电子装联过程中常见焊接缺陷及解决方法论文_万少锋

电子装联过程中常见焊接缺陷及解决方法论文_万少锋

中国电子科技集团公司第十八研究所 天津市 300384

摘要:电子装联技术是电子制造技术的重要组成部分。随着现代电子产品的不断发展和广泛应用,电子装联技术已经成为现代电子产品制造业的重要支柱,成为现代电子产品制造过程中不可缺少的基本技术。

关键词:电子装联;焊接;缺陷;解决方法

一、常见焊接缺陷及原因分析

1、焊桥

在电子装联的过程中,焊桥的出现应该属于严重不良,将会对产品的电气性能产生重大影响,所以应该避免焊桥的出现,一般来说,导致焊桥出现的主要原因是焊膏印刷后的错位、塌边以及焊膏过量。其中,焊膏印刷后的错位主要发生在片状元件间距小于0.65mm的印制板时,对于这种情况,应该采用光学定位,并将基准点设在印制板对角线处。但是如果不采用光学定位,就会出现定位误差,进而出现印刷错位,从而产生焊桥。而出现焊膏塌边则主要有三种情况,第一种是印刷塌边,一般在焊膏印刷时会出现该种情况,一般来说与模板、焊膏特性以及印刷参数相关,如果焊膏的粘度不够,其保持形状的能力就较差,尤其是在印刷后,更是容易发生塌边,而且如果模板粗糙也会导致发生塌边;第二种情况则是在贴装时出现的塌边,如果在贴装的过程中的贴装压力过大就会导致焊膏外形变化,最终发生塌边;第三种是在焊接加热时的塌边,加热过程中,温度升高的速度加快,在这个过程中焊膏中的溶剂成分就会挥发,如果溶剂成分的挥发速度过快,就会出现将焊料颗粒挤出焊区的情况,这种情况下就导致了塌边的产生。

2、焊锡球

焊锡球是另外一种常见的焊接缺陷。一般来说,焊锡球是由于在焊接过程中的激素加入造成的焊料飞散导致的,一般来说,与焊膏氧化程度、助焊剂活性、焊膏吸湿、焊料颗粒的粗细、印制板清洗等因素有关。其中焊料颗粒表面在接触空气后就可能产生氧化现象,在这个原因上,有相关统计证明,焊锡球的发生率与焊膏氧化物的百分率成正比。另外焊料颗粒的均匀性不一致,也会导致焊锡球的发生,如果在焊料中20μm以下的颗粒含量较大的话,这些粒子容易氧化,所以能形成焊锡球。此外在焊膏使用前,将其从冰箱拿出后,如果立即开盖就会致使水汽凝结;在流焊接前如果干燥不充分,还有残留溶剂,那么在焊接加热时就会引起溶剂的沸腾飞溅,进而形成焊锡球。另外,当助焊剂活性较低的话,也能导致焊锡球的产生。除此之外,如果印制板在印错后,对其的清洗工作如果做的不彻底的话,在印制板表面以及过孔内会残余焊膏,这样就会在焊接的过程中形成焊锡球。

3、立碑

立碑现象又叫“曼哈顿现象”,由于跟立碑的形状相似而得名,该种情况一般发生在表面贴装工艺的回流焊接过程中。一般来说,元件越小越容易发生该现象。焊膏在回流熔化时,由于元件两端焊盘上的两个焊端的表面张力不平衡,此时,张力较大的一端会拉着元件沿其底部旋转,最终形成立碑现象。此外们还有其他原因可能造成张力不均衡,如预热器、焊膏厚度、焊盘尺寸、贴装偏移等。在预热期,会由于预热温度、预热时间等,造成元件两端的焊膏的融化程度就不同,最终两端张力不一致,进而形成立碑。另外,如果焊膏较薄,焊膏熔化时的表面张力随之减小,整个焊盘热容量减小,由此可见焊膏厚度较大就往往会导致立碑现象的发生。另外,焊盘尺寸也会导致立碑,一般来说,在设计时,应该保持严格的对称性,这样能保证作用于元件上焊点的合力为零,形成标准的焊点,但是在实际中,尺寸超过元件太多的焊盘可能允许元件在焊锡湿润过程中滑动,从而导致把元件拉出焊盘的一端。此外,贴装偏移严重也会导致立碑的发生。

4、虚焊

当焊锡没有真正进入到被焊金属的缝隙中,只是在材料的表面,观察表面已经焊接牢固,但内部并没有在焊锡材料作用下形成导通形式,这样的情况下并不能真正达到焊接质量标准,且会影响到使用安全。虚焊控制板块投入到使用中后,会出现电路断链现象,控制功能也很难实现,缺陷检验也是针对这些部分来进行的,避免虚焊问题出现,才能够更稳定地进行电流传输。

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5、拉尖

它是指焊点上有焊锡尖产生,产生拉尖的原因:由于焊接时间过长,助焊剂挥发过多,致使焊锡黏性增加,从而产生拉尖;如果电烙铁撤离的方向不当,也容易产生拉尖。拉尖焊点的危害性是:当印制电路板上的焊点分布密度较高时,有拉尖的焊点很容易与相邻的焊点发生桥接,造成短路。另外,如果带有拉尖的焊点工作在高电压状态时,就会与其他相邻的焊点产生放电现象,也会使相关电路工作不正常。避免产生拉尖的方法是:严格控制焊接的最佳时间。

二、缺陷改进方法

1、焊桥的处理

将厚度控制在合理范围内,并且焊锡的薄厚程度也要均匀,尤其是在烤制环节中,要保障板块的平整程度,烤制前观察是否存在焊接桥现象,一经发现,要及时分离,采取有效的方法来对电子元件安全性进行保护。对于焊桥的解决方法,首先应选择恰当的模板厚度。另外,在片状间距小于0.65mm的印制板时,应该采用光学定位。此外,在选择焊膏时,应该选择粘度较好的,与此同时,还要对刮刀的压力进行降低。

2、焊锡球的处理

针对焊锡球的处理,要提升表面的清洁程度,油污以及灰尘都会影响焊锡均匀流动,所添加的助焊药的使用量需要经过试验来确定,且质量要达到电气焊接的规定标准。要合理地控制焊锡涂抹的厚度,并根据焊接工艺的不同来对使用量进行确定,这样才能更好地达到使用标准,并且不容易出现影响使用的安全性问题。

3、立碑的处理

关于立碑现象的解决方法,首先应该将预热期的工艺参数进行正确设置。一般来说,预热温度为150℃为宜,预热时间一般控制在60s-90s左右。另外,应该调整好元件的贴片精度,避免产生较大的贴片偏差。

4、虚焊的处理

虚焊问题发生后,电子元器件并没有与线路板完全的结合,并且其中存在一些粘连不合理的现象,带来的损害也是十分明显的,针对这一现象,要将焊接材料清理干净,并进行二次焊接处理。对虚焊的具体位置进行确定,可以借助电子检测仪器来进行。虚焊范围的判断存在难度,原因在于从表面现象观察并不存在缺陷,如果不进行深层次的检测很容易将缺陷的元器件投入到使用中,影响到设备的使用安全性。引发原因包含了助焊剂质量不达标以及焊接时间不足,焊锡并不能充分的融化。在焊接阶段要控制好时间,选择质量达标的材料,并注意焊接的角度,通过技术与监管手段来避免虚焊问题发生。如果出现则可以采用放大观察与电流流经形式分析的方法来确定准确位置,并将焊锡清理干净进行接下来再次焊接处理。

5、拉尖的处理

引发拉尖的原因可能是因烙铁表面清洁程度不足以及焊接时移动速率不合理等现象。如果与周边的电子元器件接触会造成电路短路,也很难达到使用安全标准。发现这种现象后可以对表面进行处理,在不影响焊接牢固性的前提下将拉尖部分处理掉。这只是针对简单问题并且拉尖部分较细的情况下来进行的,如果问题比较严重,不能通过这种方法解决,需要清理后重新焊接。在焊接前要注意烙铁的清洁程度,严格按照规定标准进行现场控制管理。也可以使用烙铁对焊接部分再次加热,对拉尖部分进行分离处理,这种处理技术是比较常用的,同时效果也十分的明显。焊接缺陷是影响电子元气件功能实现的重要部分,也需要进行严格的管理控制,焊接人员应当针对常见的缺陷总结解决方案,提升所生产加工产品的质量。

结束语

通过分析电子装联中经常出现的焊接缺陷,我们可以清楚的发现,造成缺陷的成因有必然因素,只要我们掌握了相关的机理,仔细分析成因,并且在实际操作中多注意经验的积累,勇于对工艺进行改革创新,完全有可能将缺陷率大大降低,提升产品的品质。因此在焊接工作中,强调这些焊接人员平时都容易忽视的工艺要点,对提升焊接人员的技术水平强化他们的工艺意识是大有裨益的。

参考文献

[1]鲜飞.电子装联过程中常见焊接缺陷及解决办法[J].现代表面贴装资讯,2010(3).

[2]杨水军,山峰.电子装联中焊接的质量问题[J].电子工业专用设备,2013(12).

论文作者:万少锋

论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期

论文发表时间:2018/5/24

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