1、 手工焊接（锡焊）

 

手工焊接有专门的工艺要求，这里仅主要介绍印制电路板的烙铁手工焊接的一些注意的事项。

 

1.1  手工焊接要点

 

1) 元器件不允许在高温下暴露较长时间，因此焊接时温度要尽可能低，时间尽可能短。

 

2) 器件允许耐焊接热的条件是260℃ 下时间不超过10秒，焊接时应在距离本体至少2mm 以上进行，焊接的温度过高、时间过长器件的结温会随之上升，可能导致器件性能退化或热破坏。

 

3) 焊接时应避免使用酸性或碱性强的助焊剂，否则会腐蚀引线或造成整机内气氛不好影响可靠性，需要时可以采用中性焊剂同时进行必要的清洗除去多余的焊剂。

 

4) 用电铬铁浸锡时应在烙铁与器件本体间用摄子夹住以减少热量直接传向器件内部。

 

1.2  焊接注意事项

 

1) 元器件不允许在高温下暴露较长时间，因此焊接时温度要尽可能低，时间尽可能短。

 

2) 焊接时应避免使用酸性或碱性强的助焊剂，否则会腐蚀引线或造成整机内气氛不好影响可靠性，当需要时可以采用中性焊剂，应编制工艺规程，明确焊接细则，进行必要的清洗，除去多余的焊剂。    

 

3) 引线浸锡时的注意事项：为了提高器件的焊接性能用，对引线进行预先浸锡此时，应注意浸锡方式和操作方法否则会带来不必要的热应力，造成元器件失效。

 

4) 引线浸锡时，不允许直接浸到引线根部，必须距离器件本体一定的距离，一般2mm以上。

 

5) 用电铬铁浸锡时应在烙铁与器件本体间用摄子夹住，以减少热量直接传向器件内部。

 

6) 绝不允许将器件丢进锡锅内浸锡，这样会直接造成器件失效。半导体器件不允许使用超声波搪錫。

 

7) 浸锡温度不超过260℃，时间不超过10 秒。

 

1.3  手工焊接的基本操作要点

 

1). 预处理

 

预处理应包括搪锡、成形、安装以及清洁处理。

 

清洁处理：

 

a) 除对待焊的元器件、导线引线各类端子清洁外，还必须对印制板清洁处理。

 

b) 对印制板进行可焊性等质量检验不可少。

 

c) 待装焊的印制板应妥善保管以保持板面的清洁，严禁用裸手触摸板面。印制板不能叠放，应存放在专用支架上，较长时间存放应隔氧（抽真空）存放。

 

2). 加热方面    

 

a) 为了熔化焊料，焊接部位应加热到适当温度。如对一般带引线穿孔焊盘的焊接，烙铁头控制不大于300℃，焊接t＜3s；对热敏感元器件(含小尺寸元器件)t＜2s，並有散热措施。对片式元器件的焊接温度应按相关元器件标准中推荐焊接要求。

 

b) 烙铁头与被焊部件间形成良好热接触。

 

c) 焊料必须在烙铁端头上与被焊部件的空隙中。

 

3) 加焊剂(可润湿的表面)

 

a) 所有锡焊均应使用焊剂。

 

b) 使焊剂在正确的位置实施清洁功能。

 

c) 使用带焊剂芯的焊锡丝时，除交焊和修整外，一般不再添加液态焊剂。

 

d) 导线、电缆的焊接不应使用RA型（注：活性化松香）焊剂，其它场合使用RA型焊剂应得到有关部门的批准，应采用符合GB9491的R型（注：非活性化松香）或RMA型（注：弱活性化松香）焊剂。限用原因：影响元器件安装可靠性。

 

4). 加焊料（焊料流）

 

a) 使烙铁与焊点间保持良好的接触，直到焊料较好的散开为止。

 

b) 烙铁头应常带熔融焊料移动一个距离，以保持焊料覆盖住连接部位并形成半山状向下凹的焊点形状。

 

5). 焊料量适当（焊料）

 

a) 施加的焊料量应使导线的外形保持可见。

 

b) 焊点必须是扁△形的。    

 

c) 焊接时焊丝长度可由焊点直观简单的估出。以后一定不能增加额外的焊料，焊点必须以最初加的焊料流和散开的焊料形成。

 

d) 印制电路板金属化孔的焊接禁用双面焊。禁用原因：提高焊接可靠性。采取的措施：采用单面焊，焊料从印制板的一侧连续流到另一侧。

 

6). 冷却

 

a) 焊料固化期间不允许组件移动。焊料固化周期的结束可通过焊料表面的突然改变观察到。

 

b) 手工焊接时，严禁用嘴吹或用其它强制冷却方法。禁用原因：防止焊点虚焊。采取的措施：焊点应在室温下自然冷却。

 

7). 清洗

 

a) 对锡焊后的焊剂、油污、灰尘等脏物必须进行100%清洗。

 

b) 松香焊剂也是有腐蚀性的，特别加添加剂后的松香焊剂。

 

c) 手工、汽油清洗和超声波清洗。方法要合适，防止方法不当引起新的隐患问题。应优先使用手工擦洗无水乙醇的方法。

 

d) 所有元器件都忌为潮湿或水的浸入，在库房贮存、发放、电装、调试和交付使用过程中均是如此，这会引起元器件电极引脚的氧化，浸入非密封元器件内部会导致电性能退化、失效或可靠性下降，此类案例很多，因此必须严加禁止。

 

e) 超声波清洗不应用于清洗电气或电子部件、元器件或装有电子元器件的部件。目的：防止元器件损伤。超声波清洗肘应采取保护措施。限用原因：防止元器件受损。    

 

f) 2007年1月1日起，气相清洗禁止采用氟里昂(F113)为清洗剂。禁用原因：环保要求。

 

2、  多层瓷介电容器(LMCC)在电装过程中的注意事项举例

 

不同类别的元器件，有不完全相同的特殊的使用中的注意事项，现仅举例介绍多层瓷介电容器(LMCC)(如国产型号：CC41L、CT41L、CC4L、CT4L等)在电装过程相关的一些注意事项(运输、储存、安装、焊接)，通过此例说明，要确保电装工作质量，除要撑握电讯装配标准知识之外，还需要多方面的了解元器件相关的可靠性知识。

 

2.1  LMCC运输注意事项

 

1) 尽可能采用未开封的原包装进行运输。如果曾开封，则应将封装内的保护物料放回，并重新密封，防止受潮影响和机械損伤。

 

2) 不要使用纸张直接包装电容器。有些纸张含硫磺成份，会影响产品的可焊性。

 

3) 散装的贴片应使用不含硫磺的海绵垫作为包装的保护材料，以避免运输途中的碰撞和磨擦带来的损伤。

 

2.2  LMCC贮存注意事项

 

1) 元器件仓库贮存环境条件中，对元器件质量影响较大的是相对湿度和温度，气压影响较小可不予考虑。按航天标准QJ2227A-2005《航天元器件有效贮存和超期复验要求》、国军标GJB/Z123-99《宇航用电子元器件有效贮存期超期复验指南》中贮存环境条件分类和相关规定，元器件库房贮存环境条件为1类条件：温度为(15～25)℃，相对湿度为(25～65)%内。    

 

2) 非密封片状元器件应存放在充有惰性气体的密封容器内，或存放在采取有效防氧化措施（如加吸湿剂、防氧化剂等）的密封容器内；电容器最好储存在密封的原包装内，打开后也应尽快重新密封或储存在能隔离环境影响的密封容器内（特别是片式电容器对湿度敏感），密封容器应是充干氮气或抽真空的，防止潮气影响电极的可焊性和绝缘电阻的下降。

 

3) 避免在酸性气体或潮湿的环境中存放，若电容器遇上二氧化硫、氯气、其它酸性气体或潮湿空气，其端电极容易氧化而影响可焊性。

 

4) 直接的阳光照射会使编带变质而污染电容器。

 

2.3  LMCC安装注意事项

 

1) 1类瓷介质电容器用来补偿温度变化对电路性能的影响时, 电容器应安装在紧靠其要补偿的器件的地方, 并应使这些电容器与发热的元器件隔离。否则, 温度梯度会有损于固有的补偿能力。

 

2) 安装位置(特别是带引线电容器高度、引脚的弯曲的几何尺寸、消应力措施等)、印刷电路板的厚度等，要充分考虑机械振动、冲击对电容器产生机械应力的影响，必要时应进行危害性分析, 使用中应有有效的加固预防措施。

 

3) 陶瓷是一种密集、易碎和有研磨作用的物质，处理不当会引起破裂或削下屑片的机械损伤。因此，片式电容器在安装时，应防止机械力引起的电容器本体开裂或其它附加的机械应力。

 

a) 片式电容器被跌落或受到外力撞击很容易破裂。除了表面损伤之外，还会使容量发生变化、损耗角正切值上升、绝缘电阻下降和介质强度下降，最后导致短路失效。    

 

b) 将散装片式电容器堆放在一起会把端头的金属擦伤其它电容器的表面。留在电容器上的金属轨迹会带来失效的隐患。

 

c) 片式电容器绝不应用金属工具处理。金属镊子会削下屑片或在电容器表面磨擦出金属轨迹。建议采用塑料或塑料包封的镊子，使用时要将施加压力控制到绝对最低的程度。

 

d) 外观检查和测试应在玻璃或硬塑料上进行。

 

2.4  LMCC焊接注意事项

 

1) LMCC防止焊接温度突变

 

陶瓷忌温度突变，会因此而破裂。1210及以下尺寸的片式电容器瞬间温度变化不应超过120℃，大的片式电容器则在70至80℃之下。理论上，最理想的焊接是先将片式电容器和基板用每秒2℃的速度从室温预热至焊接温度后进行焊接，但在实际生产流量、设备和材料特性使之难以实行。

 

2) LMCC焊接前的预加热

 

无论用那种焊接工艺，都必须将基板及电容器均匀预热到距焊料温度120℃之内(大贴片70℃)才焊接。预热速度原则上每秒2℃，按基板材料和电容器尺寸大小有可能须要调整在1.5～4℃之间，大的片式电容器预热须较慢才可以达到均匀。小的片式电容器可以增加速度，但最好不要超过每秒4℃。大的片式电容器预热后适宜使用均热处理区，可使基板温度更加均匀。焊接在“冷”的基板上会导致基板扭曲，基板冷却过程中产生带损害性的机械应力。    

 

3) LMCC焊接时间应尽量短

 

焊接温度应该尽量靠焊料正常使用范围的下极限，焊接时间视片式端头材料、焊接温度和采用工艺而定，必须控制得最短。一般不超过5秒。大的片式焊接后必须缓慢或自然冷却。慎防气流冲击或泡进冷却液体，会因热冲击或机械应力而破裂。

 

4) LMCC防止电容器主体急剧升温

 

电容器安装焊接过程要防止电容器主体急剧升温，因受热不均对电容器会造成破坏。如：不规范的焊接或焊接热量会引起电容器介质材料的隐裂、爆裂, 或引起引脚与电极端焊接处焊锡的熔化、熔锡向外淌而造成其空洞、接触不良以及引脚脱落，这是波峰焊特别是手工焊接中常遇见的问题。

 

2.5  LMCC焊接方式

 

1). 带引线的LMCC焊接

 

a) 焊接温控曲线

 

带引线的多层瓷介电容器采用浸焊或波峰焊接时，应按图1的温控曲线进行焊接。

 

b) 手工焊接问题

 

带引线的多层瓷介电容器在手工焊接时，应使用不大于20W的电烙铁，焊接温度不超过250℃，焊接时间不超过5秒；否则也属破坏性试验了。电容器安装时本体紧靠电路板时，由于其引脚短、焊接时热量易传至内部芯片端电极处，使该处焊点熔化，当此时存在两引脚距离与孔距不匹配而存在机械应力时，使用时易产生开路失效故障。    

 

 

图1  有引线多层瓷介电容器浸焊、波峰焊温控曲线

 

2). 片式LMCC的焊接

 

a) 焊接温控曲线

 

片式多层瓷介电容器应采用再流焊工艺焊接，再流焊焊接时按图2的温控曲线进行焊接。

 

b) 手工焊接问题

 

贴片电容器不宜手工焊接，但如果条件不具备一定要用手工焊，必须委任经片式元器件焊接技术专项培训的装配工进行。先把电容器和基板预热至150℃；用不大于20W和头不超过3㎜的电烙铁；焊接温度不超过240℃；焊接时间不超过5秒。应非常小心不让电烙铁接触电容器的瓷体和端电极表面，因为会使瓷体局部高温而破裂。

图2  片式多层瓷介电容器再流焊温控曲线

 

2.6  LMCC多次焊接

 

多次焊接（包括返工）对瓷介电容器的热冲击，会降低其电性能和可靠性(如：炸裂、电介质产生隐性开裂、绝缘电阻下降等)，其应力效果是积累的，因此电容器不宜多次接触到高温或焊接中的热冲击。经拆焊的电容器不得重复装焊、使用。

 

2.7  LMCC耐焊接热试验条件(属破坏性试验)

 

带引线电容器的耐焊接热试验条件：260±5℃、10秒。

 

片式电容器的耐焊接热试验条件：焊料温度为250+5℃、5+1秒。

 

此试验属破坏性试验，故按此电装的产品不得用于航天型号。

 

2.8  对电路板的处理

 

1). 电路板设计考虑因素

 

多层瓷介电容器安装、焊接、使用中的质量问题除与焊接工艺和相关操作人员的技能有关外，还与电路板的设计参量和设计可靠性有关。考虑的相关内容有：

 

a) 印制电路基板的材质、厚度、面积和安装方式的抗机械振动、冲击应力的适应性。在实际应用中，电路板在单板、组合、整机振动、冲击试验或实际使用过程中，会存在一定的应力响应(振动应力被放大)。在实际的试验或应用中，如果设计存在缺陷，电路板瞬时会有数倍至数十倍甚至百位的应力放大，这将会对元器件产生很大的可靠性影响。    

 

b) 电容器应考虑安装位置、焊盘尺寸、焊接热量和散热降温条件，片式电容器手工焊时避免对相邻的元器件重复热冲击等因素，这些因素都会对电容器产生可靠性影响。

 

2)  焊接后线路板弯曲造成片式电容器破裂

 

片式电容器安装后破裂是常见的失效，常见原因之一是来自用户使电路板弯曲而引起的。过強或过急弯曲电路板使两焊接点产生相反方向的机械应力，在电容器最弱的位置，一般在瓷体和端头的交接点，从而产生裂缝。该裂缝初期可能很细而没有穿透内电极，常规测试一般都不能发现，在其后试验和温度突变会使裂缝扩大。特别是裂缝扩大并有潮气渗入可能发生灾难性的短路失效。

 

在电路板上产生的机械应力的程度所关系的因素包括电路板做材料和厚度、焊料的量和板面式样。特别注意焊剂过多会严重影响片式电容器抗机械应力的能力。

 

3) 造成电路板弯曲而产生机械应力的几个因素

 

a) 90%以上的机械应力裂缝来自用户将焊接后的电路板拗断分离的过程。要将焊接好的电路板分割，宜采用滚动切割方式将电路板锯开。

 

b) 安装坚硬的元器件（如：电连接器、继电器、大功率电阻器和散热器等）时，对电路板产生机械过应力。    

 

c) 堆放、运输、贮存电路板时，对电路板产生机械过应力。

 

d) 自动测试设备对电路板产生的机械过应力，特别是針床和支撑柱式。

 

e) 电路板安装面不在同一基准平面，或螺钉安装时产生的不平衡应力，使电路板产生机械过应力。

 

4) 防止电容器受到机械应力伤害的注意要点

 

a) 电装工艺过程必须尽量避免对电路板施加过強或过急的弯曲。

 

b) 片式电容器应避免设计在电路板弯曲时受机械应力高的位置。

 

c) 片式电容器的两焊点应该设计与受机械应力方向平行而不要成直角。

 

d) 焊垫(焊盘)距离越远、宽度越窄，都有助于提高对机械应力的抵抗力。

 

e) 厚的片式电容器比薄的片式电容器可承受更大的机械应力。大尺寸片式电容器比小尺寸电容器更容易破裂。2类陶瓷介质(如X7R)比1类陶瓷介质的抗机械应力的能力差。