IPC-A-610D 电子制造与电子组装的可接受条件1-99

1 1 1 前言前言 本文包括以下内容 1 1 范围范围 1 2 目的目的 1 3 特殊设计特殊设计 1 4 术语和定义术语和定义 1 4 1 分级 1级 通用类电子产品 2级 专用服务类电子产品 3级 高性能电子产品 1 4 2 验收条件 1 4 2 1 目标条件 1 4 2 2 可接受条件 1 4 2 3 缺陷条件 1 4 2 4 制程警示条件 1 4 2 5 多种情况结合 1 4 2 6 未指明的情况 1 4 3 板面方向 1 4 3 1 主面 1 4 3 2 辅面 1 4 3 3 焊接起始面 1 4 3 4 焊接终止面 1 4 4 冷焊连接 1 4 5 电气间隙 1 4 6 高电压 1 4 7 侵入式焊接 1 4 8 浸析 1 4 9 弯月形涂层 元器件 1 4 10 焊锡膏内插针 1 4 11 导线直径 1 5 例图与插图例图与插图 1 6 检查方法检查方法 1 7 尺寸的鉴定尺寸的鉴定 1 8 放大装置和照明放大装置和照明 1 2 2 前言前言 本翻译版本如与英语版本出现冲突 时 以英文版本为优先 1 1 范围范围 本标准是由 IPC产品保证委员会制订的关于电子组件 质量目视检验接受条件的文件 本文件阐述有关电子制造与电子组装的可接受条件 从历史角度看 电子组装标准包括更为全面的有关原 则和技术的指导性阐述 为更全面理解本标准的内容 和要求 请同时使用本标准的关联文件 IPC HDBK 001 IPC HDBK 610和 IPC EIA J STD 001 本标准条件的目的不在于定义完成组装操作过程的工 艺或批准客户产品的修理 更改 例如 对粘接条件的 规定并不意味 批准 要求粘接的应用 引脚绕线顺时 针方向的描述并不意味 批准 要求所有的引脚绕线都 要顺时针方向缠绕 IPC A 610包括了 IPC EIA J STD 001范围以外有关操作 方法 机械性能以及其它工艺方面的标准 相关文件 的概要见表 1 1 表表 1 1相关文件概要相关文件概要 文件用途 文件编号 说明 设计标准 IPC 2220 系列 IPC SM 782 IPC CM 770 有关设计要求 根据布线精度 密度和产品制造工艺的复杂性分为 A B C三 级 元器件及组装制程指南 辅助印制板光板的设计 注重于表面贴装焊盘图形 并 辅助组件的设计 注重于通常包括在设计过程与文件内的表面贴装和通孔插装原 则 成品文件 IPC D 325 描述由客户设定的对最终产品特定的印制板光板的要求 或最终成品组装要求的 文件 其中细则可以参考行业规范或工艺标准 也可根据客户的选择或内部标准 要求 成品标准 IPC EIA J STD 001 有关焊接电气和电子组件要求 包括最终产品的最低可接受条件 判定方法 检 测方法 检测频度以及有关过程控制法的运用的要求 可接受标准 IPC A 610 指示印制板和 或电子组件的各种高于产品最低可接受要求状况的图片说明性文 件 它同时描述了各种不受控 制程警示或缺陷 的状况以辅助生产现场工艺评 价人员及时发现和纠正问题 培训计划 可选择 有关培训要求的文件 描述制程的教导及学习程序 及执行验收要求的技术 其 中包括 成品标准 可接受标准或客户制定要求等 返工与修理 IPC 7711A IPC 7721A 操作程序文件 包括涂覆 元器件拆除及更换 阻焊层修补 层压材料 导线和 镀通孔的更改与修理 1 3 3 前言 续 前言 续 IPC HDBK 610 是份支持性文件 提供另加的资料以解 释本规范内容及详述从目标至缺陷各转变界限的技术 基本原理 此外 该支持文件还提供了对影响性能但 通常不能通过目检察觉的制程更为广泛的理解 这份文件所提供的说明对于缺陷情况及有制程警示的 制程的处理很有用 并能回答有关澄清本规格的应用 及使用的问题 除非个别注明 合同上对本标准的参 考并不额外强加 IPC HDBK 610的内容 1 2 目的目的 本文件的外观目视标准体现了 IPC现有标准以及其他 适用规范的要求 为了使用户引用和使用本文件的内 容 涉及的组件或产品应该符合现有 IPC相关文件的 要求 如 IPC SM 782 IPC 2220 系列 IPC 6010 系列 和 IPC A 600 如果组件不能符合这些文件的 要求或相当的要求 那么可接受条件则需由客户和供 应商来进行确定 本文件中的图片描绘每页标题说明的规范主题 并附 有图片说明 本文件的目的不在于排斥任何有关元器 件安装或电子连接中助焊剂及焊料的可接受程序 但 是所使用的方法必须确保焊接点能够符合本文件规定 的可接受条件要求 当图片与相关文字说明有出入时 应以文字说明优 先 当图片与相关文字说明有出入时 应以文字说明优 先 1 3 特殊设计特殊设计 作为一份业界认同的标准 IPC A 610并无法涵盖元器 件和产品设计相关的所有情况 当使用特殊或不普遍 的技术时 可能有必要另设验收条件 当然 若相似 特征存在 本文件是可以作为产品验收条件的指引 通常 在考虑产品性能要求时 必须要对其特殊特性 下定义 这些定义必须有用户的参与 尤其是 3级产 品须有用户的认可 有关条件也必须包括对产品可接 受性的认同定义 尽可能请将认同的条件递交于 IPC技术委员会以便考 虑归入本标准新版本 1 4 术语和定义术语和定义 本文件中带 的词组解释引自 IPC T 50 1 4 1 分级分级 客户 用户 对产品使用何级别条件进行验收负有最 终责任 客户 用户 对产品使用何级别条件进行验收负有最 终责任 检验者使用的文件中必须事先规定所适用的验收级 别 接受 拒收的决定必须以与之相关的文件为依据 如合 同 图纸 技术规范 标准和参考文件 本文规定的 条件分为三个级别 分别是 1级级 通用类电子产品 通用类电子产品 包括那些以完整组件功能为主要要求的产品 2级级 专用服务类电子产品专用服务类电子产品 包括持续性表现及长使用寿命要求的产品 但保持不 间断的工作是希望达到的而不是关键性的 一般其最 终应用环境不会导致产品故障 3级级 高性能电子产品 高性能电子产品 包括以持续性优良表现或严格按指令运行为关键的产 品 这类产品的服务间断是不可接受的 且最终产品 使用环境异常苛刻 产品在要求时必须能够操作 例 如救生设备或其他关键系统 1 4 2 验收条件验收条件 当 IPC A 610被引用或作为合同关于检验和 或验收的 唯一文件时 IPC EIA J STD 001 焊接电气和电子组装 要求 所涉要求 除非有另外 特别的要求 将不适 用 使用文件出现冲突时 应按以下优先次序执行 1 用户与制造商达成一致意见的采购文件 2 反映用户具体要求的总图纸和总装配图 1 4 4 前言 续 前言 续 3 在用户引荐或合同认可情况下 采用 IPC A 610 4 用户的其他附加文件 用户 客户 有义务明确验收条件 如果没有指定 要求或引荐 可以使用实践效果最好的制造工艺进 行 引用 IPC EIA J STD 001 IPC A 610或其他相关文件 时 用户必须在采购文件中明确优先次序 对各级别均分有四级验收水平 目标条件 可接受条 件 缺陷条件和制程警示条件 除非另外说明 本标准中的规范适用于实心线 元器件 引脚或股线 1 4 2 1 目标条件目标条件 是指近乎完美或被称之为 优选 的情况 当然这是 一种希望达到但不定总能达到的情况 对于保证组件 在使用环境下的可靠运行也并不是非达到不可 1 4 2 2 可接受条件可接受条件 是指组件在使用环境下运行能保证完整 可靠但不是 完美 1 4 2 3 缺陷条件缺陷条件 缺陷是指在其使用环境下不足以保持组件的外形 装 配和功能的情况 这类情况应由制造商根据设计 服 务和客户要求照章处理 照章处理 可为返工 修 理 报废或照样使用 其中修理或照样使用须取得客 户的认可 1 4 2 4 制程警示条件制程警示条件 制程警示是指没有影响到产品的外形 装配和功能的 非缺陷 情况 由于材料 设计和 或操作人员 机械因素而造成的 既不能完全满足可接受条件又非属缺陷的情况 应将制程警示作为过程控制的一部分而对其实行 监控 当制程警示的数量表示制程发生异常变化 或出现不理想趋势时 必须对制程进行分析 这 样才可采取措施减少制程变化并改善产出量 单一性制程警示项目不需要进行特别处理 其相 关产品可照样使用 各种过程控制方法常常被用于计划 实施以及相 对于焊接电气和电子组件生产过程的评估 事实 上 不同的公司 不同的实施过程以及对相关过 程控制和最终产品性能不同的考虑都将影响到对 实施策略 使用工具和技巧不同程度的应用 制 造者必须清楚掌握对现有过程控制要求并保持有 效的持续改进措施 1 4 2 5 多种条件结合多种条件结合 除了单独考虑各条件对产品验收的影响 累积效果也 应加以考虑 即使单独情况不属缺陷 本文无法涵盖 所有可能的结合情况 但制造商必须注意多条件的结 合或累积的可能效果及其对产品性能的影响 本规范所提供的可接受条件是以只考虑到它们单独对 各级别产品可靠运转的影响的个别的规定 当情况有 关联时 它们的联合效果对产品性能的影响可能很显 著 例如 焊点分量的不足加上大量侧面偏移和少量 末端重叠可导致机械性连接质量的极大降低 制造商 应负责确认这些情况 1 4 2 6 未指明的条件未指明的条件 除非被认定为对用户所规定的产品外形 装配和功能 产生影响 缺陷条件和制程警示条件以外那些未指明 的情况均被认为可接受 1 4 3 板面方向板面方向 本文件确定板面方向时使用以下术语 1 4 3 1 主面主面 总设计图上规定的一个封装互连结构 印制电路板 面 通常为最复杂 元器件最多的一面 在通孔插 装技术中有时称作 元件面 或 焊接终止面 1 5 5 前言 续 前言 续 1 4 3 2 辅面辅面 与主面相对的封装互连结构 印制电路板 面 在 通孔插装技术中有时称作 焊接面 或 焊接起始 面 1 4 3 3 焊接起始面焊接起始面 焊接起始面是指印制电路板用于焊接的那一面 通常 是印制电路板进行波峰焊 浸焊或拖焊的辅面 印制 电路板采用手工焊接时 焊接起始面也可能是主面 在引用表 7 3 表 7 6和表 7 7中的一些要求时 必须 明确焊接的起始面 终止面 1 4 3 4 焊接终止面焊接终止面 焊接终止面是指通孔插装中印制电路板焊锡流向的那 一面 通常是印制电路板进行波峰焊 浸焊或拖焊的 主面 印制电路板采用手工焊接时 焊接终止面也可 能是辅面 在引用表 7 3 表 7 6和表 7 7中的一些要 求时 必须明确焊接的起始面 终止面 1 4 4 冷焊连接冷焊连接 是指一种呈现很差的润湿性 表面出现暗灰色 疏松 的焊点 这种现象是由于焊锡中杂质过多 焊接前 清洁不充分及 或焊接过程中热量不足而导致的 1 4 5 电气间隙电气间隙 贯穿本文的 将不同电位的非绝缘导体 例如图形 材料 部件 残留物 间的最小间距称之为 最小电 气间隙 此间距由设计标准 己通过或受控文件规 定 绝缘材料必须保证足够的电气隔离 若没有其他 设计标准规定 可引用附录 A 源自 IPC 2221 任何违 背最小电气间隙条件的情况是缺陷 1 4 6 高电压高电压 高电压 的定义因设计与用途而异 本文内的高电 压条件只有在图纸 采购文件特别要求时适用 1 4 7 插入式焊接插入式焊接 一个将通孔插装和表面组装元器件一起再流焊接的过 程 通孔插装元器件所需要的焊锡膏以模版印上或以 注射器敷上 1 4 8 浸析浸析 是指焊接过程中基底金属或涂覆层的流失或去除 1 4 9 弯月形涂层 元器件 弯月形涂层 元器件 是指从元器件座底伸延至引脚上的灌封或密封剂 包 括的封装材料有陶瓷 环氧材料或其他合成物以及模 塑器件部分 1 4 10 焊锡膏内插针焊锡膏内插针 见插入式焊接 1 4 11 电线直径电线直径 本文内 电线直径 D 是指导体和绝缘体的联合直 径 1 5 例证与插图例证与插图 为清楚描述分类的依据 本文引用的大部分例证 插 图 都作了一定程度的夸张 1级产品缺陷情况自然成为 2 3级产品缺陷情况 2 级产品缺陷情况自然成为 3级产品缺陷情况 本标准的使用者必须仔细阅读文中每个章节的标题以 免曲解 1 6 检查方法检查方法 接受和 或拒收的判定必须以与之相适应的文件为依 据 如合同 图纸 技术规范 标准和参考文件 检验者检验时不可自行选择验收等级 见 1 4 1 检验 者使用的文件中必须事先规定所适用的验收级别 自动检查技术 AIT 是替代目视检验的可行方法之一 也是自动测试设备的补充手段 本文所描述的许多项 目均可采用 AIT系统进行检查 IPC AI 641 焊点自动 检查系统用户指南 以及 IPC AI 642 底片 内层和组 装前印制板自动检查用户指南 提供了关于自动检查 技术的更进一步资料 如果客户期望采用对检验和验收频度有行业标准的要 求 推荐使用 J STD 001以获得更多关于焊接要求的详 细资料 1 6 6 前言 续 前言 续 1 7 尺寸的鉴定尺寸的鉴定 除用于仲裁目的 不需要对本文的检查项目 如特殊 部件的安装 焊点尺寸及其百分比 进行实测 本标 准内的尺寸都以公制为主 相当的英制尺寸在括号 内 1 8 放大装置和照明放大装置和照明 对某些规范进行目视检查时 可能需要使用放大装置 协助观测印制电路板组件 放大装置的公差为所选用放大倍数的 15 所选用 放大装置须与被测要求项目相匹配 照明必须适合放 大装置 除非合同另有所指 表 1 2及表 1 3按被测项 要求指定了所需的放大倍数 只有在对拒收情况进行确认时才使用仲裁放大倍数的 放大装置 当组件上各器件焊盘宽度大小不一时 可 以使用较大倍数的放大装置检查整个组件 表表 1 2 检查放大倍数 焊盘宽度 检查放大倍数 焊盘宽度 放大倍数放大倍数 焊盘宽度或焊盘直 径 焊盘宽度或焊盘直 径1 用于检测放 大倍数范围 用于检测放 大倍数范围 用于仲裁最 高放大倍数 用于仲裁最 高放大倍数 1 0 毫米 0 0394英寸 1 5X to 3X 4X 0 5 至 1 0毫米 0 0197 至 0 0394 英寸 3X to 7 5X 10X 0 25 至 0 5毫米 0 00984 至 0 0197 英寸 7 5X to 10X 20X 0 25毫米 0 00984 英寸 20X 40X 注注1 用于连接和 或贴装元件器的导电图形的一部分 表表 1 3 放大装置的应用 其他 放大装置的应用 其他 清洁度 清洁过程 无需放大 见注 1 清洁度 免清洗过程 10 5 4 注 1 保形涂覆 封装 注 1 2 其他 元器件及线损坏等 注 1 注注1 目视检查可能需要放大装置 例如有精细节距或高密 度组装时 需要放大以检查污染是否影响产品外形 装配和 功能 注注 2 若用放大 不可超过 4X 2 7 2 适用文件适用文件 以下文件的现行有效版本可作为本文件规定范围内应用的一个组成部份 2 1 IPC 文件文件 1 IPC HDBK 001 J STD 001修订版 1的手册及指南 IPC T 50 电子电路互联封装术语及定义 IPC CH 65 印制板及组件清洁指南 IPC D 279 表面贴装印制电路组件可靠性设计指南 IPC D 325 印制板的文件档案要求 IPC DW 425 分立导线装连组件的设计与最终产品要求 IPC DW 426 分立导线装连组件的验收标准指南 IPC TR 474 分立导线装连技术综述 IPC A 600 印制板的验收条件 IPC HDBK 610 IPC A 610手册及指南 包括 IPC A 610 B 版与 C版对照 IPC WHMA A 620 电缆及线束配件组装的要求及接受 IPC AI 641 焊点自动检验系统用户指南 IPC AI 642 图形底片 内层和组装前印制线路板自动 检验用户指南 IPC TM 650 测试方法手册 IPC CM 770 印制板元件贴装指南 IPC SM 782 表面贴装焊盘图形设计标准 IPC CC 830 印制板组件电气绝缘材料的性能及鉴定 IPC HDBK 830 保形涂覆的设计 选择及应用指南 IPC SM 840 永久性阻焊膜的性能及鉴定 IPC SM 785 表面贴装附着的加速可靠性测试指南 IPC 2220 Series IPC 2220印制板设计标准系列 IPC 7095 BGA的设计及组装过程的实施 IPC 6010 Series IPC 6010 印制板鉴定及性能系列 IPC 7711A 7721A 电子组装件的返工 维修及修改 IPC 9701 表面贴装焊锡附着的性能测试方法及鉴定要 求 2 2 联合工业文件联合工业文件 2 IPC EIA J STD 001 焊接后电子和电气组件的要求 IPC EIA J STD 002 元件引脚 焊端 接线片 端点及导 线的可焊性测试 IPC EIA J STD 003 印制板可焊性测试方法 J STD 004 焊接用助焊剂要求 IPC JEDEC J STD 020 塑料封装集成电路表面贴装元 器件的湿度 回流敏感性分级 IPC JEDEC J STD 033 湿度敏感表面贴装元器件的处 理 包装 运输及使用标准 1 www ipc org 2 www ipc org 2 8 2 3 EOS ESD协会文件协会文件 3 ANSI ESD S8 1 ESD警示标识 ANSI ESD S 20 20 电子及电气部件 组件和设备的 防护 2 4 电子工业联合会文件电子工业联合会文件 4 EIA 471 静电敏感元器件标识符号 2 5 国际电工委员会文件国际电工委员会文件 5 IEC TS 61340 5 1 电子元器件的静电防护 通用要求 IEC TS 61340 5 2 电子元器件的静电防护 用户指南 3 www esda org 4 www iec ch 5 www eia org 3 9 3 电子组件的操作电子组件的操作 电子组件的防护电子组件的防护 静电释放静电释放 电气过载和其它操作上的考虑电气过载和其它操作上的考虑 本章包括以下内容 3 1 电气过载 电气过载 EOS 静电释放 静电释放 ESD 损害的预防 损害的预防 3 1 1 电气过载 EOS 3 1 2 静电释放 ESD 3 1 3 警告标识 3 1 4 防护材料 3 2 EOS ESD 安全工作台 安全工作台 EPA 3 3 操作上的考虑操作上的考虑 3 3 1 指导 3 3 2 实体损害 3 3 3 污染 3 3 4 电子组件 3 3 5 焊接后的处理 3 3 6 手套与指套 3 10 3 1 电气过载 电气过载 EOS 静电释放 静电释放 ESD 损害的预防 损害的预防 静电释放 ESD 是当静电源产生静电时 静电荷 从一个物件迅速地传到另一个物件的现象 当静电 荷与静电敏感元件接触或接近时会对元件造成损 伤 电气过载 EOS 是某些额外出现的电能导致元件 内部损害的结果 这种损害的来源很多 如 电力 生产设备或操作与处理过程中产生的 ESD 静电敏感 ESDS 元器件就是容易受此类高能放 电影响的元器件 元器件对 ESD的敏感程度取决于 其材料及构造 元器件越小 运算速度越快 就越 为敏感 ESDS元器件会因不正确的操作或处理而失效或元 器件值发生改变 这种失效可分为即时和延时 两种 即时失效可以重新测试 修理或报废 而延 时失效的结果却严重得多 即使产品已经通过了所 有的检验与测试 仍有可能在送到客户手中后失 效 对 ESDS元器件进行保护性电路设计和包装是很重 要的 在生产区域 一些接触 ESDS元器件的操作 常常使用未经保护的电子组件 如测试夹具 ESDS元器件只有在静电防护区 EPA 内的 EOS ESD安全工作台上才可以从防静电包装中取出 本 章注重于对这些未经保护的电子组件的安全操作 本章所述内容可被广泛运用 进一步的信息可查询 IPC EIA J STD 001 ANSI ESD S 20 20与其它相关文 件 3 11 3 1 1 电气过载 电气过载 EOS 静电释放 静电释放 ESD 损害的预防 损害的预防 电气过载电气过载 EOS 电子元器件会受到许多不同来源的意外电能损害 这些意外电能可能来自 ESD电压或来自我们所使用 的工具如电烙铁 吸锡器 测试仪器或操作其它电 子设备所产生的尖峰电脉冲 有些设备较其它设备 更为敏感 敏感度的高低因设计而异 一般来说设 备越小 越精密 运算速度越快 敏感度就越高 设备的目的或用途对于元器件的敏感性有着举足轻 重的影响 这是因为元器件的设计可允许其对更小 的电压或在更宽的频带内做出反馈 以目前的产品 而言 EOS的问题比几年前要严重的多 在将来还 会更加严重 当考虑产品的敏感度时 我们必须考虑产品组件中 最敏感的元件 在电路工作过程中 有害的电能会 和正常的信号一样能被传导及处理 在操作敏感元件前 需要仔细测试工具和设备 保 证它们不产生破坏性能量 包括尖峰脉冲 目前研 究表明 小于 0 5伏的电压和脉冲是可接受的 但 是 愈来愈多的高敏感度元器件要求烙铁 吸锡 器 测试仪器和其他设备不能产生大于 0 3伏的脉 冲 如大多数 ESD规范所要求 对设备进行定期的测试 可防止长期使用造成性能下降而引起的损害 为保 持操作设备不引起 EOS损害的能力 保养工作同样 是不可或缺的 EOS损害和 ESD损害是十分相似 极难分辨的 因 为它们都是意外电能造成的破坏性后果 3 12 3 1 2 电气过载 电气过载 EOS 静电释放 静电释放 ESD 损害的预防 损害的预防 静电释放 静电释放 ESD 表表 3 1典型的静电源典型的静电源 工作台面 打蜡 粉刷或清漆表面 未处理的聚乙烯和塑料 玻璃 地板 灌封混凝土 打蜡或成品木材 地瓷砖和地毯 服装和人员 非 ESD防护服 合成材料 非 ESD防护鞋 头发 座椅 成品木材 聚乙烯类 玻璃纤维 绝缘轮子 包装和操作材料 塑料袋 包 封套 泡沫袋 泡沫塑料 聚苯乙烯塑料 非 ESD防护盒 托盘 容器 组装工具和材料 高压射流 压缩空气 合成毛刷 热风机 吹风机 复印机 打印机 表表 3 2典型的静电压生成强度典型的静电压生成强度 来源来源 湿度湿度 10 20 湿度湿度 65 90 地毯上行走 35 000伏 1 500伏 聚乙烯地板上行 走 12 000伏 250伏 工作椅上的人员 6 000伏 100伏 聚乙烯封套 作 业指导书 7 000伏 600伏 工作台面上拿起 塑料袋 20 000伏 1 200伏 有泡沫垫的工作 座椅 18 000伏 1 500伏 最好的 ESD损害的预防是将防止静电的生成和消除 生成的静电两者结合起来 所有 ESD防护技术和产 品的原理都是基于以上两者或其中之一 ESD损害是静电源产生的电能传导至或过于接近 ESDS元器件所带来的结果 静电源在我们周围随 处可见 生成静电的强度取决于其静电源的特性 电能需要有相对性运动才能生成 如接触 分离 或摩擦材料等 大多数引起严重静电故障的是绝缘材料 因为它们 集中所产生或传达的电能而不是将电能从材料表面 分散 见表 3 1 一般的材料如塑料袋或聚苯乙烯 泡沫塑料容器是严重的静电源 它们不允许在生产 区域内 尤其是静电安全区 静电防护区 EPA 内使用 从一卷胶带剥离的动作能产生 20 000伏的 电压 甚至压缩空气冲击绝缘表面时也会产生静 电 破坏性的静电常常由附近的导体引发 如人体皮 肤 并释放到组件的导体上 当携有静电荷的人体 接触印制板组件时就会发生以上情况 电子组件会 被通过导电图层到达 ESDS元件的静电释放破坏 远低于人体能够感觉到的最低的静电释放 小于 3500伏 仍能对 ESDS元件造成损害 典型的静电压生成强度如表 3 2 3 13 3 1 3 电气过载 电气过载 EOS 静电释放 静电释放 ESD 损害的预防 损害的预防 警告标识警告标识 警告标识可张贴于厂房和放置在元器件 组件 设备 和包装上 用以提醒人员注意操作时对元器件造成的 静电或电气过载损害的可能性 图 3 1列举了较常见 的标识 标识 1 ESD敏感符号 三角形内有一斜杠跨越的 手 用于表示容易受到 ESD损害的电子电气设备或组 件 标识 2 ESD防护符号 它与 ESD敏感符号的不同 在于有一圆弧包围着三角形 而没有一斜杠跨越手 它用于表示被设计为对 ESD敏感组件和设备提供 ESD 防护的器具 标识 1 和 2 用于标识具有 ESD敏感器件的设备 或组件 对其应进行相应的操作 这些标识由 ESD协 会提出并在 EOS ESD标准 S8 1 和电子工业协会 EIA 标准 EIA 471及 IEC TS 61340 5 1和其他标准中 有相应描述 注 注 没有 ESD警告标识未必意味着该组件不是 ESD敏 感的 当质疑一组件的静电敏感性而无定论时 必须 将其作为静电敏感组件处理直到能证明其不是静电敏 感组件 当质疑一组件的静电敏感性而无定论时 必须 将其作为静电敏感组件处理直到能证明其不是静电敏 感组件 图图 3 1 1 ESD敏感符号 2 ESD防护符号 3 14 3 1 4 电气过载 电气过载 EOS 静电释放 静电释放 ESD 损害的预防 损害的预防 防护材料防护材料 当在非静电安全环境或工作台时 必须采取措施防 止 ESDS元器件和组件受到静电的伤害 此措施包 括导电静电屏蔽料盒 防护帽 袋或包装等 只有在静电安全工作区 才可将 ESDS器件从其静 电防护包装中取出 了解三种不同类型的防护包装的区别是很重要的 1 静电屏蔽 或阻挡层包装 材料 2 抗静电材料 3 静电消散材料 静电屏蔽材料静电屏蔽材料可防止静电释放穿透包装进入组件引 起的损害 抗静电 低电荷 材料抗静电 低电荷 材料可作为 ESDS器件廉价的垫 装或中转包装 抗静电材料在使用中摩擦不产生电 荷 但是 如果发生了静电释放 它能穿透包装进 入组件 导致 ESDS元件的 EOS ESD损害 静电消散材料静电消散材料具有足够的传导性 使电荷能通过其 表面消散 离开 EOS ESD防护工作区域的部件必 须使用静电屏蔽材料包装 在其材料内部通常也有 静电消散材料和抗静电材料 不要被包装材料的颜色误导 一般来说黑色包装是 静电屏蔽的或导电的 而粉红色是抗静电的 即使 这通常是正确的 但也可能起误导作用 另外 目 前市场上有许多新型的透明材料 它们可能是抗静 电甚至静电屏蔽的 有一时期 凡是生产中使用的 透明包装材料都被假定带有 EOS ESD危机 而现 在这不再是绝对的了 注意 注意 一些静电屏蔽材料和抗静电材料 以及一些防静电 措施可能会影响组件 元器件和材料在使用中的可 焊性和工艺性能 应小心选择对产品无污染的包装 和操作材料 并遵循其供应商的指导使用 使用可 溶性清洁剂清理静电消散或抗静电材料表面会降低 它们的ESD防护性能 因此要遵循制造商的建议进 行清理 3 15 3 2 EOS ESD安全工作台安全工作台 EPA EOS ESD安全工作台能防止在操作时尖峰脉冲和静电 释放对于敏感元器件的损害 安全工作台应具有对于 EOS损害的预防功能 并能够避免在维修 制造或测 试设备上产生尖峰脉冲 烙铁 吸锡器和测试器皆能 产生足以完全破坏敏感元器件与使其他元器件降级的 电能 为了 ESD防护 必须提供一个静电接地的路径以中和 静电释放 否则静电就可能释放在元器件或组件上 ESD安全工作站 EPA具有接地的静电消散或抗静电工 作台面 对于操作人员的皮肤也应有恰当的接地方 法 以消除皮肤或衣物产生的静电 防静电腕带是个 很好的选择 在接地系统中必须采取措施 用于防止操作失误或设 备故障时产生的电流对于操作人员的人身伤害 一般 在接地路径中接有电阻 它可减慢放电速度 防止从 ESD发生源处产生电火花或高电能 另外 必须调查 可能产生的电压强度 在工作台为之提供适当的对于 人员电气伤害的防护 静电安全操作的所允许的最大接地电阻和放电时间 见表 3 3 表表 3 3 静电安全操作的最大接地电阻和放电时间静电安全操作的最大接地电阻和放电时间 操作人员操作人员 通过的媒介通过的媒介 允许的允许的 最大电阻最大电阻 允许的允许的 最长放电时间最长放电时间 从地板垫到地 1000 M 小于 1秒 从桌垫到地 1000 M 小于 1秒 从腕带到地 100 M 小于 0 1秒 注 注 要根据可得到的电压强度选择电阻值 以保证人身安 全和提供衰变及静电释放充分的时间 可接受的工作台示例如图 3 2和图 3 3 若如有需要 可在某些高敏感度的场合使用空气离子发生器 离子 发生器的选择 安装和使用必须保证其使用效能 图图 3 2串行连接的防静电腕带串行连接的防静电腕带 1 人员用防静电腕带 2 EOS防护容器 3 EOS防护桌面 4 EOS防护地板 地垫 5 建筑物地面 6 共用接地点 7 接地 图图 3 3平行连接的防静电腕带平行连接的防静电腕带 1 人员用防静电腕带 2 EOS防护容器 3 EOS防护桌面 4 EOS防护地板 地垫 5 建筑地面 6 共用接地点 7 接地 3 16 3 2 EOS ESD安全工作台 安全工作台 EPA 续 续 工作台应杜绝静电荷生成材料 如聚苯乙烯泡沫塑 料 塑料焊锡去除器 纸质保护袋 塑料或纸质的 笔记本或物件夹 以及员工个人物品 定期检查工作台 EPA 以保证其有效性 EOS ESD 组件和人员的各种危害可能因不正确的接地方式或 接地部位氧化造成 必须定期检查和保养工具设备 以保证其正常使用 注 注 由于各设备的独特性 对 第三条 接地线的 使用应特别注意 经常 这第三条接地线的电势不 等于工作台面或地面的电势 而具有 80到 100伏特 的悬浮电势 因此 在工作台 EPA上接地恰当的 电子组件与第三条接地线所连接的电气工具之间存 在着的 80到 100伏特的电势 可能会对 EOS敏感 元器件或人体造成损害 大多数 ESD规范要求使其 达到相同的电势 在此特别推荐在 EOS ESD工作 台 EPA使用接地保护器 GFI 作为出口 3 17 3 3 操作上的考虑操作上的考虑 3 3 1 操作上的考虑操作上的考虑 指导指导 应在焊接前就注意防止污染可焊表面 任何接触这 些表面的物体都应被事先清洁 当印制板从其防护 包装中取出后 对它们的握执应特别小心 只接触 远离其它边缘连接器的边缘部分 当有机械加工程 序 需要牢固握执印制板时 则需戴具备 EOS ESD防护功能的手套 当采用免清洗处理时 以上 原则尤其重要 在进行产品的组装和接收检验时 必须注意保证产 品的完好 表 3 4提供了通用性的指导 湿度敏感元器件 在 IPC JEDEC J STD 020或与其 相当文件中规定 必须遵循 J STD 033或与其相当 文件的指导操作 表表 3 4 推荐的电子组件操作惯例推荐的电子组件操作惯例 1 保持工作站干净整洁 在工作区域不可有任何食 品 饮料或烟草制品 2 尽可能减少用手握执电子组件 以防止损坏 3 使用手套时 需要及时更换 防止因手套肮脏引 起的污染 见图 3 4 4 不可用裸露的手或手指接触可焊表面 人体油脂 和盐分会降低可焊性 加重腐蚀 还会导致其后 涂覆或裹覆的低粘附性 5 不可使用含有硅的手霜 它们会引起可焊性和涂 覆粘附性问题 6 绝不可堆叠电子组件 否则会导致机械性损伤 需要在组装区使用特定的搁架用于临时存放 7 对于没有 ESDS标志的部件应当作 ESDS部件操 作 8 人员必须经过培训并遵循 ESD规章制度执行 9 除非有合适的防护包装 否则决不能运送 ESDS 设备 3 18 3 3 2 操作上的考虑操作上的考虑 实体损伤实体损伤 不正确的操作很容易导致元器件和组件的损坏 例 如 破裂 碎裂或断裂的元器件和连接器 弯折或 断裂的接线端 严重划伤的印制板表面 导线及焊 盘 此类机械损伤会导致整个组件以及其所附元 器件的报废 3 3 3 操作上的考虑操作上的考虑 污染污染 经常 产品在生产工序中就因疏忽或欠佳的操作而 被污染 导致焊接和涂覆的问题 人体盐分或油脂 和未经认可的手霜是典型的污染 人体油脂和酸性 物质会降低可焊性 促成腐蚀与树枝状生长 并可 导致其后涂覆或裹覆的粘附性问题 普通的清洁方 法无法去除所有污染 因此尽量减少产生污染的可 能性是很重要的 最好的方法是预防 时常洗手 并在操作时只握执印制板边缘而不接触焊盘或连接 盘可减少污染 需要时 可用托盘或托架以减少工 序中的污染 手套或指套大多给人能提供防护的错误感觉 而在 短暂的时间内可能比裸手或裸指更污染 当使用手 套或指套时 必须经常更换废弃 手套或指套须小 心 恰当的选用 3 3 4 操作上的考虑操作上的考虑 电子组件的操作电子组件的操作 即使在一组件上没有 ESDS标志 它仍应被作为 ESDS组件处理 但是 ESDS元器件和电子组件需 要有适当的 EOS ESD标识来标志 见图 3 1 许 多敏感组件通常具有自身的标志 一般在位于边缘 的连接器上 为了防止 ESD和 EOS对于敏感元器 件的损害 所有操作 拆封 组装和测试必须在静 电防护工作台进行 见图 3 2和图 3 3 3 19 3 3 5 操作上的考虑操作上的考虑 焊接后的处理焊接后的处理 即使在焊接和清洗后 电子组件的操作仍需十分慎 重 指印是极难去除的 而且在湿度或环境测试后 经常会在涂覆后的印制板上呈现出来 手套或其它 防护设备须用于防止此类污染 在清洗操作时应使 用 ESD全防护的机械搁架或容器 3 20 3 3 6 操作上的考虑操作上的考虑 手套与指套手套与指套 为防止元器件和组件的污染 可在合同中提出使用手套或指套的要求 必须慎重选择具有 EOS ESD防护功能 的手套与指套 图图 3 4和图和图 3 5显示以下的例子 显示以下的例子 操作时使用具有 EOS ESD全防护功能的干净 手套 在清洁工序中使用耐溶剂的符合 EOS ESD要 求的防护手套 在 EOS ESD全防护条件下使用干净的手接触 印制板边缘进行操作 注 注 任何与组装有关的元器件 如果操作时未经 EOS ESD防护 就可能导致静电敏感元件的损 坏 这类损坏可能以延时失效 无法测出的产品性 能下降或最初测试时发生严重故障的形式表现 图 3 4 图 3 5 4 21 4 机械组装机械组装 本章举例说明多种用来在印制电路组装板 PCA 上安 装电子组件的机械部件或者是任何用到以下部件的其它 装配形式 螺钉 螺栓 螺母 垫片 紧固件 夹子 元件扣 扎线 铆钉 连接器插针等 本章主要涉及正 确绑扎 紧固 方式 以及因机械部件组装而产生的组 件 机械部件和安装表面损伤的目视评估 应当验证扭矩条件是否符合客户文件中的明确规定 检 验程序应确保无元器件或组件的损伤 如未指定扭矩要 求 可遵循标准的行业惯例 工艺文件 图纸 图片 零件清单 组装过程 规定应 使用的部件 任何变动应预先经过用户认可 注 本章条件不适用于自攻螺钉的装配 目视检验用以核对以下的情况 a 零件及部件的正确选用 b 组装的正确顺序 c 零件及部件的正确绑扎和紧固 d 没有肉眼可见的缺陷 e 零件及部件的正确定位 本章包括以下内容 4 1 机械部件的安装机械部件的安装 4 1 1 电气间隙 4 1 2 干扰 4 1 3 螺纹紧固件 4 1 3 1 扭矩 4 1 3 2 绕线 4 2 连接器 手柄 插拔件 闭锁器连接器 手柄 插拔件 闭锁器 4 3 连接器插针连接器插针 4 3 1 板边连接器插针 4 3 2 压接插针 4 3 2 1 焊接 4 3 3 背板 4 4 线把的固定线把的固定 4 4 1 概略 4 4 2 扎线 4 4 2 1 损害 4 5 布线布线 4 5 1 跨线 交叉 4 5 2 弯曲半径 4 5 3 同轴电缆 4 5 4 未用线端 4 5 5 线接头及金属箍上的结扎 4 22 4 1 机械部件的安装机械部件的安装 4 1 1 机械部件的安装机械部件的安装 电气间隙电气间隙 见 1 4 5 可接受可接受 1 2 3级级 不同电位的导线间的间距不违反指定的最小电气 绝缘距离 3 如图 4 1中 1 和 2 之间以 及 1 和 5 之间的距离 缺陷缺陷 1 2 3级级 机械部件把间距减少到小于指定的最小电气间 隙 图图 4 1 金属部件 导电图形 指定的最小电气间隙 装配的元件 导体 图图 4 2 金属部件 导电图形 间距小于指定的最小电气间隙要求 装配的元件 导体 4 23 4 1 2 机械部件的安装机械部件的安装 干扰干扰 可接受可接受 1 2 3级级 安装部位无碍组装要求 缺陷缺陷 1 2 3级级 安装孔上过多的焊锡 不平 影响机械组装 对所需部件安装的任何干扰 4 1 3 机械部件的安装机械部件的安装 螺纹紧固件螺纹紧固件 除另有工程图纸说明外 至少需要一个半螺纹露出螺纹紧固件 如螺母 只有当紧固以后 露出的丝扣会接触到 导线和元件 且采用了锁紧机制时 螺钉或螺栓末端才可以与螺帽齐平 如果伸出部分不干涉相邻部件 且满足最小电气间隙的要求 那么 对于长度小于 25毫米 0 984英寸 的螺钉或 螺栓 螺纹伸出部分不应大于 3毫米 0 12英寸 加一个半螺纹 对于长度大于 25毫米 0 984英寸 的螺钉或螺 栓 螺纹伸出部分不应大于 6 3毫米 0 248英寸 加一个半螺纹 图图 4 3 4 24 4 1 3 机械部件的安装机械部件的安装 螺纹紧固件 续 螺纹紧固件 续 可接受可接受 1 2 3级级 部件组装顺序正确 槽形孔被平垫圈遮盖 图 4 5 孔被扁平垫圈遮盖 图 4 5 可接受可接受 1级级 缺陷缺陷 2 3级级 除非露出部分会影响其它元件 少于一个半螺纹 伸出螺纹紧固件 如 螺帽 长度小于 25毫米 0 984英寸 的螺钉或螺栓 伸 出部分的长度大于 3毫米 0 12英寸 加一个半 螺纹 长度大于 25毫米 0 984英寸 的螺钉或螺栓 伸 出部分的长度大于 6 3毫米 0 248英寸 加一个 半螺纹 无锁紧机制的螺钉或螺栓露出螺纹紧固件 的长度小于一个半螺纹 图图 4 4 1 锁紧垫圈 2 平垫圈 3 非导电材料 层压板等 4 金属 非导电图形或箔 图图 4 5 1 槽形孔或普通孔 2 锁紧垫圈 3 平垫圈 4 25 4 1 3 机械部件的安装机械部件的安装 螺纹紧固件 续 螺纹紧固件 续 缺陷缺陷 1 2 3级级 螺纹伸出的部分干扰相邻部件 部件材料或组装顺序不符合图纸规定 锁紧垫圈直接靠着非金属介质层或层压板 缺少平垫圈 图 4 6 缺乏部件或安装不正确 图 4 7 图图 4 6 1 锁紧垫圈 2 非金属 2 金属 非导电图形或箔 图图 4 7 1 槽形孔或普通孔 2 锁紧垫圈 4 26 4 1 3 1 机械部件的安装机械部件的安装 螺纹紧固件螺纹紧固件 扭矩扭矩 当使用螺纹紧固件连接时 连接必须拧紧 以确保连接可靠 当使用开口锁紧垫圈时 螺纹紧固件必须紧得足够压 平锁紧垫圈 如有规定 紧固件的扭矩值要在范围之内 可接受可接受 1 2 3级级 紧固件拧紧 开口的锁紧垫圈使用时应完全压 平 缺陷缺陷 1 2 3级级 未压平锁紧垫圈 图图 4 8 图图 4 9 4 27 4 1 3 2 机械部件的安装机械部件的安装 螺纹紧固件螺纹紧固件 绕线型接头绕线型接头 当没有要求使用终端接线片时 将线缠绕在螺钉式样的终端上的方式不会使线在螺钉拧紧时松散 并且线头短得不 会与接地端或其它导电线路短路 如使用垫圈 线头 引脚应装配在垫圈下面 除非另外注明 所有条件适用于股线与实心线 有些机械组装可能有特殊的支撑 紧固要求 目标目标 1 2 3级级 每一股线的初始排列位置未被干扰 多股 线 线头围绕螺钉至少达到 270 线头压在螺钉头的下面 绕线方向正确 每一股线均在螺钉头的下面 图图 4 10 4 28 4 1 3 2 机械部件的安装机械部件的安装 螺纹紧固件螺纹紧固件 绕线型接头 续 绕线型接头 续 可接受可接受 1 2 3级级 线沿正确方向缠绕螺钉 但有少部分股线在螺 丝固定的过程中散开 从螺钉头下突出的部分小于线径的 1 3 线从螺钉头下突出的部分不违反最小电气间 隙 在螺钉头和接触面之间的线的机械连接围绕螺 钉头至少有 180 接触区域无绝缘层 线自身没有重叠 缺陷缺陷 1 2 3级级 线未缠绕螺钉体 A 线自身重叠 B 实心线缠绕方向错误 C 多股线缠绕方向错误 锁紧螺钉时会旋松绞 线 D 接触区域有绝缘层 E 多股线上锡 未图示 缺少客户条件要求的焊锡或黏胶 未图 示 图图 4 11 图 图 4 12 图图 4 13 4 29 4 2 连接器 手柄 插拔件 闭锁器连接器 手柄 插拔件 闭锁器 本节展示多种机械固定部件里的一部分 如连接器 手柄 插拔件和铸塑部件 这些部件需对其裂纹与损伤进行目 检 目标目标 1 2 3级级 安装件 印刷电路板和固定件 铆钉 螺钉 等 完好无损伤 可接受可接受 1级级 已装配的零件上的裂缝不大于装配孔至部件边 缘距离的 50 缺陷缺陷 1级级 已装配的零件上的裂缝大于装配孔至部件边缘 距离的 50 缺陷缺陷 2 3级级 已装配的零件上有裂缝 缺陷缺陷 1 2 3级级 裂缝从装配孔延伸到零件边缘 连接器引脚上损伤或应力 图图 4 14 1 插拔件 2 固定件 3 元件引脚 图图 4 15 1 裂缝 4 30 4 3 连接器插针连接器插针 本节阐释两类插针的安装 板边连接器插针和连接器插针 这些器件通常由自动化设备进行安装 机械操作的目检 内容包括 正确的插针 受损的插针 弯曲和断裂的插针 受损的簧片接触 以及基板和导电图形的损伤 连接器 的装配条件见 7 1 8节 连接器的损坏条件见 9 5节 4 3 1 连接器插针连接器插针 板边连接器插针板边连接器插针 可接受可接受 1 2 3级级 接触区无断裂或扭曲 缝隙在指定公差之内 无焊盘损伤 接触区包在绝缘件内 注意 注意 为了提供足够的空间以便插拔器操作 簧片台 肩和焊盘的间距应适合厂方返修工具的使用 图图 4 16 1 基板 2 焊盘 3 簧片台肩 4 接触区 5 缝隙 6 无焊盘损伤 7 无可见的损伤 8 绝缘件 4 31 4 3 1 连接器插针连接器插针 板边连接器插针 续 板边连接器插针 续 缺陷缺陷 1 2 3级级 接触簧片露出绝缘座上边 A 接触簧片扭曲或其它变形 B 焊盘损伤 C 接触簧片断裂 D 接触簧片台肩与焊盘间的缝隙大于规定值 E 图图 4 17 4 32 4 3 2 连接器插针连接器插针 压接插针压接插针 目标目标 1 2 3级级 插针笔直不扭曲 正确固定 无可辨的损伤 可接受可接受 1 2 3级级 插针稍许弯离其中心线达插针厚度的 50 或者更 小 插针高度在公差内变化 注意 注意 插针的标称高度公差遵循插针连接器或总图上 的规格 连接器插针与相配连接器之间须有良好的电 气接触 图图 4 18 1 无可辨的损伤 2 焊盘 3 无可辨的扭曲 图图 4 19 1 插针高度公差 2 小于插针厚度的 50 4 33 4 3 2 连接器插针连接器插针 压接插针 续 压接插针 续 可接受可接受 1 2级级 翘起的程度小于等于孔环宽度 W 的 75 单 双面板上