據(jù)統(tǒng)計數(shù)字表明，在電子整機產(chǎn)品故障中，有將近一半是由于焊接不良引起的，幾乎超過電子元器件失效的概率，它使電子產(chǎn)品可靠性降低，輕則噪聲增加技術(shù)指標(biāo)劣化，重則電路板無法完成設(shè)計功能，更為嚴(yán)重的是導(dǎo)致整個系統(tǒng)在未有任何前兆的情況下突然崩潰，造成重大的經(jīng)濟損失和信譽損失。

山東芯演欣電子科技發(fā)展有限公司   聯(lián)系電話：18865375835

在電子產(chǎn)品生產(chǎn)的測試環(huán)節(jié)以及售后維修環(huán)節(jié)，虛焊造成的故障讓技術(shù)人員在時間、精力上造成極大的浪費，有時為找一個虛焊點，用上一整天的時間的情況并不鮮見。

在電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程及維修過程中，即使從各方面努力，也無法根治虛焊現(xiàn)象，因此，虛焊一直是困擾電子行業(yè)的焦點問題。

虛焊：在電子產(chǎn)品裝聯(lián)過程中所產(chǎn)生的不良焊點之一，焊點的焊接界面上未形成良好的金屬間化合物（IMC）,它使元器件與基板間形成不可靠連接。（這里定義的虛焊指PCBA上的焊點虛焊。）

產(chǎn)生原因：基板可焊面和電子元件可焊面被氧化或污染；焊料性能不良、助焊劑性能不良、基板焊盤金屬鍍層不良；焊接參數(shù)（溫度、時間）設(shè)置不當(dāng)。

影響：虛焊使焊點成為或有接觸電阻的連接狀態(tài)，導(dǎo)致電路工作不正常，或出現(xiàn)電連接時通時不通的不穩(wěn)定現(xiàn)象，電路中的噪聲 (特別在通信電路中) 增加而沒有規(guī)律性，給電路的調(diào)試、使用和維護帶來重大隱患。此外，也有一部分虛焊點在電路開始工作的一段較長時間內(nèi)，保持電氣接觸尚好，因此不容易發(fā)現(xiàn)。但在溫度變化、濕度變化和振動等環(huán)境條件作用下，接觸表面逐步被氧化，接觸慢慢地變得不完全起來，進而使電路“罷工”。另外，虛焊點的接觸電阻會引起局部發(fā)熱，局部溫度升高又促使不完全接觸的焊點情況進一步惡化，最終甚至使焊點脫落，電路完全不能正常工作。這一過程有時可長達一、二年。

在電子產(chǎn)品生產(chǎn)和維修服務(wù)中，要從一臺成千上萬個焊點的電子設(shè)備里找出引起故障的虛焊點來，這并不是一件容易的事。所以，虛焊是電路可靠性的一大隱患，必須引起重視，研究其規(guī)律，采取措施，降低其危害。

虛焊的特點：從電子產(chǎn)品測試角度講，一部分虛焊焊點在生產(chǎn)的測試環(huán)節(jié)中，表現(xiàn)出時通時不通的特點，故障雖然查找較麻煩，但可以把故障焊點解決在出廠之前；另一部分虛焊焊點往往在一年甚至更長的時間才出現(xiàn)開路的現(xiàn)象，使產(chǎn)品停止工作，造成損失。

虛焊有其隱蔽性、故障出現(xiàn)的偶然性以及系統(tǒng)崩潰損失的重大性，不可忽視。

研究虛焊的成因，降低其危害，是我國從電子制造大國向電子制造強國發(fā)展必須重視的重要課題。

導(dǎo)致虛焊的原因及預(yù)防：

1、元器件因素引起的虛焊及其預(yù)防：

元器件可焊部分的金屬鍍層厚度不夠、氧化、污染、變形都可造成虛焊的結(jié)果。

1.1.可焊部分的金屬鍍層厚度不夠

通常元器件可焊面鍍有一定厚度的、銀白色的、均勻的易焊錫層，如果鍍層太薄或者鍍層不均勻，以及銅基鍍錫或鋼基鍍銅再鍍錫，其銅和錫之間相互接觸形成的銅錫界面，兩種金屬長時間接觸就會相互滲透形成合金層擴散，使錫層變薄，導(dǎo)致焊面的可焊性下降。（可焊性指金屬表面被熔融焊料潤濕的能力）購買長期良好合作的大公司元器件可降低此原因造成的虛焊風(fēng)險。

1.2.元器件可焊面氧化

電子元器件由于保存時間過長或者保存條件不當(dāng)，都可以造成電子元器件引腳或焊端表面氧化，從而造成虛焊的產(chǎn)生。氧化后的焊面發(fā)灰、發(fā)黑，目視可檢查出較為嚴(yán)重的氧化，對于氧化后的電子元器件，或棄之不用，或去氧化處理合格后再用。一般處理氧化層采用外力擦、刮；微酸清洗；涂抹助焊劑，然后搪錫使用。（表面貼裝元器件因其封裝體積小，氧化一般不易處理，通常退回廠家換貨或報廢處理）

元器件是否氧化除目檢以外，還有較為復(fù)雜詳細(xì)的可焊性試驗檢測標(biāo)準(zhǔn)，條件不具備的，可用手工、波峰焊或回流焊方法，對元器件進行批次抽樣試焊。

1.3.元器件可焊面的污染

在電子產(chǎn)品生產(chǎn)中，元器件要經(jīng)過來料接收清點、存儲、發(fā)料、成型和插件（THT工藝）、SMC和SMD的上下料、貼裝和手工補焊等工序或操作，難免會產(chǎn)生灰塵、油污及汗?jié)n的污染，造成電子元器件焊面的可焊性下降。

在電子裝聯(lián)生產(chǎn)場所，保持潔凈的生產(chǎn)環(huán)境，穿戴防護用品，嚴(yán)格按操作規(guī)程操作，是防止元器件污染的有效措施。

1.4.元器件引腳變形

SMD器件，特別是其中細(xì)腳間間距的QFP、SOP封裝器件，引腳極易損傷變形，引腳共面性變差，貼裝后，部分引腳未緊貼焊盤，造成虛焊。

預(yù)防:對細(xì)間距貼裝IC，用專用工具取放，切記不能用手直接觸碰引腳，操作過程中，防止IC跌落，QFP常用盤裝，SOP一般為桿式包裝（生產(chǎn)過程中切忌彎曲），IC腳變形后，應(yīng)整形檢查后方可貼裝。（如QFP可在平整的鋼板或玻璃上修正和檢查）

2.、基板（通常為PCB）因素引起的虛焊及其預(yù)防：

在電子裝聯(lián)過程中，PCB的氧化、污染、變形等都可造成虛焊。（PCB插裝孔、焊盤設(shè)計不合理也是造成虛焊的原因之一，在此不予討論）。

2.1.PCB氧化造成虛焊及預(yù)防

PCB由于保存時間過長或者保存條件不當(dāng)，都可以造成焊盤、插裝孔壁氧化，從而造成虛焊的產(chǎn)生。

氧化后的焊盤，失去金屬光澤，發(fā)灰、發(fā)黑，也有目檢沒有異常的情況。對懷疑是氧化的PCB，要按標(biāo)準(zhǔn)進行可焊性試驗，結(jié)果良好方可使用。以下為各種表面處理的PCB存儲條件、存儲期限及烘烤條件：

化銀板:真空包裝前后之存放條件:溫度<30 ℃,相對濕度<60%.真空包裝后有效保存時間半年～一年. 儲存時間超過六個月時, 為了避免板材儲藏濕氣造成爆板,通常拆封后用烘烤方式來去除板內(nèi)濕氣,烘烤條件為 120 ℃,1 小時.(最長時間不要超過2 小時),使用干凈清潔之專用烤箱,且化銀板最上下一面需先以鋁箔紙覆蓋,以避免銀面氧化或有介電質(zhì)吸附污染.

osp 板:真空包裝前后之存放條件:溫度20～30 ℃,相對濕度<50%.真空包裝后有效保存時間3 個月～一年. 儲存時間超過六個月時, 為了避免板材儲藏濕氣造成爆板,通常拆封后烘烤方式來去除板內(nèi)濕氣,烘烤條件為 110～120 ℃, 1 小時.(最長時間不要超過1.5 小時).

化金板:真空包裝前后之存放條件:溫度<30 ℃,相對濕度<60%.真空包裝后有效保存時間半年. 儲存時間超過六個月時, 為了避免板材儲藏濕氣造成爆板,通常拆封后用烘烤方式來去除板內(nèi)濕氣,烘烤條件為120 ℃,1 小時.(最長時間不要超過2 小時). 噴錫板 真空包裝前后之存放條件:溫度<25 ℃,相對濕度<60%.真空包裝后有效保存時間一年. 儲存時間超過六個月時, 為了避免板材儲藏濕氣造成爆板,通常拆封后用烘烤方式來去除板內(nèi)濕氣,烘烤條件為120 ℃,1 小時.(最長時間不要超過1.5 小時).

2.2.PCB污染造成虛焊及預(yù)防：

PCB板在生產(chǎn)過程中，PCB收貨、存儲，SMT印刷、貼片，THT插件、波峰焊等工序，操作人員都要與PCB接觸，灰塵、油污及汗?jié)n均會污染焊盤，從而使PCB可焊性下降，造成虛焊。

保持潔凈的生產(chǎn)環(huán)境，按生產(chǎn)工藝操作規(guī)程操作，是避免PCB污染的良好習(xí)慣。

發(fā)現(xiàn)有污染的PCB，應(yīng)清洗除污烘干后方可使用。

2.3.PCB變形造成虛焊及預(yù)防：

PCB變形后，元件貼裝的共面性變差，部分元件腳與焊盤懸空（距離較小，可能不然會造成空焊），造成虛焊。特別是SMT工藝中的BGA、QFP封裝元件，形成虛焊的可能性較大。

PCB變形一般有兩種情況：一是來料變形，把好進料關(guān)，對PCB按標(biāo)準(zhǔn)驗收。

PCB板翹曲度標(biāo)準(zhǔn)請參考IPC-A-600G 第2.11 平整度標(biāo)準(zhǔn): 對于表面安裝元件(如SMT貼裝)的印制板其扭曲和弓曲標(biāo)準(zhǔn)為不大于0.75%,其它類型的板為不大于1.5%. 測試方法參考IPC-TM-650 2.4.22.

2.4.PCB表面可焊層有不同的工藝處理方式和不同的金屬材料，其可焊性指標(biāo)也不盡相同，倘若可焊性指標(biāo)不合格，也是造成虛焊的一大原因。

2.5.部分PCB在回流焊接中高溫時段發(fā)生翹曲變形，降溫后回復(fù)平整，造成虛焊，并且造成較大應(yīng)力，焊點后期失效的可能性很大。

3、助焊劑、焊料因素引起的虛焊及其預(yù)防

3.1.助焊劑原因引起虛焊及預(yù)防

在THT或 SMT、THT混裝工藝中，波峰焊前要進行助焊劑涂覆，助焊劑性能不良將不能有效去除元件焊面與PCB插裝孔、焊盤上的氧化物，導(dǎo)致焊點虛焊。這在更換助焊劑廠家或型號時，應(yīng)加以特別注意。特別是采用新型號助焊劑時，應(yīng)做焊接試驗。

助焊劑要常檢查濃度，要按工藝規(guī)程更新。

3.2.焊料因素引起的虛焊及其預(yù)防

在波峰焊工序中，錫鉛焊料在250 ℃高溫下不斷氧化，使焊料的含錫量不斷下降，偏離共晶點，導(dǎo)致焊料流動性差，出現(xiàn)虛焊和焊點強度不夠?？刹捎孟旅娴姆椒▉斫鉀Q。

添加氧化還原劑，使已氧化的SnO還原成Sn，減小錫渣的產(chǎn)生；不斷除去焊料浮渣；每次焊接前添加一定量的錫；采用含有抗氧化磷的焊料；采用氮氣保護焊接，讓氮氣把焊料與空氣隔絕開來，這樣就大為減少浮渣的產(chǎn)生。

目前較好的方法是在氮氣保護下使用含磷的焊料，可將浮渣率控制在最低的程度，焊接缺陷最少。

在SMT工藝中回流焊工序，焊膏在使用中也會不斷氧化，其中的金屬含量越來越低，或者其中的助焊劑變少，也會造成虛焊。合理選用回流溫度曲線，可降低虛焊的產(chǎn)生。

焊料與PCB金屬層，焊料與元件腳金屬層之間的匹配不當(dāng)，也會造成虛焊。

有鉛焊料與無鉛焊端混用時，如果采用有鉛焊料的溫度曲線，有鉛焊料先熔，而無鉛焊端不能完全熔化，使元件一側(cè)的界面不能生成良好的金屬間合金層，因此有鉛焊料與無鉛焊端混用時焊接質(zhì)量最差。在這種情況下，可提高焊接溫度，一般提高到230～235 ℃就可以了。

4、其他因素造成虛焊及其預(yù)防：

4.1. 波峰焊和回流焊焊料降溫凝固的過程中，PCBA抖動產(chǎn)生擾動的焊點，其強度低，在客戶使用中焊點極易開路出現(xiàn)故障，電子裝聯(lián)中，也常把這種情況歸在虛焊的范疇。

4.2. 當(dāng)PCBA存在較大的彎曲時，產(chǎn)品裝配中，將其固定在機箱的底座上，PCBA被強制平整，產(chǎn)生應(yīng)力，焊點隨時間將產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致開路。（嚴(yán)格講，這應(yīng)該是焊點后期失效，屬廣義的虛焊了）。預(yù)防的方法是采用平整度合格的PCB，如若在波峰焊、回流焊焊接出爐時，由于熱板未平放而造成彎曲，可再過一次波峰焊或回流焊使其恢復(fù)平整，切記人為彎曲加以修正。

4.3. 另一種情況是，PCBA是平整的，但其固定基座是不平整的（理論上講，N個固定基座，一般只有三個在一個平面上），這樣的安裝效果與上面2）.的后期產(chǎn)生結(jié)果相同。

安裝基座應(yīng)平整，且PCBA的固定座數(shù)量不是越多越好，能達到固定強度要求即可，固定座越多，PCBA安裝后出現(xiàn)的微不平整情況越厲害。

4.4. 在電路板在使用中常受外力的部分，比如PCBA上有按鍵開關(guān)的附近焊點極易在使用過程中經(jīng)常微彎曲產(chǎn)生金屬疲勞導(dǎo)致焊點失效，（結(jié)果與焊點虛焊相同）。

4.5. PCBA上發(fā)熱元件附近的焊點相對容易失效而開路，效果與虛焊相同。

4.6. PCB在生產(chǎn)過程中切記預(yù)防彎曲，否則過孔金屬化壁出現(xiàn)裂紋，造成時通時不通的現(xiàn)象，極易與虛焊誤判。