（接上文）

3 PCB焊接點大量增加對可靠性的影響

PCB的失和故障中最大的比率是焊接點的失效，其失效（故障）率可高到70%以上。而焊接點的失效（故障）率主要表現(xiàn)為焊接點界面處“虛焊”（界面的面積非全部焊接上、或部分焊接著、或焊接不飽滿等）和斷裂（斷離而開路、特別是“虛焊”時占多數(shù)，因為結(jié)合力減小了），因此減少PCB上的焊接點的數(shù)量是提高可靠性的主要方向！

目前PCB的發(fā)展趨勢是高密度化，也就是說：PCB于元器件的焊接點不是減少而是還得繼續(xù)迅速增加著！為了解決這個問題，主要方法：

（1）埋置無源元件在PCB板內(nèi)；

（2）埋置有源元件在PCB板內(nèi)。

（3）更新現(xiàn)有的焊接工藝，使其滿足pcb高密度、多焊點、精密焊接的需求。

這樣一來，PCB板面上的焊接點就可以提高可靠性，也可以大大地提高或延長使用壽命！

3.1 埋置無源元件的必要性

無源元件（指電阻、電容和電感）是用來組成“濾波電路”以消除或減輕干擾湖無用的信號，保證需要的信號完整或較完整地通過，因此在安裝有源元件（如IC集成電路）的同時，必然在其周圍安裝著很多的無源的元件。

3.1.1 無源元件的數(shù)量越來越多

在PCB組裝中，大多數(shù)的無源元件數(shù)與有源元件數(shù)比是處在（15~50）:1之間。但是，由于有源（IC等）元件的集成度越來越高和信號傳輸高頻化與高速化，要求配置的無源（電阻、電容和電感）元件也隨著越來越多，起比率也越來越靠近50:1。表5示出一般PCB組裝中的各種元件的比率情況。

目前一個典型的移動電話產(chǎn)品中元器件的總數(shù)量可達400多個，而有源（IC組件）元件不到20個，380多個是無源（電容、電阻和電感）元件。在這個移動電話中，無源元件占PCB80%的面積、70%的組裝成本！

3.1.2PCB制造面臨的挑戰(zhàn)

由于有源（IC等）元件的集成度越來越高和信號傳輸高頻化與高速化，要求配置的無源（電阻、電容和電感）元件也隨著越來越多，起比率也越來越靠近50:1。目前情況，不管BGA（球柵陣列組件）的I/O（輸入/輸出）數(shù)量增加到多高，其中30%~50%的焊點均屬于無源元件的焊接！

（1）小型化的挑戰(zhàn)。

在PCB組裝中，由于有源元件周圍要安裝匹配的大量無源元件，它們將占據(jù)著大部分面積，如在普通的一個移動電話中，無源元件占PCB面積的80%，而目前功能更多、性能更好的移動電話中，其占比還要大些。所以在PCB發(fā)展時必須創(chuàng)新和發(fā)展小型化或集成化作為重點。

（2）低成本的挑戰(zhàn)。

在PCB的安裝中已經(jīng)遇到成本的挑戰(zhàn)！無源元件安裝在PCB表面上，不僅占據(jù)著80%左右的面積而且占據(jù)了70%左右的組裝的成本，同時它也是影響電子組裝的低效率的主要因素。另外，目前的有源元件和無源元件的制造成本和組裝成本剛好是相反的。

（3）高頻高速化的挑戰(zhàn)。

電子產(chǎn)品的高頻化（含高速數(shù)字化）的發(fā)展是非?？焖俚?，不僅是幾個GHz的問題而幾十GHz問題，隨著是幾百GHz 到幾千GHz的事情！在高頻化條件下，各種元件的端電極、焊點、焊盤、連線、孔等都會帶來寄生參量（如寄生電容、寄生電感等），這種寄生參量將隨著高頻增加程度而增加，并產(chǎn)生“干擾”造成傳輸信號損失或“失真”，而無源元件所形成的電路是引起寄生參量的主要因素！

（4）高可靠性化的挑戰(zhàn)。

電子產(chǎn)品的高可性的主要課題是故障率問題，而焊接點的故障率是最大的，大約占70%左

右。焊接點故障主要來自三個方面：

①焊接點焊接缺陷，如虛焊、焊接不完整等；

②焊接點結(jié)合力小，不能抵抗住冷/熱沖擊（內(nèi)應力）、震動等能力；

③環(huán)境影響如氧化、腐蝕等削弱焊接點結(jié)合力。

（5）尺寸極限。

隨著小型化的發(fā)展和要求，元器件的尺寸越來越小，而尺寸的縮小帶來安裝的困難度就越大，同時安裝的成本也越來越高。如片式電阻為例，從0603（1.6 mm×0.8 mm）→0402（1.0 mm×0.5 mm）→0201（0.6 mm×0.3 mm），目前可小到01005（0.4 mm×0.2 mm）。盡管還可以再小下去，但安裝十分困難，生產(chǎn)率低、成本也高、可靠性有帶來課題。

還有經(jīng)濟效益方面也是一個問題,如低的生產(chǎn)率、高成本和可靠性（故障率）等。

3.1.3 激光焊錫技術(shù)的發(fā)展

激光焊錫技術(shù)作為一種新型的焊接方法，為PCB的高密度化和可靠性提供了新的解決方案。激光焊錫技術(shù)作為一種先進的無接觸熱傳導型加熱焊接工藝，利用高能量密度的激光束作為熱源，通過精確控制激光參數(shù)，實現(xiàn)焊料的快速熔化和焊接。這種焊接方法具有熱影響區(qū)域小、焊接速度快、焊接質(zhì)量高等特點，能夠有效避免傳統(tǒng)焊接過程中的熱損傷和機械損傷。

激光焊錫技術(shù)的非接觸式加工特點能有效降低焊接殘余應力，減少對周圍焊點及零件的損傷。特別是在傳統(tǒng)手工烙鐵難以接近的部位，激光焊錫技術(shù)能夠順利完成焊接作業(yè)，展現(xiàn)出其在微小空間和復雜立體產(chǎn)品焊接作業(yè)中的獨特優(yōu)勢。此外，激光焊錫無殘留、不需要清洗、熱影響小，這些特點使得激光焊錫成為提高焊接質(zhì)量的理想選擇。

4 總結(jié)

總之，隨著PCB高密度化提高將帶來焊接點的面積和焊接結(jié)合力的減小，而高密度化和信號傳輸高頻化與高速數(shù)字化的結(jié)合，必然帶來PCB內(nèi)部高溫化和焊接點熱應力增大化，這些是威脅著PCB的高可靠性的主要根源！因此，在PCB高密度化、信號高頻化等的產(chǎn)品中，必須加強高導熱化措施，而有效的方法是把無源元件和有源元件埋置到PCB內(nèi)部或采用激光焊錫技術(shù)，這些方法不僅是目前和今后PCB開發(fā)和制造的亮點，也是PCB發(fā)展和升級的根本出路！

本文由大研智造撰寫，專注于提供智能制造精密焊接領(lǐng)域的最新技術(shù)資訊和深度分析。大研智造是集研發(fā)生產(chǎn)銷售服務為一體的激光焊錫機技術(shù)廠家，擁有20年+的行業(yè)經(jīng)驗。想要了解更多關(guān)于激光焊錫機在智能制造精密焊接領(lǐng)域中的應用，或是有特定的技術(shù)需求，請通過大研智造官網(wǎng)與我們聯(lián)系。歡迎來我司參觀、試機、免費打樣。

審核編輯 黃宇