GB∕T 43021-2023 电子组装件焊接的返工、改装和返修工艺要求（正式版）

电子组装件焊接的返工、改装和返修工艺要求2023-09-07发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T43021—2023前言 I 2规范性引用文件 l3术语、定义和缩略语 4返工操作 25焊接前返工 46影响焊接后返工的因素 67焊接后返工和返修的准备 98焊接后的返工 9返工设备、工具和方法的选择 10手工返工工具和方法 11机械化和可编程返工装置和方法 12辅助工具和设备 13返工记录 14操作人员和检验人员的培训 15现场的返工 参考文献 I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。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。本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。本文件由全国印制电路标准化技术委员会(SAC/TC47)归口。本文件起草单位：中国航天科技集团有限公司第九研究院二〇〇厂、中国电子技术标准化研究院、中国电子科技集团公司第十五研究所。1电子组装件焊接的返工、改装和返修工艺要求本文件规定了适用于电子组装件焊接的返工、改装和返修的内容和工艺要求。本文件适用于将元器件与印制板和最终产品相关部件连接的电子组装件焊接制造过程中的返工、改装和返修，也适用于混合安装技术产品组装中的相关作业活动。本文件也包括与返工相关的设计内容的指南。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/T2036印制电路术语GB/T4725印制电路用覆铜箔环氧玻璃布层压板GB/T19247.1—2003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/T19247.2—2003印制板组装第2部分：分规范表面安装焊接的组装要求GB/T19247.3—2003印制板组装第3部分：分规范通孔安装焊接组装的要求GB/T19247.4—2003印制板组装第4部分：分规范引出端焊接组装的要求GB/T31474电子装联高质量内部互连用助焊剂GB/T31475电子装联高质量内部互连用焊锡膏GB/T31476电子装联高质量内部互连用焊料GB/T33772.1质量评价体系第1部分：印制板组装件上缺陷的统计和分析3.1术语和定义GB/T2036界定的以及下列术语和定义适用于本文件。返工rework通过使用原来工艺或变更等效工艺，使不合格产品符合适用图纸要求或技术规范的操作。恢复有缺陷产品使之符合适用图纸要求或技术规范的操作。2改装modification为落实新的可接受准则，对产品功能进行的修改。异常记录图anomalychart组装图(或印制板组装件实物)的复制图。外加式元器件addedcomponent用焊接或其他连接方法，安装到印制板上的电子元器件。印制板内部的电子元器件。3.2缩略语下列缩略语适用于本文件。BGA球栅阵列(ballgridarray)MELF金属电极端面连接元器件(metalelectrodeface-bondedcomponent)PTFE聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)QFP塑料方形扁平封装(plasticquadflatpackage)SOD小外形二极管(smalloutlinediode)SOIC小外形集成电路(smalloutlineintegratedcircuit)SOT小外形晶体管(smalloutlinetransistor)TSOP塑料薄型小外形封装(plasticthinsmalloutlinepackage)如不特殊说明，本文件提供的返工操作适用于电子组装件焊接的返工、改装和返修。典型制程中表面安装返工操作如图1所示。3元器件准备之后焊膏涂覆之后胶黏剂涂覆之后元器件安装之后元器件安装之后胶黏剂固化之后焊接前再流焊之后浸焊之斤焊接后全部或部分元器件装焊之后清洗之后日视检验之后日视检验之后在线检测之后在线检测之后功能检测之后功能检测之后最终清洗之后焊接前以下环节会涉及返工操作：a)元器件准备；c)胶黏剂涂覆；d)元器件安装；e)胶黏剂固化。焊接后以下环节会涉及返工操作：b)元器件校正；4c)元器件拆除；d)焊点添加助焊剂和焊料；e)焊点多余焊料的清除；f)重新安装元器件前，印制板上多余焊料和胶黏剂的清除；g)安装并焊接替换的元器件；h)返工后清洗(需要时);i)返工件的目视检验、热学检验、力学检验、尺寸检验及电性能测试。4.4可靠有效返工的条件可靠有效返工的条件如下：a)印制板布局设计能够满足对每种元器件类型使用返修工具的需要；b)互连用焊料类型的确认，以及适用过程(锡铅、无铅及其他)和替换材料的选择；c)具备能够有效实施作业且防静电的工具或设备；d)操作人员和检验人员能够对返工的风险做出正确判断；e)返工过程应避免对产品产生可靠性风险，例如过度热冲未、铜与焊料界面金属间化合物的生长；f)操作人员的技能水平满足返工要求；g)印制板、元器件和原材料的质量保证状况；h)符合人体工程学设计的返工/返修工作站；i)返工作业条件的控制；j)有效的培训和验证(认证);k)文件化的返工、返修程序；1)安全与环境方面的控制。由于所用元器件焊端和引线的多样性及其对热应力不同的耐力，所以没有一种返工设备适用于所有过程。5焊接前返工5.1通则任何情况下，返工应保证不合格的成因得到改正，使电子组装件符合适用要求或技术规范。5.2焊膏和非导电胶黏剂涂覆的返工5.2.1整体性涂覆偏移或沾污焊膏或胶黏剂涂覆时发生整体偏移或沾污时，应将印制板上的涂覆焊膏或胶黏剂全部彻底清除后再进行后续操作。清除下来的焊膏和胶黏剂不应再使用。清除焊膏或胶黏剂时，应根据印制板上的元器件情况，采取以下两种方式处理：a)印制板未安装元器件时，应尽快使用清洗机进行清洗，且仅可使用适宜的清洗液；b)印制板已安装元器件时，可对焊膏或胶黏剂进行清理，应制定措施防止清洗液流入元器件内部55.2.2局部性涂覆偏移或沾污如果焊膏或胶黏剂涂覆偏移或沾污部位仅限于一个或几个点位，且所需的涂覆量和位置可用手工方式有效控制时，可仅将偏移或沾污部位的焊膏或胶黏剂去除，并用注射器或其他点涂手段进行单点填充。如果不满足上述条件，则应按5.2.1方法执行。5.2.3整体性焊膏或胶黏剂用量不当按5.2.1执行。5.2.4局部性焊膏或胶黏剂用量不当按5.2.2执行。5.3元器件安装的返工5.3.1整体性元器件安装偏移元器件安装发生整体偏移时，应将外加式元器件全部移除，并彻底清洗印制板。清洗后的印制板如满足清洁度要求，可继续使用。移除时注意识别元器件的湿敏等级。所有从印制板上清除下来的焊膏和胶黏剂不应再使用。如为了节省返工成本等原因，对外加式元器件再次使用时，应对其进行机械损伤检查(100%)和电气测试(100%)。5.3.2局部性元器件安装偏移安装后应立即纠正严重的偏移。表面安装元器件再流焊接过程中，通常会有焊料熔融时表面张力产生的校正作用。该作用对于小型元器件和球栅阵列更为有效。但因元器件焊端间可焊性和温度的局部差异会产生相反作用，故不可仅依赖于该作用。对于一个或几个元器件的偏移，可使用带导电塑料端头的镊子轻柔地移动。为避免焊膏或胶黏剂的铺散，水平校正动作前应有一个轻微的上提动作，但应避免元器件与焊膏或胶黏剂脱开。5.4热塑性胶黏剂固化后的元器件校正热塑性胶黏剂固化后如果发现元器件偏移，应在焊接前进行校正，将元器件拆除或者替换。如果元器件偏移量较小，仅需要微调(如移动小于2mm或小于旋转10°)时，可加热融化热塑性胶黏剂，并用带有导电塑料端头的镊子轻柔地移动元器件。避免元器件本体与胶黏剂之间脱开。操作前，应向胶黏剂制造商核对最大允许重融温度，还应检查材料重融后是否能提供足够的连接强度，以防止元器件落入焊料槽。在这种情况下，考虑元器件的情况，选取的加热方式应适合元器件的类型，例如电烙铁不能用于多层陶瓷电容器。具体按6.3和表1执行。5.5热固性胶黏剂固化后的元器件校正当使用热固性胶黏剂时，一般将纠正安排在焊接之后。胶黏剂如果工作热循环外，还需要额外提供粘接强度，则需要再次添加胶黏剂。某些情况下，返工时改用热塑性胶黏剂也是允许的。如果需要完全破坏连接，则应在印制板上提起元器件之前，用镊子转动加热的元器件破坏粘合连接。替换的元器件应在完成浸焊、不再需要胶黏剂时安装。元器件焊接后需校正时，应同时重熔焊点和软化胶黏剂，以便实施适当的校正动作。66影响焊接后返工的因素6.1元器件标记和无标记元器件件的布局图以及详细的元器件清单提供给每个返工操作人员和/或检验人员。为最大限度减少混淆的风险，本体上无标记的任何剩余或散装元器件，应仔细辨别其参数、类型和批号，并在靠近作业区的专用盒或干燥袋等保护环境中存放。如果印制板上的印制字符已完全缺失，则需要坐标网格系统来辨识各个元器件的位置。为确保正确替换，应对返工操作人员进行培训。在拆除失效的二极管、电解电容器和集成电路封装前注意极性，特别是返工原因为极性错误时。6.2被拆除元器件的重复使用原则上被拆除的元器件不应再次使用。因为除了已发生的质量劣化，拆除后的元器件随着时间的推移还存在潜在的质量退化。对于元器件的拆除和再次安装，大多数元器件制造商无法提供质量保证。被拆除元器件重复使用存在风险，此类元器件的可靠性会降低。6.3敏感元器件的返工敏感元器件无论采用何种返工方法，都会存在风险，在返修过程中工具的选择和操作人员的技能都至关重要。以下列举了返工后不宜重复使用的部分元器件：——多层陶瓷片式电容器；——发光二极管(LED);——塑料有引线芯片载体(PLCC)或方形封装形式的专用集成电路(ASIC);——波峰焊接的精密电阻器；——引线数超过16的小外形集成电路(SOIC)——波峰焊接的方形封装；——热塑性材料模制的小外形晶体管(SOT23)和小外形(SO)封装；——BGA;——陶瓷球栅阵列(CBGA);——陶瓷柱栅阵列(CCGA);——光电耦合器；——晶体和晶体滤波器。原则上，上述元器件返工后不宜再使用，特别是有明确规定拆下后不应再重复使用元器件。对于这些元器件的返工，使用带有时间、温度和加热速率控制的自动返工设备在可靠性上优于手工方式。6.4印制板布局设计和空间限制印制板布局设计应兼顾产品性能、尺寸、电性能测试、装配和返工等方面的需求。电子组装件加工流程中，后道工序的返工操作对可靠性影响更大。如果元器件过于靠近，返工中相邻或替换的元器件易受损伤，附近的焊料将二次熔化，存在半润湿、机械连接强度降低、虚焊等风险。对于使用胶黏剂连接并波峰焊接的元器件，应保证其周围尽量充足的间隙，以便在焊点熔化时，向一个方向旋转90°(或两个方向各45°)来切断粘合。7连接盘连接無连接盘连接無膜焊阻连接無连接盘拆除多引线封装集成电路时，由于需要使用热风枪、加热电极或激光等设备，需要有充足的间隙来保证返工作业头可完全包围器件，而且元器件间充足的间隙可减少相邻焊点熔化的风险。6.5散热器当印制板含有大面积接地层或散热层时，返工部位元器件热量损失较快，返工需要较长时间的额外加热，有可能会导致元器件或印制板的损伤。由于存在散热器，即使返工部位元器件的焊点温度尚未达到融化温度，但印制板的温度可能会过高而导致热损伤。因此，在印制板设计时，此种情况可通过一小段铜导体与接地层或散热层连接实现热与元器件连接的散热器，可以是不对焊点产生干扰或施加应力的可拆卸型，也可以是不可拆卸型的，但其不应妨碍相应返工工具的使用。其本身也不应成为返工工具加热时的主要热沉。如果使用了不合适的焊接工具，将增加触碰并损伤相邻元器件对返工器件产生热冲击的可能性。如果可行，开始拆除元器件前应确保先拆下散热器。有时为了保护元器件本体避免过高的返工温度，可在本体和焊点间添加一个局部散热器，如特殊成形的鳄鱼夹即可实现此功能。6.6印制板基材类型为最大限度减小返工中对印制板的损伤，应对基材层压板进行改装、返修或返工程序的可行性鉴定。某些基材覆铜箔固有的剥离强度较低，返工中连接盘起翘的可能性会增加。为最大限度减少返工过程中导体连接盘起翘的风险，设计阶段应选用符合GB/T4725要求的环氧玻璃布基材或其他类似的材料。按GB/T4725等标准提供的不同类型刚性印制板产品用各类层压板的性能特征，评估印制板在组装或返工温度的多次温度冲击中保持特性的能力。6.7阻焊材料和开口尺寸应根据光成像阻焊膜的附着性能和相邻连接盘间阻焊带的长宽比来选择返工工具。阻焊膜如果过度受热会引起局部翘起。某些干膜型光成像阻焊膜过度加热时，导体区域上阻焊膜层可能出现翘起和卷缩，因此需要用手术刀或其他类似器具为替换元器件的引线清理连接盘区域。较厚的膜更易于翘起。连接盘间无阻焊膜的安装如图2所示。开口(基材)图2连接盘间无阻焊膜的安装通常不宜在节距1.0mm及更小的连接盘间设置导线，会增加返工损伤几率。当节距仅为1.0mm时，连接盘、导线和两侧间隙的布设将要求0.15mm的导线宽度和各0.15mm的两侧间隙，这种情况下8连接盘导线连接盘导线连接盘导线连接盘导线连接盘导线连接盐连接盘宽度为0.55mm。见图3的示例。导线有阻焊膜覆盖时最小宽度应为0.15mm。两个用于焊接的连接盘之间导线通常用阻焊膜保护，如果导线上阻焊膜宽度较小(低于0.1mm),加热相邻连接盘时，该处阻焊更容易受热翘起。阻焊膜开口(基材)图3细节距连接盘间导线阻焊膜覆盖在连接盘上时，如覆盖宽度小于0.125mm,则在元器件拆除过程中该处阻焊膜容易起翘。为最大限度降低起翘风险，应避免细节距连接盘间布设窄的阻焊带，见图4。湿膜型光成像阻焊膜较厚，通常不易发生起翘，但是不适用于需要导通孔测试的情况。细节距引线结构封装集成电路用有阻焊坝分隔的连接盘细节距引线结构封装集成电路用无阻焊坝分隔的连接盘BGA封装集成电路用连接盘上有/无阻焊膜对比图4多焊端元器件连接时可选的阻焊膜设计6.8细间距引线器件的返工通常情况下，对于正式产品，节距小于或等于0.5mm的细间距引线器件应使用热电极或激光再流焊接设备或其他等效设备进行返工(添加助焊剂并重熔所有焊点),不宜使用手工返工。返工方式通常根据印制板元器件布局密度来确定。具体见11.3和11.4。96.9栅格阵列器件的返工栅格阵列器件可使用X射线等方法检查出焊接部位的润湿不良和桥连等缺陷。BGA可同时与印制板上其他元器件一起采用再流焊接，也可使用专用设备单独焊接。拆除BGA器件时，通常需要采用热风对流的方式同时对器件顶部和底部加热，也可使用红外或激光热源。返工过程中，宜先对印制板进行预热，以减少温度冲击。待所有焊点处于熔融状态时拆除器件，拆除后要对焊盘进行清理，以便后续安装其他元器件。应依据BGA器件焊盘上的节距，决定BGA器件重新植球或者替换新的BGA器件。元器件的拆除和替换应采用光学定位辅助方式，不宜无光学定位辅助的手工安装。7焊接后返工和返修的准备7.1静电防护装配区域实施的防止元器件和组装件静电损伤的预防措施，也应用于所有返工和返修操作。7.2避免元器件暴露于污染物替换元器件应在使用时从其保护包装中(例如袋装或管装)取出，而不应提前取出。湿敏等级元器件应通过检查与元器件一同包装的湿敏标签来评估存放条件。使用托盘转运元器件时，应确保托盘清洁、具有遮盖功能，且托盘内无其他元器件。制造场地的污染物对于可焊性和返工焊点质量具有极大风险。多引线元器件需要格外注意保持引线共面性和间距。避免手指或其他物体触碰引线，以防止引线单个元器件手工安装到印制板上的主要工具是真空吸笔和镊子。如果用镊子处理片式陶瓷元器件，宜使用导电塑料端头的镊子，以最大限度减少损伤易碎陶瓷本体的风险。使用此类工具，为尽量减少污染风险，仅可触碰元器件本体而非焊端。因为经过不断使用，其拾取表面将被包覆形成灰尘和油脂的薄层，与其接触将降低芯片可焊性。真空吸笔应保持小吸盘洁净并经常更换。7.3敷形涂敷层的去除装配完成、以及使用后需要返修的印制电路板组装件，可能会有敷形涂敷层。返工开始前，需要先去除返工元器件周围的敷形涂敷层，去除时应注意避免损伤或污染返修部位周围的元器件和印制板。去除前，首先要根据敷形涂敷材料确定去除方法，一旦确定方法后，如热切割装置等加热工具，需要小心处理，并可配合使用喷气研磨和/或化学制剂辅助去除。去除过程中，应对周围元器件或印制板采取必要的保护措施，防止受到尖锐的器具损伤。使用化学试剂去除时，化学试剂停留在返工部位的时间不应超过15min。敷形涂敷材料及其残留物彻底去除干净后，才能进行后续元器件解焊操作。电烙铁不应用于涂敷层去除，易引起涂敷层碳化或印制板分层。对于有引线的元器件，宜先将引线剪断后再进行解焊操作。敷形涂层用的某些塑性材料(例如聚氨酯清漆),在加热到电烙铁工作温度时可释放出有毒烟雾，应采取防护措施。仅敷形涂层制造商推荐的化学制剂可用于涂敷层去除，并考虑其与印制板和外加式元器件本体材料的相容性。7.4不合适的元器件不应使用参数值相同但具有不同封装引脚尺寸的元器件替换原有失效元器件。这样的元器件能勉强安装在原有连接盘上，但焊点将不能满足规定的尺寸要求或无法保证长期可靠连接。有圆形或带状引线、设计用于通孔安装的元器件不应焊接在用于表面安装焊端的连接盘上。如果无法避免，焊接前元器件本体应与印制板粘接牢靠。如粘接后准备采用群焊方式，应检查元器件与相应焊接温度曲线的适7.5返工前清洗返工前通常可对返修部位进行局部清理，如采用蘸液体或溶剂(例如异丙醇)的刷子进行局部刷洗。如果需要采用整体浸洗方法清洗时，应确认所有元器件、印制板及其他辅助材料等(例如阻焊膜、免清洗助焊剂残余物)对浸洗的适宜性和与清洗液的相容性。7.6相邻敏感元器件的保护返工部位周围如果有温度敏感元器件或材料，应采取隔离或遮蔽措施，防止采用热风等方法时出现加热过度引起损伤。对于关键重要部位，为了防止造成热损伤，可增加传感器检测加热速率和最高温度，或者返工后重新更换周围的敏感元器件。7.7元器件替换前组装件预烘使用后返回或生产现场中未采取适当防护措施储存一个月以上的多层印制电路板组装件，返工前应进行烘烤去除吸收的湿气，以降低返修过程中印制板出现分层和塑料元器件封装开裂的风险。应根据元器件类型；印制板材料、尺寸；层数、接地，或电源层设计，在产品最高存储温度下烘烤适当的时间，通常为80℃下48h或70℃下60h。烘烤时注意组装件的支撑方式，不正确的支撑将影响其平7.8大尺寸多层板的预热大尺寸多层印制电路板组装件返修时，一般应进行预烘，能够缩短返工时间，同时也能够有效避免元器件受到热冲击和印制板分层。7.9敏感元器件返工的预热敏感元器件在返工时，如采取有较强热冲击的方法时(例如电烙铁加热),应进行预热处理。预热通常在返修工作站旁的小型烘箱中进行，并按元器件最高存储温度或操作台面最高安全工作温度进行设定。8焊接后的返工8.1表面安装元器件返工和返修操作环节除了第7章所规定的必要的准备工作外，表面安装元器件返工和返修操作主要涉及以下九个环节：a)元器件校正(扭转)(见8.2);b)元器件拆除(必要时包括相邻元器件)(见8.3和8.4);c)焊料和助焊剂的添加(见8.6和8.7);d)焊点过量焊料的清除；e)元器件替换前焊盘的准备(见8.9);f)元器件替换(见8.10);g)清洗(需要时)(见8.11);h)目视检验和电气测试(见8.12和8.13);i)敷形涂敷层的替换(需要时)(见8.14)。8.2元器件校正(扭转)即便不准备拆除元器件，元器件的校正(扭转)仍应添加助焊剂，以保证受热均匀，确保焊点光滑无拉尖等缺陷。8.3元器件的拆除出现以下情况时需要将元器件拆除：——元器件失效(电气性能、机械性能);——元器件位置或方向装错；——元器件下方有无法清除的焊锡珠多余物。除上述情况外，还有需要二次使用的贵重元器件，因设计更改更换元器件时也需进行拆除。8.4相邻元器件的拆除印制板上元器件安装密度较高或布局设计未考虑返工需求时，任何妨碍待返工焊点的相邻元器件或零部件均应进行拆除。相邻元器件在通孔插装元器件时，拆除后检测合格可重新进行安装，如果是插座上的可编程电路，可先将其从插座上取下，待返工完成后再重新插入。拆除后出现失效或性能下降的元器件均应进行替换。插座拆除后允许再次使用。8.5拆除元器件的再次使用一般情况下，拆除后的元器件不应再次使用。除了已发生的质量劣化，随着时间的推移，还可能产生潜在的质量退化。表面安装元器件从印制板上拆除后，仅在极特殊的情况下可再次使用。如再次使用，应进行100%目视检查和100%重新测试。通常，元器件从印制板拆除并再次使用时，制造商的质保将失效。例如，多层陶瓷片式电容器在拆除和替换的加热过程中，承受过度的热冲击将导致内部微裂。这种缺陷在产品交付时不一定能显现，但在工作几个月后可能会造成故障。片式陶瓷电容器、固定片式电阻器和微调电容器在初始焊接过程中，可能存在焊端金属银的浸析，重焊将产生进一步浸析，导致陶瓷界面金属银的缺失和对陶瓷的半润湿。当集成电路拆换的可能性高时，如存储扩展和可编程的元器8.6助焊剂和焊料的添加以下情况需要添加焊料(补焊)和助焊剂：——焊料量不足(设计或工艺失误);——虚焊焊点，包括立碑效应；——焊料流失，例如由于阻焊起翘或不适当的印制板布局。新元器件安装时，应使用新的助焊剂和焊料。在所有返工操作中，宜使用符合GB/T31474的优质型或相似中等活性的助焊剂。当无后续清洗时，应使用中等活性“低残余物”或“免清洗”的助焊剂，最大限度减少助焊剂残余物的腐蚀风险。如果在元器件拆除前添加了助焊剂，可使用焊盘上原有的焊料焊接新更换的元器件。但是，宜将焊盘上原有的焊料清除后再重新焊接，以减少焊点中的金属化合物或其他杂质。助焊剂可使用棉球、软毛刷或注射器均匀地涂敷。除了清除焊接表面的氧化物，助焊剂可使焊料快速且均匀地融化，以减少返工时间和过热风险。如进行预热，助焊剂应在返工操作前几秒钟时添加。如果返工在接触连接区域(例如板边接触片或按键用连接盘)附近实施，应避免助焊剂对接触连接区域造成污染。宜使用适当的遮盖物，接触连接区域可用浸有异丙醇的擦拭物或等效物品清除助焊剂或胶带的残余物。返工用焊膏应符合GB/T31475,焊丝应符合GB/T31476。不宜对焊点进行修饰性的增补焊。增补焊适用于因组装过程、设计不良或两者共同造成的焊料不足的焊点。通常可采用少量焊膏涂覆和热风喷笔加热的方式，也可采用先涂覆助焊剂促进传热、然后使用纯焊丝配合小型电烙铁的方式。当使用有芯焊丝时，依据焊点的尺寸和形状，确定是否预涂助焊剂。多层片式瓷介电容器焊接过程中应最大限度减少热冲击造成的内部损伤的风险，采取下列预防措施。a)缓慢预热至100℃b)如使用电烙铁，额定功率不大于30W,烙铁头直径不超过2mm,温度设定最高为280℃。这些参数对于使用热塑性封装材料的器件的返工至关重要。热量应通过焊端区域而非元器件本体加于焊点。c)最长焊接时间为5s,按电烙铁从开始接触到完全撤离进行测算。多层片式瓷介电容增补焊时，宜使用含2%银的焊料，降低返工过程中焊点出现浸析风险。焊接温度和时间应依据焊料和元器件要求确定。必要时，在熟练操作的基础上，可在贴放新元器件前，用带压小注射器将焊膏涂覆在单个连接盘上。气动点涂机的资料见12.3。对于此用法，由于钢管易堵塞，锥形聚丙烯针头优于直筒状不锈钢针管。对于引线间距等于或小于1.27mm的多引线器件，由于无法精准在单个连接盘上手工涂覆焊膏，可沿引线连续铺设焊膏呈细条状，当热量加载到引线时，表面张力牵拉一定量的焊料到每个引线和连接盘上，焊接后应检查是否出现桥连。也可采用一只手持小型电烙铁，另一只手持镊子，先焊接相隔最远的两引线间距等于或小于0.65mm的多引线器件更换时，应先清理焊盘上的残余焊料，宜使用单头的热电极或热风装置。热电极或热风装置的资料见11.4和11.2。定量添加焊料的方法是使用特定规格的工装，即在聚酰亚胺自粘带上有与一排待焊引线等长的焊料条。涂覆薄薄一层助焊剂并贴放元器件前，胶带和焊盘应对正。胶带上的开槽有助于元器件引线的定位，焊接后小心剥去胶带。加热可采用热风或热电极装置。贴放后元器件在焊盘上托起，加热时焊料可见，因而热风装置有时更加适宜。当焊料熔化时，元器件下降，焊端降至焊料中并保持到流动完成，随后进行固化。本过程也可使用聚焦式红外装置。8.8焊点过量焊料的清除焊点焊料过量时，可采用电烙铁或与吸锡绳、吸锡器配合对过量焊料进行清除。具体方法见第8章、第9章和第10章的相关部分。8.9元器件再安装前焊盘的处理元器件拆除后，部分印制板连接盘可能带有足够的焊料，可不再额外添加焊料。焊料较多时，应进行焊料清理，以减少金属间化合物和/或其他污染物对焊点的影响。重新焊接元器件前，应保证焊接部位的焊盘平整。通常胶黏剂不需要进行去除，除非需要依靠胶黏剂提供组装后的机械支撑。胶黏剂残余物可使用适当的溶剂或加热的刀片进行清除。8.10元器件重新安装出现以下情况需要重新安装元器件：——安装中元器件漏装；——焊接或清洗中元器件掉落；——返工中元器件拆除；——初始组装时元器件缺货；——后续设计更改。元器件重新安装的具体方法见第10章、第11章和第12章。8.11清洗(需要时)对于可能面临多次返工的大面积、高密度印制板电路板组装件，每次应仅对返工部位清洗，避免助焊剂污染物扩散到邻近区域。如果使用超声波清洗，应有证据表明超声波作用不会损伤产品或元器件的机械和电气性能，最终产品清洗不应使用超声波清洗。仅在印制板组装件不清洗时，才可在返工操作8.12目视检查和电气测试返工后的目视检查按GB/T19247.1—2003、GB/T19247.2—2003、GB/T19247.3—2003或GB/T19247.4—2003执行。返工中应避免助焊剂残余物污染电测试点，特别是使用“免清洗”方式时。8.13焊点完整性检查可采用激光或其他光束连续照射每个焊点来检查焊点完整性，例如使用红外传感器，记录焊点升温速率，速率高于正常值时表明存在不良焊点。8.14局部敷形涂敷层的重新涂敷(需要时)局部重涂前应确定涂敷层类型，选择涂敷层去除和重新涂敷的方法。涂敷层硬度、透明度、可溶性、剥离性、热去除性以及厚度等特性，对于确定如何去除涂敷层且不损伤组件上不拆除的元器件是很重要的。重新涂敷应采用相同材料和配方。应确保返工区域具备与原涂敷层涂敷时所需相同的清洁度等级。重新涂敷方法包括手工刷涂和自动喷涂。此类返工不使用“免清洗”助焊剂。宜采用中等活性松香型助焊剂(ROM0)型或低残留的助焊剂。固化温度不应超过有最高存储温度要求的元器件中的最低9返工设备、工具和方法的选择9.1通则返工设备应满足以下要求。a)设备对操作人员无固有的健康或安全危害。b)设备不造成：1)返工元器件的损伤；2)相邻元器件的损伤；3)印制板的损伤。c)设备为内置加热，以减少热冲击。d)设备操作简单，技能要求尽量低。e)设备由进行元器件拆除和替换、焊料添加和清除的单一装置构成。f)设备满足返工操作在最短时间内完成。g)工具尺寸适应组装件的元器件密度。h)设备具有再流和/或胶黏剂连接断开后，拆除元器件的真空吸取装置。9.2返工设备与元器件和印制板的选配通孔插装元器件返工时，电烙铁和真空解焊工具适用于大多数常用元器件类型。表面安装元器件返工时，无法用单一设备对所有表面安装元器件类型实施高效地返工操作，且返工后可靠性会有一定程度下降。操作者返工时，应按以下几点选择合适的返工工具和方法：a)保全印制板组装件主体；b)保全贵重或无替换件的元器件；c)保全印制板和元器件，以供再次使用或分析。返工过程中，可能需要许多不同的工具，以及针对每次返工、返修或改装所需的不同工具头。返工方法、工具和设备的选择依据多个因素。对这些因素的考量见9.2.2～9.2.4。图5给出了SOIC拆除程序的示例。53图5SOIC返修程序示例9.2.2基于印制板上元器件类型的选择每种类型的元器件都有最适合其拆除的一种或多种返工方法。例如，对于QFP等多引线器件，最适合采用热风枪、红外或加热电极装置进行处理，单次操作即可拆除元器件。GB/T43021—2023热风喷笔和镊形加热器更适于拆除简单的片式电阻器。往往依据多种因素并非最优技术选项做出选择，例如工具的可获得性或设计不良带来的空间限制。9.2.3基于印制板基材类型的选择印制板基材类型会从以下两个方面影响返工方法的选择：a)对于PTFE等低铜箔剥离强度的层压板，工具选择和印制板布局应保证元器件焊点充分可见，提起元器件前可观察到所有焊点已熔化；b)对于高热容量的印制板，如金属芯型或有大面积接地层的，应避免使用热量输入率高的工具，可采用热板提供背景加热的方式进行。9.2.4基于组装件结构和焊接过程的选择对于波峰焊接的组装件上带有与印制板粘接的器件，返工工具应能提供充足热量，在施加侧向扭矩扭转元器件并切断粘接前，熔化焊点且软化胶黏剂。采用再流焊接无粘接元器件的组装件无此要求，添加助焊剂并熔化焊料即可。助焊剂可改善热耦合并减少氧化物。两面都有表面安装元器件的印制板，整个返工过程需要加以控制，以防止正对着再流元器件的背面元器件以及相邻的元器件损伤或缺失。即使是再流焊接的组装件，在某些情况下，宜在一面设计使用胶黏剂。虽然不能避免焊点重熔和随之而来的金属间化合物的生长，但至少能够防止元器件掉落。表1中的数据给出了特定元器件类型宜使用的工具。图6是使用热风或红外传导加热拆除BGA的示例。表1不同元器件类型宜使用的工具工具类型元器件类型BGASOICPLCCQFPCLLCC片式MELF有引线无源小型电烙铁(25W或30W,直径不大于2mm)(见10.2)——ABA·B*A·B*—AAAAAB直热式电烙铁(见10.3)ABA*B*A*B*AB热风喷笔(见10.4)ABABABABABAB镊形加热器(见10.5)—————AAAAAAAAAAAA热风返工装置(见11.2)ABABABC*D*ABC*D*ABC*D*ABC*D*ABCD*ABABC*D*ABC*D*聚焦式红外设备(见11.3) ABABABABABABABABAB热电极设备(见11.4)——ABABABAAAAAA解焊用激光设备(见11.5)AB— —— 注：A代表元器件拆除，B代表元器件替换，C代表焊料添加，D代表焊料清除，*代表不易操作，经济性低。热风返工系统，通过与特定封装外形相配的喷嘴或定制的抓压夹具直接加热。红外传导系统，口标器件上方聚焦式灯丝发出的是中等波长能量(热量)。b)红外返工过程图6热风和红外返工过程的对比10手工返工工具和方法10.1表面安装元器件返工工具本章仅涉及主要的手工返工方法。对于第4章～第8章规定的每项返工操作，表1给出了所有常用表面安装元器件类型宜使用的返工工具。10.2小型常规(储能式)电烙铁具有小的烙铁头(最大头部直径2mm)和低存储热量，可减少热冲击风险，以确保表面安装印制板和元器件细小几何尺寸下的安全返工。见图7。图7小型常规电烙铁应使用25W或30W温控电烙铁，空载温度设定为260℃±20℃。由于此种烙铁使用中热补偿效率不够，温度波动较大，应定期检查烙铁头温度。电烙铁、热风枪等的工作温度应按焊接材料和目标元器件确定。小型塑封元器件的本体通常由融化温度270℃~280℃的热塑材料制成，返工时应适当降低烙铁头温度。无引线陶瓷片式电容器和电阻器可用电烙铁头部加热片体中心区域的方式拆除(仅用于拆除并废弃时),两端焊点熔融后，用细金属镊子提起。使用胶黏剂粘接的元器件，需要旋转与提升的组合动作。本过程对所有片式元器件都是破坏性的，拆除的元器件不应再次使用。带状或圆形引线的封装器件，通过依次熔融每个焊点，引线折起并抬离印制板，直至全部引线与焊盘分离。使用真空吸笔或大开口镊子提起元器件。本方法也是破坏性的，操作时间长。对PLCC封装不适用。操作过程可能需要使用小型真空式电烙铁及铜编带，在主要操作前从单个焊点清除多余的焊料。焊料的添加宜使用带芯或无芯焊丝。10.3直热式电烙铁直热式电烙铁在烙铁头中设计集成了小型加热器。其头部加热是自调节的，仅在需要保持设定的烙铁头温度时消耗电能。与储能式电烙铁相似，它们依旧可能造成过快加热，在替换或补焊温度敏感元器件(如陶瓷片式电容器)时应小心使用。可在比常规电烙铁低的烙铁头温度下进行焊接操作，降低返工对操作人员的技能水平要求，并减少对印制板和元器件热损伤的风险。直热式电烙铁加热和冷却迅速，使烙铁头的更换更加快捷。由于自调节特性，一种烙铁头可在较宽的元器件和印制板热容量范围内使用。但是，为获得表面安装元器件返工的最佳效果，已有一系列专门设计的烙铁头可用于多至84针的封装。较大的烙铁头比较小的效果差。它们不利于焊点的目视观察，在器件拆除过程中，存在操作人员提拉过早，将导体或连接盘拽离印制板的风险。10.4热风喷笔热风喷笔是能喷射出加热气体(通常是空气)可控气流的小型手持式装置。喷流可细小到直接对准单个焊点并提供足够热量使其逐个熔融，可用于所有类型的返工。有引线元器件的拆除，每根引线的焊点应熔融并使用镊子折起抬离其连接盘，以防止再次形成焊点。按此方法处理所有引线后，用适宜的镊子或真空吸笔提起元器件。多引线元器件的拆除，虽然使用小型电烙铁的方法效率低，但在没有更适合的方法时也可采用。热风喷笔不适用于拆除大型片式陶瓷电容器和陶瓷有引线芯片(CLCC)。当用于如陶瓷片式和小型有引线器件封装等较小型器件时，喷流依次加到元器件各侧边引线上，可能同时熔化所有焊点。热气触及印制板后，会向外侧铺展，应避免相邻元器件的过度加热，避免小型片式元器件被喷流从印制板吹脱。添加焊料时，宜使用焊膏或预成形焊料，不宜使用焊丝。需要在每个焊点使用优质、干净、带助焊剂的铜编带清除焊料。使用润湿不足的烙铁头可清除小型有引线元器件焊点过量焊料，但不适用于片式元器件。元器件重新安装时，首先用带压注射器在元器件连接盘上涂覆焊膏，然后手工贴放单个元器件并依次再流每个焊点，或采用摆动喷流的方式同时再流小型元器件的所有焊点。虽然采用本方法重新安装多引线元器件时效率低，但在没有其他更适合的方法时，可采用。镊形加热器可有与直热式电烙铁相似的工作原理，也可使用储能方式。镊形加热器有特殊形状阻性金属端头，加载脉冲或连续的电流使其头部产生热量，但该电流不会通过返工器件。镊形端头夹紧双焊端元器件的两个末端，热量传递至焊点，使焊点同时熔融，在焊料冷却、焊点重新形成前提起元器件。其主要优势是可进行单手操作，所以这种工具特别适合需要在焊点熔化后扭转约90°来切断胶黏剂粘接元器件的返工操作。印制板布局设计应提供本方法所需空间。使用镊形加热器的缺点在于难于准确观察焊料的熔化，如果缺乏使用经验的人员操作，存在动作过快、扭转配合提升的动作过程中将铜连接盘拽离印制板的风险。镊形加热器适合拆除少于6引线的小型多引线元器件。在焊点涂覆助焊剂后，操作与双焊端元器件相同。镊形加热器不适用补焊、焊料添加和焊料清除。由于热冲击的风险，通常也不宜用于温度敏感片式电容器的返工。10.6配有专用烙铁头的电烙铁配有专用可更换烙铁头的常规储能式电烙铁，适用于特定范围的常规表面安装器件封装，如常规陶瓷片式元器件(电阻器、电容器)、MELF、SOD/SOT封装及某些小型SOIC和TSOP。可将其固定在小型钻架上，以保证X、Y方向定位，确保下压力的有效控制，保持工具表面与印制板的共面性。宜使用的烙铁头温度范围260℃±20℃。电烙铁、热风枪的工作温度应按焊接材料和目标元器件确定。烙铁头可在焊料熔化时，向粘接元器件提供扭矩，但难于观察烙铁头腔体深度和邻近元器件靠近。由于焊料熔化无法有效观察，当在具有低铜箔剥离强度的PTFE等材料上操作时，应避免连接盘起翘或脱离。高品质的工具头应配有真空夹盘，当达到再流温度时，辅助提起封装元器件。此类工具不适用焊料添加和清除，应提前选用其他方法添加和清除焊料。本类工具不宜用于元器件重新安装，但无其他方法时也可应急使用，且在使用时可能需要补焊。由于不利于焊点的目视观察，在器件拆除过程中，存在操作人员提拉过早，将导体或连接盘拽离印制板的风险。11机械化和可编程返工装置和方法11.1表面安装元器件机械化和/或可编程返工装置及工具对于第8章规定的各种返工操作，表1给出了按所有常用表面安装元器件类型宜使用的机械化GB/T43021—2023和/或可编程返工装置及工具。11.2热风返工装置热风返工装置是一种台式设备，能通过喷嘴或导流板将一束加热的空气/气体施加到元器件引线上。主要用于多引线封装，可用于初始焊接、元器件的拆除和重新安装。返工操作避免使用热风涂层剥离器、热缩枪和手持式电吹风等。喷嘴在喷头内通常由按特定形状排列的小喷管组成。对于PLCC器件，喷嘴在靠近末端处内弯，将气流导向元器件焊点。对于QFP器件，则垂直向下。导流板型设备引导加热气体通过与特定元器件一排引线对齐的狭长孔。两种情况都应按特定封装类型和尺寸对喷头进行调整。当印制板的布局设计在较小封装的周围提供了足够的空间时，用于大型器件的喷嘴阵列也可用于较小的器件。喷头是可更换的。多数设备配有集成式热板或装在印制板下方的辅助喷嘴，以提供预热。当返工、改装或返修量较大时，宜使用带温升曲线的辅助热板或加热管道，以便提前开始预热，在印制板移至返工工作站时避免热冲击。对热风温度和流速加以控制，以确定再流时间。在喷气流中配置热电偶，控制加热丝的电功率。过高温度/流速组合将导致相邻元器件焊点的再流。多数设备带有规定时间后切断热风气流的定时器，以防元器件和印制板的过热。过程可通过双目显微镜、也可通过摄像机和监视屏进行观察。对于细节距器件和BGA,视觉系统使用棱镜法保证元器件焊端与连接盘精确的相互定位。多数系统带有集成式真空夹盘用于从印制板提起元器件，有些设备在夹盘处装有传感器或弹簧，可在所有焊点的焊料熔化后自动提起。个别设备带有可用于单个焊点的辅助小型单嘴喷笔。此类设备是进行多引线器件拆除和重新安装的最常用系统之一。所有焊点均应施加液态助焊剂，使用适合的喷嘴，在全部焊点同时熔融后，使用真空夹盘提起元器件本体。除配有单嘴喷笔的情况外，设备不用于在没有再流所有焊点的情况下焊料的添加或过量焊料的清除。元器件重新安装通常需要焊膏、带助焊剂的预成形焊料或预涂焊料的聚酰亚胺胶带的预先布放(见图8)。如设备上配有喷笔，焊料添加时，喷笔配合焊膏优于电烙铁配合焊丝。热风喷笔的使用按10.4。图8热风焊接系统11.3聚焦式红外(IR)设备聚焦式红外设备带有聚焦的短波红外光束，通过校准或遮挡限制其面积，以适应再流的元器件焊GB/T43021—2023点。多数情况下，本方法可用于初始焊接操作，也可用于元器件的拆除和重新安装。鉴于其热传递方式，本过程对于热容量和色彩较为敏感，因此特定元器件，例如黑色塑料模封集成电路，应采用适宜的屏蔽或在设置和编程实时控制，否则会过热。拆除后废弃的元器件，可不考虑过热的影响。为减少过程时间，设备配有可编程的预热台，或印制板在设备之外预热后迅速转移过来。工件置于X、Y方向可移动的平台上，对加热周期进行编程，以便按元器件焊端的不同尺寸和热容量提供不同的时间/温度曲线。更为复杂的型号具有便于细节距集成电路封装引线与印制板连接盘图形对准的分束光学系统，以及可按每个封装类型和尺寸调整的快速变换快门。使红外光束仅指向元器件引线，而非元器件本体。此外，可配置集成式真空拾取头，当破坏熔融焊料表面张力而使用相对较大的力反复尝试提起元器件时，减少拽起印制板导体的可能。元器件拆除前，所有焊点应添加液态助焊剂。尽管特定封装类型每次返工的快门和温度程序很相似，但仍需根据不同的印制板厚度和层数，对每个新电路进行若干次试运行以确定正确的时间/温度曲线。除配有小型电烙铁或单嘴喷笔的情况外，设备不用于在没有再流所有焊点的情况下焊料的添加或过量焊料的清除。元器件重新安装通常需要焊膏、带助焊剂的预成形焊料或预涂焊料的聚酰亚胺胶带的预先布放(见图7)。如设备上配有喷笔，焊料添加时，喷笔配合焊膏优于电烙铁配合焊丝。热风喷笔的使用按10.4。11.4热电极(加热电极)设备热电极设备用于初始元器件的安装和焊接，也可用于返工。由小型熔焊机发展而来的热电极设备，以脉冲阻抗方式加热设计成可同时接触多引线器件所有焊端的特定形状电极。电极材料应对印制板上所用的助焊剂/焊料组合不润湿，且与镊形加热器相同，操作中几乎无电压加在器件任意的焊端间。见图9。图9加热电极再流焊接返工用电极系统通常安装在成套模具上，以实现精确的垂直运动，并保持电极面与模具基座和印制板面的共面性。应定期检查共面性，例如每小时检查，以确保每个印制板连接盘图形位置的定位，使模具能够控制印制板与基座和加热电极的局部共面性。更为复杂的系统配有浮置电极头，能够与印制板表面随动，保证器件引线平整地接触其表面。热电极方式适用于方形扁平封装。当采用特定精密成形电极时，PLCC可使用热电极设备进行拆除和重新安装，但具有一定难度。加热具有较大热容量的元器件时，拆除和重新安装效率低。在重新安装元器件时中，电极需要保持GB/T43021—2023引线贴紧印制板直至焊料固化。拆除和重新安装元器件时，宜对印制板进行最高100℃的预热。有一根或多根引线变形达到引线任意部分需要平整下压至连接盘上的程度超过2倍引线厚度的元器件不应使用。焊料固化后的残余应力将损伤焊点可靠性，最终造成焊点失效。引线节距不低于0.8mm时，重新安装时可使用焊膏，但会有短路和焊料球多余物的风险。因周边有元器件，焊膏涂覆不能采用印刷方式，需要采用注射器。引线节距低于0.8mm时，将少量的焊膏均匀地涂覆在每个连接盘上操作难度大，可使用低焊料含量的焊膏替代常用类型，或者使用按不同封装类型设计的、载有带助焊剂预成形焊料的软塑料载体。当元器件拆除后有足够的焊料留在连接盘上时，仅需要添加助焊剂。与热风设备相同，热电极装置通常在电极系统中内置真空夹盘，用于再流后提起元器件。为实施元器件拆除，在印制板预热之后，装载到返工作业头下方前，需用毛刷或喷嘴均匀添加少量中性助焊剂。电极降至与引线接触，电能通入加热电极。当焊料熔化时，真空夹盘启动，元器件吸附于夹盘后电极升起。连接盘添加焊膏后，重新安装的元器件通过手工或真空吸附在电极上并贴装到位。加热和冷却过程中电极位置保持不动并在完成后抬离。焊料添加仅限于安装或重新安装的元器件在所有焊点所需用量相同的情况。一般采用预先涂覆焊膏的方式。特殊情况下，也可使用带助焊剂的预成形焊料。此类设备不具备焊料清除的功能。11.5解焊用激光设备再流焊接中激光的使用仅限于特殊场合，因此，激光也可用作返工工具。激光非常精密，可用于元器件拆除或焊点补焊中的焊点加热。本方法的优点是其精确度高、可避免相邻焊点再流以及能够对封装材料最大限度减少加热量。自动激光再流设备见图10。图10自动激光再流设备12辅助工具和设备12.1常规电烙铁使用常规电烙铁(例如50W),需要高技能水平来避免对表面安装元器件的热冲击损伤。除了较大尺寸的MELF或改做表面安装的通孔元器件，此类大功率电烙铁不宜使用。可行时，宜使用热板(或其他方式)在返工前和返工中提供背景加热。除了减少对返工工具的热量需求，背景加热也极大降低返工元器件、周边元器件和印制板的热冲击风险。在多层板上加工时预热尤其重要，如预防措施不到位，层间吸收的湿气将造成分层。气动点涂机适用于返工的连续可调焊膏涂覆。点涂机宜保持恒定温度，以便将黏度变化引起的点涂量差异维持在最小。多数设备配有脉冲气压调节器、可编程脉冲宽度计时器，以及能显示气源供气压力的压力表。脉冲由脚踏开关触发。当连接焊膏注射器时，调节压力并编程设定脉冲宽度，通过控制脚踏开关单次压动控制所涂覆的焊膏量。在较为简单的设备上，脉冲时间不能自动控制。用此类设备涂覆焊膏比手持式注射器有更好的膏量控制。相似设备亦可用于涂覆胶黏剂。12.4焊膏喷印机焊膏喷印机适用于返工的连续可调焊膏涂覆。焊膏喷印机喷射出微小的焊膏液滴，在印制板上按需精确沉积成形，能够有效控制所需的焊膏用量、位置、覆盖范围和高度，焊膏涂覆速度快、分配精度高。12.5通孔组装件用解焊工具通孔组装件用解焊工具头部尺寸大，不易于从较小的表面安装元器件焊点清除过量