塑封器件焊接温度,控制器发生异常 eofexception -爱游戏平台

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电子产品故障类别中,偶发故障由于故障现象的不可重复性,通常查找原因较为困难。本文针对一种电机控制器产品出现的通信偶发故障现象,通过认真细致的分析辅以器件硬件检查结果,最终确定故障原因是塑封集成电路内部分层。对于此类问题及隐患,可以从器件选型、筛选、储存、工艺等方面进行控制,采取相应措施,避免故障的发生,提高产品可靠性。

1 引 言

随着技术的发展,人们对电子产品质量的要求越来越高,在一些特殊的使用场合,如医疗、军工等领域,可靠性是一项重要指标。对生产企业来说,产品可靠性代表责任、信誉和效益。因此产品研制过程出现故障时,要求快速、准确地定位故障原因,并采取有效措施避免故障再次发生。

在工程实际中,电子产品的故障表现形式多种多样,从故障现象是否容易复现的角度,将其分为两类,对于能够轻易复现的故障,通过实验对比的方法,查找原因较为简单。而另一类故障很难复现,往往只出现一次或几次,极难捕获,原因也较为隐蔽,因而容易被忽视,但它同样会使产品乃至系统失效,导致严重后果。

我公司研制的一款永磁电机控制器产品串行通信功能在现场运行时曾出现过此类故障,经过耐心细致的分析及测试,我们对各种情况逐一排查,最终查清原因,排除了隐患。以下做具体分析。

2 控制器功能及串行通信故障现象概述

2.1 永磁电机控制器工作状况

永磁电机是总体系统若干执行机构中的一个,控制器用于驱动电机,根据检测到的电机转子位置信号发出驱动信号,通过功率开关依次向电机三相绕组供电,驱动电机转动。该控制器同时具有通信和键盘控制方式。

与上位总控系统之间通过rs422串行通信方式传输信息,控制器接收总控系统发出的电机启动和转速指令,同时向总控系统反馈电机的工作状态,包括电压、电流、转速、转向等信息。通信接口硬件原理见图1。

图1 通信接口硬件原理

图中sci_rxd、sci_rxd信号与处理器串口连接, u7为rs422收发器件,u6为通信隔离器件,采用隔离电源为通信接口电路供电。全双工工作模式,实现同时接收控制指令和反馈状态信息。其工作特征是,控制器上电复位后,自动定时向总控系统发送状态信息。

2.2 控制器通信故障现象

该控制器已在总体系统中稳定运行数月,在某次例行检查测试中,控制器突然出现通信连接故障,具体现象为:上位总控系统向电机控制器发出1280rpm转速指令,电机启动,上传指令显示控制器状态正常;上位总控系统再发出200rpm变速指令时,发现控制器无响应,电机未减速,状态信息不上传,上位总控系统再发出停机和复位指令,控制器均不响应,显示通信发生故障,无法传输指令和信息,此时,键盘显示正常。

故障状态一直保持,其间有2次可以正常上传信息,后又进入故障状态。约20分钟后,通信恢复正常,重复进行上述测试,一切正常。

2.3 故障发生后补充测试

控制器出现通信故障后又进行了几百次重复测试,测试时用示波器同时监视图1中u6前后、u7之后的上传信号及rs422通信电源电压共4个点的信号,结果故障现象未能复现,4个测试点观测到的信号完全正常。

3 通信故障原因分析与确认

上述故障现象和补充测试表明,该控制器发生的通信故障具有偶发性,只出现一次,之后进行的目的为复现故障的测试中,未能再次捕获到通信中断现象,这使得排查故障原因变得相当困难。但该款产品可靠性要求很高,通信功能一旦失灵,作为执行机构的永磁无刷电机将不受控,导致总体系统失效。

只要故障现象出现一次,就证明了隐患的存在。我们详细了解了故障发生时刻相关信息,包括操作方法、环境条件、供电情况等,分析了控制器通信部分的工作原理,按照故障树自上而下的全系统分析方法,将可能导致通信中断的原因分为三大类:硬件原因、软件原因和电磁干扰。具体做出故障树,按照故障树对引起通信中断的原因进行逐一分析。

图2 故障树

3.1 控制器软件检查测试

电机控制器采用dsp作为处理器,汇编语言编程,程序中利用一个定时器实现控制器定时向总控系统上传状态信息;接收指令设计为中断方式,一旦收到总控系统发出的启动或停机指令,程序立即响应中断跳入指令处理段。

通过对通信相关程序进行测试和分析,认为控制逻辑简单清晰、控制合理,编程方面也无漏洞,不会引起通信故障。另一方面,假如通信故障由软件引起,故障现象不会持续20分钟左右自行恢复,而且同批产品中也不可能只有一台出现通信故障,因此排除软件出错的可能。

3.2 电磁干扰原因分析

电磁干扰是导致电子产品故障发生的一个外在电应力,对产品的影响可能是永久的,也可能是暂时的,引发的故障具有偶发特征,这点与控制器通信故障在一定程度上吻合。但从产品设计方面,已经采取了相应的屏蔽、隔离、滤波去藕、地线处理等电磁兼容措施,控制器产品本身抗干扰能力较强;同时,了解到故障发生时,现场电磁环境无变化,同在现场的同批次控制器均未出现异常情况,可以排除电磁干扰的可能性。

3.3 控制器硬件检查

从硬件角度考虑,器件的管脚虚焊、线缆虚接和有关器件本身质量缺陷可能引起偶发故障,具体到本案,可以分为以下几种情况分析。

3.3.1控制器内部及外接通信线缆虚接

rs422通信方式共4根线与上位总控系统进行上行和下行数据通信,整个通道上使用了2个航空插头进行连接,根据经验,航空插头焊杯与线缆的焊接处是焊接的薄弱环节,容易发生虚焊、虚接。为此,我们做了2项检查:

(1) 由总控系统发出指令启动电机运行,再发送不同的转速指令,用示波器监视上传数据信号波形,同时用绝缘棒轻轻晃动航空插头焊杯处线缆,观测上传数据波形的变化。试验结果显示,通信信号波形正常(图3),晃动线缆时,未出现通信中断现象。

图3 通信上行通道信号波形

(2) 停机后仔细检查2个航空插头焊杯处的焊接情况,焊接较好,未发现焊接线缆连接不牢靠问题。因此排除通信线缆虚接的可能性。

3.3.2控制器印制板上通信相关管脚虚焊

控制器印制板上几乎都是表贴器件,有些是大规模集成电路,管脚细小密集,如果与通信有关的个别管脚存在虚焊,也会导致偶发的通信故障。将该控制器全部器件焊点置于光学放大镜下做详细检查,重点检查dsp、rs422收发器件管脚焊点情况,检查结果显示器件焊接状况良好,没有发现虚焊和短路。详见图4、图5。

图4 pcb板上集成电路焊接形貌1

图5 pcb板上集成电路焊点形貌2

3.3.3通信隔离电源工作状态检查

为保证控制器通信不被干扰,可靠工作,产品设计时将通信电路做隔离处理,专门设计了一路5v隔离电源给收发器供电。

若该电源电压质量差或掉电,必然导致通信中断。用示波器观测通信隔离电源在电机运行与停机状态的波形,结果显示通信电源电压波形较好,质量稳定;而且,通信电源与处理器电源电压出自同一开关电源,故障发生时刻处理器电源电压正常,通信电源并未掉电。

因此排除通信隔离电源异常导致通信故障的可能性。

3.3.4通信相关器件质量检查

控制电路中与通信有关的集成芯片包括处理器、隔离器件、收发器,都属于塑料封装半导体集成电路。将控制器拿到专业的实验室,对这三种器件进行了声学扫描显微镜检查。

检查结果显示:dsp处理器、通信隔离器2种集成电路内部引线架与塑封料界面、半导体基板与塑封料界面均连接良好,未出现分层(详见图6 图7 图8);rs422通信收发器集成电路内部引线架与塑封料界面出现分层(详见图9),图9中黄色圈住的区域内部显示红色的点,表示内部集成电路引线与管脚连接处出现分离,这种现象与器件管脚虚焊情况类似,表明连接不可靠,有可能导致通信故障。

图6 控制板上dsp集成电路声学扫描形貌

图7 通信隔离器集成电路声学扫描形貌1

图8 通信隔离器集成电路声学扫描形貌2

图9 rs422收发器集成电路声学扫描形貌

综上所述,偶发的通信故障极有可能是由通信收发器集成电路内部分层引起,为进一步确认故障原因,我们对控制器进行了3个循环的温度冲击试验,高温60℃、低温-40℃,之后立即进行通信功能测试,结果出现通信故障,更换收发器件后,再次测试通信情况,一切正常。这就证实了偶发的通信故障确由收发器内部分层引起。

进一步的机理分析见图10。

图10 塑封半导体集成电路内部结构连接示意图

其中各界面表示含义是:a为芯片与塑封料界面;b为引线架与塑封料界面;c为引线架与塑封料界面;d为基板边缘与塑封料界面;e为基板与塑封料界面。

各界面若产生分层,表示内部电路布线连接状态异常,很可能发生虚接,直接影响其工作可靠性。如果产生分层的器件再受到温度应力变化的影响,就会使隐性的故障因素显性化,故障现象由偶发变为确定。

塑封半导体器件产生分层的原因在于器件内部残留少量水分,在温度应力作用下,内部产生微小形变,致使半导体内部不同材料连接处分离。

4 预防改进措施

针对塑封半导体器件由于分层引起电子产品偶发故障的问题,应从几方面采取措施加以解决和防范:

(1)在可靠性要求高的使用场合,关键电子器件的选型要慎用塑封器件;

(2)器件入厂检验时对塑封器件质量要重点检查,剔除有明显缺陷的器件;

(3)将塑封器件储存在干燥恒温的环境中;

(4)焊接工艺上应控制好塑封器件的焊接温度和时间。

(5)产品出厂前,要严格按照标准进行老练试验,以发现早期失效器件。

5 结论

电子产品的偶发故障不易捕获,特别是器件本身存在缺陷时,对于产品设计者而言不易查清根源,本文分析了电机控制器通信故障发生的原因,进一步探究了由于塑封半导体器件分层引发故障的机理。只要从器件选型、检验、储存、工艺等环节采取相应措施,这一类偶发故障就可以得到控制,产品可靠度得以提高。

(本文编自《电气技术》,作者为杨德荣。)

我们在电路设计是首先都是以电路性能为主,但很多时候实际产品设计,稳定性和可靠性,往往是产品口碑的基石。选用的器件是关键的因素,很多产品都是使用好几年时间的,但我们不能等到若干年后再研究器件;我们必须增加施加的应力。施加的应力可增强或加快潜在的故障机制,帮助找出根本原因,下面我们从选用的芯片下手确保每个砖瓦的可靠性。

?????? 参考国内射频前端芯片原厂深圳芯百特的一些产品可靠性测试。

?

芯片级预处理(pc) & msl试验

评估芯?在包装,运输,焊接过程中对温度、湿度冲击的抗性,仅对?封闭的封装(塑封)约束。模拟焊接过程?温产?内部?汽对内部电路的影 响,是封装可靠性测试前需要进?的测试

测试条件:msl-3, 30°c/60%rh, 192hrs reflow x3 at 260°c

参考标准:jesd22-a113、j-st020

高温老化寿命试验(htol)

芯片工作寿命试验、老化试验(operating life test),为利用温度、电压加速方式,在短时间试验内,预估芯片在长时间可工作下的寿命时间(生命周期预估)。

测试条件:125℃,而定电压,加信号,1000h

参考标准:jesd22-a108b

高温存储试验(htsl)

长期存储条件下,高温和时间对器件的影响,htsl不需要做pc预处理

加速寿命模拟测试——主要考验产品电气可靠性

?? 测试条件:125°c bake, 1000hrs

参考标准:jesd22-a103

温度循环试验(tc)

检测芯片是否会因为热疲劳失效,tc需要提前pc处理。

测试条件:-55°c~125°c (air to air), 1000 cycles

参考标准:jesd22-a104

温湿度偏压高加速应力测试

仅针对塑封,评估芯片长期存储条件下,评估非密封封装固态器件在潮湿环境中的可靠性。它是一种高加速试验。在不凝结的条件下利用温度和湿度来加速湿气通过外部保护材料(封装材料或密封材料)或沿着外部保护材料和通过它的金属导体之间的界面渗透实验前无需pc处理

试验条件:130℃,85%rh,230kpa大气压,96hour, vccmax

参考标准:jesd22-a118

温湿度无偏压高加速应力测试(uhast)

仅针对塑封,评估非密封封装固态器件在潮湿环境中的可靠性。它是一种高加速试验。在不凝结的条件下利用温度和湿度来加速湿气通过外部保护材料(封装材料或密封材料)或沿着外部保护材料和通过它的金属导体之间的界面渗透。不采用偏置,以确保可能被偏置掩盖的失效机制能够被发现,实验前需要需要提前pc处理。

试验条件:130℃,85%rh,230kpa大气压,96hour

参考标准:jesd22-a118

温湿度实验

评估产品在高温,高湿条件下对湿气的抵抗能力,加速其失效进程。

试验条件:85℃,85%rh,1000小时

参考标准:jesd22-a101

静电测试 ( esd)

主要测试hbm模式和cdm模式

hbm(human-body model)模拟人体带电接触器件放电发生的静电放电模型

cdm(charged device mode)模拟器件在装配、传递、测试、运输及存储过程中带电器件通过管脚与地接触时,发生对地的静电放电模型

通过这8项测试的芯片,稳定性和可靠性都有了保证,当前有几个wifi模组采用芯百特的fem cb5717在做生产,已经连续出货800k以上,生产相当稳定,不良率确实也非常低。

手工焊锡通用工艺规程

2017-04-04?

精益诺自动化

1.目的

1.1.1.1本工艺规程规定了手工焊接工艺相关的焊接工具与材料、操作方法和检验方法。

2.适用范围

2.1.1.1本工艺规程适用于产品的手工焊接工艺的指导。

3.适用人员

3.1.1.1本工艺规程适用于手工焊接专职工艺人员、手工焊接操作人员、手工焊接检验人员。

4.名词/术语

4.1.1.1手工焊接系统:指手工焊接操作所使用的焊接电烙铁或其它焊接设备。

4.1.1.2焊接时间:从烙铁头接触焊料到离开焊料的时间,即焊料处于加热过程中时间。

4.1.1.3拆焊:返工、返修或调试情况下,使用专用工具将两被焊件分离的手工焊接工艺操作方法。

4.1.1.4主面:总设计图上定义的一个封装与互连结构(pcb)面(通常为包含元器件功能最复杂或数量最多的那一面)。

4.1.1.5辅面:与主面相对的封装与互连结构(pcb)面。

4.1.1.6冷焊点:是指呈现很差的润湿性、外表灰暗、疏松的焊点。

4.1.1.7焊料受拢:焊料在焊接过程中发生移动而形成的应力纹。

4.1.1.8反润湿:熔化的焊料先覆盖表面然后退缩成一些形状不规则的焊料堆,其间的空档处有薄薄的焊料膜覆盖,未暴露基底金属或表面涂敷层。

5.焊接工艺规范

5.1焊接流程

5.2焊接原理

5.2.1.1手工焊接中的锡焊的原理是通过加热的烙铁将固态焊锡丝加热熔化,再借助于助焊剂的作用,使其流入被焊金属之间,待冷却后形成牢固可靠的焊接点;锡焊是通过润湿、扩散和冶金结合这三个物理、化学过程来完成的,被焊件未受任何损伤;图6-1是放大1000倍的焊点剖面。

5.3手工焊接操作方法

5.3.1电烙铁的握法

5.3.1.1电烙铁的基本握法分为三种(图6-2):

图6-2 电烙铁的握法

1)反握法,用五指把电烙铁的柄握在掌内;此法适用于大功率电烙铁,焊接散热量大的被焊件;

2)正握法,适用于较大的电烙铁,弯形烙铁头一般也用此法;

3)握笔法,用握笔的方法握电烙铁,此法适用于小功率电烙铁,焊接散热量小的被焊件。

5.3.2手工焊接操作的基本步骤

5.3.2.1正确的手工焊接操作过程可以分成六个步骤。前五个步骤为焊接步骤,最后一个步骤为手工清洗步骤。前五个步骤如图6-3所示:

图6-3 焊锡五步操作法

5.3.2.2步骤一:准备施焊。左手拿焊丝,右手握烙铁,进入备焊状态;要求烙铁头保持干净,无焊渣等氧化物,并在表面镀有一层焊锡。

5.3.2.3步骤二:加热焊件。烙铁头靠在两被焊件的连接处,加热整个被焊件全体;

5.3.2.4步骤三:送入焊丝。焊件的焊接面被加热到一定温度时,焊锡丝从烙铁对面接触焊件。

5.3.2.5注意:不要把焊锡丝送到烙铁头上。

5.3.2.6步骤四:移开焊丝。当焊丝熔化一定量后,立即向左上45°方向移开焊丝。

5.3.2.7步骤五:移开烙铁。焊锡润湿两被焊件的施焊部位以后,向右上45°方向移开烙铁,结束焊接。

5.3.2.8从第三步开始到第五步结束,时间大约是1.5~3s。

5.3.2.9手工清洗:焊接完成后应立即使用专用防静电刷和专用清洗剂清洗手工焊接中产生的助焊剂残留等污染物。

5.3.2.10注:对于热容量小的焊件,例如印制板上较细导线的连接,应减小焊接各步骤的时间。

5.3.3印制电路板的焊接

5.3.3.1通用要求:

1)按图样将元器件装入规定位置,要求标识向上,方向一致;

2)有极性和方向要求的元器件,极性和方向不能装反;

3)元器件的通常的装焊顺序原则为:先小后大、先低后高。

5.3.3.2电容器焊接 ,先装玻璃釉电容器、有机介质电容器、瓷介电容器,最后装电解电容器。

5.3.3.3二极管的焊接 ,焊接径向二极管时,对最短引脚焊接时间不能超过2s 。

5.3.3.4三极管焊接,焊接时间尽可能短,焊接时用镊子夹住引脚,以利散热;焊接大功率三极管时,若需加装散热片,应将接触面平整后再紧固。

5.3.3.5贴片器件,选用低功率电烙铁且焊接时间应尽可能短。

5.3.3.6塑封元器件的焊接,正确的焊接方法是:

1)烙铁头在任何方向上均不要对接线片施加压力,避免接线片变形从而导致焊接簧片类的器件受损;

2)在保证润湿的情况下,焊接时间越短越好;实际操作中,在焊件可焊性良好的时候,只需要用挂上锡的烙铁头轻轻一点即可;焊接后,不要在塑壳冷却前对焊点进行牢固性确认试验以形成裂纹等缺陷。

5.3.3.7簧片类元器件的焊接 :

1)加热时间要短,控制在1~2s之间;

2)不可对焊点任何方向加力;

3)焊锡用量适中。

5.3.3.8????集成电路的焊接:

1)在保证润湿的前提下,尽可能缩短焊接时间,一般不要超过2s;

2)若使用低熔点焊料,熔点应不高于180℃;

3)使用电烙铁,功率不宜过大,且烙铁头直径应该小一些,防止焊接一个端点时碰到相邻端点。

5.3.4导线焊接

5.3.4.1导线同接线端子、导线同导线之间的连接有两种基本形式。

5.3.4.2绕焊

1)导线和接线端子的绕焊,是把经过镀锡的导线端头在接线端子上绕一圈,然后用钳子拉紧缠牢后进行焊接;在缠绕时,导线一定要紧贴端子表面,绝缘层不要接触端子,l应等于或小于2倍线径或1.5mm,取其中较小者。

2)导线与导线的连接以绕焊为主,操作步骤如下:去掉导线端部一定长度的绝缘皮,使焊接后满足a中的要求;导线端头镀锡,并穿上合适的热缩套管;两条导线绞合,焊接;把套管推到接头焊点上,用热风烘烤热缩套管,套管冷却后应该固定并紧裹在接头上。

3)这种连接的可靠性最好,在要求可靠性高的地方常常采用。

5.3.4.3钩焊将导线弯成钩形钩在接线端子上,用钳子夹紧后再焊接;其端头的处理方法与绕焊相同;这种方法的强度低于绕焊,但操作简便;l应等于或小于2倍线径或1.5mm,取其中较小者。

图6-6导线和端子的钩焊

5.3.5拆焊

5.3.5.1在调试、维修过程中,或由于焊接错误对元器件进行更换时就需拆焊;拆焊次数不得大于2次,拆焊时应选用专用的拆焊工具,焊接方法与上述方法相同,普通元器件的拆焊工具:

1)用吸锡网进行拆焊;

2)用气囊吸锡器进行拆焊;

3)用专用拆焊电烙铁拆焊;

4)用吸锡电烙铁拆焊。

5.3.6焊后清洗

5.3.6.1pcb手工焊接焊后清洗应根据ipc/eiaj-std-001标准进行清洗。

5.3.6.2pcb的清洗应该能去除污垢、焊接残留物、锡渣、线头、锡球和其它的小颗粒。

5.3.6.3按照ipc-tm-650的测试方法进行周期性的测试。离子性的污染物和助焊剂的残渣应该少于1.56微克/平方厘米nacl。

5.4手工焊接通用要求

5.4.1静电防护

5.4.1.1焊接过程中的静电防护操作应严格按照“防静电工艺规程”的规定执行。

5.4.2环境控制

5.4.2.1温度:18℃~30℃,相对湿度:30%~70%。

5.4.2.2工作台表面的照明至少应达到1000lm/m2。

5.4.2.3保持工作区的清洁度和周边环境整洁,以防止焊接工具、材料和被焊件表面受污染或被损坏;禁止在工作区饮食及吸烟。

5.5焊接工具、设备与焊接材料及要求

? ?手工焊接过程中,对手工焊接工具和焊接材料通常有各种特定要求,不可随意选取以造成焊接工艺过程的不可控、产生不合格品和质量隐患。

5.5.1工作台和手工焊接系统的选择准则

5.5.1.1所选择的焊接系统要能够迅速加热焊接区、并且能够在整个焊接操作期间充分保持连接点的焊接温度范围。

5.5.1.2焊接设备(非工作状态)的温度应能控制在烙铁头闲置温度的±5℃以内。

5.5.1.3操作者选定或额定的闲置/待机状态下的焊接系统温度应在实际测量的烙铁头温度的±15℃以内。

5.5.1.4焊接系统的烙铁头和工作台公共接地点之间的电阻不应超过5ω;加热元器件和烙铁是在正常工作温度下测量的(注:按en 00015-1:1992 制造的限流焊接设备可以不符合该要求)。

5.5.1.5从加热烙铁头到接地部位的交流(ac)和直流(dc)漏电流不应对设备和元器件造成有害影响。

5.5.1.6由焊接设备产生的烙铁头的瞬时电压峰值不应超过2v(注:按en 00015-1:1992 制造的限流焊接设备可以不符合该要求)。

5.5.1.7焊接较大元器件时,如金属底盘接地焊片,应选100w 以上的电烙铁。

5.5.1.8烙铁头的形状要适应被焊件物面要求和元器件装配密度。

5.5.1.9烙铁头的顶端温度要与焊料的熔点相适应,一般要比焊料熔点高 30~80℃(不包括在电烙铁头接触焊接点时下降的温度)。

5.5.1.10电烙铁热容量要恰当;烙铁头的温度恢复时间要与被焊件物面的要求相适应;温度恢复时间是指在焊接周期内,烙铁头顶端温度因热量散失而降低后,再恢复到最高温度所需时间;它与电烙铁功率、热容量以及烙铁头的形状、长短有关。

5.5.2电烙铁的日常保养

5.5.2.1为防止烙铁头镀层金属在空气中高温氧化,在使用前和使用后应给烙铁头上锡;具体方法是:当烙铁头温度升到能熔锡时,将烙铁头上沾涂一层焊锡,使烙铁头的刃面全部挂上一层焊锡便可使用或断电存放。

5.5.2.2电烙铁长时间不使用(10分钟以上)时应切断电源。

5.5.2.3参照电烙铁使用说明书,定期更换超过使用寿命的烙铁头。

5.5.2.4焊接时,由于高温,烙铁头容易产生氧化层,必须用焊接专用清洁海绵清洁,以保证焊接质量;使用时海绵必须加水。

5.5.3辅助工具

5.5.3.1尖嘴钳:它的主要作用是在连接点上缠绕导线、对元器件引脚成型。

5.5.3.2斜口钳:又称偏口钳、剪线钳,主要用于剪切导线,剪掉元器件多余的引脚;不要用偏口钳剪切螺钉、较粗的钢丝,以免损坏钳口。

5.5.3.3镊子:主要用途是摄取微小元器件;在焊接时夹持被焊件以防止其移动和帮助散热。

5.5.3.4旋具:又称改锥或螺丝刀,分为十字旋具、一字旋具;主要用于拧动螺钉及调整可调元器件的可调部分。

5.5.3.5清洁海绵:去除烙铁头氧化层的专用海绵,使用时海绵必须加水。

5.5.4焊接材料

5.5.4.1焊锡丝的合金类型:sn63pb37sb0.4或sn63pb37(应符合ipc/eia j-std-006标准要求)。

5.5.4.2助焊剂:手工焊接操作,应得到批准后方可使用外加助焊剂,需要使用外加助焊剂的情况通常如下:

1)pcba返工、返修时;

2)设计缺陷;

3)焊接件可焊性差。

4)注1:选用的助焊剂应当符合ipc j-std-004的要求,助焊剂原料活性等级必须为l0 或 l1:松香(r0),合成树脂(re)或有机的(or),只有l1活性等级的助焊剂可以用于免清洗焊锡丝。

5)注2:当外涂的助焊剂与含有助焊剂芯的焊料一起使用时,两种助焊剂应当相互兼容。

5.5.4.3清洗剂:清洗剂必须和前道工序所利用的焊膏、助焊剂相兼容。使用水性、半水性或者溶剂进行清洗。

6.焊接质量控制

? 各控制要点应当在相关工艺过程控制文件或检验文件上有所体现。

6.1控制要点

控制要点主要有:

6.1.1.1焊接工具的参数选择控制。

6.1.1.2焊接时间和温度控制。

6.1.1.3操作控制。

6.1.1.4焊接材料控制。

6.2控制方法

6.2.1焊接工具选择正确

6.2.2烙铁头的长度、直径、烙铁头形状的选择

6.2.2.1烙铁头直径应当与焊盘与元器件引脚相匹配,略小于焊盘直径为佳,这样有利于烙铁头热量的传输和方便操作并避免对pcb和元器件造成损害。

6.2.2.2烙铁头长度越小越有利于热传导。

6.2.2.3图中a所示烙铁由于烙铁头顶部为直线,不易导致镀层的堆叠,热传导效率优于图中b所示烙铁。

6.2.3焊接时间及温度设置

6.2.3.1焊接时间由实际使用决定,以焊接一个锡点1.5~3s最为适宜。

6.2.3.2直插器件,将烙铁头的实际温度设置为(315~335℃)。

6.2.3.3表面贴装器件(smd),将烙铁头的实际温度设置为(310~330℃)。

6.2.3.4对于特殊物料,需要特别设置烙铁温度;fpc(软性线路板/软板),lcd(液晶)连接器等要用含银锡线,温度一般在290℃到310℃之间。

6.2.3.5焊接大的元器件引脚,温度不要超过350℃,但可以适当增大烙铁功率。

6.2.4操作控制

6.2.4.1预热接触位置:烙铁头应同时接触要相互连接的2个被焊件(如焊脚与焊盘),烙铁一般倾斜45°,应避免只与其中一个被焊件接触。

6.2.4.2焊接时避免用力过大,只需用烙铁头轻触两被焊件即可,用力过大会产生白斑、焊盘翘起等焊接缺陷。

6.2.4.3焊接操作必须使用焊料热桥,搭建焊接热桥过程如图7-5所示:

6.2.4.4避免不必要的修饰或返工。不必要的修饰和返工会增加焊料的加热时间,使脆性的焊料金属化合物层变厚,使焊点更容易发生断裂而失效,如图7-6所示。

图7-6 焊料金属化合物层

6.2.5焊锡丝的规格

6.2.5.1焊锡丝的直径要与焊盘直径相匹配,近似等于焊盘直径的1/2为佳。

7.焊接质量判定

7.1典型焊点的形成及其外观

参见图8-1从外表直观看典型焊点,对它的要求是:

7.1.1.1????形状为近似圆锥而表面稍微凹陷,呈漫坡状,以焊接导线为中心,对称成裙形展开;虚焊点的表面往往向外凸出,可以鉴别出来。

7.1.1.2????焊点上,焊料的连接面呈凹形自然过渡,焊锡和焊件的交界处平滑,接触角尽可能小。

7.1.1.3????表面平滑,有金属光泽。

7.1.1.4????无裂纹、针孔、夹渣。

7.1.1.5????焊接中的引脚末端可辨识,最大引脚伸出长度为1.5mm。

7.2焊接质量的判定 (依据ipc-a-610d)

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7.3常见焊点缺陷及其原因分析

7.3.1.1在材料(焊料与焊剂)和工具(烙铁、工装、夹具)确定的情况下,操作方法、操作者的责任心,是焊接质量好坏的决定性因素;表9-1列出了印制电路板上各种焊点缺陷的外观、特点及危害,并分析了产生的原因;

表9-1 常见焊点缺陷及分析

7.4 质量记录

7.4.1.1检验部门制定质量记录表格;

7.4.1.2每次首件检验完成后,操作人员应将检验数据准确记录在质量记录表格中;

7.4.1.3定期整理保存,期限为3年。

《手工焊锡通用工艺规程》下载地址:http://pan.baidu.com/s/1boyniwv 密码: yxep

视频教程1:电烙铁保养与焊接

视频教程2:国外手工焊接技巧

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