大研智造 PCB組裝中的虛焊：原因、影響與解決方案（下）

（接上篇）

3.2 物料質(zhì)量控制

物料是電子裝聯(lián)焊接過(guò)程中最根本和最基礎(chǔ)的構(gòu)成要素，它既包括元器件、PCB這類加工材料，也包括焊膏、焊料、焊料、助焊劑、貼片膠、清洗劑等工藝材料/輔料。焊接件的金屬表面氧化物和污物，是造成生產(chǎn)過(guò)程中上錫困難和虛焊直接、最重要的原因。因此，其質(zhì)量的好壞直接影響焊接成品質(zhì)量。在采購(gòu)、入庫(kù)、儲(chǔ)存、外包、流轉(zhuǎn)等生產(chǎn)過(guò)程的所有環(huán)節(jié)，都需要嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和文件執(zhí)行物料質(zhì)量控制。

3.3 生產(chǎn)過(guò)程控制

為了滿足質(zhì)量要求和性能目標(biāo)，需不斷采取措施控制作業(yè)，以減少過(guò)程或產(chǎn)品的異常波動(dòng)。生產(chǎn)過(guò)程控制實(shí)際上還是按質(zhì)量體系要求中的人機(jī)料法環(huán)的要求實(shí)現(xiàn)的。對(duì)焊接不良的生產(chǎn)管控，有設(shè)備工具參數(shù)（如烙鐵焊接溫度）和人員操作控制（焊接時(shí)間及焊接次數(shù)）等因素。可追溯生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備工具運(yùn)行參數(shù)超標(biāo)或異常，幫助判斷故障。如果沒(méi)有有效的生產(chǎn)過(guò)程管控，PCBA的虛焊隨時(shí)都可能發(fā)生。

3.4 生產(chǎn)返工返修管控

焊點(diǎn)的返修會(huì)在不同程度上降低產(chǎn)品的可靠性。焊點(diǎn)返修時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱輸入，增加IMC層的厚度，其厚度增加會(huì)降低強(qiáng)度；同時(shí)，在返修過(guò)程中，還可能會(huì)出現(xiàn)其他無(wú)法預(yù)估的風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)我司質(zhì)量部門對(duì)功能失效的產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其中由焊點(diǎn)造成的產(chǎn)品失效品中，有>60%為修理過(guò)的焊點(diǎn)。因此，如焊點(diǎn)滿足IPC標(biāo)準(zhǔn)的外觀標(biāo)準(zhǔn)要求，則不可因部分瑕疵而盲目返修，返修前必須謹(jǐn)慎評(píng)估。

3.5 可制造性設(shè)計(jì)（DFM）

可制造性設(shè)計(jì)（ddesignformanufacturability，DFM）是關(guān)系產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)銜接的大課題。就虛焊關(guān)聯(lián)來(lái)講，設(shè)計(jì)的焊盤尺寸、孔徑、焊盤的散熱設(shè)計(jì)不合理都會(huì)對(duì)焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量造成影響。在本文2.4章節(jié)已經(jīng)舉例說(shuō)明。故需在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段加強(qiáng)印制電路的可制造性設(shè)計(jì)的實(shí)施和審查，才能從源頭避免印制電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤而導(dǎo)致的虛焊。

3.6 生產(chǎn)人員的培訓(xùn)

操作及檢驗(yàn)人員除了在生產(chǎn)過(guò)程中需要嚴(yán)格執(zhí)行文件及制度，還需要持續(xù)培訓(xùn)學(xué)習(xí)電裝焊接技術(shù)知識(shí)。雖然部分焊點(diǎn)故障無(wú)法從外觀判斷，但良好的焊點(diǎn)外觀是焊接成品的基本驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。在《電子組件的可接受性》（IPC-A-610）和《軍用電子設(shè)備電氣裝配技術(shù)要求》（SJ20385A—2008）中都有對(duì)焊點(diǎn)外觀的質(zhì)量檢驗(yàn)要求。焊點(diǎn)質(zhì)量最重要的外觀特征是潤(rùn)濕角，潤(rùn)濕是焊料在金屬化表面上自由流動(dòng)和鋪展形成的一種黏結(jié)鍵合現(xiàn)象。很多焊點(diǎn)焊接缺陷也有外觀特征，如圖4所示。此類焊點(diǎn)的焊接缺陷在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)工人自驗(yàn)和檢驗(yàn)，可以被排查發(fā)現(xiàn)。

3.7 激光焊錫技術(shù)引進(jìn)

在當(dāng)今這個(gè)追求極致便攜與高效的時(shí)代，電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)趨勢(shì)正朝著更加緊湊、更加輕便的方向發(fā)展。這一趨勢(shì)對(duì)電路板（PCB）的設(shè)計(jì)提出了前所未有的挑戰(zhàn)，要求它們?cè)诒３止δ苄缘耐瑫r(shí)，還要大幅減小體積和重量。然而，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)，如烙鐵焊、波峰焊和回流焊，由于其固有的局限性，已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代電路板對(duì)焊接精度和效率的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

烙鐵焊接過(guò)程中，由于操作的不穩(wěn)定性，常常導(dǎo)致焊接缺陷，如虛焊、拉尖、爆錫等，這些問(wèn)題不僅影響電路板的性能，而且一旦發(fā)生焊接失敗，整個(gè)電路板可能就無(wú)法使用，造成資源的浪費(fèi)。波峰焊和回流焊雖然在一定程度上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但它們需要將整個(gè)電路板暴露在高溫環(huán)境中，這對(duì)電路板上的低溫敏感元件構(gòu)成潛在威脅，可能導(dǎo)致元件損壞，影響產(chǎn)品的可靠性和壽命。

在電子制造行業(yè)日益追求精密焊接的背景下，激光焊錫技術(shù)憑借其顯著的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在電路板焊接領(lǐng)域引發(fā)了一場(chǎng)革命性的變革。隨著這項(xiàng)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，它不僅為解決電路板釬焊中長(zhǎng)期存在的難題提供了新的解決方案，而且有望徹底克服傳統(tǒng)焊接技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)。

3.7.1 激光焊錫系統(tǒng)的原理

激光焊錫系統(tǒng)是一種先進(jìn)的焊接技術(shù)，它通過(guò)精確控制的激光束將錫球瞬間熔化，并以高精度噴射到焊接面上，形成穩(wěn)定可靠的焊點(diǎn)。這種系統(tǒng)通常由激光發(fā)生器、高精度自動(dòng)送球和噴球機(jī)構(gòu)、以及控制系統(tǒng)等關(guān)鍵部分組成，能夠?qū)崿F(xiàn)焊接過(guò)程的高度自動(dòng)化和精確化。

在電子工業(yè)中，錫基合金因其出色的電氣和熱性能，被廣泛應(yīng)用于芯片級(jí)封裝和板卡級(jí)組裝，成為實(shí)現(xiàn)電子元件間穩(wěn)定連接的關(guān)鍵技術(shù)。激光焊錫技術(shù)利用錫材的低熔點(diǎn)和高可塑性，為不同材料間提供了理想的連接和填充介質(zhì)。這項(xiàng)技術(shù)在微電子焊接領(lǐng)域尤其受到重視，它為精密電子組件的制造提供了強(qiáng)有力的支持。

3.7.2 激光焊錫技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

激光焊錫技術(shù)在電路板焊接中具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：

（1）錫量恒定，確保焊接過(guò)程中錫料的一致性和可重復(fù)性。

（2）精度高，激光的精確控制使得焊接精度達(dá)到微米級(jí)別，適用于高精度要求的電子組件。

（3）焊接速度快，脈沖激光的快速加熱和熔化，以及惰性氣體的噴射，大幅縮短了焊接周期。

（4）非接觸式，避免了傳統(tǒng)焊接中可能對(duì)敏感元件造成的機(jī)械應(yīng)力或損傷。

（5）熱影響區(qū)域小，由于激光的聚焦特性，熱影響區(qū)域被限制在非常小的范圍內(nèi)，減少了對(duì)電路板上其他元件或敏感部件的熱損傷。

（6）清潔環(huán)保，由于焊接過(guò)程中不需要使用額外的焊接材料或助焊劑，激光焊接大大減少了生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境污染和廢物產(chǎn)生。

大研智造的激光焊錫技術(shù)在精密制造領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)，包括技術(shù)創(chuàng)新、高精度焊接、高穩(wěn)定性和可靠性、自動(dòng)化和智能化、環(huán)境友好、定制化解決方案、專業(yè)技術(shù)支持、成本效益以及廣泛應(yīng)用等方面。這項(xiàng)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，尤其是在微電子焊接領(lǐng)域，它為精密電子組件的制造提供了強(qiáng)有力的支持。

4 結(jié)語(yǔ)

在電子產(chǎn)品的印制電路板組裝（PCBA）過(guò)程中，虛焊問(wèn)題是一個(gè)多因素影響的復(fù)雜現(xiàn)象，它涉及到技術(shù)、材料、設(shè)計(jì)、管理等多個(gè)方面。為了有效提高產(chǎn)品的可靠性，必須從源頭上進(jìn)行控制，這包括深入理解虛焊的成因、優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高物料質(zhì)量、加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程管理、嚴(yán)格控制返工返修，以及提升生產(chǎn)人員的技能和意識(shí)。

隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代電路板對(duì)焊接精度和效率的高標(biāo)準(zhǔn)要求。激光焊錫技術(shù)的出現(xiàn)，為電子裝聯(lián)領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變革。它以其非接觸式、高精度、快速焊接、熱影響區(qū)域小等顯著優(yōu)勢(shì)，為解決虛焊問(wèn)題提供了新的解決方案。通過(guò)精確控制的激光束，激光焊錫技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)錫料的一致性和可重復(fù)性，確保焊點(diǎn)的質(zhì)量和可靠性。

因此，為了應(yīng)對(duì)虛焊的挑戰(zhàn)，除了在傳統(tǒng)的焊接工藝中尋找改進(jìn)措施外，還應(yīng)積極引入和應(yīng)用激光焊錫等先進(jìn)技術(shù)。這不僅能夠提高焊接質(zhì)量，還能提升生產(chǎn)效率，降低成本，最終實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的高性能和長(zhǎng)壽命。通過(guò)綜合運(yùn)用這些措施，我們可以從根本上減少虛焊的發(fā)生，確保電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，滿足市場(chǎng)和消費(fèi)者對(duì)高性能電子產(chǎn)品日益增長(zhǎng)的需求。

本文由大研智造撰寫(xiě)，我們專注于提供智能制造精密焊接領(lǐng)域的最新技術(shù)資訊和深度分析。作為集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)為一體的激光焊錫機(jī)技術(shù)廠家，我們擁有超過(guò)20年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。想要了解更多關(guān)于激光焊錫機(jī)在智能制造精密焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用，或是有特定的技術(shù)需求，歡迎通過(guò)大研智造官網(wǎng)與我們聯(lián)系。我們誠(chéng)邀您來(lái)我司參觀、試機(jī)、免費(fèi)打樣。

審核編輯 黃宇