T∕BIE 003-2023 通孔回流焊接技术规范.pdf
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1、T/BIE 003-2023T/BIE 北京电子学会团体标准 通孔回流焊接技术规范 Specifications for through-hole reflow(THR)soldering 2023-02-20 发布 2023-02-20 实施 北 京 电 子 学 会 发 布 I 目 次 前 言.VI 引 言.VII 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.2 4 一般要求.3 4.1 分类.3 4.2 要求的解释.4 4.3 人员.4 4.4 设计.4 4.5 设施.4 4.5.1 温度和湿度.4 4.5.2 洁净度.4 4.5.3 照明.4 4.5.4 电源和气源.5 4.5
2、.5 静电防护区域(EPA).5 4.5.6 工具(工装)和设备.5 5 元器件设计及规范要求.5 5.1 元器件外形结构与设计.5 5.1.1 设计图及规范.5 5.1.2 拾取面要求.5 5.1.3 元器件放置形态.7 5.1.4 元器件底部要求.7 5.1.5 端子的要求.8 5.1.6 元器件高度.11 5.2 元器件质量.11 5.3 焊料兼容性.11 5.4 元器件包装.11 6 通孔回流焊接的印制板设计.12 6.1 元器件焊盘和通孔设计.12 6.1.1 圆形端子孔径.13 6.1.2 非圆形端子.13 6.1.3 焊盘设计.14 6.2 元器件布局.14 II 7 通孔回流焊
3、接工艺规范要求.15 7.1 工艺分析.15 7.1.1 元器件自动插装评估.错误错误!未定义书签。未定义书签。7.1.2 元器件耐焊接热评估.16 7.1.3 可涂敷焊膏区域评估.错误错误!未定义书签。未定义书签。7.2 通孔回流焊接工艺流程.17 7.3 焊膏涂敷.18 7.3.1 涂敷方式.18 7.3.2 焊膏印刷品质检测.19 7.4 元器件插装及检测.19 7.4.1 元器件插装.19 7.4.2 检测.20 7.5 回流焊接.20 7.5.1 回流焊接曲线.20 7.5.2 焊接品质检查.22 7.6 产品(组件)清洗及检测.22 7.6.1 清洗.22 7.6.2 洁净度检测.
4、22 7.7 组装后的元器件拆卸或更换.23 7.7.1 拆卸方式选择.23 7.7.2 拆卸及更换流程.23 8 通孔回流焊接电子组件的可接受判定标准.23 8.1 焊点形态分析.23 8.1.1 焊点外观.23 8.1.2 通孔焊料垂直填充和润湿检测.23 8.2 焊点微观结构分析.25 8.3 焊点强度分析.25 8.4 焊接不良示例.26 8.5 其他的组装品质判定标准.26 附 录 A(资料性附录)通孔回流焊接典型缺陷实例.27 A.1 锡珠(焊料飞溅溢出).27 A.2 通孔填充不足.27 A.3 焊接界面未形成可接受焊点.28 A.4 元器件回流焊接后浮高、倾斜事例.28 A.5
5、 印制板布局设计不合理事例.28 附 录 B(指南性附录)模板设计指南.30 B.1 模板设计.30 B.1.1 模板开孔的宽厚比和面积比.30 B.1.2 模板开孔尺寸设计.30 B.1.3 模板开孔间隙.31 B.1.4 需求焊膏量(体积)计算.31 B.1.5 模板类型及厚度.33 B.1.5.1 无阶梯模板.33 B.1.5.2 阶梯模板.34 B.1.5.3 二次印刷模板.34 III B.2 模板开孔形状.35 附 录 C(资料性附录)端子位置公差与孔的配合.37 C.1 端子与通孔.37 C.1.1 端子位置公差与通孔的间隙.37 C.1.2 端子位置公差 0.4mm.37 C.
6、1.3 端子位置公差 0.3mm.38 C.1.4 端子位置公差 0.2mm.38 C.2 端子与模板开孔.39 C.2.1 端子位置公差与圆形端子.39 C.2.2 端子位置公差与正方形端子.39 C.2.3 端子位置公差与长方形端子.40 C.2.4 端子位置公差与长方形端子(通孔为 U 槽开孔).40 附 录 D(规范性附录 通孔回流焊接元件的相关试验和规范要求.41 D.1 润湿性.41 D.2 半润湿.41 D.3 耐焊接热应力.42 D.4 耐溶剂性.42 D.4.1 元器件耐溶剂性.42 D.4.2 标识耐溶剂性.42 D.5 机械应力.43 D.6 元器件可靠性.43 D.7
7、焊接曲线.43 D.8 潮湿敏感度等级(MSL).错误错误!未定义书签。未定义书签。参 考 文 献.44 图 1 拾取面示例.6 图 2 元器件与料槽示例.6 图 3 夹头与元器件及料槽示例.6 图 4 元件侧面的平面示例.7 图 5 元件顶部的平面示例.7 图 6 空隙.7 图 7 支空高度.8 图 8 底座面到端子终端的长度(H)示意.8 图 9 端子位置公差为 0.4mm 示意图.9 图 10 端子与基准位置的位置公差示意图.10 图 11 端子形状示意图.10 图 12 可润湿高度示意图.10 图 13 端子的光学识别对比度示意图.11 图 14 在编带或托盘中标明特定方向示例.12
8、图 15 元器件编带包装示例.12 图 16 方形端子的通孔设计.13 IV 图 17 扁形端子的通孔设计.14 图 18 通孔回流焊接元件布局示例.15 图 19 元器件高度示意图.16 图 20 印制板通孔回流焊单面组装工艺流程.17 图 21 印制板通孔回流焊双面组装工艺流程.18 图 22 焊膏印刷方式示意图.19 图 23 热风通孔回流焊接温度曲线示意图.22 图 24 焊点外观形状.23 图 25 焊料垂直充填示意图.24 图 26 焊料起始面外圆周润湿示意图.25 图 27 金属间化合物层图.25 图 28 抗拉强度测试引脚断裂情况.26 图 A.1 锡珠(焊料飞溅溢出)图例.2
9、7 图 A.2 通孔填充不足图例.27 图 A.3 焊接界面未形成可接受焊点图例.28 图 A.4 元器件浮高、倾斜及使用工装图例.28 图 A.5 印制板设计布局不合理图例.29 图 B.1 网板开孔尺寸示意图.30 图 B.2 模板开孔与通孔焊盘的距离示意图.31 图 B.3 模板开孔间隙示意图.31 图 B.4 通孔回流焊焊点示意图.32 图 B.5 通孔焊盘模板开口和焊膏印刷示意图.33 图 B.6 无阶梯模板示意图.34 图 B.7 阶梯模板示意图.34 图 B.8 二次印刷模板示意图.35 图 B.9 开孔间距示意图.35 图 B.10 开孔长度示意图.35 图 B.11 开孔形状
10、不一致和施加预制焊片示意图.36 图 B.12 开孔的排气通路示意图.36 图 C.1 通孔孔壁与端子间隙示意图.37 图 C.2 端子位置公差 0.4mm(端子直径 1.0mm,孔径 1.4mm)示例.38 图 C.3 端子位置公差 0.3mm(端子直径 1.0mm,孔径 1.4mm)示例.38 图 C.4 端子位置公差 0.2mm(端子直径 1.0mm,孔径 1.3mm)示例.39 图 C.5 圆形端子示例.39 图 C.6 正方形端子示例.40 图 C.7 长方形端子示例.40 图 C.8 长方形端子(U 槽开孔)示例.40 表 1 端子伸出长度.8 表 2 端子伸出长度范围.8 表 3
11、 端子直径与通孔尺寸对照表.13 表 4 孔径与间隙(端子与通孔孔壁间)的工艺窗口.13 表 5 孔径与焊盘外径对照表.14 表 6 通孔回流焊接相关设备的对应元器件高度限制(参考值).16 表 7 常用绝缘体材料特点和耐温.16 表 8 典型通孔回流焊接工艺窗口.21 表 9 电子产品洁净度分级及洁净度指标.22 V 表 10 通孔填充量和润湿.24 表 11 耐焊接热测试条件.42 VI 前 言 本文件按照GB/T1.1-2020 标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则、GB/T 20004.1-2016团体标准化 第1部分:良好行为指南和GB/T 20001.5-2017标
12、准编写规则 第5部分:规范标准的规定起草。本文件的附录A、附录C、附录D为资料性附录,附录B为指南性附录。本文件由江苏省电子学会SMT专业委员会、北京电子学会智能制造委员会和四川省电子学会SMT/MPT技术专委会联合提出。本文件由北京电子学会智能制造委员会归口解释。本文件版权归北京电子学会所有,未经北京电子学会许可不得随意复制修改。本文件的修订须经北京电子学会允许,任何单位或个人引用本文件的内容需指明本文件的标准号。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件起草单位:江苏省电子学会、北京电子学会、四川省电子学会、清华大学、北京航星机器制造有限公司、北京华航
13、无线电测量研究所、航天信息、连云港杰瑞电子有限公司、中航航空电子有限公司、电信科学技术仪表所.本文件主要起草人:宣大荣、王豫明、杨举岷、蒋庆磊、吴坚、王钰、夏科、吴敌、陈燕琼、安建华、杨绪瑶、张树谦、史建卫、孙文轩、冯明祥、蔡利东、刘南、秦峥阳.VII 引 言 随着电子产品向高集成化、高密度组装方向发展,电子产品组装技术主要以表面贴装技术为基础。然而,在一些电路板中仍然存在一定数量的通孔插装元器件,形成了表面贴装元器件和通孔插装元器件共存的混合电路板。混合电路板的传统组装工艺是:先采用表面贴装技术,完成表面贴装元器件的焊接,再采用通孔插装焊接技术,通过波峰焊或手工焊完成印制电路板组装。通孔回流
14、焊接技术是利用回流焊接工艺将通孔元器件焊接在印制板上的工艺方法,可以一次性完成混合组装电路板上的所有元器件的焊接。这样可以降低元器件和组件的热冲击次数,减少工序,提高生产效率,节约制造成本。此项技术已经在工业控制、通信、电力电子、计算机、军工等领域电子产品中得到广泛的应用。本文件对通孔回流焊接技术应用中涉及的元器件、印制板、材料、组装工艺等要求事项,给出了采用通孔回流焊接技术组装电子组件的参考标准。1 通孔回流焊接技术规范 1 范围 本文件规定了印制电路板采用通用回流焊接技术,进行高品质焊接互联和组装的一般要求,描述了元器件、印制板、模板设计等相关规范要求,以及元器件及组件相关试验的测试条件和
15、方法。本文件规定了印制电路板进行通孔回流焊接时的基本事项、工艺条件、检验判据的要求及相关试验条件通用规范。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2423 电工电子产品环境试验 GB/T 2423.28-2005 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验T:锡焊 GB/T 2423.30-2013 环境试验 第2部分:试验方法 试验XA和导则:在清洗剂中浸渍 GB/T 2423.52-2003 电工电子产品环境试验
16、第2部分:试验方法 试验77:结构强度与撞击 GB/T 2423.60-2008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验U:引出端及整体安装件强度 GB/T 4588.3 印制板的设计和使用 GB/T 4588.4 刚性多层印制板分规范 GB/T 19247.1 印制板组装 第1部分:通用规范 采用表面安装和相关组装技术的电子和电气焊接组装的要求 GB/T 19247.3 印制板组装 第3部分:分规范 通孔安装焊接组装的要求 GB 50073 洁净厂房设计规范 GB/T 28162.3 自动操作用元器件的包装 第3部分:表面安装元器件在连续带上的包装 SJ/T 10188 印制板安装用
17、元器件的设计和使用指南 SJ/T 10668-2002 表面组装技术术语 SJ/T 10694 电子产品制造与应用系统防静电检测通用规范 SJ/T 11200-2016 环境试验 2-58部分:试验 试验Td:表面组装元器件可焊性、金属化层耐溶蚀性和耐焊接热的试验方法 SJ 20810A 印制板尺寸与公差 SJ 20896-2003 印制电路板组件装焊后的洁净度检测及分级 QJ 165B 航天电子电气产品安装通用技术要求 IEC 60286-4 自动操作用元器件的包装 第4部分:封装在不同包装中的电子元件用管装料仓 IEC 60286-5 自动操作用元器件的包装 第5部分:矩阵式料盘 IPC-
18、A-610H 电子组件的可接受性 IPC/JEDEC J-STD-020D.1 非气密固态表面贴装器件潮湿/再流焊敏感度分级 IPC/JEDEC J-STD-033D 湿度、再流焊和工艺敏感器件的操作、包装、运输及使用 2 3 术语和定义 SJ/T 10668界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 回流焊 reflow soldering 再流焊 通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的焊料,实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊 来源:SJ/T 10668-2002,定义5.62,有修改 3.2 通孔回流焊接 through-hole reflow(THR)通孔再流焊接
19、 采用回流焊接工艺对带引线通孔安装元器件进行焊接的方法。3.3 通孔回流焊接元件through-hole reflow component(THR component)采用回流焊接工艺组装的带引线通孔安装元器件。3.4 夹头 chuck 贴装头中利用机械力形成抓取动作拾取元器件的零件。3.5 夹持 chucking 夹头(3.4)抓取元器件并维持的状态。3.6 拾取面 pick-up area 用于真空吸嘴拾取或夹头(3.4)夹持(3.5)的元件面(区域)。3.7 元件槽cavity of packaging 料槽 在编带或托盘中放置元器件的凹陷区域。3.8 元件支座 stand-off 用于
20、使元件本体与印制板之间形成一定距离的元件本体上突出点(面)。注:元件支座可以防止元件本体接触焊膏。3.9 支空高度 stand-off height 元件本体与印制板之间的悬空距离。3.10 空隙 clearance 避免元件本体与焊膏接触,确保焊接区域有充分传热的空间。3.11 端子 terminal 焊接到印制板上的元器件焊接引线。3.12 壳体 housing 固定/承载端子等的元器件主体结构部分。3.13 基板 substrate 3 印制板支撑结构的基体材料。3.14 模板 stencil 用于将焊膏或胶水材料转移到印制板上,以实现元器件与印制板连接,有特定图案开口的专用工装。3.1
21、5 A面 A side 安装通孔回流焊接元件(3.3)本体的电路板表面。3.16 B面 B side 相对A面(3.15)的另一面 3.17 模板开孔 stencil apertures 通过激光或蚀刻、电铸等工艺在模板(3.14)上形成的开孔。3.18 阶梯模板 step stencil 不止一个厚度的模板(3.14)。3.19 套印 overprinting 用开孔大于元器件焊盘或孔环直径的模板(3.14)进行印刷。3.20 伸出长度 protrusion length 通孔回流焊接元器件(3.3)的引脚完成焊接后突出B面(3.16)的长度。3.21 通孔填充方式 through-hole
22、 filled method 通过模板开孔(3.17)设计和焊膏印刷参数设置,在元器件通孔中填充焊膏的方法。3.22 通孔空腔方式 through-hole vacant method 通过套印(3.19)技术,在元器件表面焊盘施加焊膏的方法。3.23 通孔填充和套印组合方式 through-hole filled&vacant method 通孔填充方式(3.21)和通孔空腔方式(3.22)组合设计施加焊膏的方法。3.24 焊料起始面 solder source side 施加焊料的面。3.25 焊料到达面 solder destination side 对应焊料起始面(3.34)的另一面
23、4 一般要求 4.1 分类 4 根据电子产品(组件)的用途、性能、可靠性及组装等性能指标要求,本文件对产品进行分类,并划分为三个级别,用来反映产品的可生产性、功能要求和检验(检查/测试)要求等方面的差异。客户(用户)对确定产品(组件)评估所采用的级别负有最终责任。如果用户未明确产品级别,组装厂可确定产品级别;在合同中应明确等级要求及其他例外或附加技术参数和指标要求。A级:普通电子产品 包括消费类产品、某些计算机和计算机外围设备,以及以组件功能完整为主要要求的产品。B级:专用电子产品 包括通信设备、复杂的办公机器,以及要求高性能、长寿命且要求不间断服务的仪器设备。在典型的使用环境下使用不发生故障
24、。C级:高性能电子产品 包括各类必须连续工作或按指令工作的设备。不允许设备停机,最终使用环境可能非常苛刻。而且需要时设备必须能工作,诸如生命维持系统或其他关键系统。4.2 要求的解释 按产品等级和最终用途进行分类时,应使用户能区分产品的性能要求。当用户选择本文件作为强制性要求时,适用条件如下:a)除用户另有规定外,“应”表示的要求是强制执行的。任何违反“应”的要求的项目,需要用户签字认可。如:在装配图、技术规范或合同上规定;b)“必须”仅用于说明不可避免的情况;c)“宜”用于表示推荐或指导的叙述,非强制执行的情况;d)“可”只是可选择的情况,非强制执行的情况;e)“能够”用于表示一种能力。4.
25、3 人员 应经过专业技术培训和品质教育,熟知本规范及相关标准要求;应具备上岗资格,并持证上岗。4.4 设计 本文件不应作为对已批准的设计进行重新设计的唯一理由。组装厂的设计更改建议,应通过用户批准;需要明确的是即使更改建议符合本文件的规定,并能生产出高品质的产品,用户也没有必须接受建议而重新设计的义务。4.5 设施 生产厂地的环境和设施应满足产品组装的需要。生产作业区应保持洁净,地面、设备表面及内部空间、工作台面无灰尘杂质和与工作无关的杂物。4.5.1 温度和湿度 生产作业区环境温度以(235)为宜;相对湿度应控制在30%70%范围内;当相对湿度降低至30%或更低时,组装厂应核实静电防护控制是
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- TBIE 003-2023 通孔回流焊接技术规范 BIE 003 2023 回流 焊接 技术规范
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