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這些莫名其妙的焊接缺陷,你遇到過幾種?

發(fā)布時間:2022-11-09 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】在日常工作中,我們會收到了不少關(guān)于焊接問題的客戶查詢。在焊接過程中,客戶會出現(xiàn)在一些莫名其妙的焊接缺陷, 這些焊接缺陷產(chǎn)生的原因各不相同。在實際的SMT貼片加工或插件焊接中,我們一般會采取一些方法來避免這些焊接不良現(xiàn)象的發(fā)生。那么常見的焊接不良導(dǎo)致的產(chǎn)品故障有哪些呢?讓我試著給大家做一些簡單的介紹。



在日常工作中,我們會收到了不少關(guān)于焊接問題的客戶查詢。在焊接過程中,客戶會出現(xiàn)在一些莫名其妙的焊接缺陷, 這些焊接缺陷產(chǎn)生的原因各不相同。在實際的SMT貼片加工或插件焊接中,我們一般會采取一些方法來避免這些焊接不良現(xiàn)象的發(fā)生。那么常見的焊接不良導(dǎo)致的產(chǎn)品故障有哪些呢?讓我試著給大家做一些簡單的介紹。


理想的焊點


在檢查焊點是否有缺陷之前,最好找一個理想焊點的圖像進(jìn)行比較。


這些莫名其妙的焊接缺陷,你遇到過幾種?

圖1:理想的焊點


理想焊點具有良好的表面潤濕性,即熔融焊料在被焊金屬表面上應(yīng)鋪展,并形成完整、均勻、連續(xù)的焊料覆蓋層。正確的焊錫量,應(yīng)該足夠覆蓋焊點而不會過多或過少。


常見的焊接不良

1. 焊料過多 (不潤濕和橋接的風(fēng)險)

常見的焊接初學(xué)者以為焊料越多越好,但是過多的焊料會使得元件焊端和引腳周圍被過多的焊料包圍,或焊點中間含有氣泡,其特點是圓形和凸起的形狀。可是,很難知道在焊料下面實際發(fā)生了什么,引腳和焊盤存在沒有被正確潤濕的可能性。這樣,一方面會浪費(fèi)焊料,一方面會增加橋接形成的風(fēng)險 (即兩個焊點連接時形成意外連接,或?qū)е码娐钒宥搪?。


所以,足夠的焊料已經(jīng)足以徹底潤濕引腳和焊盤,更重要是掌握好焊接的溫度和時間。此外,要留意焊盤和阻焊層之間有沒有足夠的空間。


這些莫名其妙的焊接缺陷,你遇到過幾種?

圖2:焊料過多


這些莫名其妙的焊接缺陷,你遇到過幾種?

圖3:焊料過多,意外連接形成橋接


此外,最好防止橋接的形成是使用正確的引線長度。適合的引線長度取決于PCB板的尺寸和厚度以及元件的尺寸和質(zhì)量;此外,您應(yīng)該為通孔零件使用正確的孔尺寸和焊盤直徑。


去除電路板上的多余焊料可能很費(fèi)時。


使用 吸錫帶 (也稱“吸錫線”)可以經(jīng)濟(jì)高效地清除多余的焊料。
那么該如何選擇符合你項目需求的吸錫帶呢?


可看看這篇分享:選擇合適的吸錫帶


2. 焊球


焊球也是最常見的焊接不良之一,通常發(fā)生在波峰焊或回流焊中。它看起來像一個小圓球,自身粘附在PCB板、抗蝕劑表面上。

造成焊球的原因很多,主要有以下兩個原因:
1. 焊接PCB板時,PCB板上通孔附近的水分會因受熱而變成蒸汽。如果孔壁的金屬鍍層較薄或有間隙,水蒸氣會通過孔壁被去除。如果孔中有焊料,水蒸氣可能會擠出焊料并在印制板的正面產(chǎn)生焊球。
2. PCB板背面(與波峰焊接觸面)產(chǎn)生焊球是波峰焊某些工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)造成的。如果助焊劑涂敷量增加或預(yù)熱溫度設(shè)置過低,可能會影響助焊劑中成分的蒸發(fā)。當(dāng)PCB板進(jìn)入波峰時,多余的助焊劑會在高溫下蒸發(fā)掉,焊錫會從錫槽中飛濺出來。印制板表面或會產(chǎn)生不規(guī)則的焊球。

這些莫名其妙的焊接缺陷,你遇到過幾種?

圖3:焊球


3. 冷焊


冷焊的表面顯得暗淡、凹凸不平。


這些莫名其妙的焊接缺陷,你遇到過幾種?

圖4:冷焊


這通常是由于傳遞到焊點的熱量不足以使焊料完全熔化,其中一個原因,是烙鐵或焊點本身可能沒有得到足夠的時間來充分加熱,烙鐵溫度可能沒有設(shè)置得足夠高以熔化正在使用的焊料類型(例如,Chip Quik的RASWLF.031 1OZ無鉛焊料熔點是217 - 220°C),或者這可能是焊盤和走線本身設(shè)計的結(jié)果。例如,一個焊盤直接連接到接地層而沒有考慮散熱問題,而導(dǎo)致焊盤的散熱到接地層。如果您發(fā)現(xiàn)頑固的焊點無法液化,那么要看看設(shè)計上是否出現(xiàn)問題。


這些莫名其妙的焊接缺陷,你遇到過幾種?

圖5:Chip Quik的RASWLF.031 1OZ無鉛焊料


4. 立碑(曼哈頓現(xiàn)象)


“立碑"現(xiàn)象通常出現(xiàn)在表面貼裝元件上,如電阻器或電容器。理想情況下,焊料在焊接過程中將附著在兩個焊點上并開始潤濕。但是如果一個焊點上的焊料沒有完全潤濕,元件的一側(cè)就會傾斜,使得電阻器或電容器一側(cè)從焊點上被提起來,像一塊“石碑”。


這些莫名其妙的焊接缺陷,你遇到過幾種?

圖6:元件被提起來,像一塊石碑


此類問題的一些可能原因:
1. 元器件兩端焊料融化時間不同步或表面張力不同
2. 焊盤設(shè)計:焊盤的走線向外伸長要根據(jù)規(guī)格書規(guī)定的范圍,太短或太長都容易發(fā)生立碑現(xiàn)象。
3. 焊料太厚,焊料融化后會將元器件浮起
4. 溫度曲線設(shè)置:立碑一般發(fā)生在焊點開始熔化的時刻,熔點附近的升溫速率越慢越有利于消除立碑現(xiàn)象。
5.元器件的一個焊端氧化或被污染,無法濕潤。


一些組件本身有些瑕疵并不一定有問題,詳情可看看這篇分享:


組件引腳鍍層異常


5. 潤濕不良和虛焊


如果焊盤未完全潤濕,這樣元件不能與電路板形成牢固的連接。理想情況下,焊料應(yīng)與焊盤和引腳實現(xiàn) 100% 潤濕,不留任何間隙或空間暴露。引腳和焊盤的潤濕不足是由于未能對引腳和焊盤加熱,并且沒有給焊料足夠的時間流動,可能造成虛焊。


其原因大多是焊接區(qū)表面受污染,或被阻焊劑沾污,或接合物表面形成金屬氧化層。解決此問題需要徹底清潔電路板并均勻加熱焊盤和引腳。


這些莫名其妙的焊接缺陷,你遇到過幾種?

圖7:焊盤和引腳未完全潤濕


焊料有許多不同的特性如何選擇?可看看下面這篇文章:


選擇合適的焊劑類型


6. 針孔和氣孔

針孔與氣孔是有區(qū)別的。針孔是在波峰焊焊點上發(fā)現(xiàn)小孔,氣孔則是焊點上較大孔可看到內(nèi)部;針孔內(nèi)部通常是空的,氣孔則是內(nèi)部空氣完全噴出而造成大孔,其形成原因是焊錫在氣體尚未完全排除即已凝固,而形成此問題。


這些莫名其妙的焊接缺陷,你遇到過幾種?

圖8 :針孔(左)和氣孔(右)的缺陷


在波峰焊過程中可能會形成針孔和氣孔,而不是由手工焊接技巧不佳造成的。在焊接操作過程中,電路板內(nèi)的水分被加熱成氣體,當(dāng)它仍處于熔化狀態(tài)時,會通過焊料逸出。當(dāng)焊點凝固時氣體繼續(xù)逸出,就會形成空隙。電路或會暫時導(dǎo)通,但很容易造成長時間導(dǎo)通不良。避免此問題的一些方法是可通過預(yù)熱電路板以去除水分,同時建議讓通孔處具有約 25 μm的最小鍍銅厚度。


7. 焊盤剝離


焊接時間過長或反復(fù)焊接造成溫度過高,又或是焊盤的位置受力過大,從而導(dǎo)致焊盤剝離。已剝離的焊盤很難再使用,因為焊盤非常脆弱并且很容易從走線上脫落。事實上,這塊PCB板已經(jīng)損壞。


這些莫名其妙的焊接缺陷,你遇到過幾種?

圖9:焊盤剝離


如果想補(bǔ)救焊盤脫落,可以將脫落的焊盤用刀切掉切到未脫落處,防止電路順著脫落處擴(kuò)大,如果你的元件引腳夠長,可以將切斷后的電路接頭處的絕緣漆刮掉,上好焊錫將元件的引腳焊接在此處。如果你的元件引腳不夠長,你可以使用一段細(xì)導(dǎo)線上好焊錫順著焊盤孔穿過后焊接在元件引腳,另一頭焊接在焊盤接頭處并使用熱熔膠固定防止再次開焊脫落。


如果焊盤脫落,可以考慮選擇飛線的方式,將導(dǎo)線一頭焊接在脫焊的元件引腳上,另一端焊接在和脫焊的焊盤相連的任意焊點上。還有搭橋的方式,要是脫焊的焊盤元件引腳周圍有同一線路上的元件,你可以直接將元件引腳焊接在那個元件的引腳上,廢棄原焊盤,當(dāng)然,焊接的時候一定看清不能焊串位防止燒壞元件。


總結(jié)

雖然沒有萬無一失的方法可以完全防止焊接問題,但我們可以在 PCB 設(shè)計和焊接過程中采取一些好的習(xí)慣,以降低遇到焊接不良的風(fēng)險。

(來源:得捷電子DigiKey,作者: Barley Li )


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