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I P C - 7 35 1 B CN 2 0 1 0 年 6 月 为 了 防 止 板 翘 曲 ， 在 预 热 及 焊 接 期 间 必 须 控 制 传 送 系 统 从 而 控 制 印 制 板 的 热 膨 胀 。 涂 敷 助 焊 剂 时 ， 必 须 严 密 控 制 助 焊 剂 密 度 、活 性 及 助 焊 剂 发 泡 / 助 焊 剂 喷 雾 及 波 峰 高 度 。 必 须 有 一 个 实 时 监 控 系 统 ， 以 确 定 助 焊 剂 活…
201 0 年 6 月 IPC - 7351BCN
根据整个阵列的设计及给定的适当金属厚度的选择，化学蚀刻网板可用于0,5mm[(I0197in] 间距。可通过
性能改善工艺如电抛光和/ 或梯形剖面开口提高这种模板的效率。关于具体焊接要求的网板工程详细要
求 ，见 IPC-7525。
7 . 2 . 4 预 置 焊 料预 置 焊 料 有 时 用 于 通 孔 插 装 器 件 以 及 SM T返工或打样板。他们有特定的形状和成份，
助焊剂或在预置焊料内部或作为涂层，或不釆用助焊剂。如果板上仅有一些有引线的元器件，预置焊料
的成本很划算，可免去波峰焊接工艺。
7 3 元器件贴装元器件贴装的精度要求使得釆用自动控制设备贴装表面贴装器件更有效。贴装设备的
选择依据被贴装的元器件类型及组装生产速度决定。贴装设备通常釆用软件控制X -Y 移动台系统来控制
贴装顺序。元器件被逐个顺序地贴装到印制板上。典型的贴装时间随元器件尺寸及复杂性而变。
7 . 3 . 1 元 器 件 数 据 传 递 在 通 过 C A D 系统设计印制板之前，都是以数字形式构建每一个元器件，生成一
个电子数据库。C A D 数据最常用于准备底片照相底图、印制板制作信息及组装指引等，而且如果数据开
发格式正确，还能够用于生产工艺。直接传 递 C A D 数据到自动组装系统将加速生产进程，减少整个组装
系统的编程时间。
准备好元器件的C A D 数据库后，每个元器件的具体物理数据都能辅助组装设备编程，确定元器件X Y 坐
标和极性标识。为 了 简 化 X -Y 坐标信息，必须在印制板表面建立基准位置。X 和 Y 坐标信息基于印制板
基准位置。推荐的“ 0 ” 基准位置可以是印制板单板或印制板拼板左下角或右下角的其中一个全局光学点。
表面贴装器件是以卷带式以及管状式喂料器提供的，以 适应高 速 组 装 系统 （托盘式容器更常用于细间距
元器件）。
釆用器件体的中心和起始方向作为参考对准每个元器件。“ 0 ” 度是器件的基本朝向。
必须以 逆时 针 方 向 从“ 0 ” 度规定元器件的方向数据。元 器 件 的 “ 0 ” 度起始位置很重要。例如 ，卷带式
及 JED EC 托盘封装器件已建立了极性标准。
卷带式封装器件有预先确定的方向，该朝向与在模压带一边上的穿孔图形有关。但是标准极性会随具体
的元器件系列而变。
主动及无源元器件以卷带式供给。装在模压袋中固定和保护。每个器件系列或封装类型都有标准的朝向，
朝向与带边缘的穿孔索引图形有关。
如果想要传递到组装系统的输出是可靠的，则必须在C A D 数据库中规定元器件的朝向及极性。电阻和电
容元器件的朝向相同且没有规定极性。当设计工程师开发了元器件数据库时，通常在元器件的每一端子
线路布线，维护数值标记或极性。例如，钽电容、二极管、1C及其他有极性的元器件有特殊的朝向，其
与喂料系统有关。兀件方向和兀器件朝向与料带边的孔有关系。
7 . 4 焊 接 工 艺 与 自 动 贴 装 设 备 的 选 择 一 样 ，焊接工艺选择取决于待焊接的元器件类型，及表面贴装元
器件是否与有引线元器件同时釆用。例如 ，如果所有元器件都是表面贴装类型，则 再 流 （汽相、热风再
流或红外）焊接方法就是理想的。但是，对于在混装技术中通孔元器件和表面贴装元器件组合使用，就
可能需要釆用波峰焊接和再流焊接的组合。没有一种工艺对于所有的焊接任务是最好的。下文详细完整
地讨论了一些焊接工艺。
7 . 4 . 1 波峰焊接波峰焊接是焊接批量端子的经济 方 法 。在波峰焊接工艺中必须控制5 到 6 项工艺变量：
助焊剂涂敷、预热、传送带速度、传送带倾斜、焊料温度、和可能的冷却速率。
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为了防止板翘曲，在预热及焊接期间必须控制传送系统从而控制印制板的热膨胀。
涂敷助焊剂时，必须严密控制助焊剂密度、活性及助焊剂发泡/ 助焊剂喷雾及波峰高度。必须有一个实时
监控系统，以确定助焊剂活性何时退化，何时必须更换助焊剂，以及添加新助焊剂。
速度是焊接中所有步骤的时序及持续时间。通过控制速度，可以形成更均匀更漂亮的焊点。在控制传送
带速度时，在二或三个阶段预热封装和再流组装焊接时，可使组件的热冲击损伤最小化，并可提高它的
使用寿命。通过开发规定了每种类型印制板预热设置及传送带速度的焊接计划，可实现均匀预热。
焊料波是一个重要的变量。波的几何形状对于防止拉尖和桥接以及较好地焊接表面贴装元器件非常重要。
波的几何形状包括单向和双向；单波和双波；汹涌的、平滑和死区；热油、干燥和发泡，是否有热风刀。
也可釆用只适用于表面贴装元器件的特殊焊料波。
与波峰焊接表面贴装元器件有关的问题通常是：当元器件通过260°C [500°F]的焊接波时，会对其造成损
伤 。电阻电容的公差的最大偏移是0 2 % 。考虑到通常釆用的元器件的部件公差是5 % 到 20%，0 2 % 的偏
移量是可忽略的。通常元器件通过波的时间为3 秒 ，但在设计元器件时，他们可承受260°C[500°F] 的焊
接 温 度 达 1 0 秒 。
在波峰焊接时，气泡和漏焊是另外两个主要问题。气泡或气体放出发生在片式电阻电容的端子上。这被
证实是由于助焊剂干燥不充分引起的，可通过提高密封性及贴装组件的预热湿度或延长其预热时间进行
改善。另外一个问题是漏焊，漏焊是由于元件本身对端子的阴影效应引起的。确定元器件的排列朝向时，
要使其两个端子可同时焊接，即可解决多数阴影效应问题。一些制造商为有源元器件设计了偷锡连接盘
来解决这个问题。
解决气泡和阴影效应的最常用方法是将波峰焊设备转换为双波系统即第一个波为紊流波，第二个波为平
滑波。紊流波可提供足量的焊料通过封装和互连结构的表面，以帮助消除气泡和漏焊。平滑波用于帮助
消除拉尖和桥接。
7 . 4 . 2 汽 相 焊 接 汽 相 焊 接 也 称 为 冷 凝 焊 接 ，釆用了惰性液体的蒸发潜热进行焊接。当蒸汽凝结在要焊
接的器件上时，潜热就会释放出来。焊接温度是恒定的，由液体类型控制。
不像波峰、红外、对流及激光焊接一样，汽相焊接不要求控制对焊点或对印制板的热量输入。无论元器
件形状如何，都可均匀加热，但不会超过液体的沸点温度。这种工艺还适合于焊接异型元器件、挠性电路、
插针和连接器以及锡铅电板和表面贴装器件的再流焊接。由于是通过冷凝加热，温度升高率取决于元器
件的质量。因而，封装上的引线接触封装与互连结构热起来比元器件本体快。这就会导致焊料芯吸到引
线上。在组装后的组件暴露到气相焊接工艺之前，强烈建议预热组件，以避免热冲击元器件和印制板。
7.4.3 IR 红 外 再 流 焊 接 红 外 再 流 焊 接 (IR )是利用辐射能或对流能加热组件。有两种基本的[R 再流方法：
聚 焦 （辐射）或非聚 焦 （对流）。已证明后一种方法对于SM T更理想。聚 焦 I R 可将热直接辐射在器件上，
可均匀加热组件。输入在元器件上的热还与颜色有关。在 非 聚 焦 或散 射 服 中 ，加热介质可以是空气或惰
性气体或简单的对流能。逐渐加热组件是必需的，以驱散焊膏中的挥发物。预热适当时间后，组件升到
再流温度进行焊接，然后冷却。
7 . 4 . 4 热 风 / 气 体 对 流 焊 接 该 再 流 工 艺 通 过 将 板 子 传 送 到 加 热 气 体 （空气、氮气）流进行焊接。通过气
体传导将热传递到元器件和印制板。因为板子不会收到来自热源的大量直接辐射，对流焊接可避免红外
再流焊接设备会发生的阴影问题，特 别 是 短 波 长 （灯 ）设备更易发生阴影问题。与其他批量再流焊接方
法相比，该再流工艺能够更均匀地加热，板上的元器件密度可更高。气体温度可控制组装时用到的最高
温度。
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使用氮气可以在循环气体与元器件端子之间更好地热耦合。除了改善润湿外，使用氮气扩大了双面再流
焊接的工艺窗口，较低的活性焊膏助焊剂也可以使用。
7 . 4 . 5 激 光 再 流 焊 接 激光焊接是对其他焊接工艺的补充，并不可替代它们。正如在线再流焊接一样，
它非常适合于自动化。它比手工焊接快，但不如波峰、气相、IR 焊接或热风对流。通过激光焊接时，在
焊接过程中可能会损伤热敏元器件。工艺问题包括热损伤周围区域的元件和焊料球。
7 . 4 . 6 传 导 再 流 焊 接 传导再流通过印制板下热传递进行焊接。该工艺有益于高质量的元器件、温度敏
感元器件和金属背板型组件。与其他焊接工艺相比，通过将热扩散到印制板基板实现缓慢地加热和冷却
斜坡时间，可减少热冲击，抵抗快速冷却问题如墓碑现象。尽管有在线传导再流焊炉，但最常用的传导
再流 焊是 用 于“ 热板” 返工系统。
更多有关再流焊的详情，参 见 IPC-7530。
7 . 5 清 洗 助焊剂要求用溶剂进行清洗。合成或松香基助焊剂通常有几种：合 成 活 性 （SA)、合成中性
活 性 （SMA)、松 香 活 性 （R A ) 或松 香 中 性 活 性 （RMA)。稳定的卤化碳水化合物/ 乙醇共沸混合物是去
除合成和松香基助焊剂残留物的最佳溶剂。
7 . 6 维修/ 返 工 表面贴装组件的维修/ 返工要求在设计和实际操作中要特别小心。因为连接盘的形状较小，
施加到板上的热量也应该尽量减少。耐温镊子通常用于拆除表面贴装元器件。各种类型的热风/ 气体 及 IR
系统也可用于拆除表面贴装元器件。当釆用热风/ 气体设备时，最主要的问题之一是防止损伤相邻的元器
件 。参 见 IPC-7711/21。成功的返工有四项基本要求：良好的印制板设计布局、选择适当的返工设备或工具、
足够的人工技能和适当的培训。
成功地拆除大的多引脚集成电路封装会用到热风工具或加热电极工具。返工元器件周围必需有足够的间
隙。在元器件的整个周围应该有如本标准3.1.5.4规 定 为 “ 封装制造区域” 的间隙。
7 . 6 . 1 散 热 影 响 如果印制板内有大接地层或散热片，他们就会从被返工的元器件上带走热量。那么，
也许要求更长周期的额外的加热，反过来会导致损伤元器件或印制板。事实上焊点可能达不到再流温度，
但不能保证元器件或板子没有被过度加热。散热片的影响是设计问题，必须在印制板的布局阶段处理。
只要有可能，任何不可返工的元器件端子，包括有引线的通孔类型，都应该通过长度较短的导线与接地
层或集成散热片热隔离。
7 . 6 . 2 印 制 板 材 料 为了确保在返工期间印制板的损伤最小，基材层压板应该是质量好的树脂和由高铜
剥离强度材料制成的增强型层压板。内部层压板容易导致返工期间连接盘剥离。这可能导致整个组件的
报废或铜箔损伤区域的昂贵返修。对于热容量高的板子，如中间芯板有大面积接地铺铜的板子，为了避
免釆用有高热输入速率的工具，使用热板提供背板加热是必需的。
7 . 6 . 3 连 接 盘 和 导 线 布 局 印制板上的空间狭小或单个导体必须保持很短时，设计工程师常常会在元器
件相邻连接盘之间布设一根导线。这时，导体应该被阻焊膜覆盖，以尽可能减少返工操作焊料迀移风险。
在 1.0mm及更小间距的连接盘之间布设导线增加了在返工操作期间损伤导线的风险。更多的涉及表面贴
装组件工艺有关的开发、规划和故障排除的详情，参 考 IPC-S-816。
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