电装禁限用工艺(301-400页)

17.焊接在焊接禁用工艺中规定：（1）为提高焊接可靠性，印制电路板金属化孔焊接应采用单面焊，焊料从印制板的一侧连续流到另一侧，禁止双面焊；（2）为防止虚焊产生，严禁在印制板焊盘、金属化孔可焊性不符合QJ201A及元器件引线可焊性不符合SJ10669的情况下违章焊接。印制电路板金属化孔的焊接禁止使用两面焊接的方法，焊接时应使焊料从金属化孔的一侧流到另一侧，以保证金属化孔的焊接质量；两面焊往往会掩盖金属化孔本身质量问题，造成孔内夹渣、气泡、虚焊等缺陷，对多层印制电路板影响更为严重。焊料渗透不合格点甚至存在严重电气连接隐患的示例见图98。图98焊接渗透不良示例要做到印制电路板金属化孔的焊接禁止使用两面焊接，关键在于设计。为了不影响焊料对通孔插装的渗透作用，元器件引线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。焊料在多层PCB金属化孔中的渗透应不小于孔深度的100%，且在渗透到背面连接盘上形成焊点后允许回落深度不大于25%，为判定焊料的渗透合格。焊料在表面元器件引线或电极与连接盘之间的渗透面积应不小于连接盘面积的90°，为判定焊料的渗透合格。图99QJ3011金属化孔焊接垂直填充推荐图100QJ3011金属化孔焊接合格的垂直填充图101QJ3011金属化孔焊接合格的垂直填充图102IPC-610C通孔插装元器件金属化孔焊接目标要求：100%图103IPC-610C通孔插装元器件金属化孔焊接可接受要求：75%通孔插装元器件金属化孔焊接元件面引线和孔壁润湿可接受3级要求：270°，3/4图104IPC-610C图105IPC-610C通孔插装元器件金属化孔焊接面引线、孔壁及可焊区域润湿可接受3级要求：330°，90%图106IPC-610C通孔插装元器件连接到散热面的金属化孔的焊接可接受要求：50%对于连接到散热面的金属化孔，只要在焊接面起从穿孔内壁到引脚的周围360°、100%浸润、50%的垂直填充是可接受的。确保元器件引线与印制电路板金属化孔之间有一个合理的间隙及印制电路板金属化孔的质量，使焊接时焊料能从金属化孔的一侧流到另一侧，以保证金属化孔的焊接质量。元器件孔的大小对元器件的安装影响很大，过小的孔径，元器件引线插不进去就无法安装；或勉强插入，会破坏金属化孔镀层。如果引线插入孔中，没有足够的间隙，不利于焊料爬升和助焊剂挥发的气体派出，易产生虚焊；采用波峰焊时，则焊料升不到孔的另一端。发现此种情况，绝对不允许有锥形金属器具扩孔，扩孔会损坏孔内镀层，或留下断路的隐患。元器件孔过大，引线插入孔中非常松动，易使元器件焊接后歪斜或虚焊。若采用波峰焊，由于焊料波峰的压力，易使引线被挤出孔，造成虚焊，严重者焊料会通过孔流到元件面相邻焊盘上造成桥连。印制电路板金属化孔的可焊性要求焊料应润湿到孔顶部周围的焊盘(连接盘)上。在焊接温度为232~237℃，焊接时间为3s的条件下，金属镀层对焊料呈湿润状态。必须完全润湿孔壁,不允许有不润湿或露基底金属的现象。不完全填满孔是允许的，但焊料相对于孔壁的接触角应小于90º。金属化孔的可焊性是印制电路板的关键性能，金属化孔失效会使整机不能正常工作，是影响印制电路板组装质量的主要因素。金属化孔质量问题有显性质量问题，表现为孔内有多余物、孔壁镀层粗糙或有镀层空洞和裂纹等；隐形质量问题主要有空壁镀层薄，镀层内应力大、内层导线互连界面有粘污，使多层板的互连电阻增大。显性质量问题，虽容易发现但也会给电装带来许多麻烦，孔内有镀层结瘤或多余物，会影响元器件插装，但容易排除，所以发生的不多。多数是镀层粗糙和镀层空洞，不易发现，这类孔在空气中极易吸附潮气，在焊接受热时水汽蒸发，从焊料表面溢出，产生冒气泡现象，使焊点外观不光滑，易引起虚焊。孔内镀层空洞较大，则焊接时助焊剂分解的气体易积存在空洞处，形成焊点内气泡，使焊点不可靠。隐形质量问题在焊接时，不易显现出来，但在安装后经过长时期储存和热应力试验后会逐渐暴露出来，造成孔电阻和互连电阻增大甚至断路，这是非常危险的。这种缺陷一般目视检验难以发现，要通过附连板做热冲击试验后再做显微剖切来发现。这在印制电路板的相关标准中都有严格规定。印制电路板表面可焊性要求在规定的焊接温度232~237℃，时间为2秒和附着在导体上焊料层的外观，表面可焊性要求按表12：表12印制电路板组装过程中，印制电路板金属化孔和表面的可焊性,必须在上述规定的焊料温度、焊接时间和附着力在导体上焊料层的外观上达到上述要求。印制电路板焊盘可焊性对焊接质量的影响昀大，可焊性不好会引起虚焊，如果对可焊性较差的印制电路板（半润湿状态）采取提高焊接温度或延长焊接时间来强行焊接，易引起焊盘起翘或金属化孔镀层破坏。尤其是对多层印制电路板更应注意，发现可焊性较差应处理后再焊。18.引线与导线连接在“引线与导线连接”的禁用工艺中规定：1）印制电路板上元器件的引线或导线要固定在引线孔或接线端子上，不得与其它引线或导线搭接，一个引线孔只能固定一根引线或导线；不允许短线续接使用；2）任何导线不允许续接使用；3）导线、引线与接线端连接部位的截面积，不应超过接线端子接线孔的截面积。4）不应有超过三根的导线插入焊杯。5）导线电缆的转接只允许用于在导线根数、导线规格需要变化时；禁止使用于延长电缆线束。6）不论是导线还是元器件引线，印制电路板上插入任何一个孔中不应超过一根。上述“引线与导线连接”的禁用工艺包括了引线与导线在印制电路板上的连接和在接线端子上的连接二个部分。引线与导线在印制电路板上的连接明确规范了一个孔一根线和不允许搭接、续接的要求；引线与导线在接线端子上的连接规范了一个点3根线、线的截面积不得超过接线孔的截面积以及不允许续接、搭接和有条件转接的规定。这是设计引线与导线连接时必须遵循的准则。但在实际的设计中，一个点超过连接3根线或由于导线的截面积选择不当，导线的总截面积超过接线孔的截面积经常发生，造成导线或引线装不进接线孔；由此，设计人员往往采用剪去部分芯线，减少导线截面积或采用3根引线转成1根引线的或续接1根导线的违反禁用工艺的做法。而在引线与导线在印制电路板上的连接设计中，由于设计人员所设计的金属化孔数量不够，或电路设计不成熟，违反禁用工艺的规定，有的在一个金属化孔内装焊2根导线或2个元器件的引线，有的直接在元器件的引线上或印制电路板上搭接导线或元器件引线等等，由此给产品的机械和电气连接的可靠性带来了极大的隐患。例如：把导线三根拧在一起成一根导线,插入孔内焊接，违反了禁限用工艺的规定。其原因是由于在任何一个印制板金属化安装孔内壁的镀层都很薄，并且金属化孔表面焊盘与印制电路板基材的附着力每厘米也只有12牛顿，显然导线三根拧在一起成一根导线,插入孔内焊接，其抗拉强度已经远远超过了金属化孔表面焊盘与印制电路板基材的附着力，从而增加了产品的不可靠性。这种情况与我们常见的在一个昀大允许载流量只有2.5A的连接点上要连接3根0.14mm2拧在一起成一根导线焊在连接点上远远超过连接点的昀大允许载流量是一个道理，因为3根0.14mm2拧在一起成一根导线时，它的总载流量已达4.5A，如果全负荷通过4.5A电流，导线不会烧毁，而连接点则已损毁。在具体的机柜或机箱的导线接地中，电路设计人员由于缺乏可制造性设计的概念，也不清楚禁限用工艺，往往在一个接线端子上焊接多于3根导线的情况，对此，我们工艺人员在电路设计文件的工艺性审查时就要提出来，对多于3根导线的情况进行“分流”，具体的方法可以采取双向焊片/三向焊片/四向焊片，可以在直径为2毫米的镀银铜线上焊接导线，也可以选用镀银铜条/片等作为接地母线，这样再多的地线也可以进行连接。要解决上述问题除了需要进行正确的设计、合理的布局外，电路设计人员尤其需要了解每一个电连接器接触偶的昀大允许电流，这很容易从手册中插得，另一个需要熟练的掌握每一种导线的截面积与允许载流量之间的关系，这样就不会犯设计错误，下面提供ASTVR导线截面积与安全载流量之间的比照关系和SPEC55号/44号导线尺寸和载流量对照表。表13ASTVR导线截面积与安全载流量之间的比照关系表14SPEC55号/44号导线尺寸和载流量对照表19.压接连接在压接连接的禁用工艺中规定：1）单股线一般不得用于坑压式压接和模压式压接的预绝缘型压线筒；2）在任何情况下，压接应由一个压接全周期完成，应避免重复压接，不允许有重叠压痕；图1073）不应采用折叠导线线芯的方法来增加导线截面积，以适应尺寸较大的压线筒；图108图1094）不应采用将一些线芯留在压线筒外或用修剪线芯的方法来减少导线截面积，以适应尺寸较小的压线筒。图1105）坑压式压接连接一个压线筒内昀多允许压接2根导线；6）模压式压接连接一个压线筒内昀多允许压接3根导线；7）一个压线筒内压接2根以上不同截面积导线时，较小截面积导线的线截面积应不小于较大截面积的60%；8）穿过环境密封电连接器护孔环的导线应为1根。压接连接的禁用工艺与电路设计密切相关的是压接式电连接器与导线/电缆的匹配关系：◆压接式电连接器每个接点上一般压接1根导线；如果在压接式电连接器（坑压式压接）要压接2根导线，并且其截面积不同，则较小截面积导线的线截面积应不小于较大截面积的60%。而且对于压接2根导线的电连接器还有一个条件，即该电连接器没有密封圈！◆每个接点上压接导线的总截面积所对应的总外径不得大于所连接的电连接器的接点的内径；◆每个接点上压接导线的安全载流量不得大于所连接的电连接器的接点允许通过的昀大工作电流；◆密封圈所穿过导线外径不得超过密封圈上的孔径，不得使密封圈扭曲变形。按照GJB/Z457的规定：穿过环境密封电连接器护孔环的导线应为1根。20.跨接线在“跨接线”限用工艺中规定：1）印制板上一般不用跨接线，若必须使用时，应尽量短；2）走线不得妨害元器件或其它跨接线的更换；3）跨接线昀长每隔25mm在印制板上应有一个固定点；4）跨接线不应穿越其它元器件（包括跨接线）的上部或下部；5）“印制板组装件的修复与更改”中的跨接线规定：（1）昀多允许把两根跨接线连接到任意一个空着的元器件的焊盘上；（2）跨接线要沿X-Y轴的方向进行走线，并且在导线上不应有扭伤或裂痕；（3）跨接线要尽量短，不得在元器件的上下面走线；（4）跨接线接触的长度不得小于元器件金属化端子长度或高度的1/2。印制电路板的布线，不是简单的按电路原理把元器件连接起来就可，电路工作时电磁感应、电阻效应、电容效应等都会影响电路的性能，甚至引起严重的质量问题，如自激、信号不完整传输、电磁干扰等问题。在单面印制电路板的设计中，有些线路无法连通时，会用到跨接线，跨接线只能解决少量的信号交错问题。跨接线的定义：印制板上的导电图形制成后，按原设计要求，在板上两点之间另外增加的一种电气连接线。跨接线通常在单面印制电路板的设计中使用，有些线路无法连通时，会用到跨接线，跨接线只能解决少量的信号交错问题。往往初学者的跨接线是随意的，有长有短，这样给生产带来了不便。设置跨接线通常情况下只设6mm，8mm，10mm三种，超出范围的会给生产带来不便，同时也将影响产品的可靠性。定型产品和交付用户使用的印制电路板，原则上不允许有跨接线；个别情况下允许的跨接线数量不得超过2根，并须经过产品总设计师批准和用户认可。21.多余物控制在“多余物控制”限用工艺中规定：装配过程中一般不允许再机械加工；如必须加工，应规定专门的工艺措施及加工场地，以及预防和控制多余物的方法。电装生产现场不允许进行机械加工，其目的是为了防止多余物的产生；由于设计和工艺上的不协调以及产品的更改，在电装生产现场常见的现象是补打线扎/线束的过线孔或固定孔。电装生产现场补打线扎/线束的过线孔或固定孔不但增加了产生多余物的概率，也破坏了金属件的镀层。实施“可组装性结构设计技术”有助于解决上述问题。21.片式元器件筛选在“片式元器件筛选”限用工艺中规定：为防止片式元器件筛选后焊端氧化产生虚焊，片式元器件筛选禁止在不具备焊端可焊性处理条件的情况下进行。1）片式元器件二次筛选带来的负面影响为了提高电子产品的