一、電路板焊接失效原因分析

 在電子設(shè)備的制造過(guò)程中，電路板的焊接是一個(gè)關(guān)鍵步驟。然而，焊接過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)各種失效問(wèn)題，這些問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備無(wú)法正常工作。以下是根據(jù)搜索結(jié)果整理的電路板焊接失效的一些主要原因。

1. 材料和工藝因素

 焊料和助焊劑的質(zhì)量：焊料和助焊劑的質(zhì)量直接影響焊接的效果。如果焊料質(zhì)量不好，可能會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)松散、白色、無(wú)光澤等問(wèn)題。助焊劑的功能是通過(guò)傳遞熱量，去除銹蝕來(lái)幫助焊料潤(rùn)濕被焊板電路表面。如果助焊劑活性不強(qiáng)，會(huì)減弱焊錫的潤(rùn)濕性及它的擴(kuò)展性，從而影響焊接效果。

 焊接溫度和時(shí)間：焊接溫度過(guò)高或過(guò)低，以及焊接時(shí)間過(guò)短，都會(huì)影響焊料的擴(kuò)散速度和活性，導(dǎo)致電路板和焊料熔融表面迅速氧化，形成焊接缺陷。例如，焊錫撤離過(guò)遲可能會(huì)導(dǎo)致焊料面呈凸形，浪費(fèi)焊料，且可能包藏缺陷。

 2. 設(shè)計(jì)和制造缺陷

 電路板的設(shè)計(jì)：電路板的設(shè)計(jì)對(duì)其焊接質(zhì)量有著重要影響。例如，電路板尺寸過(guò)大時(shí)，雖然焊接較容易控制，但印刷線條長(zhǎng)，阻抗增大，抗噪聲能力下降，成本增加。電路板尺寸過(guò)小時(shí)，散熱能力下降，焊接的過(guò)程也不容易控制，還會(huì)發(fā)生相鄰的線條相互干擾的情況。

 電路板的制造缺陷：電路板在制造過(guò)程中可能會(huì)因?yàn)榉艢?、水分、焊料飛濺等問(wèn)題導(dǎo)致焊接缺陷。例如，電路板內(nèi)的水分被加熱成氣體，當(dāng)它仍處于熔融狀態(tài)時(shí)，它會(huì)通過(guò)焊料逸出。當(dāng)焊點(diǎn)凝固時(shí)氣體繼續(xù)逸出，就會(huì)形成空隙，造成氣孔和針孔。

 3. 使用和環(huán)境因素

使用過(guò)程中的機(jī)械應(yīng)力：電路板在使用過(guò)程中可能會(huì)因?yàn)閺澢?、振?dòng)等因素產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)致焊點(diǎn)失效。例如，電路板的局部彎曲可能引起蠕變斷裂，蠕變斷裂可能發(fā)生在產(chǎn)品工廠組裝后的幾天甚至幾年之后。

 環(huán)境因素：電子設(shè)備在工作過(guò)程中可能會(huì)受到隨機(jī)振動(dòng)、正弦振動(dòng)、載荷沖擊、溫度沖擊與循環(huán)等的周期性循環(huán)外力作用，這些因素可能會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)疲勞失效。

 綜上所述，電路板焊接失效的原因多種多樣，包括材料和工藝因素、設(shè)計(jì)和制造缺陷、使用和環(huán)境因素等。為了保證電子設(shè)備的焊接質(zhì)量，需要在設(shè)計(jì)、制造和使用過(guò)程中充分考慮這些因素，采取相應(yīng)的預(yù)防措施和修復(fù)方法。

 二、電路板焊接殘留物分析 

（一）殘留物的類(lèi)型及來(lái)源

 電路板焊接殘留物主要來(lái)源于組裝工藝過(guò)程，特別是焊接工藝過(guò)程。這些殘留物主要包括助焊劑殘留物、焊劑與焊料的反應(yīng)副產(chǎn)物、膠粘劑、潤(rùn)滑油等。此外，元器件及PCB本身生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)葞?lái)的污染物、汗?jié)n等也是殘留物的來(lái)源。

 殘留物大致可以分為三類(lèi)：A、顆粒性污染物——灰塵、棉絨和焊錫球；B、非極性污染物——松香樹(shù)脂、石蠟及波峰焊上使用的抗氧化油，還有操作者遺留下的或洗手劑；C、極性沾污物——鹵化物、酸和鹽。

 （二）殘留物的影響

 1. 對(duì)電性能的影響：殘留物中的無(wú)機(jī)殘留物會(huì)減小絕緣電阻，增加焊點(diǎn)或?qū)Ь€間的漏電流，在潮濕空氣條件下，會(huì)使金屬表面腐蝕。有機(jī)殘留物（如松香、油脂等）會(huì)形成絕緣膜，這會(huì)防礙連接器、開(kāi)關(guān)、繼電器等的接觸表面之間的電接觸。

 2. 對(duì)器件可靠性的影響：殘留物會(huì)隨環(huán)境條件的變化及時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)加劇，引起接觸不良甚至開(kāi)路失效。例如，白色殘留物在PCBA上是常見(jiàn)的污染物，一般是在PCBA清洗后或組裝一段時(shí)間后才發(fā)現(xiàn)。這些白色污染物，一般多為焊劑的副產(chǎn)物，但PCB的質(zhì)量不良，如阻焊漆的吸附性太強(qiáng)，會(huì)增加白色殘留物產(chǎn)生的機(jī)會(huì)。

3. 對(duì)器件可靠性的長(zhǎng)期影響：電子信息業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)PCBA的組裝工藝的要求越來(lái)越高，而電子整機(jī)產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量主要決定于PCBA的可靠性和質(zhì)量水平。在工藝實(shí)踐以及PCBA的失效分析中，作者發(fā)現(xiàn)PCBA上的殘留物對(duì)PCBA的可靠性水平影響極大。

 （三）殘留物的分析方法

 按照EIA/IPCJ-STD-001C（電子電氣焊接技術(shù)要求，2000年2版）的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)PCBA組裝前各配件表面的殘留量以及焊后的PCBA的殘留量的要求，則首先必須保證各配件的可焊性的要求，PCB裸板必須外觀清潔，且等價(jià)離子殘留量小于1.56mgNaCl/cm2（溶劑萃取法）。而對(duì)PCBA除了離子殘留量不大于1.56mgNaCl/cm2以外，還規(guī)定了松香樹(shù)脂焊劑殘留量的要求，以及外觀的要求。

 （四）殘留物的處理方法 

對(duì)于焊后殘留物的處理，常用的方法有酒精、丙酮、清潔劑等進(jìn)行清洗。但是，這些方法具有腐蝕性，需要消耗大量溶劑。因此，為了避免清洗帶來(lái)的問(wèn)題，出現(xiàn)了免洗助焊劑，這類(lèi)助焊劑由含質(zhì)量百分比為2%~5%的固體物質(zhì)或者非揮發(fā)性物質(zhì)組成。

 三、電路板組件清洗的主要目的和作用包括以下幾點(diǎn)：

(1)PCBA電路板組件清洗防止由于污染物對(duì)元器件、印制導(dǎo)線的腐蝕所造成的短路等故障的出現(xiàn)，預(yù)防電氣短路和電阻變化等問(wèn)題的發(fā)生，保證電路板組件的純凈度，提高組件的性能和可靠性。

(2)清洗電路板可以避免由于PCB上附著離子污染物等物質(zhì)所引起的漏電等電氣缺陷的產(chǎn)生。

(3)電路板清洗還能改善電路板的導(dǎo)熱性能，通過(guò)去除熱導(dǎo)介質(zhì)和粘合劑等雜質(zhì)，提高散熱效果，保護(hù)電子元器件。

(4)電路板清洗可以保證組件的電氣測(cè)試可以順利進(jìn)行，大量的殘余物會(huì)使得測(cè)試探針不能和焊點(diǎn)之間形成良好的接觸，從而使測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。

(5)電路板清洗過(guò)程中使用的環(huán)保水基清洗劑和清洗工藝能夠減少對(duì)環(huán)境的污染，符合環(huán)保要求。

綜上所述，電路板清洗在電子制造過(guò)程中具有重要的必要性和好處。電子電路板清洗不僅是確保產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的必要步驟，還能夠提高電氣性能、增強(qiáng)可靠性、改善導(dǎo)熱性能，并保護(hù)環(huán)境。

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