收购各类电路板:电路板基础知识下篇
时间：2018-03-23 作者：91再生 来源：91再生网
PCB 设计基本概念
1、“层（Layer） ”的概念
与字处理或其它许多软件中为实现图、文、色彩等的嵌套与合成而引入的“层”的概念有所同，Protel的“层”不是
虚拟的，而是印刷板材料本身实实在在的各铜箔层。现今，由于454 繽_____电子线路的元件密集安装。防干扰和布线等特殊要求，
一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅有上下两面供走线，在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔，例如，现在
的计算机主板所用的印板材料多在4层以上。这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布线层（如软
件中的Ground Dever和Power Dever），并常用大面积填充的办法来布线（如软件中的ExternaI P1a11e和Fill）。上下位
置的表面层与中间各层需要连通的地方用软件中提到的所谓“过孔（Via）”来沟通。有了以上解释，就不难理解“多层
焊盘”和“布线层设置”的有关概念了。
举个简单的例子，不少人布线完成，到打印出来时方才发现很多连线的终端都没有焊盘，其实这是自己添加器件
库时忽略了“层”的概念，没把自己绘制封装的焊盘特性定义为”多层（Mulii一Layer）的缘故。要提醒的是，一旦选定
了所用印板的层数，务必关闭那些未被使用的层，免得惹事生非走弯路。
2、过孔（Via）
为连通各层之间的线路，在各层需要连通的导线的文汇处钻上一个公共孔，这就是过孔。工艺上在过孔的孔壁圆柱
面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状，可
直接与上下两面的线路相通，也可不连。一般而言，设计线路时对过孔的处理有以下原则：（1）尽量少用过孔，一旦选
用了过孔，务必处理好它与周边各实体的间隙，特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙，如果是
自动布线，可在“过孔数量最小化” （ Via Minimiz8tion）子菜单里选择“on”项来自动解决。（2）需要的载流量越大，
所需的过孔尺寸越大，如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。
3、丝印层（Overlay）
为方便电路的安装和维修等，在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等，例如元件标号和标称值、
元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等。不少初学者设计丝印层的有关内容时，只注意文字符号放置得整齐美观，忽
略了实际制出的PCB效果。他们设计的印板上，字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊，还有的把元件标号打
在相邻元件上，如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的丝印层字符布置原则是：”不出歧义，见缝
插针，美观大方”。
4、SMD的特殊性
Protel封装库内有大量SMD封装，即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特点是单面分布元引脚孔。因
此，选用这类器件要定义好器件所在面，以免“丢失引脚（Missing Plns）”。另外，这类元件的有关文字标注只能随元件
所在面放置。
5、网格状填充区（External Plane ）和填充区（Fill）
正如两者的名字那样，网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的，填充区仅是完整保留铜箔。初学者设计过程
中在计算机上往往看不到二者的区别，实质上，只要你把图面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的区
别，所以使用时更不注意对二者的区分，要强调的是，前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用，适用于需做大
面积填充的地方，特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。后者多用于一般的线端部或转
折区等需要小面积填充的地方。
6、焊盘（ Pad）
焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概念，但初学者却容易忽视它的选择和修正，在设计中千篇一律地使用圆
形焊盘。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。Protel
在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘，如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等，但有时这还不够用，需要自
己编辑。例如，对发热且受力较大、电流较大的焊盘，可自行设计成“泪滴状”，在大家熟悉的彩电PCB的行输出变压
器引脚焊盘的设计中，不少厂家正是采用的这种形式。一般而言，自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外，还要考虑以下
原则：
（1）形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大；
（2）需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍；
（3）各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定，原则是孔的尺寸比引脚直径大0.2- 0.4毫米。
7、各类膜（Mask）
这些膜不仅是PcB制作工艺过程中必不可少的，而且更是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用，“膜”
可分为元件面（或焊接面）助焊膜（TOp or Bottom 和元件面（或焊接面）阻焊膜（TOp or BottomPaste Mask）两类。 顾
名思义，助焊膜是涂于焊盘上，提高可焊性能的一层膜，也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。阻焊膜的情况
正好相反，为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡，因此在焊盘以外的各部位
都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。可见，这两种膜是一种互补关系。由此讨论，就不难确定菜单中
类似“solder Mask En1argement”等项目的设置了。
8、飞线
自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线，在通过网络表调入元件并做了初步布局后，用“Show 命令就可以
看到该布局下的网络连线的交叉状况，不断调整元件的位置使这种交叉最少，以获得最大的自动布线的布通率。这一步
很重要，可以说是磨刀不误砍柴功，多花些时间，值！另外，自动布线结束，还有哪些网络尚未布通，也可通过该功能
来查找。找出未布通网络之后，可用手工补偿，实在补偿不了就要用到“飞线”的第二层含义，就是在将来的印板上用
导线连通这些网络。要交待的是，如果该电路板是大批量自动线生产，可将这种飞线视为0欧阻值、具有统一焊盘间距
的电阻元件来进行设计。
硬件焊接技术
★重点
焊接是维修电子产品很重要的一个环节。电子产品的故障检测出来以后，紧接着的就是焊接。
焊接电子产品常用的几种加热方式：烙铁，热空气，锡浆，红外线，激光等，很多大型的焊接设备都是采用其中的
一种或几种的组合加热方式。
常用的焊接工具有：电烙铁，热风焊台，锡炉，BGA焊机
焊接辅料：焊锡丝，松香，吸锡枪，焊膏，编织线等。
电烙铁主要用于焊接模拟电路的分立元件，如电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管等，也可用于焊接尺
寸较小的QFP封装的集成块，当然我们也可以用它来焊接CPU断针，还可以给PCB板补线，如果显卡或内存的金手指
坏了，也可以用电烙铁修补。电烙铁的加热芯实际上是绕了很多圈的电阻丝，电阻的长度或它所选用的材料不同，功率
也就不同，普通的维修电子产品的烙铁一般选用20W-50W。有些高档烙铁作成了恒温烙铁，且温度可以调节，内部有
自动温度控制电路，以保持温度恒定，这种烙铁的使用性能要更好些，但价格一般较贵，是普通烙铁的十几甚至几十倍。
纯净锡的熔点是230度，但我们维修用的焊锡往往含有一定比例的铅，导致它的熔点低于230度，最低的一般是180度。
新买的烙铁首先要上锡，上锡指的是让烙铁头粘上焊锡，这样才能使烙铁正常使用，如果烙铁用得时间太久，表面
可能会因温度太高而氧化，氧化了的烙铁是不粘锡的，这样的烙铁也要经过上锡处理才能正常使用。
焊接：
拆除或焊接电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管时，可以在元件的引脚上涂一些焊锡，这样可以更好地
使热量传递过去，等元件的所有引脚都熔化时就可以取下来或焊上去了。焊时注意温度较高时，熔化后迅速抬起烙铁头，
则焊点光滑，但如温度太高，则易损坏焊盘或元件。
补PCB布线
PCB板断线的情况时有发生，显示器、开关电源等的线较粗，断的线容易补上，至于主板、显卡、笔记本的线很细，
线距也很小，要想补上就要麻烦一些。要想补这些断线，先要准备一个很窄的扁口刮刀，刮刀可以自已动手用小螺丝刀
在磨刀石上磨，使得刮刀口的宽度与PCB 板布线的宽度差不多。补线时要先用刮刀把PCB 板断线表面的绝缘漆刮掉，
注意不要用力太大以免把线刮断，另外还要注意不要把相临的PCB布线表面的绝缘漆刮掉，为的是避免焊锡粘到相临的
线上，表面处理好以后就要在上面均匀地涂上一层焊膏，然后用烙铁在刮掉漆的线上加热涂锡，然后找报废的鼠标，抽
出里面的细铜丝，把单根铜丝涂上焊膏，再用烙铁涂上焊锡，然后用烙铁小心地把细铜丝焊在断线的两端。
焊接完成后要用万用表检测焊接的可靠性，先要量线的两端确认线是否已经连上，然后还要检测一下补的线与相临
的线是否有粘连短路的现象。
塑料软线的修补
光驱激光头排线、打印机的打印头的连线经常也有断裂的现象，焊接的方式与PCB板补线差不多，需要注意的是因
普通塑料能耐受的温度很低，用烙铁焊接时温度要把握好，速度要尽量快些，尽量避免塑料被烫坏，另外，为防止受热
变形，可用小的夹子把线夹住定位。
CPU断针的焊接：
CPU断针的情况很常见，370结构的赛扬一代CPU和P4的CPU针的根部比较结实，断针一般都是从中间折断，比
较容易焊接，只要在针和焊盘相对应的地方涂上焊膏，上了焊锡后用烙铁加热就可以焊上了，对于位置特殊，不便用烙
铁的情况可以用热风焊台加热。
赛扬二代的CPU的针受外力太大时往往连根拔起，且拔起以后的下面的焊盘很小，直接焊接成功率很低且焊好以后，
针也不易固定，很容易又会被碰掉下来，对于这种情况一般有如下几种处理方式：第一种方式：用鼠标里剥出来的细铜
丝一端的其中一根与CPU的焊盘焊在一起，然后用502胶水把线粘到CPU上，另一端与主板CPU座上相对应的焊盘焊
在一起，从电气连接关系上说，与接插在主板上没有什么两样，维一的缺点是取下CPU 不方便。第二种方式：在CPU
断针处的焊盘上置一个锡球（锡球可以用BGA焊接用的锡球，当然也可以自已动手作），然后自已动手作一个稍长一点
的针（，插入断针对应的CPU座内，上面固定一小块固化后的导电胶（导电胶有一定的弹性），然后再把CPU插入CPU
座内，压紧锁死，这样处理后的CPU可能就可以正常工作了。
显卡、内存条等金手指的焊接：
显卡或内存如果多次反复从主板上拔下来或插上去，可能会导致金手指脱落，供电或接地的引脚也常会因电流太大
导致金手指烧坏，为使它们能够正常使用，就要把金手指修补好，金手指的修补较简单，可以从别的报废的卡上用壁纸
刀刮下同样的金手指，表面处理干净后，用502胶水小心地把它对齐粘在损坏的卡上，胶水凝固以后，再用壁纸刀把新
粘上去的金手指的上端的氧化物刮掉，涂上焊膏，再用细铜丝将它与断线连起来即可。
集成块的焊接：
在没有热风焊台的情况下，也可考虑用烙铁配合焊锡来拆除或焊接集成块，它的方法是用烙铁在芯片的各个引脚都
堆满焊锡，然后用烙铁循环把焊锡加热，直到所有的引脚焊锡都同时熔化，就可以把芯片取下来了。把芯片从电路板上
取下来，可以考虑用细铜丝从芯片的引脚下穿过，然后从上面用手提起。
热风焊台
热风焊台是通过热空气加热焊锡来实现焊接功能的，黑盒子里面是一个气泵，性能好的气泵噪声较小，气泵的作用
是不间断地吹出空气，气流顺着橡皮管流向前面的手柄，手柄里面是焊台的加热芯，通电后会发热，里面的气流顺着风
嘴出来时就会把热量带出来。
每个焊台都会配有多个风嘴，不同的风嘴配合不同的芯片来使用，事实上，现在大多数的技术人员只用其中的一个
或两个风嘴就可以完成大多数的焊接工作了，也就是这种圆孔的用得最多。根据我们的使用情况，热风焊台一般选用850
型号的，它的最大功耗一般是450W，前面有两个旋钮，其中的一个是负责调节风速的，另一个是调节温度的。使用之
前必须除去机身底部的泵螺丝，否则会引起严重问题。使用后，要记得冷却机身，关电后，发热管会自动短暂喷出凉气，
在这个冷却的时段，请不要拔去电源插头。否则会影响发热芯的使用寿命。注意，工作时850的风嘴及它喷出的热空气
温度很高，能够把人烫伤，切勿触摸，替换风嘴时要等它的温度降下来后才可操作。
下面讲述QFP芯片的更换
首先把电源打开，调节气流和温控旋钮，使温度保持在250-350 度之间，将起拔器置于集成电路块之下，让喷嘴对
准所要熔化的芯片的引脚加热，待所有的引脚都熔化时，就可以抬起拔器，把芯片取下来。取下芯片后，可以涂适量焊
膏在电路板的焊盘上，用风嘴加热使焊盘尽量平齐，然后再在焊盘上涂适量焊膏，将要更换的芯片对齐固定在电路板上，
再用风嘴向引脚均匀地吹出热气，等所有的引脚都熔化后，焊接就完成了。最后，要注意检查一下焊接元件是否不短路
虚焊的情况。
BGA芯片焊接：
要用到BAG芯片贴装机，不同的机器的使用方法有所不同，附带的说明书有详细的描述。
插槽（座）的更换：
插槽（座）的尺寸较大，在生产线上一般用波峰焊来焊接，波峰焊机可以使焊锡熔化成为锡浆并使锡浆形成波浪，
波浪的顶峰与PCB板的下表面接触，使得插槽（座）与焊盘焊在一起，对于小批量的生产或维修，往往用锡炉来更换插
槽（座），锡炉的原理与波峰焊差不多，都是用锡浆来拆除或焊接插槽，只要让焊接面与插槽（座）吻合即可。
贴片式元器件的拆卸、焊接技巧
贴片式元器件的拆卸、焊接宜选用200～280℃调温式尖头烙铁。贴片式电阻器、电容器的基片大多采用陶瓷材料制
作，这种材料受碰撞易破裂，因此在拆卸、焊接时应掌握控温、预热、轻触等技巧。控温是指焊接温度应控制在200～
250℃左右。预热指将待焊接的元件先放在100℃左右的环境里预热1～2 分钟，防止元件突然受热膨胀损坏。轻触是指
操作时烙铁头应先对印制板的焊点或导带加热，尽量不要碰到元件。另外还要控制每次焊接时间在3秒钟左右，焊接完
毕后让电路板在常温下自然冷却。以上方法和技巧同样适用于贴片式晶体二、三极管的焊接。
贴片式集成电路的引脚数量多、间距窄、硬度小，如果焊接温度不当，极易造成引脚焊锡短路、虚焊或印制线路铜
箔脱离印制板等故障。拆卸贴片式集成电路时，可将调温烙铁温度调至260℃左右，用烙铁头配合吸锡器将集成电路引
脚焊锡全部吸除后，用尖嘴镊子轻轻插入集成电路底部，一边用烙铁加热，一边用镊子逐个轻轻提起集成电路引脚，使
集成电路引脚逐渐与印制板脱离。用镊子提起集成电路时一定要随烙铁加热的部位同步进行，防止操之过急将线路板损
坏。
换入新集成电路前要将原集成电路留下的焊锡全部清除，保证焊盘的平整清洁。然后将待焊集成电路引脚用细砂纸
打磨清洁，均匀搪锡，再将待焊集成电路脚位对准印制板相应焊点，焊接时用手轻压在集成电路表面，防止集成电路移
动，另一只手操作电烙铁蘸适量焊锡将集成电路四角的引脚与线路板焊接固定后，再次检查确认集成电路型号与方向，
正确后正式焊接，将烙铁温度调节在250℃左右，一只手持烙铁给集成电路引脚加热，另一只手将焊锡丝送往加热引脚
焊接，直至全部引脚加热焊接完毕，最后仔细检查和排除引脚短路和虚焊，待焊点自然冷却后，用毛刷蘸无水酒精再次
清洁线路板和焊点，防止遗留焊渣。
检修模块电路板故障前，宜先用毛刷蘸无水酒精清理印制板，清除板上灰尘、焊渣等杂物，并观察原电路板是否存
在虚焊或焊渣短路等现象，以及早发现故障点，节省检修时间。
BGA 焊球重置工艺
★了解
1、 引言
BGA作为一种大容量封装的SMD促进了SMT的发展，生产商和制造商都认识到：在大容量引脚封装上BGA有着极强
的生命力和竞争力，然而BGA单个器件价格不菲，对于预研产品往往存在多次试验的现象，往往需要把BGA从基板上
取下并希望重新利用该器件。由于BGA 取下后它的焊球就被破坏了，不能直接再焊在基板上，必须重新置球，如何对
焊球进行再生的技术难题就摆在我们工艺技术人员的面前。在Indium 公司可以购买到BGA 专用焊球，但是对BGA 每
个焊球逐个进行修复的工艺显然不可取，本文介绍一种SolderQuick 的预成型坏对BGA进行焊球再生的工艺技术。
2、 设备、工具及材料
预成型坏\ 夹具\ 助焊剂\ 去离子水\ 清洗盘\ 清洗刷\ 6 英寸平镊子\ 耐酸刷子\ 回流焊炉和热风系统\ 显微镜\ 指
套（部分工具视具体情况可选用）
3、 工艺流程及注意事项
3.1准备
确认BGA的夹具是清洁的。把再流焊炉加热至温度曲线所需温度。
3.2工艺步骤及注意事项
3.2.1把预成型坏放入夹具
把预成型坏放入夹具中，标有SolderQuik 的面朝下面对夹具。保证预成型坏与夹具是松配合。如果预成型坏需要弯
曲才能装入夹具，则不能进入后道工序的操作。预成型坏不能放入夹具主要是由于夹具上有脏东西或对柔性夹具调整不
当造成的。
3.2.2在返修BGA上涂适量助焊剂
用装有助焊剂的注射针筒在需返修的BGA焊接面涂少许助焊剂。注意：确认在涂助焊剂以前BGA焊接面是清洁的。
3.2.3把助焊剂涂均匀，用耐酸刷子把助焊剂均匀地刷在BGA封装的整个焊接面，保证每个焊盘都盖有一层薄薄的助焊剂。
确保每个焊盘都有焊剂。薄的助焊剂的焊接效果比厚的好。
3.2.4把需返修的BGA放入夹具中，把需返修的BGA放入夹具中，涂有助焊剂的一面对着预成型坏。
3.2.5
放平BAG,轻轻地压一下BGA，使预成型坏和BGA进入夹具中定位，确认BGA平放在预成型坏上。
3.2.6回流焊
把夹具放入热风对流炉或热风再流站中并开始回流加热过程。所有使用的再流站曲线必须设为已开发出来的BGA
焊球再生工艺专用的曲线。
3.2.7冷却
用镊子把夹具从炉子或再流站中取出并放在导热盘上，冷却2分钟。
3.2.8取出
当BGA冷却以后，把它从夹具中取出把它的焊球面朝上放在清洗盘中。
3.2.9浸泡
用去离子水浸泡BGA，过30秒钟，直到纸载体浸透后再进行下一步操作。
3.2.10剥掉焊球载体
用专用的镊子把焊球从BGA上去掉。剥离的方法最好是从一个角开始剥离。剥离下来的纸应是完整的。如果在剥离
过程中纸撕烂了则立即停下，再加一些去离子水，等15至30秒钟再继续。
3.2.11
去除BGA 上的纸屑，在剥掉载体后，偶尔会留下少量的纸屑，用镊子把纸屑夹走。当用镊子夹纸屑时，镊子在焊
球之间要轻轻地移动。小心：镊子的头部很尖锐，如果你不小心就会把易碎的阻焊膜刮坏。
3.2.12清洗
把纸载体去掉后立即把BGA放在去离子水中清洗。用大量的去离子水冲洗并刷子用功刷BGA。
小心：用刷子刷洗时要支撑住BGA以避免机械应力。
注意：为获得最好 的清洗效果，沿一个方向刷洗，然后转90度，再沿一个方向刷洗，再转90度，沿相同方向刷洗，
直到转360度。
3.2.13漂洗
在去离子水中漂洗BGA，这会去掉残留的少量的助焊剂和在前面清洗步聚中残留的纸屑。然后风干，不能用干的纸巾
把它擦干。
3.2.14检查封装
用显微镜检查封装是否有污染，焊球未置上以及助焊剂残留。如需要进行清洗则重复3.2.11-3.2.13。
注意：由于此工艺使用的助焊剂不是免清洗助焊剂，所以仔细清洗防止腐蚀和防止长期可靠性失效是必需的。
确定封装是否清洗干净的最好的方法是用电离图或效设备对离子污染进行测试。所有的工艺的测试结果要符合污染低于
0.75mg NaaCI/cm2的标准。另，3.2.9-3.2.13的清洗步聚可以用水槽清洗或喷淋清洗工艺代替。
4、 结论
由于BGA上器件十分昂贵，所以BGA的返修变得十分必要，其中关键的焊球再生是一个技术难点。本工艺实用、可靠，
仅需购买预成型坏和夹具即可进行BGA的焊再生，该工艺解决了BGA返修中的关键技术难题
焊锡膏使用常见问题分析
★重点
焊膏的回流焊接是用在SMT 装配工艺中的主要板级互连方法，这种焊接方法把所需要的焊接特性极好地结合在一
起，这些特性包括易于加工、对各种SMT 设计有广泛的兼容性，具有高的焊接可靠性以及成本低等；然而，在回流焊
接被用作为最重要的SMT 元件级和板级互连方法的时候，它也受到要求进一步改进焊接性能的挑战，事实上，回流焊
接技术能否经受住这一挑战将决定焊膏能否继续作为首要的SMT 焊接材料，尤其是在超细微间距技术不断取得进展的
情况之下。下面我们将探讨影响改进回流焊接性能的几个主要问题，为发激发工业界研究出解决这一课题的新方法，我
们分别对每个问题简要介绍。
底面元件的固定
双面回流焊接已采用多年，在此，先对第一面进行印刷布线，安装元件和软熔，然后翻过来对电路板的另一面进
行加工处理，为了更加节省起见，某些工艺省去了对第一面的软熔，而是同时软熔顶面和底面，典型的例子是电路板底
面上仅装有小的元件，如芯片电容器和芯片电阻器，由于印刷电路板（PCB）的设计越来越复杂，装在底面上的元件也
越来越大，结果软熔时元件脱落成为一个重要的问题。显然，元件脱落现象是由于软熔时熔化了的焊料对元件的垂直固
定力不足，而垂直固定力不足可归因于元件重量增加，元件的可焊性差，焊剂的润湿性或焊料量不足等。其中，第一个
因素是最根本的原因。如果在对后面的三个因素加以改进后仍有元件脱落现象存在，就必须使用SMT 粘结剂。显然，
使用粘结剂将会使软熔时元件自对准的效果变差。
未焊满
未焊满是在相邻的引线之间形成焊桥。通常，所有能引起焊膏坍落的因素都会导致未焊满，这些因素包括：1，升
温速度太快；2，焊膏的触变性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢复太慢；3，金属负荷或固体含量太低；4，粉料粒度
分布太广；5；焊剂表面张力太小。但是，坍落并非必然引起未焊满，在软熔时，熔化了的未焊满焊料在表面张力的推
动下有断开的可能，焊料流失现象将使未焊满问题变得更加严重。在此情况下，由于焊料流失而聚集在某一区域的过量
的焊料将会使熔融焊料变得过多而不易断开。
除了引起焊膏坍落的因素而外，下面的因素也引起未满焊的常见原因：1，相对于焊点之间的空间而言，焊膏熔敷
太多；2，加热温度过高；3，焊膏受热速度比电路板更快；4，焊剂润湿速度太快；5，焊剂蒸气压太低；6；焊剂的溶
剂成分太高；7，焊剂树脂软化点太低。
断续润湿
焊料膜的断续润湿是指有水出现在光滑的表面上（1.4.5.），这是由于焊料能粘附在大多数的固体金属表面上，并且
在熔化了的焊料覆盖层下隐藏着某些未被润湿的点，因此，在最初用熔化的焊料来覆盖表面时，会有断续润湿现象出现。
亚稳态的熔融焊料覆盖层在最小表面能驱动力的作用下会发生收缩，不一会儿之后就聚集成分离的小球和脊状秃起物。
断续润湿也能由部件与熔化的焊料相接触时放出的气体而引起。由于有机物的热分解或无机物的水合作用而释放的水分
都会产生气体。水蒸气是这些有关气体的最常见的成份，在焊接温度下，水蒸气具极强的氧化作用，能够氧化熔融焊料
膜的表面或某些表面下的界面（典型的例子是在熔融焊料交界上的金属氧化物表面）。常见的情况是较高的焊接温度和
较长的停留时间会导致更为严重的断续润湿现象，尤其是在基体金属之中，反应速度的增加会导致更加猛烈的气体释放。
与此同时，较长的停留时间也会延长气体释放的时间。以上两方面都会增加释放出的气体量，消除断续润湿现象的方法
是：1，降低焊接温度；2，缩短软熔的停留时间；3，采用流动的惰性气氛；4，降低污染程度。
低残留物
对不用清理的软熔工艺而言，为了获得装饰上或功能上的效果，常常要求低残留物，对功能要求方面的例子包括
“通过在电路中测试的焊剂残留物来探查测试堆焊层以及在插入接头与堆焊层之间或在插入接头与软熔焊接点附近的
通孔之间实行电接触”，较多的焊剂残渣常会导致在要实行电接触的金属表层上有过多的残留物覆盖，这会妨碍电连接
的建立，在电路密度日益增加的情况下，这个问题越发受到人们的关注。
显然，不用清理的低残留物焊膏是满足这个要求的一个理想的解决办法。然而，与此相关的软熔必要条件却使这个
问题变得更加复杂化了。为了预测在不同级别的惰性软熔气氛中低残留物焊膏的焊接性能，提出一个半经验的模型，这
个模型预示，随着氧含量的降低，焊接性能会迅速地改进，然后逐渐趋于平稳，实验结果表明，随着氧浓度的降低，焊
接强度和焊膏的润湿能力会有所增加，此外，焊接强度也随焊剂中固体含量的增加而增加。实验数据所提出的模型是可
比较的，并强有力地证明了模型是有效的，能够用以预测焊膏与材料的焊接性能，因此，可以断言，为了在焊接工艺中
成功地采用不用清理的低残留物焊料，应当使用惰性的软熔气氛。
间隙
间隙是指在元件引线与电路板焊点之间没有形成焊接点。一般来说，这可归因于以下四方面的原因：1，焊料熔敷
不足；2，引线共面性差；3，润湿不够；4，焊料损耗棗这是由预镀锡的印刷电路板上焊膏坍落，引线的芯吸作用（2.3.4）
或焊点附近的通孔引起的，引线共面性问题是新的重量较轻的12密耳（μm）间距的四芯线扁平集成电路（QFP棗Quad flat
packs）的一个特别令人关注的问题，为了解决这个问题，提出了在装配之前用焊料来预涂覆焊点的方法（9），此法是扩大局部
焊点的尺寸并沿着鼓起的焊料预覆盖区形成一个可控制的局部焊接区，并由此来抵偿引线共面性的变化和防止间隙，引线
的芯吸作用可以通过减慢加热速度以及让底面比顶面受热更多来加以解决，此外，使用润湿速度较慢的焊剂，较高的活化温
度或能延缓熔化的焊膏（如混有锡粉和铅粉的焊膏）也能最大限度地减少芯吸作用。在用锡铅覆盖层光整电路板之前，用焊
料掩膜来覆盖连接路径也能防止由附近的通孔引起的芯吸作用。
焊料成球
焊料成球是最常见的也是最棘手的问题，这指软熔工序中焊料在离主焊料熔池不远的地方凝固成大小不等的球粒；
大多数的情况下，这些球粒是由焊膏中的焊料粉组成的，焊料成球使人们耽心会有电路短路、漏电和焊接点上焊料不足等
问题发生，随着细微间距技术和不用清理的焊接方法的进展，人们越来越迫切地要求使用无焊料成球现象的SMT工艺。
引起焊料成球（1,2,4,10）的原因包括：1,由于电路印制工艺不当而造成的油渍；2,焊膏过多地暴露在具有氧化作用的
环境中；3,焊膏过多地暴露在潮湿环境中；4,不适当的加热方法；5,加热速度太快；6,预热断面太长；7,焊料掩膜和焊膏间的相
互作用；8,焊剂活性不够；9,焊粉氧化物或污染过多；10,尘粒太多；11,在特定的软熔处理中，焊剂里混入了不适当的挥发物；12,
由于焊膏配方不当而引起的焊料坍落；13、焊膏使用前没有充分恢复至室温就打开包装使用；14、印刷厚度过厚导致“塌
落”形成锡球；15、焊膏中金属含量偏低。
焊料结珠
焊料结珠是在使用焊膏和SMT工艺时焊料成球的一个特殊现象。，简单地说，焊珠是指那些非常大的焊球，其上粘带有
（或没有）细小的焊料球（11）。它们形成在具有极低的托脚的元件如芯片电容器的周围。焊料结珠是由焊剂排气而引起，在预
热阶段这种排气作用超过了焊膏的内聚力，排气促进了焊膏在低间隙元件下形成孤立的团粒，在软熔时，熔化了的孤立焊膏
再次从元件下冒出来，并聚结起。
焊接结珠的原因包括：1,印刷电路的厚度太高；2,焊点和元件重叠太多；3,在元件下涂了过多的锡膏；4,安置元件的压力太
大；5,预热时温度上升速度太快；6,预热温度太高；7,在湿气从元件和阻焊料中释放出来；8,焊剂的活性太高；9,所用的粉料太
细；10,金属负荷太低；11,焊膏坍落太多；12,焊粉氧化物太多；13,溶剂蒸气压不足。消除焊料结珠的最简易的方法也许是改变
模版孔隙形状，以使在低托脚元件和焊点之间夹有较少的焊膏。
焊接角焊接抬起
焊接角缝抬起指在波峰焊接后引线和焊接角焊缝从具有细微电路间距的四芯线组扁平集成电路（QFP）的焊点上完
全抬起来，特别是在元件棱角附近的地方，一个可能的原因是在波峰焊前抽样检测时加在引线上的机械应力，或者是在处
理电路板时所受到的机械损坏（12），在波峰焊前抽样检测时，用一个镊子划过QFP 元件的引线，以确定是否所有的引线在软
溶烘烤时都焊上了；其结果是产生了没有对准的焊趾，这可在从上向下观察看到，如果板的下面加热在焊接区/角焊缝的间
界面上引起了部分二次软熔，那么，从电路板抬起引线和角焊缝能够减轻内在的应力，防止这个问题的一个办法是在波峰焊
之后（而不是在波峰焊之前）进行抽样检查。
竖碑（Tombstoning）
竖碑（Tombstoning）是指无引线元件（如片式电容器或电阻）的一端离开了衬底，甚至整个元件都支在它的一端上。
Tombstoning也称为Manhattan效应、Drawbridging 效应或Stonehenge 效应，它是由软熔元件两端不均匀润湿而引起的；
因此，熔融焊料的不够均衡的表面张力拉力就施加在元件的两端上，随着SMT 小型化的进展，电子元件对这个问题也变得
越来越敏感。
此种状况形成的原因：1、加热不均匀；2、元件问题：外形差异、重量太轻、可焊性差异；3、基板材料导热性差，
基板的厚度均匀性差；4、焊盘的热容量差异较大，焊盘的可焊性差异较大；5、锡膏中助焊剂的均匀性差或活性差，两
个焊盘上的锡膏厚度差异较大，锡膏太厚，印刷精度差，错位严重；6、预热温度太低；7、贴装精度差，元件偏移严重。
Ball Grid Array （BGA）成球不良
BGA 成球常遇到诸如未焊满，焊球不对准，焊球漏失以及焊料量不足等缺陷，这通常是由于软熔时对球体的固定力不
足或自定心力不足而引起。固定力不足可能是由低粘稠，高阻挡厚度或高放气速度造成的；而自定力不足一般由焊剂活性
较弱或焊料量过低而引起。
BGA 成球作用可通过单独使用焊膏或者将焊料球与焊膏以及焊料球与焊剂一起使用来实现； 正确的可行方法是将
整体预成形与焊剂或焊膏一起使用。最通用的方法看来是将焊料球与焊膏一起使用，利用锡62或锡63球焊的成球工艺
产生了极好的效果。在使用焊剂来进行锡62 或锡63 球焊的情况下，缺陷率随着焊剂粘度，溶剂的挥发性和间距尺寸的下
降而增加，同时也随着焊剂的熔敷厚度，焊剂的活性以及焊点直径的增加而增加，在用焊膏来进行高温熔化的球焊系统
中，没有观察到有焊球漏失现象出现，并且其对准精确度随焊膏熔敷厚度与溶剂挥发性，焊剂的活性，焊点的尺寸与可
焊性以及金属负载的增加而增加，在使用锡63 焊膏时，焊膏的粘度，间距与软熔截面对高熔化温度下的成球率几乎没
有影响。在要求采用常规的印刷棗释放工艺的情况下，易于释放的焊膏对焊膏的单独成球是至关重要的。整体预成形的
成球工艺也是很的发展的前途的。减少焊料链接的厚度与宽度对提高成球的成功率也是相当重要的。
形成孔隙
形成孔隙通常是一个与焊接接头的相关的问题。尤其是应用SMT技术来软熔焊膏的时候，在采用无引线陶瓷芯片
的情况下，绝大部分的大孔隙（>0.0005英寸/0.01毫米）是处于LCCC焊点和印刷电路板焊点之间，与此同时，在LCCC城
堡状物附近的角焊缝中，仅有很少量的小孔隙，孔隙的存在会影响焊接接头的机械性能，并会损害接头的强度，延展性和疲
劳寿命，这是因为孔隙的生长会聚结成可延伸的裂纹并导致疲劳，孔隙也会使焊料的应力和协变增加，这也是引起损坏的
原因。此外，焊料在凝固时会发生收缩，焊接电镀通孔时的分层排气以及夹带焊剂等也是造成孔隙的原因。
在焊接过程中，形成孔隙的械制是比较复杂的，一般而言，孔隙是由软熔时夹层状结构中的焊料中夹带的焊剂排气而
造成的（2,13）孔隙的形成主要由金属化区的可焊性决定，并随着焊剂活性的降低，粉末的金属负荷的增加以及引线接头下
的覆盖区的增加而变化，减少焊料颗粒的尺寸仅能销许增加孔隙。此外，孔隙的形成也与焊料粉的聚结和消除固定金属氧
化物之间的时间分配有关。焊膏聚结越早，形成的孔隙也越多。通常，大孔隙的比例随总孔隙量的增加而增加。与总孔隙
量的分析结果所示的情况相比，那些有启发性的引起孔隙形成因素将对焊接接头的可靠性产生更大的影响，控制孔隙形成
的方法包括：1,改进元件/衫底的可焊性；2,采用具有较高助焊活性的焊剂；3,减少焊料粉状氧化物；4,采用惰性加热气氛。5,减
缓软熔前的预热过程。与上述情况相比，在BGA 装配中孔隙的形成遵照一个略有不同的模式（14）。一般说来。在采用锡63 焊
料块的BGA 装配中孔隙主要是在板级装配阶段生成的。在预镀锡的印刷电路板上，BGA 接头的孔隙量随溶剂的挥发性，金
属成分和软熔温度的升高而增加，同时也随粉粒尺寸的减少而增加；这可由决定焊剂排出速度的粘度来加以解释。按照这个
模型，在软熔温度下有较高粘度的助焊剂介质会妨碍焊剂从熔融焊料中排出，因此，增加夹带焊剂的数量会增大放气的可能
性，从而导致在BGA 装配中有较大的孔隙度。在不考虑固定的金属化区的可焊性的情况下，焊剂的活性和软熔气氛对孔隙
生成的影响似乎可以忽略不计。大孔隙的比例会随总孔隙量的增加而增加，这就表明，与总孔隙量分析结果所示的情况相比，
在BGA中引起孔隙生成的因素对焊接接头的可靠性有更大的影响，这一点与在SMT工艺中空隙生城的情况相似。
焊膏的回流焊接是SMT 装配工艺中的主要的板极互连方法，影响回流焊接的主要问题包括：底面元件的固定、未焊
满、断续润湿、低残留物、间隙、焊料成球、焊料结珠、焊接角焊缝抬起、TombstoningBGA 成球不良、形成孔隙等，问
题还不仅限于此，在本文中未提及的问题还有浸析作用，金属间化物，不润湿，歪扭，无铅焊接等。只有解决了这些问题，回流焊
接作为一个重要的SMT装配方法，才能在超细微间距的时代继续成功地保留下去。
电路基础部分完__
第 8 年
