混裝電路板焊接工藝技術(shù)

張力文

摘要：在對混裝電路板進(jìn)行焊接的過程中，良好的工藝技術(shù)是確保其焊接質(zhì)量與后期應(yīng)用效果的關(guān)鍵?；诖?，本文就對混裝電路板焊接過程中的工藝技術(shù)進(jìn)行分析，包括焊接前的準(zhǔn)備工作、焊接方法的合理選擇、焊接工藝的設(shè)計(jì)以及具體焊接規(guī)程，以此來確?；煅b電路板的應(yīng)用效果。

Abstract： In the process of welding mixed circuit board， good process technology is the key to ensure its welding quality and later application effect. Based on this， this paper analyzes the process technology in the welding process of mixed circuit board， including the preparation before welding， the reasonable selection of welding methods， the design of welding process and specific welding procedures， so as to ensure the application effect of mixed circuit board.

關(guān)鍵詞：混裝電路板;焊接工藝;焊接方法;焊接規(guī)程

Key words： mixed circuit board;welding process;welding method;welding procedure

中圖分類號：TG441???????????????????????????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1674-957X（2021）21-0107-02

0? 引言

在當(dāng)今，電子產(chǎn)品正朝著小體積、輕質(zhì)量以及多功能的方向發(fā)展。而在這樣的情況下，混裝電路板的焊接技術(shù)也開始越來越受到社會所關(guān)注。因此，在對混裝電路板進(jìn)行焊接的過程中，相關(guān)單位和技術(shù)人員一定要加強(qiáng)其工藝技術(shù)的研究，用合理的技術(shù)措施來保障焊接質(zhì)量。這樣才可以確保混裝電路板的應(yīng)用效果，滿足其實(shí)際應(yīng)用需求，促進(jìn)混裝電路板在機(jī)械工程領(lǐng)域中的良好應(yīng)用與發(fā)展。

1? 電路板和內(nèi)燃機(jī)與船舶結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系

在內(nèi)燃機(jī)形式的船舶機(jī)械設(shè)備應(yīng)用過程中，電路板主要可以對內(nèi)燃機(jī)的噴油時間、噴油量以及點(diǎn)火時間進(jìn)行控制，以此來實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行效果的良好保障。而在整體船舶結(jié)構(gòu)中，電路板可以為發(fā)電機(jī)進(jìn)行開關(guān)量啟動信號的發(fā)送，以此來實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的遙控啟動。相比較傳統(tǒng)形式的船舶配電柜而言，電路板的應(yīng)用可有效解決船舶上的空間不足以及船舶行進(jìn)中左右搖擺帶來的應(yīng)用問題。由此可見，在船舶結(jié)構(gòu)中，小型、輕量且應(yīng)用效果很好的電路板具有更好的應(yīng)用優(yōu)勢。

2? 混裝電路板焊接之前的準(zhǔn)備工作

本次所要研究的是某混裝形式的伺服控制電路板，該電路板屬于一種非常典型的單面混裝形式電路板，其中的元件總個數(shù)是208個，分63種，在這些元件中，有20種42個為插裝元件;有43種166個為貼裝元件，其封裝類型有三種，分別是QFB、SOP以及CHIP。該混裝電路板上沒有濕敏元件和熱敏元件，只進(jìn)行了2個散熱片的設(shè)置。因?yàn)樵摶煅b電路板中的所有元件對于防靜電方面都沒有特殊要求，所以在焊接之前的準(zhǔn)備中，無需特殊進(jìn)行元件防靜電方面的考慮。在對本次所研究的混裝電路板進(jìn)行焊接的過程中，其主要的焊接工藝設(shè)計(jì)依據(jù)包括該混裝電路板的設(shè)計(jì)圖紙、相關(guān)的制造規(guī)范和驗(yàn)收規(guī)范、相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)綱領(lǐng)以及生產(chǎn)廠家的實(shí)際生產(chǎn)條件等[1]。

3? 混裝電路板焊接方法的合理選擇

首先是手工焊接，其主要的優(yōu)點(diǎn)是具有較強(qiáng)的工藝適應(yīng)性，生產(chǎn)組織十分靈活，加之焊接成本比較低，在單件或者是小批量焊接生產(chǎn)中十分適用。其主要缺點(diǎn)是焊點(diǎn)的質(zhì)量是由工人技術(shù)決定，并不具有良好的一致性，且該方法無法進(jìn)行BGA元件、QFP高密度元件和0603以下CHIP元件的焊接。

其次是波峰焊接，其主要的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的焊點(diǎn)質(zhì)量和較好的一致性，在大批量的生產(chǎn)過程中，其效率和質(zhì)量都可以得到有效保障，且應(yīng)用成本也比較合理。其主要缺點(diǎn)是小批量焊接成本高，經(jīng)濟(jì)性差;不能進(jìn)行QFP高密度元件以及BGA元件的焊接;如果PCB的設(shè)計(jì)不夠合理，便很容易出現(xiàn)“陰影”效應(yīng)[2]。

最后是回流焊接，其主要的優(yōu)點(diǎn)是具有很高的焊點(diǎn)質(zhì)量與良好的一致性;在大批量生產(chǎn)的過程中，可實(shí)現(xiàn)效率與質(zhì)量的良好保障，且能夠合理降低成本;對于所有的SMT元件，都可以通過該技術(shù)進(jìn)行焊接加工。其主要缺點(diǎn)是小批量生產(chǎn)中的成本高，經(jīng)濟(jì)性差;不能對耐熱性能不佳的元件進(jìn)行焊接。

因?yàn)楸敬涡枰附拥幕煅b電路板正處在試制階段，其生產(chǎn)模式屬于單件小批量形式，且期間很可能出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更的情況，加之電路板上并未設(shè)置無法通過手工進(jìn)行焊接的元件，所以綜合各個方面的因素考慮，最終決定在試制階段通過手工焊接的方式來進(jìn)行該混裝電路板的焊接。而在產(chǎn)品完成了定型之后，便可通過波峰焊接或者是回流焊接方法來進(jìn)行大批量的生產(chǎn)。

4? 混裝電路板焊接工藝設(shè)計(jì)分析

在對本次所研究的混裝電路板進(jìn)行焊接的過程中，通過各個方面實(shí)際需求的綜合考慮，最終確定了焊接工藝流程（如圖1）。

4.1 插裝元件搪錫處理

在具體焊接過程中，對于插裝元件，需做好搪錫處理，但是在引線的根部通常應(yīng)留出2mm以內(nèi)的長度不進(jìn)行搪錫處理。在對少量元件進(jìn)行搪錫處理的過程中，可借助于電烙鐵來進(jìn)行，并將搪錫溫度控制在300℃及以內(nèi)。具體搪錫方法應(yīng)根據(jù)《電子元件搪錫工藝技術(shù)要求》QJ3267-2006中的相關(guān)規(guī)定來確定。

4.2 插裝元件成形工藝? 在對插裝元件進(jìn)行成形的過程中，應(yīng)借助于專用工藝裝置或者是專用工具來進(jìn)行，這樣便可讓元器件所受的應(yīng)力影響得以有效降低。具體成形中，應(yīng)注意保持元器件本體不產(chǎn)生破裂，同時也應(yīng)確保其密封的完整性，避免密封開裂或破損情況發(fā)生，也應(yīng)注意避免引線損傷或出現(xiàn)刻痕。成形過程中，元器件自身或者是元器件熔接點(diǎn)與彎曲起點(diǎn)之間的距離最少應(yīng)控制在引線直徑的二倍，且應(yīng)保持在0.75mm及以上，并根據(jù)《航天電子電氣產(chǎn)品安裝通用技術(shù)要求》QJ165A-95中的相關(guān)規(guī)定來進(jìn)行操作[3]。

4.3 混裝電路板焊接工藝

4.3.1 焊接材料的合理選擇? 在通過手工焊接方法進(jìn)行混裝電路板的焊接過程中，通常需要選擇絲狀的焊料，且焊絲直徑需要和焊點(diǎn)大小做到良好匹配。對于樹脂芯焊劑，通常可選擇純樹脂基釬劑（R）或者是中等活性樹脂基釬劑（RMA）。本次焊接中，選擇的是通過Sn63Pb37型焊料所制造的R型單芯樹脂絲狀焊料，其直徑是1mm。

4.3.2 焊接之前的預(yù)熱處理? 在正式焊接之前需要做好預(yù)熱處理，通過這樣的方式，便可讓絲狀焊料內(nèi)的樹脂基釬劑充分發(fā)揮出自身活性，防止PCB在焊錫中通過時對其濕潤性以及焊點(diǎn)形成所造成的不利影響。同時，合理的預(yù)熱處理也可以讓PCB可以在焊接之前就具有一定的溫度，避免焊接過程中因熱沖擊過大所導(dǎo)致的翹曲變形問題。在對插裝元件進(jìn)行焊接的過程中，應(yīng)通過烙鐵頭先對焊盤進(jìn)行預(yù)熱處理，然后將適量的焊料加載烙鐵頭與焊盤之間的結(jié)合部位，使其將整個焊盤覆蓋住，讓形成的焊錫輪廓線為凹形。

4.3.3 焊接溫度的合理控制? 在混裝電路板的焊接中，焊接溫度將會對其焊接質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響作用。如果焊接溫度太低，焊料便會出現(xiàn)濕潤性以及擴(kuò)展率降低的現(xiàn)象，元器件或者是焊盤的焊接端并不能夠充分濕潤，進(jìn)而出現(xiàn)虛焊、橋接以及拉尖等的各種焊接缺陷。如果焊接溫度太高，焊盤、元器件引腳和焊料都會加快氧化，這樣便很容易出現(xiàn)虛焊問題?；诖?，在具體的焊接過程中，技術(shù)人員一定要對其焊接溫度加以合理控制。在本次焊接中，應(yīng)用的是具有精密控溫性能的烙鐵。通過各方面因素的綜合考慮，最終確定將焊接溫度控制在280-300℃之間，將焊接時間控制在3s及以內(nèi)。對于存在缺陷的焊點(diǎn)，允許進(jìn)行返工，但是一個焊點(diǎn)總體返工次數(shù)應(yīng)控制在3次及以內(nèi)。在對貼片元件進(jìn)行焊接的過程中，需要在焊盤、烙鐵頭以及元件電極之間加焊料。具體焊接中，烙鐵頭的移動速度需要根據(jù)實(shí)際焊接時間來進(jìn)行確定，電極上的焊料覆蓋高度應(yīng)達(dá)到元件上焊料高度的1/2-3/4之間[4]。對于烙鐵頭的表面溫度，需保持在260±10℃，且應(yīng)將焊接時間控制在2s及以內(nèi)。如果不能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成焊接，則需要在焊點(diǎn)冷卻之后再進(jìn)行復(fù)焊，但是復(fù)焊次數(shù)應(yīng)控制在2次及以下。

5? 混裝電路板的焊接工藝規(guī)程分析

5.1 做好焊接前的準(zhǔn)備

在對混裝電路板進(jìn)行焊接之前，技術(shù)人員應(yīng)做好以下幾個方面的準(zhǔn)備工作：第一，應(yīng)該對需要焊接的產(chǎn)品具體結(jié)構(gòu)、焊接中的具體技術(shù)要求以及相關(guān)的注意事項(xiàng)做到全面詳細(xì)的了解。第二，應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝中的相關(guān)規(guī)定對需要的工具以及輔助工具進(jìn)行準(zhǔn)備。第三，應(yīng)按照相關(guān)的工藝規(guī)程，在元件庫中對所需的元器件和輔料等進(jìn)行準(zhǔn)確、全面的領(lǐng)取，確保所有元器件和輔料的配套效果。第四，應(yīng)主要做好電路板的清洗，其清洗工作一定要在專用的清洗間里完成，并嚴(yán)格按照清洗間中的相關(guān)規(guī)定來進(jìn)行清洗操作。

5.2 做好混裝電路板的安裝和焊接

焊接過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照具體的工藝規(guī)程，在指定位置上安裝好元器件，然后對其進(jìn)行焊接。在安裝和焊接的過程中，技術(shù)人員一定要對工藝規(guī)程中的具體要求予以全面執(zhí)行，這樣才可以有效確?；煅b電路板的焊接質(zhì)量?；诖?，在對其工藝規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)盡量多應(yīng)用一些示意圖，這樣便可對各個元器件的具體安裝位置及其焊接位置更加簡潔明了地展示給技術(shù)人員，盡最大限度避免歧義問題產(chǎn)生，確保每一個元器件安裝位置及其焊接位置的準(zhǔn)確無誤。另外，在通過電烙鐵進(jìn)行焊接的過程中，也應(yīng)該嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定，對焊接溫度和焊接時間加以良好控制，為確保焊接效果，可通過溫度測量儀來進(jìn)行焊接溫度的調(diào)整與校準(zhǔn)。

5.3 做好焊接檢驗(yàn)

在完成了每一步的焊接施工之后，不僅需要技術(shù)人員自主進(jìn)行焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)，同時也應(yīng)該與其他的技術(shù)人員做好互檢。檢驗(yàn)過程中，如果發(fā)現(xiàn)有焊點(diǎn)與實(shí)際焊接要求不符，需要及時做好補(bǔ)焊處理。在通過技術(shù)人員自檢以及不同技術(shù)人員之間互相檢驗(yàn)并確定合格之后才可以進(jìn)入到下一個工作步驟。而在混裝電路板的所有焊接工作完成并經(jīng)過自檢與互檢之后，應(yīng)及時進(jìn)行專檢。通過這樣的方式，便可有效確?；煅b電路板的焊接質(zhì)量。

6? 結(jié)束語

綜上所述，在混裝電路板的生產(chǎn)和制造過程中，相關(guān)企業(yè)和技術(shù)人員一定要全面了解混裝電路板的實(shí)際情況，根據(jù)其實(shí)際的焊接與應(yīng)用需求準(zhǔn)備好齊全的材料和設(shè)備，選取合理的焊接技術(shù)，并對焊接工藝與技術(shù)參數(shù)加以良好控制。這樣才可以有效確?；煅b電路板的焊接效果，使其在機(jī)械工程領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)自身優(yōu)勢的充分發(fā)揮。

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