航天电装工艺及材料标准应和国际先进标准接轨
——研究美国系列标准的启示 IPC
航天电装工艺，特别是表面贴装技术 (SMT)，是电装行业中的先进制造技术，目前航 天系统有些单位仍采用落后的设计标准、工艺标准，宣贯落后工艺，使用落后的生产设备生 产 SMT 电子产品，多次发生一些低层次的质量问题，如:印制板可焊性差、焊接后翘曲、 虚焊、组装件清洗不净、抗恶劣环境性能差等问题，便所谓的常见病，多发病难以防治。 研究美国 IPC 标准后，深刻体会到这类标准的先进性、完整性、实用性、可操作性。该标 准系统化、通用化、模块化(组合化)是防治上述各种质量问题，提高电子产品质量的有效 武器。
1.航天系统表面贴装技术各类标准发展现状
当前，微电子技术的快速发展，大规模集成电路的集成度成倍增加; 同时也改变了芯片的 封装结构，如球栅阵列封装(BGA)，芯片级尺寸封装(CSP)，己广泛用于航天电子产品中，
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，球间距为 0.4mm，共有 441 个焊球 (21×2l)。由9×某所采用的 CSP 器件，尺寸为 gmm
于高密度组装器件的使用，使航天电子产品以惊人的速度，向短，小，轻，薄，高运算速度， 多功能的万向发展。电子组装技术从通孔插装技术(THT)，快速发展到表面贴装技术(SMT)， 同时也提高了产品的可靠性，抗干扰性，以及抗恶劣环境等性能。
众所周知，因 SMT 的快速发展，促使世界电子制造业迈进了一个新纪元，并日益成为 全球一体化的产业。全球化的产业自然需要全球化的通用标准，以保证在世界范围内任何地 万设计和制造出的产品质量相当。因此无论是军品或是民品，设计和制造的标准通用化、系 统化，行业标准与国际接轨已成为电子制造行业努力的目标之一，同时也是军用电子产品保 证质量，民用电子产品提高市场竞争力的重要手段，目前长江三角洲、珠江三角洲等地区的 大型生产企业，在接收生产订单前，是否采用 IPC 标准已成为考核的主要内容。 近几年，国内外推广绿色制造大环境，电子产品的清洗己经禁止使用消耗臭氧层的化合 物，如氯氟烃化合物(CFC)，三氯乙烷(TCA)等，电子产品申限制使用铅(Pb)，汞(Hg)，镐(Cd) 六价铬(Cr6+)聚合漠化联苯(PBB)，聚合漠化联苯乙醚(PBDE)等有毒、有害物质，目前必须 选用新的材料替代。
在电子装联工作中，随着工艺材料的改变，如清洗剂、焊料、电镀材料、有机增强材料 等更换，导致工艺方法、工艺设备、工艺技术参数等改变。如果不及时制修订新标准，在设 计、制造、调试、检验等全过程，将出现无据可查，无章可循，无法可依的局面，势必造成 低层次的质量问题不断发生，延误生产周期，增加制造成本，并给企业带来严重的经济损失。 目前，航天标准化研究所己很重视这些标准的制修订工作，为航天各种型号顺利完成 做出了很多的贡献。但有些标准，制修订的周期太长，己满足不了当前电于装联快速发展的
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要求，如标准的可行性、完整性、先进性、实用性、可操作性和国际上同类标准相比，均有 很大的差距。主要表现以下几万面:
a)标准的配套性不够，缺少 SMT 焊盘图形的设计规范，因而使设计无规范可循，按设计 人员本人的理解因人而异，难以符合安装和焊接的要求。
b)目前印制板验收标准主要是针对通孔安装元器件而制定的，不能满足表面贴装元器件的 要求高一倍以上，对 THT ，比0.75% 印制板的翘曲度不能大于 SMT 安装和焊接的要求，如． 印制板的热膨胀系数 (CTE)，玻态转化温度 (TD，均比 THT 要求高。再如，对印制板可焊 接验收，只对制造验收有规定，有些单位因储存环境等不符合标准，使用时不抽查，产生大 量的虚焊质量问题。
c)对工艺材料，如焊膏、焊料助焊剂、清洗剂、三防涂料等没有选用、验收指南，材料的 采购渠道、工艺方法、验收要求等很不规范，带来不少质量隐患。
d)因航天系统有些基础标准的制修订周期长，标准的系统化差，现行的电装工艺标准也是 以 THT 为主，缺少对先进的表面安装器件(如 QFP，BGA，CSP 等)设计和组装工艺实施等 有关标准。有的单位因 BGA 焊盘设计及组装工艺不符合标准，造成了批量报废的重大损失。 e)缺少对表面安装元器件的安装、焊接质量问题及过程控制的标准和规范。
f)近来无铅焊接已在全球推广。在此大环境下，航天系统也免不了受到冲击和影响，如不 少单位，从国外采购的元器件，大都采用无铅镀层，工艺人员仍采用有铅工艺，设备，标准， 避行有铅、无铅器件混合组装，导致重复出现焊接质量问题。因此需要开展无铅焊接超前性 的工艺研究，制定无铅焊接的通用标准。
总之，目前航天系统的电子装联标准，有些己不能满足 SMT 设计和生产的需要，靠大 家共同努力，及时弥补这类标准的不足。 2 美国 IPC 系列标准的特点及主要内容
美国 IPC(Association connecting Electronics Industries)，电子互连与封装协会)是一个技术 协会，多数成员来自电子互连和印制板材料制造商。自其成立以来，一直致力于电子制造标 准的通用化、系统化、组合化、国际化方面的工作。多年来，其制订和出版了数以千计的标 准规范、技术报告、论文、指导手册等出版物，在世界范围内广泛受到重视并产生很大影响， 其全面系统、专业的标准，为国际电子制造业和工艺技术人员提供理论依据。
IPC 标准规范体系表(详见附表)包括印制板互连设计和制造工艺标准;材料标准;表面安装 焊盘图形设计指南;元件组装焊接;清洗、末道工序接收条件;可焊接要求;各种装联材料要求 等 标 准 。 各 种 标 准 号 的 具 体 名 称 ， 可 利 用 以 下 网 址
查 :http://www.ipc.org.cn/tech/standard.htm。以下介绍几个主要的标准工艺、技术人员参考。
电子装联的基础标准 2.1首先了解 TPrlJ-STD-O01《电子与电气组装件的焊接要求标准》，该
标准是电子装联的
最基础标准。众所周知，焊接的质量保证包括工艺材料的选用、元器件焊端的可焊性、印制 板焊盘的可焊性、焊接环境的要求、焊接过程中工艺过程的控制、员工的素质等。J-STD-O01 具有较强的系统性，标准中完整地包括以上各个因素。IPC 的基础标准由 EIA(Electronic Industry lliance ， 电 子 工 业 联 合 会 ) 及 IPC 提 供 。 名 称 冠 以 ? 的 标 准 由 这 两 大 组 织 和
ANSI(AmnericanNationalSeanrdinstienee 美国国家标准学会)三家联合制定，是一个通用的国 际焊接标准具有较高的权威性。该标准的目的是实现对组装件及焊接过程的控制，而不是仅 靠最终检测决定产品的质量。
标准中包含了工艺材料选用技术和原则指南及检验标准，实际使用时，将电子及电气
组装中的焊接产品质量以推荐或要求的形式分为 3 级:第 1 级了一般电子产品尺能满足功能要 求的产品;第 2 级，用于服务的电子产品:包括要求具有连续工作和长寿命性能的产品。第 3
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级，高可靠性电子产品:包括要求具有连续高可靠性能，或要求关键性能的产品。 对各级别产品均分为有四级验收条件：目标条件完美、可接收条件可靠不完美、缺陷条件 功能不满足照章处理和过程警告条件（由材料，设备，操作，工艺参数造成，可接受改进） 标准细化提高了可操作性。产品质量要求，同产品的等级相结合，该高则高，该低则低，明 确各级产品质量上可接收的基本要求通用性强。
IPC 2.2标准组合完整，配套性强
《焊接的电气和电子组装要求》标准发布后，为保证更全面，准确地O01-STD-:IPCJ如． 理解和使用本标准，推荐与以下标准一起使用:IPCJ-HDBK-001(它是配合 IPCJ-STD-001 的 辅 助 手 册 及 指 南 ) 。 此 外 ， IPC-A_610 电 子 组 装 件 可 接 受 条 件 标 准 ( 它 的 配 合 标 准
IPCJ-HDBK-001)，该标准 1994 年由 lPC 产品保证委员会制订，是关于电子组装外观质量验 收条件要求的文件，共有 179 幅例证图片和图片说明，使验收者判断直观方便。1996 年 1 月修定为 B 版，2001 年 1 月修定为 C 版，2005 年 2 月修定为 D 版，是国际通用的焊接质
量验收标准。还有 IPC-HDBK_610 标准(它是配合 IPC-A-610 的辅助手册及指南)是一部支持 性文献，它详述了 IPC-A-610 标准的内容和解释，限定了焊点质量从目标条件到缺陷条件的 标准，判断的技术原理。此外，它提供的信息是我们更深刻的理解与性能相关的工艺要素， 而这些工艺要素仅仅通过视觉万法通常是难以辨别的，(如防静电措施的重要性)。这本手册 解释是非常有用的，可以具体处置、鉴别缺陷条件与过程警示相关的工艺流程，可以指导准 确使用 IPC-A-610 标准。
为保证 IPCJ-STD-001 的正确实施，还有以下一些配套标准，如: IPC/EIAJ-STD-002《元件引线，焊端，接线片及导线可焊性测试》; IPC/EIAJ-STD-003《印制板可焊性测试方法》; IpC/EIAJ-STD-004《助焊剂的要求》; IPC/EIAJ-STD-O05《焊膏的要求》;
IPC/EIAJ-STD-006 《电子设备用锡焊合金，带焊剂及无焊剂焊锡丝技术要求》; IPC/JEDEC J-STD-033 《对潮湿敏感表面贴装元器件的处理，包装，运输及使用标 准》;
注:(JEDEc 电子设备工程联合委员会标准)
IPC-7711《电子组件的返工 (包含 SMT 手工焊要求)》;
IPC-721《印制板及电子组件的维修及修改》等系列组合标准，来保证电子组装件的焊 接质量。
IPC 标准制修订周期短 2.3如 IPCJ-STD ， O01 发 布 于 1996 年 10 月 ， 该 标 准 发 布
后 ， 取 消 了 不 适 用 的
MIL-STD-2000(1994 年发布尩电气和电子组装件焊接技术要求，成为唯一电子互连焊接的 标准。IPCJ-STD-O01 在 1998 年 4 月修订为 B 版，删去了 A 版很多指导性的内容，增加了 如何做的技术内容。2000 年 6 月修订为 C 版，2005 年 2 月修订为 D 版，平均 2 年半修订 一次。
IPC 标准能跟踪新技术，及时组织修订 2.4美国于 1992 年 4 月发布的 IPCJ-STD-O02 《元
器件引线，焊端，接线片及导线肘可焊
性测试》标准。是评价焊接过程中焊点表面可焊性能的标准，经过不断修改，最终在 1998 年 10 月公布出版，并取代 MIL-STD-O02。该标准包含了 SMD 焊端模拟测试可焊性的方法 的标准，规定了 SMD 细间距焊端可焊性的测试方法。测试参数比以前的标准具体，如采用 润湿平衡法测试焊接性时，对镀金的焊端，或受助焊剂残渣影响的表面，测试时允许浸渍两
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