在 PCB 生產車間里,焊接缺陷是最讓人頭疼的 “攔路虎”。虛焊導致的設備宕機、橋連造成的主板報廢、空洞引發的散熱故障,這些問題不僅影響產能,更會讓產品可靠性大打折扣。其實,這些看似復雜的缺陷,背后都有規律可循。本文結合實際案例,用通俗易懂的方式拆解三大常見缺陷的成因,給出能直接落地的解決辦法。
在車間抽檢中,虛焊是最容易被忽略的隱患。明明萬用表測著導通,裝機后卻頻繁死機 —— 這都是因為焊點里藏著 “看不見的裂縫”。
某新能源控制器廠,一批 IGBT 模塊在振動測試后出現批量失效。拆檢發現,引腳焊點的 “結合層”(專業叫 IMC 層)薄得像層紙(<0.5μm),稍微震動就斷裂。這就是典型的虛焊,根源是焊料沒 “吃” 進焊盤里。
? 焊盤氧化:車間濕度大(>60%),焊盤表面會長出一層 “銹”(氧化層),焊料爬不上去,形成 “假焊”;
? 溫度不夠:回流焊峰值溫度差了 20℃,焊料沒徹底化開,就像熬粥沒煮開,粘不牢;
? 焊膏過期:開封后沒及時用完,助焊劑 “失效”,沒法清除焊盤上的氧化層。
1. 焊盤 “去銹”:PCB 來料后先在 120℃烤箱烤 2 小時,再用等離子清洗機 “打” 一遍,氧化層能去掉 90%;
2. 溫度卡準:無鉛焊料(如 Sn96.5Ag3.5)峰值溫度必須到 250±5℃,比熔點高 35℃才夠勁,用爐溫跟蹤儀每天測一次;
3. 焊膏新鮮用:開封后的焊膏在 25℃車間里最多放 8 小時,超時就換,別心疼這點成本。
0.4mm 間距的 BGA 引腳,焊完一看顯微鏡,相鄰引腳被焊料連在了一起 —— 這就是橋連。新手總以為是焊膏多了,其實關鍵在 “鋼網開口” 和 “焊膏流動性”。
某手機主板廠,換了一批新鋼網后,QFN 引腳橋連率從 3% 飆升到 15%。拆開鋼網一看,開口寬度比原來大了 0.05mm,就這一點點差別,焊料一化就 “跑” 到隔壁引腳了。
? 鋼網 “開口太胖”:0.5mm 間距的引腳,鋼網開口超過 0.35mm 就危險,焊膏多了必然流竄;
? 焊膏 “太稀”:粘度低于 300cps(像稀粥),回流時容易 “坍塌”,尤其是細間距引腳更明顯。
1. 鋼網開口算準:記住公式 “開口寬 = 引腳間距 ×0.7”,比如 0.4mm 間距,開口 0.28mm 準沒錯;
2. 焊膏粘度測好:用粘度計測,25℃時必須在 350±50cps(像濃稠的蜂蜜),太稀就加少量原包裝焊膏調稠;
3. 印刷速度放慢:鋼網脫模速度從 1.5mm/s 降到 0.8mm/s,讓焊膏 “穩穩” 地留在焊盤上。
BGA 焊點切開一看,里面有小氣泡(空洞),這在高功率芯片上很危險 —— 氣泡會擋住熱量散發,芯片容易過熱死機。很多人以為是焊膏不好,其實問題可能在 “回流焊的真空度”。
某服務器主板廠做過實驗:普通回流焊的 BGA 空洞率 22%,換成帶真空功能的回流焊,空洞率直接降到 8%。差別就在于能不能把焊膏里的氣體 “抽” 出來。
? 助焊劑 “揮發太快”:升溫太猛(斜率>3℃/s),助焊劑突然冒出大量氣體,焊料還沒化開,氣體跑不出去;
? 沒抽真空:BGA 焊點被芯片擋住,氣體被困在里面,形成 “悶泡”。
1. 慢慢升溫:預熱段斜率控制在 1.5℃/s,讓助焊劑 “慢慢出氣”,別一下子燒開;
2. 開真空模式:回流時抽真空到 5kPa(表壓),相當于海拔 5000 米的氣壓,氣泡更容易 “浮” 出來;
3. 焊膏別太稀:選粘度 350cps 以上的焊膏,里面的助焊劑不容易 “爆沸”,氣體少。
老工程師都知道,焊接缺陷與其事后修,不如事前防。這三個簡單辦法,能讓缺陷率降一半:
1. 來料 “過三關”:
? PCB 焊盤:用放大鏡看,無氧化、無劃痕;
? 焊膏:冰箱冷藏(5℃左右),開封回溫 4 小時再用;
? 鋼網:用激光測厚儀查,厚度誤差≤0.01mm。
1. 設備 “盯三點”:
? 回流焊氧含量:≤1500ppm(用氧傳感器實時看),氧氣多了焊點容易 “生銹”;
? 印刷機對位:偏差≤25μm,不然焊膏印歪肯定出問題;
? SPI 檢測:錫膏體積偏差>15% 就報警,別等焊完再返工。
1. 人員 “練三招”:
? 會看 AOI 圖:能一眼認出虛焊(焊點發灰)、橋連(引腳粘一起);
? 會調回流曲線:知道無鉛焊料的 “黃金溫度” 是 250℃;
? 會測焊膏粘度:用粘度計,數值不對就及時換。
其實,PCB 焊接沒那么多高深理論,關鍵是把 “溫度、焊膏、鋼網” 這三個變量控制好。車間里老師常說:“良率高的廠,不是設備多貴,而是每個參數都卡得準。” 按照上面的辦法調,你會發現虛焊、橋連這些問題,其實都能解決。想了解更多,歡迎聯系(IPCB)深圳愛彼電路技術團隊。