電路焊接虛焊的成因分析與改進(jìn)措施

熊宇

摘要：虛焊是導(dǎo)致電路失效的主要問題之一，會影響到電子產(chǎn)品的使用效果。因此本文將分析虛焊的形成，以及在電路焊接過程中造成虛焊出現(xiàn)的潛在因素，并提出有關(guān)的改進(jìn)措施，希望能夠強(qiáng)化焊接過程對虛焊的預(yù)防工作，從而提高電子產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電路焊接;虛焊成因;改進(jìn)措施

引言：伴隨著社會的發(fā)展，人們對電子產(chǎn)品質(zhì)量水平的要求也在不斷提高。在強(qiáng)化電子產(chǎn)品制造工藝的過程中，電子產(chǎn)品的質(zhì)量能夠得到很大的改善，但是電路虛焊等問題還是無法避免。對于電子產(chǎn)品而言，虛焊容易引起焊點(diǎn)失效，使得電路整體癱瘓。尤其是在一些元器件密度較大的電子產(chǎn)品中，虛焊不僅會影響到產(chǎn)品實(shí)際的使用效果，還會為后續(xù)的江秀帶來困難。因此需要針對電路焊接虛焊問題開展研究，了解影響虛焊的因素并且掌握有效的改進(jìn)措施，從而減少虛焊帶來的損失。

一、虛焊的形成

若是待焊金屬表面有氧化物或是污垢，則會導(dǎo)引起虛焊形成。由于氧化物與污垢會使焊接處形成“虛焊點(diǎn)”，而“虛焊點(diǎn)”會在電子產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生有接觸電阻的連接狀態(tài)，使電路無法正常穩(wěn)定的工作。同時虛焊還會導(dǎo)致無規(guī)律的噪聲出現(xiàn)，在電路調(diào)試、使用以及維修的時候，會對最終的結(jié)果或是效果造成影響。

除此之外，落實(shí)焊接點(diǎn)后期失效也會出現(xiàn)虛焊的問題。焊點(diǎn)失效主要是因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品在使用的時候，由于周期性的開關(guān)使焊點(diǎn)處的溫度不穩(wěn)定，若是引起溫度循環(huán)與溫度沖擊產(chǎn)生熱應(yīng)力，則會影響到焊接處焊點(diǎn)的穩(wěn)定，形成虛焊點(diǎn);其次，電子產(chǎn)品受到外界動態(tài)因素影響時，也會使焊點(diǎn)出現(xiàn)問題，例如受到振動沖擊使焊點(diǎn)出現(xiàn)裂紋而形成虛焊點(diǎn)，導(dǎo)致焊點(diǎn)失效。

二、電路設(shè)計中虛焊的影響因素

在電子產(chǎn)品內(nèi)部，器件的布局是虛焊出現(xiàn)的影響因素之一。在一些大中功率或是接近大功率的元器件中，引腳部分極易因溫度的變化出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，從而使元器件的引腳應(yīng)力不均勻，也就是元器件在使用過程中發(fā)熱，使焊點(diǎn)在高溫環(huán)境中出現(xiàn)變質(zhì)而引起虛焊。對于這種情況，虛焊大部分都出現(xiàn)在焊點(diǎn)的中間位置，在對大功率元器件的印制板電路設(shè)計與排布時，需要優(yōu)化功率元器件與其他元器件之間的密度，或是加大功率元器件的散熱面積，使功率器件的熱量能夠快速的外排，減少高溫對焊點(diǎn)的影響。

對于PCB的布線而言，若是在元件腳旁有金屬化過孔，在焊接時部分焊錫融化后會流入過孔中，使焊點(diǎn)的錫量不足引起虛焊。因此在設(shè)計時，需要分開金屬化過孔與貼片元件，減少金屬化過孔對焊點(diǎn)的影響

三、物理管料中虛焊的影響因素

1、印制板的影響

在印制板與焊點(diǎn)接觸的部位極易出現(xiàn)虛焊。當(dāng)印制板經(jīng)過長時間的儲存、存儲環(huán)境不理想過于潮濕或是在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中未保護(hù)得當(dāng)，使焊盤容易出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，導(dǎo)致焊盤的潤濕性下降，在焊接之后則會容易出現(xiàn)虛焊的問題。此外，若是印制板變形，在印刷焊膏時，焊膏的厚度無法保持一致，部分焊盤處的焊膏厚度較小，在焊接時極易出現(xiàn)焊接不良的問題。

2、元器件的影響

若是元器件經(jīng)過長時間的儲存，引腳處容易出現(xiàn)氧化，導(dǎo)致焊料無法與焊盤形成牢固的焊接，從而引起虛焊，影響到焊點(diǎn)提供的電氣性能穩(wěn)定程度。

3、焊料的影響

焊料在高溫的環(huán)境下容易出現(xiàn)焊膏變質(zhì)，或是對焊膏的解凍攪拌不充足，活化劑未能活化，也會導(dǎo)致焊接之后的焊點(diǎn)失效，這類的焊接問題經(jīng)常批次性的出現(xiàn)。

綜上所述，對于焊接物料的管控時，需要遵循開包即用的原則，在使用焊料、元器件以及線路板等物料時，應(yīng)即用即開減少儲存的周期。例如縮短元器件暴露在空氣中的時間，避免在元器件的引腳或是線路板的銅焊點(diǎn)出現(xiàn)氧化層，影響到焊接。

四、焊接過程中虛焊的影響因素

1、回流焊的影響

在回流焊的溫度曲線中，若是對任何一個彎曲設(shè)置的不合理，將會使虛焊的情況極易出現(xiàn)。以SN63PB37焊膏回流為例，在焊接的時候，預(yù)熱區(qū)的升溫速度過快，焊料四處飛濺形成焊料球，使得焊點(diǎn)的焊料不足。其次，保溫階段的時間設(shè)置不夠充足，會影響到PCB以及元器件的溫度均勻情況，極易引起冷焊、芯吸或是橋連的問題。同時，保溫階段是活化劑在焊膏中生效的階段，而活化劑能夠清理焊接面或是引腳、焊盤、焊粉中的氧化物與污染物，并且焊盤、焊膏與元器件的焊接面在加熱或風(fēng)吹的環(huán)境中更容易氧化，若是保溫階段的時間設(shè)置過長，活化劑的消耗速度過快影響到回流性能。

在回流區(qū)，焊料融化時對焊盤與元器件的焊腳進(jìn)行潤濕，進(jìn)行冶金結(jié)合，若是加熱時間過長回流溫度高，PCB與元器件容易損壞;加熱時間短回流溫度低，焊料融化不充分，焊接效果不好，容易引起虛焊。對于冷卻區(qū)而言，焊接處冷卻的速度過快，焊點(diǎn)的區(qū)域熱應(yīng)力則容易變大，隨著而來的將是裂錫或是脆化等問題，同時隨著時間的變化，焊接殘余應(yīng)力不斷累積，焊點(diǎn)處則容易出現(xiàn)裂紋，影響到焊點(diǎn)焊接的穩(wěn)定性，從而引起虛焊問題出現(xiàn)。

因此在進(jìn)行回流焊時，需要對回流焊接溫度曲線進(jìn)行深入的研究分析，精準(zhǔn)地控制各個階段的時間與溫度，避免虛焊情況出現(xiàn)。

2、手工焊的影響

在進(jìn)行手工焊接時，焊接的時間也會影響到焊接點(diǎn)的穩(wěn)定，是虛焊的影響因素之一。例如，手工焊接的焊接時間過短，焊錫熔融不夠充分，出現(xiàn)冷焊，形成虛焊點(diǎn)。此外，焊接頭的溫度高低也會影響到虛焊點(diǎn)的產(chǎn)生，當(dāng)焊接頭的溫度過高時，焊接表面生產(chǎn)氧化層，虛焊點(diǎn)出現(xiàn)。同時，助焊劑也是虛焊點(diǎn)出現(xiàn)的影響因素之一，若是助焊劑的還原性或是用量不足，無法全面地清潔焊接面，使焊接面還留有氧化物或污染物，則焊接點(diǎn)容易出現(xiàn)虛焊的問題。

因此在進(jìn)行手工焊時，需要把握焊接的時間與焊頭的溫度，使用適量與合適的助焊劑，小心操作，減少虛焊的問題出現(xiàn)。

五、結(jié)束語

電路焊接中，虛焊會導(dǎo)致焊點(diǎn)失效，影響到電子產(chǎn)品的整體質(zhì)量水平。特別是一些特殊需求的電子產(chǎn)品，若是存在虛焊的問題，則會影響到整體的使用效果，嚴(yán)重使會帶來不可估量的損失。因此在電路焊接的時候，需要對虛焊問題進(jìn)行預(yù)防，特別是在進(jìn)行電路設(shè)計、物料管理以及焊接等階段，應(yīng)該熟悉虛汗出現(xiàn)的潛在因素，采取對應(yīng)的改進(jìn)措施，從而控制虛焊的出現(xiàn)。

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