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1、 手工焊接（錫焊）

 

手工焊接有專門的工藝要求，這里僅主要介紹印制電路板的烙鐵手工焊接的一些注意的事項(xiàng)。

 

1.1  手工焊接要點(diǎn)

 

1) 元器件不允許在高溫下暴露較長(zhǎng)時(shí)間，因此焊接時(shí)溫度要盡可能低，時(shí)間盡可能短。

 

2) 器件允許耐焊接熱的條件是260℃ 下時(shí)間不超過10秒，焊接時(shí)應(yīng)在距離本體至少2mm 以上進(jìn)行，焊接的溫度過高、時(shí)間過長(zhǎng)器件的結(jié)溫會(huì)隨之上升，可能導(dǎo)致器件性能退化或熱破壞。

 

3) 焊接時(shí)應(yīng)避免使用酸性或堿性強(qiáng)的助焊劑，否則會(huì)腐蝕引線或造成整機(jī)內(nèi)氣氛不好影響可靠性，需要時(shí)可以采用中性焊劑同時(shí)進(jìn)行必要的清洗除去多余的焊劑。

 

4) 用電鉻鐵浸錫時(shí)應(yīng)在烙鐵與器件本體間用攝子夾住以減少熱量直接傳向器件內(nèi)部。

 

1.2  焊接注意事項(xiàng)

 

1) 元器件不允許在高溫下暴露較長(zhǎng)時(shí)間，因此焊接時(shí)溫度要盡可能低，時(shí)間盡可能短。

 

2) 焊接時(shí)應(yīng)避免使用酸性或堿性強(qiáng)的助焊劑，否則會(huì)腐蝕引線或造成整機(jī)內(nèi)氣氛不好影響可靠性，當(dāng)需要時(shí)可以采用中性焊劑，應(yīng)編制工藝規(guī)程，明確焊接細(xì)則，進(jìn)行必要的清洗，除去多余的焊劑。    

 

3) 引線浸錫時(shí)的注意事項(xiàng)：為了提高器件的焊接性能用，對(duì)引線進(jìn)行預(yù)先浸錫此時(shí)，應(yīng)注意浸錫方式和操作方法否則會(huì)帶來不必要的熱應(yīng)力，造成元器件失效。

 

4) 引線浸錫時(shí)，不允許直接浸到引線根部，必須距離器件本體一定的距離，一般2mm以上。

 

5) 用電鉻鐵浸錫時(shí)應(yīng)在烙鐵與器件本體間用攝子夾住，以減少熱量直接傳向器件內(nèi)部。

 

6) 絕不允許將器件丟進(jìn)錫鍋內(nèi)浸錫，這樣會(huì)直接造成器件失效。半導(dǎo)體器件不允許使用超聲波搪錫。

 

7) 浸錫溫度不超過260℃，時(shí)間不超過10 秒。

 

1.3  手工焊接的基本操作要點(diǎn)

 

1). 預(yù)處理

 

預(yù)處理應(yīng)包括搪錫、成形、安裝以及清潔處理。

 

清潔處理：

 

a) 除對(duì)待焊的元器件、導(dǎo)線引線各類端子清潔外，還必須對(duì)印制板清潔處理。

 

b) 對(duì)印制板進(jìn)行可焊性等質(zhì)量檢驗(yàn)不可少。

 

c) 待裝焊的印制板應(yīng)妥善保管以保持板面的清潔，嚴(yán)禁用裸手觸摸板面。印制板不能疊放，應(yīng)存放在專用支架上，較長(zhǎng)時(shí)間存放應(yīng)隔氧（抽真空）存放。

 

2). 加熱方面    

 

a) 為了熔化焊料，焊接部位應(yīng)加熱到適當(dāng)溫度。如對(duì)一般帶引線穿孔焊盤的焊接，烙鐵頭控制不大于300℃，焊接t＜3s；對(duì)熱敏感元器件(含小尺寸元器件)t＜2s，並有散熱措施。對(duì)片式元器件的焊接溫度應(yīng)按相關(guān)元器件標(biāo)準(zhǔn)中推薦焊接要求。

 

b) 烙鐵頭與被焊部件間形成良好熱接觸。

 

c) 焊料必須在烙鐵端頭上與被焊部件的空隙中。

 

3) 加焊劑(可潤(rùn)濕的表面)

 

a) 所有錫焊均應(yīng)使用焊劑。

 

b) 使焊劑在正確的位置實(shí)施清潔功能。

 

c) 使用帶焊劑芯的焊錫絲時(shí)，除交焊和修整外，一般不再添加液態(tài)焊劑。

 

d) 導(dǎo)線、電纜的焊接不應(yīng)使用RA型（注：活性化松香）焊劑，其它場(chǎng)合使用RA型焊劑應(yīng)得到有關(guān)部門的批準(zhǔn)，應(yīng)采用符合GB9491的R型（注：非活性化松香）或RMA型（注：弱活性化松香）焊劑。限用原因：影響元器件安裝可靠性。

 

4). 加焊料（焊料流）

 

a) 使烙鐵與焊點(diǎn)間保持良好的接觸，直到焊料較好的散開為止。

 

b) 烙鐵頭應(yīng)常帶熔融焊料移動(dòng)一個(gè)距離，以保持焊料覆蓋住連接部位并形成半山狀向下凹的焊點(diǎn)形狀。

 

5). 焊料量適當(dāng)（焊料）

 

a) 施加的焊料量應(yīng)使導(dǎo)線的外形保持可見。

 

b) 焊點(diǎn)必須是扁△形的。    

 

c) 焊接時(shí)焊絲長(zhǎng)度可由焊點(diǎn)直觀簡(jiǎn)單的估出。以后一定不能增加額外的焊料，焊點(diǎn)必須以最初加的焊料流和散開的焊料形成。

 

d) 印制電路板金屬化孔的焊接禁用雙面焊。禁用原因：提高焊接可靠性。采取的措施：采用單面焊，焊料從印制板的一側(cè)連續(xù)流到另一側(cè)。

 

6). 冷卻

 

a) 焊料固化期間不允許組件移動(dòng)。焊料固化周期的結(jié)束可通過焊料表面的突然改變觀察到。

 

b) 手工焊接時(shí)，嚴(yán)禁用嘴吹或用其它強(qiáng)制冷卻方法。禁用原因：防止焊點(diǎn)虛焊。采取的措施：焊點(diǎn)應(yīng)在室溫下自然冷卻。

 

7). 清洗

 

a) 對(duì)錫焊后的焊劑、油污、灰塵等臟物必須進(jìn)行100%清洗。

 

b) 松香焊劑也是有腐蝕性的，特別加添加劑后的松香焊劑。

 

c) 手工、汽油清洗和超聲波清洗。方法要合適，防止方法不當(dāng)引起新的隱患問題。應(yīng)優(yōu)先使用手工擦洗無水乙醇的方法。

 

d) 所有元器件都忌為潮濕或水的浸入，在庫(kù)房貯存、發(fā)放、電裝、調(diào)試和交付使用過程中均是如此，這會(huì)引起元器件電極引腳的氧化，浸入非密封元器件內(nèi)部會(huì)導(dǎo)致電性能退化、失效或可靠性下降，此類案例很多，因此必須嚴(yán)加禁止。

 

e) 超聲波清洗不應(yīng)用于清洗電氣或電子部件、元器件或裝有電子元器件的部件。目的：防止元器件損傷。超聲波清洗肘應(yīng)采取保護(hù)措施。限用原因：防止元器件受損。    

 

f) 2007年1月1日起，氣相清洗禁止采用氟里昂(F113)為清洗劑。禁用原因：環(huán)保要求。

 

2、  多層瓷介電容器(LMCC)在電裝過程中的注意事項(xiàng)舉例

 

不同類別的元器件，有不完全相同的特殊的使用中的注意事項(xiàng)，現(xiàn)僅舉例介紹多層瓷介電容器(LMCC)(如國(guó)產(chǎn)型號(hào)：CC41L、CT41L、CC4L、CT4L等)在電裝過程相關(guān)的一些注意事項(xiàng)(運(yùn)輸、儲(chǔ)存、安裝、焊接)，通過此例說明，要確保電裝工作質(zhì)量，除要撐握電訊裝配標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)之外，還需要多方面的了解元器件相關(guān)的可靠性知識(shí)。

 

2.1  LMCC運(yùn)輸注意事項(xiàng)

 

1) 盡可能采用未開封的原包裝進(jìn)行運(yùn)輸。如果曾開封，則應(yīng)將封裝內(nèi)的保護(hù)物料放回，并重新密封，防止受潮影響和機(jī)械損傷。

 

2) 不要使用紙張直接包裝電容器。有些紙張含硫磺成份，會(huì)影響產(chǎn)品的可焊性。

 

3) 散裝的貼片應(yīng)使用不含硫磺的海綿墊作為包裝的保護(hù)材料，以避免運(yùn)輸途中的碰撞和磨擦帶來的損傷。

 

2.2  LMCC貯存注意事項(xiàng)

 

1) 元器件倉(cāng)庫(kù)貯存環(huán)境條件中，對(duì)元器件質(zhì)量影響較大的是相對(duì)濕度和溫度，氣壓影響較小可不予考慮。按航天標(biāo)準(zhǔn)QJ2227A-2005《航天元器件有效貯存和超期復(fù)驗(yàn)要求》、國(guó)軍標(biāo)GJB/Z123-99《宇航用電子元器件有效貯存期超期復(fù)驗(yàn)指南》中貯存環(huán)境條件分類和相關(guān)規(guī)定，元器件庫(kù)房貯存環(huán)境條件為1類條件：溫度為(15～25)℃，相對(duì)濕度為(25～65)%內(nèi)。    

 

2) 非密封片狀元器件應(yīng)存放在充有惰性氣體的密封容器內(nèi)，或存放在采取有效防氧化措施（如加吸濕劑、防氧化劑等）的密封容器內(nèi)；電容器最好儲(chǔ)存在密封的原包裝內(nèi)，打開后也應(yīng)盡快重新密封或儲(chǔ)存在能隔離環(huán)境影響的密封容器內(nèi)（特別是片式電容器對(duì)濕度敏感），密封容器應(yīng)是充干氮?dú)饣虺檎婵盏?，防止潮氣影響電極的可焊性和絕緣電阻的下降。

 

3) 避免在酸性氣體或潮濕的環(huán)境中存放，若電容器遇上二氧化硫、氯氣、其它酸性氣體或潮濕空氣，其端電極容易氧化而影響可焊性。

 

4) 直接的陽(yáng)光照射會(huì)使編帶變質(zhì)而污染電容器。

 

2.3  LMCC安裝注意事項(xiàng)

 

1) 1類瓷介質(zhì)電容器用來補(bǔ)償溫度變化對(duì)電路性能的影響時(shí), 電容器應(yīng)安裝在緊靠其要補(bǔ)償?shù)钠骷牡胤? 并應(yīng)使這些電容器與發(fā)熱的元器件隔離。否則, 溫度梯度會(huì)有損于固有的補(bǔ)償能力。

 

2) 安裝位置(特別是帶引線電容器高度、引腳的彎曲的幾何尺寸、消應(yīng)力措施等)、印刷電路板的厚度等，要充分考慮機(jī)械振動(dòng)、沖擊對(duì)電容器產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力的影響，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行危害性分析, 使用中應(yīng)有有效的加固預(yù)防措施。

 

3) 陶瓷是一種密集、易碎和有研磨作用的物質(zhì)，處理不當(dāng)會(huì)引起破裂或削下屑片的機(jī)械損傷。因此，片式電容器在安裝時(shí)，應(yīng)防止機(jī)械力引起的電容器本體開裂或其它附加的機(jī)械應(yīng)力。

 

a) 片式電容器被跌落或受到外力撞擊很容易破裂。除了表面損傷之外，還會(huì)使容量發(fā)生變化、損耗角正切值上升、絕緣電阻下降和介質(zhì)強(qiáng)度下降，最后導(dǎo)致短路失效。    

 

b) 將散裝片式電容器堆放在一起會(huì)把端頭的金屬擦傷其它電容器的表面。留在電容器上的金屬軌跡會(huì)帶來失效的隱患。

 

c) 片式電容器絕不應(yīng)用金屬工具處理。金屬鑷子會(huì)削下屑片或在電容器表面磨擦出金屬軌跡。建議采用塑料或塑料包封的鑷子，使用時(shí)要將施加壓力控制到絕對(duì)最低的程度。

 

d) 外觀檢查和測(cè)試應(yīng)在玻璃或硬塑料上進(jìn)行。

 

2.4  LMCC焊接注意事項(xiàng)

 

1) LMCC防止焊接溫度突變

 

陶瓷忌溫度突變，會(huì)因此而破裂。1210及以下尺寸的片式電容器瞬間溫度變化不應(yīng)超過120℃，大的片式電容器則在70至80℃之下。理論上，最理想的焊接是先將片式電容器和基板用每秒2℃的速度從室溫預(yù)熱至焊接溫度后進(jìn)行焊接，但在實(shí)際生產(chǎn)流量、設(shè)備和材料特性使之難以實(shí)行。

 

2) LMCC焊接前的預(yù)加熱

 

無論用那種焊接工藝，都必須將基板及電容器均勻預(yù)熱到距焊料溫度120℃之內(nèi)(大貼片70℃)才焊接。預(yù)熱速度原則上每秒2℃，按基板材料和電容器尺寸大小有可能須要調(diào)整在1.5～4℃之間，大的片式電容器預(yù)熱須較慢才可以達(dá)到均勻。小的片式電容器可以增加速度，但最好不要超過每秒4℃。大的片式電容器預(yù)熱后適宜使用均熱處理區(qū)，可使基板溫度更加均勻。焊接在“冷”的基板上會(huì)導(dǎo)致基板扭曲，基板冷卻過程中產(chǎn)生帶損害性的機(jī)械應(yīng)力。    

 

3) LMCC焊接時(shí)間應(yīng)盡量短

 

焊接溫度應(yīng)該盡量靠焊料正常使用范圍的下極限，焊接時(shí)間視片式端頭材料、焊接溫度和采用工藝而定，必須控制得最短。一般不超過5秒。大的片式焊接后必須緩慢或自然冷卻。慎防氣流沖擊或泡進(jìn)冷卻液體，會(huì)因熱沖擊或機(jī)械應(yīng)力而破裂。

 

4) LMCC防止電容器主體急劇升溫

 

電容器安裝焊接過程要防止電容器主體急劇升溫，因受熱不均對(duì)電容器會(huì)造成破壞。如：不規(guī)范的焊接或焊接熱量會(huì)引起電容器介質(zhì)材料的隱裂、爆裂, 或引起引腳與電極端焊接處焊錫的熔化、熔錫向外淌而造成其空洞、接觸不良以及引腳脫落，這是波峰焊特別是手工焊接中常遇見的問題。

 

2.5  LMCC焊接方式

 

1). 帶引線的LMCC焊接

 

a) 焊接溫控曲線

 

帶引線的多層瓷介電容器采用浸焊或波峰焊接時(shí)，應(yīng)按圖1的溫控曲線進(jìn)行焊接。

 

b) 手工焊接問題

 

帶引線的多層瓷介電容器在手工焊接時(shí)，應(yīng)使用不大于20W的電烙鐵，焊接溫度不超過250℃，焊接時(shí)間不超過5秒；否則也屬破壞性試驗(yàn)了。電容器安裝時(shí)本體緊靠電路板時(shí)，由于其引腳短、焊接時(shí)熱量易傳至內(nèi)部芯片端電極處，使該處焊點(diǎn)熔化，當(dāng)此時(shí)存在兩引腳距離與孔距不匹配而存在機(jī)械應(yīng)力時(shí)，使用時(shí)易產(chǎn)生開路失效故障。    

 

 

圖1  有引線多層瓷介電容器浸焊、波峰焊溫控曲線

 

2). 片式LMCC的焊接

 

a) 焊接溫控曲線

 

片式多層瓷介電容器應(yīng)采用再流焊工藝焊接，再流焊焊接時(shí)按圖2的溫控曲線進(jìn)行焊接。

 

b) 手工焊接問題

 

貼片電容器不宜手工焊接，但如果條件不具備一定要用手工焊，必須委任經(jīng)片式元器件焊接技術(shù)專項(xiàng)培訓(xùn)的裝配工進(jìn)行。先把電容器和基板預(yù)熱至150℃；用不大于20W和頭不超過3㎜的電烙鐵；焊接溫度不超過240℃；焊接時(shí)間不超過5秒。應(yīng)非常小心不讓電烙鐵接觸電容器的瓷體和端電極表面，因?yàn)闀?huì)使瓷體局部高溫而破裂。

圖2  片式多層瓷介電容器再流焊溫控曲線

 

2.6  LMCC多次焊接

 

多次焊接（包括返工）對(duì)瓷介電容器的熱沖擊，會(huì)降低其電性能和可靠性(如：炸裂、電介質(zhì)產(chǎn)生隱性開裂、絕緣電阻下降等)，其應(yīng)力效果是積累的，因此電容器不宜多次接觸到高溫或焊接中的熱沖擊。經(jīng)拆焊的電容器不得重復(fù)裝焊、使用。

 

2.7  LMCC耐焊接熱試驗(yàn)條件(屬破壞性試驗(yàn))

 

帶引線電容器的耐焊接熱試驗(yàn)條件：260±5℃、10秒。

 

片式電容器的耐焊接熱試驗(yàn)條件：焊料溫度為250+5℃、5+1秒。

 

此試驗(yàn)屬破壞性試驗(yàn)，故按此電裝的產(chǎn)品不得用于航天型號(hào)。

 

2.8  對(duì)電路板的處理

 

1). 電路板設(shè)計(jì)考慮因素

 

多層瓷介電容器安裝、焊接、使用中的質(zhì)量問題除與焊接工藝和相關(guān)操作人員的技能有關(guān)外，還與電路板的設(shè)計(jì)參量和設(shè)計(jì)可靠性有關(guān)。考慮的相關(guān)內(nèi)容有：

 

a) 印制電路基板的材質(zhì)、厚度、面積和安裝方式的抗機(jī)械振動(dòng)、沖擊應(yīng)力的適應(yīng)性。在實(shí)際應(yīng)用中，電路板在單板、組合、整機(jī)振動(dòng)、沖擊試驗(yàn)或?qū)嶋H使用過程中，會(huì)存在一定的應(yīng)力響應(yīng)(振動(dòng)應(yīng)力被放大)。在實(shí)際的試驗(yàn)或應(yīng)用中，如果設(shè)計(jì)存在缺陷，電路板瞬時(shí)會(huì)有數(shù)倍至數(shù)十倍甚至百位的應(yīng)力放大，這將會(huì)對(duì)元器件產(chǎn)生很大的可靠性影響。    

 

b) 電容器應(yīng)考慮安裝位置、焊盤尺寸、焊接熱量和散熱降溫條件，片式電容器手工焊時(shí)避免對(duì)相鄰的元器件重復(fù)熱沖擊等因素，這些因素都會(huì)對(duì)電容器產(chǎn)生可靠性影響。

 

2)  焊接后線路板彎曲造成片式電容器破裂

 

片式電容器安裝后破裂是常見的失效，常見原因之一是來自用戶使電路板彎曲而引起的。過強(qiáng)或過急彎曲電路板使兩焊接點(diǎn)產(chǎn)生相反方向的機(jī)械應(yīng)力，在電容器最弱的位置，一般在瓷體和端頭的交接點(diǎn)，從而產(chǎn)生裂縫。該裂縫初期可能很細(xì)而沒有穿透內(nèi)電極，常規(guī)測(cè)試一般都不能發(fā)現(xiàn)，在其后試驗(yàn)和溫度突變會(huì)使裂縫擴(kuò)大。特別是裂縫擴(kuò)大并有潮氣滲入可能發(fā)生災(zāi)難性的短路失效。

 

在電路板上產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力的程度所關(guān)系的因素包括電路板做材料和厚度、焊料的量和板面式樣。特別注意焊劑過多會(huì)嚴(yán)重影響片式電容器抗機(jī)械應(yīng)力的能力。

 

3) 造成電路板彎曲而產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力的幾個(gè)因素

 

a) 90%以上的機(jī)械應(yīng)力裂縫來自用戶將焊接后的電路板拗?jǐn)喾蛛x的過程。要將焊接好的電路板分割，宜采用滾動(dòng)切割方式將電路板鋸開。

 

b) 安裝堅(jiān)硬的元器件（如：電連接器、繼電器、大功率電阻器和散熱器等）時(shí)，對(duì)電路板產(chǎn)生機(jī)械過應(yīng)力。    

 

c) 堆放、運(yùn)輸、貯存電路板時(shí)，對(duì)電路板產(chǎn)生機(jī)械過應(yīng)力。

 

d) 自動(dòng)測(cè)試設(shè)備對(duì)電路板產(chǎn)生的機(jī)械過應(yīng)力，特別是針床和支撐柱式。

 

e) 電路板安裝面不在同一基準(zhǔn)平面，或螺釘安裝時(shí)產(chǎn)生的不平衡應(yīng)力，使電路板產(chǎn)生機(jī)械過應(yīng)力。

 

4) 防止電容器受到機(jī)械應(yīng)力傷害的注意要點(diǎn)

 

a) 電裝工藝過程必須盡量避免對(duì)電路板施加過強(qiáng)或過急的彎曲。

 

b) 片式電容器應(yīng)避免設(shè)計(jì)在電路板彎曲時(shí)受機(jī)械應(yīng)力高的位置。

 

c) 片式電容器的兩焊點(diǎn)應(yīng)該設(shè)計(jì)與受機(jī)械應(yīng)力方向平行而不要成直角。

 

d) 焊墊(焊盤)距離越遠(yuǎn)、寬度越窄，都有助于提高對(duì)機(jī)械應(yīng)力的抵抗力。

 

e) 厚的片式電容器比薄的片式電容器可承受更大的機(jī)械應(yīng)力。大尺寸片式電容器比小尺寸電容器更容易破裂。2類陶瓷介質(zhì)(如X7R)比1類陶瓷介質(zhì)的抗機(jī)械應(yīng)力的能力差。