T-BIE 004-2023 通孔回流焊接技术规范

代替T/BIE003—2023T/BIE004—2023通孔回流焊接技术规范IT/BIE004—2023前言VI2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洁净度44.5.3照明4.5.4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/BIE004—20236.2元器件布局157通孔回流焊接工艺规范要求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248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模板开孔的宽厚比和面积比31T/BIE004—2023B.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0.4mm38C.1.3端子位置公差0.3mm39C.1.4端子位置公差0.2mm40C.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10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/BIE004—2023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26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.6X-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0.4mm（端子直径1.0mm，孔径1.4mm)示例图C.3端子位置公差0.3mm（端子直径1.0mm，孔径1.4mm)示例图C.4端子位置公差0.2mm（端子直径1.0mm，孔径1.3mm)示例图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.8长方形端子（U槽开孔）示例41表1端子伸出长度9VT/BIE004—2023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43VIT/BIE004—2023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》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。本文件代替T/BIE003-2023《通孔回流焊接技术规范》，与T/BIE003-2023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、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/BIE003-2023。T/BIE004—2023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。1T/BIE004—2023通孔回流焊接技术规范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/T2423电工电子产品环境试验GB/T2423.28-2005电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验T：锡焊GB/T2423.30-2013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/T2423.52-2003电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验77：结构强度与撞击GB/T2423.60-2008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/T4588.3印制板的设计和使用GB/T4588.4刚性多层印制板分规范GB/T19247.1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/T19247.3印制板组装第3部分：分规范通孔安装焊接组装的要求GB/T28162.3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GB50073洁净厂房设计规范QJ165B航天电子电气产品安装通用技术要求SJ/T10188印制板安装用元器件的设计和使用指南SJ/T10668-2002表面组装技术术语SJ/T10694电子产品制造与应用系统防静电检测通用规范SJ/T11200-2016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SJ20810A印制板尺寸与公差SJ20896-2003印制电路板组件装焊后的洁净度检测及分级IEC60286-4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IEC60286-5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/JEDECJ-STD-020D非气密固态表面贴装器件潮湿/再流焊敏感度分级2T/BIE004—2023IPC/JEDECJ-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/T10668界定的以及下列术语和定义适用于本文件。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/T10668-2002，定义5.62，有修改]通孔回流焊接through-holereflow(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。通孔回流焊接元件through-holereflowcomponent(THRcomponent)采用回流焊接工艺组装的带引线通孔安装元器件。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。夹头（3.4）抓取元器件并维持的状态。拾取面pick-uparea用于真空吸嘴拾取或夹头（3.4）夹持（3.5）的元件面（区域）。元件槽cavityofpackaging3T/BIE004—2023料槽在编带或托盘中放置元器件的凹陷区域。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：元件支座可以防止元件本体接触焊膏。支空高度stand-offheight元件本体与印制板之间的悬空距离。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。端子terminal焊接到印制板上的元器件焊接引线。固定/承载端子等的元器件主体结构部分。基板substrate印制板支撑结构的基体材料。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。A面Aside安装通孔回流焊接元件（3.3）本体的电路板表面。4T/BIE004—2023相对A面（3.15）的另一面模板开孔stencilapertures通过激光或蚀刻、电铸等工艺在模板（3.14）上形成的开孔。阶梯模板stepstencil不止一个厚度的模板（3.14）。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。伸出长度protrusionlength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。通孔填充方式through-holefilledmethod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。通孔空腔方式through-holevacantmethod通过套印（3.19）技术，在元器件表面焊盘施加焊膏的方法。通孔填充和套印组合方式through-holefilled&vacantmethod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。焊料起始面soldersourceside5T/BIE004—2023施加焊料的面。焊料到达面solderdestinationside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：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。4.3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6T/BIE004—2023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（23±5）℃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否可靠，并确保适合助焊剂和焊膏性能及应用的环境湿度。4.5.2洁净度产品生产过程应对各类污染物进行控制，生产作业区的洁净度应根据产品组装要求和产品精密程度的不同进行选择和确定，设计规范及空气洁净度等级应符合GB50073的规定。4.5.3照明生产作业区应具有良好的照明条件，工作台面照明强度应不低于1000lx，且台面无强烈反光和阴影。4.5.4电源和气源应根据设备的使用要求，配备相应的供电和气源，在设备端应配备有稳压器，保持设备稳定运行。配置有一定压力的气源，空气压缩机应置于作业区外部。气路应配备过滤净化装置，保证气体无水、无油、无杂质。4.5.5静电防护区域（EPA）生产作业区应为静电防护区域，配备防静电地面、防静电工作台、防静电电路板架、静电防护接地系统等静电防护措施。静电防护的规范及关键指标应符合SJ/T10694的规定。作