不是“指令”中明文限制使用的PBB和 PBDE，它是采用四溴双酚A（ TBBA）作阻燃剂，属于反应型阻燃剂，在环氧树脂中参与化学反应，不具有生物降解的可能性，许多研究表明它对于人类和环境的危害要小于PBB和 PBDE危害的十倍以上，在没有性价比更好的无卤素阻燃剂的情况下仍可以使用，这也是目前仍在采用FR-4型的印制板基材的原因。,TBBA型阻燃剂尽管毒性很低，但是它终究是含有卤素，是有

12、一定毒性的，将逐渐被性价比更好的无卤素型印制板基材所代替。可以替代卤素的阻燃剂有磷（P）、氮（N）、无机氢氧化物（如水合氧化铝、氢氧化镁）等，目前采用较多的无卤素阻燃剂有含P、含N或两者组合，但是这类阻燃剂也有一定的不足，含P的树脂基材中的有机磷也有毒性，所以最环保型的阻燃剂应是不含卤素和磷。 目前市场已开发出这一类的无卤素印制板基材，如苏州生益公司的S1155/S1156等板材，随着技术的进步将会有更多无卤素的印制板基材进入市场。,2.3 焊锡原理,锡焊技术,可靠性,2.3.1. 焊接可靠性：,2.3.2. 焊接三要素：三要素 母材、焊料、焊剂 在焊剂的帮助下，适当的温度下，焊料在金属表面产

13、生润湿，作为焊料成分的锡金属向母材金属扩散，在界面上形成合金层（金属互化层），即金属化合物，使两者结合在一起。上述锡焊过程即是润湿扩散冶金结合过程。 2.3.3. 助焊剂的作用： 去除金属表面氧化物 降低焊料的表面张力，有助于焊料润湿、扩散 形成热桥，有助于焊料融化 防止焊料、焊盘的氧化,2.3.4. 润湿：在焊接过程中，我们把溶解的焊料在被焊金属表面上形成均匀、平滑、连续并且附着牢固的合金的过程，称之为焊料在母材表面的润湿。 2.3.5. 润湿力： 在焊接过程中，将由于清洁的熔融焊料与被焊金属之间接触而导致润湿的原子之间相互吸引的力称为润湿力。 在自然界中有很多这方面的例子，举例来说，在清洁

14、的玻璃板上滴一滴水，水滴可在玻璃板上完全铺开，这时可以说水对玻璃板完全润湿；如果滴的是一滴油，则油,滴会形成一球块，发生有限铺开，此时可以说油滴在玻璃板上能润湿；若滴一滴水银，则水银将形成一个球体在玻璃板上滚动，这时说明水银对玻璃不润湿。焊料对母材的润湿与铺展也是一样的道理，当焊料不加助焊剂在焊盘上熔化时，焊料呈球壮在焊盘上滚动，也就是焊料的内聚力大于焊料对焊盘的附着力，此时焊料不能润湿焊盘；当加助焊剂时，焊料将在焊盘上铺开，也就是说此时焊料的内聚力小于焊料对焊盘的附着力，所以焊料才得以在焊盘上润湿和铺展。,2.3.6. 表面张力与润湿力： 在焊接过程中，焊料的表面张力是一个不利于焊接的重要因

15、素，但是，因为表面张力是物理的特性，只能改变它，不能取消它，在焊接过程中，降低焊料表面张力可以提高焊料的润湿力。 2.3.7. 减小表面张力的方法：表面张力一般会随着温度的升高而降低；改善焊料合金成分（如锡铅焊料：表面张力随铅的含量增加而降低）；增加活性剂，可以去除焊料的表面氧化层，并有效地减小焊料的表面张力；采用惰性保护气体，介质不同，焊料表面张力不同。,使用助焊剂前后的效果比较：,2.3.8. 熔化的焊料要润湿固体金属表面所需具备的两个条件：液态焊料与母材之间应能互相溶解，即两种原子之间有良好的亲和力。（能结合的金属种类很多，其中表面氧化的容易度、氧化物的性质与焊锡的亲和力等均有差异，焊锡

16、的程度也就非常不同。常见的金属的焊锡容易度顺序是：银、铜、黄铜、青铜、钢铁、不锈钢、铝 ）焊料和母材表面必须“清洁”。 2.3.9. 润湿角：是指焊料与母材间的界面和焊料熔化后焊料表面切线之间的夹角，又称接触角。润湿角不能大于90度，否则被视为缺陷。,2.3.10. 使用电烙铁应注意的若干问题：1、应仔细阅读电烙铁的使用说明书。2、电烙铁使用之前，必须检查电源线或接地是否良好。3、通电之前，应检查供电电压与所用的电烙铁额定电压是否一致。4、电烙铁一般使用温度不宜超过380 （若需要更高者，也不宜超过400 并时间不可太长）。且不使用之时，应及时关闭电源。5、正在使用的烙铁头其头部应经常保持清洁

17、和上锡，待焊或焊接中的烙铁头，头部（长度约510mm处）必须均匀沾涂上一层薄锡，切忌对表面有电镀层的烙铁头用粗砂纸或锉刀进行整修。,6、要定期或适时地清除烙铁头、其内孔或外径上的氧化物与污焦层。7、应选用中等活性（RMR）或免清洗（NC）的助焊剂为宜，切忌用卤素含量高或强酸性的助焊剂。8、对已通电加热的电烙铁应将其置于烙铁台架内，切忌随意乱搁放。9、清除烙铁头上的焊料时，应在潮湿的海绵上轻轻擦拭，切记不可用力敲击、摔打手柄等动作。10、焊台上使用清洁海绵中的水分不宜过多，否则影响烙铁头温度和降低使用寿命。11、在无铅制程中，由于烙铁的温度较高，容易造成烙铁头的快速氧化等，应经常对烙铁头上锡，或

18、通过TIP TINNER进行上锡。,2.3.11. 工作前应准备和必须具备的条件：1、合适的审批程序：在执行PCBA的维修和返工作业之前，应先获得批准。2、质量和可靠性：任何PCBA的维修和返工都应追求获得与原始产品相当的质量和可靠性，并保持原状。3、耐心：要想获得良好的结果，必须牢记，这块板子已经花费了大部分成本，耐心谨慎地修好它可挽回即将损失的成本。4、加热：不正确的加热方法，可能造成PCB、导线以及焊点的严重损伤。5、表面涂层的清除。6、完善的工作台。,7、高质量的显微镜。8、合适的照明：工作台面光照度最小应达到1000流明（Lm/m2)。9、焊接工具：需要各种各样的包括特殊应用的焊接工

19、具，以适应不同的任务，这些工具必须温控、ESD/EOS保护、人性化设计、多种不同可更换的烙铁头以适合具体操作要求。10、预热：针对不同的PCBA，采用适当的预热工艺进行适当的预热。11、烟雾排放。12、清洁工艺的选用。13、工具和材料。,2.3.12. 手工焊接中温度与时间关系及注意点：1、钎焊焊料能够充分流动与湿润的温度（即较理想的焊接温度）应大约高于无铅焊料熔点温度（15.571.9）。2、锡铅焊料较理想的焊接温度应大约高于锡铅焊料熔点温度（2060）。3、手工锡焊要获得优质焊点，其焊接处的温度不应高于锡料熔点38 ，焊接时间应小于5秒。4、烙铁头与焊接设备实际所使用的焊接温度，绝不等同于

20、能形成焊点所需的理想的焊接温度。5、在确保焊点质量的前提下，能低勿高。6、应将焊接时所可能发生的各类热损耗所引起的温度下降值的热补偿都充分地估算在内。,2.3.13. 焊接时间对应表：,2.3.14. 焊接中常见的不良习惯或行为：1、焊接中不自觉的对烙铁施加压力。2、助焊剂施加不当。3、没有形成热桥。4、电烙铁头的选择不正确。5、不必要的修饰和返工。6、温度过高。7、转移焊接。8、甩锡动作。,2.3.15. 提高手工无铅焊接质量的途径：1、选用功率更大些，热导更高些，复热更快些的电烙铁（相对有铅焊接所用的电烙铁而言）。2、选用热容量大而散热慢的烙铁头（如形体粗些，短些的烙铁头）或更耐腐蚀的烙铁

21、头。3、选用直径细些或助焊剂芯大些（或多芯）的无铅焊锡丝。4、适当地增加焊接时间。5、焊接中应更勤快地清除烙铁头表面的氧化层与污焦面。6、多PCB板或无铅焊锡丝进行适当的预热。7、在氮气保护下进行焊接。8、对员工进行有关无铅焊锡知识与技能培训。,2.4 电烙铁的使用： 2.4.1. 操作者姿态：操作者的面部与烙铁之间相对位置应保持在3050cm。 2.4.2. 电烙铁手柄的把持方法：,2.4. 3. 焊锡丝的把持方法：,2.4.4. 手工焊接的基本步骤（焊锡5步法）：1、准备：一边确认焊锡位置，同时准备好烙铁和焊锡。2、加热焊盘：用烙铁先加热焊盘，给焊盘预热，使焊锡易与焊盘亲融。3、熔化焊锡、

22、加锡：让焊锡接触母材，是适量焊锡熔化，此时应注意不要让焊锡只熔化在烙铁头上。4、先移开锡丝，当焊锡在母材上的预定范围内扩散开之后拿开烙铁，此时应注意烙铁离开的速度和方向。5、冷却：烙铁离开焊点后锡迅速冷却，待其冷却后才能进行其他操作，避免出现受扰焊点。,2.4.5. 采用两点加锡法：1、在烙铁头和被焊接件间加锡，形成热桥。2、移动焊锡丝到烙铁头的对面，继续加注焊料，达到满意的焊点后成45度离开。,3.电烙铁、烙铁咀、锡线、清洗剂的选择 3.1电烙铁的选择 3.1.1. 电烙铁的种类：加热方式分： 电加热和火加热两种。操持方式分： 手持式和自动机械手。加热结构分： 直接加热式和间接加热式。,直接

23、加热式电烙铁： 感应式或电阻式。间接加热式电烙铁： 外加热烙铁：采用电阻丝加热； 内加热烙铁：陶瓷加热芯。加热方式分：连续式加热和脉冲式加热；电源电压分：36V、110V、220V等；输出功率分：大（200500W）、中（70150W）、小（2070W）；,是否控温分：温控和非温控电烙铁；是否防静电：防静电和非防静电电烙铁；使用工艺分：无铅和普通电烙铁。 温控烙铁和非温控烙铁温度曲线比较,温控烙铁回温曲线比较,3.1.2. 电烙铁的结构：电烙铁的结构： 烙铁头、加热组件、手柄、手柄连线、控制及调整系统及输入电源线等。加热组件电热转换，为烙铁头提供热能。手柄为操作者提供舒适而安全的使用手柄。控调

24、系统以控制烙铁头达到所设定之焊接温度，并保持其稳定。烙铁头接受与储存热能并将焊接所需要的热能或温度迅速而有效地传递到所需的焊接处。,3.1.3. 电烙铁的特性与参数：1、输入电功率（耗电量）2、电热转换率3、热容量4、最高焊接温度5、复热速率6、烙铁头漏电电压7、电绝缘阻抗8、使用寿命9、操作与维修性10、价格,3.1.4. 电烙铁选择的基本原则：1、应与科研开发/产品设计、生产、返工/返修的工作性质相适应。2、应与被焊接点所需的热容量或焊接温度相匹配。3、电烙铁应热效高、升温快、复热性好、焊接温度准确而稳定并漏电电压小。4、电烙铁头（形体）应与被焊接处所需的热容量或焊接温度、焊点面积与密度、

25、焊点所处的空间位置相适应。5、电烙铁的电气与机械性能应安全、可靠、操作舒适而方便，维护简便、经济性好（指使用寿命与价格）,3.2烙铁头的选择 3.2.1. 烙铁头的图例：,3.2.2. 烙铁头的使用范围：,3.2.3. 烙铁头选择的基本原则：1、烙铁头的形体粗细或质量（即重量）轻重应与被焊接处所需的热容量或焊接温度相匹配。2、烙铁头形体的几何形状（特别是其头部）应与被焊接的空间位置相适应，一般是接近于一倍焊盘直径。,3、烙铁头形体的几何形状应使其与被焊接处的接触面积为最大。4、烙铁头柄部与所用烙铁身相匹配（即柄部的内径或外径与烙铁身的配合应适宜而无松动）。5、烙铁头其使用寿命应较长（如耐高温、

26、耐腐蚀、不易磨损等）且价格适当。,3.3 焊锡丝的选择 3.3.1. 焊锡丝的规格：锡线在合金成分上主要分为有铅锡线和无铅锡线。有铅锡线的主要成分是锡和铅，锡铅依据其组成比例不同，而有很多种，在有铅焊料中，铅是焊料中主要的合金成分。传统的有铅焊锡丝：Sn63/Pb37，熔点：183 无铅焊料合金一般为：Sn 与含Ag、 Cu、 Zn、Bi、 In、Sb 等元素的二元、三元或多元合金。目前广泛采用的是Sn 95.8/Ag3.5/ Cu0.7的三元共晶合金 及Sn 96.5/Ag3.0/ Cu0.5的三元近共晶合金（熔点：217 ）。在无铅焊料中，铅是一种杂质金属元素，其含量小于1000ppm。,

27、一般锡线上贴有标签，锡线的直径和松香的成分以及锡和铅的含量 : SN 表示锡的含量 PB 表示铅的含量 mm表示焊锡丝的直径 FLUX 表示松香的含量 “Leadfree”表示无铅 3.3.2. 无铅焊料的基本特性：1、无铅焊料的熔点一般比有铅焊料高出40 左右（如Sn 96.5/Ag3.0/ Cu0.5的熔点为217 ）。2、无铅焊料的表面张力大、流动性差。3、无铅焊料的润湿性比有铅焊料差。,4、无铅焊料氧化速度快。5、外观呈现出粗糙、灰暗的特征。6、THT工艺中的主面易出现焊料的边缘起翘。 3.3.3. 注意区分几种常见现象：1、正常的无铅焊点。2、无铅焊接中的冷焊点的特征。3、无铅焊接中

28、的受扰焊点所具有的特征。 3.3.4. 焊锡丝的选择：焊锡丝中助焊剂的选择：助焊剂分低活性（L0、L1），中等活性（M0、M1），高活性（H0、H1）助焊剂；焊锡丝直径的选择：焊锡丝直径的大小直接关系着焊接时间和工作效率，对产品的质量具有关键性的作用，焊锡丝的直径应略小于焊盘直径的2分之1；焊锡丝合金成分的选择：依据不同的制程工艺选择无铅或锡铅合金或其他特殊合金。,3.4 清洗剂的选择 3.4.1. 清洗剂的选择：根据助焊剂的成分和活性系数选择与之相适应的清洁剂，如酒精、洗板水等，水溶性助焊剂应选用去离子水作为清洗剂。根据工艺要求选择手工清洗或机械清洗（如超声波清洗机），并按规定控制清洗时间的

29、长短，以达到要求的清洗效果。,4.焊锡过程中的EOS、ESD 4.1 ESD 静电的产生； 静电释放ESD； ESD的危害； ESD防护措施： 静电屏蔽：将静电隔离 静电消除：受控释放 防静电产生：采用不产生静电的材料 静电释放 Electrostatic Discharge (ESD)； 电气过载 Electrical Overstress (EOS)； 静电释放敏感元件 Electrostatic Discharge Sensitive (ESDS) components；,立即失效和潜伏失效 Failures-immediate and Latent； 在静电保护区内的安全工作台 EOS

30、/ESD safe workstations within Electrostatic Protected Areas (EPA)； 意外电能引起的电气过载； 某些器件较为敏感易损； 敏感性与设计有关； 最敏感元件的敏感度； EOS与ESD两者难于区分。,4.2 典型的静电源工作台面：打腊、粉刷或油漆表面、玻璃、未处理过的聚乙烯和塑料； 地板：灌封混凝土、打腊或成品木材、地面砖和地毯； 服装和人员：非-ESD防护服、合成材料、非-ESD防护鞋、头发、手指等； 生产物料：透明胶、拉伸膜等。,4.3 静电的来源,4.4 防静电的符号 静电敏感符号 静电屏蔽符号,4.5 防静电的保护措施 远离静电源

31、； 导电的静电屏蔽盒、袋、薄膜； 三种保护包装材料： 静电屏蔽（或隔离包装） 抗静电 静电消散材料 包装材料的颜色 不要被误导； 导体（包括静电屏蔽） 一种容易将静电导入地下的材料（如：防静电腕扣、脚带），表面电阻：每平方单位106或更小；,静电消散材料： 一种慢慢把静电导入地下的材料，表面电阻：每平方单位106109；防静电材料： 一种实际上不产生静电的材料，表面电阻：每平方单位1091014；绝缘材料： 一种不能将静电导入地下的材料，表面电阻：每平方单位1014或更大。,4.6 防静电操作的一般原则不要堆放电子组件； 即使未贴标签,永远假设它们是ESDS； 遵循相关的ESD防护制度； 转运

32、ESDS器件必须有良好的包装； 湿敏元件(按IPC/J-STD-020或等效文件分类)必须按照 J-STD-033或等效文件规定操作。,5. 元器件的维修/拆卸方法一致性要求： 产品修整后与原形态分别在电气、机械、物理、环境和视觉方面一致的程度要求。较高的一致性要求操作者具备较高的维修水平。 5.1 返修、返工、技能水平要求 5.1.1.返修/ Repair对于不合格品以及故障（或已损坏）的产品（或零件、组件等），通过任何一种可加工过程（或方法）重新达到或恢复其产品的使用功能，但可靠性或结构特性允许与原有的技术规范（或要求）有所差别的一种处置或补救加工。其同义词：修复、维修、修理、修配。,5.

33、1.2.返工/ Rework对于不合格品，通过原来的（或等效替代）的加工工艺过程（或方式）、重新达到（或零件、组件等 ）的结构特性和使用功能，不允许与原来的技术规范（或要求）有所差别的一种处置或再加工。其同义词：重工。 5.1.3.技能水平要求中级水平（Intermediate)：指具备基本焊接和元件返工技能的技术员，但对于一般维修/返工程序缺乏经验者。,高级水平（Advanced)：指具备基本焊接和元件返工技能，并且掌握了大多数维修/返工程序的技术员，但对维修/返工程序缺乏广博经验者。专家水平（Expert)：指具备高级的焊接和元件返工技能，并且掌握了大多数维修/返工程序的技术员，拥有广博维

34、修/返工程序经验者。 5.2 SMT元件的非破坏性拆卸1、预热/辅助加热组件（如果需要）。2、以快速可控的方式均衡加热，以使所有焊点同时熔化。3、避免对元件、PCB板、相邻元件及焊点造成热或机械损伤。4、在焊点重新固化之前，迅速将元件拆离PCB板。,5、整理焊盘以待元件重装。 5.3 通孔元件拆卸 5.3.1. 用真空法一次清除一个焊点1、预热/辅助加热组件（如果需要）。2、以快速可控的方式均衡加热，使焊点同时熔化。3、避免对元件、PCB板、相邻元件及焊点造成热或机械损伤。4、边晃动边抽真空，清除焊料。 5.3.2. 用局部微波峰喷嘴拆卸元件1、在微波峰上熔化所有焊点。2、拆下旧元件，立即插入

35、新元件或清理通孔以备稍后安装。,5.3.3. 表面安装焊盘的整理1、拆除旧元件。2、清理焊盘。 5.4 SMT元件安装通用指南1、焊盘上锡或加锡（量的控制非常重要）。2、对齐焊盘放置元件（必要时局部熔锡定位）。3、加锡膏于引脚或焊盘上。4、如果需要，预热组件或元件。5、使锡膏干燥。6、用集中的目标加热方式，快速可控地，同时保持引脚对齐，个别或成组的重新熔化焊点。焊点温度该在目标温度上保持一定的时间，以确保形成最佳的金属互化层。,7、避免对元件、PCB板、相邻元件以及焊点造成热或机械损伤。8、清洁及检查。 5.5 通孔元件安装通用指南1、将新的元件插入板子。2、如果需要，预热组件或元件。3、用集

36、中的目标加热方式，快速可控地，同时保持引脚对齐，个别或成组的重新熔化焊点。焊点温度该在目标温度上保持一定的时间，以确保形成最佳的金属互化层。4、避免对元件、PCB板、相邻元件以及焊点 造成热或机械损伤。5、清洁及检查。,5.6 通孔元件的拆除真空法1、清洁作业区域的饿任何污染物、氧化物、残留物等。2、选择合适的吸锡嘴并安装到手柄上。3、温度设定在315 （锡铅合金）或380 （无铅合金），必要时稍作调整。4、对焊点加锡（可选）。5、在湿海绵上轻擦吸锡嘴。6、给吸锡嘴加锡。7、将吸锡嘴放下并对准焊点。8、确认焊点处的焊料完全熔化。,9、扁平引脚，前后晃动；圆形引脚，圆形晃动。同时启动真空。10、

37、提起吸锡枪，并保持3秒，以确保清除加热腔中的熔锡。11、对其他焊点重复以上步骤。12、完成所有焊点后，给吸锡器加锡并放回支架。13、整理焊盘，以备元件安装。 5.7 片式器件的拆除热风拆除1、清洁作业区域的饿任何污染物、氧化物、残留物等。2、选择合适的热风头并安装到热风枪上。3、温度设定在425 左右， 必要时稍作调整。,4、施加助焊剂。5、调节热风压力输出，使热风距纸巾5mm处焦黄。6、将热风头放在元件上方5mm处加热，使焊料充分熔化。7、从PCBA上移开元件。8、将元件放在绝热表面。9、整理焊盘。 5.8 清除焊盘上的旧锡吸锡线法1、清洁作业区域的饿任何污染物、氧化物、残留物等。2、将扁平

38、烙铁头安装到手柄上。,3、温度设定在315 （锡铅合金）或380 （无铅合金），必要时稍作调整。4、施加助焊剂。5、清除烙铁头上的旧锡。6、将预先上过助焊剂的吸锡线放在焊盘上，再将烙铁头放在吸锡线上，确认吸锡线只接触焊盘，而烙铁头只接触吸锡线。7、当看到焊料向吸锡线的流动停止时，移开电烙铁和吸锡线。8、重复上述步骤，清除其他焊盘上的焊锡。9、烙铁头上上锡并放回支架。,5.9 SMT器件的安装锡膏热风法1、选择合适的热风嘴并安装到手柄上。2、温度设定在315 （锡铅合金）或380 （无铅合金），必要时稍作调整。3、调节热风压力输出，使热风距纸巾5mm处焦黄。4、用锡膏滴涂器将锡膏均匀分布在每个焊

39、盘上。5、用镊子将元件安放在焊盘上。6、热风嘴在25mm左右处进行预热锡膏。7、降低到5mm处继续加热，直到焊料完全熔化。8、将热风枪放回支架。9、清除助焊剂。,6. 无铅焊接的验收和相关标准 6.1 国外有关电气电子产品焊接的标准 在电子产品焊接质量标准方面，在国际上最有影响和广泛应用的标准是美国电子电路互连与封装协会标准（简称IPC标准）。 IPC标准特点： 制修订及时，内容先进，标准配套性好，为了配合无铅焊接的需要，最近几年内配套地进行了全面修订，包括焊料、焊膏、焊剂、印制板和印制板组装件焊接等标准。,作为无铅焊接检验和验收具有代表性的标准是： IPCA610D 电子组装件的可接受性 I

40、PC-J-STD-001D电子电气组装件焊接要求 IPC-J-STD-003 可焊性测试 IPC-J-STD-004 焊接的助焊剂要求 IPC-J-STD-005 焊膏的技术要求 IPC-600G 印制板的可接受性 IPC-7711 电子组件的返修标准 IPC-7721 印制板和电子组件的修理标准 在我国许多外资企业和外向型企业大都采用IPC标准，这些标准除具有IPC标准的一般特点外，它附有大量的图示和彩色照片，图文并茂、形象生动，可以帮助使用者准确理解标准的要求，容易判断产品质量合格与否，以下将综合IPC610D和IPC001D的内容，对SMT印制板无铅焊接要求的内容作以简单介绍。 6.1.

41、1. 对电子产品的分级 两项标准同样将电子产品分为：1、2、3级，按产品的,可制造性、复杂性和使用的可靠性和验收质量要求条件逐级递增，即3级产品要求最高，1级最低。1级为： 通用消费类电子产品，主要要求功能。如收录机，游戏机、一般的电视机等。 2级为： 专用服务类电子产品，使用寿命长，要连续工作，有较好的可靠性。如通讯设备、复杂的工业、商业用设备和高性能长寿命的电子仪器等。 3级为： 高性能、高可靠电子产品，应有较高的性能，能连续工作并且工作中不允许停机，需要时应能随时工作，工作环境有的非常严酷，具有极高的可靠性。如医用生命保证系统，航空、航天飞行控制系统及重要的军用产品等。 6.1.2. 对

42、质量判定的分类,标准中规定产品质量合格判定依据的顺序为：采购合同、设计图纸或技术文件、标准或规范（应注明采用顺序）、相关的参考文件（附加文件）。 验收的条件分为四级：优选条件、可接受条件、拒收条件、过程警示条件。 优选条件：近似于理想、完善的条件，希望达到但不是必须的要求。 可接受条件：是合格的要求，符合该条件能保证产品基本质量的验收条件。 拒收条件：又称“缺陷条件”，产品的缺陷超过条件要求，不能保证产品正常使用，即不符合要求的不合格品。 过程警示条件：有一定缺陷但不影响基本使用要求，在工艺过程应予改善。 6.2. 生产过程检验的内容 要保证最终产品的焊接实质量，标准规定了要加强过程检验，至少

43、应包括下述内容：,1）材料检验： 包括对元器件、印制板、焊料、焊膏、助焊剂、清洗剂、粘接剂等的检验。 元器件检验：主要检查型号、规格、外观、端子可焊性，必要时按要求检查性能和可靠性。 印制板检验：主要检查外观质量、平整度、可焊性、阻焊膜和标记等。对于3级产品还应审查印制板的周期性检验报告。 焊料等材料检验：主要检查供应商提供的材料成分和性能说明，进行必要的工艺试验，检查材料的工艺兼容性，如果有条件还可以对材料的主要性能（如焊膏的粘度、金属百分比含量、焊料成份等）进行检验，合格后再使用。 2）过程检验： 对生产过程的重要工位设置检验点，通常在焊膏印制之后检查焊膏涂布质量，在再流焊前检查贴放元器件

44、的质量和焊膏的滞留状况，再流焊后检查焊接质量和元器件的位置等，,对高密度板在清洗后还应检查清洁度。3）最终检验： 印制板组装件在焊接和清洗完成后，对安装和焊接质量和焊点进行全面检验。检验项目：目检、光学仪器检验和电测等。检验方法： 借助放大镜目视、自动光学检测（AOI）、X射线检测（直射式、分层式）、激光/红外线检测，以及在线测试和功能测试等。随着技术的进步，还有许多新的方法不断出现。一些基础的通用方法，在标准中引用的IPC-TM650标准作了详细的规定。 6.3. 焊点质量： 所有焊点应呈现明显的润湿和焊料熔合到被焊表面的粘附状态，通常有平滑的外观，润湿的标志是焊点的润湿角不超过900（见图

45、61中A 、B）。当焊料的周边扩展到可焊区或阻焊膜的边缘时，焊点的润湿角可能出现大于900（见图61中C 、D），这种状态也可以接受。,图61 可接受的润湿角（A、B） 但是，由于焊料的合金组成、焊接端子或引线的表面涂镀层、印制板涂镀层及特殊的焊接工艺过程等因素可能产生无光泽的、发暗、变灰或砂粒状的焊料外观，无铅焊料的焊点容易产生发暗和砂粒状外观，只要润湿角900，并且焊缝区被焊料完全覆盖，在焊盘的非焊缝区露出涂镀层也可以接受。无铅焊料和有铅焊料焊点的表面平滑度有很大区别，下图为在焊盘上涂覆OSP涂层的有铅和无铅焊点的外观状况比较（见图62图64）。从图中可以看出无铅焊接的焊点外观比有铅焊接的

46、焊点粗糙。,图62A 免清洗工艺的锡铅焊点 图62B 免清洗工艺的SnAgCu焊点,图63A L型引线的的锡铅焊点 图63B L型引线的Sn Ag Cu焊点,图64A BGA器件的锡铅焊点 图64B BGA器件的SnAgCu焊点,6.4. 表面安装器件的引线成形和焊接后 端子与焊盘的错位及焊缝要求 由于表面安装元器件的种类和引线、端子的形式很多，标准中规定了不同形式元器件的安装错位和焊缝要求。底部可焊端头的片式元件（见图65）；方形端头表贴元件（见图66）；城堡形焊端的器件（见图67）；扁平、带状、L型和翼状引脚的器件（见图68）；BGA类阵列封装的器件（见图69）等，由于种类很多不再一一列举

47、。,图65 底部可焊端头的片式元件见A：焊端与焊盘的最大侧面偏移 1、2级50W(P)两者较小值 , 3级25W (P)B：末端偏移，不允许。C：最小末端焊点宽度3级75 ，D ：最小侧面焊点长度，润湿正常G：焊缝高度,图66 方形端头和侧面可焊端的片式元件,图67 城堡型端头的器件,图68 扁平，带状，L型和翼形引脚的元器件,图68 扁平，带状，L型和翼形引脚的元器件,图68 扁平，带状，L型和翼形引脚的元器件,图68 扁平，带状，L型和翼形引脚的元器件,图68 扁平，带状，L型和翼形引脚的元器件,图68 扁平，带状，L型和翼形引脚的元器件,图68 扁平，带状，L型和翼形引脚的元器件,图68

48、 扁平，带状，L型和翼形引脚的元器件,图68 扁平，带状，L型和翼形引脚的元器件,图69 BGA器件(C最小电气间距),图610 PQFN器件（C：焊点最小末端宽度，D：最小侧面焊点度）,6.5. 焊接效果判定和要求1、通孔焊接辅面焊料覆盖面积75%以上才可以接受，第1、2类产品焊盘润湿270度以上，第3类产品330360度。2、孔内焊料填充75%以上，主面覆盖率0%100%。3、主面向孔内看，引脚与焊料润湿：第1类产品不作要求，第2类产品180度以上，第3类产品270度以上。4、引脚长度：第1类产品不作要求，第2类产品2.5mm，第3类产品1.5mm。5、发热器件与PCB悬空应大于1.5mm。6、绝缘皮回缩不能大于2倍线径。7、若干根导线焊到接线柱时要由大到小，由下到上紧密排列。,6.6. 返工或维修后的产品的损伤判定1、白斑。2、微裂纹。3、起泡或分层。4、阻焊膜的损伤。5、焊盘起翘或分离。6、焊点开裂。,欢迎批评指正 谢谢！,