李晓麟 2018年9月 北京 第一章 软钎焊焊点的可靠性 第二章 如何把握焊接过程的质量 第三章 整机中软钎焊接的质量控制 第四章 PCB中软钎焊接的质量控制 第五章 电缆手工软钎焊质量控制 第六章 航天产品对手工焊接的特别质量要求 第七章 手工焊接的演习片观看 1.1 连接两种金属的方法 1.2 焊点可靠性问题的分析 1.3 锡铅合金相图向我们揭示了什么 1.4 手工软钎焊保障条件是什么 1.5 怎样正确地判定焊点的润湿角 2.1 软钎焊的质与量 2.2 焊接工具的选取和考虑 2.3 对焊接温度/时间矛盾的把握 2.4 好焊点与准备阶段的关系 2.5 烙铁的使用奥秘 3.1 如何识别整机焊接中的各种端子 3.2 焊接端子的正确处理要领 3.3 如何保证焊接端子的长寿命 3.4 特殊焊接要求的特殊处理 3.5 微波器件/模块的焊接质量控制 4.1 PCB手工焊接特点与工艺要求 4.2 手工焊中如何把握金属化孔的透锡率 4.3 元器件引脚“除金”问题的分析 4.4 把握THT/SMD手工焊接质量与效率 4.5 怎样学会判定PCB上各种形态焊点的质量问 题 4.6 如何识别手工焊接中可能会出问题的焊盘设 计 5.1 射频同轴电缆的手工焊接质量控制 5.2 多芯电缆手工焊接质量的获得 5.3 焊接中工具和工装的保障 5.4 电缆中焊接正确与否的判定 6.1 航天产品手工焊接特点及要求 6.2 如何保证航天产品的焊接质量 6.3 怎样学会分析判定焊点的现显质量 与隐含质量 6.4 怎样在手工焊中采取失效率低的焊接方法 6.5 如何处置有问题焊点及怎样“归零” 软钎焊接在电子装联工艺中的地位 在整个电子产品的装联过程中，“软钎焊”的 权重可达60%以上，它对电子产品的整体质量和可靠 性有着特殊的意义。美国是世界上第二个发射卫星的 国家，就是在这种涉及国家威望的大事面前，也曾因 小小的焊点问题受挫。据说，最终卫星发射成功还是 多亏了德国的“焊接之神”阿尔宾•威德曼先生的帮 助。 由此可见，要完美无缺地进行多个焊点的焊接 难度是多么的大！ 1.1 连接两种金属有哪些方 法 熔焊： 超声压焊 激光焊 金丝球焊 △手工烙铁焊接 ★波峰焊 ▲再流焊 电子装联使用的方法就是软钎焊，但是，除 了软钎焊接外，装联技术中对电路连接的方法还 有绕接、压接、粘接等，那末，为什要从这些连 接方法中选择软钎焊接呢？ 软钎焊接是电子装联工艺中使用最多、最广泛、 永远不可缺的关键质量！ 金属连接的目的不外乎有以下两个方面： （1）良好的电气导通 （2）持久的机械连接 表1列出了电路元器件连接质量需要的 三个技术要素。 表1 元件焊接三要 素 1 能通过电信号 2 机械强度要到达要求 3 不随时间的变化而老化 1 导电性好 2 可得到足够的机械强度 3 助焊剂残渣可以不清洗，不影响使用 4 可一次焊接多个点 5 象铁和铜那样，两种金属可连接起来 6 焊锡来源多，价格便宜 7 焊接设备简单，与它有关的技术也具备 8 短时间就能培养出熟练的人员 9 操作温度低、简单 10 不会出现大的灾害 软钎焊的历史相当悠久，据说在罗马遗址曾发现 过锡铅焊料。再往前追溯，大约在公元前十世纪左 右就已经有这种技术存在。虽然有如此长的历史， 但还不能说这个技术目前已达到完善的程度了。其 原因就是焊接中有很多不稳定的因素，缺乏质量上 的一致性。要使成千上万个焊点使用时都不会发生 问题，都是高可靠性焊点，就不是一件容易做到的 事了。因此，焊接是一个技巧性很强的工作。 可是很多人都较轻视焊接，理由是：焊接时， 动手一试，粘上了，所以认为它简单。然而，在 当今电子产品朝向更轻、薄、小、高密度组装时， 要求设备高可靠性时，人们才发现，设备的故障 原因，除元器件的早期不良和正常消耗外，基本 上都是焊接不良！ 因为产品制成后，检验不可能将问题焊点一个不 漏的查出来，更何况软钎焊的装联技术本身存在着 许多隐含的质量因素。认识到这点就会想到：焊接 技术并不简单，决不只是规定操作标准和验收标准 就可以了。 所以必须掌握理论知识，结合实践反复练习。 手工焊接和自动化焊接一样，最终追求的是 焊点可靠性。首先必须知道焊接的分类： 硬钎焊——熔点高于450度 软钎焊——熔点低于450度 软焊料与母材金属表面原子间的相互润湿作用， 在低于母材金属熔点的温度下把软焊料和母材金 属连接到一起的过程称为软钎焊接。 锡焊过程 焊接过程是金属表面、助焊 剂、熔融焊料和空气等相互之间作用的复杂过程。 ： 物理学－ 润湿、粘度、毛细管现象、热传导、 扩散、溶解。 化学－助焊剂分解、氧化、还原。 冶金学－合金、合金层、金相、老化现象。 软钎焊的结合机理主要有扩散连接理论、 浸润理论、间合金属理论、晶间渗透理论以 及机械齿合理论。 在250℃左右的焊接温度下，熔融的焊料合金 与铜原子相互扩散，纠缠在一起，使两个被焊接金 属之间生成焊接层（即焊缝），冷却后形成焊点， 实现了被焊接金属间的电气与机械连接。 形成可靠焊接的第一个条件就是润湿。 润湿是指液态焊料和被焊基体金属表面之间发 生相互作用的现象。既熔融焊料在基体金属表面扩 展形成完整均匀的复盖层。就是使结合金属表面上 的焊锡充分地摊开，与结合金属表面熔为一体。这 样的过程叫做“润湿”。 润湿条件： 1. 焊料与母材之间有良好的亲和力，能互相溶解。 2. 焊料与母材之间表面清洁，无氧化物和其它污染物。 润湿力： 液态焊料在被焊接金属表面铺展的能力。 润湿力与表面张力有关。液态焊料的表面张力下降 得越多其润湿能力越大，铺展面积就越大。 在焊接过程中应设法降低焊料表面张力，提高焊料 的润湿力。 当两个基体金属用钎料连接在一起时，由 于钎料分别和两个基体金属连接在一起而形成的 两个连接界面，从而建立了金属的连续性。当焊 料与被焊金属有氧化层和其它污染物时，就会妨 碍金属原子自由接近，不能产生润湿作用。这是 形成虚焊产生的原因之一。 钎缝是软钎焊接中的一个技术术语，他是 两个被焊接体由焊料填满相互接触后的所有缝隙。 焊点的焊缝金相组织结构如何将直接影响着焊点 强度和连接可靠性。 所以在实际装配焊接中，当自身分析不了焊 接缺陷时，就必须借助于专门机构进行焊缝金相 组织结构的分析，根据剖析金属间化合物的成分 来确认焊接中时间、温度、杂质等问题。所以， 从这个角度来看，认识焊缝金相组织是有意义的。 当温度达到210～230℃时，Sn向Cu表面 扩散，而Pb不扩散。 初期生成的Sn-Cu合金为： Cu6Sn5（η 相）。其中Cu的重量百分比含量约为 40%。 随着温度升高和时间延长，Cu原子溶解到Cu6Sn5 中，局部结构转变为Cu3Sn(ε 相)，Cu含量由40%增加 到66%。当温度继续升高和时间进一步延长，Sn/Pb焊 料中的Sn不断向Cu表面扩散，在焊料一侧只留下Pb， 形成富Pb层。 Cu6Sn5和富Pb层之间的界面结合力非 常脆弱，当受到温度、震动等冲击，就会在焊接界面 处发生裂纹。 一个可靠性良好的焊点，其金属间结合层的 界面，在显微金相组织下所呈现的主要应是铜锡 合金薄层。这个薄层的量化概念又是多少呢？ 理论界不同说法： <4μm、5 μm、8 μm？ 但是业内有一点认识非常统一： 焊接后必须生成结合层，结合层由共晶体、 固溶焊缝中不可能没有金属间化合物，但不能太厚。 因为金属间化合物比较脆，与基板材料、焊盘、元 器件焊端之间的热膨胀系数差别很大，容易产生龟 裂造成焊点失效。 因此，从厚度来看金属间结合层问题。 锡-铅焊料对铜基体焊接时，在熔融焊料与基体金 属的界面上，由于扩散作用，从焊料方面看，仅有Sn 参与了反应，Pb没有参与化合物反应，并从基体金属 内部扩散。从基体金属方面看，基体金属与焊料之间 的反应是基体金属在液态焊料一侧的溶蚀，并扩散到 焊料中去。 这种在界面上以原子量的比例按化学方式结合起来 的金属间化合物靠近焊料一侧形成了Cu6Sn5(η相),而靠 近铜的一侧形成了Cu3Sn（ε相），当温度超过300℃时， 还有其他相，如Cu31Sn8(γ相)以及不明合金产生。 根据这些试验报告认为：合金的厚度为1.2～ 3.5μm时比较合适。 专家们对焊点的厚薄对焊点强度结论性意见： • 合金层厚度为0.5μm时，焊点抗拉强度最佳； • 0.5μm～4μm时，焊点的抗拉强度可以接受； • 当厚度小于0.5μm时，合金层太薄，几乎没有强度； • 当厚度大于4μm时，合金层太厚，连接处失去弹性。 另外，太厚使金属结构疏松、发脆、强度变小。 因而在外界作用下极易使焊点产生龟裂。 另外，焊点结合层的质量与厚度与一些因素也有 关,比如： • 焊料的合金成份和氧化程度。特别是焊膏，要求其 合金组分尽量达到共晶或接近共晶；含氧量小于 0.5%，最好控制在80ppm以下。 • 助焊剂质量应能满足净化表面，提高润湿性。 • 被焊接金属表面氧化程度必须满足焊接工艺要求。 因为只有在净化的表面，才能发生扩散反应。 • 把握正确的焊接温度和焊接时间。 ①钎缝的金相组织 ②金属间结合层的厚度 ③焊接材料的质量 ④焊料量 ⑤PCB设计 只有纯铅（A）点、纯锡（C点）、α +β 合金（B） 点是在单一温度下熔化的。其它配比构成的合金则是 在一个温度区域内熔化的，其上限A—B—C线称为液 相线，下线A—D-B—E—C线称做固相线。位于α 和β 固溶体区内的合金将呈单相，它们的溶解度曲线表示 二区固溶体中的溶质数量随冷却而减少。在两个温度 线之间为半液体区，焊料呈稠糊状，分别为α 相+液 相和β 相+液相构成的半熔化状态区。 随着α 或β 固态结晶体在锡和铅液液熔体中的 扩散及温度的降低，该液熔体不再能溶解大量的第 二相，并形成更多的α 或β 晶体，直达到低共熔温 度，在该温度下其余材料全部凝固为α 和β 的固态 混合体。（α +β ）固溶体区的合金由不同配比的α 相和β 相组合而成。在B点合金不呈半液体状态，可 由固体不经过糊状直接变成液体，这个B点称为共晶 点，这个温度称为共晶温度。按共晶点的配比配制 的合金称为共晶合金。 锡63%、铅37%，锡铅合金焊锡的共晶点冷却后 形成的细晶粒混合结构，对形成焊接接头的机、 电性能有特殊意义。当锡含量高于63%，熔化温度 升高，强度降低。当锡含量少于10%时，焊接强度 差，接头发脆，焊料润湿能力差。共晶焊锡是理 想的焊锡，其焊锡熔化温度低，这样减少了被焊 接元件受热损坏的机会。同时，由于共晶焊锡由 液体直接变成固体，减少了虚焊现象。 故共晶焊锡应用得非常广泛。 63Sn37Pb合金的CTE（热膨胀系数）是24.5×106，从室温升到183℃，体积会增大1.2%，而从183℃降 到室温，体积的收缩却为4%，故锡铅焊料焊点冷却后 有缩小现象。 因此，这个凝固现象有时会导致焊缝起翘 （lift-0ff）现象，尤其在PCB受潮时，这种现象发 生比较多。 在焊点冷却凝固过程中，相对于PCB基板而言， 焊点散热速度块，当焊点温度降到217℃时，由于 凝固收缩现象，使焊点以引脚为中心率先凝固收缩； 由于基板的热容量大、温度高，在焊盘界面处存在 残留液相，基板冷却过程中向下收缩，由于焊盘界 面处存在170 ℃的低熔点层，冷凝收缩时使焊点从 焊盘上浮起，造成焊缝起翘（Lift off）。基板越厚， 基板内部存储的热量越多，越容易发生焊缝起翘现 象。 焊料应润湿全部焊接部位的表面，并围绕焊点 四周形成焊缝，焊料润湿不良或润湿不完全，不应 超出焊点四周10%，焊料不应收缩成融滴或融球，判 定见： 表3 焊接润湿角的判定 润 湿 角 润 湿 条 件 判 别 0º<θ ≤30º 良好 30º<θ ≤40º 好 40º<θ ≤55º 可接收 55º<θ ≤70º 不良 θ >70º 差不能接收 用润湿角来目视判断焊点的好坏是很直 观且实用可行的方法，运用这种方法来知晓 润湿程度的慨念。 对不良润湿的判断，只有多结合实践才 能把握好优良焊点、好焊点、不良焊点、不 合格焊点的界限。 在印制电路板通孔插装焊接和表面贴装焊接 中，类似润湿角θ≥90º，以及90º>θ>75º的情况时 有发生；同时，在电装工人和检验人员中存在一种 错 误 认 识 ， 认 为 90º>θ>75º是 焊 点 “ 饱 满 ” ， 而 15º<θ<30º则是锡量太少！但恰恰是润湿角θ≥90º 和90º>θ>75º ，不但焊接强度降低，还存在着“液 态钎料和基体金属表面之间缺乏润湿亲合力”，潜 伏着“虚焊”的危险性。 2.1 软钎焊的质与 量 ISO9000:2000质量管理体系中的定义： 质量是一组固有特性满足要求的程度 固有特性：事物本来就有的，尤其是永久性的特性 （功能、安全性、维修性、可靠性、交货期等） 在物理学中，质量就是自然科学，一组满足要求 的固有特性程度。 对软钎焊接来说他包括了我们前面所涉及的扩散、 润湿、溶解、钎缝组织结构情况、合金化合物成分、 焊料厚度等等问题。 在哲学中，质量又怎样理解呢？ 个人认为，世界上的所有事物，其问题无不有哲 学的道理在其中，只有充分（或有意识吧）将事物 往哲学的道理方面进行理解、认识才能使我们变得 聪明一点，进步一点，把事物把握得好一点。特别 是搞工艺的、搞技能操作的不认识这一点，做起事 情来所谓的“悟性”、“举一反三”就操作不好， 不能做到游刃有余。 软钎焊中有很多相互矛盾的因素，比如润湿和表面 张力的矛盾、温度和时间的矛盾、焊缝厚度与焊点强度 的矛盾，等等，我们不能只追求一面而不顾及另一面的 影响。任何情况下我们只能去寻求矛盾的平衡，而不是 消灭矛盾，因此，在焊接质量中我创用的语言是：学会 观察静态质量和动态质量。这就是用哲理来悟焊接质量 的真谛。 焊接工具的选取和考虑 烙铁是焊接的主要工具，选择合适的烙铁，合适 的烙铁头形状，正确地使用它，是焊接质量的基础。 虽然现代电子产品的发展已经采用了各种先进的自动 化焊接设备，但仍旧不能完全取代电烙铁的价值，他 仍是电子产品生产中最基本、最有用的焊接工具。 由于用途、结构的不同，有各式各样的烙铁。 从加热方式分，有自热式、感应式、气体燃烧式等， 还有这几年问世的智能烙铁，其功率可随被焊面积 的大小而自动调节输出。从功能分，又有单用式、 两用式、调温式等。最常用的还是单一焊接用的自 热式电烙铁。它又可分为内热式和外热式两种。 由于用途、结构的不同，有各式各样的电烙铁。下 面介绍几种最常用的电烙铁情况。 ①外热式电烙铁 外热式电烙铁由烙铁芯、烙铁头和附件等组成。烙 铁头是用传热性能较好的紫铜按所需形状加工制成。 可借助改变烙铁头的长短、形状来控制焊接温度，使 用起来非常方便。这是早些年电子装联中普遍使用的 电烙铁。 ②内热式电烙铁 内热式电烙铁是由加热电阻丝缠绕在瓷管上制 成的烙铁芯，安装在烙铁头内而成的一种电烙铁。 这种内热式电烙铁的热效率高、发热快、体积小、 耗电省，是目前手工焊接中广泛使用的较为理想的 焊接工具。 ③智能电烙铁 智能电烙铁就是前些年问世的，被业界称之为 “傻瓜”的电烙铁。普通电烙铁功率是固定的， 这种烙铁是一种温度恒定、功率随被焊接端子或 被焊接面积大小而自动快速调整的智能电烙铁。 烙铁的种类及规格很多，被焊件的大小有所不同， 因而合理的选择烙铁的功率和种类，直接关系到焊接 质量和效率。如果被焊件较大，烙铁功率较小，则焊 接温度过低，焊料融化较慢，焊剂不能挥发，焊点不 光滑、不牢固，势必造成焊接强度及外观质量不合格， 甚至焊料不能熔化而使焊接无法进行。烙铁的功率太 大，则使过多的热量传送到被焊工件上面，使焊点过 热，造成器件的损坏，或致使PCB的铜箔脱落，焊料在 焊接面上流动过快而无法控制。 焊件及工作性质 烙铁头温度(室 温220V电压) 选用电烙铁 20W内热式，30W外热 式，恒温式 一 般 印制电路 板安 装导线 集成电路 250℃～400℃ 焊片、电位器、2～ 8W电阻、大功率管 350℃～450℃ 8W以上大电阻2A以 上导线较大元器件 400℃～550℃ 100W内热式，150～ 200W外热式 金属板等 500℃～630℃ 300W以上外热式或火 焰锡焊 20W内热式，恒温式， 感应式，储能式，两 用式 维 修 、调试一 般电 子产品 20W内热式，恒温式， 储能式 35～50W内热式，调 温式 50～75W外热式 上表实际使用时，要根据情况灵活应用。 应注意的是不要认为烙铁功率越小，越不会烫 坏元器件。如焊接一个普通三极管，因为烙铁较小， 它同元件接触后不能很快供上足够的热，因焊点达 不到焊接温度而不得不延长烙铁停留时间，这样热 量将传到整个三极管上并使管芯温度可能达到损坏 的程度。相反，用较大功率的烙铁可很快使焊点局 部达到焊接温度而不会使整个元件承受长时间的高 温，因而不易损坏元器件。 选择合适的烙铁头，对成功的焊接非常重要。烙 铁头的几何形状对于优良的热量传输是关键。如果选 择不当，烙铁的热传输速度再好也是“英雄无用武之 地”。生产线上很多操作者是“一把烙铁干到底”， “一种烙铁头干到死”。就是说，他（她）们无论焊 接什么样的端子，是不考虑电烙铁的使用功率，更不 去选择烙铁头的几何形状如何来适应被焊接工件的最 大热效能接触。这是一种非常错误的倾向！其实责任 不在操作者本身，而在工艺技术人员。 烙铁头太小则热容量小，焊接时会使温度下降大， 需要恢复温度的时间就长。扁平的、钝的烙铁头要比 细的、尖的烙铁头传递更多的热量，在能够方便焊接 的同时，要尽可能地选择大的烙铁头，这样可以以更 低的温度得到更多的热量，同时也可以延长烙铁头的 使用寿命。 下面一些常用烙铁头几何形状及使用场合选择。 需要说明的是：这些烙铁头所标注尺寸是一些常规使 用的，厂家不一样，使用要求不一样，在尺寸上可能 会有变化，但在烙铁头的形状上，几乎是一样的。 对焊接温度和时间矛盾的把握 在手工焊接中，时间和温度的矛盾，常常是装 联技术中不易把握得很好的事情，因此焊点厚度常 常受此影响。焊接热量是温度和时间的函数，他们 有这样一些关系： • 焊点和元件受热的热量随温度和时间的增加而增加。 • 金属间结合层的厚度与焊接温度和时间成正比。 • 共晶焊料在183℃以上开始熔化，当没有达到 210℃～230℃时在Cu和Sn之间扩散、溶解，这 时是不能生成足够的金属间结合层的。只有在 220℃维持2秒钟左右的条件下才能生成良性的结 合层。但焊接温度更高、时间更长时，扩散反应 率就加速，生成过多的恶劣金属间结合层，使得 焊点变得脆性而多孔。 因此，必须控制温度和时间的关系，才能获 得一个可靠焊点的正确焊料厚度。 SJ/T10188-91标准中对印制板安装用元器件的 设计和使用指南中提出： 印制板组装件的实际焊接条件应当是： (1) 多点一次焊的典型焊接条件应是： 温度为250℃，时间为2～5s； (2) 烙铁焊接的极限条件应是： 温度为400℃，时间为1s； 在航天行业标准QJ201A-99中提出： 焊料温度232±5℃，允许焊接时间小于3s。 在QJ3011-98中规定： 手工焊接温度一般应设定在260～300℃范围内， 焊接时间一般不大于3s，对热敏元器件、片状元器 件不超过2s，若在规定时间内未完成焊接，应待焊 点冷却后再复焊，非修复性复焊不得超过2次。 在SJ20353-93中，对元器件、焊片、导线手工 浸锡的温度和时间要求见下表。 浸锡方法 浸锡温度 ℃ 浸锡时间 s 恒温锡锅 260～280 ≤2 超声波浸锡机 240～260 1～ 2 通过这些标准我们可以看到，焊接温度和焊 接时间在这些标准中的体现都不是一致的，但这些 要求和规定应该说都是正确的，无论对于什么样的 被焊接端子形式，这些标准所给出的温度范围都能 满足焊接要求。 为了提高焊接效率而将焊接温度提高，有时 反倒会使焊接效率降低，而且影响质量。焊接温 度对焊锡的状态和助焊剂的分解是有影响的。对 于印制电路板，会导致焊盘剥落。 根据下表所列的各个条件，焊接温度应控制 在230℃～250℃左右 决定焊接温度的条件 焊锡状态 220℃以下 220℃～280℃ 300℃以上 扩散不足，焊不上. 抗拉强度大 生成金属化合物 助焊剂 （松香） 210℃以上 开始分解 印制电路板 260℃以上 焊盘有剥离的危险 同温度条件一样，加热的时间也是重要的 因素。从理论上讲，扩散是由温度和时间来决定 的。但在手工焊接时，应使温度保持一定，根据 润湿状态来决定时间。自动焊接也同样，必须优 先决定焊接 手工焊接的时间是电烙铁对焊点加热过 程中进行物理和化学变化所需的时间。他包 括焊料熔化时间、被焊接件达到焊接温度所 需时间、助焊剂发挥作用所需时间以及焊料 和被焊金属间形成合金所需时间。上述所需 时间基本上是同时进行的，应在较短时间内 完成，一般需要2～3s。 焊接时应使用含R型（纯树脂基助焊剂）或 RMA型（中等活性树脂基助焊剂）焊剂芯的丝状 焊料，焊点大选取粗一点的焊丝，焊点小选取细 一点的焊丝。这样在焊接时间上就更容易控制， 否则一个大焊点用很细的焊丝，在烙铁加热过程 中需要不断地送焊丝，焊接时间就控制不好，焊 接后的焊点质量肯定不是最佳的，这种现象在生 产线上经常发生。 手工软钎焊的保障条件是什 么 （1）焊接对象不同来选择烙铁，才能保证焊接质量。 a）大功率晶体管、继电器、电感、变压器、阻流圈、 开关、指示灯时，宜采用大于45～75W电烙铁，焊接 时间一般不超过3秒； b）一般插装组件，宜采用防静电智能电烙铁，焊接 温度控制在250±5℃，焊接时间一般不超过3秒。 （2）随时保持干净的烙铁头 在每焊接一个焊点前，应清除烙铁头上的氧化物 及污物，这有助于助焊剂充分发挥作用，并且也可提 高熔融焊料的流动性。 （3）适当的助焊剂用量 在一般端子的焊接中，特别是PCB上元器件的焊 接，是不用另外再加助焊剂的，焊丝里的助焊剂就够 了。但是，在大一点的端子上焊接时，往往需要特别 再预涂助焊剂。这种情况下助焊剂用量应适当控制， 同时要考虑焊后的清洗工艺及要求。 （4）多个焊接点的情况 对于两个或两个以上的焊点（工艺上规定一 个端子一般是不能超过三根引线），此时不能一 根导线一根导线地焊接，所有焊点要力求一次焊 成。因此，需先将几根导线整形好，绞紧后再施 焊，焊料对引线和焊接物呈完全湿润状态，他们 之间没有明显的分界线，若未焊上，应待其自然 冷却后才能复焊。 在电子装联的操作中，产品在正式组装或组 装过程中，很多环节都是一些准备工作，而这些 准备工作又与焊接息息相关，特别是整机的组装， 手工焊接工序是必不可少的重要操作。 下面就这些准备工作中有关焊接的工艺要求 与大家共享。 当采用手工焊接时，对导线的焊接准备一般是 在整机的装焊过程中进行的，除非大批量生产：事 先扎制好线束，线束上的导线应该是剥完头、沾好 锡的。 装焊过程中一边对导线进行准备焊接的处理， 一边将处理好的导线与焊接端进行焊接，我们这里 讲的就是这种情况，这种对导线的手工处理步骤， 是非常有用的，也是使用最为广泛的。 导线端头线芯搪锡后表面应光洁、平滑、 无拉尖、焊料湿润完善，均匀分布，略显线芯 轮廓。对于多股芯线，焊料应渗透到线芯内部。 不允许焊料挂锡或焊剂残渣沾附到绝缘层上。 从屏蔽皮内挑出所需绝缘线长度，整理 并拉直绝缘线和屏蔽皮，注意要使芯线从隔 离皮抽出的部位尽可能靠近焊接点，芯线和 隔离皮应无损伤，这样才能更好地起到屏蔽 作用。 烙铁的使用奥秘 对于焊接来说，由于存在的不稳定因素，所 以会出现质量一致性较差的问题。这里所说的技 巧，就是指熟练地使用工具或设备的技巧。对于 这个问题其实不难，现在的焊接工具和设备都很 先进并具智能性，比如称之为“傻瓜烙铁”的工 具，它能感应被焊接物质所需热量的大小而自动 变化供热功率，只要操作者在实践中善于积累经 验，反复练习是可以掌握好焊接技术的。 烙铁头不仅可以加热工件，还能用它来控制焊 锡量或吸除焊锡。但烙铁头切不可作为运载焊锡的 工具来使用。因为现在用的焊料都是焊锡丝，其内 都带有助焊剂，焊接前助焊剂一旦分解，焊锡就彻 底氧化了。因此必须强调焊接过程。 准备 电烙铁加热焊点 焊接 加焊料 自然冷却 这个过程是干这行的人员谁都会的操作程序， 但每个过程中的细节及有什么要点，如何控制过程质 量？可能很多人员就回答不好了。 （1）洁净烙铁头 • 烙铁头前端因助焊剂污染，易引起焦黑残渣，妨碍 烙铁头前端的热传导； • 最好在每个焊点焊接前都对烙铁头进行清洁； • 每天使用前应用清洁剂将海绵清洗干净，沾在海绵 上的钎料附在烙铁头上，会导致助焊剂不足，同时 海绵上的残渣也会造成二次污染烙铁头； • 烙铁头的温度超过松香熔化温度后插入松香中，使 其表面涂覆一薄层松香，然后再开始进行正常焊接。 （3）加热焊件 • 焊件通过与烙铁头接触获得所需要的热量； • 烙铁头应同时接触需要互相连接的两个焊件，烙铁头 一般倾斜45º，应避免只与一个焊件接触或接触面积太 小的现象； • 烙铁头与焊件接触时应施以适当压力，以对 焊件表面不造成损伤为原则。 （4）添加焊料 • 必须注意送上焊丝的时机：原则上是在焊件温 度达到焊丝熔融温度时，立即送上焊丝； • 添加焊料的数量：确保润湿角在15～45º，大 电流的焊点适当增加。焊完后的焊点应是圆滑 且能看清工件的轮廓。 • 焊丝应接触在烙铁头的对侧，因为熔融的焊料具 有向温度高的方向流动的特性。在对侧加焊料， 它会很快流到烙铁头接触的部位，可保证焊点四 周同时均匀布满焊料。若供给的焊丝直接接触到 烙铁头，焊丝很快熔化覆盖在焊接处，工件其它 部位却未达到焊接温度，这样容易造成虚焊。 除做到以上外，添加焊料时还应注意，合理 运用“焊料桥”作用：被焊接部位同时加热后， 焊料先接触焊接部位的角焊缝，即引线与金属化 孔沿的交角处，烙铁头不要刻意触碰引线，焊接 时间不要超过3s。 这是引脚和焊盘都有严重氧化层的一种情况 （也可能，由于烙铁头加热、焊料丝放置错误， 导致引脚和焊盘过度热化而产生氧化），但他表 示了无论你在烙铁头上加多少焊料，焊料就是不 流动，完全不润湿。 （5）烙铁头的撤离 • 焊料已充分润湿焊接部位，而助焊剂尚未完全 挥发，形成光亮的焊点后立即撤离烙铁头。若 焊点表面沙哑无光泽、粗糙、有毛刺，说明撤 离时间晚了。 （6）撤离焊丝 • 撤离焊丝的时机需把握好，动作要快，注意 一定是比烙铁先撤离。 • 撤离动作要迅速，要沿焊点的切线方向拉出， 或沿引线的轴向拉出，在即将撤离时又快速的 向回带一下，然后快速撤离，这样焊点表面不 会产生毛刺。 总结以上手工焊接的基本过程需要强调的是， 焊接时间一定要根据烙铁的温度、工件的热容量等 差异进行适当的调节，对各焊点来说其焊接时间是 不完全一样的。在只有数秒的时间内，全靠手来掌 握，必须把握焊接件在同时、同温，在最合适的条 件下加热，接着就要决定“什么时间”、在“在什 么位置”、以“什么顺序”、加“多少焊料”、而 且还要很快地判断焊接是否良好。 焊接的整个操作过程反应动作要快，心中要不 断地筹划：焊料的多少，一经适量，必须迅速地移 开焊料、抽掉烙铁，使焊点成为理想形态。 这种时间的调节是靠操作者用肉眼观察、认为 已达到良好焊接结果为准确来确定焊接时间的，针 对各焊点的不同条件，操作者可以作出不同的判断 和处理。 因此，质量在你手中你需要学习理论并反复实践。 一个质量好的焊点不是随意就能做到的， 不要急于求成，除了有正确的握电烙铁方法、 焊锡丝的正确拿法外，还应当掌握正确的焊接 步骤。 这就是焊接三步法、五步法。 焊接五步法和三步法，是焊接的基本步骤。 不过，五步法不管你多么熟悉，有时操作节奏总 是不协调。所以需要节奏快的三步操作法。当然 没有必要对两者进行比较来讨论哪个好。实际上 只要在两者中间范围内操作即可。 对热容量大的工件，要严格尊守五步操做法； 对热容量小的工件，可以按三步操作法，加快节 奏。这就是大致的标准。 如果想要控制焊锡量或吸除多余的焊锡， 要领就是掌握好撤烙铁头的方向。掌握了下 图所示的五种方法就能控制好焊锡量。这也 是用好烙铁头的技巧所在。 （1） 沿烙铁的 轴 向 45° 角 撤离。 印制 电路板的焊 接往往采用 这种手法。 （2） 向上撤离， 从下面向上 提拉，可使 焊点饱满。 （3） 水平方向撤离可使焊锡挂在烙铁头上， 反复几次可清除被焊端子的一些焊料。在没 有返修手段时可用此法。 （4） 垂直向下撤离。 用这种方法撤离， 烙铁头吸除焊锡 比水平方向撤离 还要多带焊锡量。 （5） 垂直向 上 撤离。这样 的撤离可使 烙铁头上不 挂锡。 当焊接细间距、密集型端子时，比 如QFP器件、“J”形引脚器件应采取拖 曳焊接的方式以提高效率。 事先在焊盘上手工涂一条焊膏，再贴器 件，然后用马蹄形烙铁头进行拖曳焊接。由于 表面张力和毛细管作用，熔融状态下的焊料会 趋向焊盘，因此不会产生桥接。马蹄形烙铁内 先装上焊料，焊膏在助焊剂的作用下更有利于 热传导和锡的流动，这就是“锡桥”作用。 在无线电整机的装焊中，安装和焊接是设备制 造的一个主要过程，而焊接是装配技术中的主要手 段之一。整机的最终可靠性、寿命直接依赖于焊接 技术。电子设备发生故障的原因除元器件本身和制 造工艺出现的缺陷造成早期失效外，其于故障基本 上都属于低劣的虚焊、假焊、焊接不当造成。 我们不仅会干，我们还应知道为什么要这样干！ 3. 1 在电子设备的整机中,各种器件、零 件、部件它们的焊接端其形状一般有： 孔状的焊片形式（单向焊片、双向焊片）； 有孔的接线柱形式、片状形式（如各种型号的PCB插 座、空心铆钉、变压器的引出端、保险丝座等）。 无孔方柱或园柱接线柱形式（如继电器、琴 键开关、电位器、大功率晶体管、各种微波器件 的引出端等）。 矩形/圆形连接器中的杯状端子 焊接端子的正确处理要 领 孔状端子一律要求采用钩焊，导线末端应紧绕端 子，与端子连接部位不应出现空位。钩好后导线的 引出方向是顺着端子的，并要求两面都“吃”锡。 然后根据导线的去向再进行转向。 装孔状端子时，导线是否需要预镀锡？ 导线没有钩紧焊接端子、导线绕端子不到位。 在整机装焊中，矩形插座上的孔状端子当 需要短连接时，可采取连续穿焊的做法进行焊接， 但一定要使端子的两个接触面都有焊料。 整机装焊中，有不少插座上的端子都是孔状焊片 形式，但孔往往都很小，一般只能焊接一根0.2mm2 或0.35mm2的导线，如果导线规格再大就穿不过了， 不能实现钩焊要求。所以，任何事情都不可能是一成 不变的。这时允许采取搭焊工艺。 装联中一般是不允许采用搭焊的！ 搭焊：指无孔的焊片形式的接线柱。 钩状端子在焊接要求上基本与孔状端子是一样 的。只是在焊接部位上导线一定要钩在钩状的正 中部位。导线与端子的缠绕至少270º。 导线与端子的连接不在要求的部位、导线没有与 端子钩紧、导线与端子的缠绕小于270 °、弯曲处没 有交叠、弯钩末端到导线绝缘皮间没有间距等。 导线在端子上要求绕一圈或一圈半； 焊料要求100％地充满柱形的四周； 焊料爬升高度至少要大于导线直径的 75％； 焊料润湿端子和导线，并呈羽毛状似 的有个平坦、光滑的外表； 在焊接点上可清晰见到导线轮廓； 焊点没有针孔、气孔等焊接缺陷。 焊料的爬升高度大于25 ％但少于导线直径的50％； 导线和端子有明显的不润 湿； 焊料的爬升高度小于导线 的25％。 这种焊接端子大多是多芯电缆的座，它们在整 机中一般是放在侧板或四周。还有一种插座如：DC37P/S（P是座，S是头）、DD-50P、DB-25P、PDS180J-10801-26等都是杯状端子。 焊接前一定要对这些端子进行预沾锡，锡量要适 当；导线绝缘皮与端子外口的间隙应根据导线规格 型号、焊接后端子保护要求等条件来确定；装焊时 一定要将导线插到端子的底部。 要求套管长度是导线直径的4倍。 导线没有插到端子的底部、斜插。 端子套管不合格的几种情况： 套管粗细不合适、套管长度不合适。 杯状端子在焊接时，要求一个焊端 原则上只能装焊一根导线，不能超出三根 导线，导线总直径不能大于端子直径；端 子焊点的焊料要适中，且焊点一定是呈润 湿状的。 这种端子和柱状端有着基本相同的装焊要求：钩焊或绕焊。 导线与端子的缠绕至少有270 °的接触； 焊料在导线和 端子上的所有点上都流淌圆润、光滑、引线轮廓可略见；焊 接导线根数有要求。 导线芯线绞合股散芯；导线尾部与自身导线叠 接；弯曲没有大于270 ° 焊料少于导线和端子界面四周75％； 润湿差；不能满足接受标准。 导线的尾端可以延伸超出端子的底部，但要保证维持 最小的电气间隙；导线通过双分叉的槽并要与叉柱至少一 个拐角紧密接触；配置的导线不能超过叉柱的顶部。 导线的绝缘层不能插进 端子； 导线末端要靠紧分叉端 子的底部且与拐角紧密接 触； 焊接时应使焊料流透端 子。 在要求不严格的产品中， 导线与双分叉端子可以 采用搭焊方法，但要求 是： 搭接长度与端子底部直 径相等；焊料应与端子 润湿并与两棱边接触。 导线超出叉柱的顶部；没有贴紧端子的底部， 违反了最小的电气间隙要求。 除常规焊接外，如导线过细应采取填充的办法进 行加粗处理焊接，以增加焊接可靠性。 焊料过少、不润湿端子。 在电路上，需要在端子上进行同样电特性的 连接，这时可以进行“短连”，这种连接一般采 用裸导线在端子上连续绕接。 通过以上我们明白了一个优良焊点形成的机理、 各种焊接端子应该采取的正确焊接方式。那么一个优 良焊点的可靠性还有什么问题呢？即：导线与端子焊 接前必须消除应力！ 在整机装配焊接中不仅仅需要努力焊接出每一个 优良焊点，还要保证这些焊点能完成设计师赋予他们 的预期可靠性与工作寿命。关于这个问题是装联技术 中较难把握的，因为他无法一成不变地写入“工艺细 则”或“工艺卡”，只有掌握了这些整机中与焊点可 靠性相关质量的动态因素。才能使整机质量的水平切 实落到实处，才能将装联技术把握得游刃有余。 整机中的焊接端子按规定完成焊接后，其焊接导 线与线束之间就有了两个制约点（端子是不动的、导 线束是固定的），这两个制约点间的距离就是导线的 自由伸缩长度，在这个长度的所有距离上都存在应力。 焊接前伸缩长度留多少？如何把握？这是一个非常靠 经验的操作问题，因为每一根导线与焊接端子在机箱 中所处的结构位置及线束出线位置都不一样，恰到好 处地把握2～3mm的长度差异，不是一件易事，并且 还要考虑导线的走向、弯曲形态。 原则上要求这两点间的长短、形状应足 以防止由于外力或环境因素变化时对导线和焊 点产生有害应力。也即：端子上焊点的导线应 有应力消除的余量，长了短了都不行，必须保 证抗拉应力和剪切应力降到最小程度，两个制 约点间的引线具有自由伸缩的余地。 如何来把握这个自由伸缩的长度？并且怎样 来判断什么形状能消除两个制约点间的应力？特 别是当他们处在动态环境下时才释放出原来潜在 的应力，在静止时如何学会分析这个动态因素呢？ 我们结合整机中常见的实际情况来分析这个问题 是最好让大家比较能够把握的。 焊接好的导线束从插座引出后，怎 样理线？怎样转向？一个插座内的导线 如何长短不一的引出？处理完这些后， 线束的第一扎扣如何定位？这些都关系 到焊点的可靠性。 要根据导线所在线束的位置、走向、焊接端子形 状、套管材料及套端子要求等等情况加以考虑。 整机线束中导线与端子的焊接（无论什么样的焊 接端子，包括整机的、PCB中的）,焊接前必须是焊接 后的形状，不允许焊接后再进行形状上的改变！ 焊接前导线弯曲方向就必须确定下来，以使焊接 点在焊接过程中已经有了一个导线引出去的方向，不 至使焊接后由于导线的弯曲而带来焊点受力。观察下 图中各导线的焊接引出情况来感受到这种工艺要求。 套管正确套住端子并提供导线 绝缘支撑，提供了应力消除， 防止了导线在端口处弯曲变形， 保障了焊点的可靠。 套管在导线与端子的延长段 弯曲，存在了应力，如有外 来拉力，这种应力会传到焊 点，使焊点可靠性受到时时 的威胁。 弯曲弧度要考虑潜在应力的存在； 对两个制约点间的引线要考虑自由伸缩的余地。 （1）用焊锡环对导线接续 所有的标准中都不准对导线进行接续，特别 是在导线束中是明确表示，不允许短了的导线接 续后再使用的，认为这是一种“非法操作”。 遗憾的是，这些标准的“法”正在困惑和制 约装联技术的发展了！ 下面所讲的，都是本人几十年装联的经验并 经过了实践考验证明是可行的，才传授给业界的。 供参考。 焊锡环：热收缩焊接套管 Solder sleeve 是一种内置了定量焊锡和助焊剂的热缩套管。 通常由热收缩套管和其内壁预先装有焊料环组成， 焊料环外涂有色标或其他标记来表示焊锡的沸腾 流动状况。是一种用于导线与导线、导线与接线 端子、导线与其它元器件、电缆屏蔽层与接地线 的焊接件。 由于压接技术在电子装联中的出现， 随着时间和需求的推移，不得不对导线进 行转接了。下面介绍的与手工焊接没关系， 但它是导线续接的一种方法。 这种方法是借助专用工具通过冷压接， 到达金属塑性变形的连接，从而使两种金 属实现电气导通。 用于导线根数、导线规格需要变化时的转接， 一般不要用于延长电缆线束中的导线。外购成品电 缆需延长时，按设计、工艺要求进行转接。 在需要转接时，应采用合适的死接头，把转接 导线的导体通过死接头，借助专用工具与要转接的 导线进行压接，压好后需在死接头外套热缩套管。 导线的转接点在一束导线中转接部位要求错位排列 并且避开电缆线束折弯处。这种死接头可以将二根 或二根以上导线转接为一根。 有时不得不当“消防队员”的工艺师，在 “无米之炊”的情况下，也要“拿饭出来吃”时， 面对这样的局面，对导线的续接是： 对插焊接 将需要续接的导线按要求长度剥离，使股线 充分散开后，把芯线对插，然后用手或平口钳将 它们拧紧再进行锡焊，焊好后清洗焊点，最后用 适当粗细、适当长短的热缩套管进行热收缩。 在电子设备的联试和使用中，往往会因电路特 性的需要或电路功能的需求方面，进行一些电特性 的调整，这时许多时候会出现一些“扯皮”，或在 “规矩”的限制上不得已采取PCB板的改装、修改 等。 但这时，只要可以在连接这些电路特性的多芯 电缆上想办法，就可以解决的话，难道工艺不应该 进行尝试吗？我的做法是： 当可以在电连接器接触偶上增加元器件时，并 满足以下4项条件要求就允许操作： a)元器件表面有绝缘材料保护； b)电连接器接触偶四周有足够的空间； c)元器件引脚不能直接与接触偶焊接，要采用软导 线引出； d)附加的元器件应与电缆线束绑扎在一起。 微波器件/模块的焊接质量控 制 微波是指信号波长很小的电磁波，它是电磁 波谱中的一部分。信号可以用它的频率来划分， 通常所说的微波频率为1～30GHz。 1GHz=109Hz 、1KHz=103Hz、 1MHz=106Hz。 真空中频率与波长的关系是： C=λ f 其中C为光速，C=3×108m/s λ 为波长，单位是m， f为频率，单位是Hz。 微波特点： 反射效应、辐射效应、延时效应、趋 肤效应。 微波概念： 反射系数、驻波、特性阻抗、插入损 耗。 1）装前必须将带盒体电路板放入恒温电烘箱，缓 慢加热至75±5℃，预热30min方可焊接。 2）当焊接陶瓷基片时，应将陶瓷基片置于加热板 上预热，加热板温度为75±5℃。 3）必须采用控温防静电烙铁焊接，焊接温度控制 在240±10℃，每次焊接时间不超过3秒，焊接 次数不超过3次，力求一次焊成。 4）要求锡量适中，最好定量供锡。可把焊锡丝剪成正 常焊点所需要的颗粒焊料。 5）焊金带时，必须考虑热膨胀系数，两焊点之间的金 带必须有半径为 0.16mm弧形（用0.16mm漆包线 成型）。 6）微波场效应管应按源、栅、漏的顺序进行焊接，焊 接时烙铁头的温度建议设在280°，当不得超过 320°。焊接时间不超过3s，焊接次数不大于2次。 7)手工贴焊微波集成电路时，应采用对角线方法依次 焊接引线，最小焊接长度为1mm～2mm。 8）混合微带电路板梁式引线与陶瓷基板镀Au带线 的焊接要求是： ——将带盒的微带电路板从烘箱中取出，把颗粒焊 锡放置在引线焊接处，用棉签棍醮取适量助焊剂 滴在需要搭接的引线的微带上及其周围。 ——把起子轻轻放在引线根部，帮助散热。 ——焊接条件：温度≤250℃ 时间≤3s 距离：焊点距离器件封装处≥1mm 1）带状引出线焊接要求：焊料应适量，应润湿引线和整个焊盘， 焊点应光滑、均匀，无拉尖，焊点高度不大于0.5mm如下图。 若润湿角过大（大于90º），则易造成虚焊。 合格 可接受 不合格 2）微带元件及无源器件的安装应使其本体处于 微带电路板两焊盘的中间并贴板安装。本体与 焊盘之间的水平距离应在0.5mm～1.0mm之 间，引出线焊接长度最小为焊盘的2/3，超长的 引线应剪去。 3）微调电容的安装应在微带电路板上其它元器 件焊接清洗完毕后完成，以避免清洗液浸入其 内部造成污染。 应采用凹形烙铁头焊接二极管，焊点要求均匀 而光滑，要求焊料将其接地端全部包住，微带电路 板表面电极焊接时，焊点突出部分应不大于2mm， 焊料不能漫流到电极的顶部。示意图见下。 射频电连接器安装前，应先安装并紧固微带 电路板组装件，然后安装电连接器，安装时应保 证其连接器芯线与微带电路板上的50Ω微带线对 正。要求连接器四角紧固件均匀受力且紧固，在 外作用下不得有任何位移现象。 ①芯线与微带电路板平行焊接时，与微带线焊接的最小接触长 度应不小于芯线直径的2倍，焊缝长度与芯线等长，芯线轮廓 在焊料中应可见。芯线离开微带线的高度应不大于D/4（间 隙越小越好），焊缝高度至少应从微带线上升到芯线侧面1/2 高处，见下图所示。 ②芯线与微带电路板垂直焊接的要求： 4.1 PCB手工焊接特点与工艺要求 4.2 手工焊中如何把握对金属化孔的透锡率 4.3 元器件引脚“除金”问题的分析 4.4 把握THT/SMD手工焊接质量与效率 4.5 怎样学会判定PCB上各种形态焊点质量问题 4.6 如何识别手工焊接中可能会出问题的焊盘设计 4.7 BGA/CSP器件的装焊质量要求 PCB是实现电子产品小型化、轻量化、装配 机械化和自动化的重要基础部件。小到电子表、计 算器，大到工业电子控制系统、通讯设备和航空航 天电子设备，都离不开印制电路板。 PCB的质量和可靠性，对电子装联的质量及电 子产品的性能和可靠性有重要影响。 装联技术促进PCB的发展，而PCB的质量也会 影响装联工艺。 PCB手工焊接特点与工艺要求 （1）单面印制电路板的插装 在PCB的一面上装有THT 元器件、SMC/SMD元器件 在PCB的一面只装焊THT元器件， 另一面只装焊SMC/SMD元器件。 在PCB的一面可装焊THT件，也可装焊 SMC/SMD件；而在另一面只装焊SMC/SMD 元器件。 PCB焊盘的可焊性对手工焊接质量影响最大， 可焊性不好会引起虚焊，如果对可焊性较差（半 润湿状态）的PCB采取提高焊接温度或延长焊接时 间的办法来强行焊接，易引起焊盘起翘或金属化 孔镀层破坏。尤其是对多层板更应注意，发现可 焊性不好应经处理后再焊。 在PCB的手工焊接中由于其灵活性，所面对 的元器件种类繁多、引线粗细、焊盘直径大小、 与焊盘连接印制导线的宽窄、板上接地面积的大 小等等，导致每个焊点所需热容量大小的差异。 因此选择不同规格、不同温度的电烙铁、不同形 状烙铁头是焊接质量首要控制的第一步。另外还 必须对辅助工具、特制夹具等准备齐全（根据产品 特点配制）。这样才能在焊接工作中，把握好质量。 对于多层PCB的THT焊接，必须注意金属化孔的 内层结构：PCB层面、内层连接盘位置、地（电）层 结构，以便选择合适的电烙铁，并且一定要注意是 局部加热，保证一次性焊接合格。 多层PCB层间界面的金属化孔壁强度问题，这是 一个薄弱点。焊接过程中易遭受热应力和引线安装 压力的破坏，是多层PCB插装、焊接时必须注意其操 作上的不可逆性。 必须使引线、焊盘、金属化孔同时达到焊 接温度。 凡散热太快、金属化孔中焊料不易充 分熔融、渗透不良的焊点，不可反复焊接、不 可延长焊接时间，应预先采取有效工艺措施： 上热台、合理添加助焊剂、采用功率可变换烙 铁（极短时间局部提升焊接温度）等。 ＊元器件的引脚应有良好的共面性，其基本要求是 引脚与焊盘接触面不大于0.1mm，特殊情况下可 放宽到与引脚厚度相同； ＊ 元器件的引脚或焊端的焊料涂镀层厚度应满足 工艺要求，一般推荐大于8μm，涂镀层中锡含量 应在60％～63％之间； ＊元器件的尺寸公差应符合GJB3243—98的要求， 应满足焊盘设计、贴装，焊接等工序的要求。 ＊元器件应能在215℃、60s下承受至少10个焊接 周期的加热。 ＊元器件应在清洗的温度下(大约40℃)耐溶剂，如 在氟里昂中停留至少4min。在超声波清洗的条件 下，能耐频率为40KHz，功率为20W/L的超声波 中停留至少1min，应不对性能和可靠性产生影响， 元器件标记不脱落。 和插装元件所用PCB差异不大，适于表面组装 基板材料主要有有机基材，金属芯基材，柔性层 材料，陶瓷基材。选择基板材料时应考虑材料的 转化温度、热膨胀系数(CTE)、热传导性、抗张模 数、介电常数、体积电阻率、表面电阻率、吸湿 性等因素。 ☆ 板面平整，边缘整齐，图形不失真、无毛刺、起泡、 分层； ☆印制导线表面光洁，色泽均匀，无翘箔、鼓涨和明 显的划痕，划痕深度不允许使导体截面积减少到QJ 3103-1999中规定的通过最低电流时的截面积； ☆表面镀层光亮均匀，不起皮鼓泡，无结瘤烧焦现象； ☆钻孔周围无晕圈，基材表面的脱胶程度允许见到由 树脂覆盖的纤维纹理，但不得露出织物； ☆环氧酚醛玻璃布板制成的表面组装印制电路板应 用热风整平工艺时，表面所涂覆的阻焊膜应符合 SJ/T 10670-1995的要求； ☆板材翘曲最大变形量为0.75%(7.5μm/mm)，焊 盘无短路、断路情况；(THT则是：15 μm/mm) ☆焊盘上应无字符、阻焊膜及其它污染物； ☆对氧化严重、加工质量低劣、表面污染严重及有 其它质量问题的PCB，不能进行装配，应作不合格 品处理。 ☆对于放置时间较长、表面较脏的印制电路板，在 焊接前用蘸有航空汽油的脱脂棉球挤干后清洗 2~3次，以确保印制电路板焊接前表面清洁、干 净。 ☆印制板能进行再流焊和波峰焊。 ☆PCB的检查按：QJ201A-1999、QJ831A1998； ☆焊盘可焊性按：GB4677.10-2002测试合格； ☆性能指标满足：GJB 362A-1996 。 SMC/SMD的手工贴片方法： （1）在已有焊膏的焊盘上采用手工贴片，用真空吸笔放置。 （2）细间距器件使用显微镜进行贴装，先定对角点。 （3）贴片机编程进行。 （4）因SMC/SMD体积较小，对工具的精度要求较高，应选用精度 高、刚度好、体积小的高精度尖镊子，瑞士EREM公司5-SA是 比较理想的手工贴装工具。 手工焊中如何把握对金属化孔的透锡率 金属化孔透锡率是衡量电子产品印制电路 板焊接质量的一项硬指标，国际、国内对于不同 使用场合电子产品印制电路板的金属化孔透锡率 的标准是不一致的。 关于这个孔金属化透锡率 的问题，一直争论不休。 我个人认为：金属化孔中的焊锡，焊接面围绕引线 360°应是100％的呈浸润状，引脚柱体底部到引 脚至上面焊盘的锡量占通孔深度的75％或75％以上； 军品100% 透锡。 标准是： ●美国IPC印制电路板金属化孔透锡率的标准是50%； ●国内电子行业的印制电路板金属化孔透锡率的一般 标准要求是75～80%； ●美国MIL和我国航天标准对印制电路板金属化孔透 锡率要求是100%： —QJ3011-98《航天电子电气产品焊接通用技术要求》 规定：“通孔充填焊料的要求”中指出“对有引线 或导线插入的金属化孔充填焊料时,焊料只能从焊接 面一侧流入小孔内的另一侧”； —QJ3011-98中还规定：“引线或导线插装”中指出 “对有引线或导线插入的金属化孔，通孔应充填焊 料，焊料应从印制电路板一侧连续流到另一侧元器 件面，并覆盖焊盘面积的90%以上，焊料允许凹进孔 内，焊料下凹最大为25%板厚”。 通孔插装元件金属化孔透锡率不是一个简单的安装焊接问 题，它牵涉到以下三个方面： （1）设计：元器件引线直径与金属化孔孔径的匹配，金属化 孔孔径应比元器件引线直径大0.2～0.4mm； （2）材料及元器件引线的可焊性：元器件引线及印制板焊盘 的可焊性、印制板金属化孔的镀覆质量； （3）焊接：手工焊接温度及焊接时间的设置，设备焊焊接预 热温度及焊接预热时间的设置等。 焊料的渗透主要依靠熔融的焊料承接被焊体缝 隙中的毛细作用，在合适的温度与助焊剂的作用下， 沿着被焊接对象之间的缝隙渗透到相关接触面的每 一部位。 为了不影响焊料对通孔插装的渗透作用，要求 元器件与金属化孔壁之间的合理间隙： 手工焊接应为：0.2～0.4mm； 波峰焊接应为：0.2～0.3mm. 但是，在实际操作上焊料的渗透影响问题，常 常困惑着工艺人员和操作者。因为印制电路组件上 的所有元器件其引脚的粗细都不会是一样粗细的 （注意：厂家不同，型号一样的器件引线粗细也有 差异）。因此，就要求设计人员在对焊盘和孔径的 设计时，要做到对每一个装入PCB的元件引脚其粗 细与孔径的配合必须符合以上的要求。这给设计者 们提出了很高的要求，但是年轻的设计师们总是避 免不了交工程设计学费的！ 因而，焊料渗透的问题，在焊接操作中，往往 不得已还是要对不到75%的（甚至还低）透锡率焊接 孔进行补焊或另一面焊接（特别是PCB上的连接器插 座）。这样一来，就与前面所提及的“标准”相冲 突了，这就是工艺人员和操作者的困惑之一。 因为：难道就因几个孔不达透锡率要求而报废 PCB？！或重做PCB或废弃元器件？！ 处于“消防队员”角色的工艺，一般来讲只能采 取“不得已”的做法：不能按标准执行了，只得在 元件安装面进行补焊。 元器件引线根部的漆层未去除干净 或贴板安装，根部的漆层堵住了焊料 的流动，使金属化孔透锡率差。 手工焊接温度偏低或焊接时间的太短，大部分是发 生在经验不足的操作人员以及落后的装配工具上。 设备预热温度偏低及预热时间不足，波峰焊焊接温 度偏低及传动速度过快，也会造成金属化孔未焊透。 一般来说，金属化孔透锡率发生的问题，大多不 在工艺和操作人员方面。 良好润湿的金属化孔透锡焊接见下图，由PCB 焊接面进行焊接，焊料在元件安装面自然流淌形成 一个弯月面焊料形态。 禁（限）用工艺应用不到位或应用“打折 扣”的现状情况在电装实践中是很多的。 应用得最不好的禁 （限）用工艺就是： 引脚“去金”！ 即：镀金引线搪锡后再焊接的问题 在对表面贴装元器件（如SOIC、SOP、QFP等） 的“去金”，由于引线间距窄而薄且易变形其共面 性一旦破坏，是无法修复的 ，搪锡处理十分困难； 特别是PCB上使用的电连接器，它们的接触偶大多 是镀金的，在要求去金时，必须考虑它们的绝缘材 料耐温问题；焊剂、焊料在搪锡时产生的虹吸现象 问题；另外，当今的接触偶密度越来越高，不仅是 操作困难的问题，而是几乎无法“去金”。 电子元器件引脚镀金是电装中常遇到的， 是否一遇到镀金的引脚不管在什么焊接情况下， 一定要去金后再焊接？! 如何去法？怎样操作？对这些问题作为一个 成熟的工艺人员应结合现状，进行认真考虑！ “去金”操作应当是有条件的！ 实践才是检验真理的标准！ 当金镀层低于1.3μ m以下，引脚上的金成分在焊 接温度和时间的影响下容易析出与焊料形成合金，一 旦形成合金会使焊点呈现多孔状，也即针状，这种针 状会降低金的防护价值。如果焊接时间过长，金就会 熔出来与其它合金元素共沉积使镀层硬度增加，降低 可焊性，引发焊点金脆。特别是采用波峰焊接时，当 钎料中被熔解的金含量超过3%时，形成的金-锡金属 间化合物将招致焊点焊接强度完全丧失。 但是，金-锡金属间化合物是有限度的，当镀金 层厚度与镀层之比小于2%时，镀金引脚对焊接反而 有利了，焊接的合金层不再出现多孔状，呈弥散分 布了。如果要使一个焊点中的金含量超过3%（与锡 铅含量共有的百分比），特别是在手工焊接中，是 极不易做到的（因为有焊接时间和温度的限制）， 因此在一个焊点中只要不超过这个量，就无需将镀 金元器件引脚进行去金处理。 在实际应用中，关于镀金引线的“去金” 要求，近几年来本人专门对这个问题，私下问了 许多业界同行，他们在实际操作中，几乎都没有 要求操作者对镀金引线进行搪锡后再焊接 。本人 负责航天产品整机工艺二十几年中，焊接质量从 未因没“去金”而产生任何焊接故障！ 镀金引脚是电装中常遇到的，特别是现在PCB中 微矩形电连接器其接触偶几乎都是镀金的，是否一遇 到镀金的引脚就要无条件地按照标准要求除金后再焊 接？这些“除金”要求的标准几乎至少都是十多年前 的标准，并且有些标准也是从一个标准中摘录到另一 个标准中，完全不从实践出发、从可操作性出发。鉴 于此，本人在承担的国军标（GJB）《印制电路组件 装焊工艺要求》中对元器件镀金要求提出了修改意见， 得到了业界专家、从业人员、学者的广泛认可。 在IPC-001D《电气电子组件的焊接要求》 3.9.3中对镀金器件的搪锡要求提到： 如果在审核时有证据证明金没有导致与焊接 加工有关的焊料变脆问题的存在，那么这些要求 可以免除。 在本人编写的国军标GJB《印制电路组件装焊工 艺要求》除金条件是： a. 当元器件引出脚或引出端是镀金时，其金镀层小于 1.3μm的，采用手工焊接时，不需要除金。 b. 当元器件引脚的镀金层（金）含量与被焊端子焊料 之比小于2%时，这时的镀金引脚对焊接是有利的， 不需要引脚除金。 因此：金是具有极好的抗腐蚀性和抗化学 性。我们为什么还要花各种代价、冒存在虚焊、 器件受一次次热冲击危险而带来的各种潜在焊 接质量问题而非要“去金”呢？ 把握THT/SMD手工焊接质量与效 率 第一部分 THT-通孔元件的焊接 材料：尽量减 少取放率 多用设备工具 优化操作工序 产品 把关质量效率 所有关系都尽量流水，不要相互影响 ！ 手工焊接多层印制电路板组装时，主要是对大 电流（引脚粗、印制导线宽、散热层等特点）、大 接地面积应有一定的考虑： * 怎样运用热量 * 金属化孔壁与内层连接盘部位可能存在的缺陷 * 接地面积大的焊接区情况如何 影响双列直插器件焊料渗透不良的质量因素 有： * 多层PCB地层导热太快，影响焊接温度； * 焊点与大电流印制导线或大接地面积的衔 接； * 助焊剂使用问题或助焊剂活性不够。 PCB上很多器件都需要焊导线再与焊盘孔连接， 这些导线焊接的要求是： * 所用导线的线径应与元件引脚的直径相匹配，否则 对元件引脚根部造成应力； * 不能将针形引脚剪断或弯曲进行焊接与安装； * 尽可能先将导线焊接焊点清洗合格后在再在PCB上 或机箱中进行安装； * 针形、钩形、O形引脚上，一般焊接1根导线，不应 超过2根。 焊接PCB上的连接导线时必须记住： 既要有消除导线根部应力的弯曲弧度，又要 把握准导线的长短（连接导线安装过高、弯曲太 长，会影响导线根部的连接强度，易造成断裂）。 连接导线安装过高、弯曲太长，会影 响导线根部的连接强度，易造成断裂。 表面组装元器件的外貌，从广义上来讲基本上 都是片状形式的，包括薄片矩形、正方形、圆柱形、 扁平异形等。所以业内常把它们称之为片状元器件、 贴片元器件。表面组装元器件和传统的插装元器件 一样，可以从功能上将它们分为表面组装元件 （SMC）、表面组装器件（SMD）。 片状元件指电阻器、电容器、电感器、滤 波器、陶瓷振荡和表面组装连接器等，几乎传统 插装元器件的所有无源元件及品种，表面组装元 件都具有。 常见SMC外貌特征 片式元件一般都是矩形的，广义上来 看片式电阻、片式电容其结构和形状基本上 没有多大差别，但是在材料的制作、封装体 尺寸、端极的引出方式及大小，还是有一些 差异的。 在片式元件里，应该关注一下钽电容器、铝电 解电容器和微波射频磁介电容器。 钽电容器在表面电容器中具有最大的单位体积电 容量。容量超过0.33μF的表面安装电容，通常就需要 使用钽电容器了。钽电容的电介质响应速度快，因此， 在大规模IC等需要高速运转处理的场合，使用钽电解电 容器为好。注意钽电容是有极性的。 一般容量在µF级时，往往有极性要求，它们 的焊接端极在底部和侧面。进口型号在它的正面上 方一侧有条深色道，这个深色道的端极为正极（下 图右边所示）；国产的，电容正面的上方一侧，标 记“＋”号。如果封装体上没有颜色的，则以封装 体矩形面上有一斜坡的那个端为正极。 铝电解电容器封装形式为圆柱形(大容量)，立 式结构形式可以缩小安装面积。具有出色的高温 负荷特性，在105℃（甚至更高）温度下工作， 寿命超过2 000小时。一般极性标志在它们外壳 的顶部，方便识别。 片式元件的两个端极贴在PCB预先点上膏 状焊料的相应焊盘上，再通过加热使其焊料熔化， 在两个端极便形成了焊点。 片式阻、容可以采用手工、再流、波峰焊接中的 任何一种工艺方法。由于片式元件体积小，热容量 不大，无论采用哪种方法，一定要按产品特性选择 助焊剂、焊膏和清洗剂，严格控制焊接温度和焊接 时间。 烙铁功率不宜超过25W，一般选择在20W左右， 烙铁焊接时间不要超过10秒；注意，烙铁头不能接 触电阻器的保护层，并要求电烙铁是能防静电控温 的，烙铁头的几何形状应能适合元件端极的焊接面。 采用再流焊或波峰焊时，最高预热温度 150℃，时间5分钟，一般预热温度应更低些。 pf级的片式小电容和小电阻，从包装袋内 分出后常常不易分辩，一定要随装随拆，或放 在有标识的元件盒内。 元器件的焊脚要求全部位于焊盘上，允许有不 大于1/4的偏移，并且不造成短路。 焊接端极全部位于焊盘上，居中为优良。 元件焊接端其宽度的一半或一半以上处于 焊盘上，为合格(仅在PCB上涂复有阻焊膜的 情况下适用)。 元件焊接端与焊盘交叠后， 焊盘伸出部分A不小于焊接端极 高度的1/3，为合格。 焊接端其宽度小于一半处于焊盘上时为不合格。 元件在焊盘上有旋转偏差，距离D≥元 件宽度的一半，为合格，否则为不合格。 焊接端与焊盘不交叠，距离B≥0，为不合格。 焊点焊料太少，润湿不足。 有锡厚“G”，但焊料爬升高度不够，焊点 润湿，为可接受。 可接受 元件与焊盘重叠“J”不足焊接端的1/2，为 不合格。（610-D中认为是可接受） 不合格 焊料太多造成爬升高度“E”超出焊接端极，伸至金 属镀层端帽顶部，虽然没有触及元件体，但为不合格。 不合格 表面组装器件一般是指有源集成电路器件，通 常称为SMD。他们有五种封装形式，这些器件一般都 具一定功能单元的独立部件，比较昂贵，一旦造成返 工返修，无论是在经济上、时间上都耗不起，并且对 PCB裸板的损伤风险也是非常大的。因此，对封装形 式的识别对焊接来说，非常重要。 “L”形SMD器件其引出脚的形状象英文字母L， 所以称之为“L”形引脚器件。“L”形引出脚往下 弯曲并再往两边伸展，就像海鸥的翅膀一样。所 以也被称之为鸥翼形引脚器件，无论叫什么，这 两种叫法其实都是指同种封装形式的器件。 “L”形器件品种很多，规格有大有小，封装 尺寸各异，引脚数也有多种。 SOIC（Small Outline Integrated Circuit） 系列器件，由于芯片内的集成电路特性，通常 也把SOIC器件直接称为“IC”的。引脚数通常在 8～56脚，安装标志是器件体一侧端有凹下去的 圆点为第一脚 SOM(Small Outline Medium)器件， 属于SOIC系列小外形中等器件，通常使用在 电阻网络电路中。 SOL(Small Outline large)-小外形大的器 件，或SOW(Small Outline Wide)-小外形宽 的器件，都是SOIC系列，有时也叫SOP-小外 形封装，引脚数通常在16～32脚,脚间距 1.27mm。安装方向按凹下去的槽口为准。 SSOP（Shrink Small Outline Package）， 一种引脚缩短形小外形封装“L”形、欧翼形表 面组装集成电路。在很少的情形下也有称之为 VSOP的（Very Small Outline Package）。 引脚数通常在8～40脚，脚间距在0.65mm～ 0.8mm。 QSOP（Quarter Small Outline Package） 最初把它们称为SO器件。引脚数通常在 20～56脚，脚间距是0.65。 TSOP（Thin Small Outline Package），是薄型的小外形封装“L”器件， 从侧面看封装高度仅1.0mm，最大固定封 装高度也就在1.2mm。引脚数通常在28～ 56脚。 注意：TSOP器件有两种类型，前面是类型Ⅰ， 类型Ⅱ见下图所示，类型Ⅱ的封装高度为 1.2mm。引出脚数量在32～86，脚间距 在0.5mm～1.27mm。 小外形集成电路—SOIC贴装位置要求与判定。 元件引脚趾部和根部全部位于焊盘 上，所有引脚对称居中，为优良。 “A”≥引脚宽度的一半，引脚跟部和趾 部全部位于焊盘上，为合格。 有旋转偏差，“A”≥引脚宽度的一半为合格。 引脚宽度的一半，趾部或跟部不在焊盘上为不合格。 有旋转偏差，“A”<引脚宽度的一半，为不合格。 SOT是英文:Small outline Transistor 的缩写，这是一种使用非常广泛的表面组装 小外形晶体三极管器件，业内人们常简称为 SOT器件，规格型号很多，其封装外貌形式 大体相差不大。 SOT器件四个类型：微小型、小型、标准型、大功 率型。器件中三个引出脚的，通常被作为二极管和三极 管使用；5～6个引出脚的通常被作为集成电路和排列 二极管使用。 微 小型 标准型 小 型 大功率型 介绍一下场效应的SOT器件，对这种器件应具备一定的知 识，否则一不小心就有装错或造成静电损伤的危险。 注意：有一种型号是SOT-203，其外貌形状和SOT晶体 管一样，但引出脚上有差别，往往1脚或2脚是空腿，这种器件 实际上是硅开关型表面组装二极管，三个引出脚都必须按要求 装配焊接。 我们提到了SOT-203型硅开关型表面组装二极管，有同 样型号的SOT-203，其内部电路情况是双二极管，就外部结构 情况来看是没有区别的，装配时容易搞错。双二极管的内部电 路接法不一样，因此他们的外引出脚含义就不一样。需注意以 下这样三种情况： 硅电压调整二极管，也是SOT-203型，它们的 第2脚是空脚，并且外形结构也是一样的，在装配焊 接上有很大的不同。如果不了解以上这些知识，对 SOT-203的引出脚就会把你搞得一头雾水：有时是 正极、有时是负极、有时是空脚。我们的工艺人员 和操作者不仅会装，更重要的是还应该知道为什么 引出脚有不同的装配要求。 SOT器件在印制电路板上必须要有 正确的焊盘尺寸，才能确保SOT系列器 件与焊盘之间达到准确的焊接。可以采 用手工焊接或再流焊接。 SOT器件外引脚与内部电路有个连接结， 通常引出脚的焊接温度远高于器件结温和存储温 度的额定值，如果不合适的焊接方式或过高的焊 接温度以及过长的焊接时间都将导致器件遭受过 强的热冲击应力或长时间过热而损坏这个结。 为了使器件经受最小的热应力，推荐如下方法： · 宜采用红外再流焊或气相再流焊，不推荐波峰焊。 · 焊前预热到接近焊接熔点的温度，预热时应使温度在 一个基础温度上呈梯度变化：≤5℃/s，不要直接将温 度提升到设置的预热温度，一般预热时间≦45s。 · 器件引线温度最高不要超过285℃，当焊接时间超过 10秒时，器件引线的最高温度不应超过260℃。（注： 这是生产厂家给出的，从装联技术角度来看，器件引线焊接温 度应在250℃左右为妥） · 焊接完后自然冷却3分钟以上，不宜采用强制风冷。 推荐SOT系列器件典型再流焊接曲线如下： SOP小外形晶体管贴装时允许 在X或Y方向及旋转有偏移，但必 须使引脚全部处于焊盘上(含趾部 和跟部) 其贴装位置要求与判定。 引脚全部处于焊盘上对称居中，为优良。 有偏差，但引脚(含趾部和跟部)全 部处于焊盘上，为合格。 引脚有处于焊盘之外的部分，为不合格。 有旋转编差，但引脚全部位于焊盘上，为合格。 引脚有处于焊盘之外的部分，为不合格。 QFP的常规外貌形状有正方形和长方形两种。 QFP按其封装材料、外形结构及引脚间距常分为： （a）PQFP-塑料封装QFP 这是产量及使用量最大且应用面最广、价格最低 的SMD封装产品，占所有QFP的90%以上。脚间距通 常在1.0mm、0.8mm和0.65mm。 （b）CQFP-陶瓷封装QFP 这是价格较高的气密性SMD封装产品，多用于军 事电子装备及航空航天等，这些要求电子设备工作 在高可靠性使用的环境条件中。脚间距通常为 1.27mm、1.0mm、0.8mm和0.635mm。 （c）TQFP-薄型QFP 这是为适用各种薄型电子整机产品而开发的， 最小封装厚度可达1.0mm，常被应用到通信手 机、笔记本电脑、数码相机及带液晶显示的电子 产品上。引脚间距为0.5mm、0.4mm和0.3mm。 （d）FQFP-窄间距QFP FQFP更强调了精细工艺技术相关联的引脚间距。 因此FQFP和TQFP实质上是一样的。引脚间距变窄， 封装体相应变小、变薄，引脚间距为0.5mm、 0.4mm和0.3mm。 以上各种鸥翼形引脚的QFP，由于引脚非常纤细， 容易在包装、运输、储存、加工测试过程中易损坏 引脚的共面性，一旦稍有破坏，焊点的可靠连接就 会产生问题（如果用焊料作粘接器件引脚上就存在 了潜在的应力）。因此美国开发出一种避免损坏引 脚共面性的QFP，称之为带保护垫的-BQFP。 （e）BQFP-带保护垫的QFP 这种BQFP最突出的特点是器件四个脚有 凸出的缓冲垫，它比引脚长约0.05mm，因而 保护了纤细的引脚免受包装、运输及装配过程 中是损害，同时也保持了引脚良好的共面性。 四边扁平封装器件的贴装位置要求能保证 引脚宽度的一半处于焊盘上。允许这类器件有 一较小的贴装偏移，其要求与判定如下： 引脚与焊盘 无偏移，无 重叠（引脚 长度与焊盘 对 齐 ） 为 优 良 。 “A”≥引脚宽度的一半，为合格； “A”< 引脚宽度的一半，为不合格。 有旋转偏差，“A”≥引脚宽度的一半，为合格； 有旋转编差，“A”< 引脚宽度的一半，为不合格。 要求：焊点饱满，润湿性好， 焊料爬升高度符合规定。 (a)引脚填充高度在“L”形的上弯与下弯中间， 为优良焊点； (b)引脚填充高度在“L”形的上弯底部，这种焊 点可接受； (c)引脚填充高度在“L”形的上弯底部R处，且伸 展脚上焊料过多，见不到引脚轮廊，为不合格。 J形引脚表面组装器件就是业内常说的 PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）器件， 这是塑料封装有引脚片式载体器件，是美国20 世纪70年代开发的产品，引脚间距大多在 1.27mm，在焊接部位引脚呈“J”形，向封装 体四个边的下面弯曲。 这里需要特别注意的是： PLCC器件的引脚起始点第一脚“1”的排列顺 序与我们前面所讲的QFP、SOIC、DIP等器件有所 不同，它的第一脚均是从器件中部的左边开始逆 时针记数。 在封装体表面常常是没有引脚“1”标记符号的， 常用一小圆点或半圆点或器件斜边的标记脚来识别。 一般将标记放在向上的左手，若每边的引脚数为奇数， 则中心引脚就为1号引脚；若每边的引脚数为偶数， 则中心两根引脚中靠左边的引脚为1号。通常从标记 符号指向处的左边开始计算引脚的起止（按逆时针方 向）。有时也有在别处标记，但引脚起止及识别方向 均相同。 下图中“J”形引脚器件，“W”是引脚宽度， “Ａ”是越出焊盘的最大距离，“Ｂ”是引脚前端 越出焊盘的最大距离。 “J”引脚器件无侧面偏移的，为优良。 优 良 侧面偏移A≤25%、引脚宽度W的50% ，都为可接受。 可 接 受 侧面偏移超过引脚宽度W的50% ，为不合格。 不合格 趾部偏移B可不作要求 要求：末端焊点宽度≥引脚宽度 最小末端焊点宽度C不能小于引脚宽度W 的50%，为可接受。 可接受 最小末端焊点宽度C小于引脚宽度W的50%， 为不合格。 不合格 要求：侧面焊点长度Ｄ大于引脚宽度的200% 。 优良焊点 侧面焊点长度Ｄ大于引脚宽度W的150% ，为可接受。 可接受 要求：最大焊缝“E”焊锡未接触元件体。 否则为不合格。 合格 不 合 格 跟部焊点锡厚度不符合要求且润湿不好，为不合格。 不 合 格 当手工焊接细间距、密集型端子时，比 如QFP器件、“J”形引脚器件推荐采取拖曳焊 接的方式以提高效率。用马蹄形烙铁头进行 拖曳焊。 先在焊盘上手工涂一条焊膏，再贴器件，然后 用马蹄形烙铁头进行拖曳焊接。由于表面张力和毛 细管作用，熔融状态下的焊料会趋于焊盘，因此不 会产生桥接。马蹄形烙铁内先装上焊料，在焊膏中 助焊剂的作用下更有利于热传导和锡的流动（“锡 桥”作用）。 在引脚上直接焊接短连接导线， 如果连接导线稍长需用胶点固定。 PCB裸板由于保护问题或没有及时装配焊接， 容易受潮湿影响而产生翘曲，对于有轻微的翘曲， 可以采取以下方法进行修复。选择宽度适当的压条， 将PCB两个面的边缘对称压上，再用夹子夹住两端。 压条夹的位置应该选择在PCB的宽度方向上进行压 夹，并且在宽度方向的两个边同时压，这样才有效 果。 BGA（Ball Grid Array）即“焊球阵列”，是 在器件基板的下面按阵列方式引出球形引脚，在基 板上面装配LSI（large Scale Integrated Circuit） 大规模集成电路芯片。它的出现解决了QFP等用周 边引脚封装而长期难以解决的高I/O 引脚数实现大 规模集成电路芯片的封装问题。 1992年将球栅阵列和柱栅阵列的间距确定为 1.5mm、1.27mm、1.0mm，并以此作为了标准。 而细间距BGA阵列封装间距的标准被确定为1.0mm、 0.8、0.75、0.65和0.5mm，现在已实现了0.4mm、 0.3mm、0.25mm的间距，由于BGA、FBGA和CSP 的间距越来越小，所以工艺上对焊接特性必须进行严 格的控制；把握好合格与否的评判。 焊球间距：1.5mm、1.27mm、1.0mm 焊球大小：0.30mm～0.76mm（FC：0.25mm、 0.2mm、0.15mm） • 失效率低。BGA可将窄间距QFP的焊点失效率减小两 个数量级，且无需对装配工艺作大的调整； • BGA焊点节距一般为1.27mm和0.8mm，可利用现 有的SMT工艺设备操作。而QFP的脚间距如果小到 0.15mm，则需精密贴装设备或完全不同的焊接工艺， 实现起来较为困难； • 提高了封装密度，改进了器件引脚数和本体尺寸的 比率。例边长为31mm的BGA，当节距为1.5mm时 最多有400只引脚；而当节距为1mm时则可900只 引脚。相比之下，边长为32mm，引脚节距为 0.5mm的QFP只有208只引脚； • 引脚是焊球，明显改善了共面性，大大地减少了共 面性失效问题； • 引脚牢固，不像QFP那样存在引脚易变形的问题； • 引脚很短，使信号路径短，减少了引脚电感和电容， 改善了高频电性能； • 焊球熔化时的表面张力具有明显的“自对准”效应， 大为减少安装、焊接的失效率； • 有利于散热； • 适合MCM-多芯片组件的封装，有利于实现其高密 度、高性能。 按BGA基板种类分，目前有PBGA（塑封BGA）、 CBGA（陶瓷BGA）、CCGA（陶瓷焊柱阵列）、 TBGA（载带BGA）、MBGA（金属BGA）、FCBGA （倒装芯片BGA）和EBGA（带散热器BGA）等。 PBGA脚间距为1.5mm，最大高度为2.1～2.3mm。 标准的塑封BGA在装配焊接前，应在125℃下预烘24 小时，以防止分层和焊接过程中产生“爆米花”现象。 CBGA（Ceramic Ball Grid Array），脚 间距为1.27mm， 最大高度1.7 mm。陶瓷 BGA器件对潮湿不敏感，装配前不需要预烘。 球径0.75mm，标准的焊球材料10Sn/90Pb。 注意：陶瓷CBGA在焊接时一定要考虑热膨 胀系数问题，如果CTE失配>25mm是不能使用 的。 所谓CSP（Chip Size Package），即芯片尺寸 封装的表面组装器件。关于CSP目前没有确切的定义， 不同的厂家有不同的说法。美国联合电子器件工程 委员会EIA的JSTK-012标准规定：LSI芯片封装面积 小于或等于LSI芯片面积的120%的产品称为CSP。日 本松下电子工业公司将LSI芯片封装每边的宽度比其 芯片大1.0mm以内的产品称为CSP。总之CSP是在 BGA的基础上发展起来的，是接近LSI芯片尺寸的封 装产品。 • 体积小：CSP是目前体积最小的LSI芯片封装之一。 在引脚数相同，CSP的面积不到0.5mm节距QFP器 件的十分之一，只有BGA的三分之一到十分之一。 •可容纳的引脚最多：相同尺寸的LSI芯片的各类封装 中，CSP的引脚最多。例：引脚节距为0.5mm，尺 寸为40mm×40mm的QFP，引脚数最多为304根。 BGA/CSP的引脚数一般为 600～1000根，即使引 脚数大幅度增加，其安装也较容易。 • 电性能良好：CSP内部布线长度比QFP或BGA的短得 多，寄生电容很小，信号传输延迟时间短，即使时 钟频率超过100MHz的LSI芯片也可以采用CSP。 • 散热性能优良：多数CSP是芯片面向下安装，能从芯 片背面散热，且效果良好。例如，10mm×10mm CSP的热阻为35℃/W，而同样尺寸的QFP器件其热 阻为40℃/W。若通过散热片强制冷却，CSP 的热阻 还可以降低到4.2℃/W，而QFP的热阻则为 11.8℃/W。 CSP既具有普通封装的优点，又具有裸芯片的长处。 BGA器件的合格安装工艺是：贴装球 栅与焊盘完全重叠，并且必须共面，为 优良。 BGA的共面性要求与其它表面组装元件的共 面性要求是完全不同的。 共面性被定义为：在同一平面上的布局或作 用。因此，严格地说，共面性是指同一平面上下 的元件引线的距离，其被定义为所有的引线可穿 过的平均长度的平面。 当封装放置在绝对平坦的表面上时，看：非共面 性，就是最低引脚和最高引脚之间的最大距离。这 样可知：即使许多引脚中的一个引脚不合格，整个 器件的焊接就不可能获得较好的效果。因此，在最 坏的情况下，共面性问题将会造成焊点开裂。这种 问题称之为“焊料芯吸现象”。即：焊膏吸力使引 脚移动，导致焊点开裂。 切记：劣质PCB或引脚的可焊性，或在再流过程 中不均匀的加热和快速加热会导致焊点开裂。 因此，为了防止出现制造方面的问题，用户和 制造商将表面封装的最大共面性标准定为： 100μm。 焊点要求：BGA焊球排列居中，与焊盘中心无 偏移。如果焊球的偏移违背了最小电气间隙 “C”的要求就应视为不合格 如果目视或X射线检查有桥接（焊点中“腰部 收缩”现象），为不合格。 不合格 焊盘没有完全润湿，视为不合格。 不合格 球栅放置偏移，焊球对应在焊盘面积 的2/3以上，且共面，可接受。 球栅放置偏移，焊球对应在焊盘面积 的2/3以下，虽共面，为不合格。 CGA是CBGA封装形式的扩展。由于CGA 封装采用柱状引脚替代CBGA的球形引脚，其散热 性能得到大大提高，较常规的BGA更能提供良好的 工作均温和较高的结温。由于是柱状形式，具有良 好的抗潮湿性能，较长的使用寿命和高可靠性，在 军事、航天和电信领域中其应用不断增加。 由于CGA件价格昂贵：军品级抗辐照器件 达数万元一个，航天级别更是达数十万元一个， 使得装配工艺变得非常关键，要求一次成功、 全部合格。因此，许多用户在CGA件的装焊过 程中小心翼翼，唯恐有失。 陶瓷基板作为倒装芯片和PCB之间连接，陶瓷 基板的下面是Pb(90%)Sn(10%)高温焊料柱，芯片外 层是散热片。 CGA的高温焊料柱采用铸型类，焊柱直接从 元件体上引出。由于焊料90％为铅，引脚非常柔软， 器件的原始包装采用专用华夫盘，可以较好地保持 焊脚的完整性和共面性，但在离开专用盘后，在配 料、操作过程中，需小心进行拿放，以免碰弯引脚。 微小的弯曲可以进行局部校正，但要注意不要反复 扭动引脚，以免引脚根部应力集中处出现裂痕，影 响器件的质量和可靠性。 CGA焊盘设计需注意： 用63／37焊料在焊 柱周围均匀包裹并浸润至 PCB焊盘上，形成可靠稳 定的连接，要达到这种效 果，焊盘尺寸要略大于焊 柱直径。 CGA装配工艺过程中最为重要的工序是焊膏印刷， 它是保证CGA焊接成功的关键。 同一种CGA用于多种PCB类型时，可以制作针对 CGA的网板，即只需制作255、717和1144三种网板， 就可完成包含这三种CGA件的所有PCB装配。网板开 孔直径一般需大于焊盘直径，如0.5mm焊盘直径其 网板开孔直径设计为0.6mm左右，网板厚度在 0.15～0.20mm之间，开孔采用激光打孔，形成较光 滑的孔壁，保证印刷时焊膏流动的完整顺畅。 由于采用的是针对器件的网板，印刷是手工对位， 故在网板制作时可在三个角做对位孔，裸板制作时配做 相应MARK点，只要三处定位标志对齐即可进行印刷。 手工用刮刀和网板。 焊膏选取直径在φ10～25μm的球形颗粒，粘 度在200～300Pa.s,焊膏印刷后必须全部进行检测。 一般采取的是10－20倍显微镜目检，着重检查焊膏 是否均匀饱满，保证无凹陷、不沾连、无杂质，观察 印刷的准确性以及焊锡的粘度是否适当，防止焊膏塌 陷和干结。对于不合格的要清洗干净重新进行印刷。 根据CGA数量的多少选取贴片机或返修系统进 行贴装，由于采取了丝印焊膏的方式， CGA器件较 CSP、QFP或者0201件容易对位贴装，但需注意要 求一次到位。 CGA的焊盘大于焊柱，以及焊膏在回流时的自 校正功能，CGA在贴装时有较大的贴装余量，因此 贴装质量一般不成困难。对于1.27mm间距的CGA 其焊柱与焊盘有60％的重合就能进行焊接，对于 1mm间距的CGA这一数值为70％。 可采用BGA返修系统贴装CGA。使用镜像 系统对准后，当将器件放下至PCB面约1mm位 置高时，还需停下来仔细确定器件最外层脚柱 与焊盘是否有偏移，因为器件底面与PCB表面存 在一定倾斜角，在镜头中可能感觉对齐，但在 将器件与PCB面贴在一起后，会发现引脚与焊盘 是否出现偏差。 焊接 CGA使用的焊膏是63／37，其回 流焊曲线的工艺窗口较宽。但在曲线设定时要 注意到CGA的焊柱是高温焊柱，在长时间超过 220℃Pb90/Sn10会发生软化，使得PCB焊盘 和焊柱连接处合金组织发生变化，影响CGA的 焊接。 先进行目测检查，观察柱状引脚与PCB焊盘 相连处是否有均匀焊锡爬上；引脚与焊盘的对 位准确度如何。对内部引脚是否沾连可使用X光 进行检测。 如何识别手工焊接中 可能会出问题的焊盘设计 电子产品的失效产生于不良设计、元件问题 及生产过程中。目前PCB的组装主要以THT和 SMT混合装配为主要形式，在确定焊接工艺、设 备的前提下，焊点的可靠性问题主要是焊点在服 役条件下的机械损伤和疲劳问题。为什么会产生 机械损伤和疲劳的焊接故障呢？设计和制造都是 这些故障的源头。因此，合理设计、规范生产工 艺流程是保证产品质量的根本。 在PCB上，元件、电路板、互连焊点三 者都关联着电子产品的使用寿命，而电子电 路中电气信号的畅通、机械连接的可靠将完 全由互连焊点保障，焊点一旦失效就可能导 致整个电子电路瘫痪。 因此，在承接焊接PCB任务前，对焊接可靠的 关连因素，应当学会分析，否则什么都不管拿来就 焊，明明是不可制造的焊盘图形，你非要焊接，认 为只要能搭上焊锡就行，这种思路会让你付出代价 的。为什么屡屡会有人前仆后继地犯这种错误呢？ 这就是在短时期内这种做法也许不会出问题 （过调试、过例试），但在设备级长期的服役中， 一定会出问题的！ 下面以一个实例加以剖析。 如果我们能够 在焊接前发现设计的问题，工艺就不会总当 “救火”队员、我们的操作者就不会当“替罪 羊”。 在一批15件批量的PCB板生产中，装焊经检 后事隔半年，此批板子在一次例试中暴露出大量 的虚焊问题，虚焊产生于多个器件的焊点中。 图一，是板中一个四边引脚，160条腿的 QFP表面器件与焊盘的实际焊接图形。 图1 图中：焊盘图形与器件引脚是重合的，并且重合的端 面是齐的。这种图形用手工焊接，没有施放烙铁的地方，是 靠加热引脚再将热量传到焊盘，引脚与焊盘之间的焊料是否 充分润湿，是很难保证。每块PCB上用了四个这样的QFP器 件，即有4×160，640个焊点，15块印制板就有9600个 焊点。上面的操作能保证9600个焊点全都可靠吗？ 图2 不管是设备，还是手工完成这样的器件，图 2才是合理的焊盘设计与焊接要求。 图3 在看图3这批PCB上片式元件的焊盘图形，也是会出问题 的焊盘设计。因为表面贴装器件没有引脚，它与印制线连接的 电路关系全靠器件的两个端极，那么这两个端极与焊盘所占的 焊接面积是器件可靠焊接的关键。因此，要求端极占焊盘面积 至少约三分之二。 焊接的合理及可靠性与焊盘设计息息相关!! 图4 图5 图4是PCB中“J”形引脚器件的焊接图形。在设计焊盘时， 器件两排引脚的纵向宽度设计宽了。“J”形引脚的弯曲部份无 法象图5那样正好落在焊盘的中间，器件底部的内边没有按右 图那样“吃”到锡，无论器件的外部再堆多少焊料，只有坏处 没有好处。因为，焊点的应力不是处在一个永久、平衡状态， 是一个不可靠的焊点，这样的焊点随着疲劳、机械损伤等诸多 因素的变化，产生虚焊也属正常了。 5.1 射频同轴电缆的手工焊接质量控制 5.2 多芯电缆手工焊接质量的获得 5.3 焊接中工具和工装的保障 5.４电缆中焊点正确与否的判定 射频同轴电缆的手工焊接质量控制 同轴电缆线一般是指内圆柱导体与外圆柱导 体管同轴装配而成的均匀传输线，它是一种优良的 宽频带传输线。通常两导体间的介质为空气或聚四 氟乙烯，它可以做成软同轴电缆、硬同轴电缆和半 钢性同轴电缆。 同轴线的传输主模是横电磁（TEM）模，其 电磁场分布如下图所示。 射频电缆在电子装联产品上的应用非常广泛， 可以说无处不有无处不在。射频连接器与射频电缆 线的正确匹配和焊接良好，是确保射频电缆的电压 驻波比（VSWR）的重要因素。 首先，射频电缆应根据其使用频率和电路工作 要求来进行选取，这是电路设计师们必修的功课； 其次，工艺人员也应该具备这方面的知识（甚至是 必要的），否则就不能进行“工艺性审查”的工作。 将内导体孔内装入Ø0.38mm的焊料，长 度约2mm。选用合适的烙铁头，调节烙铁头温 度至250～280℃。 焊接内导体的时候电缆芯线轻轻的左右旋 转垂直插入内导体孔内，直至电缆、垫片、插 针紧贴在一起，确保相互之间没有间隙后移开 烙铁。 内导体焊接后，如果焊点有焊锡溢 出，可以进行修整，用精密斜口钳将多余 的焊锡钳去，再用刀片或镊子轻轻修整内 导体表面，要求修整平整光滑、饱满。 硬同轴射频电缆常常需要在焊接前 进行处理，如果不处理拿来就焊接，往往 在焊接后的一段时间（也许几天），或一 个时期（也许一两个星期），硬同轴电缆 的介质层会发生“缩头”、“抬高”现象。 适用于SFT-50-3、SFT-50-2以及7－1－ 1114－612－18等几种半刚性电缆装配前按下述过程 对电缆进行应力去除处理： 将电缆两端头外导体剥出5mm左右，放入温度存储 箱；将环境试验箱温度从室温（25ºC）升至100ºC （7-1114或35000为125ºC），升温时间1小时，保 温1.5小时； 将环境试验箱温度从100ºC降至25ºC，降温时 间1小时，然后保温1.5小时； 将环境试验箱温度从25ºC降至－30ºC，降温时 间1小时，然后保温1.5小时； 将环境试验箱温度从－30ºC升至25ºC，升温时 间1小时，然后保温1.5小时； 检查电缆两端头，将露出的介质切割掉。 重复做三个循环。 去应力后使用前应在室温放置24小时 硬电缆一般为卷状包装，使用前应对 电缆进行校直处理，同心度要求较高，校直 时必须将其放在平整的工作台面上用胶木榔 头轻轻敲击校直，也可用成型导轮进行校直。 电缆切剥采用SR1000半刚性电缆切剥机进行切 剥。用细砂纸轻轻砂去电缆两端头外导体表面氧化层 （约5mm）；当烙铁头温度达到320～350℃时，将 烙铁头放置于外壳上部预热约3～5秒（烙铁头与外壳 接触面积尽量大），紧接着将烙铁头移到外壳上紧贴 电缆线根部约4秒，再马上送焊料，要求焊料熔化后5 秒内完成焊接，否则易造成短路。焊接后将电缆取下， 立即用酒精棉球擦洗干净焊点。 在电子设备中单元与单元、分机与分机、分机与 机柜、机柜与机柜之间，多采用各种类型连接器进行 其间的电气连接，实现这些连接的就是多芯电缆。在 车载、舰载、航空、航天平台中大量使用多芯电缆， 其应用范围极广。它是保证电气信号传输正确性和可 靠性的关健产品，尤其在恶劣的环境条件下（强振动 冲击、高低温、盐雾腐蚀等）显得尤为重要，电缆的 焊接质量和可靠性直接影响着整机和系统的可靠性。 因此，多芯电缆是电子设备、飞机、雷达、飞 船的神经中枢，任何一根电缆中的任何一个接触偶 接触不良或焊接不好都会对整个电子系统产生影响， 使电子设备、飞机、雷达、飞船性能下降，产生误 动作，不能完成预定任务，严重时产生机毁人亡的 大事故。所以对多芯电缆的焊接过程必须把住每一 道加工工序，只有这样才能获得整根电缆的高效、 高寿命、高质量的电性能传输。 （1）焊接端子的预处理 使用在多芯电缆中的焊接 型连接器其接触偶一般都是杯状 端子。 正确的焊接首先取决于正确的装配！ 焊料基本充满杯状端子，并沿杯的入口外形 连续、光滑流动；导线和焊杯之间润湿明显； 焊料在焊杯表面呈薄层状，这样的焊接为优良 焊点。 在多芯电缆的装配焊接中，“地”特性的焊 接是很多的。例如，防波套作为多芯电缆的外护 套使用得非常频繁。 下面我们看看如何焊接。 将屏蔽套的外套套入防波套外末端下一点， 再顺势往上推，推到约到位（即末端位）时，将 屏蔽套的内套放入防波套的内面，这样象一个夹 层一样把防波套夹在了屏蔽套的中间，然后在屏 蔽套的端口修剪齐防波套的毛边，这时可进行锡 焊了。焊好后再用小锉刀将翻边口流锡修锉平整， 最后用酒精沙布清洁焊接部位。 如用自制的接地环焊接防波套未端，在操作上没 有屏蔽套好操作，焊接前要注意先将防波套的口撑到 与接地环的口径一样大小，然后将线束末端套入环口 再将防波套末端往外翻使之与接地环的台阶贴平，沿 台阶边剪齐，先用焊锡点焊几点，再固定在夹具上进 行焊接。锡量复盖杯边沿往下约3～5mm，焊点要光滑、 连续、对边沿毛刺用什锦锉进行修锉后酒精擦洗整个 焊接面。 ·焊料渗入防波套内，并与下层防波套焊 接。 ·防波套的叠接处焊接采用点焊。 ·防波套的叠接长度不小于主线束直径的 1倍。 ·防波套的编织股线保持原有的纹路，没 有扰乱。 电连接器不带接地环时，可将防波套 末端外翻，然后用屏蔽导线的屏蔽层缠绕 处理，缠绕宽度以盖过防波套末端的翻边 为准，再用焊锡点焊三道收口。 当整根电缆线束都是由屏蔽导线组成时，可用屏 蔽导线的屏蔽层，将整个屏蔽导线束的屏蔽层末端进行 缠绕，缠绕宽度视线束粗细选取，推荐在15mm～ 40mm内确定缠绕宽度将其扎紧，然后采用点焊三道 (不要求整个一圈焊接)，要求锡流透到屏蔽导线的屏蔽 层中，焊接时注意如不是耐高温的导线，其绝缘层要有 保护措施。 当电缆线束中有少量屏蔽导线时， 可用屏蔽导线的屏蔽层缠绕屏蔽线束， 然后采用点焊进行焊接。要求焊锡适 量，浸润性好，略现导线轮廓，屏蔽 层应锡流透。 多根屏蔽导线的屏蔽层转接可采用 “手拉手”的方式，在一定距离中转接点 是错列的，同时屏蔽层根据需要用导线接 出后按要求再接地。 由于多芯电缆是连接和传输分机、分系统、系统、 大系统等电子设备电信号的特殊线缆。当这些电子设备 组合在一起时，难免会产生这样那样的电路特性参数、 波形传输等不满足系统性要求的情况，而这时往往各个 分机和分系统在电路和结构上都已成形，为消除这些 “不满足” 的情况，有时就需要在连接器上想办法， 或增加电阻、或增加电容。 以上特殊情况，工艺应在有条件的要求下来进行处理。 当多芯电缆的电连接器端子上需要焊接元器件时， 应符合以下条件： ① 元器件表面有绝缘材料保护； ② 电连接器端子四周有足够的空间； ③ 元器件引脚不能直接与端子焊接， 要采用软导线引出； ④ 增加的元器件应与电缆线束绑扎在一起。 焊接中工具和工装的保 障 手工焊接中，由于操作人员水平的高低、 加工难度的不同、焊接条件的方便与否等等。 为了确保焊接最终质量，特别是一些精细和 要求高的焊接，工艺人员必须考虑尽可能地 提供加工设备或制作工装进行焊接。 焊接前套上外壳，要求电缆线端面与外 壳内的台阶紧贴。然后将电缆线放至于焊接 支上并保持垂直，要求底座稳固的顶住电缆 线的介质。 在电缆线根部与外壳之间加少量助焊剂，当烙铁 头温度达到320～350℃时，将烙铁头放置于外壳上 部预热约3～5秒（烙铁头与外壳接触面积尽量大）， 紧接着将烙铁头移到外壳上紧贴电缆线根部约4秒。 然后送焊料，要求焊料熔化后5秒内完成焊接，否则 易造成短路。焊接后将电缆取下，立即用酒精棉球擦 洗焊点。 由于半刚性电缆一般均为卷状包装，在使用前应 对电缆线进行校直处理，同时由于半刚性电缆为同轴 电缆，其同心度要求也比较高，所以在校直时必须将 其放在平整的工作台面上用胶木榔头轻轻敲击校直， 也可将成型导轮成组放在固定基台上，如下所示进行 校直。 d是两列导轮之间的距离刚好为需要校直电缆的直径， 成型导轮凹槽直径必须与需校直电缆匹配。 元器件成型工具 小锡锅 全能电焊系统：焊接，除锡、沾锡；焊锡流可调节 高低、大小；对中系统光源可找准器件位置；大量 返修时可开启自动档，锡流在脚踏开关接通后规定 时间降落；可调温。 多芯电缆接触偶的焊接要求及判定 电连接器的接触偶在装焊前要求做清洁处理。 使用脱脂棉（无纺布）等沾无水乙醇进行擦洗,也 可在无水乙醇中浸洗，自然晾干后再装焊。 电连接器的接触偶大多是杯状端子，这些端 子在与电线焊接前要求预搪锡，焊接时锡量要适 中不能溢出杯口外。 焊接接触偶时，导线要求垂直插到接触 偶的底部，并且不能歪斜。芯线的直径应 小于接触偶内径。 多根导线与电连接器的接触偶 焊接时，芯线绞合后的直径要求小 于接触偶内径，导线的根数不应超 过3根。 合格： 焊料基本充满杯状端子，并沿杯的入口外形连续、 光滑流动；电线和焊杯之间润湿明显；焊料在焊杯 表面呈薄层状。 不合格： 焊料不足，杯口端处没有焊料，润湿不 充分；焊料过多，焊料已流至杯状端口的 外侧。 6.1 航天产品手工焊接特点及要求 6.2 如何保证航天产品的焊接质量 6.3 怎样学会分析判断 焊点的现显质量与隐含问题 6.4 怎样在手工焊接中 采取失效率低的焊接方法 6.5 如何处置有问题焊点及怎样“归零” 航天产品手工焊接特点及要求 电装工艺是航天产品应用最广泛的工艺 技术之一。而无论在星、箭、船和地面测控 设备的研制和生产中，都离不开手工焊接技 术。焊点的质量直接关系到每一个航天产品 直至整个系统的质量和可靠性。 航天电子产品的装联与其它电子产品有共同和 相似之处，但由于航天电子产品是一次性使用的产 品，飞行中的不可维修性，以及自身的结构特点， 在可靠性、稳定性和精度等方面远远高于其它电子 产品。 手工焊接的主要工具是电烙铁， 要通过操作者熟练掌握焊接技术，合理 选用烙铁、焊料、焊剂以及焊接温度和 焊接时间等要素，才能保证焊接质量。 （1）必须满足焊接所需的热量，并在使用过程 中保持一定的温度，不能随环境温度的变化而 发生变化； （2）温度上升快、热效率高、温度控制精确； （3）电绝缘性好、外壳接地良好、对元器件没 有静电感应； （4）质量轻，使用方便，结构牢固，工作寿命 长，维修方便； （5）烙铁头形状要适应焊接空间的要求。 焊接方式有：搭焊、插焊、绕焊、钩焊。 搭焊：高频电路、扁平封装集成电路、待调试元 器件。 插焊：阻容器件、电感、晶体管、双列直插集成 电路、点连接器等。 绕、钩焊：波段开关、继电器、电连接器、接线 柱等。 如何保证航天产品的焊接质量 在确定焊接温度时，应考虑被焊接端子（焊 盘、印制导线、元器件、各种焊接端）所能承受 的最高温度。 烙铁头的温度可在300～350℃之间选择； 焊接PCB时，烙铁头的温度应在250～380℃左右 之间选择。整个焊接过程中必须使电烙铁处于最 佳加热状态。 焊接时间是电烙铁对焊点加热过程中进行物理和化学变 化所需要的时间：焊料熔化、被焊件达到焊接温度、助焊剂发 挥作用、被焊金属形成合金。 上述所需时间基本上是同时进行，应在较短时间内完成， 一般需要2～3s。 焊接时间和焊接温度密切相关。在焊接温度确定后，好时 间应根据被焊金属的润湿状态和助焊剂的助焊性能等来决定。 即要保证焊接质量，也不能因过热损伤元器件或被焊接端子。 为了使烙铁头热量迅速传递给被焊接处，除 正确接触外，还应施加一定的压力，使之接触更 紧密保证热量能迅速传递，有利于焊料在被焊金 属间扩散，形成合金层。但施加的压力要适当， 防止焊盘和印制导线起翘。 航天产品的焊接过程中严禁甩锡，焊点未凝 固前不得晃动引线，不准用嘴吹的方式来加速焊 点冷却，必须使之在静止过程中自然冷却。 电烙铁必须接地良好，并定期检查外壳接地装置。 对热敏元件的引出线不准修剪，如长了应把引线弯 曲成圆环状。操作前还要做好散热措施，且严格控制 焊接温度和时间，一次达不到焊接要求，应找出原因 后再焊接。 大面积接地线的焊接往往受到烙铁头和连接尺 寸的影响，不容易控制焊料的用量和流动，使焊接部 位的外观不理想，解决的办法：用耐高温的压敏胶带 将不需要有焊锡的部位贴上（在设计时印阻焊膜）， “地”焊好后撕去胶带，一定要清洗干净，这样操作 后的大面积接地焊点外观就较好看。 焊接结束后，焊点要求进行百分之百检查焊点。 非破坏性检查： 目视、电气、X射线、光学等。 破坏性检查： 机械破坏、断裂面金相检查。 目视检查：3～5倍放大镜看焊点外形（润湿角要求）， 焊料在被焊金属表面上呈逐渐减薄延长的趋势，流动 性好，引线轮廓明显可见，焊料收缩后弯曲面显著， 焊料接触角很小，并且焊料到引线表面之间几乎看不 出分界线，或分界线不明显，外观光泽平滑，无针孔、 砂粒、裂纹、拉尖、桥接等细小缺陷，这样的焊点为 良好焊点。如果焊料在、引线周围基本无弯曲面，形 成一个截头圆锥体，分界线清楚，表面粗糙，甚至出 现裂纹，稍用力（小于5N）即可把引线拉出的焊点为 不合格焊点。 但目视检查对焊点内部缺陷无能为力，只能借助X 射线透视检查。 怎样学会分析判断 焊点的现显质量与隐含问 题 电子装联不比机械加工，机械加工的质量可 以量化，而装联技术的质量常常是无法量化的。 显现的概念即外观质量的表述。 电子产品的加工中，只有软钎焊接存在隐含 质量问题：看不见的质量。 因此，学会判断隐含质量问题，是从事航天 产品电子装联的法宝。 焊点的主要缺陷： 虚焊、假焊、拉尖、锡瘤、夹杂、 气泡、针孔等。 虚焊-内部没有真正焊接在一起，焊料只是简单地依 附在焊接表面，没有形成合金层； 假焊-焊接温度过低，焊料在润湿和流动前就可能凝 固了，焊点外观可能平滑，焊接质量比虚焊更差。 虚焊： 引线氧化层未清楚掉、润湿差，会造成虚 焊；PCB未清洁好，由于长期存放，焊盘和印 制导线氧化膜厚，助焊剂差，造成虚焊，这种 焊点容易在化学腐蚀、机械振动下失效；整机 中各种被焊端子的处理不好或清洁不好； 烙铁温度、焊接时间不够，形成虚焊。 由于焊剂中的低沸点物质在焊接温 度作用下猛烈挥发、母材表面一污物、 灰尘等，造成内部有很多微小的空穴， 使其与母材的粘附面积变小，机械强度 减弱。 气泡是比“针孔”大得多的孔。它是由于焊 盘局部不清洁、助焊剂有污物、焊盘大、引线细、 氧化、焊接时间太长和孔内有潮气或空气膨胀等 原因所致。 拉尖是因焊接时间长、焊剂挥发、预热温度 不够、焊接温度偏低、热容量小、收烙铁方向不 对等所致。 焊点不亮，且呈渣状。是由于焊接温度过高，焊 剂挥发或多次反复焊接所致； 焊接时间太长，温度太高或印制导线设计不合理， 烙铁的几何形状不合适； 烙铁移开焊点的角度太低，使焊锡拖到附近焊点 上。在焊盘密集处或烙铁头的几何形状与烙铁焊 接角度、位置不适应等，均是造成桥接的因素。 焊点承载着端子与引线/引脚的电气 的、机械的“力”， 电气会通电；机械会 受力（外来的、内部的（导线的引出方向问 题）），在服役年限中在这些焊点也许会产 生问题，也许不会产生问题（物理的、化学 的）。 如何规避应力就是看清了隐含的、潜在 的质量问题。 焊点的缺陷一般来说都能掌握，但容易忽略的 是与焊点存在的“力”。 无论什么样的焊接端子（整机的、PCB中的），在 焊接前必须是焊接后的形状，不允许焊接后再进行 改变！ 只有这样才能从根本上消除这个“力”，确保 从里到外形成牢固的焊点。 怎样在手工焊接中 采取失效率低的焊接方法 航天电子设备是由许多组件、部件组成的，而 每一个组件和部件又是由许许多多元器件、零部 件构成。因此，元器件和零部件就成为电子设备 的基础。从可靠性角度来讨论，元器件是电子设 备和系统最基本的单元，如果没有可靠的元器件， 即便是最完善的设备也不能使电子设备的可靠性 达到任何技术的要求。 可靠性主要由元器件的可靠性来保证，而 元器件的可靠性是由元器件固有可靠性和使用 可靠性两部分组成，前者主要由元器件生产单 位在设计、工艺、材料的选用等过程中的质量 控制所决定；后者则主要由选择、采购、使用 等过程的质量控制所决定。 根据航天质量可靠性信息中心的统计数据表明， 这两种质量控制中所发生的质量问题几乎各占50%。 国外失效分析资料也表明，有相当多的元器件失效 并非由于元器件本身固有可靠性不高，而是使用不 当引起的。 因此，工艺必须注重使用过程，必须在手工焊 接中，尽量采取失效率低的焊接方法进行操作。 冗余就意味着“多余”的含义，即以备后患。 在手工焊接中，一般情况下是不用这种方法的， 一个是耗时、耗材料，另一个是，对于航天产品来 说，就不是耗时费料的问题了，而是“多余物”的 问题了。但是，由于航天产品的重要因素，对于一 些不可避免造成的不可靠因素，就必须使用冗余焊 接的方法。因此，这种焊接方法的运用在一般标准 中是找不到的。 列：在高温老练列试第3天上，HE372B集成宽带放大 器无输出，在排除设计、器件的问题后，经分析 可能HE372B的输出端有短路现象。 由于该器件的管壳是大面积接地，4个引脚， 一个接地脚是与管壳封装相连接的，其余3个引脚 有约2mm左右的同轴隔离区，正常情况下要求这 个隔离区与器件引脚有良好的同心度，分析中看 到有问题的引脚其同心度不好，有点偏心，这个 偏离容易造成焊接时产生短路。 用高温胶带将HE372B周围的元器件封好，再 用热风枪对整个器件进行加热，待焊锡熔化后取下 HE372B，没有发现明显的焊锡短路，但从X光检测 结果上看是有焊锡漫流到了壳体，经分析是在加温 时随着锡的流动，管子往上取的瞬间由于毛细作用 将原来流到壳体的焊锡又带回到了管脚上和隔离区 外的壳体上，因为造成短路的锡不多，因此当取下 器件时就看不到有明显的短路焊锡，这只是一种较 为成立的理论分析。 接下来又详细地讯问了操作者在装焊这个器 件时的每一个过程动作，在焊接管壳接地的过程 中出了问题（要沿管壳外沿一圈进行焊接）： 为了将焊接后的外观锡流痕迹处理得美观一 些，操作者在器件的标志点处（即管壳沿边的突 出部位）下烙铁，然后进行一圈拉动焊接，最后 在起始点处收烙铁。 由于是大面积焊接，PCB的板面又是滚铅锡合 金焊料的，在大面积焊料熔融的状态下提起烙铁， 这时在提起烙铁的焊接部位，焊锡量会由于流体的 毛细作用，有一个提起处的回流，此处的焊锡量总 会比连续焊接处的焊量会多一些，正好该器件的输 出端靠近这个管壳沿边的突出部位，加上管脚有一 点偏心，于是造成了微量的短路（只要有一丝焊料 造成的短路，都会导至无输出），这就是故障的根 本原因。 1. 对引脚的焊接：在装配前用2mm钻头，磨成 90°角，将PCB安装面HE372B的三个引脚的安装 孔（设计时没有焊盘），轻轻用手钻掉，使之在引 脚插入口的端面形成一较浅的锥形坡度，这可在一 定程度上控制锡流。 2. 对管壳接地处理：焊接时将烙铁的起始点、收尾 点规定在器件的接地引脚处，这样对大面积的回流 焊量就无须担忧造成短路，因为接地脚和管壳封装 本体是连在一起的。 对较大一些的元器件除焊接点外应有固定； 轴向器件尽可能卧式安装，以利于抗振和散热， 并在元件与底板间用胶粘住；对PCB上束手无 策的导线、屏蔽导线、电缆线需要紧固装置或 特殊处理；对陶瓷或易脆裂的元件则在两者之 间加橡胶垫或其它衬垫。 设计上增加穿线孔以提高焊接可靠性 设计为垂直插拔的多芯电缆，如线束需180度弯曲 安装的，应保证电缆插接弯曲段具有最短长度要求 （即插头高度+尾罩处理尺寸+屏蔽层处理尺寸+30）。 电缆的弯曲必须避免在“弯曲禁区”内进行。 应保证电连接器有安全插、拔的尺寸： 电缆头弯曲长度的最小尺寸应保证在电连接器拔 离时，电缆束的弯曲点不能移动到电缆的弯曲禁区。 在某些焊接过程中，由于种种原因会发生导 线需要续接的问题，航天产品也不例外，但原则上 是不允许导线续接的。 由于近年来电子材料的飞速发展，出现了不少 可用于装联的新东西，因此对导线续接的使用近几 年来在业界已经是司空见惯的事情了。 航天产品导线的续接，为提高可靠性应使用 “死接头”续接导线。 如何做好航天产品“归零”工 作 航天产品无论在研制和生产、初样和正样的 装配焊接中，不管出现什么样的故障，不论大小， 在质量管理上都要求“归零”。 航天产品质量上的这种“归零”，不仅仅是 处理故障，并且要说清楚产生故障的机理、能复 现故障的要复现、以后不会再发生这种故障或类 似问题的预防措施，这也是航天人常说的“举一 反三”。 首先应把航天产品质量问题的归零搞清楚，以 便大家对这个“归零”有较明确的认识，在日后的 工作中，才能将“归零”的事做好。 在Q/QJA10《航天产品质量问题归零实施要求》 有“归零双五条”要求 (中国航天科工集团公司标准)， 技术归零五条标准：定位准确、机理清楚、问题复现、 措施有效、举一反三。 管理归零五条标准：过程清楚、责任明确、措施落实、 严肃处理、完善规章。 定位准确：确定质量问题发生的准确部位。 机理清楚：通过理论分析或试验等手段，确定质量问题发生的根 本原因。 问题复现：通过试验或其它验证方法，再现或确认质量问题发生 的现象，验证定位的准确性和机理分析的正确性。 措施有效：针对发生的质量问题，采取纠正措施，经过验证，确 保质量问题得到解决。 举一反三：把质量问题信息反馈给本型号本单位并通报其它单位， 检查有无可能发生类似模式或机理的问题，并采取预防措施。 过程清楚：查明质量问题的发生和发展的全过程，从中 找出管理上的薄弱环节或漏洞。 责任明确：根据职责分清造成质量问题的责任单位和责 任人，并分清责任的主次和大小。 措施落实：针对管理上的薄弱环节或漏洞，制定并落实 有效的纠正措施和预防措施。 严肃处理：对由于管理原因造成的质量问题应严肃对待， 从中吸取教训，达到教育人员和改进管理工作的目的。 完善规章：针对管理上的薄弱环节或漏洞，健全和完善 规章制度，并加以落实，从规章制度上避免质量问题 的发生 为确保定位准确和机理清楚，原则上都应进 行复现试验。但装联的归零一般来说，复现故障 的实施不是很多（装焊的特点所决定），但对故 障的处理不能象在其它电子产品中：导线折断重 新焊接、元器件损伤重换、焊点缺陷重焊一下。 对航天产品生产过程中无论大小故障（航天 质量无小事）都必须说清楚其故障机理，并形成 书面报告。 首先必须进行质量问题的定位和机理分析，其程序是： ①质量问题发生后，在不影响设备和人员安全的情况 下，应保护好现场，并做好现场记录； ②组织有关方面的技术人员确认质量问题的现象和部 位，必要时应由认定机构提供鉴定结果作为旁证， 分析、判断问题发生的原因； ③对重大质量问题拟定解决方案并制定后序工作计划， 必要时应对解决方案组织评审确认。 制定并落实纠正措施： ①纠正措施应包括实施方案和验证方法； ②应进行验证和试验，必要时组织评审确认措施 的有效性； ③经认可的纠正措施应落实到设计、工艺文件中。 完成技术归零报告： ①技术归零报告由责任部门编写； ②技术归零报告按QJ1167.6的要求签署； ③无法完全归零的问题，可编写质量问题分析报告， 报告中详细说明理由，按规定的签署评审后上报。 ①影响研制进度、造成与其它单位的接口设计修改、造 成性能指标下降、造成生产返工的设计质量问题； ②造成重大经济损失的设计和生产质量问题； ③因技术原因，造成批次性和重复性的生产质量问题； ④因技术原因，造成批次性电子元器件、原材料质量问 题； ⑤造成试验失败或损坏产品的试验技术问题； ⑥单机、系统（分系统）交付后出现的因技术原因 造成的质量问题； ⑦产品在靶场或外场出现的因技术原因造成的质量 问题； ⑧因技术原因造成的武器装备交付后影响使用的质 量问题； ⑨卫星、飞船在轨运行和回收中的故障或影响任务 完成的因技术原因造成的质量问题； ⑩上级部门、型号指挥系统和设计师系统确定需技 术归零的质量问题。 技术归零评审的主要内容应包括： ①质量问题的现象叙述是否清楚； ②质量问题的定位是否准确，是否含有唯一性； ③产生问题的机理是否明确，是否含有不确定因素； ④问题是否复现，复现试验的条件与发生问题时是 否一致； ⑤纠正措施是否经过有效验证，是否已落实到产品 设计、工艺或试验文件种中，具体落实到哪些文 件中； ⑥在本单位的本型号范围内的举一反三结果，改进 措施和预防措施是否得到落实； ⑦归零报告的内容是否符合标准的规定。 ①问题概述 质量发生问题的时间、地点、发生问题产品的 描述（如型号名称、批次、产品名称、批次及编号、研制阶 段等），在何种工作状态下发生的问题，该产品的设 计单位、生产单位，及问题现象描述等。 ②问题定位 定位过程，即如何层层分析、分解到质量问题发 生的准确部位，定位的依据和定位结果（如某一单机、 部件、零件、元器件、原材料或软件的某一运行状态，某一 特定接口等出了问题）。 ③机理分析 机理分析的过程和方法，分析结果（理论分析结果、 试验结果），根据机理分析或试验过程，找出发生问 题的原因和故障模式。如果原因是多方面，则都应说 明，但应尽可能说明主要原因，原因一般归纳为：设 计、工艺、操作、管理、器件、软件、设备、环境等 原因。 ④问题复现 所进行的复现试验情况，复现试验结果，是否验证 了定位的准确性和机理分析的正确性，无法或无需进 行复现试验时，应说明原因。 ⑤措施及验证情况 所采取的纠正措施的确认和实施情况，进行验证试 验的结果及有效性，纠正措施在文件上的落实情况 等。 ⑥举一反三情况 在本单位、本型号范围内的举一反三工作内容及应 吸取的经验教训等。 ⑦结论 是否归零，还要说明遗留问题或建议以及结论意见。 ⑧技术归零的证明资料清单 专门资料一般应包括： *质量问题信息单编号； *试验报告名称和编号（含测试数据）； *验证旁证材料名称和编号； *落实性文件名称和编号（技术通知单、更改单、质疑 单、技术问题处理单等）； *其它证明资料名称和编号。 一.概况 元件名称：电容器 生产厂家： 故障时间： 批次： 失效阶段：装配 二.失效现象 XX年X月X日，某产品XXX装配焊接后送检时 发现，穿心电容CT521-1-330M、CC52-1- 102Z装配24只，有6只发生短路失效。经失效 分析，结论为内部焊锡流动造成产品短路失效。 三.机理分析 焊接过程：用锡锅加热铝板，用热电偶点温计 测量温度，温度控制在242～248℃之间。当温度 达到后，将镀银铜板放入档板内。穿心电容焊接面 涂助焊剂，用Φ 1焊丝上锡。按图所示顺序放入镀 银铜板上，全部放入后将铜板取下，自然冷却，时 间最长的在10s以内。经检查发现短路现象。后与 生产厂家共同分析：电容器内部使用的焊锡为 HLSnPb58-2，其熔点温度为235℃，电装焊接温度 超过了该温度，焊接用焊料为HLSnPb39，其熔点温 度为240～２５０℃，造成产品内的锡熔融流动， 引起器件内部短路。 四.纠正措施 产品上使用的该批穿心电容全部报废。 与厂家协调器件内部焊锡改为高温焊锡（焊接温度 为280℃）且按“七专”工艺生产，并增加电容焊接 后的绝缘检查工序。 五.经验教训 整机电装工艺与元器件内部电装工艺应协调一致， 应了解元器件内部结构，如内部焊锡温度要求，从 而制定出合理的电装工艺或改变元器件内部工艺。 一.概况 元件名称：钽电容器 型号：CAA-32v-22µF 失效阶段：整机试验 二.故障现象与原因分析 某型号整机在使用过程中，出现死机现象，据查， 当死机发生时，某再平衡板上的CAA钽电容器两端 的电压下降至1.0～1.5v（正常5v），导致板内单 片机复位电路不能正常工作。 测试电参数发现，该失效电容器的容量和耗损都 在合格判据要求范围内，而漏电流却达到了2～4mA （要求小于14.08µA），严重超差。 按给定的测试电路实验，并与合格电容比较发现： 该失效电容端电压测量值为2.7v，经压、碰后，可出 现5v电压，再用手触摸电容时又会出现2.7v，手放开 后有变为5v，如此反复变化。用同类合格电容比较实 验，测出的端电压始终为5v，而且经压、碰震动等都 不发生变化，很稳定。 观察失效电容发现：正极引线根部不再是圆球状 焊封，有了漏孔，引线可活动，负极引线良好。最后 认定该电容引线端曾受热过度引起电极封焊处熔化， 焊料内流，造成内部间隙变小，漏电流增大。 三.失效模式与机理分析 该CAA钽电容是专为某型号生产的一种小体 积全密封固体钽电容。这种电容无论是焊接还是 浸锡处理，处理距离都应控制在离封口锡包 3.2mm距离以外，温度不高于260℃，时间小于 5s。因全密封固体钽电容的密封材料是锡铅焊料， 如果时间过长，温度过高或焊接距离本体太近 （小于3.2mm）都有可能造成封口锡包熔化，使密 封性能受到破坏，严重影响电性能及可靠性。严 重时焊料流入产品内部，造成产品短路。 对该电容进行X光检查，发现内部钽丝上有多 余物存在，由于钽电容内部结构发生变化，造成了 漏电流的增大。 据了解，该电容在装配时没有针对其结构特点 制订严格的工艺要求，如对焊接距离、焊接温度和 焊接时间等的要求，内部钽丝上的多余物极有可能 是由于焊接温度过高或时间过长，使封口处的焊料 熔化吸入内部而形成的，它对钽电容的可靠性构成 了潜在威胁，并最终导致电容器的失效。后经试验， 这一推论得到了证实。 四.纠正措施 1.更换失效的钽电容器； 2.针对CAA钽电容的结构特点制订严格的电装工艺， 装配时严防操作不当造成焊料熔化流入内部形成多 余物。 五.经验教训 1.装配车间对电装工艺制订不够详细、控制不够严 格； 2.特殊注意事项在工艺文件中应明确规定，并应严 格进行检验； 3.相关人员应加强元器件结构特点和电装工艺要求 方面知识的学习； 4.操作人员必须严格遵守操作规程。 四.纠正措施 该印制电路板封存，重新设计。 五.经验教训 1.设计人员在设计印制电路板时必须符合元器件 安装尺寸的要求； 2.装配人员必须严格按电装工艺标准进行装配， 如发现印制电路板设计不妥，应及时反映。 手工焊接演习片 预祝: 朋友们同仁们 工作生活一帆风顺!
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