手工焊接印制電路板的焊點(diǎn)缺陷與建議

白榮濤

（滁州市信息工程學(xué)校，安徽滁州，239200）

印制電路板的電子元器件的重要組成部分，其焊點(diǎn)的質(zhì)量對(duì)電子產(chǎn)品的可靠性能有著重要的影響意義。隨著電子產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展，輕薄、方便成為了主要的發(fā)展方向，電子元器件中印制電路板的微型化以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)使得焊點(diǎn)更加的細(xì)微化，因此給焊點(diǎn)檢驗(yàn)工作帶來(lái)了一定的困難，所以必須不斷的提升焊點(diǎn)質(zhì)量，避免焊點(diǎn)出現(xiàn)缺陷，這樣才能從根本上保證電子產(chǎn)品的可靠性。由此可見(jiàn)，對(duì)手工焊接印制電路板的焊點(diǎn)缺陷與建議進(jìn)行研究具有重要的意義。

1 印制電路板的設(shè)計(jì)

對(duì)于印制電路板而言，其焊點(diǎn)的良好性能主要是在產(chǎn)品的使用日期內(nèi)，機(jī)械以及電氣性能均沒(méi)有失效的情況。焊點(diǎn)的外觀主要為：第一，表現(xiàn)光滑平整；第二，焊料的使用能夠覆蓋焊盤(pán)以及器件的焊接位置；第三，焊點(diǎn)的周圍較薄，焊料與焊盤(pán)之間的角度應(yīng)該小于30°，最大不應(yīng)該超過(guò)60°。焊點(diǎn)性能較差的原因包括虛焊、冷焊、氣泡、橋連、拉尖等等。而虛焊以及冷焊兩種方式在檢查的過(guò)程中不易被發(fā)現(xiàn)，一般在使用之后才能表現(xiàn)出缺陷，所以不利影響較大。為了進(jìn)一步提高印制電路板組件的使用性能，需要加強(qiáng)裝配設(shè)計(jì)的可造性、工藝設(shè)計(jì)的科學(xué)性以及技術(shù)人員的專業(yè)性等。除此之外，印制電路板的設(shè)計(jì)還要滿足國(guó)際以及電子行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，且制作工藝要具有可生產(chǎn)性。所以必須保證印制電路板設(shè)計(jì)的質(zhì)量以及效率，這樣才能在最大程度上減少焊點(diǎn)缺陷問(wèn)題的出現(xiàn)，從而保證電子元器件的可靠性。

2 手工焊接印制電路板的焊點(diǎn)缺陷及產(chǎn)生原因

■2.1 虛焊

虛焊是指在焊接的過(guò)程中，焊點(diǎn)中未出現(xiàn)金屬合金的現(xiàn)象，即導(dǎo)體和焊料之間沒(méi)有進(jìn)行金屬原子的結(jié)合，如圖1所示。兩者之間被氣泡、氧化膜、焊料等等物質(zhì)隔離分開(kāi)，或者由于時(shí)間較長(zhǎng)破壞了接觸電阻，從而導(dǎo)致電路開(kāi)路等問(wèn)題。

圖1 虛焊的產(chǎn)生

出現(xiàn)虛焊問(wèn)題的原因主要包括：焊料存在較多的雜質(zhì)、印制電路板沒(méi)有做好清潔工作、加熱時(shí)間較短、焊錫老化、焊接溫度不合理、導(dǎo)體表面的氧化物較多等等。印制電路板在手工焊接的過(guò)程中，虛焊會(huì)帶來(lái)信號(hào)不穩(wěn)定、噪聲增多以及電路故障問(wèn)題等。

■2.2 拉尖

當(dāng)焊點(diǎn)的表面出現(xiàn)凹凸的尖角或者毛刺的時(shí)候，則印制電路板出現(xiàn)了拉尖的問(wèn)題。出現(xiàn)拉尖缺陷的主要原因有：填充料較多、焊料較少、焊料的質(zhì)量不好、焊接的溫度不合適、焊接時(shí)間較長(zhǎng)、撤離烙鐵頭產(chǎn)生拉尖等等。印制電路板在手工焊接的過(guò)程中，拉尖不僅會(huì)影響電路板的外觀，容易出現(xiàn)橋接等問(wèn)題，而且在高壓以及高頻電路當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)放電等問(wèn)題。

■2.3 橋接

橋接主要是指焊錫把印制板當(dāng)中相鄰的導(dǎo)體電路進(jìn)行連接的現(xiàn)象，也就是指通過(guò)焊錫把不應(yīng)該相連的點(diǎn)進(jìn)行了焊接，從而出現(xiàn)了短路等問(wèn)題，也可以叫做連焊。產(chǎn)生連橋缺陷的主要因素包括：焊接溫度不當(dāng)、焊錫使用存在錯(cuò)誤、電烙鐵使用不當(dāng)?shù)?，其原因與拉尖的影響因素類似。印制電路板在手工焊接的過(guò)程中，橋接問(wèn)題不僅會(huì)使得電子產(chǎn)品發(fā)生電氣短路問(wèn)題，而且還會(huì)損壞相關(guān)的電子元器件，一般情況下，橋接可以利用電性能檢測(cè)的方式進(jìn)行判斷。

■2.4 球焊

球焊主要為焊點(diǎn)的形狀與球形類似，并且和印制電路板之間存在較少的連接問(wèn)題。產(chǎn)生球焊的主要因素是印制電路板的表面存在氧化物或者雜質(zhì)等。印制電路板在手工焊接的過(guò)程中，當(dāng)焊接位置存在少量的連接時(shí)，機(jī)械性強(qiáng)度較差，輕微的振動(dòng)就會(huì)使得連接點(diǎn)脫離，所以會(huì)出現(xiàn)虛焊、斷路等問(wèn)題。

■2.5 印制電路板設(shè)計(jì)不合理

由于不同類型的印制電路板規(guī)格存在差異性，所以在焊接的過(guò)程中，需要對(duì)印制電路板進(jìn)行后期制作，避免焊接操作帶來(lái)的不利影響。例如，當(dāng)印制電路板的尺寸較大時(shí)，在焊接的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)焊接線條，從而給印制電路板的阻抗帶來(lái)干擾，影響電子產(chǎn)品的使用性能。除此之外，一旦印制電路板的尺寸較大，焊接線條數(shù)量較多，還會(huì)給印制電路板的生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)更多的成本，影響到企業(yè)的利潤(rùn)效益。那么當(dāng)印制電路板的尺寸較小時(shí)，會(huì)在一定程度上提高焊接工藝的難度，焊接線條之間也會(huì)產(chǎn)生電磁干擾等問(wèn)題。因此，對(duì)于印制電路板設(shè)計(jì)不合理這一問(wèn)題，在對(duì)其尺寸設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)印制電路板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理的調(diào)整印制電路板的布局結(jié)構(gòu)，從而確保印制電路板的有效應(yīng)用。

■2.6 印制電路板變形帶來(lái)的缺陷

電子產(chǎn)品中的印制電路板經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)變形等問(wèn)題，出現(xiàn)這一問(wèn)題的主要原因包括：印制電路板的溫度控制不合理、各種元器件在印制電路板中的布局不合理等等。當(dāng)印制電路板出現(xiàn)變形現(xiàn)象時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的焊接缺陷，焊接的位置出現(xiàn)凹陷或者凸起等問(wèn)題，在焊接過(guò)程中，就會(huì)成為薄焊，使得焊接部位易松動(dòng)，影響印制電路板的正常使用。對(duì)于凹陷的位置，焊接不能良好的進(jìn)行接觸，所以印制電路板會(huì)出現(xiàn)空焊等問(wèn)題，從而出現(xiàn)焊接缺陷。

■2.7 印制電路板中孔可焊接的缺陷

印制電路板中孔的可焊接性也會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量以及電子元器件的性能參數(shù)。當(dāng)焊接孔的性能較差時(shí)，電路板之間的穩(wěn)定性會(huì)大大的降低，從而影響到產(chǎn)品的使用性能。影響這一性能的主要因素包括：

第一，焊料的組成。焊料對(duì)印制電路板的性能起到了重要的影響作用。因此焊接人員必須根據(jù)實(shí)際的需求以及經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)合理的選擇焊料。對(duì)于同種焊料，不同的生產(chǎn)商提供了焊料性能也會(huì)存在差異，材料的使用和機(jī)械設(shè)備也會(huì)對(duì)焊料產(chǎn)生影響。第二，被焊料。由于印制電路板的焊接屬性存在差異，所以可以按照屬性的分來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的焊接工藝。從而延長(zhǎng)印制電路板的使用期限。第三，焊接條件。焊接條件及環(huán)境的選擇也是影響印制電路板質(zhì)量的重要因素之一。不同的焊接條件會(huì)出現(xiàn)不一樣的焊接結(jié)果。一旦使用錯(cuò)誤的焊接條件，那么就會(huì)出現(xiàn)焊接缺陷。比如，當(dāng)焊接溫度較高時(shí)，印制電路板就會(huì)發(fā)生燒壞等問(wèn)題，導(dǎo)致印制電路板失去本身的屬性，給產(chǎn)品的性能帶來(lái)不利影響。

3 手工焊接印制電路板焊點(diǎn)缺陷的解決方法

第一，按照電子產(chǎn)品的性能、形狀、尺寸等影響因素，合理的選擇烙鐵頭，如表1所示。

表1 烙鐵頭的選擇參考表

第二，焊錫絲的應(yīng)用。在焊錫絲選擇的過(guò)程中，可以按照以下標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)使用需求在各項(xiàng)性能指標(biāo)合格的產(chǎn)品中進(jìn)行選擇；根據(jù)線徑進(jìn)行選擇，比如根據(jù)焊點(diǎn)需要的焊錫量進(jìn)行選擇，大量選擇大線徑。而在使用無(wú)鉛焊錫絲時(shí)，線徑一般小于錫鉛焊錫絲；根據(jù)焊劑的含量選擇，使用噴濺量較低的焊錫絲。

第三，當(dāng)手工焊接的過(guò)程中存在連橋、虛焊等問(wèn)題時(shí)，可以對(duì)其進(jìn)行修整、補(bǔ)焊。當(dāng)對(duì)元器件進(jìn)行拆焊處理時(shí)，首先把元器件的一端引腳進(jìn)行掛錫，從而讓引腳固定好芯片，再對(duì)器件對(duì)面的引腳進(jìn)行焊接，利用對(duì)稱的形式焊接剩余的部分。這樣能夠使得芯片引腳與焊盤(pán)之間的充分接觸，保證焊腳不出現(xiàn)懸空狀態(tài)。對(duì)于芯片的焊接，可以使用拖焊的方式。

第四，當(dāng)在拆焊時(shí)發(fā)生銅箔凸起的問(wèn)題時(shí)，一般需要對(duì)印制電路板進(jìn)行更換，在特殊的情況下能夠在滿足工藝規(guī)范以及設(shè)計(jì)人員許可后，通過(guò)導(dǎo)線連接的方式進(jìn)行解決。

第五，當(dāng)印制電路板存在短路的問(wèn)題時(shí)，首先檢查元器件是否存在接反等問(wèn)題，然后查看印制電路板是否有短路問(wèn)題，或者焊點(diǎn)是否存在短路，一一進(jìn)行排查。對(duì)于印制電路板的短路問(wèn)題能夠通過(guò)電工刀割導(dǎo)線的方式。如果焊錫的使用量較多，需要拆除焊件，對(duì)其進(jìn)行清理后再重新焊接。

第六，對(duì)于印制電路板的變形問(wèn)題，可以從印制電路板的原材料為基礎(chǔ)，在確保印制電路板正常使用的條件下，使用剛性好、溫度影響小的焊接材料，并且優(yōu)化焊接的環(huán)境，從而提升焊接時(shí)的散熱性能，保證印制電路板的性能，避免焊接缺陷的發(fā)生。

4 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)手工焊接印制電路板的焊點(diǎn)缺陷與建議的研究，使我們了解到了，印制電路板在各個(gè)電子元件當(dāng)中起到了重要的作用，其焊接質(zhì)量對(duì)印制電路板有著重要的影響。印制電路板在手工焊接的過(guò)程中，存在著虛焊、拉尖、橋接、焊料缺陷、印制電路板設(shè)計(jì)不合理、印制電路板變形等一系列問(wèn)題。因此，需要不斷的提高手工焊接印制電路板的質(zhì)量，合理的選擇烙鐵頭、焊錫絲，排除虛焊、短路等問(wèn)題，從而確保整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量。