PCB板焊接缺陷產生的原因及解決措施

 　前言

　　焊接實際上是一個化學處理過程。印刷電路板(PCB)是電子產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)，但是由于在焊接工藝上出現問題，導致焊接缺陷、焊接質量下降從而影響電路板的合格率，進而導致整機的質量不可靠。因此，必須分析影響印制電路板焊接質量的因素，分析其焊接缺陷產生的原因，并針對這些原因加以改進以使整個電路板焊接質量得到提高。

　　【關鍵詞】PCB板 焊接缺陷，PCB設計，可焊性，翹曲

　　產生焊接缺陷的原因

　　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，必須優化PCB板設計：(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，應以支架固定，然后焊接。(3)發熱元件應考慮散熱問題，防止元件表面有較大的ΔT產生缺陷與返工，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。電路板設計為4∶3的矩形佳。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，應避免使用大面積銅箔。

　　2、電路板孔的可焊性影響焊接質量

　　電路板孔可焊性不好，將會產生虛焊缺陷，影響電路中元件的參數，導致多層板元器件和內層線導通不穩定，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，即焊料所在金屬表面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Sn-Pb或Sn-Pb-Ag。其中雜質含量要有一定的分比控制，以防雜質產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，產生焊接缺陷，電路板表面受污染也會影響可焊性從而產生缺陷，這些缺陷包括錫珠、錫球、開路、光澤度不好等。

　　3、翹曲產生的焊接缺陷

　　PCB和元器件在焊接過程中產生翹曲，由于應力變形而產生虛焊、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正常形狀，焊點將長時間處于應力作用之下，如果器件抬高0.1mm就足以導致虛焊開路。

　　在PCB產生翹曲的同時，元器件本身也有可能產生翹曲，位于元件中心的焊點被抬離PCB、產生空焊。當只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，由于形變而使焊膏與焊球連在一起形成短路缺陷。另一個產生短路的原因是回焊過程中元件襯底出現脫層，該缺陷的特征是由于內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。