IPC J-STD-001 標(biāo)準(zhǔn)焊接要求

J-STD-001 是 IPC 發(fā)布的用于焊接電氣和電子組件的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了材料規(guī)格、工藝要求和可接受性標(biāo)準(zhǔn)。

目錄

1什么是 J-STD-001 認(rèn)證？

2J-STD-001 和 IPC-A-610 有什么區(qū)別？

3根據(jù) J-STD-001 對焊接的重要要求

4空間應(yīng)用的聯(lián)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

4.1腐蝕

4.2材料

4.3助焊劑

4.4化學(xué)剝離劑和熱保護

4.5零件安裝要求

4.6暴露的金屬和鋼絞線損壞

4.7引線和電線末端延伸

4.8通孔元件引線焊接

4.9SMT引線成型

4.10芯片組件

4.11表面貼裝面陣封裝

4.12底部終端組件 (BTC)

4.13超聲波清洗

4.14顆粒物組件

聯(lián)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) (J-STD-001) 是根據(jù)產(chǎn)品類別分組的電子和電氣組件的工業(yè)規(guī)范。電子產(chǎn)品根據(jù)可制造性、性能要求、過程控制規(guī)定和驗證測試分為三組。

Class 1：一般電子產(chǎn)品
Class 2：服務(wù)電子產(chǎn)品
Class 3：高性能電子產(chǎn)品

J-STD-001 對于建立最佳焊接實踐在行業(yè)中。它確保了產(chǎn)品在特定環(huán)境條件下的最高質(zhì)量和可靠性。

最初，該標(biāo)準(zhǔn)于 1992 年發(fā)布，版本為J-STD-001 A. 從那時起，又進行了多次修訂。本文檔的最新版本是J-STD-001 H. 該標(biāo)準(zhǔn)概述了制作高質(zhì)量焊接互連（有鉛和無鉛）的材料、方法和驗證標(biāo)準(zhǔn)。該認(rèn)證包括對以下要素的全面解釋：

• 材料、部件和設(shè)備

• 焊接和組裝要求

• 接線端子和接線

• 通孔安裝

• 元件的表面安裝

• 清潔和殘留要求

• 涂層、封裝和粘合劑

手工焊接

IPC-A-610 和 J-STD-001 都強調(diào)焊接工藝，包括行業(yè)術(shù)語PCB組裝和可接受的董事會的特征。IPC-A-610 用于電子組裝驗收。此外，該標(biāo)準(zhǔn)還提供了有關(guān)板檢查程序的詳細(xì)信息和圖像，以確保符合操作分類。然而，J-STD-001 是一個特定的標(biāo)準(zhǔn)，它定義了用于焊接的材料和工藝，以確保高質(zhì)量的焊點和可靠的組裝。

以下分類清楚地說明了這兩個標(biāo)準(zhǔn)中涉及的不同要素。

根據(jù)討論的級別和特定要求的定義，這些主題可能會有不同的處理方式。IPC-A-610 定義了董事會檢查員應(yīng)定期遵守的特定要求。而 J-STD-001 為工藝工程師、主管和技術(shù)人員提供了可遵循的最佳實踐。

在任何標(biāo)準(zhǔn)中，都強調(diào)一些主要方面以及次要條款。在談到焊接時，考慮聯(lián)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的一般參數(shù)至關(guān)重要。焊接注意以下幾點：

• 清潔對于防止材料、工具和表面受到污染至關(guān)重要。

• 根據(jù)制造商的說明，加熱和冷卻速率應(yīng)相同。堆疊和多層片式電容器被視為對熱沖擊敏感，以防止熱漂移。

• 電線的股線不應(yīng)損壞。焊料必須潤濕導(dǎo)線的鍍錫區(qū)域。

• 應(yīng)用前應(yīng)進行焊接和清潔度檢查敷形涂層和堆疊。

• 可能會出現(xiàn)不符合裝配體形式、配合和功能的缺陷。在那種情況下，這樣的焊接錯誤應(yīng)按客戶要求返工或報廢。

焊接缺陷

• 應(yīng)使用 AOI（自動光學(xué)檢查）和 AXI（自動 X 射線檢查）進行目視檢查。

• 根據(jù)設(shè)計、導(dǎo)體、元件引線、土地格局， 和阻焊層能夠容納暴露的基礎(chǔ)金屬。

有許多與電線、絞線、引線成型、按材料類別、孔、層壓等相關(guān)的缺陷的要求。有必要遵循此標(biāo)準(zhǔn)并保留適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果和發(fā)現(xiàn)文件。

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IPC 發(fā)布了J-STD-001ES空間附錄應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。它由幾個過程要求組成。一些重要的包括：

對于使用鍍銀銅導(dǎo)體，用戶批準(zhǔn)的紅色瘟疫（腐蝕）控制計劃是必不可少的。該計劃的目的是盡量減少和控制某些促進氧化銅生長的環(huán)境條件的暴露（氧化銅) 腐蝕和潛在損壞。

當(dāng)過程的主要成分（例如，助焊劑、焊膏、清潔介質(zhì)、焊接系統(tǒng)）發(fā)生變化時，應(yīng)對更改進行驗證并記錄在案。焊錫合金如Sn60Pb40、Sn62Pb36Ag2、Sn63Pb37 或 Sn96.3Ag3.7按照標(biāo)準(zhǔn)是理想的。此外，具有良好使用壽命、性能和可靠性的焊料合金也是可以接受的。

根據(jù) J-STD-001ES，助焊劑分為松香（RO）和樹脂 (RE)活動水平從L0 到 L1. 為了使用不同活性水平的助焊劑，必須測試工藝兼容性。焊膏測試也是必要的，以檢查焊膏的擴散和由于氧化而產(chǎn)生的焊球。

化學(xué)剝離劑是在 PCB 上完成焊接后清除助焊劑的助焊劑去除劑。它們以化學(xué)溶液、糊劑或乳膏的形式存在。應(yīng)選擇化學(xué)剝離劑，使其不會造成任何損壞或降解。

在執(zhí)行焊接或返工時，保護組件免受過度加熱和熱沖擊至關(guān)重要。它是通過實施一個散熱器、熱分流或預(yù)熱。應(yīng)檢查組件熱敏感度級別并遵循推薦的指南以避免任何風(fēng)險。

要研究空間飛行器中的振動效應(yīng)、裝配設(shè)計注意事項和傳熱模式，請參見航天器的振動如何影響 PCBA.

有時，設(shè)計限制規(guī)定了無法承受與給定工藝相關(guān)的焊接溫度的組件的安裝。在這種情況下，使用有助于達(dá)到必要溫度的合適方法安裝和焊接組件。零件之間應(yīng)有足夠的間隙以進行充分的清潔和清潔度測試。焊接每個連接后必須清潔組件以避免污染。

當(dāng)元件受到約束時，所有引線都會得到應(yīng)力釋放。連接端子的電線也應(yīng)消除應(yīng)力。下圖顯示了不同類型零件的安裝。

焊接的零件安裝示例

引線或焊盤垂直邊緣上暴露的基礎(chǔ)金屬是可以接受的。此規(guī)則的例外情況包括：

• 由鐵制成的元件材料、元件引線、可伐合金、合金 42。

• 暴露的基底金屬不應(yīng)阻止焊接連接的形成。

• 暴露的有機可焊性保護劑 (OSP) 不應(yīng)抑制焊點的形成。

線股之間的間距不應(yīng)超過 1 股線直徑或超出線絕緣層的外徑。用于對絞線鍍錫的焊料只能在隨后的焊接過程中使用。

導(dǎo)線和引線末端不應(yīng)超過端子超過一個引線直徑。必須滿足最小電氣間隙要求。組裝前，應(yīng)根據(jù)最終設(shè)計形成引線。引線形成過程不應(yīng)損壞元件內(nèi)部的引線密封、焊接或連接。除了對彎曲角度進行微調(diào)外，不建議重新加工引線。理想情況下，引線應(yīng)至少延伸一個引線直徑且不小于0.8 毫米 [0.031 英寸]從身體。

將元件焊接到 PTH 連接中時，用焊料完全填充 PTH 至關(guān)重要。這實現(xiàn)了焊盤、桶頂部和底部以及引線的良好潤濕。無論過程如何，焊接都應(yīng)滿足合規(guī)性要求，例如波峰焊、手工焊接等。

通孔元件焊接標(biāo)準(zhǔn)

不同類型 SMT 引線成型的最小引線長度如下：

• 扁平引線：兩種引線寬度

• 壓鑄引線：兩種引線寬度

• 圓引線：兩種引線直徑

對于矩形或方形端片元件：
填充高度：最小焊錫厚度 (G) + 端接高度 (H) 的 25% 或 (G)+ 0.5mm [0.02in]

圓柱形端蓋端子
該組件稱為 MELF（金屬電極無引線面）。

填充高度：最小焊料厚度 (G) + 端接高度 (H) 的 25% 或 (G) + 1mm [0.0394in]

片式元件的標(biāo)準(zhǔn)

表面貼裝面陣封裝有一些目視檢查要求。

• 建議進行 X 射線檢查。也可以使用任何目視檢查，例如 AOI。

• 應(yīng)在面陣元件的外排（周邊）處對焊接端子進行目視檢查。

• 如果板上有角標(biāo)記（如果適用），則面陣組件應(yīng)在 X 和 Y 方向上對齊。

• 除非在說明中另有規(guī)定，否則沒有引線，例如焊球或焊柱，是一種錯誤。印刷電路板設(shè)計.

底部終端組件是無鉛的，其終端鍍在封裝的底部以提供保護。需要考慮的一些問題包括元件制造商的應(yīng)用說明、空洞、焊料覆蓋率、焊料高度、最大結(jié)溫等。焊接這些類型的元件通常會導(dǎo)致熱平面中出現(xiàn)空洞。

BGA（BTC類型）

超聲波清洗使用通過液體傳播的高頻聲波來擦洗浸入其中的部件。以下情況需要使用此技術(shù)：

• 如果裸板或組件上只有端子或連接器。

• 在電子組件中，如果制造商提供文件證明使用超聲波不會干擾組件的機械和電氣性能。

顆粒物組件需要清潔，沒有碎屑、焊料飛濺、線夾和焊球。如果記錄在案的專門過程可確保連接的安全性（即，焊料在運輸、儲存或操作過程中不會松散），則允許使用焊球。為了驗證這一點，適當(dāng)?shù)倪^程應(yīng)該生成用于審查和維護的數(shù)據(jù)。如果未滿足最小電氣間隙，則稱為缺陷。

遵循所有此類準(zhǔn)則以確保可靠的印刷電路板至關(guān)重要。

如果您對 J-STD-001 有任何其他問題，請在評論部分告訴我們。請參閱我們的 3 類設(shè)計指南，以更好地了解與高性能電子產(chǎn)品的制造和組裝相關(guān)的信息。