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深度解析新能源汽车FPC柔性软板焊接制程中虚焊和冷焊不良分析改善!

2023-03-07 08:21

  随着电子信息行业不断发展,汽车PCB产品也向超薄性、小元件、高密度、细间距方向快速发展;单位汽车PCB上元器件组装密度越来越高,线宽、间距、焊盘越来越细小、已到微米级,复合层数越来越多,客户端的品质要求也在不断的提高;chip类元件已经达到03015的大小,对制造工艺以及贴装检测的精度要求越来越高。

  虚焊就是常说的冷焊(cold solder),表面看起来焊接良好,而实际内部并没有通,或者处于可能通也可能不通的中间不稳定状态。有些是因为焊接不良或少锡造成元件脚和焊垫没有导通。其他还有因为元件脚、焊垫氧化或有杂质造成,肉眼的确不容易看出(这里定义的虚焊指PCBA上的焊点虚焊。)

  电子产品失效故障中,虚焊焊点失效占很大比重,据统计数字表明,在电子整机产品故障中,有将近一半是由于焊接不良引起的,几乎超过电子元器件失效的概率,它使电子产品可靠性降低,轻则噪声增加技术指标劣化,重则电路板无法完成设计功能,更为严重的是导致整个系统在未有任何前兆的情况下突然崩溃,造成重大的经济损失和信誉损失。

  在电子产品生产的测试环节以及售后维修环节,虚焊造成的故障让技术人员在时间、精力上造成极大的浪费,有时为找一个虚焊点,用上一整天的时间的情况并不鲜见。

  在电子产品生产过程及维修过程中,即使从各方面努力,也无法根治虚焊现象,因此,虚焊一直是困扰电子行业的焦点问题。

  产生原因:是由于焊件表面没有清洁干净、焊剂用得太少以及焊接时间过短所引起的不良。基板可焊面和电子元件可焊面被氧化或污染;焊料性能不良、助焊剂性能不良、基板焊盘金属镀层不良;焊接参数(温度、时间)设置不当。

  影响:虚焊使焊点成为或有接触电阻的连接状态,导致电路工作不正常,或出现电连接时通时不通的不稳定现象,电路中的噪声 (特别在通信电路中) 增加而没有规律性,给电路的调试、使用和维护带来重大隐患。此外,也有一部分虚焊点在电路开始工作的一段较长时间内,保持电气接触尚好,因此不容易发现。但在温度变化、湿度变化和振动等环境条件作用下,接触表面逐步被氧化,接触慢慢地变得不完全起来,进而使电路“罢工”。另外,虚焊点的接触电阻会引起局部发热,局部温度升高又促使不完全接触的焊点情况进一步恶化,最终甚至使焊点脱落,电路完全不能正常工作。这一过程有时可长达一、二年。

  新能源行业成为全球的关注点,不仅包括车身制造,也包括动力电池;目前FPC应用涵盖车灯、显示模组、BMS(电池管理系统)/VCU(整车控制器)/MCU(核心功率电子单元)三大动力控制系统、传感器、高级辅助系统等相关场景。单车FPC用量将超过100片。动力电池FPC需求也在迅速起量,最新数据显示,汽车PCB中,FPC的占比已经由12%提升至15%,未来还将继续增长。

  在电子产品生产和维修服务中,要从一台成千上万个焊点的电子设备里找出引起故障的虚焊点来,这并不是一件容易的事。所以,虚焊是电路可靠性的一大隐患,必须引起重视,研究其规律,采取措施,降低其危害。

  柔性线路板(Flexible Printed Circuit 简称FPC)又称软性线路板、挠性线路板,在历史上的角色是电缆线束的替代品,种类有单面板、双面板、多层板和软硬结合板。

  汽车FPC在动力电池,主要是锂电池上的应用目的是替代传统的铜线线束,此前,新能源汽车动力电池采集线采用传统铜线线束方案,常规线束由铜线外部包围塑料而成,对空间的挤占大。相较铜线线束,FPC由于其高度集成、超薄厚度、超柔软度等特点,在安全性、轻量化、布局规整等方面具备突出优势。

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