电子产品中元器件虚焊问题分析.pdf

1、现 代 制 造 技 术 与 装 备1802023 年第 9 期总第 322 期电子产品中元器件虚焊问题分析汪选胜（安徽医学高等专科学校，合肥 230601）摘 要：电子产品元器件的焊接质量直接影响产品整机的运行性能。针对某些电子元器件虚焊的质量问题进行分析，总结焊点虚焊状态的可能原因，并提出相应的解决措施，从而提升电子产品的过程质量控制。关键词：电子产品；元器件；焊点；虚焊Analysis of Component Welding Problem in Electronic ProductsWANG Xuansheng(Anhui Medical College,Hefei 230601)Ab

2、stract:For the components in electronic products,the welding quality directly affects the operating performance of the whole product.This paper analyzes the quality problems of virtual welding of some electronic components,summarizes the possible causes of the state of virtual welding of solder join

3、ts,and puts forward corresponding solutions,so as to improve the process quality control of electronic products.Keywords:electronic products;components and components;solder joint;spot weld在现代电子产品中，常见的插件有数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）插件、数字波束形成（Digital Beam Forming，DBF）插件等。据统计，一块 DSP 插件板卡的焊点为

4、13 000 个左右。这些焊点的焊接质量直接影响插件信号的通信与交互，甚至影响电子产品的稳定运行性能。大规模密集型的焊点焊接对质量有着更高的要求1。虚焊通常指焊点无熔核或焊点熔核尺寸小于规定值，是焊点质量不达标的一种失效模式2。因此，对于电子产品中元器件焊点的焊接是过程质量控制中非常重要的一环。文章以某电子产品中一块 DSP 插件的电阻 R18 和 FLASH 芯片（位号“D5”）的数据线DQ5 引腿虚焊为案例，分析焊点虚焊状态下可能存在的原因，并提出相应的解决措施，从源头上杜绝虚焊问题的发生，从而提升产品的过程质量控制。1电子元器件虚焊机理分析对于某电子产品中一块 DSP 插件的电阻 R18

5、 和FLASH 芯片（位号“D5”）的数据线 DQ5 引腿虚焊，可能造成虚焊的因素主要包括印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）设计、装焊材料和装焊工艺 3 个 方面，如图 1 所示。1.1PCB 设计分析军用电子设备印制电路板设计要求（GJB 4057 2000）中明确规定，电路板设计时元器件焊接管腿与焊盘必须匹配，整体布局尽可能均匀。大质量器件再流焊时热容量较大，过于集中容易造成局部温度低而导致虚焊，因此应分开均匀放置。布局均匀也有利于重心平衡，在振动冲击实验中不容易出现元件、金属化孔和焊盘被拉坏的现象。按照相关设计规范要求，从元器件手册中查找电阻 R18、FLA

6、SH 存储器芯片 D5 的布线管腿尺寸，再从印制板图中找到对应元器件的实际布板尺寸进行核对。不同型号的电阻的电阻与焊盘外形尺寸表，如表 1 所示。插件板上电阻 R18 型号为 RMK1608（0603）-0.1W，如图 2 所示。电阻长为（1.600.15）mm、宽为（0.800.15）mm，焊 盘 长 为（0.300.20）mm、宽为（0.300.15）mm。实际印制板上电阻焊盘长为 2.0 mm、宽为 1.0 mm，焊盘长宽均为 0.5 mm，证明该电阻在PCB上的焊盘设计合理。模块板卡上FLASH芯片D5型号为 S29GL128N10TAI02，焊盘尺寸如图 3 所示，长为 1.05 m

7、m、宽为0.50 mm，实际印制板上焊盘长为1.90 mm、宽为 0.50 mm，证明该芯片在 PCB 上的焊盘设计合理。这样就可排除焊盘设计与引脚不匹配的问题3。由于 FLASH 芯片 D5 属于大质量器件，在流焊时热容量较大，需要分开均匀放置。观察 DSP 电路板整体布局可知：R18 在电路板上布局均匀，电阻不存在流焊时热容量较大等情况；D5 芯片在电路板上布局均匀，重心平衡，满足整体布局均匀的要求。1.2装焊材料分析装焊材料方面的主要问题包括 PCB 焊盘受污染、可焊性差，焊膏质量差、焊盘上焊膏量少或没有焊膏，元器件镀层氧化、可焊性差等。181工 艺 与 装 备 PCB设计装焊工艺装焊材

8、料造成虚焊的因素PCB焊盘：受污染，可焊性差焊膏：质量差，焊盘上的焊膏量少或没有焊膏焊盘设计与引脚不匹配工艺方法：工艺参数不合适元器件布局不合理 元器件：镀层氧化、可焊性差组装过程：过程控制不严1234567图 1造成虚焊的主要因素表 1不同型号的电阻的电阻与焊盘外形尺寸表型号电阻尺寸/mm焊盘尺寸/mm长L宽W高H长M宽NRMK1005（0402）-0.05W1.000.200.500.100.25 0.840.200.100.250.10RMK1608（0603）-0.1W1.600.150.800.150.25 0.840.300.200.300.15RMK2012（0805）-0.15

9、W2.000.151.250.150.38 0.840.380.150.380.13RMK3216（1206）-0.25W3.200.201.600.130.38 0.840.380.130.380.13RMK3225（1210）-0.5W3.200.152.500.150.38 0.840.500.250.500.25RMK5025（2010）-0.8W5.000.152.500.150.38 0.840.600.150.600.15RMK6332（2512）-1.0W6.30+0.25-0.153.200.150.38 0.840.600.150.600.15LMMWHNN图 2电阻尺寸图

10、 3FLASH 芯片尺寸现 代 制 造 技 术 与 装 备1822023 年第 9 期总第 322 期相关文件明确了针对表面贴装元器件的筛选规范，即对于表面贴装的电阻、电容、电感采用计数抽样检验程序 第 1 部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划（GB/T2828.12012）进行检查，按接收质量限（Acceptance Quality Limit，AQL）值进行抽样二筛，且由此类贴装构成的部件、单元、分机必须进行环境应力筛选（Environmental Stress Screening，ESS）。对于表面贴装无测试能力的集成电路，在由此类器件构成的部件、单元、分机上进行至少一次

11、ESS，意味着后期的通电检查、应力筛选、老练筛选等都在验证元器件的有效性。电阻 R18 是表贴电阻，整盘采购，一盘 3 000 个电阻，机器上贴装一个编带就需要一盘。一盘电阻的包装并不密封，也没有逐个检验。当个别焊端出现轻微污染、锈蚀、氧化或者共面性不符合要求时，贴装就可能出现焊点失效。虽然回流焊炉在焊接操作中会对元器件焊端氧化、共面性进行检查，但是轻度的氧化和不共面性检查存在遗漏的可能。当电阻有一个焊端出现轻微氧化时，焊膏与焊端合料不充分，就有可能造成焊点失效。位号“D5”的 FLASH 元器件，采购后未逐一检验。当元器件的个别管腿出现轻微不共面性时，机器贴装会在轻微不共面的管腿上出现焊点失

12、效。当不共面性很明显时，超出回流焊炉的检查范围，机器就会停止工作，不再贴装此类元器件。1.3装焊工艺分析印制板厂对回流焊炉焊接的插件板进行“三检”，即自查、互查和检验。这 3 种检查方法都是在自动光学检测（Automated Optical Inspection，AOI）测试仪器检测的基础上增加肉眼检查。当浸润角小于 90时认为焊点合格，漏检率为 5%。自检、互检中，人工检查主要针对存在明显焊接问题的焊点进行返工。插件板上电子元器件密集程度高，人工检查每个焊点不可能实现，需要对每块贴装完成的电路板进行通电调试、长时间通电考机、应力筛选试验、老练试验和环境试验等工作，同时包括检查焊点的失效性。印

13、制电路协会（Institute of Printed Circuits，IPC）主要为印制板、电子组装件行业及其用户提供发展规格和标准，其中一些标准已经被美国等国家标准所采用。IPC 统计给出的焊接焊点失效率在 5内都属于正常范围。在该插件中，13 000 个焊点中共有 2 个焊点虚焊失效，失效率为 0.15，属于正常范围，可以判定焊点失效为偶发单一性失效4-5。2电子元器件虚焊控制手段电子产品中，元器件的焊接表贴是项特殊的工作。焊点失效虚焊状态主要从 PCB 设计、装焊材料和装焊工艺 3 个方面进行过程质量控制，从源头杜绝虚焊问题的出现。在 PCB 设计方面，设定合理的焊接参数。焊接参数的设

14、定需要根据插件电子元器件的 PCB 焊点设计规范和实际操作中的焊接经验，在规范规定的范围内通过试片、试焊等方式，调整相应的焊盘大小和引脚大小。在装焊材料方面，增加贴片在焊接前、焊接中和焊接后的检测机制。逐个检查小批量的芯片，而大批量的芯片采用抽检方式，重点检查电子元器件的污染、氧化、不共面性等情况，发现问题及时处理。针对批次性的问题，查找发生的原因，杜绝隐患。在装焊工艺方面，加强对电子元器件的采购、存储控制环节，尽量减少元器件的污染、氧化、不共面性。在通电调试中，将发现的焊接问题及时反馈给装调厂家把问题闭环，同时在后续长时间通电考机检查、应力筛选、环境试验和老练筛选检查中重点关注返工焊接的元器

15、件和同种类的插件板，找到共性问题的原因，将偶发故障的故障率降至最低。3结语在电子产品制造过程中，元器件的焊接质量是影响整机运行性能的重要因素，而焊点虚焊状态是在电子元器件调试、装配过程中最常见的质量问题。文章以具体的电阻与集成电路虚焊为案例分析虚焊的机理，找到对应的因素并针对性提出控制手段，从设计、机制、管理等方面确保有效监控电子元器件的焊接，力争杜绝虚焊的出现，实现产品质量的提升。参考文献1 刘松涛.论电子产品质量的重要性 J.中国市场，2017（11）：254-255.2 李道明.印制电路板制造中缺陷检测的研究 D.大连：大连理工大学，2015.3 罗石芳.电子元器件产生虚焊的原因及对策 J.科技风，2013（11）：33.4 陆政，舒慧，俞晓湖，等.浅谈回流焊炉温度设置及焊点的切片金相检测 J.科技创新导报，2019（29）：83-84.5 陈祝年.焊接工程师手册 M.北京：机械工业出版社，2002.