这些莫名其妙的焊接缺陷，你遇到过几种？

来源：DigiKey
作者： Barley Li

在日常工作中，我们会收到了不少关于焊接问题的客户查询。在焊接过程中，客户会出现在一些莫名其妙的焊接缺陷， 这些焊接缺陷产生的原因各不相同。在实际的SMT贴片加工或插件焊接中，我们一般会采取一些方法来避免这些焊接不良现象的发生。那么常见的焊接不良导致的产品故障有哪些呢？让我试着给大家做一些简单的介绍。

理想的焊点

在检查焊点是否有缺陷之前，最好找一个理想焊点的图像进行比较。


图1：理想的焊点

理想焊点具有良好的表面润湿性，即熔融焊料在被焊金属表面上应铺展，并形成完整、均匀、连续的焊料覆盖层。正确的焊锡量，应该足够覆盖焊点而不会过多或过少。

常见的焊接不良

1. 焊料过多 (不润湿和桥接的风险）

常见的焊接初学者以为焊料越多越好，但是过多的焊料会使得元件焊端和引脚周围被过多的焊料包围，或焊点中间含有气泡，其特点是圆形和凸起的形状。可是，很难知道在焊料下面实际发生了什么，引脚和焊盘存在没有被正确润湿的可能性。这样，一方面会浪费焊料，一方面会增加桥接形成的风险 (即两个焊点连接时形成意外连接，或导致电路板短路)。

所以，足够的焊料已經足以彻底润湿引脚和焊盘，更重要是掌握好焊接的温度和时间。此外，要留意焊盘和阻焊层之间有没有足够的空间。


图2：焊料过多


图3：焊料过多，意外连接形成桥接

此外，最好防止桥接的形成是使用正确的引线长度。 适合的引线长度取决于PCB板的尺寸和厚度以及元件的尺寸和质量； 此外，您应该为通孔零件使用正确的孔尺寸和焊盘直径。

去除电路板上的多余焊料可能很费时。

使用吸锡带（也称“吸锡线”）可以经济高 效地清除多余的焊料。

那么该如何选择符合你项目需求的吸锡带呢？

可看看这篇分享：选择合适的吸锡带

2. 焊球

焊球也是最常见的焊接不良之一，通常发生在波峰焊或回流焊中。它看起来像一个小圆球，自身粘附在PCB板、抗蚀剂表面上。

造成焊球的原因很多，主要有以下两个原因：

1. 焊接PCB板时，PCB板上通孔附近的水分会因受热而变成蒸汽。如果孔壁的金属镀层较薄或有间隙，水蒸气会通过孔壁被去除。如果孔中有焊料，水蒸气可能会挤出焊料并在印制板的正面产生焊球。

2. PCB板背面（与波峰焊接触面）产生焊球是波峰焊某些工艺参数设置不当造成的。如果助焊剂涂敷量增加或预热温度设置过低，可能会影响助焊剂中成分的蒸发。当PCB板进入波峰时，多余的助焊剂会在高温下蒸发掉，焊锡会从锡槽中飞溅出来。印制板表面或会产生不规则的焊球。


图3：焊球

3. 冷焊

冷焊的表面显得暗淡、凹凸不平。


图４：冷焊

这通常是由于传递到焊点的热量不足以使焊料完全熔化，其中一个原因，是烙铁或焊点本身可能没有得到足够的时间来充分加热，烙铁温度可能没有设置得足够高以熔化正在使用的焊料类型（例如，Chip Quik的RASWLF.031 1OZ无铅焊料熔点是217 - 220°C），或者这可能是焊盘和走线本身设计的结果。例如，一个焊盘直接连接到接地层而没有考虑散热问题，而导致焊盘的散热到接地层。如果您发现顽固的焊点无法液化，那么要看看设计上是否出现问题。


图５：Chip Quik的RASWLF.031 1OZ无铅焊料

4. 立碑

“立碑＂现象通常出现在表面贴装元件上，如电阻器或电容器。理想情况下，焊料在焊接过程中将附着在两个焊点上并开始润湿。 但是如果一个焊点上的焊料没有完全润湿，元件的一侧就会倾斜，使得电阻器或电容器一侧从焊点上被提起来，像一块“墓碑”。


图６：元件被提起来，像一块墓碑

此类问题的一些可能原因：

1. 元器件两端焊料融化时间不同步或表面张力不同

2. 焊盘设计：焊盘的走线向外伸长要根据规格书规定的范围，太短或太长都容易发生立碑现象。

3. 焊料太厚，焊料融化后会将元器件浮起

4. 温度曲线设置：立碑一般发生在焊点开始熔化的时刻，熔点附近的升温速率越慢越有利于消除立碑现象。

5. 元器件的一个焊端氧化或被污染，无法湿润。

一些组件本身有些瑕疵并不一定有问题，详情可看看这篇分享：

组件引脚镀层异常

5. 润湿不良和虚焊

如果焊盘未完全润湿，这样元件不能与电路板形成牢固的连接。理想情况下，焊料应与焊盘和引脚实现 100% 润湿，不留任何间隙或空间暴露。引脚和焊盘的润湿不足是由于未能对引脚和焊盘加热，并且没有给焊料足够的时间流动，可能造成虚焊。

其原因大多是焊接区表面受污染，或被阻焊剂沾污，或接合物表面形成金属氧化层。 解決此问题需要彻底清洁电路板并均匀加热焊盘和引脚。


图７：焊盘和引脚未完全润湿

焊料有许多不同的特性如何选择？ 可看看下面这篇文章：

选择合适的焊剂类型

6. 针孔和气孔

针孔与气孔是有区别的。针孔是在波峰焊焊点上发现小孔，气孔则是焊点上较大孔可看到内部；针孔内部通常是空的，气孔则是内部空气完全喷出而造成大孔，其形成原因是焊锡在气体尚未完全排除即已凝固，而形成此问题。


图8 ：针孔（左）和气孔（右）的缺陷

在波峰焊过程中可能会形成针孔和气孔，而不是由手工焊接技巧不佳造成的。 在焊接操作过程中，电路板内的水分被加热成气体，当它仍处于熔化状态时，会通过焊料逸出。 当焊点凝固时气体继续逸出，就会形成空隙。 电路或会暂时导通，但很容易造成长时间导通不良。 避免此问题的一些方法是可通过预热电路板以去除水分，同时建议让通孔处具有約 25 μm的最小鍍銅厚度

7.焊盘剥离

焊接时间过长或反复焊接造成温度过高，又或是焊盘的位置受力过大，从而导致焊盘剥离。已剥离的焊盘很难再使用，因为焊盘非常脆弱并且很容易从走线上脱落。 事实上，这块PCB板已经损坏。


图8：焊盘剥离

如果想补救焊盘脱落，可以将脱落的焊盘用刀切掉切到未脱落处，防止电路顺着脱落处扩大，如果你的元件引脚够长，可以将切断后的电路接头处的绝缘漆刮掉，上好焊锡将元件的引脚焊接在此处。如果你的元件引脚不够长，你可以使用一段细导线上好焊锡顺着焊盘孔穿过后焊接在元件引脚，另一头焊接在焊盘接头处并使用热熔胶固定防止再次开焊脱落。

如果焊盘脱落，可以考虑选择飞线的方式，将导线一头焊接在脱焊的元件引脚上，另一端焊接在和脱焊的焊盘相连的任意焊点上。还有搭桥的方式，要是脱焊的焊盘元件引脚周围有同一线路上的元件，你可以直接将元件引脚焊接在那个元件的引脚上，废弃原焊盘，当然，焊接的时候一定看清不能焊串位防止烧坏元件。

总结

虽然没有万无一失的方法可以完全防止焊接问题，但我们可以在 PCB 设计和焊接过程中采取一些好的习惯，以降低遇到焊接不良的风险。