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浅谈电路板焊接的失效和控制

2015-12-3 11:11:47      点击:

当我们设计出一款电路板,在进行实际调试以验证设计正确性、完成功能正确性时,是否遇到过这样的情形:样板焊接完却无法运行,此时怀疑自己是不是在软件或硬件上没有考虑全面?是不是哪里遗忘了什么?然后埋头苦干,仔细查找各种设计原因,花费了大量时间却没有任何收获,再仔细检查后突然发现:原来是某个元件没焊、某个元件虚焊、某个元件的值搞错了、某个元件应该是三极管却焊了个二极管、某个元件看起来明明是焊着的就是不通,重新焊一下就好了等等。各种问题五花八门,不一而足。

       据数据显示,78%的硬件失效原因是由于不良的焊接和错误的物料贴片造成的。导致工程师花费大量时间和精力在样板调试和分析中,耽误了项目进度。如果一时间找不出不良原因,工程师会怀疑自己的原本正确的设计,致使自己误入不正确的思维方向。在真正做硬件调试的时候,工程师往往会考虑很多高深的潜在诱因,但都不愿意去怀疑焊接是否足够可靠,但是往往“最简单的地方,就是最容易出错的地方”。工程师们会习惯性的认为焊接这样简单的事情不会造成许多貌似复杂的问题,一旦这样的问题发生了,他们也会习惯性的去考虑软件的健壮性,硬件电路的设计的合理性。这样的例子很多:

1、一台价值很高的CD机,运输前开机是正常的。经过10几个小时的航空运输却不能开机了,因为是航空运输且包装良好,起初怀疑是各种数字电路问题:是那个件坏了?哪里的数据存储有问题了?各种查也没有结果。经过仔细测试,发现是电源部分的反馈环节埋焊搭焊所致,只需重新补焊就一切正常了!

2、一台老的显像管彩电看着看着就会“跑台”,起初一直怀疑是那个参与震荡的电路参数飘移造成的,各种监测之后无果。最后锁定是高频头信号有问题,在检查无果的情况下,将所有相关器件补焊一遍故障排除!

3、一台带有网络通信、串口服务器、自定义总线的中控器新样机,初调时发现通信不稳定,时好时坏。怀疑是软件不稳定,排查几天无果,后将CPU重新焊接一边故障排除!

焊接问题是电子产品失效中最不易被重视、很难查找、现象千奇百怪、最隐蔽的故障,其发生的时机分布很广泛:既有新产产品,也有用过一段时间直至报废的产品,任何时候焊接的问题都会发生,并导致产品出现故障。

电路板焊接的失效分析基本可以代表手工锡焊的工艺问题分析,因此我们以电路板焊接失效分析为重点,浅谈一下如何保证焊接质量。

1、              锡焊中焊接质量好坏的影响因素最重要的概念是“润湿”,这个“润湿”的效果如何是最终决定焊接质量的最重要因素。“润湿”就是焊料和母材能否形成合金结合层的关键过程,举个例子:一滴水滴到有油膜的玻璃上,会是一个“扁球”状;而一滴水滴清洁的玻璃上,会是一个“扁片”状,更会逐渐扩散,面积尽可能大。前一种情况是不“润湿”,后一种情况是“润湿”良好。在电路板焊接中要保证焊接良好,务必保证“润湿”良好。

2、              在保证“润湿”良好的前提下,我们还需要把焊接的各个影响因素处理好,确保最终可以得到良好的焊接效果。第一,焊接人员具有良好的焊接技术,严格按焊接的操作规程操作。一般情况下要有师傅带领,练习一段时间才能掌握焊接的基本要领。注重遵守焊接的操作规程,比如焊不同的器件使用不同的加热时间,既可以保证焊接良好,又不致过高的热量损坏元器件;使用相适宜的器具、工具确保器件不被静电损害,如防静电鞋、帽、工作服,防静电恒温烙铁、镊子等,必要时进行防静电检测;使用良好的运输工具,避免板子静电损坏或物理损坏(如划伤、磕碰);注重工艺现场的文明生产,防止器件的非预期使用,防止现场多余物的污染;操作人员在工作时应全神贯注,认真操作,不得马虎,有很多手工焊接的漏焊、连焊、虚焊都是因为操作人员焊接速度过快造成的。第二,良好的焊料和助焊剂是确保焊接质量的重要保证。上篇文章我们曾简单介绍过焊锡丝的选择,简单说就是要选择大厂的、含锡量多,表面光亮的,具体选型还要看应用的场合。助焊剂是焊接中尤其必不可少的,它也有很多类型:松香型、免清洗型、有机酸助焊剂、无机助焊剂等等,可以根据需要选择,通常我们使用松香助焊剂就可以了。必要时可以选择免清洗的助焊剂。第三、务必使被焊母材表面清洁。如果是引脚则要提前喂好锡,引脚不能有氧化层,需要时用工具将氧化层去除喂锡后待用。

以上为粗略的对电路板焊接质量的重要性和失效的简单分析,对如何控制电路板焊接质量做了简单的介绍,如果读者想了解更多的细节,可联系本网站,我们可以共同探讨,共同学习。

       电路板焊接好后,通常不要急于调试。先对焊接质量仔细检查一下,看看没有器件位置错误?参数有没有错误?型号有没有错误?有没有焊锡不饱满的情况?有没有连焊等等,这样可以大大减少走弯路的时间,起到事半功倍的效果。