关于bifa必发
bifa·必发(唯一)中国官方网站大研智造丨PCB组装中的虚焊:原因、影响与解决
发布时间:2024-10-22 05:43:31| 文章来源:bifa必发科技
bifaღღ★✿★。必发在线登录ღღ★✿★,必发bifa官方网站ღღ★✿★。必发官网必发唯一登录ღღ★✿★。在电子产品组装领域ღღ★✿★,焊接和压接是实现电性能连接和导通的两种核心工艺方法ღღ★✿★。在印制电路板组装(printedcircuitboardassemblyღღ★✿★,PCBA)中ღღ★✿★,软钎焊因其加热温度低于450℃而被广泛采用ღღ★✿★。然而bifa·必发(唯一)中国官方网站ღღ★✿★,无论是在生产过程中还是产品服役后ღღ★✿★,焊点虚焊都是一种常见的故障模式造梦西游3贺岁版ღღ★✿★。在电路设计和车间调试中ღღ★✿★,焊接问题通常都与虚焊有关ღღ★✿★。
根据航天标准QJ2828ღღ★✿★,虚焊是指在焊接过程中连接界面上未形成合适厚度的金属间化合物(IMC)的现象ღღ★✿★。而《电子电路术语》(T/CPCA1001—2022)则将其定义为表面具有块状ღღ★✿★、褶皱或堆积的外观ღღ★✿★,显示出不正确的焊料流动或润湿效果差的焊点ღღ★✿★。
IMC是由两个或更多金属组元按比例组成的有序晶体结构化合物ღღ★✿★。要实现良好的焊接效果ღღ★✿★,焊料成分和母材成分必须发生能形成牢固结合的冶金反应ღღ★✿★,即在界面上生成适当的合金层ღღ★✿★。因此ღღ★✿★,在焊接界面上ღღ★✿★,IMC的形成与否或者形成质量好坏ღღ★✿★,对焊接接头的机械ღღ★✿★、化学ღღ★✿★、电气等性能有关键性的影响ღღ★✿★。某焊点内部的金相显微镜如图1所示ღღ★✿★。从内部构造看ღღ★✿★,IMC是连接两种材料的关键ღღ★✿★,起着持久牢固的机械和电气连接作用ღღ★✿★。没有生成或者没有形成良性的IMCღღ★✿★,对焊点来说是灾难性的问题ღღ★✿★。
IMC的生成对焊点的可靠性很重要ღღ★✿★,但IMC的生成并非一定能形成可靠的焊点ღღ★✿★。良好的IMC需要在焊接后焊点界面生成ღღ★✿★,且形态平坦ღღ★✿★、均匀bifa·必发(唯一)中国官方网站ღღ★✿★、连续及厚度适中ღღ★✿★,见表1ღღ★✿★。由表1可知造梦西游3贺岁版ღღ★✿★,IMC的厚度bifa·必发(唯一)中国官方网站ღღ★✿★、外貌形态ღღ★✿★、化学结构都会影响焊点的可靠性ღღ★✿★。
焊接是一个涉及金属表面造梦西游3贺岁版ღღ★✿★、助焊剂ღღ★✿★、熔融焊料和空气之间相互作用的复杂过程ღღ★✿★。熔融的焊料在经过助焊剂净化后的金属表面润湿ღღ★✿★、扩散ღღ★✿★、溶解造梦西游3贺岁版ღღ★✿★、冶金结合ღღ★✿★,并与两个或多个被焊接金属表面之间生成IMCღღ★✿★,从而实现被焊接金属之间电气与机械连接技术ღღ★✿★。因此bifa·必发(唯一)中国官方网站ღღ★✿★,虚焊(焊接不良)受到焊接材料ღღ★✿★、焊接温度与时间ღღ★✿★、焊盘设计等相关方面的影响ღღ★✿★。
冷焊是指在焊接过程中ღღ★✿★,钎料与基体金属之间未达到最低要求的润湿温度ღღ★✿★,或者虽然局部发生了润湿ღღ★✿★,但冶金反应不完全的现象ღღ★✿★。冷焊的外观特征为锡膏未完全融化ღღ★✿★,呈颗粒状ღღ★✿★;手工焊接焊点冷焊表现为焊点不光滑造梦西游3贺岁版ღღ★✿★,焊料内夹杂松香状ღღ★✿★,也称松香焊ღღ★✿★。如对冷焊的焊点进行IMC金相分析ღღ★✿★,要么没有生成合金层ღღ★✿★,要么合金层太薄(0.5μm)ღღ★✿★,表现为焊料未连接或焊点强度不足ღღ★✿★。
IMC的厚度随温度和时间的增加而增加ღღ★✿★,呈一种非线性的函数关系ღღ★✿★,即温度越高ღღ★✿★,IMC增加的厚度就越快ღღ★✿★,且温度升高时ღღ★✿★,形态连续的IMC层有部分断开ღღ★✿★,焊点内部会形成空洞ღღ★✿★。因此bifa·必发(唯一)中国官方网站ღღ★✿★,PCBA在高温试验环境中易造成焊点的热疲劳ღღ★✿★,表现在加电测试时ღღ★✿★,故障焊点电阻会增大ღღ★✿★。随着服役时间的增加ღღ★✿★,增厚的IMC层焊点更容易从焊点内部不连续断开ღღ★✿★,直至焊点开路失效ღღ★✿★,见表2ღღ★✿★。由表2可知ღღ★✿★,随着试验板回流焊次数的增多ღღ★✿★,IMC层厚度及形态都发生了较大变化ღღ★✿★。
焊点脆化造成的故障一般不会在生产过程中或装焊完后立刻显现ღღ★✿★,大多数是在环境试验(如高温ღღ★✿★、温度冲击试验)中或产品服役一段时间后ღღ★✿★,才会表现出来ღღ★✿★。其表现形式为电路信号时通时断造梦西游3贺岁版bifa·必发(唯一)中国官方网站ღღ★✿★、忽强忽弱ღღ★✿★、衰减ღღ★✿★。
可焊性是指熔融焊料润湿某种金属的能力ღღ★✿★。印制电路板(printedcircuitboardღღ★✿★,PCB)和元器件的可焊性是关键参数ღღ★✿★。PCB焊盘的镀层工艺种类较多ღღ★✿★,焊盘常用的有热风锡铅镀层(hotairsolderleveling造梦西游3贺岁版ღღ★✿★,HASL)和化学镀镍/浸金(electrolessnickelimmersiongoldღღ★✿★,ENIG)ღღ★✿★。如PCB加工过程或存储不当都会造成焊接过程中未形成合格的IMCღღ★✿★。典型案例如ENIG加工问题ღღ★✿★,导致金层下的镍层部分腐蚀ღღ★✿★,使后期焊接不良的“黑盘”现象ღღ★✿★。PCB和元器件镀层的氧化或污染同样会引起焊接不良问题ღღ★✿★。
金(Au)是一种优越的抗腐蚀性材料ღღ★✿★。它具有化学稳定性高ღღ★✿★、不易氧化ღღ★✿★、可焊性好ღღ★✿★,耐磨ღღ★✿★、导电性好及接触电阻小的优点ღღ★✿★。金镀层是抗氧化性很强的镀层ღღ★✿★,与焊料有很好的润湿性ღღ★✿★。因此ღღ★✿★,在元器件和PCB焊盘镀层上许多环节都用到金镀层ღღ★✿★。但是ღღ★✿★,在需要软钎接的部位上使用Au却是有害的ღღ★✿★,会产生“金脆化”bifa·必发(唯一)中国官方网站ღღ★✿★。“金脆化”是指在涂有金涂敷层的表面钎焊时ღღ★✿★,Au向焊料的锡(Sn)中迅速扩散ღღ★✿★,形成Au-Sn化合物ღღ★✿★,如AuSn4ღღ★✿★。这种化合物为脆性化合物bifa·必发(唯一)中国官方网站ღღ★✿★,在应力作用下极易脆断ღღ★✿★。当Au的含量达到3%时ღღ★✿★,焊点会明显表现出脆性ღღ★✿★,从而使焊点机械强度和可靠性下降ღღ★✿★。如图3(a)所示的PCB焊盘工艺为电镀厚金ღღ★✿★,金层厚度达到了1.27μmღღ★✿★,回流焊后富集AuSn4的焊点形态ღღ★✿★。器件引线段未除金导致的焊点开裂如图3(b)所示ღღ★✿★。
PCB上焊盘及孔径设计的不合理ღღ★✿★,同样会造成虚焊ღღ★✿★。不合理的焊盘尺寸和孔径可能导致上锡困难ღღ★✿★,从而造成虚焊ღღ★✿★。
某司装调生产过程中ღღ★✿★,曾发现多起因PCB上焊盘或孔径不合理导致的虚焊ღღ★✿★。某产品在调试过程中ღღ★✿★,每一批次均发生了某项指标不合格的情况造梦西游3贺岁版ღღ★✿★。调试工人及设计人员对故障定位到某一器件上ღღ★✿★,但器件测试认定合格ღღ★✿★。对该器件重新焊接后ღღ★✿★,测试指标有好转但仍不合格ღღ★✿★。高低温和板子三防后测试时ღღ★✿★,该故障现象尤为严重ღღ★✿★。经过几批次的生产ღღ★✿★,对焊盘尺寸设计进行验证试验ღღ★✿★,按工艺建议更改焊盘尺寸后ღღ★✿★,该故障问题彻底解决ღღ★✿★。
航空产品上某滤波器的PCB在装配过程中ღღ★✿★,工人反映此焊盘及孔径过小ღღ★✿★,上锡困难ღღ★✿★。工艺人员查阅了相关设计标准ღღ★✿★、器件资料及设计PCB图ღღ★✿★,焊盘单边尺寸(1.7272mm)远小于标准设计的最小值(2.2000mm)ღღ★✿★。孔径及焊盘比照见表3ღღ★✿★。这种焊盘在装焊过程造成的虚焊ღღ★✿★,则不能靠后期生产中的工艺方法来解决ღღ★✿★。
在生产现场ღღ★✿★,因IMC或金脆引发的焊点虚焊很难被检测发现ღღ★✿★,更难以界定虚焊点是Cu6Sn5ღღ★✿★,还是Cu3Snღღ★✿★。部分焊点外观良好ღღ★✿★,但当产品经过一系列老化或环境试验后ღღ★✿★,产品功能异常ღღ★✿★,经反复排查ღღ★✿★,才能最终确认该焊点存在虚焊ღღ★✿★。
某公司PCBA组件产品在常温下工作正常ღღ★✿★,在高低温工作中始终不正常ღღ★✿★,无法判定其故障原因ღღ★✿★。后经振动测试后发现同一组件板上数个焊点有裂纹ღღ★✿★,才推论出可能是由于焊点IMC层过厚ღღ★✿★,导致焊点发脆(同时电阻增大)ღღ★✿★,产生故障ღღ★✿★,处理方式为报废当批产品ღღ★✿★。但生产中因IMC问题报废产品不易执行ღღ★✿★,IMC或金脆故障引发的焊点异常证据不容易获得ღღ★✿★。因此在实际生产中ღღ★✿★,需要把工作重点放在生产管理的“过程控制”和监控记录上ღღ★✿★,争取通过合理的可制造性设计(designformanufacturabilityღღ★✿★,DMF)设计ღღ★✿★、物料质量控制ღღ★✿★、工艺管控或升级ღღ★✿★、生产过程管理等ღღ★✿★,减少虚焊的发生ღღ★✿★。
下一篇 : bifa必发唯一官网|爱川杏里季|赛意信息PCB行业大模型及应用获2024金砖国