大研智造 PCB组装中的虚焊：原因、影响与解决方案（下）

（接上篇）

3.2  物料质量控制

 

物料是电子装联焊接过程中最根本和最基础的构成要素，它既包括元器件、PCB这类加工材料，也包括焊膏、焊料、焊料、助焊剂、贴片胶、清洗剂等工艺材料/辅料。焊接件的金属表面氧化物和污物，是造成生产过程中上锡困难和虚焊直接、最重要的原因。因此，其质量的好坏直接影响焊接成品质量。在采购、入库、储存、外包、流转等生产过程的所有环节，都需要严格按标准和文件执行物料质量控制。

3.3  生产过程控制

 

为了满足质量要求和性能目标，需不断采取措施控制作业，以减少过程或产品的异常波动。生产过程控制实际上还是按质量体系要求中的人机料法环的要求实现的。对焊接不良的生产管控，有设备工具参数（如烙铁焊接温度）和人员操作控制（焊接时间及焊接次数）等因素。可追溯生产过程中设备工具运行参数超标或异常，帮助判断故障。如果没有有效的生产过程管控，PCBA的虚焊随时都可能发生。

3.4  生产返工返修管控

 

焊点的返修会在不同程度上降低产品的可靠性。焊点返修时，会产生热输入，增加IMC层的厚度，其厚度增加会降低强度；同时，在返修过程中，还可能会出现其他无法预估的风险。据我司质量部门对功能失效的产品进行数据统计，其中由焊点造成的产品失效品中，有>60%为修理过的焊点。因此，如焊点满足IPC标准的外观标准要求，则不可因部分瑕疵而盲目返修，返修前必须谨慎评估。

3.5  可制造性设计（DFM）

可制造性设计（ddesign for manufacturability，DFM）是关系产品研发和生产衔接的大课题。就虚焊关联来讲，设计的焊盘尺寸、孔径、焊盘的散热设计不合理都会对焊点的焊接质量造成影响。在本文2.4章节已经举例说明。故需在产品设计阶段加强印制电路的可制造性设计的实施和审查，才能从源头避免印制电路设计错误而导致的虚焊。

3.6  生产人员的培训

操作及检验人员除了在生产过程中需要严格执行文件及制度，还需要持续培训学习电装焊接技术知识。虽然部分焊点故障无法从外观判断，但良好的焊点外观是焊接成品的基本验收标准。在《电子组件的可接受性》（IPC-A-610）和《军用电子设备电气装配技术要求》（SJ20385A—2008）中都有对焊点外观的质量检验要求。焊点质量最重要的外观特征是润湿角，润湿是焊料在金属化表面上自由流动和铺展形成的一种黏结键合现象。很多焊点焊接缺陷也有外观特征，如图4所示。此类焊点的焊接缺陷在生产过程中通过工人自验和检验，可以被排查发现。

 

3.7  激光焊锡技术引进

在当今这个追求极致便携与高效的时代，电子产品的设计趋势正朝着更加紧凑、更加轻便的方向发展。这一趋势对电路板（PCB）的设计提出了前所未有的挑战，要求它们在保持功能性的同时，还要大幅减小体积和重量。然而，传统的焊接技术，如烙铁焊、波峰焊和回流焊，由于其固有的局限性，已经难以满足现代电路板对焊接精度和效率的高标准要求。

烙铁焊接过程中，由于操作的不稳定性，常常导致焊接缺陷，如虚焊、拉尖、爆锡等，这些问题不仅影响电路板的性能，而且一旦发生焊接失败，整个电路板可能就无法使用，造成资源的浪费。波峰焊和回流焊虽然在一定程度上实现了自动化，但它们需要将整个电路板暴露在高温环境中，这对电路板上的低温敏感元件构成潜在威胁，可能导致元件损坏，影响产品的可靠性和寿命。

在电子制造行业日益追求精密焊接的背景下，激光焊锡技术凭借其显著的优势，已经在电路板焊接领域引发了一场革命性的变革。随着这项技术的持续进步，它不仅为解决电路板钎焊中长期存在的难题提供了新的解决方案，而且有望彻底克服传统焊接技术所面临的挑战。

3.7.1  激光焊锡系统的原理

激光焊锡系统是一种先进的焊接技术，它通过精确控制的激光束将锡球瞬间熔化，并以高精度喷射到焊接面上，形成稳定可靠的焊点。这种系统通常由激光发生器、高精度自动送球和喷球机构、以及控制系统等关键部分组成，能够实现焊接过程的高度自动化和精确化。

在电子工业中，锡基合金因其出色的电气和热性能，被广泛应用于芯片级封装和板卡级组装，成为实现电子元件间稳定连接的关键技术。激光焊锡技术利用锡材的低熔点和高可塑性，为不同材料间提供了理想的连接和填充介质。这项技术在微电子焊接领域尤其受到重视，它为精密电子组件的制造提供了强有力的支持。

3.7.2  激光焊锡技术的优势

激光焊锡技术在电路板焊接中具有以下显著优势：

（1）锡量恒定，确保焊接过程中锡料的一致性和可重复性。

（2）精度高，激光的精确控制使得焊接精度达到微米级别，适用于高精度要求的电子组件。

（3）焊接速度快，脉冲激光的快速加热和熔化，以及惰性气体的喷射，大幅缩短了焊接周期。

（4）非接触式，避免了传统焊接中可能对敏感元件造成的机械应力或损伤。

（5）热影响区域小，由于激光的聚焦特性，热影响区域被限制在非常小的范围内，减少了对电路板上其他元件或敏感部件的热损伤。

（6）清洁环保，由于焊接过程中不需要使用额外的焊接材料或助焊剂，激光焊接大大减少了生产过程中的环境污染和废物产生。

大研智造的激光焊锡技术在精密制造领域展现出显著的优势，包括技术创新、高精度焊接、高稳定性和可靠性、自动化和智能化、环境友好、定制化解决方案、专业技术支持、成本效益以及广泛应用等方面。这项技术已被广泛应用于工业生产，尤其是在微电子焊接领域，它为精密电子组件的制造提供了强有力的支持。

4  结语

在电子产品的印制电路板组装（PCBA）过程中，虚焊问题是一个多因素影响的复杂现象，它涉及到技术、材料、设计、管理等多个方面。为了有效提高产品的可靠性，必须从源头上进行控制，这包括深入理解虚焊的成因、优化设计、提高物料质量、加强生产过程管理、严格控制返工返修，以及提升生产人员的技能和意识。

随着电子工业的快速发展，传统的焊接技术已经难以满足现代电路板对焊接精度和效率的高标准要求。激光焊锡技术的出现，为电子装联领域带来了革命性的变革。它以其非接触式、高精度、快速焊接、热影响区域小等显著优势，为解决虚焊问题提供了新的解决方案。通过精确控制的激光束，激光焊锡技术能够实现锡料的一致性和可重复性，确保焊点的质量和可靠性。

因此，为了应对虚焊的挑战，除了在传统的焊接工艺中寻找改进措施外，还应积极引入和应用激光焊锡等先进技术。这不仅能够提高焊接质量，还能提升生产效率，降低成本，最终实现电子产品的高性能和长寿命。通过综合运用这些措施，我们可以从根本上减少虚焊的发生，确保电子产品的质量和可靠性，满足市场和消费者对高性能电子产品日益增长的需求。

本文由大研智造撰写，我们专注于提供智能制造精密焊接领域的最新技术资讯和深度分析。作为集研发、生产、销售、服务为一体的激光焊锡机技术厂家，我们拥有超过20年的行业经验。想要了解更多关于激光焊锡机在智能制造精密焊接领域中的应用，或是有特定的技术需求，欢迎通过大研智造官网与我们联系。我们诚邀您来我司参观、试机、免费打样。

审核编辑 黄宇