印制電路板焊接缺陷研究

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摘要：隨著電子行業在我國發展迅猛，電子產品已經深入到人們的生活與工作中，作為電子產品中的關鍵零件，印制電路板發揮著重要的作用?；诖?，本文以印制電路板焊接缺陷作為研究對象，分析印制電路板設計、可焊接性以及變形等因素造成的焊接缺陷，以無鉛焊接技術為例分析并對焊接缺陷加以改進。

關鍵詞：印制電路板；焊接缺陷；無鉛焊接技術

從本質上講，焊接工藝屬于一項化學處理工藝，不同的焊接對象擁有不同的焊接工藝，焊接時所使用的化學原理也會不同。印制電路板可以將電子產品中的電子元器件相互連接，使其成為完整的電路系統，隨著電子產品的發展，印制電路板結構越來越復雜，在焊接過程中人們難免遇到各類焊接缺陷，需要額外重視，并采用有效的措施降低焊接缺陷發生概率。

1印制電路板的焊接缺陷

1.1印制電路板設計不合理導致的焊接缺陷。電子產品中印制電路板的大小規格不同，人們在焊接時需要將印制電路板進行后期制作，防止其對焊接工藝造成影響。如果印制電路板尺寸過大，焊接時就會有較長焊接線條，進而影響印制電路板聲抗與阻抗，不利于印制電路板在電子產品中使用性能的提高。不僅如此，如果印制電路板尺寸較大，焊接線條增加，將會給印制電路板帶來更高的生產成本，不利于生產企業經濟效益的提高。相反，如果印制電路板尺寸過小，將會加大焊接工藝的難度，且相鄰的焊接線條之間會互相產生干擾，例如電磁干擾。針對印制電路板因設計不合理存在的焊接缺陷，要求設計師在設計印制電路板尺寸的時候，加強對電路板的優化設計，結合自身設計經驗，根據印制電路板的布局與結構，避免缺陷問題再次發生[1]。1.2印制電路板上孔可焊接性造成的焊接缺陷。印制電路板孔的可焊接性會直接影響電路板的焊接質量，也會影響其他元器件性能參數，不利于元器件性能提高。如果焊接孔的焊接性較差，將會影響電路板層之間的穩定性，不利于層與層的穩定性。分析影響印制電路板上孔焊接性能的因素，具體如下。1）焊料組成成分。這是影響印制電路板焊接性能的關鍵性因素，當前人們經常使用Sn-Pb和Sn-Pb-Ag兩種焊接材料成分，要求焊接人員結合自身工作經驗科學選擇焊料。雖然很多焊料組成成分相同，但是不同廠家生產下，焊料焊接性能也會不同，原材料的選擇和機械設備的使用都會影響焊料中的雜質情況。2）被焊料。這是印制電路板焊接工藝中的受體，被焊料的狀態也會影響焊接質量。不同印制電路板焊接屬性自然不同，企業需要根據其屬性應用相應的焊接工藝。例如，如果焊料表面有雜質污染，在焊接時就會將雜質融入焊料，將其保存在焊接線條內部，不利于延長印制電路板的使用壽命。3）印制電路板焊接條件。焊接的過程也是物質發生化學變化的過程，原料在不同的反應條件下會有不同的物質狀態，如果焊料與被焊料相同，但是焊接條件不同，將會導致焊接結果不同。如果人們無法選擇恰當的焊接條件，將會導致焊接缺陷發生。例如印制電路板焊接溫度，如果溫度過高，將會導致印制電路板被燒毀，使電路板失去電子屬性，影響電子產品的使用性能[2]。1.3印制電路板變形造成的焊接缺陷。從電腦或者電子產品中直接拆卸印制電路板下來，就會發現電路板上經常有彎曲現象。造成印制電路板變形彎曲的原因有很多，例如印制電路板上下溫度不夠均勻，或者元器件在印制電路板上重量分配不均勻。如果印制電路板嚴重變形，將會導致焊接缺陷發生，焊接的時候焊接部位會有明顯的凸起現象或凹陷現象，凸起的部分在焊接時變成了薄焊，該部位不牢固，印制電路板長時間應用后焊接效果會下降；凹陷的部位導致焊點無法與其接觸，最終在印制電路板上形成了空焊現象，長時間使用后也會面臨失效問題。與上文提到的兩種焊接缺陷相比，印制電路板變形本身就是一種焊接缺陷，無論焊接時散熱是否正常，焊接時產生的熱量都會導致印制電路板發生不同程度的變形。因此，面對這一現象，人們需要從印制電路板原材料入手，以保證印制電路板使用壽命為前提，盡可能的選擇剛性強、不受溫度影響的材料作為焊接的材料，同時改進外部焊接環境，提高印制電路板的焊接質量，提高焊接工藝中的散熱效率，盡可能的降低焊接缺陷發生概率。

2無鉛焊接技術的實踐應用

2.1再流焊接。伴隨著電子產品體積的不斷縮小，產品重量減輕的同時，功能不斷增強，為了遏制焊接缺陷的發生，人們使用無鉛焊接技術提高印制電路板的焊接質量。其中再流焊接技術最為常見，人們對印制電路板進行無鉛化電子組裝時，無論是貼片工序還是鉛工藝都沒有太多區別，而再流焊接、印膏以及檢測工序有著獨特的工藝特點。印制電路板的無鉛焊料中，成分主要為SnAg和SnAgCu，其熔點比傳統的焊接材料低11℃。無鉛焊膏與共晶SnPb焊膏相比，工藝特性顯示，但是前者的流變性、粘性以及使用壽命更加優秀，無鉛焊膏密度比較小，金屬顆粒較小，可以有效抑制印制電路板在焊接中存在凹陷或者凸起等缺陷。與傳統的焊接工藝相比，無鉛再流焊接的升溫時間比較長，需要提前將爐子預熱，且無鉛焊膏熔點高，焊接時峰值溫度高，工藝窗口小，因此人們需要嚴格控制焊膏的溫度和焊接時間?？梢允褂眉t外輻射和強制熱風對流的方式進行焊膏加熱，同時使用氮氣作為焊接工藝時的保護氣體，提高無鉛焊膏的潤濕性與可焊性。由于無鉛焊接中，焊點的外觀看起來暗淡沒有光澤，且手感粗糙，潤濕角不如傳統的圓潤，在檢測時人們需要對爐后AOI和人工檢測進行修改，確保無鉛焊接技術的焊點標準符合印制電路板焊接需要。為使電路板美觀且容易焊接，盡可能將元件進行平行排列，這樣也有利于進行大批量生產。電路板設計的最佳比例應該為4∶3的矩形。導線寬度應該盡量均衡，防止布線不連續。應該避免使用大面積銅箔，防止其在電路板長時間受熱時發生膨脹和脫落的現象。2.2手工焊接。手工焊接時，人們會選擇成本比較低的SnCu焊料，建議將烙鐵的溫度控制在370℃以上，不超過400℃，手工焊接時需要科學選擇電烙鐵。如果是功率超過60W的恒溫烙鐵，為了使印制電路板達到焊接溫度，防止長時間高溫焊接時對印制電路板的元器件造成損傷，可以使用該恒溫烙鐵，保持PCB性能，避免烙鐵頭因為溫度過熱損傷烙鐵，或者在焊接中出現飛濺問題。建議選擇質量可靠的烙鐵頭，且烙鐵頭表面應帶有防護鍍層，防止高錫含量的焊料對烙鐵頭造成腐蝕影響。建議選擇回溫性能良好的電烙鐵。由于焊接時烙鐵頭熱量也會傳遞到印制電路板焊盤上，烙鐵頭溫度下降，如果其回溫性能不強，拖焊到焊點時，烙鐵頭溫度嚴重不足，將會產生拉尖問題。相比之下，如果烙鐵回溫性能好，當溫度下降時，烙鐵頭會重新補充熱量，提高溫度，讓烙鐵頭溫度保持在穩定狀態，從而每一個焊點都能在控制區完成焊接。一般情況下，烙鐵頭的尺寸不會影響印制電路板元器件，建議選擇可以和焊點接觸的幾何尺寸的烙鐵頭，從而提高印制電路板焊接效率[3-4]。

3總結

印制電路板在生產與制造進程中，焊接工藝是一項重要工序，其焊接質量將會直接影響印制電路板的使用性能，并關系到電子產品的使用壽命。因此，人們需要從優化印制電路板結構設計、降低印制電路板變形、改進印制電路板孔的可焊性入手，降低焊接缺陷發生概率，提高印制電路板的合格率。

參考文獻：

[1]岳德周,張記偉,韓超.電子設備工藝缺陷與可靠性、維修性分析[J].無線互聯科技，2018，15(12)：69-70.

[2]王兆雅.淺析印制電路板的焊接缺陷[J].科技與企業，2014(11)：337.

[3]呂長平.印刷電路板焊接缺陷分析[J].電子工程師,2001(6)：57-58.

[4]楊公達.印制電路板焊點激光檢測工藝研究[J].電子工藝技術，1991(3)：31-33.

作者:徐洋 郭澤華 單位:許昌電氣職業學院電氣工程系