手工焊接印制电路板的焊点缺陷及分析.doc

手工焊接印制电路板的焊点缺陷及分析42电子技术参考2002年第2卷第2期手工焊接印制电路板的焊点缺陷及分析刘桂芬f中周T程物理研究院电孑T程研究所四川绵阳62l900)摘要于T焊接印制电路板的焊点外观检验是质量控制的重要环节,焊点外观包括:焊点的润湿件,光泽性,焊料的多少以及清洗质量等,直接关系着产品的质量.通过分析焊点缺陷的表现彤式,找出焊点缺陷产生的原,提供避免缺陷的方法.关键词EIJ制板,焊接,缺陷分析1引言手j焊接印制电路板后,要对焊点的外观和焊点性能进行检验.检验的主要项目是外观检验和点性能检验.本文以外观检验为例,仪就焊点缺陷的表现以及产生的基本原冈进行初步分析.2焊点外观检验的标准手J焊接印制电路扳的外观检验,各国都制定了相应的检验标准,并且检验判断的标准也是一致的.本文主要以中国J程物理研究院院标为检验依据,主要包括:a,焊点的外观应光洁,平滑,均匀,无气泡,针孔,桥接现象;b.焊锡应适量,焊点应略显引线轮廓:c.焊点湿润良好,湿润角一般小30.(图1).焊料r,湿润良好.湿润一般/1i湿润幽1;1=I湿性标准7J意这二条标准综合表达了焊料加热温度利时间的正确性及焊料填加量和r艺操作.按照上述标准验收合格的焊点,质颦基本符合要求,即焊点的电气性能.平lJ力学性能能满足质量要求(微型元器件在焊接中,往往需要随后的电性能检验予以配合,方能够判断其焊接质量的好坏).收稿期:20011114手工焊接印制电路板焊点缺陷及分析43然而在实际工作中,焊接缺陷时有发生,很难避免.因此在检验过程中既需要严格,细致和高度的责任心,更需要坚持长期的实践观察和经验积累,不断地总结,提高检验水平.3焊点缺陷的表现3.1湿润不良其表现形式有:a.引线湿润不良;b.气泡;C.针孔(见图2);d.焊料间不熔合(见图3).图2焊点针孔缺陷示意图图3焊点不熔合缺陷示意图这一类缺陷多属于焊接准备工作(如焊件引脚处理)及操作中(如电烙铁,PRC一2000焊接工作台等加热温度不足,加热不均匀等)出现的问题,是致命的缺陷.3,2光泽差其表现形式有:a.拉尖(见图4):b.桥接(见图5);C.过热.图4焊点拉尖缺陷示意图图5焊点桥接缺陷示意图这一类缺陷多属于操作问题.如加热温度过高,时间过长使焊料过热:在焊料冷却过程中不慎触动了焊件,使焊料在半凝固状态时产生变形,表面粗造化,破坏了焊料的致密性.3.3焊料量过少其表现形式有:a.焊料间不熔合;b.焊点成球状堆积;C.桥接.这也是操作上的失误造成的.焊料填充量过少,焊料流布不足;或者加热时间过长,焊料因温度过高,流动性大而产生流淌损失所致.44电子技术参考2002年第2卷第2期3.4清洗不好其表现形式有:a.污垢;b.焊剂残渣;c.焊剂流淌;d.变色;e.焊剂飞溅.这属于锡焊后期处理的问题.特别是使用腐蚀性焊剂,清洗不好会导致存放或使用期间整个焊点因焊剂残留物的腐蚀作用而破坏.4焊点缺陷产生的原因4.1虚焊两导体间与焊料未真正实现金属原子间的结合,称之为虚焊.它们之间可能被氧化膜隔离,可能被焊剂或残渣隔离,也可能被气泡隔离.焊料与被焊导体间未产生湿润,焊料堆与在其中,电性能和力学性能不良.在初期有导电能力,时间久了因接触电阻增大,发热,松动,直至造成电路开路.产生的原因是导体表面氧化物及污物太厚,焊剂不足以彻底去除被氧化金属表面氧化物;导体相焊表面间在热作用下产生气泡,沙眼,焊点结晶物松动等现象.4.2焊料表面无光泽该缺陷严重降低焊点的机械强度,耐冲击性及耐振动性,其导电能力也会F降.焊点表面无光泽主要是由焊料变质引起的.它有两种基本特征:一种是由过热引起,呈白色颗粒状态;另一种呈粗糙颗粒状态,多是由焊料冷却中导体发生移动所致,即冷焊.a.过热:焊料被加热的温度过高,与被焊接导体金属产生合金化反应,在接合界面上形成金属间化合物,高温时间越长,反应程度越严重;焊料在产生合金化反映过程中已经改变了原有成份,导致表面光泽异常.由于高温,焊料表面氧化,晶粒粗大,失去了原来的金属光泽.b.冷焊:焊料与被焊接导体已经湿润,流布良好,在撤掉电烙铁后,焊料在冷凝过程中被碰撞,振动,半凝固的焊料伤处于软体状态,很容易被导体带动,所产生的无数裂纹被氧化,失去了金属光泽,使焊点组织疏松.4.3焊料填充不足焊料未达到规定量,不能包围引脚360.,使部分导线暴露在外,影响外观,也不可靠.产生的原因是预焊不良.被焊件预先镀锡后,预焊面沾上了污物,主要是由于焊接环境不沽所致,焊接时焊料湿润不良,焊料结合量少,有的部位没沾上焊料.或者是加热温度达到施焊要求,但填充焊料后持续加热时间过长,焊料流动性因温度上升而增大,焊料从焊点流淌开,焊料极薄.手工焊接印制电路板焊点缺陷及分析454.4拉尖拉尖是焊点上出现突出的焊料尖端.除了影响外观,还会在高压,高频电路中造成放电.产生的原因是填充料过多,在撤离烙铁头时形成拉尖;插装的引线末端打弯,很容易在焊接时形成拉尖.4.5桥接焊料将印制板上的相邻铜箔(导体)电路连接起来叫做桥接.桥接的后果是造成短路.当印制电路板密度高时,桥接的机率增大,且很难用目测的方法判断.像毛发丝那么细的焊料连成的桥接通常要用电性能检验方能判断.桥接缺陷产生的原因类似拉尖缺陷产生的原因.4.6裂纹和针子L产生裂纹和针孔的原因是相同的,都是因为焊料温度过高,时间过长引起的.温度过高,金属间化合物过多,凝固时又产生偏析,低熔点共晶物形成热裂纹.这种合金脆而硬,凝固是产生应力,是产生裂纹的诱因.温度过高,有机焊剂分解,碳化,产生的气体和渣为产生针孔提供了条件.该缺陷的结果是造成电性能严重下降.4.7铜箔电路损伤铜箔(基板上的导体)受到机械损伤.铜箔剥离,铜箔从印制电路板上剥离或翘起(见图6).造成的原因有机械作用,如外部机械碰撞引起的划伤或损坏;或者加热方法不正确,在烙铁头接触电路板的某一点时,加热时间过长,热量集中,使下面的粘接剂或有机基板烫焦起泡,产生焦糊现象,使得铜箔剥离或翘起.4.8焊接后清洗不良松香焊剂在微型件焊接中应用最为广泛.一图6铜箔电路损伤示意图般情况F松香型焊剂采用有机溶剂清洗后,元器件电性能稳定.但焊接像功率晶体管,大功率电阻等发热元器件时,残余焊剂则是破坏绝缘,使产品性能突变的根源.元器件附近一旦残余焊剂,发热元器件升温至70,残留的松香软化,就会降低绝缘性能,初期产生漏电流,最后造成产品的电性能异常.如果长期放任不管,不久就会烧坏绝缘板,使产品完全丧失电性能.如在初期,切断电源,焊剂冷却后,还能恢复正常的焊剂性能.但经过反复加热,松香变质,最终还会烧坏绝缘.因此彻底清洗残留的焊剂是提高元器件电性能的一种手段.(下转第5O页)5O电子技术参考2002年第2卷第2期免;有些是因为操作或工艺原因(如本文所提及的原因)引起的,这些缺陷通过改进工艺方法,严格规范操作是可以避免的.参考文献lStephenWHinch.表面安装技术手册.陶辅文,江锡全译.北京:兵器工业出版社,19922约翰.伊.特拉依塞.华兴情报所电子情报室译.表面安装技术设计指南,1991作者简介:黄素波(1969一),女,现从事无线电装接工作.(上接第45页)5结束语通过总结手工焊接印制电路板焊点外观检验的经验,