焊接實際上是一個(ge) 化學處理過程。印刷電路板(PCB)是電子產(chan) 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。隨著電子技術的飛速發展,PCB的密度越來越高,分層越來越多,有時候可能所有的設計都很正確(如電路板毫無損壞、印刷電路設計完美等),但是由於(yu) 在焊接工藝上出現問題,導致焊接缺陷、焊接質量下降從(cong) 而影響電路板的合格率,進而導致整機的質量不可靠。因此,必須分析影響印製電路板焊接質量的因素,分析其焊接缺陷產(chan) 生的原因,並針對這些原因加以改進以使整個(ge) 電路板焊接質量得到提高。
【關(guan) 鍵詞】PCB板 焊接缺陷,PCB設計,可焊性,翹曲
產(chan) 生焊接缺陷的原因
1.PCB的設計影響焊接質量
在布局上,PCB尺寸過大時,雖然焊接較容易控製,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,焊接不易控製,易出現相鄰線條相互幹擾,如線路板的電磁幹擾等情況。因此,必須優(you) 化PCB板設計:(1)縮短高頻元件之間的連線、減少EMI幹擾。(2)重量大的(如超過20g)元件,應以支架固定,然後焊接。(3)發熱元件應考慮散熱問題,防止元件表麵有較大的ΔT產(chan) 生缺陷與(yu) 返工,熱敏元件應遠離發熱源。(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(chan) 。電路板設計為(wei) 4∶3的矩形最佳。導線寬度不要突變,以避免布線的不連續性。電路板長時間受熱時,銅箔容易發生膨脹和脫落,因此,應避免使用大麵積銅箔。
2.電路板孔的可焊性影響焊接質量
電路板孔可焊性不好,將會(hui) 產(chan) 生虛焊缺陷,影響電路中元件的參數,導致多層板元器件和內(nei) 層線導通不穩定,引起整個(ge) 電路功能失效。所謂可焊性就是金屬表麵被熔融焊料潤濕的性質,即焊料所在金屬表麵形成一層相對均勻的連續的光滑的附著薄膜。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。焊料是焊接化學處理過程中重要的組成部分,它由含有助焊劑的化學材料組成,常用的低熔點共熔金屬為(wei) Sn-Pb或Sn-Pb-Ag。其中雜質含量要有一定的分比控製,以防雜質產(chan) 生的氧化物被助焊劑溶解。焊劑的功能是通過傳(chuan) 遞熱量,去除鏽蝕來幫助焊料潤濕被焊板電路表麵。一般采用白鬆香和異丙醇溶劑。(2)焊接溫度和金屬板表麵清潔程度也會(hui) 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(hui) 使電路板和焊料溶融表麵迅速氧化,產(chan) 生焊接缺陷,電路板表麵受汙染也會(hui) 影響可焊性從(cong) 而產(chan) 生缺陷,這些缺陷包括錫珠、錫球、開路、光澤度不好等。
3.翹曲產(chan) 生的焊接缺陷
PCB和元器件在焊接過程中產(chan) 生翹曲,由於(yu) 應力變形而產(chan) 生虛焊、短路等缺陷。翹曲往往是由於(yu) PCB的上下部分溫度不平衡造成的。對大的PCB,由於(yu) 板自身重量下墜也會(hui) 產(chan) 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,隨著線路板降溫後恢複正常形狀,焊點將長時間處於(yu) 應力作用之下,如果器件抬高0.1mm就足以導致虛焊開路。
在PCB產(chan) 生翹曲的同時,元器件本身也有可能產(chan) 生翹曲,位於(yu) 元件中心的焊點被抬離PCB、產(chan) 生空焊。當隻使用焊劑而沒有焊膏填補空白時,這種情況經常發生。使用焊膏時,由於(yu) 形變而使焊膏與(yu) 焊球連在一起形成短路缺陷。另一個(ge) 產(chan) 生短路的原因是回焊過程中元件襯底出現脫層,該缺陷的特征是由於(yu) 內(nei) 部膨脹而在器件下麵形成一個(ge) 個(ge) 氣泡,在X射線檢測下,可以看到焊接短路往往在器件中部。