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深度解析新能源汽車FPC柔性軟板焊接制程中虛焊和冷焊不良分析改善!

2023-03-07 08:21

  隨著電子信息行業(yè)不斷發(fā)展,汽車PCB產(chǎn)品也向超薄性、小元件、高密度、細(xì)間距方向快速發(fā)展;單位汽車PCB上元器件組裝密度越來(lái)越高,線寬、間距、焊盤越來(lái)越細(xì)小、已到微米級(jí),復(fù)合層數(shù)越來(lái)越多,客戶端的品質(zhì)要求也在不斷的提高;chip類元件已經(jīng)達(dá)到03015的大小,對(duì)制造工藝以及貼裝檢測(cè)的精度要求越來(lái)越高。

  虛焊就是常說的冷焊(cold solder),表面看起來(lái)焊接良好,而實(shí)際內(nèi)部并沒有通,或者處于可能通也可能不通的中間不穩(wěn)定狀態(tài)。有些是因?yàn)楹附硬涣蓟蛏馘a造成元件腳和焊墊沒有導(dǎo)通。其他還有因?yàn)樵_、焊墊氧化或有雜質(zhì)造成,肉眼的確不容易看出(這里定義的虛焊指PCBA上的焊點(diǎn)虛焊。)

  電子產(chǎn)品失效故障中,虛焊焊點(diǎn)失效占很大比重,據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明,在電子整機(jī)產(chǎn)品故障中,有將近一半是由于焊接不良引起的,幾乎超過電子元器件失效的概率,它使電子產(chǎn)品可靠性降低,輕則噪聲增加技術(shù)指標(biāo)劣化,重則電路板無(wú)法完成設(shè)計(jì)功能,更為嚴(yán)重的是導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)在未有任何前兆的情況下突然崩潰,造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和信譽(yù)損失。

  在電子產(chǎn)品生產(chǎn)的測(cè)試環(huán)節(jié)以及售后維修環(huán)節(jié),虛焊造成的故障讓技術(shù)人員在時(shí)間、精力上造成極大的浪費(fèi),有時(shí)為找一個(gè)虛焊點(diǎn),用上一整天的時(shí)間的情況并不鮮見。

  在電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程及維修過程中,即使從各方面努力,也無(wú)法根治虛焊現(xiàn)象,因此,虛焊一直是困擾電子行業(yè)的焦點(diǎn)問題。

  產(chǎn)生原因:是由于焊件表面沒有清潔干凈、焊劑用得太少以及焊接時(shí)間過短所引起的不良?;蹇珊该婧碗娮釉珊该姹谎趸蛭廴荆缓噶闲阅懿涣?、助焊劑性能不良、基板焊盤金屬鍍層不良;焊接參數(shù)(溫度、時(shí)間)設(shè)置不當(dāng)。

  影響:虛焊使焊點(diǎn)成為或有接觸電阻的連接狀態(tài),導(dǎo)致電路工作不正常,或出現(xiàn)電連接時(shí)通時(shí)不通的不穩(wěn)定現(xiàn)象,電路中的噪聲 (特別在通信電路中) 增加而沒有規(guī)律性,給電路的調(diào)試、使用和維護(hù)帶來(lái)重大隱患。此外,也有一部分虛焊點(diǎn)在電路開始工作的一段較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),保持電氣接觸尚好,因此不容易發(fā)現(xiàn)。但在溫度變化、濕度變化和振動(dòng)等環(huán)境條件作用下,接觸表面逐步被氧化,接觸慢慢地變得不完全起來(lái),進(jìn)而使電路“罷工”。另外,虛焊點(diǎn)的接觸電阻會(huì)引起局部發(fā)熱,局部溫度升高又促使不完全接觸的焊點(diǎn)情況進(jìn)一步惡化,最終甚至使焊點(diǎn)脫落,電路完全不能正常工作。這一過程有時(shí)可長(zhǎng)達(dá)一、二年。

  新能源行業(yè)成為全球的關(guān)注點(diǎn),不僅包括車身制造,也包括動(dòng)力電池;目前FPC應(yīng)用涵蓋車燈、顯示模組、BMS(電池管理系統(tǒng))/VCU(整車控制器)/MCU(核心功率電子單元)三大動(dòng)力控制系統(tǒng)、傳感器、高級(jí)輔助系統(tǒng)等相關(guān)場(chǎng)景。單車FPC用量將超過100片。動(dòng)力電池FPC需求也在迅速起量,最新數(shù)據(jù)顯示,汽車PCB中,F(xiàn)PC的占比已經(jīng)由12%提升至15%,未來(lái)還將繼續(xù)增長(zhǎng)。

  在電子產(chǎn)品生產(chǎn)和維修服務(wù)中,要從一臺(tái)成千上萬(wàn)個(gè)焊點(diǎn)的電子設(shè)備里找出引起故障的虛焊點(diǎn)來(lái),這并不是一件容易的事。所以,虛焊是電路可靠性的一大隱患,必須引起重視,研究其規(guī)律,采取措施,降低其危害。

  柔性線路板(Flexible Printed Circuit 簡(jiǎn)稱FPC)又稱軟性線路板、撓性線路板,在歷史上的角色是電纜線束的替代品,種類有單面板、雙面板、多層板和軟硬結(jié)合板。

  汽車FPC在動(dòng)力電池,主要是鋰電池上的應(yīng)用目的是替代傳統(tǒng)的銅線線束,此前,新能源汽車動(dòng)力電池采集線采用傳統(tǒng)銅線線束方案,常規(guī)線束由銅線外部包圍塑料而成,對(duì)空間的擠占大。相較銅線線束,F(xiàn)PC由于其高度集成、超薄厚度、超柔軟度等特點(diǎn),在安全性、輕量化、布局規(guī)整等方面具備突出優(yōu)勢(shì)。

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