通孔回流焊接技术规范团标(T-BIE 004—2023).pdf
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1、ICS31.190CCS L 94T/BIE北京电子学会团体标准T/BIE 0042023代替 T/BIE 0032023通孔回流焊接技术规范Specifications for through-hole reflow(THR)soldering(公式稿)(本稿完成日期:2023-05-12)2023-05-12 发布2023-05-12 实施北 京 电 子 学 会 发 布T/BIE 0042023I目次前言VI引言VII1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义24 一般要求34.1 分类44.2 要求的解释44.3 人员44.4 设计44.5 设施44.5.1 温度和湿度44.5.2 洁
2、净度44.5.3 照明54.5.4 电源和气源54.5.5 静电防护区域(EPA)54.5.6 工具(工装)和设备55 元器件设计及规范要求55.1 元器件外形结构与设计55.1.1 设计图及规范55.1.2 拾取面要求65.1.3 元器件放置形态75.1.4 元器件底部要求75.1.5 端子的要求85.1.6 元器件高度115.2 元器件质量125.3 焊料兼容性125.4 元器件包装126 通孔回流焊接的印制板设计136.1 元器件焊盘和孔径设计136.1.1 圆形端子孔径136.1.2 非圆形端子146.1.3 焊盘设计15T/BIE 0042023II6.2 元器件布局157 通孔回流
3、焊接工艺规范要求167.1 工艺分析167.1.1 元器件贴装分析167.1.2 元器件尺寸分析167.1.3 元器件耐焊接热分析177.1.4 元器件焊料填充分析187.2 通孔回流焊接工艺流程187.3 焊膏涂敷197.3.1 涂敷方式197.3.2 焊膏印刷品质检测207.4 元器件插装及检测207.4.1 元器件插装207.4.2 检测217.5 回流焊接217.5.1 回流焊接曲线217.5.2 焊接品质检查237.6 产品(组件)清洗及检测237.6.1 清洗237.6.2 洁净度检测247.7 组装后的元器件拆卸或更换247.7.1 拆卸方式选择247.7.2 拆卸及更换流程24
4、8 通孔回流焊接电子组件的可接受判定标准248.1 焊点形态分析248.1.1 焊点外观248.1.2 通孔焊料垂直填充和润湿检测258.2 焊点微观结构分析268.3 焊点强度分析278.4 焊接不良示例278.5 其他的组装品质判定标准27附 录 A(资料性附录)通孔回流焊接典型缺陷实例28A.1 锡珠(焊料飞溅溢出)28A.2 通孔填充不足28A.3 焊接界面未形成可接受焊点29A.4 元器件回流焊接后浮高、倾斜事例29A.5 印制板设计不合理事例29A.6 元器件回流焊接后 X-ray 检测不合格事例30附 录 B(指南性附录)模板设计指南31B.1 模板设计31B.1.1 模板开孔的
5、宽厚比和面积比31T/BIE 0042023IIIB.1.2 模板开孔尺寸设计31B.1.3 模板开孔间隙32B.1.4 需求焊膏量(体积)计算32B.1.5 模板类型及厚度34B.2 模板开孔形状36附 录 C(资料性附录)端子位置公差与孔的配合38C.1 端子与通孔38C.1.1 端子位置公差与通孔的间隙38C.1.2 端子位置公差 0.4 mm38C.1.3 端子位置公差 0.3 mm39C.1.4 端子位置公差 0.2 mm40C.2 端子与模板开孔40C.2.1 端子位置公差与圆形端子40C.2.2 端子位置公差与正方形端子40C.2.3 端子位置公差与长方形端子41C.2.4 端子
6、位置公差与长方形端子(通孔为 U 槽开孔)41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42D.1 润湿性42D.2 半润湿42D.3 耐焊接热应力43D.4 耐溶剂性43D.4.1 元器件耐溶剂性43D.4.2 标识耐溶剂性44D.5 机械应力44D.6 元器件可靠性44D.7 焊接曲线44参 考 文 献45图 1 拾取面示例6图 2 元器件与料槽示例7图 3 夹头与元器件及料槽示例7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8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 0.4 mm 示意图10图 10 端子
7、与基准位置的位置公差示意图10图 11 端子形状示意图11图 12 可润湿高度示意图11图 13 端子的光学识别对比度示意图11T/BIE 0042023IV图 14 在编带或托盘中标明特定方向示例12图 15 元器件编带包装示例13图 16 方形端子的通孔设计14图 17 扁形端子的通孔设计15图 18 通孔回流焊接元件布局示意图16图 19 元器件高度示意图17图 20 印制板通孔回流焊单面组装工艺流程18图 21 印制板通孔回流焊双面组装工艺流程19图 22 焊膏印刷方式示意图20图 23 热风通孔回流焊接温度曲线示意图23图 24 焊点外观形状25图 25 焊料垂直充填示意图26图 2
8、6 焊料起始面外圆周润湿示意图26图 27 金属间化合物层图例27图 28 抗拉强度测试引脚断裂情况27图 A.1 锡珠(焊料飞溅溢出)图例28图 A.2 通孔填充不足图例28图 A.3 焊接界面未形成可接受焊点图例29图 A.4 元器件浮高、倾斜及使用工装示例29图 A.5 印制板设计不合理示例30图 A.6 X-ray 检测不合格示例30图 B.1 网板开孔尺寸示意图31图 B.2 模板开孔与通孔焊盘的距离示意图32图 B.3 模板开孔间隙示意图32图 B.4 通孔回流焊焊点示意图34图 B.5 通孔焊盘模板开口和焊膏印刷示意图34图 B.6 无阶梯模板示意图35图 B.7 阶梯模板示意图
9、35图 B.8 二次印刷模板示意图36图 B.9 开孔间距示意图36图 B.10 开孔长度示意图37图 B.11 开孔形状不一致和施加预制焊片示意图37图 B.12 开孔的排气通路示意图37图 C.1 通孔孔壁与端子间隙示意图38图 C.2 端子位置公差 0.4 mm(端子直径 1.0 mm,孔径 1.4 mm)示例39图 C.3 端子位置公差 0.3 mm(端子直径 1.0 mm,孔径 1.4 mm)示例39图 C.4 端子位置公差 0.2 mm(端子直径 1.0 mm,孔径 1.3 mm)示例40图 C.5 圆形端子示例40图 C.6 正方形端子示例41图 C.7 长方形端子示例41图 C
10、.8 长方形端子(U 槽开孔)示例41表 1 端子伸出长度9T/BIE 0042023V表 2 端子伸出长度范围9表 3 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14表 5 孔径与焊盘外径对照表15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)17表 7 常用绝缘体材料特点和耐温17表 8 典型通孔回流焊接工艺窗口22表 9 电子产品洁净度分级及洁净度指标23表 10 通孔填充量和润湿25表 11 耐焊接热测试条件43T/BIE 0042023VI前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。
11、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。本文件代替T/BIE 003-2023通孔回流焊接技术规范,与T/BIE 003-2023相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:更改了范围的描述(见第 1 章,2023 年版第 1 章);更改了规范性引用文件排序(见第 2 章,2023 年版第 2 章);更改了一般要求的描述(见 4.5.2,2023 年版 4.5.2);更改了元器件耐焊接热分析的表 7(见 7.1.3,2023 年版 7.1.3);更改
12、了典型通孔回流焊接工艺窗口的描述(见 7.5.1,2023 年版 7.5.1);更改了焊点外观形状的图片(见 8.1.1,2023 年版 8.1.1);更改了金属间化合物层图例的图片(见 8.2,2023 年版 8.2);更改了抗拉强度测试引脚断裂情况的图片(见 8.3,2023 年版 8.3);更改了资料性附录 A 中通孔回流焊接典型缺陷实例(见附录 A,2023 年版附录 A);更改了指南性附录 B 中需求焊膏量(体积)计算的描述(见附录 B,2023 年版附录 B);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
13、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SMT专业委员会、北京电子学会智能制造委员会、四川省电子学会SMT/MPT技术专委会、北京航星机器制造有限公司、清华大学基础工业训练中心、北京华航无线电测量研究所、航天信息股份有限公司、连云港杰瑞电子有限公司、中航航空电子有限公司、电信科学技术仪表研究所、重庆金美通信有限责任公司、无锡市古德电子有限公司、新华三技术有限公司、中国电子科技集团公司第十四研究所、中国电子科技集团公司第三十研究所、苏州欧方电子科技有限公司、
14、北京航天光华电子技术有限公司、江苏新安电器股份有限公司、中兴通讯股份有限公司、杭州迪普科技股份有限公司、成都凯天电子股份有限公司、成都云海龙电科技有限公司、成都熊猫电子科技有限公司、成都宏明电子股份有限公司、快克智能装备股份有限公司、北京康普锡威科技有限公司、中山翰华锡业有限公司、中达电子(江苏)有限公司、无锡日联科技股份有限公司、伟创力电子技术(苏州)有限公司、杭州海康威视电子有限公司。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、毛久兵、王怀军、刘海峰、朱海江、王金伟、姜田子、耿明、邓
15、成、邱华盛、梁剑、杨绍华、蔡成、杜柳、马龙、廖小波、董恩辉、刘海涛、苏兴菊、王军民、苏莹、杨应洲、刘骏、华晖、傅健平。本文件历次版本发布情况为:2023年首次发布为T/BIE 003-2023。T/BIE 0042023VII引言随着电子产品向高集成化、高密度组装方向发展,电子产品组装技术以表面贴装技术为基础。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。通孔回流焊接技术是利用回流焊接工艺将通孔元器件焊接在
16、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。T/BIE 00420231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孔回流焊接技术,进行高品质电子装联的一般要求,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方法。本文件规定了印制电路板进行
17、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 第2部分:试验方法 试验77:结构强度与撞
18、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/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GB 50073 洁净厂房设计规范QJ 165B 航天电子电气产品安装通用技术要求SJ/T 10188 印制板安装用元器件的设
19、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-A-610H 电子组件的可接受性IPC/JEDEC J-STD-020D 非气
20、密固态表面贴装器件潮湿/再流焊敏感度分级T/BIE 00420232IPC/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 t
21、hrough-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 packagingT/BIE 00420233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
22、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。3.15A面 A side安装通孔回流焊接元件(3.3)本体的电路板表面。T/BIE 004202343.1
23、6B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 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
24、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 sideT/BIE 00420235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4一般要求4.1分类根据电子产品(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
25、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。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
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