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虛焊分析

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簡介

虛焊是常見的一種線路故障,有兩種,一種是在生產過程中的,因生產工藝不當引起的,時通時不通的不穩定狀態;另外一種是電器經過長期使用,一些發熱較嚴重的零件,其焊腳處的焊點極容易出現老化剝離現象所引起的。

虛焊與假焊都是指焊件表面沒有充分鍍上錫層,焊件之間沒有被錫固住,是由于焊件表面沒有清除干凈或焊劑用得太少以及焊接時間過短所引起的。所謂“焊點的后期失效”,是指表面上看上去焊點質量尚可,不存在“搭焊”、“半點焊”、“拉尖”、“露銅”等焊接疵點,在車間生產時,裝成的整機并無毛病,但到用戶使用一段時間后,由于焊接不良,導電性能差而產生的故障卻時有發生,是造成早期返修率高的原因之一。

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虛焊危害

虛焊主要是由待焊金屬表面的氧化物和污垢造成的,它的焊點成為有接觸電阻的連接狀態,導致電路工作不正常,出現時好時壞的不穩定現象,噪聲增加而沒有規律性,給電路的調試、使用和維護帶來重大隱患。此外,也有一部分虛焊點在電路開始工作的一段較長時間內,保持接觸尚好,因此不容易發現。但在溫度、濕度和振動等環境條件推選用下,接觸表面逐步被氧化,接觸慢慢地變得不完全起來。虛焊點的接觸電阻會引起局部發熱,局部溫度升高又促使不完全接觸的焊點情況進一步惡化,最終甚至使焊點脫落,電路完全不能正常工作。這一過程有時可長達一、二年。

據統計數字表明,在電子整機產品故障中,有將近一半是由于焊接不良引起的,然而,要從一臺成千上萬個焊點的電子設備里找出引起故障的虛焊點來,這并不是一件容易的事。所以,虛焊是電路可靠性的一大隱患,必須嚴格避免。進行手工焊接操作的時候,尤其要加以注意。

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虛焊產生的主要原因

1、基材對虛焊的影響

焊盤、元器件的表面氧化嚴重、生產儲運過程中造成的表面污損、焊接面金屬材質不合格,都將影響助焊劑對焊接表面的除氧能力。如果焊接表面金屬氧化物不能完全去除,將形成潤濕不良或完全不潤焊,焊點界面不能形成金屬化合物層,就造成虛焊。

基板、元器件變形,使元器件焊接端不能很好地與焊錫膏接觸,焊接時易產生立碑、虛焊。

2、焊錫膏對虛焊的影響

焊錫膏由助焊劑與焊錫粉混合而成,是焊接工藝中的關鍵材料。

焊錫粉作為金屬釬料,熔點較低,在常溫下保持較穩定的理化特性,而在高溫熔融狀況下,表現較為活躍,容易與常用電子導電材料(Cu、Ni、Ag、Au等)發生反應,生成金屬化合物,形成良好的焊點,smt貼片打樣廠家一般采用錫及其合金。焊料合金中如果摻入有害雜質或合金成份比例不達標,將使焊料合金的理化性能發生改變。合金的熔點、熔程發生變化,潤濕能力下降,在焊接過程中容易產生虛焊。焊錫粉的氧含量過高,消耗過多助焊劑活性成份,也會造成因活性降低而產生的虛焊。

助焊劑的作用是在焊接過程中,始終保持一定的活性,能不斷地將焊接范圍內的金屬氧化物還原,并且還原速度不能小于焊接過程中金屬因高溫而氧化的速度。如果助焊劑在焊接過程某一時間的活性減弱或消失,焊料對被焊金屬表面的潤濕將無法繼續進行,從而形成不潤濕或退潤濕現象,產生虛焊缺陷。如果焊錫膏助焊劑中活性太強,焊錫粉與助焊劑中的酸性物質反應加劇,錫膏粘度上升直至發干,錫膏的儲存和使用壽命減少或失效。發干的錫膏會堵塞網孔,造成少錫膏、漏印,焊接中因缺少錫膏而產生空焊或虛焊。

觸變性能不好的焊錫膏,也會因印刷不良而產生焊接缺陷。

3、制程工藝對虛焊的影響

印刷工藝參數調整不合適也會導致虛焊的產生。印刷偏移,錫膏未印在焊盤上規定位置,元器件無法很好地與錫膏接觸,易產生立碑或虛焊。堵網使焊盤上錫膏量減少,或漏印,因焊盤與元器件之間仍有一定距離,如果沒有足夠的焊料金屬填充,則無法形成良好焊點,產生虛焊缺陷。刮刀壓力過大,也會造成少錫膏現象。

貼片偏移導致元器件不能正確地貼在錫膏上,焊接時易產生虛焊。貼片壓力過小,元器件沒有很好地依靠粘著力被錫膏固定在焊盤上,過回流爐時受熱風吹、輸送軌道或網帶振動等因素影響,易發生偏移而導致虛焊。

回流溫度設置不合理也會導致虛焊。預熱溫度過高、時間過長,助焊劑中活性成份在焊接前消耗大部分,焊接時助焊能力下降導致虛焊;預熱溫度過低、時間過短,助焊劑不能在焊接前去除金屬表面氧化層,焊接時產生不潤濕現象,導致虛焊。焊接溫度過低、時間過短,焊料金屬未能完全熔融,或熔化時間短,焊料金屬與被焊金屬表面不能形成均勻的金屬化合物層,形成裂縫或虛焊;焊接溫度過高、時間過長,助焊劑中活性成分揮發加快,金屬表面迅速形成新的氧化層,影響焊料潤濕效果,產生虛焊。

4、設備對虛焊的影響

設備的精度、安裝調試、維護保養不符合要求,因印刷、貼片不良而造成虛焊。回流爐熱風溫度波動過大、熱電偶精度不夠使溫度偏離工藝參數、傳輸系統振動過大導致焊接過程中產生擾錫,等等原因都有可能導致虛焊。

5、設計不合理產生虛焊

PCB板在設計時對元器件的布局未考慮回流時熱風的通道,使回流焊接過程中部分焊點熱風受阻,溫度不能達到焊接要求,因而產生虛焊。

吸熱較多的大元器件集中布置在PCB板上某一位置,導至該處焊點升溫速度慢,實際焊接溫度低、焊接時間短,造成虛焊。

作為一家多年專注于PCB&PCBA失效分析領域的企業,闊智科技已累計為上千家客戶解決數以萬計的PCB&PCBA相關失效問題。

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