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PCB焊接不良的原因及解決辦法全解析
發(fā)布日期：2025-03-26閱讀量：8616
在電子制造領(lǐng)域，PCB 焊接不良是一個常見但又關(guān)鍵的問題。無論是波峰焊還是其他焊接工藝，焊接質(zhì)量直接影響到電子產(chǎn)品的性能和可靠性。今天，我們就來深入探討 PCB 焊接不良的種種原因，并提供相應(yīng)的解決辦法，幫助您在生產(chǎn)過程中避免這些問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
一、什么是波峰焊？
波峰焊（Wave Soldering）的基本原理是通過熔化的焊料形成“波峰”，使 PCB 底部與焊料波峰接觸，從而實(shí)現(xiàn)焊接。工藝過程包括以下幾個步驟：首先，在 PCB 底部噴涂助焊劑，以去除氧化層并提高焊料潤濕性；接著，通過預(yù)熱系統(tǒng)將 PCB 加熱至適當(dāng)溫度，以減少熱沖擊并活化助焊劑；然后，PCB 通過熔化的焊料波峰，焊料潤濕焊盤和引腳，形成焊點(diǎn)；最后，焊接完成后，PCB 冷卻，焊料凝固形成牢固的焊點(diǎn)。
波峰焊是一種用于電子制造的焊接工藝，主要用于將通孔元器件焊接到印刷電路板（PCB）上。它是電子組裝中的關(guān)鍵工藝之一，具有高效、成本低的特點(diǎn)，特別適用于大批量生產(chǎn)。
二、波峰焊工藝
設(shè)計(jì)要進(jìn)行波峰焊的 PCB 時，PCB Layout 工程師需要注意 3 個問題：
- 焊盤間距： 如果需要焊接的焊盤靠得太近，液態(tài)焊料會在它們之間流動，結(jié)果不僅時兩個連接的焊盤短路，而且可能導(dǎo)致整個 PCB 短路。
- 阻焊層： PCB 上通常都會涂一層阻焊層。但仔細(xì)檢查阻焊層還是有必要的，可以防止一些不必要的錯誤。
- 助焊劑： 一旦檢查了要焊接的 PCB 焊盤間距和阻焊劑，就需要使用助焊劑了。助焊劑有助于確保需要焊接的電路板區(qū)域清潔且無氧化。
三、波峰焊缺陷及預(yù)防措施
1. 橋接缺陷
在波峰焊過程中，焊料在相鄰的焊盤、引腳或?qū)Ь€之間形成不希望的連接，導(dǎo)致電氣短路。橋接是波峰焊中常見的缺陷之一，會嚴(yán)重影響電路板的電氣性能和可靠性。
1.1 虛焊（Cold Solder Joint）： 焊點(diǎn)表面粗糙、無光澤，焊料未能充分潤濕焊盤或引腳。
- 產(chǎn)生原因：
- 焊接溫度不足。
- 焊盤或引腳氧化或污染。
- 助焊劑活性不足。
- 解決方法：
- 重新焊接，確保焊料充分潤濕焊盤和引腳。
- 預(yù)防措施：
- 確保焊接溫度符合工藝要求。
- 清潔焊盤和引腳，去除氧化層和污染物。
- 使用活性合適的助焊劑。
1.2 焊料不足（Insufficient Solder）： 焊點(diǎn)焊料過少，未能完全覆蓋焊盤或引腳。
- 產(chǎn)生原因：
- 焊料波峰高度不足。
- 焊接時間過短。
- 焊盤或引腳潤濕性差。
- 解決方法：
- 補(bǔ)焊或重新焊接，確保焊料充分覆蓋焊盤。
- 預(yù)防措施：
- 調(diào)整焊料波峰高度。
- 延長焊接時間。
- 檢查焊盤和引腳的可焊性。
2. 焊球（Solder Balls）
焊接過程中在焊點(diǎn)周圍形成的小球狀焊料殘留。
- 產(chǎn)生原因：
- 助焊劑噴涂過多或揮發(fā)不完全，殘留物在高溫下形成焊球。
- 焊接溫度過高或過低，導(dǎo)致焊料飛濺或未能充分潤濕。
- 焊料中含有氧化物、雜質(zhì)或水分，加熱時產(chǎn)生氣體并形成焊球。
- PCB 或元器件在焊接前吸濕，加熱時水分蒸發(fā)形成氣泡。
- 焊接速度過快或波峰高度不合適，導(dǎo)致焊料飛濺。
- 解決方法：
- 使用鑷子或吸錫工具手動去除焊球。
- 使用熱風(fēng)槍局部加熱，使焊球重新熔化并吸附到焊點(diǎn)上。
- 使用清洗劑去除助焊劑殘留和焊球。
- 預(yù)防措施：
- 優(yōu)化助焊劑噴涂參數(shù)，避免過量噴涂。
- 根據(jù)焊料類型和工藝要求設(shè)置合適的焊接溫度。
- 使用高質(zhì)量的焊料，避免污染和氧化。
- 在焊接前對 PCB 和元器件進(jìn)行預(yù)烘烤，去除水分。
- 調(diào)整焊接速度、波峰高度和預(yù)熱溫度，減少焊料飛濺。
- 在低濕度環(huán)境中進(jìn)行焊接，避免水分影響。
3. 元器件偏移（Component Misalignment）
在波峰焊過程中，元器件從設(shè)計(jì)位置移動或旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致焊點(diǎn)不良或電氣連接失效。
- 產(chǎn)生原因：
- 元器件安裝不牢固。
- 焊料波峰沖擊力過大。
- 基板設(shè)計(jì)不合理。
- 焊接參數(shù)不當(dāng)。
- PCB 變形。
- 助焊劑噴涂不均勻。
- 解決方法：
- 使用鑷子或工具將偏移的元器件重新定位。
- 對于嚴(yán)重偏移的元器件，需拆除并重新焊接。
- 使用熱風(fēng)槍局部加熱，使焊料重新熔化并固定元器件。
- 預(yù)防措施：
- 確保元器件安裝牢固。
- 調(diào)整焊料波峰沖擊力。
- 優(yōu)化基板設(shè)計(jì)，增加固定點(diǎn)。
- 提高 PCB 平整度。
- 確保助焊劑噴涂均勻，避免焊料潤濕不一致。
- 優(yōu)化元器件布局，減少受力影響。
4. 焊盤剝離（Pad Lifting）
在焊接過程中或焊接后，焊盤從印刷電路板（PCB）基材上脫離的現(xiàn)象。
- 產(chǎn)生原因：
- PCB 基材質(zhì)量差或銅箔附著力不足。
- 焊接溫度過高或時間過長，導(dǎo)致基材熱應(yīng)力過大。
- 焊盤尺寸過小或布局不合理，缺乏支撐。
- PCB 受潮或污染，焊接時水分蒸發(fā)導(dǎo)致分層。
- 解決方法：
- 使用導(dǎo)電膠或焊料修復(fù)輕微剝離。
- 嚴(yán)重剝離時需更換焊盤或重新焊接。
- 預(yù)防措施：
- 選擇高質(zhì)量的基板材料，確保基材和銅箔附著力強(qiáng)。
- 優(yōu)化焊盤設(shè)計(jì)，增加焊盤尺寸和支撐結(jié)構(gòu)。
- 控制焊接參數(shù)，避免過高溫度或過長焊接時間。
- 防潮處理，對 PCB 進(jìn)行預(yù)烘烤，去除水分。
5. 針孔和氣孔
針孔和氣孔是波峰焊中常見的焊接缺陷，表現(xiàn)為焊點(diǎn)內(nèi)部或表面出現(xiàn)微小孔洞。針孔或氣孔主要是由于印刷電路板在焊接過程中放氣造成的。波峰焊過程中針腳和氣孔的形成通常與鍍銅的厚度有關(guān)。
在焊接操作過程中，電路板內(nèi)的水分被加熱成氣體，當(dāng)它仍處于熔融狀態(tài)時，它會通過焊料逸出。當(dāng)焊點(diǎn)凝固時氣體繼續(xù)逸出，就會形成空隙。電路會暫時導(dǎo)通，但很容易造成長時間導(dǎo)通不良。
- 產(chǎn)生原因：
- 焊料中含有氧化物、雜質(zhì)或水分，加熱時產(chǎn)生氣體并滯留。
- PCB 或元器件受潮。
- 助焊劑揮發(fā)不完全或殘留過多，產(chǎn)生氣體滯留。
- 焊接溫度過高或過低，焊接時間過短，導(dǎo)致氣體未能完全逸出。
- 焊盤尺寸或形狀不合適，導(dǎo)致焊料流動不均勻，氣體滯留。
- 解決方法：
- 局部加熱修復(fù)。
- 對于嚴(yán)重的氣孔問題，需拆除焊點(diǎn)并重新焊接。
- 使用清洗劑去除助焊劑殘留和污染物，減少氣體來源。
- 預(yù)防措施：
- 使用高質(zhì)量的焊料，避免污染和氧化。
- 預(yù)烘烤 PCB 和元器件。
- 優(yōu)化助焊劑使用。
- 調(diào)整焊接參數(shù)。
- 改進(jìn)焊盤設(shè)計(jì)。
- 控制焊接環(huán)境。
6. 球狀接頭/多余圓角
芯片元件上的焊點(diǎn)超過具有凸彎液面的零件高度，稱為球狀或過量圓角。它是在板與焊波分離期間引起的，在氮?dú)夂附又懈鼮槌Ｒ姟?/span>
- 產(chǎn)生原因：
- 焊料量過多。
- 焊接溫度不當(dāng)。
- 焊接時間過長。
- 焊盤設(shè)計(jì)不合理。
- 助焊劑活性不足或噴涂不均勻，影響焊料潤濕性。
- 解決方法：
- 使用吸錫帶或烙鐵去除多余焊料，調(diào)整焊點(diǎn)形狀。
- 局部加熱修復(fù)。
- 重新焊接。
- 預(yù)防措施：
- 控制焊料量。
- 優(yōu)化焊接溫度。
- 控制焊接時間。
- 改進(jìn)焊盤設(shè)計(jì)。
- 優(yōu)化助焊劑使用。
- 提高操作規(guī)范性。
7. 裂紋接頭
指焊點(diǎn)內(nèi)部或表面出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致電氣連接不良或機(jī)械強(qiáng)度下降。鍍通接頭上的焊點(diǎn)開裂并不常見。
- 產(chǎn)生原因：
- 熱應(yīng)力過大。
- 焊料質(zhì)量問題。
- 焊接參數(shù)不當(dāng)。
- PCB 或元器件問題。
- 機(jī)械應(yīng)力。
- 解決方法：
- 使用熱風(fēng)槍或烙鐵局部加熱焊點(diǎn)，使焊料重新熔化并修復(fù)裂紋。
- 重新焊接。
- 在焊點(diǎn)周圍增加支撐結(jié)構(gòu)，減少機(jī)械應(yīng)力。
- 預(yù)防措施：
- 優(yōu)化焊接參數(shù)。
- 選擇高質(zhì)量焊料。
- 提高 PCB 和元器件質(zhì)量。
- 控制冷卻速率。
- 避免機(jī)械應(yīng)力。
- 優(yōu)化焊盤設(shè)計(jì)和元器件布局，減少熱膨脹系數(shù)不匹配的影響。
8. 墓碑
抬起的組件也稱為墓碑，是在焊接過程中從板上抬起的組件。
- 元件翹起的原因：
- 不正確的引線長度導(dǎo)致引線撞擊焊料槽并在進(jìn)入波峰期間抬起。電路板的彎曲，常見于大型連接器、IC 插座或大型 IC 封裝，基本上，電路板會彎曲，組件保持靜止。
- 用于表面貼裝應(yīng)用的湍流波會提高輕型組件。
- 具有不同熱需求或不同引線可焊性的組件也可能導(dǎo)致在波接觸期間出現(xiàn)抬升，雖然與波浪無關(guān)，但真空成型的收縮包裝可能會在波浪接觸期間引起提升。收縮包裝有時用于將組件固定在電路板表面以進(jìn)行引線切割，它可以被拉到引線下，導(dǎo)致元件在波接觸期間抬起。
- 解決方法：
- 要修復(fù)不正確的引線長度，查看使用的引線，如果引線太長，撞擊焊料槽會將它們推出通。可以增加波內(nèi)浸入時間，這應(yīng)該會減少對引線的熱需求并讓它們穩(wěn)定下來。
- 要糾正 PCB 的彎曲或其他與彎曲相關(guān)的問題，仔細(xì)檢查 PCB 類型及其熱容差。
- 板彎曲在大型連接器和大型 IC 封裝或插座上很常見。從一開始就彎曲的 PCB（例如塑料）不應(yīng)進(jìn)行波峰焊，因?yàn)椴ǚ搴笗?dǎo)致塑料彎曲并將組件從電路板上抬起。
- 最后，檢查了電路板的熱容差，檢查所有組件的熱容差。具有不同溫度要求或引線可焊性溫度的組件在接觸波時也會升高，因?yàn)橐恍┙M件會焊接下來，而過多的熱量會將其他組件推開。
9. 阻焊劑殘留物
指在波峰焊后，阻焊劑未能完全揮發(fā)或清洗干凈，殘留在 PCB 表面或焊點(diǎn)周圍。由于工業(yè)中減少使用清潔劑，板上可見的助焊劑殘留物更為常見。在下圖中，殘留物要么是助焊劑配方的結(jié)果，要么是由于不良的工藝條件造成的。許多免清洗材料依賴于正確的預(yù)熱溫度，有助于減少留在板上的殘留物。波接觸時間也可能影響留在板上的殘留物，與助焊劑供應(yīng)商的討論應(yīng)提供正確的工藝參數(shù)。
- 產(chǎn)生原因：
- 阻焊劑噴涂過多。
- 焊接溫度不足。
- 焊接時間過短。
- 阻焊劑質(zhì)量問題。
- 清洗不徹底。
- 解決方法：
- 使用清洗劑和刷子手動清除殘留物。
- 使用超聲波清洗機(jī)或噴淋清洗設(shè)備徹底清洗 PCB。
- 使用熱風(fēng)槍局部加熱殘留物，使其揮發(fā)或軟化后清除。
- 預(yù)防措施：
- 控制阻焊劑噴涂量。
- 提高焊接溫度。
- 延長焊接時間。
- 選擇高質(zhì)量阻焊劑。
- 優(yōu)化清洗工藝。
- 加強(qiáng)工藝控制。
10. 織帶和焊料飛濺
織帶和焊料飛濺是波峰焊中常見的缺陷，表現(xiàn)為焊料在 PCB 表面形成細(xì)絲狀（織帶）或飛濺到非焊接區(qū)域。這些焊錫片以雜亂的飛濺物粘在阻焊層上，呈現(xiàn)出蜘蛛網(wǎng)的外觀。
- 造成原因：
- 焊料波峰不穩(wěn)定。
- 焊接溫度過高。
- 助焊劑噴涂過多。
- PCB 設(shè)計(jì)不合理。
- 傳送帶速度過快。
- 解決辦法：
- 使用鑷子或吸錫工具手動去除織帶和飛濺的焊料。
- 使用熱風(fēng)槍局部加熱飛濺區(qū)域，使焊料重新熔化并吸附到焊點(diǎn)上。
- 使用清洗劑去除助焊劑殘留和飛濺的焊料。
- 預(yù)防措施：
- 定期檢查和調(diào)整波峰焊設(shè)備，確保波峰高度和形狀穩(wěn)定。
- 根據(jù)焊料類型和工藝要求設(shè)置合適的焊接溫度。
- 優(yōu)化助焊劑噴涂參數(shù)，避免過量噴涂。
- 優(yōu)化 PCB 布局和焊盤設(shè)計(jì)，促進(jìn)焊料均勻流動。
- 根據(jù)焊接要求設(shè)置合適的傳送帶速度，確保焊料均勻分布。
- 定期檢查焊接設(shè)備，確保工藝參數(shù)穩(wěn)定。
11. 不完整的接頭
不完整接頭是指焊點(diǎn)未能完全形成，導(dǎo)致電氣連接不良或機(jī)械強(qiáng)度不足。波峰焊后的單面板上經(jīng)常會看到不完整的焊角。
- 造成原因：
- 焊料波峰高度不足或焊膏印刷量過少，導(dǎo)致焊料無法充分覆蓋焊盤。
- 焊接溫度不足，焊料未能充分熔化并潤濕焊盤。
- 焊接時間不足，焊料未能完全流動并形成完整焊點(diǎn)。
- 焊盤或引腳表面氧化或污染，影響焊料潤濕性。
- 助焊劑活性不足或噴涂不均勻，導(dǎo)致焊料潤濕不良。
- 解決辦法：
- 補(bǔ)焊。
- 重新焊接。
- 清洗焊盤。
- 預(yù)防措施：
- 增加焊料量。
- 提高焊接溫度。
- 延長焊接時間。
- 清潔焊盤和引腳。
- 優(yōu)化助焊劑使用。
- 改進(jìn) PCB 設(shè)計(jì)。
12. 孔填充不一致或者不良
- 預(yù)防措施：
- 驗(yàn)證助焊劑沉積。
- 驗(yàn)證預(yù)熱溫度。
- 檢查波高。
- 檢查引線與孔的縱橫比。
- 驗(yàn)證內(nèi)部接地層。
13. 聯(lián)合污染
指在波峰焊過程中，焊點(diǎn)或 PCB 表面受到多種污染物的共同影響，導(dǎo)致焊接質(zhì)量下降。
- 造成原因：
- 助焊劑殘留。
- 焊料污染。
- PCB 或元器件污染。
- 環(huán)境污染物。
- 清洗不徹底。
- 解決辦法：
- 使用清洗劑和刷子手動清除污染物。
- 使用超聲波清洗機(jī)或噴淋清洗設(shè)備徹底清洗 PCB。
- 對于局部污染，使用熱風(fēng)槍或清洗劑局部處理。
- 預(yù)防措施：
- 控制助焊劑噴涂量。
- 確保焊料質(zhì)量。
- 清潔 PCB 和元器件。
- 控制焊接環(huán)境。
- 優(yōu)化清洗工藝。
- 加強(qiáng)工藝控制。
14. 焊盤翹起
在電鍍通孔板上很少看到抬起的焊盤，但在組裝過程中可能會出現(xiàn)在單面板上。
- 焊盤抬起的原因可能包括：
- 在銅和電路板之間的層被破壞的地方過度加工焊盤接頭。
- 設(shè)計(jì)有薄銅層的電路板。
- 沒有為通孔元件引線鍍上一層均勻的銅。
- 解決方法：
- 比較簡單的修復(fù)是將引線折疊到仍然連接的銅跡線上并焊接它。
- 如果有阻焊層，則需要小心地刮掉以露出裸銅。
- 其他替代方法是跟隨跟蹤到下一個通孔并在此處運(yùn)行跳線。
- 或者，在比較壞的情況下，沿著走線到最近的組件并將跳線焊接到該組件的引腳。
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