電路板焊接缺陷的三大原因

金屬焊接方法有40種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。

熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時(shí)，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動(dòng)，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。

在熔焊過程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會(huì)氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池，還會(huì)在隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質(zhì)量和性能。

為了提高焊接質(zhì)量，人們研究出了各種保護(hù)方法。例如，氣體保護(hù)電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣，以保護(hù)焊接時(shí)的電弧和熔池率;又如鋼材焊接時(shí)，在焊條藥皮中加入對(duì)氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧，就可以保護(hù)焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池，冷卻后獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。

壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對(duì)焊，當(dāng)電流通過兩工件的連接端時(shí)，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時(shí)，在軸向壓力作用下連接成為一體。

各種壓焊方法的共同特點(diǎn)是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程，因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p，和有害元素侵入焊縫的問題，從而簡化了焊接過程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時(shí)由于加熱溫度比熔焊低、加熱時(shí)間短，因而熱影響區(qū)小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)接頭。

釬焊是使用比工件熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于工件熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實(shí)現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)焊接的方法。

焊接時(shí)形成的連接兩個(gè)被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側(cè)在焊接時(shí)會(huì)受到焊接熱作用，而發(fā)生組織和性能變化，這一區(qū)域被稱為熱影響區(qū)。焊接時(shí)因工件材料、焊接材料、焊接電流等不同，焊后在焊縫和熱影響區(qū)可能產(chǎn)生過熱、脆化、淬硬或軟化現(xiàn)象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要調(diào)整焊接條件，焊前對(duì)焊件接口處預(yù)熱、焊時(shí)保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質(zhì)量。

電路板焊接缺陷的三大原因

板孔的可焊性對(duì)焊接質(zhì)量的影響

可焊性就是金屬表面被熔融焊料潤濕，即焊料所在的金屬表面形成一層連續(xù)的，相對(duì)均勻的，光滑的附著薄膜。電路板孔可焊性不好，會(huì)造成虛焊缺陷，影響電路中元件的參數(shù)。不穩(wěn)定的多層板元器件和內(nèi)層線導(dǎo)通，嚴(yán)重時(shí)會(huì)致使整個(gè)電路的功能失效。

電路板

電路板可焊性受到以下幾個(gè)因素的影響：

（1）焊接材料的組成成分和被焊接的材料的性質(zhì)。 作為焊接化學(xué)處理過程的重要組成部分，焊接材料包含有助焊劑的化學(xué)材料，一般為低熔點(diǎn)共熔金屬為Sn-Pb或Sn-Pb-Ag，其中雜質(zhì)含量不能超過一定比例，防止雜質(zhì)產(chǎn)生氧化物而被助焊劑溶解。焊劑一般采用白松香和異丙醇溶劑，通過熱量傳遞，將電路板表面的銹蝕去除，幫助焊料更好地潤濕被焊電路板的表面。

（2）電路板的可焊性還受到焊接的溫度和金屬板表面清潔程度的影響。溫度太高會(huì)加快焊料擴(kuò)散速度，提高焊料的活性，導(dǎo)致電路板和焊料熔融表面迅速氧化，形成焊接缺陷；受污染的電路板表面也會(huì)影響電路板可焊性從而產(chǎn)生錫珠、錫球、開路、光澤度不好等缺陷。

翹曲導(dǎo)致焊接缺陷

翹曲電路板的形狀

電路板和元器件在焊接過程中由于應(yīng)力變形翹曲，產(chǎn)生虛焊、短路等缺陷。電路板的上下部分溫度不平衡是造成電路板翹曲的主要原因。對(duì)于大的電路板來說，自身重量下墜也會(huì)產(chǎn)生翹曲。普通的PBGA器件與電路板之間的距離約為0.5mm，如果電路板上器件較大，電路板在降溫后逐漸恢復(fù)正常形狀，而應(yīng)力作用將長時(shí)間作用于焊點(diǎn)，這時(shí)如果器件抬高0.1mm，完全有可能會(huì)導(dǎo)致虛焊開路。

焊接質(zhì)量受電路板設(shè)計(jì)影響

電路板焊接過程

雖然焊接在布局尺寸大的電路板上較容易控制，但是板的尺寸過大會(huì)導(dǎo)致印刷線條長，阻抗也隨之增大，抗噪聲的能力下降，板的成本增加；板的尺寸過小時(shí)，散熱能力下降，焊接的過程也不容易控制，還會(huì)發(fā)生相鄰的線條相互干擾的情況。所以，必須優(yōu)化印制電路板的設(shè)計(jì)：

（1）盡量將高頻元件之間的連線縮短、減少電磁干擾。

（2）超過20g的大重量元件，應(yīng)該采用支架進(jìn)行固定，然后再進(jìn)行焊接工作。

（3）發(fā)熱的元件應(yīng)該考慮散熱的問題，防止元件表面溫度較高產(chǎn)生缺陷，熱敏元件應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離發(fā)熱源。

（4）為使電路板美觀且容易焊接，盡可能將元件進(jìn)行平行排列，這樣也有利于進(jìn)行大批量生產(chǎn)。電路板設(shè)計(jì)的最佳比例應(yīng)該為4∶3的矩形。導(dǎo)線寬度應(yīng)該盡量均衡，防止布線不連續(xù)。應(yīng)該避免使用大面積銅箔，防止其在電路板長時(shí)間受熱時(shí)發(fā)生膨脹和脫落的現(xiàn)象。