在SMT生產(chǎn)現(xiàn)場,焊點(diǎn)質(zhì)量最直觀的判斷方式,往往來自外觀。焊點(diǎn)形貌飽滿、潤濕良好、高度一致,看起來“非常標(biāo)準(zhǔn)”,很多項(xiàng)目就會(huì)默認(rèn)認(rèn)為:焊點(diǎn)是可靠的。但在實(shí)際可靠性測試和長期使用中,卻經(jīng)常出現(xiàn)一個(gè)反差極大的現(xiàn)象:焊點(diǎn)外觀看起來幾乎一模一樣,失效卻集中發(fā)生在個(gè)別位置。問題并不在“焊沒焊好”,而在于——焊點(diǎn)內(nèi)部所承受的應(yīng)力,從一開始就并不一致。
你是否遇到過以下問題?
如果你遇到過這些情況,就需要警惕:
外觀一致,并不代表結(jié)構(gòu)一致。
解決方案:從“形貌判斷”轉(zhuǎn)向“應(yīng)力理解”
焊點(diǎn)是否可靠,真正決定因素不是外形,而是在工作條件下如何承受和釋放應(yīng)力。
1. 焊點(diǎn)形貌一致,只是結(jié)果,不是過程
焊點(diǎn)的最終形狀,是回流焊過程中多種因素共同作用的結(jié)果。焊膏印刷量、焊盤結(jié)構(gòu)、器件引腳狀態(tài)、回流曲線,都會(huì)影響焊點(diǎn)的內(nèi)部組織。即使外形相同,內(nèi)部金屬晶粒結(jié)構(gòu)和結(jié)合界面也可能完全不同。
2. 焊盤與器件結(jié)構(gòu)決定了應(yīng)力起點(diǎn)
不同焊盤尺寸、銅厚和阻焊開窗方式,會(huì)直接影響焊點(diǎn)的應(yīng)力集中位置。在溫度變化或機(jī)械振動(dòng)時(shí),應(yīng)力往往從這些結(jié)構(gòu)差異處開始積累。這也是為什么同一板子上,某些器件位置更容易先出問題。
3. 熱循環(huán)會(huì)放大初始差異
在常溫下,焊點(diǎn)內(nèi)部的應(yīng)力差異并不明顯。但在反復(fù)冷熱循環(huán)過程中,材料熱膨脹系數(shù)不同,微小差異會(huì)被持續(xù)放大。最終表現(xiàn)為裂紋、虛焊或間歇性失效。
4. 回流焊曲線“合格”,并不代表應(yīng)力最優(yōu)
很多產(chǎn)線以IPC標(biāo)準(zhǔn)或經(jīng)驗(yàn)曲線作為判斷依據(jù)。但同一條曲線,對(duì)不同板型、不同器件密度的應(yīng)力分布影響完全不同。當(dāng)曲線只追求潤濕效果,而忽略冷卻速率和固化過程,應(yīng)力隱患就會(huì)被埋下。
5. 為什么問題總在后期才暴露?
因?yàn)閼?yīng)力型失效具備明顯的“累積特性”。前期測試可能完全正常,但隨著使用時(shí)間增長,焊點(diǎn)逐漸進(jìn)入疲勞區(qū)。這類問題往往在老化、環(huán)境試驗(yàn)或客戶現(xiàn)場才集中爆發(fā)。
6. 返修焊點(diǎn)更容易成為薄弱點(diǎn)
即便返修后的焊點(diǎn)外觀合格,內(nèi)部結(jié)構(gòu)也很難完全恢復(fù)到原始狀態(tài)。多次加熱會(huì)改變金屬組織,使應(yīng)力更容易集中。這也是為什么返修率高的產(chǎn)品,長期可靠性往往更差。
7. 從交付經(jīng)驗(yàn)看,應(yīng)力問題需要前端預(yù)防
在一些對(duì)可靠性要求較高的PCBA項(xiàng)目中,成熟的制造團(tuán)隊(duì)會(huì)在設(shè)計(jì)、制板和裝配階段同步關(guān)注焊點(diǎn)應(yīng)力問題。例如在實(shí)際項(xiàng)目中,深圳捷創(chuàng)電子科技有限公司在SMT交付過程中,會(huì)結(jié)合PCB焊盤設(shè)計(jì)、回流焊工藝和使用環(huán)境綜合評(píng)估焊點(diǎn)可靠性,而不是僅以外觀合格作為最終判斷標(biāo)準(zhǔn)。
總結(jié)
焊點(diǎn)形貌一致,只能說明“看起來沒問題”。焊點(diǎn)應(yīng)力一致,才決定能不能長期穩(wěn)定工作。當(dāng)失效總是集中在相同位置,當(dāng)問題無法用外觀解釋,應(yīng)力分布,往往才是被忽略的關(guān)鍵因素。