Vicor電源模塊正確焊接方法和指引——廣州源博

下文為Vicor產品系列提供焊接方法和指引，包括全型、小型、微型、VE-200、VE-J00，VI BRICK及大致封裝相同的濾波器和前端模塊。以下是為焊接技巧作出指引，以使Vicor模塊和電路板有良好的焊接。文中指出一些需要注意的事項，如正確的焊接程序，焊點的評估等，以保證用戶采用Vicor模塊時有良好的連接。也會審驗常見的不良焊接及提供偵查及處理的指引。
Vicor生產部門采用IPC-A-610C標準作為檢查焊點質量的依據，亦建議用戶在采用Vicor電源模塊生產其電源器件的過程中亦采用相同的標準。

良好焊點的標準
按IPC-A-610C標準，焊錫需要至少填滿75%桶形面，以保證接口可以牢固地連接。最理想的是100%填滿。要令焊點充分上 ，桶形表面和引腳需要呈現出曾經過一個稱作潤濕是指當一個表面上的錫 液熱力達到一個溫度，令潛在額表面張力大大減少，錫溶液可透過毛細管引力均勻的粘附著該表面（內聚性及互聚性粘合）。
焊接過程中，焊點是否充分潤濕，可以由引腳和桶形表面是否均勻鍍合來斷定。另外，在粘合引腳及桶形面過程，焊錫會在兩者的接合處聚集，在各自的表面形成拖尾輪廓。一旦潤濕發生后再凝固，會把兩個組件適當結合，形成一個高質量的連接。焊點應當平滑、閃亮。這表示焊點在凝固時沒有被移動，而且電路板在焊前已經清潔妥當。無論是手工焊或波峰焊，所以焊點都應具備以上的特性。

焊接程序
人手焊接 焊接前，要確保電路板是清潔的，沒有殘余的雜質，化學物質和溶液。亦不建議在焊料加上助溶劑，這會變成雜質留在電路板上，清理時，可能會損害模塊。再者，如果這些雜質留在模塊上，可能影響模塊正常運作。Vicor模塊的引腳是經過特別設計的，電氣阻抗很低，需要按照應用情況決定采用哪一套安裝方案以減少引腳與焊點的機械應力。帶散熱片模塊，或模塊應用在會被撞擊，或震動的環境時，應采用支座，減少引腳應力。直接焊接模塊，應選用鍍鉛引腳，配套插座應選用鍍金引腳的模塊（參考SurfMate或InMate貼裝系統）。Vicor不建議把分立元件引線或連接器直接焊在模塊上。
令一必須考慮的是焊接的引腳應稍微凸出電路板。如果引腳長度比電路板厚度短，那是沒有可能把模塊焊好的。如果電路板過厚，引腳沒有足夠長度灌穿電路板，應考慮采用插座，確保模塊妥當安裝。
焊接前，電路板應被穩固的支撐承托，保證焊接時不會被移動。在這程序，也可以使用支座。
Vicor模塊內有兩類引腳。輸出引腳（負責輸出功率到負載，引腳大小按輸出電流而定）和信號引腳（只帶小量電流，同系列內引腳的大小相同）。引腳體積愈大，焊接時間愈長。此外，下列情況會影響焊接時間：
1、 電路板厚度 電路板愈厚，熱耗愈多，焊接時間也愈長。
2、 鍍銅線跡的面積 輸出引腳需要闊大的鍍銅線跡以減少阻抗及其功耗。由于銅是很好的導熱物料，鍍銅線跡的面積會影響焊接的時間。
3、 鍍銅線跡的厚度 同前述，線跡的厚度取決于模塊的輸出電流。同時會影響焊接所需的時間。一般電路板的銅線是以每平方呎的重量來計量。常用的是2盎司或3盎司銅。
4、 烙鐵的強度（功率） 烙鐵的強度愈大，電路板加熱的時間愈短。由于烙鐵在電路板的一點上加熱時，附件的部分包括Vicor模塊亦會受熱。如果銅線跡很大，由于銅的導熱能力很強，溫度傾度較低，如采用較低強度的烙鐵，需要先把整個線跡加熱到較高溫度，才能使接近烙鐵的部分足夠熱溶焊錫。由于線跡和電路板都有熱耗，有些烙鐵可沒有足夠熱力來進行焊接。
5、 烙鐵頭溫度 一般63/37焊料的溶點是3960F（2000C）。烙鐵頭溫度愈高，引腳及桶形面的溫度愈快達到溶點。但烙鐵頭溫度過高,亦可損壞焊墊，電路板或模塊引腳。
6、 焊料種類 不同焊料種類的溶點不同，會影響回流焊時引腳與焊墊片的溫度。Vicor建議采用63/37錫鉛的焊料來焊接Vicor模塊。
7、 烙鐵頭面積 較大烙鐵頭能加熱較大表面，縮短焊接時間。
由于有多種因素影響焊接時間，要列明真正焊接時間是十分困難的。簡單而言，應在焊接后檢查接點是否高質量焊合。如有需要，可更改參數以保證過程穩實。下列是一些具體運作建議：
1、 烙鐵頭的溫度不應超過7500F（4000C），否則可能會增加燒壞焊墊、線跡、電路板甚至Vicor模塊的風險。請聯系電路板生產商，聽取有關溫度方面的建議。
2、 把烙鐵放在引腳和焊墊的一面及把焊料注放在另一面，使熱力從引腳和焊墊傳出，溶化焊料。切勿把焊料直接接觸烙鐵頭，然后轉送到引腳和焊墊上。
3、 切勿用烙鐵為電路板、桶形面或焊墊加壓，這可能會損壞線跡，擠壓桶形面或令電路板破損。因為這些物料遇熱后會變得軟一些。
4、 焊接時間不宜過長，這樣有可能損壞模塊。
5、 焊接前，應確保焊墊和穿孔都是清潔的。
6、 可選用免清潔助溶劑的焊料。
7、 保持烙鐵頭清潔及不帶殘余物。可點少量的焊料在烙鐵頭上。
8、 焊料正在冷卻時，切勿震動Vicor模塊或電路，這可能會造成一個冷焊點；在桶形面形成縫隙，或在焊點產生裂痕。
9、 如果焊點需要重焊，需要先把焊墊和引腳上的舊焊料清除后才能重焊。
10、 不建議用焊槍焊接Vicor模塊。
11、 無論在任何情形，不建議修剪Vicor全型、小型、微型模塊的引腳。
12、 Vicor InMate插座的頂蓋是用來阻止焊料進入的，這表面不上錫是正常的。
波峰焊接 令Vicor模塊獲得良好的焊接，焊機傳送帶速度應是每分鐘3至7英尺。如手工焊接，焊接時間及其他參數會因電路板厚度及銅跡大小而改變。一下參數可以作為基準。如手工焊接，應仔細檢查，保證程序正確。焊點質量良好。
波峰焊數據表
1、 底部預熱：區域1：6500F(3430C)
區域1：7500F(3980C)
2、 頂部預熱：203-2480F(95-1200C)
3、 波峰焊溫度：5000F（2600C）
4、 波形：4.25＂（107.9mm）標準層狀波。
進行波峰焊時，一般都需要預熱電路板，建議電路板在進入熔波前，頂部預熱溫度是203-2480F(95-1200C)。若電路板很厚，或是多層電路板，應預熱至該溫度范圍的上限。如果電路板只是簡單的兩層板，則應以該溫度下限預熱。這些參數是按照一般電路板而定的。
通常Vicor電源模塊比電路板上其他組件更重更大。在波峰焊預熱過程中，Vicor模塊各引腳將散掉大量模塊內部吸收的熱量，因此，只調整預熱器并不能明顯改善模塊的焊接質量。
有效地改善焊接質量的方法是減慢輸送帶速度增加熔波接觸時間。為了獲得Vicor全型、小型或微型模塊系列高質量焊接，熔波接觸時間約需5秒。
焊接后清洗 Vicor模塊不是完全密封的。清洗時應防止液體浸入，包括清潔溶劑，水基清潔劑或以高壓水清洗。亦應防止其他液體浸入模塊。可以清洗電路板背部，但必須保證液體不接觸模塊體。
如果用戶需要在焊接后用水基清潔劑清潔電路板，可采用穿孔式或表貼式的插座。可先把插座安裝在電路板上，清潔后才把模塊安裝上。
拆除已焊接模塊 基于以下原因，Vicor模塊拆除后不能重用：
1、 拆除模塊的過程中會增加模塊所承受的機械和熱應力。可能會損壞模塊。
2、 有些器件或程序或可以不損害模塊、將它拆除，但Vicor未有認證。如果應用上需要把模塊拆除重用，請選用Vicor的插座。
常犯錯誤
1、 旱橋 焊料殘余，錯誤的造成一道橋，把兩個不應電器相通的點短路。
建議方法：采用較小的烙鐵頭，或在焊接時改變烙鐵頭的角度，令它每次只能接觸一個焊墊。
2、冷焊接 由于桶形面或引腳在焊接時未能完全受熱造成不完整的或質量差的連接。冷焊接點通常是呈現凸起的彎月形面。也有可能在桶形面和焊墊周圍呈黑點。冷焊點一般不會閃光，會較暗啞。
必須留意：冷焊點不一定是開路的，不能單靠是否導電來判斷。冷焊點經常是不可靠接觸的，最好由目測來判斷。冷焊點經一段時期的溫度循環后，變成開路面部能導電。
建議方法 提供烙鐵溫度，增長焊接時間。如果以人手焊接，可用較強的烙鐵，如果是波峰焊接，可減慢輸送帶速度，或提高預熱溫度。
3、 電路板損壞 由于線跡，焊墊或桶形面損壞而令焊點接觸不良。損壞了的焊墊可以很容易的從電路板上燒焦的痕跡辨認出來。或帶線跡的焊墊在硬物輕推下有所移動。
建議方法 降低烙鐵溫度，或縮短焊接時間。如果情況沒有改善，可用能量小一點的烙鐵，或查詢電路板制造廠，征求焊接指引。
4、 潤濕減少 焊點初呈潤濕但除即減少至焊墊露出，在波峰焊較常見。
建議方法 注意焊接電路板是潔凈的。
5、 干焊點 焊點呈暗灰色或有斑點，成因是焊點在未完全冷卻前，被移動了。
建議方法 切勿移動電路板上的模塊，以保證焊點完全冷卻。
6、 冰柱 焊料平面上鋸齒狀或圓錐狀的伸延物。成因是焊接溫度太低或在極吸熱的物料上焊接。
建議方法 提高焊接溫度，但不應超出建議溫度上限。或采用強度較高的烙鐵。
7、 針孔 焊點表面的大小針孔。通常在波峰焊過程中出現。
建議方法 增加預熱或頂部預熱溫度。但不應超出建議溫度的上限。

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