印刷電路板焊接缺陷研究?
【摘　要】分析了印刷電路板（PCB）在焊接過程中產(chǎn)生缺陷的原因，提出了解決上述缺陷的一些辦法。

1、引　言

　　焊接實際上是一個化學(xué)處理過程。印刷電路板（PCB）是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支撐件，它提供電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，PCB的密度越來越高，分層越來越多，有時候可能所有的設(shè)計都很正確（如電路板毫無損壞、印刷電路設(shè)計完美等），但是由于在焊接工藝上出現(xiàn)問題，導(dǎo)致焊接缺陷、焊接質(zhì)量下降從而影響電路板的合格率，進而導(dǎo)致整機的質(zhì)量不可靠。因此，必須分析影響印制電路板焊接質(zhì)量的因素，分析其焊接缺陷產(chǎn)生的原因，并針對這些原因加以改進以使整個電路板焊接質(zhì)量得到提高。

2、產(chǎn)生焊接缺陷的原因

2．1 PCB的設(shè)計影響焊接質(zhì)量

　　在布局上，PCB尺寸過大時，雖然焊接較容易控制，但印刷線條長，阻抗增大，抗噪聲能力下降，成本增加；過小時，則散熱下降，焊接不易控制，易出現(xiàn)相鄰線條相互干擾，如線路板的電磁干擾等情況。因此，必須優(yōu)化PCB板設(shè)計：（1）縮短高頻元件之間的連線、減少EMI干擾。（2）重量大的（如超過20g）元件，應(yīng)以支架固定，然后焊接。（3）發(fā)熱元件應(yīng)考慮散熱問題，防止元件表面有較大的ΔT產(chǎn)生缺陷與返工，熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱源。（4）元件的排列盡可能平行，這樣不但美觀而且易焊接，宜進行大批量生產(chǎn)。電路板設(shè)計為4∶3的矩形最佳。導(dǎo)線寬度不要突變，以避免布線的不連續(xù)性。電路板長時間受熱時，銅箔容易發(fā)生膨脹和脫落，因此，應(yīng)避免使用大面積銅箔。

2．2 電路板孔的可焊性影響焊接質(zhì)量

　　電路板孔可焊性不好，將會產(chǎn)生虛焊缺陷，影響電路中元件的參數(shù)，導(dǎo)致多層板元器件和內(nèi)層線導(dǎo)通不穩(wěn)定，引起整個電路功能失效。所謂可焊性就是金屬表面被熔融焊料潤濕的性質(zhì)，即焊料所在金屬表面形成一層相對均勻的連續(xù)的光滑的附著薄膜。影響印刷電路板可焊性的因素主要有：（1）焊料的成份和被焊料的性質(zhì)。焊料是焊接化學(xué)處理過程中重要的組成部分，它由含有助焊劑的化學(xué)材料組成，常用的低熔點共熔金屬為Sn－Pb或Sn－Pb－Ag。其中雜質(zhì)含量要有一定的分比控制，以防雜質(zhì)產(chǎn)生的氧化物被助焊劑溶解。焊劑的功能是通過傳遞熱量，去除銹蝕來幫助焊料潤濕被焊板電路表面。一般采用白松香和異丙醇溶劑。（2）焊接溫度和金屬板表面清潔程度也會影響可焊性。溫度過高，則焊料擴散速度加快，此時具有很高的活性，會使電路板和焊料溶融表面迅速氧化，產(chǎn)生焊接缺陷，電路板表面受污染也會影響可焊性從而產(chǎn)生缺陷，這些缺陷包括錫珠、錫球、開路、光澤度不好等。

2．3 翹曲產(chǎn)生的焊接缺陷

　　PCB和元器件在焊接過程中產(chǎn)生翹曲，由于應(yīng)力變形而產(chǎn)生虛焊、短路等缺陷。翹曲往往是由于PCB的上下部分溫度不平衡造成的。對大的PCB，由于板自身重量下墜也會產(chǎn)生翹曲。普通的PBGA器件距離印刷電路板約0．5mm，如果電路板上器件較大，隨著線路板降溫后恢復(fù)正常形狀，焊點將長時間處于應(yīng)力作用之下，如果器件抬高0．1mm就足以導(dǎo)致虛焊開路。
　　在PCB產(chǎn)生翹曲的同時，元器件本身也有可能產(chǎn)生翹曲，位于元件中心的焊點被抬離PCB、產(chǎn)生空焊。當(dāng)只使用焊劑而沒有焊膏填補空白時，這種情況經(jīng)常發(fā)生。使用焊膏時，由于形變而使焊膏與焊球連在一起形成短路缺陷。另一個產(chǎn)生短路的原因是回焊過程中元件襯底出現(xiàn)脫層，該缺陷的特征是由于內(nèi)部膨脹而在器件下面形成一個個氣泡，在X射線檢測下，可以看到焊接短路往往在器件中部。

3、結(jié)束語

　　綜上所述，通過優(yōu)化PCB設(shè)計、采用優(yōu)良的焊料改進電路板孔可焊性及預(yù)防翹曲防止缺陷的產(chǎn)生，可以使整個電路板焊接質(zhì)量得到提高。

4、參考文獻

1　雷衛(wèi)武．印制電路板設(shè)計原則和抗干擾措施．電子世界，1999（6）
2　Brett Casteel．焊接材料的評測與認(rèn)定．電子工程專輯，2000（10）

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