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电路板产生虚焊的原因和解决方法

来源:黄小姐 发布时间:2017-11-20 8:58:12

虚焊的定义以及产生的原因

虚焊就是常说的冷焊(cold solder),表面看起来焊接良好,而实际内部并没有通,或者处于可能通也可能不通的中间不稳定状态。有些是因为焊接不良或少锡造成元件脚和焊垫没有导通。其他还有因为元件脚、焊垫氧化或有杂质造成,肉眼的确不容易看出。

虚焊是常见的一种线路故障

造成虚焊的原因有两种:

一种是在生产过程中的,因生产工艺不当引起的,时通时不通的不稳定状态;
另外一种是电器经过长期使用,一些发热较严重的零件,其焊脚处的焊点极容易出现老化剥离现象所引起的。

 

虚焊:一般是在焊接点有氧化或有杂质和焊接温度不佳、方法不当造成的,实质是焊锡与管脚之间存在隔离层。它们没有完全接触在一起.肉眼一般无法看出其状态. 但是其电气特性并没有导通或导通不良,影响电路特性.。

 

对元件一定要防潮储藏,对直插电器可轻微打磨下。在焊接时,可以用焊锡膏和助焊剂,最好用回流焊接机。手工焊要技术好,只要第一次焊接的好,一般不会出现 虚焊,电器经过长期使用,一些发热较严重的零件,其焊脚处的焊点极容易出现老化剥离现象所引起虚焊。
解决虚焊的方法

1)根据出现的故障现象判断大致的故障范围。
2)外观观察,重点为较大的元件和发热量大的元件。
3)放大镜观察。
4)扳动电路板。
5)用手摇动可疑元件,同时观察其引脚焊点有否出现松动。

虚焊头大

为什么出现虚焊?

该如何避免虚焊?

虚焊是最常见的一种缺陷。有时在焊接以后看上去似乎将焊盘与引脚焊在一起,但实际上没有达到融为一体的程度,结合面的强度很低,焊缝在生产线上要经过各种复杂的工艺过程,特别是要经过高温的炉区和高张力的拉矫区,所以虚焊的焊缝在生产线上极易造成断裂事故,给生产线正常运行带来很大的影响。

 

虚焊的实质就是焊接时焊缝结合面的温度太低,熔核尺寸太小甚至未达到熔化的程度,只是达到了塑性状态,经过碾压作用以后勉强结合在一起,所以看上去焊好了,实际上未能完全融合。

 

 

分析虚焊的原因和步骤可以按以下顺序进行:

 


(1) 先检查焊缝结合面有无锈蚀、油污等杂质,或凸凹不平、接触不良,这样会使接触电阻增大,电流减小,焊接结合面温度不够。

 

(2) 检查焊缝的搭接量是否正常,有无驱动侧搭接量减小或开裂现象。搭接量减小会使前后钢带的结合面积太小,使总的受力面减小而无法承受较大的张力。特别是驱动侧开裂现象会造成应力集中,而使开裂越来越大,而最后拉断。

 

(3)检查电流设定是否符合工艺规定,有无在产品厚度变化时电流设定没有相应随之增加,使焊接中电流不足而产生焊接不良。

 

(4)检查焊轮压力是否合理,若压力不够,则会因接触电阻过大,实际电流减小,虽然焊接控制器有恒电流控制模式,但电阻增大超过一定的范围(一般为15%),则会超出电流补偿的极限,电流无法随电阻的增加而相应增加,达不到设定的数值。这种情况下系统正常工作时会发出报警。在实际操作中,若一时无法分析出虚焊发生的确切原因,可以将钢带的头尾清理干净以后,加大焊接搭接量,适当增加焊接电流和焊轮压力再焊一次,并在焊接中密切注意焊缝的形成状态,大部分情况下都可以应急处理好问题。当然,如果出现控制系统问题,或电网电压波动等使焊缝虚焊就必须采取其他措施加以解决。

要想焊接好,设计时就要控制好,还有焊接的火侯也是很关键的,以下是流水作业长遇到的问题及解决方法,抛砖引玉!关键是要实践中了解.

焊接前

基板质量与元件的控制

1 焊盘设计

 

  (1)在设计插件元件焊盘时,焊盘大小尺寸设计应合适。焊盘太大,焊料铺展面积较大,形成的焊点不饱满,而较小的焊盘铜箔表面张力太小,形成的焊点为不浸润焊点。孔径与元件引线的配合间隙太大,容易虚焊,当孔径比引线宽0.05 - 0.2mm,焊盘直径为孔径的2 - 2.5倍时,是焊接比较理想的条件。

 

  (2)在设计贴片元件焊盘时,应考虑以下几点:为了尽量去除“阴影效应”,SMD的焊端或引脚应正对着锡流的方向,以利于与锡流的接触,减少虚焊和漏焊。波峰焊时推荐采用的元件布置方向图如图1所示。

波峰焊接不适合于细间距QFO、PLCC、BGA和小间距SOP器件焊接,也就是说在要波峰焊接的这一面尽量不要布置这类元件。

较小的元件不应排在较大元件后,以免较大元件妨碍锡流与较小元件的焊盘接触造成漏焊。

 

2 PCB平整度控制

 

  波峰焊接对印制板的平整度要求很高,一般要求翘曲度要小于0.5mm,如果大于0.5mm要做平整处理。尤其是某些印制板厚度只有1.5mm左右,其翘曲度要求就更高,否则无法保证焊接质量。

 

3 妥善保存印制板及元件

 

       尽量缩短储存周期 在焊接中,无尘埃、油脂、氧化物的铜箔及元件引线有利于形成合格的焊点,因此印制板及元件应保存在干燥、清洁的环境下,并且尽量缩短储存周期。对于放置时间较长的印制板,其表面一般要做清洁处理,这样可提高可焊性,减少虚焊和桥接,对表面有一定程度氧化的元件引脚,应先除去其表面氧化层。 

 

 

生产工艺

材料质量控制

在波峰焊接中,使用的生产工艺材料有:助焊剂和焊料。分别讨论如下:

 

  助焊剂质量控制

 

  助焊剂在焊接质量的控制上举足轻重,其作用是:

  (1)除去焊接表面的氧化物;

  (2)防止焊接时焊料和焊接表面再氧化;

  (3)降低焊料的表面张力;

  (4)有助于热量传递到焊接区。

  

目前,波峰焊接所采用的多为免清洗助焊剂。选择助焊剂时有以下要求:

  (1)熔点比焊料低;

  (2)浸润扩散速度比熔化焊料快;

  (3)粘度和比重比焊料小;

  (4)在常温下贮存稳定, 焊料的质量控制

 

锡铅焊料在高温下(250℃)不断氧化,使锡锅中锡-铅焊料含锡量不断下降,偏离共晶点,导致流动性差,出现连焊、虚焊、焊点强度不够等质量问题。可采用以下几个方法来解决这个问题:

  ①添加氧化还原剂,使已氧化的SnO还原为Sn,减小锡渣的产生。

  ②不断除去浮渣。

  ③每次焊接前添加一定量的锡。

  ④采用含抗氧化磷的焊料。

  ⑤采用氮气保护,让氮气把焊料与空气隔绝开来,取代普通气体,这样就避免了浮渣的产生。

  这种方法要求对设备改型,并提供氮气。

 


 

  目前最好的方法是在氮气保护的氛围下使用含磷的焊料,可将浮渣率控制在最低程度,焊接缺陷最少、工艺控制最佳。

 


焊接过程

工艺参数设置与控制

焊接工艺参数对焊接表面质量的影响比较复杂,并涉及到较多的技术范围。

  1 预热温度的控制

 

  预热的作用:①使助焊剂中的溶剂充分挥发,以免印制板通过焊锡时,影响印制板的润湿和焊点的形成;②使印制板在焊接前达到一定温度,以免受到热冲击产生翘曲变形。根据我们的经验,一般预热温度控制在180 200℃,预热时间1 - 3分钟。

 

  2 焊接轨道倾角

 

  轨道倾角对焊接效果的影响较为明显,特别是在焊接高密度SMT器件时更是如此。当倾角太小时,较易出现桥接,特别是焊接中,SMT器件的“遮蔽区”更易出现桥接;而倾角过大,虽然有利于桥接的消除,但焊点吃锡量太小,容易产生虚焊。轨道倾角应控制在5°- 7°之间。

 

  3 波峰高度

 

  波峰的高度会因焊接工作时间的推移而有一些变化,应在焊接过程中进行适当的修正,以保证理想高度进行焊接波峰高度,以压锡深度为PCB厚度的1/2 - 1/3为准。3.4 焊接温度

 

  焊接温度是影响焊接质量的一个重要的工艺参数。焊接温度过低时,焊料的扩展率、润湿性能变差,使焊盘或元器件焊端由于不能充分的润湿,从而产生虚焊、拉尖、桥接等缺陷;焊接温度过高时,则加速了焊盘、元器件引脚及焊料的氧化,易产生虚焊。焊接温度应控制在250+5℃。

 


焊接缺陷

排除方法

影响焊接质量的因素是很多的,下表列出的是一些常见缺陷及排除方法,以供参考。

 

缺陷产生原因焊点不全

 

1、助焊剂喷涂量不足

2、预热不好

3、传送速度过快

4、波峰不平

5、元件氧化

6、焊盘氧化

7、焊锡有较多浮渣

 

解决方法

1、加大助焊剂喷涂量

2、提高预热温度、延长预热时间

3、降低传送速度

4、稳定波峰

5、除去元件氧化层或更换元件

6、更换PCB

7、除去浮渣

 

桥  接

1、焊接温度过高

2、焊接时间过长

3、轨道倾角太小

解决方法

1、降低焊接温度

2、减少焊接时间

3、提高轨道倾角

 

焊锡冲上印制板

1、印制板压锡深度太深

2、波峰高度太高

3、印制板葬翘曲

解决方法

1、降低压锡深度

2、降低波峰高度

3、整平或采用框架

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