工艺常识&通用工艺规范 1工艺常识 1.1焊接(软钎焊接) 用软纤焊料(SN63PB37)作填充,实现PCB焊盘和元器件焊端与元器件引脚之间的电气或机械连接. 1.2焊接原理 焊接过程是一种化合反应,焊接时,软纤焊料(SN63PB37)中的PB不参与反应,而是其中SN与焊盘基体的CU之间发生化合反应,反应主要生成CU6SN5(在靠近钎料的一侧),CU3SN(在靠近铜的一侧),还有更多的化合物生成,我们把这些化合物称为金属间化合物(IMC),正是IMC实现了这两种金属之间的连接. 1.3焊接的时间及温度要求 从焊接原理我们知道,焊接反应的结果是生成IMC(金属间化合物), 它的厚度随着焊接时间和温度的升高而增加, IMC是一种脆性的金属化合物,如果太厚,则使焊点的机械强度降低,如果太薄,又无法保证焊料与引脚充分反应,该厚度一般在1.3-3.5UM之间为宜.为保证该IMC合金层的厚度满足要求,必须对焊接的时间和温度进行控制,如:我们对波峰焊接的时间要求是3~5S,温度是243~253℃.手工焊接的时间控制在2~3S,温度设定不超过360℃. 控制温度可以避免器件因温度过高受热冲击损坏. 1.4润湿角(接触角) 钎料液相表面和基体金属固相表面所形成的角度.即焊点边缘切线与焊盘之间的夹角,它是表征焊点焊接质量的一个重要参数.通常我们所说的包焊, 就是指钎料没有充分润湿被焊基体表面, 没有形成适量的合金层,从外观看焊点的形状呈球状,此时的润湿角大于90. 一种特殊情况:当在有限的焊盘空间施加过时的焊锡时,焊接形成的润湿角会大于90,如UT电源的后焊电晶体焊盘太小,焊接后润湿角均在临界90或大于90,这种焊接情况不能按照小于90的标准检验,该焊点是可接收的. 1.5焊接相关术语 虚焊:是指在被焊基体和焊料之间没有形成适量的金属间化合物(IMC),一般虚焊焊点的焊接界面是CUO等氧化物. 少锡:,少锡是指所形成的焊点焊料过少,无法保证焊接的机械强度. 我们习惯上将少锡和漏焊也归为虚焊,这是对概念的错误理解,请注意区分. 空洞:焊点贯穿通孔,一般有以下形成原因: 焊孔排气通道受阻,如电容气囊效应所产生的孔穴 孔-线径配合严重失调; 插件孔偏移焊盘中心或元件引脚没有居于插件孔的中央; 插件孔过大; 孔和引线氧化. 针孔(爆孔):焊点表面气孔,为非贯穿孔,注意与空洞的区别.一般有以下成因: PCB板孔内有水分或者其他不易挥发物质，在过锡时受热汽化，形成气孔; 被焊器件的热容量很大,焊接结束后，焊点的外层开始凝固收缩，但内部的气泡仍 在膨胀，当压力达到一定值后产生爆裂,形成爆孔. 拉尖:在引线末端形成的锡尖.锡尖对高压焊点影响很大,对低电势点极易产生尖端放电. PCB板上有大铜皮和大热容量器件等散热快的结构件; 助焊剂活性差; 助焊剂量少; 链速与后回流速度没有良好匹配,没有以相对0点的速度分离. 连锡:相邻焊点或导线之间形成焊锡短路. 如果短路点为等势点(其铜箔相连),可以不作维修. 1.6常用器件的方向性和极性 有方向性或所有的IC,二极管,三极管,IGBT管,桥堆,保险管夹,电解电容,4PIN晶振,极性的器件 互感器,电位器,继电器,变压器,数码管,液晶显示模块,DC-DC模块,AC-DC模块等 无方向性或普通电阻,水泥电阻,分流器,压敏电阻,热敏电阻,焊片,电流引出座,工字极性的器件 型电感,共模电感,保险管,瓷介电容,独石电容,金膜电容,气体放电管,温度继电器,2PIN晶振,插针,插针短路器等 1.7工艺辅料选择：见《辅料选择规范》 1.8机械装配 螺纹紧固的通用要求: 螺纹连接必须有防松措施.,如使用弹垫,紧固漆,螺丝胶等; 如在软脆材料,或在有油漆和镀层的表面上安装,必须加平垫片; 如螺丝装配不使用弹垫,则必须加紧固漆或螺丝胶防松. 弹平垫的装配顺序: 螺丝装配的直观检验方法:弹垫必须打平 成组螺钉的拧入方法: 交叉,对称,逐步拧紧(先拧紧1/3,再续拧2/3). 扭矩(力矩):国际单位:N.M,工程单位:KGF.CM. 螺丝打花:是指装配造成螺钉头部有毛刺或磨损现象.装配时应根据不同的螺纹选择不同P值的批头,以避免螺丝打花. 常用的批头P值有00号,0号,1号,2号等. P值较大 P值较小 图4 P值示意图 1.9硅脂 作用:填充金属表面的凹凸,增大器件与散热器有效的接触面积,减小传导热阻. 存储:存放于冰箱中(冰箱不通电),内置无水硅酸干燥剂. 涂摸:硅脂应朝同一方向涂摸,不得来回涂刮,造成硅脂堆积. 1.10绝缘膜,绝缘粒,陶瓷基片 作用:器件之间的电气隔离.一般散热器都是接地的,为零电势,而电晶体的散热面大都与电晶体的某一管脚相连(如三极管的散热面是与其C极相连),如直接进行装配,则造成器件管脚对地短路. 装配注意事项:绝缘膜和陶瓷基片必须将散热器和电晶体充分隔离,器件任一边缘距离绝缘片边缘的距离应在2MM以上. 1.11分流器 作用:是一个小阻值的取样电阻,它取样回路的电流信号并将其转换成小电压信号进行处理. 使用注意事项: 分流器的阻值很小,只有几个毫欧,如果有焊接缺陷,将使其实际的阻值增大,影响取样的准确性. 插机前,应进行抽样检查,确认分流器管脚无松动现象 目前我厂使用的只有两种,一种3W/6毫欧,一种2W/10毫欧,前一种的本体尺寸明显大于后一种,请在插机时注意区分,避免混插. 1.12热缩套管 作用:绝缘隔离,如器件相互之间的距离较小,器件倾斜后极易相碰,造成短路.故在器件本体加套热缩套管进行隔离,如立式成型的保险管. 有一些元件,如气体放电管在受雷击电压串入电路时会发生炸裂,压敏电阻在输入端插续高电压时也会发行炸裂,炸裂后器件的碎片可能会导致PCBA的其它器件短路.一般在这些器件本体上须加套热套管吹缩,以约束炸裂产生的碎片. 当器件之间的距离不能满足安规要求的爬电距离时,工艺会要求在器件本体上加套热缩套管. 1.13点胶 作用:固定元器件,以避免器件倾斜和其它器件相碰短路; 增大器件安装的机械强度,抗振动性能. 注意事项: 点胶时应注意,有插座、插针、电缆连接器、焊片、电流引出座都严禁沾上黄胶，后焊元件的焊盘及金属化安装孔、接地孔也严禁沾上黄胶. 1.14安装孔,金属化安装孔,接地孔 安装孔:器件或PCBA的固定孔,一般孔径为3.5MM,使用3的组合螺钉紧固; 金属化安装孔(接地孔):即接地孔,也是PCBA的固定孔,过孔有进行金属化,B面和T面 有焊盘,并且与PCB的线路相连,通过接地线最后接入大地. 注意事项: 1.由于安装孔在整机组装时要进行螺钉固定,所以其周边的元件一定不能向安装孔方向 倾斜,以致影响装配作业; 2.金属化安装孔、接地孔需要进行电性连接,其焊盘严禁沾上黄胶; 3.金属化安装孔、接地孔的焊盘不得有沾焊锡,否则会影响螺钉装配. 1.15互感器 作用:电流变换器,它取样大电流回路电流信号,通过互感器转化成小电流信号,最后通过电阻转化成电压信号进行处理. 插装注意事项:该器件是有方向性的器件,其方向性从外观上很易识别,其原边只有绕组只有一匝,其线径远大于副边绕组的线径,插装时将其原边对应丝印的直线端插入.该器件曾发生过一次批量插错的事故,应引起注意. 1.16磁珠, 瓷柱,IC座 磁珠:为铁氧体材质,一般加套在电晶体的管脚,相当于在该管脚串入了一个小电感,可 以吸收射频干绕,故也称为EMI吸收磁珠. 瓷柱:一般使用于电阻或二极体,它的作用是避免器件本体倾斜,和其它器件相碰短路. IC座:用于电晶体,在插件时先将电晶体和IC座进行组装,作用是避免电晶体倾斜. 插件注意事项:瓷柱,IC座一定要与器件的本体紧贴,其相互之间的间隙不得超过0.2MM,否则就不能良好固定器件本体,防止其倾斜. 另外,磁珠和瓷柱两种器件的外观尺寸基本一致,但其性能完全不同,绝不可混用. 1.17喷锡铜皮 作用:一般在大电流铜箔表面设计喷锡铜皮,以增大铜箔的横截面积,减小导通电阻,减小线损.如果线损还不能满足要求,工艺会要求进行手工搪锡,进一步减小导通电阻. 1.18散热器 作用:增大器件的散热面积.减小器件温升. 注意:如散热器需和PCBA进行组装,则必须在波峰焊完成,不允许在器件过波峰焊接后再装配散热器,这样会造成器件引脚受应力损伤,且该应力无法释放. 2通用工艺规范 2.1前加工 2.1.1小功率电阻(<1W),小功率二极管(<1A)在卧式安装条件下均需紧贴PCB板面插装 2.1.2大于等于1W的电阻和正向最大电流大于或等于1A的二极管在卧式安装时均要求按抬高板面2…4MM成型。 2.1.3无论是何种成型方式，均不允许器件的绝缘封装插入焊盘通孔内,IPQC和生产线在试插时必须进行确认.如热敏电阻,压敏电阻,瓷介电容,独石电容,立式成型电阻等器件. 2.1.4小功率电晶体(TO-92)要求抬高板面3-5MM插装. 2.1.5中大功率电晶体:TO-220AB,TO-225AB,TO-247,TO-247AD,TO-264等如不需要组装散热器以大脚插到板面为准成型. 2.1.6磁性元件,发光二极管,电解电容,方型金膜电容,继电器等,如无特殊要求,以元件紧贴板面成型. 2.1.7元器件引脚弯曲半径: 引线直径小于0.8MM,成型折弯半径要求大于1倍管脚直径; 引线直径0.8~1.2MM,成型折弯半径要求大于1.5倍管脚直径; 引线直径大于1.2MM,成型折弯半径要求大于2倍管脚直径. 2.1.8散热器组装 1.对封装为TO-247和TO-264的各种型号（如：TO-247AC、TO-247A等），如使用电批直接紧固，电批在完成紧固瞬间产生的冲力会对器件本体产生冲力，可能会对电晶体内部芯片 造成损伤。对上述封装的电晶体，只能使用小力矩的电批进行预紧（电批预紧的力矩统一设置为：1~2Kgf.cm），最后紧固必须使用手动扭力批（使用压条装配的电晶体也须按此执行），其它封装类型的电晶体不作此要求。 2．任何器件，只要是使用陶瓷基片作绝缘隔离的散热器装配，都不允许使用电批直接打紧，必须使用手动扭力批紧固，扭力批统一力扭设置：1~2Kgf.cm.扭力批力矩应按工艺要求的数值进行校准。 4.使用绝缘膜和陶瓷基片作电气隔离的散热器组装，必须在陶瓷基片和散热器的接触面与电晶体和陶瓷基片的接触面涂摸导热硅脂； 5.如器件和散热器直接装配(不使用绝缘片)，必须在两者接触面涂摸导热硅脂； 6.如电晶体为塑料封装,均不需加装绝缘膜或陶瓷基片,但需涂摸硅脂. 7.如电晶体要求加装绝缘膜,且为金属固定孔,则必须加装绝缘粒. 8.硅脂厚度检验标准:0.1-0.2MM 目视检验标准:应无裸露金属基体. 9.陶瓷基片应与散热器平面紧密接触,不能有可视缝隙. 10.功率管应基本属于陶瓷基片或绝缘膜的中央,器件距绝缘片边缘不得小于2MM. 2.1.10常用螺钉螺纹紧固力矩： M3-----5.5 kgf.cm M4-----12 kgf.cm M5-----20 kgf.cm ST2.6(45系列的UPS上有用到)—4.5 kgf.cm ST2.9(45系列的UPS上有用到)---7 kgf.cm 2.1.11立式插装成型的保险管,必须在长端的管脚上加套热缩套管,避免该管脚与本体金属端头相碰.热缩套管 2.1.12电晶体成型 电晶体成型应满足3MM的安全间距,即引脚折弯处距离本体的长度. 原则上不允许电晶体手工成型,特殊情况下,如需对电晶体进行手工成型,必须通知PE,QE确认,成型时应注意让本体悬空,不得用手固定本体进行成型,防止电晶体受应力损伤. 用冲压机成型电晶体,应满足下图的要求: 冲压速度:为避免速度过快造成电晶体管脚露铜,成型速度应控制在22PCS/MIN以内. 2.1.13成型后必须进行试插,试插时应考虑到器件在实际插装时的要求,如需加装瓷柱,磁 珠,IC座,绝缘套管,LED灯座等. 2.1.14需和散热器组装的电晶体必须先装配上散热器,确定管脚的准确尺寸后才能进行批量加工. 2.1.15电感器,变压器成型时必须考虑到板底的STAND OFF的高度,不能以底板为起点确定管脚长度. 2.2插机 2.2.1任何器件插装，其本体均不得超出PCB丝印框，也不得超出PCB板边(工艺边不算有效板边). 2.2.2所有保险管都必须和保险管座组装后进行波峰焊接,不允许在波峰后进行组装,这样不能保证保险管和保险管座紧密接触,增大接触电阻. 2.2.3插机前,必须将PCB的金属化安装孔,接地孔及后焊器件的安装孔用胶纸保护. 2.2.4无极性及无方向性的器件插装时,必须将器件的丝印标识朝向易观察的方向,以方便后段进行定位(电阻不要求统一误差方向). 2.2.5有极性及有方向性的器件应按工艺规定的方向插装. 2.2.6靠近板边接插件,或靠近安装孔,铣槽边的接插件必须进行保护,避免被助焊剂污染。（所有的牛头插座，我司均制作了相应的保护模具）。 2.2.7所有器件的包脚皮均不得进入插件孔,以影响透锡. 2.2.8电缆如进行波峰焊焊接,必须保证绝缘层距离PCB板面0.5MM以上,避免烫伤绝缘层. 2.2.9加装瓷柱的电阻和二极管,加装IC管座的电晶体,加装灯座的LED插件时,必须保证器件与瓷柱,灯座,IC管座之间的间隙不大于0.2MM. 2.2.10器件插装未作特别要求,按倾斜15度标准作业,但应满足: 1.不得向安装孔,接地孔方向倾斜,影响后续装配; 2.不允许器件之间的金属引脚相互接触,或与散热器(或电晶体散热面)等金属器件接触,造成短路; 3.器件引脚不允许与电解电容,电缆,器件的塑胶本体等相接触.以免在波峰焊时烫伤. 2.3波峰焊 2.3.1主要工艺参数: 链速:0.8~1.2M/MIN 锡炉温度:243~253℃ 预热温度(板底):130~160℃ 预热温度(板面):100~130℃ 2.3.2工艺指定锡条: 焊料:云南锡业 ZHLSSNPB63A 2.3.3波峰设置: 单面插件,混装:单波峰焊接(如单板热容量很大,可以通过工艺确认,使用双波峰焊接) 双面混装:双波峰焊接 2.4分板 1. 分板必须使用分板机，不允许使用剪钳手工分板，如有特殊情况需要手工分板，必须由PE,QE进行确认。 2. 有贴片元件的单板分板必须使用我司2M或4M型分板机，不允许使用手动分板机作业。 3. 如果工艺没有作特别的要求，不需要对凸起进行打磨。但必须将断口处的毛刺清除干净。 4. 如工艺有要求邮票孔的凸起高度（一般要求凸起高度在0.5MM以下），应注意剪切邮票孔的作业方式，不要从邮票孔的中心剪断，应将剪钳的切口靠主板方向剪断，如下图： 剪口方向从邮票孔中心剪断，残留的凸起太高，打磨工作量很大剪口方向应紧靠主板边缘剪切，这样剪后的凸起高度不会起过0.5MM,只需要去除毛刺就可满足工艺要求 错误的剪切方式 正确方法 2.5剪脚 1. 不允许同时剪两个或两个以上的管脚,这种操作方式可能会造成焊点锡裂. 2.对有铣槽的PCB,在剪脚时必须将PCB侧立45度,这样可有效避免剪断的元件管脚通过铣槽进入元件面. 3.器件在焊点面的出脚最大不得超过2.3MM. 4.对双面板,器件在焊点面的最小出脚不作限制,但引脚应是可辩识的. 5.对单面板,器件在焊点面的最小出脚要求是0.5MM. 2.5后补焊 2.5.1手工焊接的工艺参数 温度范围:280-360 ℃ (缺省:330 ℃) 焊接时间2-3秒 继电器焊接:280-300 ℃ (如有大铜箔,可升高至330 ℃) 功率器件的焊接:330±10℃(如有大铜箔或器件的热容量很大,可升至360℃) SMD焊接:温度:320±10℃ 2.5.2焊接工具 烙铁型号:HAKKO-960 烙铁头型号: 1.拆除SMD:HAKKO-3C烙铁头(瓷片式元件拆除后不允许再使用) 2.焊接SMD:1210及以下,AB型钽电容使用HAKKO-1C烙铁头 其它元器件,CD型钽电容使用HAKKO-3C烙铁头 3.插件元件焊接:HAKKO-B 4.大面积喷锡铜皮搪锡和大热容量器件焊接,可以使用HAKKO-910烙铁焊接. 2.5.3指定手工焊接用锡丝:KESTER245 φ0.5 2.5.4焊接方法:焊接时,不充许将锡丝直接放在铬铁头上加热熔化,而是通过焊盘或器件传热来熔化锡丝,完成焊接.如直接将锡丝放在铬铁头上熔化,锡丝的熔化速度过快会发生爆裂,产生大量的锡珠. 群组焊点焊接时,不允许使用拖锡,以免造成元件面引脚短路. 2.5.5设计通孔一般只有三个考虑：安装孔、后焊元件孔、匹配孔、导通孔（大电流回路的要求）， 对过波峰焊接的PCBA所有的金属化通孔（安装孔和后焊元件孔除外）,都应保证上锡良好，否则都应作为异常提出，经PE、QE确认后再作处理。 2.5.6补焊工装使用要求 焊接前工装确认: 1.工装支撑柱和盖板支撑柱的支撑柱面应清洁无杂物; 2.后焊器件支撑柱应保持良好的弹性; 3.盖板与后焊件的接触处应保持清洁; 4.工装盖板无曲翘变形; 5.各固定位的快速夹应无损坏,能保证良好压接; 6.快速夹压接后,机板与支撑柱及盖板支柱应紧密接触,应无可视缝隙; 7.快速夹压接后,后焊器件与盖板应紧密紧贴,应无可视缝隙; 2.5.7补焊标准 1.焊点透锡度:功率器件及大电流器件要求透锡达到100%,如变压器,电感,接插 件,大于等于1W电阻和功率器件,大于或等于2A的二极管,电缆等. 非功率器件及不通过电流的固定件要求透锡75%以上. 2.焊点接触角不大于90度. 3.引脚长度的下限值:0.5MM.目视焊点,引脚应是可辨识的,否则不合格. 4.主面(T面)焊盘可以不被焊料润湿;主面引线孔壁最少180度环绕润湿. 5.B面引线和孔壁环绕润湿330 ℃;B面焊盘至少90%为焊料润湿. 6.焊料不可接触到元件本体. 7.电缆绝缘材料进入焊点,但在辅面看不到绝缘材料,且润湿良好,则可以接收. 8.金手指上严禁沾焊锡. 9. 插针倾斜:不超过2度或不超过插针直径的50%,可以接收. 10.爬锡高度:焊片的爬锡高度不得超过其台阶处,焊点爬锡不允许到达管脚成型的折弯处,以致无法释放应力. 2.6清洗 2.6.1清洗标准 1.使用免洗焊膏/ 焊剂/ 焊锡丝，焊接后,焊点周围可以有透明的焊剂残留物. 2. PCB板面不能有白色粉末状残留物及颗粒状物质，如油泥、纤维和氧化皮、金属颗粒等.焊点周围不能有白色残留物. 3. 金属区域(铜箔)不能有白色晶状沉积物. 4. 轻微“白斑”，用清洗剂反复涂抹，不能洗掉，白色又不再加深者，可以接收. 2.6.2 作业要求 1.清洗时，所有的接插件（如电缆连接器，各种插座，插针，电话连接器等）的插针部分均严禁沾清洁剂，在清洗时必须采取一定的保护措施，如使用布条盖住接插件的本体。 2.焊点面有后焊电晶体的单板在清洗时，必须使用盖板将电晶体盖住 ，以保护电晶体的金属散热面不被沾污（现我们已制作了通用的保护治具）。 2.8点胶 3.8.1规范 1.中试及量产产品，按工艺操作； 2.研发产品，按下述要求操作： 高度高于20MM的电解电容要求点胶固定，点胶应保证至少有两点固定； 线径小于2MM的电缆根部点黄胶固定； 无底座的电感器，变压器在其底部点胶固定； 靠近板边的瓷介电容，压敏电阻在其底部与PCB之间点胶固定。 3.8.2注意事项:点胶时应注意，所有插座、插针、电缆连接器、焊片、电流引出座都严禁沾上黄胶，后焊元件的焊盘及金属化安装孔、接地孔严禁沾上黄胶。 3.9包装:包装前,必须确认包材的型号和有效期.过期的包材禁止使用.