在PCBA(印刷電路板組裝)生產(chǎn)中,虛焊和假焊堪稱最讓人頭疼的“隱形殺手”——焊點(diǎn)表面看似完好,卻像沒接穩(wěn)的插頭、沒粘牢的膠水,隨時(shí)可能讓電子設(shè)備“罷工”。這兩種缺陷究竟是什么?為什么會(huì)出現(xiàn)?又該如何預(yù)防?今天傲牛科技的工程師就來揭開它們的神秘面紗,將這“隱形殺手”揪出來,讓它無處遁形。
一、虛焊vs假焊:表面正常,內(nèi)里“暗藏玄機(jī)”
很多人會(huì)把虛焊和假焊混為一談,其實(shí)二者有細(xì)微差別,但本質(zhì)都是“焊接失效”。下面來剖析下兩者的不同。
虛焊:焊點(diǎn)外觀完整,顯微鏡下卻能看到焊料與焊盤/元件引腳之間存在微小縫隙,或被氧化層、助焊劑殘留隔開,導(dǎo)致電氣連接時(shí)通時(shí)斷。比如手機(jī)充電時(shí)偶爾接觸不良,可能就是某個(gè)焊點(diǎn)虛焊了。
假焊:更“極端”,焊點(diǎn)從表面看就像“粘了一層”,實(shí)際根本沒熔合,輕輕一掰元件就會(huì)脫落,常見于手工焊接操作不規(guī)范的場(chǎng)景。
二者的共同點(diǎn)是:初期檢測(cè)難發(fā)現(xiàn)(肉眼甚至普通顯微鏡難以分辨),但會(huì)隨著設(shè)備使用振動(dòng)、溫度變化逐漸暴露,導(dǎo)致短路、信號(hào)中斷、元件脫落等故障,堪稱電子設(shè)備的 “定時(shí)炸彈”。
二、三大主因:材料、工藝、操作的“連環(huán)坑”
虛焊和假焊的出現(xiàn),絕非單一因素所致,而是材料、工藝、操作環(huán)環(huán)相扣的 “連鎖反應(yīng)”:
1. 材料“掉鏈子”:錫膏與焊盤的“雙重考驗(yàn)”
(1)錫膏選不對(duì):錫膏粘度太高(像凝固的蜂蜜),印刷后焊盤上錫量不足,焊點(diǎn)“先天營(yíng)養(yǎng)不良”;顆粒過粗(>50μm)或氧化嚴(yán)重(表面有暗灰色粉末),熔合時(shí)無法填滿間隙。此外,助焊劑活性不足,無法徹底清除焊盤氧化層,就像用臟抹布擦桌子,看似干凈實(shí)則留痕。
(2)焊盤“生病”:PCB焊盤受潮氧化(表面發(fā)暗、有綠色銹跡),或鍍層脫落(鎳金層厚度<3μm),相當(dāng)于焊接時(shí)中間隔了一層“玻璃”,焊料無法真正附著。
2. 工藝“差火候”:溫度、時(shí)間、壓力的“失衡”
(1)焊接溫度不夠:回流焊峰值溫度低于錫膏熔點(diǎn)(如 SAC305 需達(dá) 217℃以上),焊料只熔了一半,形成“夾生飯”;或者保溫時(shí)間太短(<60 秒),助焊劑沒來得及吃完氧化層就冷卻了。
(2)貼裝偏差大:貼片機(jī)吸嘴老化導(dǎo)致元件偏移(引腳與焊盤重合度<80%),焊點(diǎn)受力不均;BGA 元件共面度差(引腳彎曲>0.1mm),局部壓力過大擠出焊料,形成虛接。
3. 操作 “不講究”:人為疏忽的 “蝴蝶效應(yīng)”
(1)錫膏使用不當(dāng):從冰箱取出后沒回溫(直接使用導(dǎo)致冷凝水混入),或開封后暴露超過 4 小時(shí)(助焊劑揮發(fā)變干),相當(dāng)于用 “過期膠水” 粘貼。
(2)手工焊接馬虎:電烙鐵溫度不穩(wěn)(忽高忽低)、焊點(diǎn)停留時(shí)間過短(<3 秒),或焊后強(qiáng)行移動(dòng)元件(焊點(diǎn)未凝固時(shí)晃動(dòng)),都是虛焊的 “溫床”。
三、三大危害:從“小故障” 到“大事故”
虛焊和假焊的可怕之處,在于 “潛伏期長(zhǎng)、破壞力大”,具體表現(xiàn)為:
1、初期隱性故障:設(shè)備剛出廠時(shí)性能正常,但經(jīng)過運(yùn)輸振動(dòng)、溫差變化(如冬季從溫暖室內(nèi)到低溫戶外),虛焊點(diǎn)的接觸電阻會(huì)逐漸增大,導(dǎo)致信號(hào)衰減、電流不穩(wěn)定,比如無線耳機(jī)突然斷連、智能手表頻繁重啟。
2、中期批量返工:批量生產(chǎn)中若漏檢,流入市場(chǎng)后可能引發(fā)大規(guī)模售后投訴,返工成本是正常生產(chǎn)的10-20倍(需拆板、除錫、重新焊接,甚至損壞元件)。
3、高危場(chǎng)景致命:在汽車電子、醫(yī)療設(shè)備、航空航天等領(lǐng)域,虛焊點(diǎn)可能在極端環(huán)境下突然失效,導(dǎo)致剎車系統(tǒng)失靈、心臟起搏器停止工作,后果不堪設(shè)想。
四、預(yù)防四步法:從源頭堵住“漏洞”
要杜絕虛焊和假焊,需建立“材料篩選→工藝管控→檢測(cè)閉環(huán)→人員培訓(xùn)” 的全流程防線:
1. 材料關(guān):選對(duì)錫膏,呵護(hù)焊盤
(1)錫膏嚴(yán)選:優(yōu)先選擇活性等級(jí)RA(中等活性)、粘度80-120Pa?s 的產(chǎn)品,顆粒度控制好匹配度,且出廠前經(jīng)過氧化測(cè)試(50℃存放 7 天,粘度變化<15%)。
(2)焊盤保養(yǎng):PCB 到貨后存儲(chǔ)在濕度<40% RH 的環(huán)境,焊接前用放大鏡檢查焊盤(鍍層完整、無氧化),必要時(shí)用等離子清洗機(jī)去除表面污染物。
2. 工藝關(guān):參數(shù)精準(zhǔn),設(shè)備可靠
(1)回流焊“三要素”:升溫速率≤2.5℃/s(避免助焊劑爆沸),峰值溫度比錫膏熔點(diǎn)高 15-25℃(如 SAC305 控制在 232-242℃),液相線以上時(shí)間 60-90 秒(確保充分熔合)。
(2)貼裝“雙校準(zhǔn)”:每天用標(biāo)準(zhǔn)板校準(zhǔn)貼片機(jī)精度(XY 軸偏差<±25μm,角度偏差<±0.5°),BGA元件貼裝后用3D SPI檢測(cè)焊膏厚度(偏差<±5%)。
3. 檢測(cè)關(guān):多層篩查,不漏死角
(1)AOI初檢:焊接后立即用自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)儀掃描焊點(diǎn)外觀(飽滿度、有無裂紋),識(shí)別明顯假焊。
(2)X射線深檢:對(duì)BGA、QFP等隱藏焊點(diǎn),用X射線檢測(cè)內(nèi)部熔合情況(空洞率<10%,且無未熔合界面)。
(3)振動(dòng)測(cè)試:抽樣進(jìn)行2小時(shí)、5-50Hz掃頻振動(dòng),模擬運(yùn)輸工況,提前暴露虛焊隱患。
4. 操作關(guān):規(guī)范流程,減少人為失誤
(1)錫膏“三不原則”:不使用過期錫膏(保質(zhì)期內(nèi)且開封不超過 24 小時(shí))、不混用不同批次錫膏、不將未用完的錫膏倒回原罐(避免污染)。
(2)手工焊接 “三要素”:電烙鐵溫度設(shè)定為350±10℃,焊點(diǎn)停留3-5秒,焊后靜置10秒再移動(dòng)電路板。
“隱形殺手”并不可怕,“防患未然” 是關(guān)鍵
虛焊和假焊并非“絕癥”,但需要從材料選擇到人員操作的全流程把控。對(duì) PCBA 制造商來說,與其在出現(xiàn)問題后“頭痛醫(yī)頭”,不如提前建立標(biāo)準(zhǔn)化流程,用優(yōu)質(zhì)錫膏、精準(zhǔn)工藝、嚴(yán)格檢測(cè)筑牢防線。畢竟,一個(gè)可靠的焊點(diǎn),才能撐起電子設(shè)備的長(zhǎng)久穩(wěn)定,贏得用戶的真正信賴。
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