SMT制程资料Word文档下载推荐.docx
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在一些情况中，不平衡的湿润力可能是元件或电路板端子可焊性特征不足的直接结果。
锡膏沉淀块的体积不同，或者被氧化或者干燥的锡膏，也可能导致焊接条件不足。
锡膏印刷工艺和设备可能是多种元件竖立情况的原因。
充分的模板（stencil）预防性维护，保证可再生的和所希望的锡膏体积，在所有情况中都是重要的-特别当小的、离散元件使用时。
设计是制造过程的第一步，焊盘设计可能是元件竖立的主要原因。
较短、较宽的焊盘似乎比长而窄的焊盘更宽容。
参阅IPC-782《表面贴装设计与焊盘布局标准》得到更详细的解释。
事实上，超过元件太多的焊盘可能允许元件在焊锡湿润过程中滑动-把元件拉出一端的焊盘。
对于小型离散片状元件，为元件的一端设计不同的焊盘尺寸，或者将焊盘的一端连接到地线板上，也可能导致元件竖立。
不同焊盘尺寸的的使用可能造成不平衡的焊盘加热和锡膏流动时间。
在回流期间，元件简直是飘浮在液体的焊锡上，当焊锡固化时达到其最终位置。
焊盘上不同的湿润力可能造成附着力的缺乏和元件的旋转。
在一些情况中，液化温度以上时间的延长可以减少元件竖立。
演唱液化温度以上的时间可以在元件的焊盘之间得到更加均匀的温度。
其他可能的疑点
元件竖立的其他被引证的原因包括制造板的情况。
元件下面不均匀的阻焊（soldermask）层厚度，可能把元件一端升起离开焊盘。
焊盘上的阻焊也可能减少一端焊盘上的湿润。
贴装工艺也可能是元件竖立缺陷的根源。
元件在焊盘上的旋转错误和误放可能造成固化期间元件的移动。
冲击式、加力的元件贴装可能不均匀地从下面的焊盘上挤压锡膏，在回流期间产生不均匀的湿润。
例外，在贴装期间，装配的快速穿梭的加速与减速可能是元件移位，造成元件端子在板的焊盘上的不充分接触。
结论
和电子焊接工艺的许多特征一样，要求不断进化的材料、元件和设备，解决或消除一个缺陷不存在一个唯一的答案。
对完善和持续的教育保持一个持之以恒的警觉态度才是成功的关键。
回流焊接工艺的经典PCB温度曲线
本文介绍对于回流焊接工艺的经典的PCB温度曲线作图方法，分析了两种最常见的回流焊接温度曲线类型：
保温型和帐篷型...。
经典印刷电路板（PCB）的温度曲线（profile）作图，涉及将PCB装配上的热电偶连接到数据记录曲线仪上，并把整个装配从回流焊接炉中通过。
作温度曲线有两个主要的目的：
1）为给定的PCB装配确定正确的工艺设定，2）检验工艺的连续性，以保证可重复的结果。
通过观察PCB在回流焊接炉中经过的实际温度（温度曲线），可以检验和/或纠正炉的设定，以达到最终产品的最佳品质。
经典的PCB温度曲线将保证最终PCB装配的最佳的、持续的质量，实际上降低PCB的报废率，提高PCB的生产率和合格率，并且改善整体的获利能力。
回流工艺
在回流工艺过程中，在炉子内的加热将装配带到适当的焊接温度，而不损伤产品。
为了检验回流焊接工艺过程，人们使用一个作温度曲线的设备来确定工艺设定。
温度曲线是每个传感器在经过加热过程时的时间与温度的可视数据集合。
通过观察这条曲线，你可以视觉上准确地看出多少能量施加在产品上，能量施加哪里。
温度曲线允许操作员作适当的改变，以优化回流工艺过程。
一个典型的温度曲线包含几个不同的阶段-初试的升温（ramp）、保温（soak）、向回流形成峰值温度（spiketoreflow）、回流（reflow）和产品的冷却（cooling）。
作为一般原则，所希望的温度坡度是在2~4°
C范围内，以防止由于加热或冷却太快对板和/或元件所造成的损害。
在产品的加热期间，许多因素可能影响装配的品质。
最初的升温是当产品进入炉子时的一个快速的温度上升。
目的是要将锡膏带到开始焊锡激化所希望的保温温度。
最理想的保温温度是刚好在锡膏材料的熔点之下-对于共晶焊锡为183°
C，保温时间在30~90秒之间。
保温区有两个用途：
1）将板、元件和材料带到一个均匀的温度，接近锡膏的熔点，允许较容易地转变到回流区，2）激化装配上的助焊剂。
在保温温度，激化的助焊剂开始清除焊盘与引脚的氧化物的过程，留下焊锡可以附着的清洁表面。
向回流形成峰值温度是另一个转变，在此期间，装配的温度上升到焊锡熔点之上，锡膏变成液态。
一旦锡膏在熔点之上，装配进入回流区，通常叫做液态以上时间（TAL,timeaboveliquidous）。
回流区时炉子内的关键阶段，因为装配上的温度梯度必须最小，TAL必须保持在锡膏制造商所规定的参数之内。
产品的峰值温度也是在这个阶段达到的-装配达到炉内的最高温度。
必须小心的是，不要超过板上任何温度敏感元件的最高温度和加热速率。
例如，一个典型的钽电容具有的最高温度为230°
C。
理想地，装配上所有的点应该同时、同速率达到相同的峰值温度，以保证所有零件在炉内经历相同的环境。
在回流区之后，产品冷却，固化焊点，将装配为后面的工序准备。
控制冷却速度也是关键的，冷却太快可能损坏装配，冷却太慢将增加TAL，可能造成脆弱的焊点。
在回流焊接工艺中使用两种常见类型的温度曲线，它们通常叫做保温型（soak）和帐篷型（tent）温度曲线。
在保温型曲线中（图一），如前面所讲到的，装配在一段时间内经历相同的温度。
帐篷型温度曲线（图二）是一个连续的温度上升，从装配进入炉子开始，直到装配达到所希望的峰值温度。
图一、典型的保温型温度曲线
图二、典型的帐篷型温度曲线
所希望的温度曲线将基于装配制造中使用的锡膏类型而不同。
取决于锡膏化学组成，制造商将建议最佳的温度曲线，以达到最高的性能。
温度曲线的信息可以通过联系锡膏制造商得到。
最常见的配方类型包括水溶性（OA）、松香适度激化型（RMA,rosinmildlyactivated）和免洗型（no-clean）锡膏。
温度曲线的机制
经典的PCB温度曲线系统元件
一个经典的PCB温度曲线系统由以下元件组成：
数据收集曲线仪，它从炉子中间经过，从PCB收集温度信息。
热电偶，它附着在PCB上的关键元件，然后连接到随行的曲线仪上。
隔热保护，它保护曲线仪被炉子加热。
软件程序，它允许收集到的数据以一个格式观看，迅速确定焊接结果和/或在失控恶劣影响最终PCB产品之前找到失控的趋势。
热电偶（Thermalcouples）
在电子工业中最常使用的是K型热电偶。
有各种技术将热电偶附着于PCB的元件上。
使用的方法决定于正在处理的PCB类型，以及使用者的偏爱。
热电偶附着
高温焊锡，它提供很强的连接到PCB。
这个方法通常用于可以为作曲线和检验工艺而牺牲一块专门的参考板的运作。
应该注意的是保证最小的锡量，以避免影响曲线。
胶剂，可用来将热电偶固定在PCB上。
胶剂的使用通常得到热电偶对装配的刚性物理连接。
缺点包括胶剂可能在加热过程中失效的可能性、作完曲线后取下时在装配上留下残留物。
还有，应该注意使用最小的胶量，因为增加热质量可能影响温度曲线的结果。
开普顿（Kapton）或铝胶带，它最容易使用，但是最不可靠的固定方法。
使用胶带作温度曲线经常显示很参差不齐的曲线，因为热电偶连接点在加热期间从接触表面提起。
容易使用和不留下影响装配的残留物，使得开普顿或铝胶带成为一个受欢迎的方法。
压力型热电偶，夹持在线路板的边缘，使用弹力将热电偶连接点牢固地接触固定到正在作温度曲线的装配上。
压力探头快速、容易地使用，对PCB没有破坏性。
热电偶的放置
因为一个装配的外边缘和角上比中心加热更快，较大热质量的元件比较小热质量的元件加热满，所以至少推荐使用四个热电偶的放置位置。
一个热电偶放在装配的边缘或角上，一个在小元件上，另一个在板的中心，第四个在较大质量的元件上。
另外还可以增加热电偶在板上其它感兴趣的零件上，或者温度冲击或温度损伤最危险的元件上。
读出与评估温度曲线数据
锡膏制造商一般对其锡膏配方专门有推荐的温度曲线。
应该使用制造商的推荐来确定一个特定工艺的最佳曲线，与实际的装配结果进行比较。
然后可能采取步骤来改变机器设定，以达到特殊装配的最佳结果（图三）。
图三、典型的PCB回流温度曲线
对于PCB装配制造商，现在有新的工具，它使得为锡膏和回流炉的特定结合设计目标曲线来得容易。
一旦设计好以后，这个目标曲线可以由机器操作员机遇这个专门的PCB装配简单地调用，自动地在回流焊接炉上运行。
何时作温度曲线
当开始一个新的装配时，作温度曲线是特别有用的。
必须决定炉的设定，为高品质的结果优化工艺。
作为一个诊断工具，曲线仪在帮助确定合格率差和/或返工高的过程中是无价的。
作温度曲线可以发现不适当的炉子设定，或者保证对于装配这些设定是适当的。
许多公司或工厂在标准参考板上作温度曲线，或者每天使用机器的品质管理曲线仪。
一些工厂在每个班次的开始作温度曲线，以检验炉子的运行，在问题发生前避免潜在的问题。
这些温度曲线可以作为一个硬拷贝或通过电子格式存储起来，并且可用作ISO计划的一部分，或者用来进行对整个时间上机器性能的统计过程控制（SPC,statisticalprocesscontrol）的操作。
用于作温度曲线的装配应该小心处理。
该装配可能由于处理不当或者重复暴露在回流温度之下而降级。
作曲线的板可能随时间过去而脱层，热电偶的附着可能松动，这一点应该预计到，并且在每一次运行产生损害之前应该检查作曲线的设备。
关键是要保证测量设备能够得到精确的结果。
经典PCB温度曲线与机器的品质管理曲线
虽然温度曲线的最普遍类型涉及使用一个运行的曲线仪和热电偶，来监测PCB元件的温度，作温度曲线也用来保证回流焊接炉以最佳的设定连续地工作运行。
现有各种内置的机器温度曲线仪，提供对关键回流炉参数的日常检测，包括空气温度、热流与传送带速度。
这些仪器也提供机会，在失控因素影响最终PCB装配质量之前，迅速找到任何失控趋势。
总结
做温度曲线是PCB装配中的一个关键元素，它用来决定过程机器的设定和确认工艺的连续性。
没有可测量的结果，对回流工艺的控制是有限的。
咨询一下锡膏供应商，查看一下元件规格，为一个特定的工艺确定最佳的曲线参数。
通过实施经典PCB温度曲线和机器的品质管理温度曲线的一个正常的制度，PCB的报废率将会降低，而质量与产量都会改善。
结果，总的运作成本将减低。
虽然本文重点放在回流焊接工艺，经典的PCB温度曲线作图也可以在那些经过波峰焊接的装配上进行。
技术与作曲线的优点与那些在回流焊接工艺中使用和获得的类似。
另外，可以选择各种内置的曲线仪，设计用来从波峰焊接机器收集数据，以迅速找出失控的趋势和监测每班与每天运作的连续性。
该仪器允许波峰焊接机器的操作员通过测量传送带速度、焊锡波和预热参数进行日常操作检查和故障诊断。
手工焊接与返修工具
本文介绍，在返修工艺中，必须小心，不要将印刷电路板过热；
否则电镀通孔和焊盘都容易损伤。
手工焊接与返修是要求杰出的操作员技术和良好工具的工艺步骤；
一个经验不足的操作员可能会产生可靠性的恶梦。
当配备足够的工具和培训时，操作员应该能够创作可靠的焊接点。
表面贴装手工焊接有时比通孔（through-hole）焊接更具挑战性，因为更小的引脚间距和更高的引脚数。
返修工艺中，必须小心，不要将印刷电路板过热；
本文将回顾接触焊接与加热气体焊接，这两种最常见的手工焊接。
接触焊接
接触焊接是在加热的烙铁嘴（tip）或环（collar）直接接触焊接点时完成的。
烙铁嘴或环安装在焊接工具上。
焊接嘴用来加热单个的焊接点，而焊接环用来同时加热多个焊接点。
对单嘴焊接工具和焊接嘴，有多种的设计结构。
对烙铁环形式的焊接嘴也有多种设计结构。
有两或四面的离散环，主要用于元件拆除。
环的设计主要用于多脚元件，如集成电路（（IC）；
可是，它们也可用来拆卸矩形和圆柱形的元件。
烙铁环对取下已经用胶粘结的元件非常有用。
在焊锡熔化后，烙铁环可拧动元件，打破胶的连接。
四边元件，如塑料引脚芯片载体（PLCC），产生一个问题，因为烙铁环很难同时接触所有的引脚。
如果烙铁环不接触所有引脚，则不会发生热传导，这意味着一些焊点不熔化。
特别是在J型引脚元件上，所有引脚可能不在同一个参考平面上，这使得烙铁环不可能同时接触所有的引脚。
这种情况可能是灾难性的，因为还焊接在引脚上的焊盘在操作员取下元件时将从PCB拉出来。
焊接嘴与环要求经常预防性的维护。
它们需要清洁，有时要上锡。
可能要求经常更换，特别是在使用小烙铁嘴时。
接触焊接系统
接触焊接系统可分类为从低价格到高价格，通常限制或控制温度。
选择取决于应用。
例如，表面贴装应用通常比通孔应用要求更少的热量。
恒温系统，提供连续、恒定的输出，持续地传送热量。
对于表面贴装应用，这些系统应该在335~365°
C温度范围内运行。
限制温度系统，具有帮助保持该系统温度在一个最佳范围的温度限制能力。
这些系统不连续地传送热量，这防止过热，但加热恢复可能慢。
这可能引起操作员设定比所希望更高的温度，加快焊接。
对表面贴装应用的操作温度范围是285~315°
控制温度系统，提供高输出能力。
这些系统，象温度限制系统一样，不连续地传送热量。
响应时机和温度控制比限制温度系统要优越。
这些系统也提供更好的偏差能力，通常是10°
与接触焊接系统有关的特性包括：
在多数情况中，接触焊接是补焊（touch-up）以及元件取下与更换的最容易和成本最低的方法。
用胶附着的元件可容易地用焊接环取下。
接触焊接设备成本相对低，容易买到。
与接触焊接系统有关的问题包括：
没有限制烙铁嘴或环的系统容易温度冲击，将烙铁嘴或环的温度提升到所希望的范围之上。
烙铁环必须直接接触焊接点和引脚，到达效率。
温度冲击可能损伤陶瓷元件，特别是多层电容。
加热气体（热风）焊接
热风焊接通过用喷嘴把加热的空气或惰性气体，如氮气，指向焊接点和引脚来完成。
热风设备选项包括从简单的手持式单元加热单个位置，到复杂的自动单元设计来加热多个位置。
手持式系统取下和更换矩形、圆柱形和其它小型元件。
自动系统取下合更换复杂元件，诸如密脚和面积排列元件。
热风系统避免用接触焊接系统可能发生的局部热应力，这使它成为在均匀加热是关键的应用中的首选。
热风温度范围一般是300~400°
熔化焊锡所要求的时间取决于热风量。
较大的元件在可取下或更换之前，可能要求超过60秒的加热。
喷嘴设计很重要；
喷嘴必须将热风指向焊接点，有时要避开元件身体。
喷嘴可能复杂和昂贵。
充分的预防维护是必要的；
喷嘴必须定期清洁和适当储存，防止损坏。
热风系统有关的特性包括：
热风作为传热媒介的低效率，减少由于缓慢的加热率产生的热冲击。
这是对某些元件的一个优点，如陶瓷电容。
使用热风作为传热媒介，消除直接烙铁嘴接触的必要。
温度和加热率是可控制、可重复和可预测的。
热风系统有关的问题包括：
热风焊接设备价格范围从中至高。
自动系统相当复杂，要求高技术水平的操作。
助焊剂与焊锡
助焊剂可以用小瓶来滴，可使用密封的或可重复充满的助焊剂笔。
经常，操作员使用太多的助焊剂。
我宁愿使用助焊剂笔，因为它们限制使用的助焊剂量。
我也宁愿使用带助焊剂芯的焊锡，含有助焊剂和焊锡合金。
当使用带助焊剂芯的焊锡和液体助焊剂时，保证助焊剂相互兼容。
表面贴装焊接通常要求较小直径的锡线，典型的在~0.75mm范围。
通孔焊接通常要求较大直径的锡线，范围在~1.50mm。
锡膏（solderpaste）也可以用注射器来滴，虽然许多手工焊接方法加热锡膏太快，造成溅锡和锡球。
助焊剂胶，而不是锡膏，对更换面积排列元件是非常有用的。
基本培训：
手工焊接
本文介绍一项基本训练，手工焊接。
一个牢固的焊接点要求使用一个上锡良好的、保持良好的烙铁头，温度在焊锡的液化温度之上大约100°
F。
烙铁头上的焊锡改善来从烙铁的快速热传导，预热工件。
建立良好的流动和熔湿（wetting）都要求预热。
具有良好可焊性特征的焊盘、孔和元件引脚将有助于在最短的时间内形成良好的焊接点。
在升高的温度下，时间短是避免对基板的损伤、对焊盘与基板接合的损伤和过多的金属间增长的关键。
暴露在焊锡和/或基板的Tg的液化温度之上的重复温度循环中的焊锡点，可能遭受可靠性累积的降级。
最好的方法是在少于5秒的时间内完成焊接点，最好是大约3秒钟。
这个时间包括要求产生连接的所有必要操作。
工艺过程
一个推荐的手工焊接程序是，快速地把加热和上锡的烙铁头接触带芯锡线（coredwire），然后接触焊接点区域，用熔化的焊锡帮助从烙铁到工件的最初的热传导。
然后把锡线移开将要接触焊接表面的烙铁头。
有些人推荐首先把烙铁头接触引脚/焊盘；
把锡线放在烙铁头与引脚之间，形成热桥；
然后快速地把锡线移动到焊接点区域的反面。
任何一种方法，如果正确完成，都将给出满意的结果。
这两种技术的目的是要保证引脚和焊盘的温度足够熔化锡线，并形成所要求的金属间的接合。
如果在焊接点形成期间，烙铁直接接触和熔化锡线，那么要焊接的表面可能不够热，以提高焊锡流动，形成的焊接点可能不是真正熔湿（wet）到焊盘（pad）、焊接孔（barrel）和引脚（lead）。
当工艺过程实施正确的时候，助焊剂将熔化并先于焊锡在将要焊接的表面流动，预先处理表面，因此焊锡将在表面上熔湿和流动，进入缝隙，形成接合。
一旦熔湿建立和有充分的焊锡流动形成所希望的焊接点，锡线和随后的烙铁即从焊接点区域移开。
在培训、练习和相对正规的应用之后，这些程序对于有积极性和经验的人员来实行是不太困难的。
有些人比其它人更快，更喜欢它，甚至最有经验和最聪明的操作员都会要几天掌握该工艺过程。
这个不同来自认为控制的操作。
因为这个原因，应该提供给操作员良好的初始训练和定期的更新。
这些方面应该包括手工焊接的艺术与构造、控制焊接点形成的因素、和公司机构用于焊接点接受和拒绝的标准。
问题
在产生牢固的、可接受的手工焊接点中的问题通常是使用不适当温度、太大压力、延长据留时间、或者三者一起而产生的。
可是，这些问题的根本原因经常与其使用的工具有联系，而不是操作员的技术和积极性。
用技术熟练的、受过培训的、工作尽责的和有积极性的操作员，看看工艺过程中的其它地方，是否手工焊接操作需要改进。
一些厚的PWB设计可能要求不同的方法和/或帮助，比如用热板（hotplate）的辅助加热。
另一个更前面的原因可能是可焊性差的元件，通常可以通过元件规格或长途运输处理上的变化来处理。
认可和替换一种不同的带芯锡线助焊剂可能是合适的。
外部施用的液体助焊剂的使用是另一个短期的替代方法。
在这种情况，应该以一个受控的方式使用所要求的最少量。
在使用任何液体助焊剂来帮助手工焊接之前，应该通过试验来确认助焊剂与残留物的可容性。
如果材料来自同一个制造商，那么可以要到数据资料。
如果材料来自不同的制造商，那么通常给使用者带来试验的负担，因为对任何供应商存在太多可能的组合。
怎样清洁才足够清洁
本文介绍，对清洁度标准的回顾显示，对于清洁度问题经常没有快捷简易的答案。
经常通过我们的技术支持热线询问的一个问题是，“IPC关于清洁度的标准是什么”。
这是一个经常被工业新手所问的简单直率的问题，因此简单直率的答案一般是他们所想要的。
可是，在大多数情况中，这对他们个人需要还不够专业。
为了回答这个问题，首先要了解简单标准：
正在使用的IPC标准、残留物类型、适用范围和清洁度标准。
表一回答了这些问题，古老的方式-快捷简单。
表一、IPC清洁度要求总结
标准
残留物类型
适用范围
清洁度标准
IPC-6012
离子
所有类别电子的阻焊涂层前的光板
<
µ
g/cm2NaCl当量
有机物*
无污染物析出
J-STD-001
所有类型
足够保证可焊性
颗粒
所有电子类别的焊后装配
不松脱、不挥发、最小电气间隔
松香*
1类电子的焊后装配
2类电子的焊后装配
3类电子的焊后装配
200µ
g/cm2
100µ
40µ
离子*
IPC-A-160
可见残留物
视觉可接受性
*当要求测试时
但这些答案提供了必要的事实吗不幸的是，很少满足到打电话的人。
事实上，这些答案通常引发更多的问题，比如：
“就这个吗”；
“如果污染物有更多的氯化物怎么办”；
“免洗工艺中的助焊剂残留物怎么办”；
“假设用共形涂层（conformalcoat）保护装配会怎么样”；
或者，“其它的非离子污染物怎么办”
不象过去松香助焊剂主宰工业的“那段好时光”，新的表面涂层、助焊剂、焊接与清洗系统正不断出现。
很明显，没有“万能的”答案。
由于这个理由，标准与规格强调用来证明可靠性的测试规程，而不是一个简单的通过/失效数字。
再仔细地看一下IPC标准-特别是IPC-6012，刚性印刷板的的技术指标与性能-揭示了，应该在文件中规定上阻焊层、焊锡或替代的表面涂层之后的对光板的清洁度要求。
这意味着装配制造商必须告诉电路板制造商他们希望光板有多清洁。
它也给使用免洗工艺的装配制造商留有余地来对进来的电路板规定一个更加严格的清洁度要求。
装配制造商不仅需要规定进来的板的清洁度，而且要与用户对装配好的产品的清洁度达成一致。
按照J-STD-001，除非用户规定，制造商应
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