【正文】 效標(biāo)準(zhǔn)是：彈性強(qiáng)度減半。這意味著當(dāng)彈性強(qiáng)度減小一半時(shí)，材料已經(jīng)老化到失效了。使用溫度的最高允許值取決于產(chǎn)品的“運(yùn)行”時(shí)間。對(duì)電路來(lái)講，連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間是105h。所以印制板的使用溫度應(yīng)控制在 80～100℃ ，這由板的材料和要求的“運(yùn)行”時(shí)間來(lái)決定。 合金層合金化合物不僅僅是象前面討論的在焊接過(guò)程中由溶解的金屬沉積而成。焊料中的錫也和焊接金屬表現(xiàn)出固化反應(yīng)（焊料中的鉛不能阻止這種反應(yīng)），甚至在室溫下，都可能發(fā)生這樣的反應(yīng)。例如，一年后 CuSn 層的厚度會(huì)增加 .通常合金化合物是硬而脆的。相比較而言有些是硬的，如 CuSn,其它則較軟，如AuSn4, NiSn 合金層則是中等硬度。有關(guān)合金層的可靠性方面有三點(diǎn)要注意：1)軟合金層將導(dǎo)致焊點(diǎn)破裂，特別容易發(fā)生在含金的焊料中。2)整個(gè)薄層合金的變化將導(dǎo)致粘附力的降低或電接觸的老化。3)在焊接金屬與合金層之間的界面處會(huì)出現(xiàn)焊接金屬的伴生物，如銅一錫合金層之間出現(xiàn)的 SnO2。 蠕變斷裂材料在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫、恒應(yīng)力作用下，即使應(yīng)力小于屈服強(qiáng)度也會(huì)慢慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象稱為蠕變。這種變形引起的斷裂稱為蠕變斷裂。不同的材料出現(xiàn)蠕變的溫度不同。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度超過(guò)材料熔點(diǎn)的 倍以上時(shí)，才出現(xiàn)較明顯的蠕變。而錫鉛焊料在室溫下乙有蠕變現(xiàn)象。1)為了防止重的元件造成的蠕變破裂，建議有引線元件的焊點(diǎn)施加的應(yīng)力不超過(guò)。 2)焊點(diǎn)在焊接后多少會(huì)釋放一些應(yīng)力，如果焊點(diǎn)位于 PCB 的某一彎曲的位置，就會(huì)受到持久的擠壓。大尺寸 IC 的焊點(diǎn)，帶有相對(duì)較硬的引線，這樣的焊點(diǎn)在這種情況下會(huì)斷裂。25 / 37因?yàn)槿渥兪且环N緩慢的變形，也許產(chǎn)品在用戶使用中會(huì)突然斷裂。3)如果焊料同發(fā)生塑性形變的引線固化在一起，就會(huì)發(fā)生蠕變斷裂，這取決于引線的硬度和塑性形變量。 焊接疲勞 元件、焊料以及基板材料有著不同的熱膨脹系數(shù)。同時(shí)，周期性的溫度改變，散熱的變化以及環(huán)境溫度的改變都會(huì)引起每次溫度改變機(jī)械應(yīng)力。這部分應(yīng)力由蠕變釋放出來(lái)，從而引起每次溫度改變時(shí)的塑性形變。這種累積的破壞性影響將最終導(dǎo)致焊點(diǎn)的疲勞斷裂。 結(jié)論綜上所述，影響焊點(diǎn)質(zhì)量的因素有很多，我們探討了制造過(guò)程中的機(jī)械負(fù)載、熱沖擊、裝卸和移動(dòng)造成的破壞、老化等方面的原因，那么在操作時(shí)，應(yīng)該采取以下措施來(lái)保證焊點(diǎn)的質(zhì)量：1)溫度循環(huán)負(fù)載要盡可能小；2)元器件要盡可能?。?)熱膨脹系數(shù)要匹配；4)采用柔性引線；5) 盡量不要裝配那些大而重的元件，通過(guò)柔性引線進(jìn)行電氣連接；6)通孔與引線的配合應(yīng)緊密，但不要太緊；7)印制板的裝配應(yīng)保證在板的水平方向能自由移動(dòng)，否則周期性的彎曲會(huì)破壞大元件的焊點(diǎn)；8)焊點(diǎn)尺寸和形狀要適當(dāng)；9)在單面板上安裝通孔元件，焊點(diǎn)要飽滿；10)焊料合金要達(dá)到最大的疲勞壽命?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化兩個(gè)特性：疲勞屈服點(diǎn)和蠕變阻抗，使焊料合金的疲勞壽命達(dá)到最大值。通過(guò)以上分析，SMT 焊點(diǎn)的質(zhì)量與可靠性由以下因素決定： 1)良好的焊接工藝質(zhì)量；2)盡量不要對(duì)焊點(diǎn)、元件和印制板造成損壞；3)操作中選擇能夠承受負(fù)載的材料和結(jié)構(gòu)；表面組裝技術(shù)中，焊點(diǎn)的質(zhì)量保證是最主要的。這涉及了方方面面的問(wèn)題，必須在質(zhì)量管理上下功夫，使各種影響焊點(diǎn)質(zhì)量的因素盡減小，這樣才能提供良好的質(zhì)量保證。26 / 37 焊接質(zhì)量檢測(cè)方法在當(dāng)今的 SMT 組裝線上，在再流焊之后配置 AOI 進(jìn)行焊接質(zhì)量檢測(cè)是非常普遍的，也是行之有效的。焊點(diǎn)外觀是焊點(diǎn)質(zhì)量評(píng)定的主要依據(jù)，按照 SJ/T10666 的規(guī)定，焊點(diǎn)的檢測(cè)有以下兩大原則：1）全檢原則：采用目視或儀器檢驗(yàn)，檢驗(yàn)率應(yīng)達(dá)到 100％。2） 非破壞性原則：除對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行抽檢外，不推薦采用易于損壞焊點(diǎn)的檢驗(yàn)評(píng)定方法，以降低檢測(cè)成本。 目視檢測(cè)操作員將目視檢測(cè)結(jié)果與工藝要求的焊點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，得出焊點(diǎn)合格或不合格的結(jié)論。目視檢測(cè)主要存在以下局限性：速度慢，實(shí)現(xiàn) 100％的檢測(cè)難以跟上當(dāng)前 SMT 生產(chǎn)線的節(jié)拍；1）主觀性強(qiáng)，檢測(cè)的結(jié)果會(huì)因人而異；2）一致性不高，不確定因素較大；3）對(duì)操作員個(gè)人技能、經(jīng)驗(yàn)要求較高；4）僅能檢測(cè)焊點(diǎn)外在缺陷。由于目視檢測(cè)的上述不足，在當(dāng)前的 SMT 組裝線上很少作為主要的焊接質(zhì)量檢測(cè)手段，多數(shù)用于返修/返工的輔助工具、缺陷確認(rèn)等。 AOI 檢測(cè) 概念 AOI 的全稱是自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)，是基于光學(xué)原理來(lái)對(duì)焊接生產(chǎn)中遇到的常見(jiàn)缺陷進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備。 圖 42 AOI 檢測(cè)儀27 / 37采用儀器自動(dòng)檢測(cè)，與目視檢測(cè)相比具有以下優(yōu)勢(shì):1)速度快，與 SMT 生產(chǎn)速率匹配，實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)化的組裝與檢測(cè)；2)一致性高，有效減少人為因素，提高檢驗(yàn)效率； 3)自動(dòng) X 光等不僅可以檢測(cè)外部缺陷，還可以檢測(cè)焊點(diǎn)內(nèi)部缺陷。 總的來(lái)說(shuō)，AOI 檢測(cè)各類焊點(diǎn)的外觀質(zhì)量比較成熟，應(yīng)用比較廣泛，可以檢測(cè)橋連、偏移、立碑、焊料過(guò)多/過(guò)少等常見(jiàn)缺陷。 檢測(cè)儀的優(yōu)點(diǎn)1)編程簡(jiǎn)單 AOI 通常是把貼片機(jī)編程完成后自動(dòng)生成的 TXT 輔助文本文件轉(zhuǎn)換成所需格式的文件，從中 AOI 獲取位置號(hào)、元件系列號(hào)、X 坐標(biāo)、Y 坐標(biāo)、元件旋轉(zhuǎn)方向這 5 個(gè)參數(shù)，然后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生電路的布局圖，確定各元件的位置參數(shù)及所需檢測(cè)的參數(shù)。完成后，再根據(jù)工藝要求對(duì)各元件的檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行微調(diào)。 2)操作容易 由于 AOI 基本上都采用了高度智能的軟件，所以并不需要操作人員具有豐富的專業(yè)知識(shí)即可進(jìn)行操作。 故障覆蓋率高 由于采用了高精密的光學(xué)儀器和高智能的測(cè)試軟件，通常的 AOI 設(shè)備可檢測(cè)多種生產(chǎn)缺陷，故障覆蓋率可達(dá)到 80%。 3)減少生產(chǎn)成本由于 AOI 可放置在回流爐前對(duì) PCB 進(jìn)行檢測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)由各種原因引起的缺陷，而不必等到 PCB 過(guò)了回流爐后才進(jìn)行檢測(cè)，這就大大降低了生產(chǎn)成本 的編程1)編程的作用就是將每個(gè)界面采集出來(lái)，學(xué)習(xí)后，用于測(cè)試。其中包括 Mark 點(diǎn)的選定、大板掃描、子板設(shè)置、CAD 數(shù)據(jù)導(dǎo)入和窗口繪制等功能。2)通過(guò)點(diǎn)擊位置移動(dòng)各方向按鈕控制機(jī)械部件位置，將被測(cè)試 PCB 移動(dòng)至機(jī)器內(nèi)。確定 PCB 板的兩個(gè)對(duì)角位置。3)設(shè)置 mark，盡量選擇對(duì)角，距離越遠(yuǎn)越準(zhǔn)確。設(shè)置 mark 時(shí)要讓機(jī)器自動(dòng)學(xué)習(xí)、測(cè)試，并設(shè)置其形狀、屬性相關(guān)問(wèn)題。此外還可以設(shè)置份 mark 點(diǎn)防止其中一個(gè) mark 點(diǎn)不備能使用，可以識(shí)別另一個(gè)。4)基準(zhǔn)測(cè)試，如果 X、Y 的數(shù)值大于 2，那么建議重新學(xué)習(xí) mark 點(diǎn)。 檢測(cè)的不足1)難以檢測(cè) BGA 等面陣列類器件的隱藏焊點(diǎn)的質(zhì)量狀況；2)對(duì)焊點(diǎn)內(nèi)部缺陷無(wú)能為力；3)完整的焊點(diǎn) 3D 信息比較難以獲得，即使能獲得，速度較慢；同時(shí)建立 3D 的接受準(zhǔn)則比較困難；28 / 374）各類不同的元器件材料對(duì)于光源的吸收率、反射率、顏色以及表面紋理相差很大，一次性完成滿足所有要求的設(shè)置比較困難。 返修工作站市場(chǎng)上的返修工作站牌號(hào)比較多，著名的有 OK、PACE、白光、Conceptronic。基本上可分為兩類:組合式和 BGA 式。組合式一般配備有各種拆卸烙鐵和修復(fù)工具。BGA 式主要針對(duì) BGA 的貼片和焊接設(shè)計(jì)，可用于 BGA、PLCC、QPF 等各類 IC 的焊接與拆卸，主要是可以對(duì) BGA 類器件進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并可以根據(jù)工藝要求設(shè)置溫度曲線，焊接的安全性、成功率很高。就整個(gè) SMT 組件的返修過(guò)程分析，可分為拆焊、器件整形、PCB 焊盤清理、貼放、焊接、清潔等幾個(gè)步驟。1）拆焊該過(guò)程就是將返修器件從已固定好的 SMT 組件的 PCB 上取下，其根本原則是不損壞或損傷被拆器件本身、周圍元器件和 PCB 焊盤。拆焊過(guò)程中防止臨近元件加熱很重要。因?yàn)閷⒑更c(diǎn)加熱到熔點(diǎn)以下溫度的后果可能實(shí)際上影響到焊點(diǎn)的可靠性，元件內(nèi)的溫度梯度大于 25℃可能在過(guò)高溫度下發(fā)生損壞。在返修期間任何時(shí)候使得返修區(qū)域沒(méi)有相鄰元件會(huì)受熱高于 150℃，其次盡量選擇能，密封住拆焊元件而不會(huì)影響相鄰元件的加熱噴嘴。2）器件整形要想繼續(xù)使用已拆下的器件，必須對(duì)器件進(jìn)行整形，一般情況下拆下的器件的引腳或焊球都會(huì)有不同程度的損傷，如細(xì)間距封裝器件的引腳變形，BGA 的焊球脫落等情形。3）PCB 焊盤清理PCB 焊盤清理包含焊盤清洗和整平等工作。焊盤清理清理通常都是利用焊錫清掃工具、扁頭烙鐵，輔以銅質(zhì)吸錫將殘留于焊盤之上焊錫去除，再以無(wú)水酒精或認(rèn)可的溶劑擦拭去除細(xì)微物質(zhì)和殘余助焊劑等成分。4）貼放器件在實(shí)施貼放元器件動(dòng)作之前的一個(gè)關(guān)鍵步驟是將準(zhǔn)備好的焊膏至對(duì)應(yīng)的已清理平整的焊盤上，該工作一般是手工進(jìn)行，所需要的工具是開(kāi)孔與要貼放元器件引腳或凸點(diǎn)相適合的小型模板及不銹鋼的印刷刮板，要想針對(duì)細(xì)間距或高密度封裝元器件進(jìn)行準(zhǔn)確的印刷和貼放，其操作過(guò)程應(yīng)在合適倍數(shù)的放大鏡下，或者是返修裝置配備的視覺(jué)系統(tǒng)下進(jìn)行。28 / 37第 5 章 結(jié)論SMT 技術(shù)作為工業(yè)生產(chǎn)的重要一面，實(shí)現(xiàn)從來(lái)料檢測(cè)到產(chǎn)品生產(chǎn)、返修確保了生產(chǎn)產(chǎn)品實(shí)時(shí)性和可靠性。SMT 技術(shù)在不斷的發(fā)展過(guò)程中占領(lǐng)市場(chǎng)份額，以它高效的貼裝速率、安全的性能等諸多方面的出色表現(xiàn)，定會(huì)捍衛(wèi)自己主流的地位。根據(jù)產(chǎn)品的工藝流程確定設(shè)備選型方案。如果產(chǎn)品比較簡(jiǎn)單，采用純表面組裝或單面混裝工藝時(shí)，可選擇一種焊接設(shè)備（再流焊爐或波峰焊機(jī)） ；如果產(chǎn)品比較復(fù)雜、組裝密度較高、又有較多插裝元件的雙面混裝形式，采用再流焊和波峰焊兩種焊接工藝時(shí)，應(yīng)選擇再流焊爐和波峰焊機(jī)兩種焊接設(shè)備。 SMT 焊接技術(shù)的可靠性涉及眾多相關(guān)因素和不同學(xué)科的知識(shí)。除了考慮工藝材料、工藝設(shè)備、工藝經(jīng)驗(yàn)、檢測(cè)和質(zhì)量控制等重 要環(huán)節(jié)外，還應(yīng)重視 PCB 和模板的設(shè)計(jì)的工藝合理 性．設(shè)計(jì)工藝不合理，制造缺陷就多，檢測(cè)成本也就高。掌握 SMT 組裝設(shè)計(jì)的工藝合理性是確保 SMT 焊接質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一．SMT 產(chǎn)品的組裝質(zhì)量與可靠性是SMT 產(chǎn)品的生命． SMT 產(chǎn)品出現(xiàn)的故障往往是生產(chǎn)中焊點(diǎn)的質(zhì)量缺陷引起的故障．焊點(diǎn)的質(zhì)量缺陷一般指元件虛 焊、漏焊、橋連、錯(cuò)位、立件、焊料球等缺陷．同一表象的缺陷往往是由多種原因造成的，必須對(duì)失效現(xiàn)象出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性進(jìn)行總結(jié)、分析和驗(yàn)證才能作出有效診斷。盡管如此,在工藝、材料、元器件、設(shè)備等行業(yè)共同努力下，SMT焊接的可靠性已經(jīng)相當(dāng)成熟。 29 / 37 致 謝本論文研究工作是在我的指導(dǎo)老師曹白楊教授的精心指導(dǎo)下完成的，從拿到論文題目到論文結(jié)束，從寫稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過(guò)程中心情是如此復(fù)雜。我要感謝曹老師，他為人隨和熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)耐心。在論文的寫作和措辭等方面他也總會(huì)以“專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”嚴(yán)格要求我，從選題、定題開(kāi)始，一直到最后論文的反復(fù)修改、潤(rùn)色，曹老師始終認(rèn)真負(fù)責(zé)地給予我深刻而細(xì)致地指導(dǎo)，幫助我開(kāi)拓思路、精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。在今后的學(xué)習(xí)工作中，我將銘記恩師對(duì)我的教誨和鼓勵(lì)，盡自己最大的努力取得更好的成績(jī)。在此我要向我的導(dǎo)師曹白楊教授致以最衷心的感謝和深深的敬意！在三年的大學(xué)學(xué)習(xí)期間，電子工藝與管理教研室的每位老師對(duì)我的學(xué)習(xí)、生活和工作都給予了熱情的幫助，使我的專業(yè)知識(shí)得到了豐富，水平得到了很大的提高，取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。在此，向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的老師、同學(xué)和朋友表示衷心的感謝！感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教授。30 / 37參考文獻(xiàn)[1] 賈忠中． SMT 工藝質(zhì)量控制．北京：電子工業(yè)出版社， 2022．[2] 吳兆華， 周德儉．：國(guó)防工業(yè)出版社，2022．[3] 張文典． ：電子工業(yè)出版社, 2022．[4] ．拓普達(dá)資訊傳播有限公司, 2022．[5] 王少萍 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