不同焊接方式对电路板上的电容器可靠性影响

mtbf

不同焊接方式对电路板上的电容器可靠性影响 [复制链接]

作为一种储能和滤波元件，电容器的性能对电路处理信号的稳定性影响是决定性的；使用在滤波电路，电容器的高频阻抗ESR和高频感抗会对电容器的容量在不同频率下的变化值起决定性的影响，当高频阻抗较高时，产品在高频下工作时的实际容量将下降，感抗将增加，导致滤波后的波幅增大，信号噪声增大。同时，电容器的可安全使用频率范围降低。由于ESR和ESL的增大，在通过交流信号时产品内部将发热，不光导致产品滤波信号变化，而且可以导致出现热击穿现象。ESR的增加也可以直接导致产品瞬间能够安全通过的直流输出电流值的下降，当ESR偏高时，产品使用在大功率的脉冲充放电电路会出现抗浪涌能力下降，非常容易出现场致击穿现象。

      而这一切，都与电容器的耐焊接热性能密切相关，当焊接条件不同时，焊接将对片式元件的阻抗和漏电流造成破坏性影响。因此，不同的焊接方式对元器件的性能影响也不同。

      对于片式化的电容器，例如叠层陶瓷电容器[MLCC]和片式钽电容器，他们都可以使用载流焊接或波峰焊的方式进行贴装后的焊接，如果生产量小，也可以使用手工进行焊接。

但不同焊接方式实际上对产品的性能和可靠性影响差别非常大，下面将对不同焊接方式对电容器的可靠性影响进行简单分析；

1．  手工焊接；

手工焊接对电容器的性能影响是最致命的，使用不同功率的烙铁和不同熟练程度的人焊接出的产品非常容易对电容器性能造成破坏，根本的原因如下；

．烙铁头的功率；烙铁头的功率一般不能超过30W，因为烙铁头的表面温度与烙铁头的表面读成正比，使用表面温度计对烙铁头的表面温度进行测试，不同功率的烙铁头温度见下表；  
烙铁头功率[W]
  
烙铁头表面温度[摄氏]
  
容许的焊接时间[秒]
  

30
  
350
  
3-5
  

50
  
500
  
不能在此温度下焊接
  


从上表可看出，功率为30W的烙铁头的表面温度最高为350度，而功率为50度的烙铁头的温度则升高到500度，如果使用50W的烙铁头对片式电容器进行焊接，烙铁头的高温将可以马上导致电容器经受超过容许的温度而导致电容器性能下降甚至性能受到彻底破坏。因此，使用手工焊接电容器上板，严格禁止使用功率超过30W的电烙铁。

即使是使用30W的烙铁进行手工焊接，也必须控制烙铁头与电容器的接触时间不能超过3秒，焊接前最好先对电容器进行150度左右的预热，这样可以保证在较短的时间马上可以焊接好。不能使用烙铁头对电容器进行预热，这样做将可以直接导致产品性能受到破坏。因此，熟练程度不同的人的焊接质量很难保证一致性，手工焊损坏的片式元件比例最高。

2．  波峰焊接；

波峰焊是在产品进行表面贴装后，把产品经过预热后，再埋入温度为250-260度的锡溶液中间3-5秒，使焊膏熔化后把产品焊接到板上。由于液态金属具有自然界最高的导热速度，因此机体完全埋入高温锡溶液的片式电容器将经受剧烈的温度冲击，极短时间内的快速温度冲击将导致电容器内部的物理结构因为猛烈的热胀冷缩现象而发生剧烈变化，非常有可能导致电容器的性能受到严重破坏。片式钽电容器有可能出现性能变化，而MLCC则有可能因为电路板的应力变化而出现裂纹，在通过大电流时击穿。尽管片式钽电容器容和陶瓷电容器许使用波峰焊接，但如果焊接方式可以进行选择，应该尽可能使用温度冲击小很多的载流焊接方式；

3．  载流焊接；

载流焊是把产品贴装后通过热风循环炉，通过热空气对产品进行加热，当温度达到焊膏熔点后才把电容器焊接到电路板上。

与前两种焊接方式相比，由于电容器的受热是一个渐进的过程，因此，电容器不会受到猛烈快速的温度冲击，因此，不容易导致电容器内部物理结构的破坏。这样，在焊接后产品的性能将不容易发生质量问题。经过大量实验对比，使用载流焊的方式对元器件的性能的破坏最小。

另外，由于晶振器和高速集成电路一般都有可能与其他的片式元件混装到一块板上，而这些元器件的抗温度冲击性能更差，因此，片式元器件的焊接方式应该进行如下选择；能够使用载流焊的不使用波峰焊，能够使用波峰焊的，不要使用手工焊。

只有这样，才能保证元器件焊接后的性能不因为焊接问题而受到不应有的破坏。

     另外，符合ROHS标准的焊膏有许多种，不同的焊接方式还必须与不同性能的焊膏进行配对，因此，片式元器件的焊接工艺选择实际上也对电路板的组装质量有明显的影响，必须选择正确的焊接方式非常必要。

fireiceball

说的很实在，实际生产中确实需要考虑到许多容易忽略的问题，所以许多产品的质量问题都是可避免的，但却是非常隐蔽的。

橙子

理论值永远是要到实践中来检验的啊，在做电路板的过程中就发现实际计算的和真实测的还是有一定差距的，比如本来电阻是0.5欧姆，可实际运行中就成0.51欧姆了，接着努力！

mtbf

哈哈，再接再厉

mtbf

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