电路板手工焊接的工艺操作要

电路板手工焊接的工艺操作要

电子线路板焊接工艺包含很多方面的，如贴片元件的焊接工艺，分立元件的焊接工艺都不一样的。

下面是SMT工艺

第一步：电路设计

计算机辅助电路板设计已经不算是什么新事物了。我们一直是通过自动化和工艺优化，不断地提高设计的生产能力。对产品各个重要的组成部分进行细致的分析，并且在设计完成之前排除错误，因此，事先多花些时间，作好充分的准备，能够加快产品的上市时间。新产品引进（NPI）是针对产品开发、设计和制造的结构框架化方法，它可以保证有效地进行组织、规划、沟通和管理。在指导制造设计（DFM）的所有文件中，都必须包含以下各项：

• SMT和穿孔元件的选择标准；

•印刷电路板的尺寸要求；

•焊盘和金属化孔的尺寸要求；

•标志符和命名规范；

•元件排列方向；

•基准；

•定位孔；

•测试焊盘；

•关于排板和分板的信息；•

•对印刷线的要求;

•对通孔的要求；

•对可测试设计的要求；

•行业标准，例如，IPC-D-279、IPC-D-326、IPC-C-406、IPC-C-408和IPC-7351。如要了解这方面的详细信息，请到网址：上查看相关的IPC技术规范。

在设计具有系统内编程（ISP）功能的印刷电路板时，需要做一些初步的规划，这样做能够减少电路板设计的反复次数。工程师可以从几个方面对印刷电路板进行优化，以便在生产线上进行（ISP）编程。工程师可以辨别电路板上的可编程元件。不是所有的器件都

可以进行系统内编程的，例如，并行器件。设计工程师首先要仔细地阅读每个元件的编程技术规范，然后再布置管脚的连线，要能够接触到电路板上的管脚。另一个步骤是，确定可编程元件在生产过程中是如何把电源加上去，而且还要弄清楚制造商比较喜欢使用哪些设备来编程。

此外，还应当考虑信息追踪，例如，关于配置的数据。只要使用得当，电路板设计和DFM就可以有效地保证产品的制造和测试，缩短并且降低产品研发的时间、成本和风险。不准确的电路板设计可能会危及最终产品的质量和可靠性，因此，设计工程师必须充分了解

DFM的重要性。

第二步：工艺控制

工艺控制是防止出现缺陷最有效的手段，同时，它可以在整个组装生产线上进行追踪。随着全球化趋势的发展，越来越多公司在世界各地建立了工厂，他们需要对生产进行有效的控制，更重要的是对供应链进行有效的管理。尺寸更小、更精密的组件，无铅的使用，以及高可靠性的产品，这些因素综合起来，使工艺控制变得更复杂。消除可能出现的人为错误就可以减少缺陷。统计工艺控制（SPC）可以用来测试工艺和监测由于一般原因和特定原因而出现的变化。需要使用若干SPC工具来发挥工艺控制的长处。我们还应当使用SPC来稳定新工艺并改进现有的工艺。工艺控制还可以实现并且保持预的工艺水平、稳定性和重复性。它依靠统计工具进行测试、反馈和分析。

工艺控制的最基本内容是：

•控制项目：需要监测的工艺或者机器；

•监测参数：需要监测的控制项目；

•检查频率：检查间隔的数量或者时间；

•检查方法：工具和技术；

•报告格式：SPC图表；

•数据类型：属性或者易变的数据；

•触发点：会发生变化的点。

随着无铅电子产品的出现，对工艺控制提出了新的要求：对材料进行追踪。产品的价格越来越低、质量的要求越来越高，这要求在整个组装工艺中进行更严格的控制。在各个领域，需要进行追踪。关键的一环是材料的追踪。通过材料追踪系统，我们可以了解车间中材料的状况和它们的位置，一目了然。在合金混合使用的情况下，组件追踪也非常重要。把无铅组件和锡铅组件错误地放在一起，可能会造成十分严重的后果。

工艺控制的其它内容包括：

•设备的校准；

•用好的电路板作为对照，找出缺陷；

•机器的重复性；

•系统之间的开放型软件接口；

•生产执行系统（MES）；

•企业资源规划。

工艺工程师必须在引进新产品（NPI）的过程中，研究制定完整有效的装配工艺和高质量的规划。机器软件和数据结构的开发要同时进行，接口必须是开放的，这样，工程师就可以在多条生产线上同时设计、控制和监测SMT工艺。要提高质量，首先需要一套计划，一组不同于具体标准的目标，各种测试工具，以及作出改变并且通过交流来提高最终产品质量的方

法。

第三步：焊接材料

多年来，我们在生产中一直使用锡铅焊料，现在，在欧盟和中国销售的产品要求改用无铅焊料合金。虽然有许多无铅焊料可供选择，不过，锡银铜（SAC）焊料合金已经成为首选的无铅焊料。

焊料有很多种类型的产品，有焊钖条、焊锡块、焊锡丝、焊锡粉末、成型焊锡、焊锡球和焊膏。焊接工艺使用各种不同的助焊剂，最常见的有：松香、轻度活性剂（RMA）和有机酸助焊剂。助焊剂基本分为两种：一种需要用水或者清洗溶剂来清洗的助焊剂，另一种是免清洗助焊剂。

这个行业之所以选择（SAC），主要是从以下几个方面考虑：

•低熔点：在加热时，低熔点合金在从固态变成液态，没有经过―糊状‖阶段。最初，正是这个原因使许多行业组织认为（SAC）是最适合的低熔点合金。后来的工作表明，如果（SAC）合金的温度只要稍稍偏离这个低熔点，就可以大量地减少失效，例如，无源分立组件一端立起的问题。最理想的合金是（SAC305），其中银占3.0%，铜占0.5%，其余是锡。

•熔点：焊料合金的熔点或者液相线会因它的金相成分而发生变化。SAC305或者其他近低熔点无铅焊料的熔点大约是217℃。

•合金价格：由于银的价格很高，在合金中银的含量最好少一些。对于焊膏来说，这并不是什么大问题因为焊膏制造工艺的价格远远高于材料的价格。不过，对于波峰焊，无铅焊料的价格比较高。

•锡须：组件引脚上的无铅表面含的铅可能会引起锡须。

•湿润特性：与锡铅或者传统的低熔点焊料合金相比，无铅焊料合金的湿润能力较差。

自动对正：由于无铅合金的湿润能力明显不如锡铅合金，因此它们也无法自动对正。因此，在再流焊中焊钖球对准的几率较低。

•流变性：焊料的粘性和表面张力是一个需要重视的问题，而且，在选择新的无铅焊膏时，首先要对粘性和表面张力进行评估。

•可靠性：焊点的可靠性是无铅技术需要考虑的一个紧迫问题。无铅焊点比较脆，一旦受到撞击或者掉到地上很容易损坏。不过，在压力较低的情况下，SAC的可靠性与锡铅合金相当，甚至更好。另外，无铅焊料合金的长期可靠性很值得商榷，因为关于这种合金我们还没有象锡铅焊料合金那样的可靠性数据。

• IPC标准：J-ST D - 0 02/0 03、JSTD - 0 0 4 / 0 0 5/ 0 0 6、I PC-TP-1043/1044（关于所有IPC标准的详细资料，请访问网址：）。

第四步：印刷

焊膏印刷工艺包括一系列相互关联的变量，但是为了达到预期的印刷质量，印刷机起着决定性的作用。对于一个应用，最好的办法是选择一台符合具体要求的丝网印刷机。