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貼片器件手工焊接及其檢測(cè)
貼片器件手工焊接及其檢測(cè)【1】
摘 要：隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，電子類產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)在人們的生活當(dāng)中，并被人們廣泛應(yīng)用。
電子產(chǎn)品的微型化和集成化是當(dāng)代技術(shù)革命的重要標(biāo)志，也是未來發(fā)展的方向。
為了滿足電子系統(tǒng)生產(chǎn)方面的要求，需要對(duì)貼片器件的焊接技術(shù)和焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，減少焊接帶來的一些故障問題，避免出現(xiàn)報(bào)廢器件，節(jié)約生產(chǎn)成本。
文章對(duì)貼片器件的手工焊接步驟和不足之處、貼片拆除和返修以及貼片焊接的檢測(cè)方法進(jìn)行了分析，為貼片器件相關(guān)的工作人員提供一些有益參考。
關(guān)鍵詞：焊接技術(shù);貼片;質(zhì)量檢測(cè)
貼片器件在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，已成為廣大電氣工作人員的首選。
近幾年來，無論是在航空航天領(lǐng)域，還是在機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域，貼片都被相關(guān)設(shè)計(jì)者所重視，并且成為大部分電子設(shè)備的核心器件。
而我國(guó)軍方所用的電子設(shè)備比民用電子設(shè)備所需的要求更高，所應(yīng)用的試驗(yàn)環(huán)境更加惡劣，所以需要生產(chǎn)出可靠性高、質(zhì)量更好的貼片器件來滿足軍方和社會(huì)的需求。
要想生產(chǎn)出符合要求的貼片器件，就必須對(duì)焊接的技術(shù)和質(zhì)量進(jìn)行研究，分析重要的工藝生產(chǎn)、控制環(huán)節(jié)。
因而，我們必須對(duì)其手工焊接技術(shù)進(jìn)行分析，并且對(duì)其焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。
1 手工焊接
1.1 步驟
在生產(chǎn)企業(yè)里，焊接貼片器件主要靠自動(dòng)焊接設(shè)備，但在維修電子產(chǎn)品或研究單件制作樣機(jī)時(shí)，檢測(cè)和焊接貼片元器件都可能用到手工操作。
手工焊接的步驟如下：
(1)焊接材料準(zhǔn)備。
焊錫絲一般使用0.5～0.8mm的活性焊錫絲，也可以用焊錫膏。
要使用腐蝕性小，免清洗的助焊劑。
(2)工具準(zhǔn)備。
要用專用鑷子和恒溫電烙鐵，電烙鐵功率不超過20W。
如果提高要求，最好有熱風(fēng)工作臺(tái)和專用維修站。
(3)焊接。
焊接電阻，電容等兩端元器件時(shí)，一種方法是先在焊盤上涂覆助焊劑，并在基板上點(diǎn)一點(diǎn)專用膠水，將元器件固定在預(yù)定位置上，先焊好一端后，再焊另一端。
另一種方法是先在一個(gè)焊盤上鍍錫，鍍錫后電烙鐵不要離開焊盤，快速用鑷子夾著元器件放在焊盤上，焊好一個(gè)腳后，再焊另一個(gè)引腳。
焊接集成電路時(shí)，先把器件放在預(yù)定位置上，用少量焊錫焊住器件的2個(gè)對(duì)腳，使器件準(zhǔn)確固定，然后將其他引腳涂上助焊劑，依次焊接。
如果技術(shù)水平過硬，可以用H型電烙鐵進(jìn)行“托焊”，即沿著器件引腳，把烙鐵頭快速往后托，焊接速度快，提高效率。
1.2 手工焊接的不足之處
手工焊接雖然簡(jiǎn)單、靈活、容易操作，不會(huì)受到外界因素的影響，但是本身卻存在著一些不足之處。
(1)沒有標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間量來控制焊接、吸錫過程，都是依靠焊操作術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和直覺來判斷。
貼片器件的焊接時(shí)間不宜過長(zhǎng)，一般控制在幾秒鐘，否則會(huì)將集成電路損壞，而焊接時(shí)間不足則會(huì)出現(xiàn)虛焊。
(2)手工焊接不能夠精確掌握焊接的質(zhì)量，容易出現(xiàn)連焊、虛焊等情況。
焊接技術(shù)人員只憑借自身的經(jīng)驗(yàn)，沒有精確控制焊接時(shí)的焊錫量，所以焊接過程中可能出現(xiàn)：焊錫量過多，造成連焊的現(xiàn)象，最終出現(xiàn)斷路;焊錫量過少會(huì)造成虛焊，使個(gè)別的引腳脫焊。
虛焊比較難發(fā)現(xiàn)，可能不會(huì)在測(cè)試初期顯現(xiàn)出來，但很可能在任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障。
(3)手工焊接有較多局限性。
電阻，電容等兩端元器件和簡(jiǎn)單的集成電路可以手工焊接完成，但象BGA方式封裝的大型集成電路手工焊接沒辦法完成，必須用專用貼片設(shè)備。
2 貼片器件的拆除及返修
產(chǎn)品檢測(cè)失效的元器件一般都會(huì)采用手工拆除的方法來拆除貼片器件，通常有以下幾種拆除法：
(1)拉線拆除法。
拉線法是采用一根粗細(xì)、長(zhǎng)短合適的漆包線，利用漆包線來切割溶化后的焊錫進(jìn)行拆除。
將線條的一端清理干凈加上焊錫，從拆除部位的引腳底部穿過，并將其焊接在適當(dāng)?shù)暮更c(diǎn)上，另一端用手拿著，用電烙鐵對(duì)引腳進(jìn)行加熱，并且用適當(dāng)?shù)牧Χ认蛏侠岚�，等引腳焊錫完全融化之后，就可以將引腳脫離出電路板。
其他部位的引腳拆除與其相同，等所有的引腳都離開電路板之后，就可以將之完全拆除。
拉線拆除法雖然比較慢，但是準(zhǔn)確度非常高。
(2)分離拆除法。
分離法拆除貼片器件可以說成是一種破壞法，利用適當(dāng)?shù)墓ぞ邔⒓呻娐匪闹艿囊_直接剪斷，然后用鑷子將集成塊拆除，再用鑷子和電烙鐵的尖頭將引腳一個(gè)個(gè)拆除。
這種方法最適合長(zhǎng)貼片器件，能夠很好地保護(hù)印制板，但是拆除下來的芯片卻會(huì)受到極大的破壞，可能會(huì)失效，因此這種方法只建議在特殊情況使用。
(3)用專用加熱頭拆焊元器件。
一般想要拆焊晶體管和集成電路，要專用的加熱頭，用S型和L型加熱頭可以拆焊SOT晶體管和SO，SOL封裝的集成電路。
(4)用熱風(fēng)工作臺(tái)拆焊。
近年來，各種熱風(fēng)工作臺(tái)已經(jīng)在電子產(chǎn)品維修行業(yè)中普及。
熱風(fēng)工作臺(tái)的熱風(fēng)筒上可以裝配各種專用的熱風(fēng)嘴，用于拆卸不同尺寸，不同封裝方式的芯片。
3 貼片器件焊接質(zhì)量檢驗(yàn)方法
3.1 目視檢測(cè)法
目測(cè)檢測(cè)貼片手工焊接質(zhì)量必須采用相關(guān)的放大設(shè)備，就是將手工焊接之后的電路板進(jìn)行清洗，清洗干凈之后放在高放大倍數(shù)的顯微鏡設(shè)備下，通過放大鏡來直接觀測(cè)芯片引腳的手工焊接狀況，但是無法直接觀測(cè)出虛焊的情況。
3.2 性能測(cè)試法
性能測(cè)試法是檢查手工焊接之后芯片的性能指標(biāo)參數(shù)，通過加電測(cè)試法檢測(cè)芯片在電路板中的功能用途，功能正常的情況可以初步認(rèn)定為合格產(chǎn)品，無法實(shí)現(xiàn)功能的情況則直接判斷為不合格產(chǎn)品。
這種檢測(cè)方法無法發(fā)現(xiàn)深層次的虛焊，只能通過各種環(huán)境試驗(yàn)同步考核虛焊情況。
3.3 直接檢查引腳法
直接檢查引腳法需要借助相關(guān)的工具，如，細(xì)橡膠棒(橡膠棒的兩頭必須是圓潤(rùn)光滑的，不能鋒利)。
用細(xì)橡膠棒的頭部輕輕撥動(dòng)手工焊接的引腳，檢測(cè)其手工焊接是否合格。
一般情況下，焊接質(zhì)量越好的引腳，越難將其撥動(dòng)，而虛焊及脫焊等情況，可以直接將其撥動(dòng)，很容易發(fā)現(xiàn)這些不合格的焊接。
這種檢測(cè)方法必須掌握好撥動(dòng)的力度，否則會(huì)直接造成引腳損傷。
以上這些焊接檢測(cè)方法都是用在大型貼片焊接質(zhì)量檢測(cè)之上，很多情況下都是使用兩種方法結(jié)合檢測(cè)焊接質(zhì)量。
4 結(jié)束語(yǔ)
目前，我國(guó)手工焊接質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)不是很完美，其中存在著許多缺點(diǎn)，過于依靠經(jīng)驗(yàn)和直覺，無法做到精確。
因此，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該加大對(duì)貼片器件手工焊接技術(shù)及其檢測(cè)技術(shù)的研究力度，尋找出完美無缺陷的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，為檢測(cè)人員減少工作壓力。
同時(shí)，應(yīng)該將現(xiàn)代高科技應(yīng)用到焊接技術(shù)中，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，尋找更為精確的焊接技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
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[2]周德儉.表面組裝焊接技術(shù)新發(fā)展[J].電子工藝技術(shù).
貼片器件手工焊接與檢測(cè)【2】
摘要：本文主要闡述了貼片器件尤其大型集成貼片器件，引腳數(shù)量多。
類似于DSP、FPGA等，這類貼片器件的手工焊接技術(shù)和技巧，在一定程度上起到提高貼片器件焊接質(zhì)量，減少由于虛焊帶來的故障以及報(bào)廢;同時(shí)本文又對(duì)貼片器件焊接質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了分析和展望。
引言
隨著控制技術(shù)的發(fā)展，集成化程度的提高，各類電子設(shè)備也趨于功能強(qiáng)大、體積小、重量輕的方向發(fā)展。
貼片器件的迅速發(fā)展及推廣，成為廣大電氣設(shè)計(jì)者的首選。
近年來航空、航天用各類電子設(shè)備也廣泛采用貼片器件，尤其是大部分的核心器件類似于DSP、FPGA等。
由于軍用電子設(shè)備必須通過比民用設(shè)備更為嚴(yán)酷的環(huán)境試驗(yàn)考核和更高的可靠性要求。
所以貼片器件的焊接質(zhì)量至關(guān)重要，成了高可靠性的重要工藝控制環(huán)節(jié);加上部分電路板器件安裝的特殊要求，高焊接質(zhì)量的貼片機(jī)無法使用，只能采用手工焊接方式。
雖然手工焊接是最為傳統(tǒng)的焊接方式，但是受到焊接者的焊接經(jīng)驗(yàn)、焊接溫度、焊接時(shí)間、焊接方法等方面的主觀的限制，所以焊接質(zhì)量也層次不齊。
本文主要針對(duì)貼片器件的手工焊接技術(shù)進(jìn)行了探討，對(duì)于貼片器件焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)方法提出了更高的要求，即需要制定一套詳細(xì)的檢驗(yàn)方法或采用一些先進(jìn)的方法和儀器設(shè)備用來檢測(cè)貼片器件焊接質(zhì)量，減少由于虛焊帶來的故障和報(bào)廢。
一、手工焊接
(一)手工焊接的一般步驟
手工焊接是一種技術(shù)成熟的、操作方便、靈活的一種焊接方式，目前大部分軍用電子產(chǎn)品還是采用這種焊接方式，焊接過程一般都采用以下步驟。
1、焊接準(zhǔn)備
貼片器件焊接一般需要的工具有：恒溫電烙鐵、松香、焊錫、熱槍、特細(xì)橡膠棒、高放大倍數(shù)放大鏡或顯微鏡系統(tǒng)。
2、貼片的固定
有兩種方法：一是用少許普通膠水涂在集成電路和塑封部分，把集成電路正對(duì)焊盤固定在電路板上，待膠水變干將集成電路固定好，防止施焊時(shí)集成電路移動(dòng)。
二是集成電路正放在電路板焊盤上，用烙鐵固定好IC四個(gè)角的引腳。
3、焊接引腳
在引腳上涂上松香水，起助焊的作用，而且焊接時(shí)松香還可以防止集成電路過熱。
用電烙鐵給一排的引腳同時(shí)加熱，然后加焊錫絲，使焊錫熔化并完全浸潤(rùn)焊點(diǎn)和引腳。
一排引腳同時(shí)焊好，移去焊錫絲和電烙鐵，一般情況下焊錫會(huì)把引腳同時(shí)焊在一起。
4、吸錫整理
用金屬編制帶或多芯導(dǎo)線把一排引腳上的多余焊錫吸干凈，引腳間不需連接的地方焊錫被吸走，只有焊盤和引腳處才留下焊錫，這樣被焊接在一起的引腳就會(huì)正常分開。
最后，再用酒精棉球或毛刷沾酒精清洗松香清除引腳間的多余物。
(二)手工焊接的不足
手工焊接方式雖然操作方便、靈活，不受環(huán)境、地域和特殊焊接工藝的限制，但也有其自身的不足，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1、焊接過程和吸錫過程時(shí)間控制沒有直觀的時(shí)間量來控制，主要靠焊接者的直覺和經(jīng)驗(yàn)。
整個(gè)焊接過程和吸錫過程的時(shí)間不要太太長(zhǎng)，控制在幾秒鐘時(shí)間為宜，否則過熱容易損壞集成電路，焊接時(shí)時(shí)間不夠又極易出現(xiàn)虛焊。
2、焊接溫度控制不能保證真正的“恒溫”，因?yàn)楹附訒r(shí)間的長(zhǎng)短、焊錫量的多少都將直接影響焊接溫度。
如果焊錫較多溫度就會(huì)升高，焊錫過少松香就很容易燒焦，可能會(huì)造成芯片或印制電路板的損傷。
3、不能保證焊接質(zhì)量，手工焊接很容易出現(xiàn)不同程度的連焊和虛焊，因?yàn)楹附訒r(shí)焊錫的多少，只能憑借焊接者的個(gè)人主觀判斷，所以焊接時(shí)焊錫過多容易出現(xiàn)連焊的現(xiàn)象，這樣可能會(huì)造成不同程度的短路現(xiàn)象，焊錫過少就會(huì)出現(xiàn)不能程度的虛焊，比如個(gè)別引腳的脫焊、和虛焊，這些情況可能在測(cè)試初期不一定能發(fā)現(xiàn)，但是在經(jīng)歷環(huán)境試驗(yàn)的任何一個(gè)階段都可能出現(xiàn)故障。
二、貼片器件的拆除及返修
對(duì)于需要手工焊接的大型貼片器件在失效后的拆除一般情況也只適合手工拆除的方法。
手工拆除的方法也很多，本文主要介紹比較常用的幾種。
拉線法：取一根長(zhǎng)度和粗細(xì)合適的漆包線，將其一端刮干凈上錫后，從集成塊引腳的底部穿過，并將這一端焊在電路板的某一焊點(diǎn)上，用手拿著漆包線的另一端，用電烙鐵加熱1引腳，同時(shí)用手輕輕向外拉漆包線(向外拉線時(shí)，略向上用力)，當(dāng)1腳焊錫熔化后，該腳即被拉起離開電路板。
采用同樣的方法焊開其他引腳，直到集成塊的每個(gè)腳都與電路板分開后，即可取下集成塊。
這種方法比較慢，但比較可靠。
需要注意的是必須等所有焊錫完全熔化后，才能用力拉漆包線，否則會(huì)造成焊盤起皮、斷落。
堆錫法，首先用烙鐵在集成塊四周引腳上加滿焊錫。
然后用電烙鐵頭在集成塊四周焊錫中快速移動(dòng)，使四周的焊錫全部熔化，這時(shí)用鑷子輕輕將集成塊取下，或者同時(shí)用兩把烙鐵對(duì)集成塊加熱，這樣提高了拆卸速度，這種方法簡(jiǎn)便快捷，但是必須掌握好“度”，也就是是說，既要是焊錫全部熔化，也不能加熱太久，否則就有可能造成電路板的嚴(yán)重?fù)p壞。
分離法，分離法也簡(jiǎn)稱破壞法，這種方法就是用合適的工具(類似平口的斜口鉗等)沿集成電路引腳的根部將引腳剪斷，用鑷子拆下集成塊除引腳的部分，然后再用鑷子和尖頭烙鐵將引腳一根根的拆下，這種分離拆除法適合貼器件較長(zhǎng)的情況，可以很好的保護(hù)印制板不受到損壞，但是拆卸下來的芯片受到破壞，可能無法進(jìn)行正常器件測(cè)試和失效分析，除非特殊情況，一般不建議采用此方法。
整體加熱法，這種方法是指先將該大型集成帖片器件周圍的電子元器件等保護(hù)一起來，最為簡(jiǎn)單而常用的方法就是將多層紙膠帶貼在需要拆卸器件的周圍(還可以采用硅橡膠等在需要拆卸器件的周圍形成保護(hù)層)，然后用熱搶檔位為380-400度均勻加熱需要拆卸器件所有的焊接引腳，待焊錫熔化時(shí)輕輕用鑷子取走該帖片器件，之后再用吸錫帶或多股鍍銀線等清除焊盤上多余的焊錫，并用酒精清洗焊盤，這種方法適合該大型集成帖片器件周圍空間較大，而且帖片器件引腳較短的情況。
三、貼片器件焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)方法
目前手工焊接主要的檢測(cè)方法有目視檢測(cè)法、性能測(cè)試法和直接檢查引腳法。
目視檢測(cè)法是主要是指借助高放大倍數(shù)的放大鏡燈或顯微鏡顯示系統(tǒng)進(jìn)行目視檢查，檢查過程就是將焊接并清洗之后的電路板放在高放大倍數(shù)的放大鏡燈或顯微鏡系統(tǒng)下面，通過放大的方法很容易觀測(cè)出芯片引腳直接是否有連焊或者脫焊的情況。
缺點(diǎn)是不能發(fā)現(xiàn)虛焊的情況。
性能測(cè)試法是指根據(jù)所焊接芯片的性能指標(biāo)參數(shù)、以及在該電路板中的功能用途加電測(cè)試的方法，如果該芯片在電路中功能得以實(shí)現(xiàn)，初步判斷焊接合格，比如DSP、FPGA就可以通過軟件的加載、燒寫和系統(tǒng)電性能測(cè)試的方法來確定焊接質(zhì)量的好壞，缺點(diǎn)是不能發(fā)現(xiàn)更為深層次的虛焊。
深層次的虛焊只能同各種環(huán)境試驗(yàn)同步考核。
直接檢查引腳法一般是指借助于細(xì)的橡膠棒等(注意頭部應(yīng)圓潤(rùn)光滑不鋒利)工具輕輕的撥動(dòng)芯片的引腳，來檢查焊接質(zhì)量的方法。
通常情況下對(duì)于焊接質(zhì)量好的引腳是無法撥動(dòng)的，但是對(duì)于脫焊和焊錫很少造成的虛焊的引腳就很容易發(fā)現(xiàn)，當(dāng)橡膠棒接觸到該類引腳時(shí)就會(huì)觀察到引腳偏向側(cè)邊或出現(xiàn)彈性的運(yùn)動(dòng)，這種情況多為引腳脫焊或虛焊。
缺點(diǎn)是如果撥動(dòng)時(shí)用力不當(dāng)，會(huì)造成引腳的損傷。
以上三種方法是檢查這種大型貼片芯片焊接質(zhì)量的常用方法，通常情況下將方法一和方法二結(jié)合起來使用，就可以檢查出焊接質(zhì)量的好壞。
第三種方法主要用于排故時(shí)(已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該芯片無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能出現(xiàn)故障了)使用，正常情況下不推薦使用。
四、發(fā)展前景與展望
目前手工焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)方法，不管是目視檢測(cè)法還是性能測(cè)試法都無法直觀的判斷出深層次的虛焊情況，而借用細(xì)橡膠棒等直接檢查引腳焊接情況的方法不僅效率低，而且容易造成貼片器件引腳的損傷，并且大多這種損傷都是不可逆、不可直接發(fā)現(xiàn)的，所以除非排故需要，并不推薦使用。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前很大一部分電路板的報(bào)廢都是由于大型集成貼片器件的虛焊造成的。
所以迫切需要一種類似于金屬件的“探傷技術(shù)”的設(shè)備出現(xiàn)，這樣在集成帖片器件手工焊接結(jié)束后，先通過檢驗(yàn)設(shè)備對(duì)器件的每一個(gè)引腳進(jìn)行“探傷”，只有“探傷”合格的產(chǎn)品才進(jìn)行下步工序的調(diào)試及后續(xù)的環(huán)境試驗(yàn)。
這樣由于深層次的虛焊造成的故障就可以得到很好的控制。
五、結(jié)束語(yǔ)
本文通過對(duì)大型集成貼片器件的手工焊接、維修及拆除、檢測(cè)技術(shù)的探討以及各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較，在一定程度上對(duì)于手工焊接起到了技術(shù)指導(dǎo)作用。
同時(shí)對(duì)于目前貼片器件的檢驗(yàn)方法方面提出了更高的要求與未來發(fā)展方向的展望。
參考文獻(xiàn)：
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