表面贴装工艺规范
1 适用范围
本规范规定了电子装联技术中表面贴装回流焊接的相关内容。
本规范适用于航天电子产品、民用产品表面贴装回流焊接工艺。
2 引用标准
下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文，注有日期的引用文件，根据本标准达成协议的各方通过研究决定是否使用这些文件的最新版本。没有日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GJB 3007～97 防静电工作区技术要求
QJ 3086～99 表面和混合安装印制电路板组装件的高可靠性焊接。
3 环境要求
3.1 工作场地要求清洁卫生，无尘土、无腐蚀性气体，物品摆放整齐、工作环境安全。
3.2 工作场地要求室温一般为17～28 ℃（23±3 ℃为最佳），相对湿度为40%～70%RH。
3.3 工作场地符合防静电工作区B级要求，其余应符合防静电工作区按GJB 3007中的有关规定。
4 人员要求
从事表面贴装生产的工艺人员、质检人员、管理人员和操作人员必须掌握表面贴装工艺流程各环节的基本知识和熟悉设备的性能特点，操作人员、质检人员必须经过培训合格后持证上岗。
5 设备配置
设备配置要根据产品结构，根据军品、民品的生产特点，进行优化配置。
5.1 鼓风电热恒温干燥箱
用于对印制板的烘干除潮处理，印制板放入50 ℃±2 ℃的干燥箱中烘0.5小时后将温度调至到80℃±2℃烘0.5小时,最后温度调至到115℃ ±5℃烘2～3小时，完成后冷却至室温取出。
5.2 低温存放箱
用于焊膏的存放，温度要求在2℃～10 ℃内。
5.3 丝网印刷机
将焊锡膏按要求均匀的涂敷到焊盘上。
5.4 自动贴片机
将元器件按程序要求高速、高精度地贴装到印制板相对应的位置上。
5.5 热风回流炉
提供一种加热环境使焊锡膏受热融化从而让表面贴装元器件和印制板焊盘通过焊锡膏合金可靠地结合在一起。
5.6 返修工作站
将印制板上出问题的IC器件进行摘除或对IC器件进行补焊。
5.7 在线检测系统
用于检测元器件的有无、通断、极性等参数。
5.8 光学检测系统
用于分析焊点质量，检测元器件的有无、极性等。
5.9 x射线检测系统
用于检测和分析器件焊点不可见部分的焊接质量。例如BGA焊点的检测。
5.10 锡膏检测仪
锡膏测厚仪是利用光检测锡膏的厚度、宽度。
6 工艺流程
表面贴装工艺流程见图1
图1
6.1 准备工序
工作场地整洁干净、物料配备齐全、印制板清洁除潮、设备预热完成并处于待生产状态、丝网印刷机程序正确、贴片机程序试贴正常、回流炉温度曲线正确，首件试生产合格。
6.2 检验
a) 检验人员利用AOI检测仪、X射线检测仪、焊锡膏测厚仪等检测手段，检查印制板上的焊接质量,要求外观无机械损伤；焊点表面应完整、连续和圆滑；器件的焊端或引脚在焊盘上的位置偏差，应在规定的范围內。焊接质量判定参照附表A，焊锡膏印刷质量参照图2所示。
b) 操作人员在生产中要求关注丝网印刷印质量和贴片质量，发现丝网印刷出现如图2所示的问题时应停止生产反映给检验和工艺人员,贴片出现连续贴错、吸不起元器件、经常抛料时应停止生产并反映给检验和工艺人员。
6.3 返修
对元器件有焊接缺陷的进行返修，返修时要按照制定的返修规程进行操作，返修完毕后交由检验判定合格后才允许流入下道工序。
6.5 清洗
清除回流焊接和手工焊接后的助焊剂残留物以及组装过程中造成的污染物。清洗采用酒精浸洗或刷洗。
6.6 调试
按照产品调试工艺对产品进行测试、调整及考核。
6.7 环境应力筛选
按照产品试验工艺要求对产品的各项指标进行考核。
6.8 检测
按照产品技术要求在常温下进行相关指标测试。
7 焊锡膏的使用要求
焊锡膏要根据元器件的规格，集成电路引脚的间距，BGA的球径、密度，表面组装板的密度、生产线工艺条件和产品用途等来决定，焊锡膏一般选RMA级，高可靠性产品、航天和军工产品可选用R级，印制板、元器件存放时间过长，表面严重氧化应采用RA级，焊后清洗。
7.1 焊锡膏的选择
a) 金属粉末选用球形。
b) 有铅焊接时选用Sn63Pb37（熔点183 ℃）和Sn62Pb36Ag2（熔点179 ℃）。
c) 无铅焊接时选用Sn96.5Ag3Cu0.5（熔点217 ℃）。
d) IC引脚间距和焊膏颗粒的关系如表1
表1
引脚间距（mm） 0.8以上 0.65 0.5 0.4
颗粒直径（um） 75以下 60以下 50以下 40以下
7.2 保存方式
焊锡膏不用时存放在低温箱中，温度要求稳定在（2～10） ℃内。
7.3 回溫
冷藏时活性大大降低，使用前将焊锡膏放置常温中回温4小时，焊锡膏开启放置常温中的时间不得超过24小时。
7.4 搅拌
a) 搅拌是使锡粉末和助焊剂均匀混合。
b) 搅拌时发现焊锡膏表面有硬块应停止使用。
c) 焊锡膏搅拌机的搅拌时间控制在3～6分钟，手工搅拌按同一方向搅拌5～10分钟，以锡粉末与助焊剂搅拌均匀为准。将焊锡膏挑起后观察应均匀、柔顺。
d) 不同型号、厂家的焊锡膏不能混合使用，避免发生不良现象。
8 丝网印刷
丝网印刷机分为全自动和半自动两种，在生产条件允许下使用全自动印刷机，判断印刷质量的关键在于是否有正确的位置、良好的外形、合适的锡量。
8.1 正确的位置
焊锡膏必需印刷在焊盘内，且不能出现连锡，错位。
8.2 良好的外形
如图2所示，且不能出现拉尖、塌陷、缺锡、多锡等现象。
8.3 合适的印锡量
如图2所示，焊锡膏覆盖面积要大于钢网开孔面积的90%；焊锡膏厚度理论值为钢网的厚度。
8.4 刮刀长度大于印制板宽度，刮刀压力和长度关系见表2。
表2
刮刀长度 250mm 350mm 400mm 510mm 535mm
刮刀压力 3～6kg 5～8kg 6～10kg 7～10kg 8～12kg
8.5 丝网印刷机的参数设置（510mm刮刀参数）
印刷模式 单程印刷
刮刀材料 钢刮刀
印刷间隙 0mm (PCB与钢网贴紧)
驻留高度 20mm
刮刀长度 510mm
印刷速度 30mm/s
刮刀压力 8kg
分离速度 0.8mm/s
擦网频率 20次（要求较高时5～10次）
良好印刷状态
焊锡膏量不足
印刷速度太快
焊锡膏量過多
印刷速度太慢
刮刀压力过强
造成渗漏
易发生短路
刮刀压力不足
钢板上残留焊锡膏易产生空焊
图2
9 手工贴片
9.1手工贴片的要求
a) 采用吸嘴或真空吸笔放置元器件，放置时元器件标称值标志应向上且方向一致；
b) 放置元器件应及时、准确并施加一定压力；
c) 有引线表面贴装元器件的贴装应按Q3086的规定；
d) 贴装时应无贴错、漏贴。
10 自动贴片
10.1 自动贴片的要求如下
a) 贴装位置应准确，器件引脚和焊盘的接触面积要在75％以上；
b) 贴装压力适当，应根据所贴装的元器件大小确定贴装压力；
c) 对矩形片式元件焊锡膏益出焊盘量（长度）应小于0.2mm；对细间距器件焊膏挤出焊盘应小于0.1mm；
d)换料要求提前做好准备，换料时要确认所换的料和贴片机提示的缺料一致，换料后要求检验人员确认；
e) 机器抛料率应小于0.5%，抛料应分类收藏，未用完的料应封存做好标识放到货架方便下次使用。
10.2 自动贴片机注意事项
a) 在生产过程中严禁打开机盖。
b) 调用程序必须与生产产品一致。
c) 维护时要注意机器上的警告标识。
11 回流焊接
11.1 回流焊接四个温区的要求
a) 预热区
保证印制板平衡升温。设置是从室温升到120 ℃ ～ 160 ℃区域。
b) 保温区
从120 ℃ ～ 160 ℃升至焊锡膏熔点的区域，此时焊锡膏中挥发物被除去，助焊剂被激活。当保温区结束时焊盘、焊料球及元器件引脚上的氧化物被除去，整块印制板温度达到平衡。
c) 回流区
温度高于焊锡膏熔点的区域时，焊锡膏已完全熔化，并形成可靠的焊点。回流焊接时间不能过长或过短。回流区温度一般高于焊膏熔点20 ℃～ 40 ℃。
d) 冷却区
从熔点降至室温的区域，冷却到80 ℃ 即可。
11.2 回流炉炉温的设置
a) 根据厂商提供的焊锡膏温度曲线参数，来设置回流焊接温度曲线的升温斜率和峰值温度，要基本保持一致。
b) 要进行双面回流焊接的印制板，先生产元器件数量少且无敏感器件和BGA、QFP、SOIC等器件的一面；在设定第二面温度时，在回流区，上下温度设定要有15 ℃～25 ℃度差别。
11.3 回流焊接注意事项
a) 回流炉报警应马上查看原因并做出判断是否需要按下紧急停止开关。
b) 生产时对炉温有特殊要求的产品或换用其他厂家的焊锡膏时，生产前要根据要求对回流焊接曲线进行重新设定，测试确认合格后方可进行生产。
c) 回流焊接异常，必须及时反馈给工艺人员，工艺人员应根据不同情况进行调整、测试、确认。
d) 焊接完成后焊点要光洁、圆滑、无气孔、无冷焊、无锡珠、器件无损伤。若不满足要求则对回流炉的参数（温度、传送带速度）根据问题进行适当调整。并经工艺人员、检验人员确认。产品试生产合格后填写好《回流炉温度设置记录表》，格式见附表B，同时将程序保存、归档。
11.4 有铅回流焊接参数
焊锡膏：有铅焊锡膏
成份：Sn63Pb37（或Sn62Pb36Ag2）
熔点：183 ℃ （或179 ℃）
温度的测量点：BGA—QFP—SOIC—CHIP
升温斜率：1.5～3.0 ℃/s
预热区温度：从30 ℃上升到140 ℃的时间须控制在(30～100)s
保温区温度：135～180 ℃维持在60～120s
回流区温度：200 ℃以上维持在30～60s
最高极限温度：最高温度不超过230 ℃
降温速率为：＜4 ℃/S
有铅回流焊接温度曲线见图3
图3
11.5 无铅回流焊接参数
焊锡膏：无铅焊锡膏
成份：Sn96Ag3.5Cu0.5
熔点：220 ℃
测量点：BGA—QFP—SOIC—CHIP
温斜率：1.5～3.0 ℃/s
预热区温度：0～150 ℃维持在40～80 s
保温区温度：150～217 ℃维持在60～120 s
回流区温度：235 ℃以上维持在10～30 s
最高极限温度：最高温度不超过260 ℃
降温速率为：＜4 ℃/S
无铅回流焊接温度曲线见图4
图4
