什么是PCBA虚焊？解决PCBA虚焊的方法介绍

PCB

　　什么是PCBA虚焊？
　　就是表面看起来是焊连了，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。这样最可恶，找起问题来比较困难，就是常说的冷焊（cold solder），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。
　　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。
　　PCBA虚焊是常见的一种线路故障，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。
　　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 “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”。这是板基不好。
　　解决PCBA虚焊的方法：
　　我想这个问题应该是：有什么好办法较容易发现PCBA虚焊部位。
　　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。
　　什么会出现虚焊？如何防止？
　　虚焊是最常见的一种缺陷，有时在焊接以后看上去似乎将前后的钢带焊在一起，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‘造成断带事故，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。
　　焊接品质的控制
　　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。
　　一、焊接前对印制板质量及元件的控制
　　1.1 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。
　　1.2 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。
　　1.3 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。
　　二、生产工艺材料的质量控制
　　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：
　　2.1 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。v 2.2 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。
　　三、焊接过程中的工艺参数控制
　　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。
　　3.1 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。
　　3.2 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。
　　3.3 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℃。
　　四、常见焊接缺陷及排除
　　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

原作者：B&M SINJET

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