通孔焊接在解决虚焊问题上的优势

在电子制造领域，焊接质量对于产品的稳定性和可靠性起着决定性作用。虚焊作为一种常见且棘手的焊接缺陷，可能引发电子产品故障，严重时甚至导致产品失效。通孔焊接和标贴焊接作为两种主流的焊接方式，在应对虚焊问题上各有特点，而通孔焊接凭借其独特的工艺特性，在解决虚焊问题方面展现出显著优势。

虚焊问题剖析

虚焊本质上是在焊接过程中，连接接头的界面未能形成合适厚度的合金层(IMC)，导致焊点的焊接轮廓形状不完整。虚焊焊点主要分为两类：一类是通过直接观察就能发现的，如半焊、缺焊，此类焊点的焊接轮廓明显不完整;另一类则是在整机电性能测试、整机可靠性试验或实际使用过程中才会暴露出来的，像空洞、吹孔等情况，这类焊点内部存在缺陷，会使电阻值增大，进而导致焊点导电性能变差。

虚焊的产生原因复杂多样。从印制电路板(PCB)的设计角度来看，焊盘大小、焊盘孔径与插装元器件引线的直径若配合不当，就容易引发虚焊。例如，焊盘过小会致使锡量不足，而焊盘过大则会造成焊点扁平，两者都会影响焊点的导电性能。从焊接工艺方面分析，助焊剂的助焊性能不佳是一个关键因素。助焊剂需要适应波峰焊的预热温度、锡炉温度以及焊接时间等参数。若锡炉温度设置不合理，会影响液态焊料的粘度和流动性，无法满足补充基板通过波峰时所带走的热量的需求;焊接时间设置不当，则会影响基板焊盘、元器件引线被液态焊料的浸润时间，以及基板通过波峰时所能承受的热量。此外，在预热阶段，若助焊剂温度过高，会出现碳化趋势，失去助焊作用，减弱其在预热区的去氧化物能力以及在焊接时对焊锡的表面漫流作用;若助焊剂预热时温度过低，在焊接前或焊接时，助焊剂中的气泡会阻碍焊锡与焊盘、元器件引线接触，从而在焊点内部形成空洞类虚焊。

通孔焊接与标贴焊接对比

标贴焊接，即表面贴装技术(SMT)，将无引脚或短引脚的表面贴装元器件直接贴装、焊接到 PCB 表面规定位置。这种焊接方式适用于小型化、高密度的电子组装需求，能够有效减小电子产品的体积。然而，在应对虚焊问题上，标贴焊接存在一定局限性。由于表面贴装元器件的引脚较短甚至无引脚，与焊盘的连接主要依靠表面张力和少量的焊料，在受到外力、温度变化等因素影响时，焊点容易出现开裂、松动等虚焊现象。特别是对于一些对机械强度要求较高的应用场景，标贴焊接的焊点可能无法提供足够的稳固性。

通孔焊接，尤其是通孔回流焊工艺(THR)，则展现出不同的特性。该工艺先采用丝网印刷方式将锡膏印刷在通孔焊盘上，接着将插装元器件插入通孔内，最后通过回流焊完成与表贴元器件的焊接。与标贴焊接相比，通孔焊接的元器件引脚穿过 PCB 上的通孔，在焊接过程中，引脚与焊盘以及通孔壁之间能够形成更为牢固的机械连接和电气连接。这种连接方式使得焊点在承受外力时，能够更好地分散应力，降低焊点开裂、松动的风险，从而有效减少虚焊问题的发生。

通孔焊接在解决虚焊问题上的优势

机械连接牢固性优势

在通孔焊接中，元器件引脚贯穿 PCB 的通孔，焊接后形成的焊点不仅在 PCB 表面有焊料连接，引脚与通孔壁之间也会形成可靠的连接。这种三维立体的连接方式大大增强了焊点的机械强度。以常见的插件式电阻器为例，其引脚插入通孔并焊接后，能够承受较大的拉力和剪切力。相比之下，标贴焊接的电阻器仅通过表面贴装方式与焊盘连接，在受到相同外力作用时，更容易出现焊点脱落、虚焊的情况。对于一些需要在复杂环境下工作的电子产品，如工业控制设备、汽车电子等，可能会受到震动、冲击等外力影响，通孔焊接的牢固机械连接能够确保焊点在长期使用过程中保持稳定，有效避免因外力作用导致的虚焊问题，显著提高产品的可靠性。

焊接过程中对焊接缺陷的抑制优势

对焊料量的控制优势：在通孔回流焊工艺中，通过精确控制锡膏印刷的量，能够确保在焊接过程中有足够的焊料填充通孔和形成良好的焊点。先进的锡膏印刷设备可以根据通孔的大小、元器件引脚的直径等参数，精准地控制锡膏的印刷量，避免出现焊料不足导致的虚焊问题。同时，由于锡膏是预先印刷在焊盘和通孔周围，在回流焊接过程中，焊料的流动更加可控，能够更好地填充引脚与通孔之间的间隙，减少空洞、缺焊等焊接缺陷的产生。而在标贴焊接中，对于一些微小的表面贴装元器件，如 0201、01005 封装的电阻、电容等，要精确控制焊料量较为困难，容易因焊料量不足或过多引发虚焊、桥接等问题。

对焊接温度和时间的适应性优势：通孔焊接在回流焊接过程中，元器件引脚和焊盘能够充分吸收热量，因为引脚贯穿通孔，热量可以通过引脚均匀地传递到整个焊接区域。这使得焊接过程对温度和时间的波动有更好的适应性。即使在回流焊过程中温度曲线出现一定程度的偏差，由于引脚与焊盘、通孔壁之间的大面积接触，仍能保证有足够的热量使焊料充分熔化并形成良好的焊点。相比之下，标贴焊接的元器件由于引脚短且与焊盘接触面积相对较小，对温度和时间的变化更为敏感。若回流焊温度过低或时间过短，可能导致焊料无法充分熔化，从而产生虚焊;若温度过高或时间过长，则可能损坏元器件或使焊点出现过度氧化等问题。例如，在焊接一些对温度敏感的芯片时，标贴焊接需要更加严格地控制温度曲线，而通孔焊接则相对更具容错性，能够在一定程度上降低因温度和时间控制不当导致虚焊的风险。

可检测性与可修复性优势

可检测性优势：通孔焊接形成的焊点较大且具有明显的三维结构，在进行焊接质量检测时，无论是采用目视检测、X 射线检测还是其他无损检测方法，都更容易发现潜在的焊接缺陷。目视检测时，操作人员可以直观地观察到焊点的形状、焊料的填充情况等，判断是否存在虚焊、缺焊等问题。X 射线检测能够清晰地显示引脚与通孔壁之间的焊接情况，以及焊点内部是否存在空洞等缺陷。相比之下，标贴焊接的焊点较小且较为扁平，在检测过程中，一些微小的虚焊缺陷可能难以被发现，特别是对于一些多层 PCB 板上的表面贴装元器件，检测难度更大。

可修复性优势：当发现通孔焊接的焊点存在虚焊问题时，修复相对较为容易。由于引脚贯穿通孔，维修人员可以通过重新加热焊点，添加适量的焊料等方式进行修复。例如，使用电烙铁对虚焊的通孔焊点进行补焊时，能够方便地将热量传递到引脚与焊盘的连接部位，使焊料重新熔化并填充缺陷部位。而对于标贴焊接的元器件，一旦出现虚焊，由于其引脚短且与焊盘紧密贴合，修复过程需要更加精细的操作和专业的设备，如使用热风枪等设备进行局部加热修复，但在修复过程中容易对周围的其他元器件造成影响，增加了修复的难度和风险。

总结

综上所述，通孔焊接在解决虚焊问题上相较于标贴焊接具有多方面的优势。其牢固的机械连接能够有效抵抗外力作用，减少因外力导致的虚焊;在焊接过程中，对焊料量和焊接温度、时间的良好控制能力，降低了焊接缺陷产生的概率;同时，在可检测性与可修复性方面也表现出色，便于及时发现和解决虚焊问题。尽管随着电子产品向小型化、轻量化方向发展，标贴焊接技术得到了广泛应用，但在一些对焊接质量和可靠性要求极高的领域，如航空航天、医疗设备等，通孔焊接技术凭借其在解决虚焊问题上的独特优势，仍然占据着重要地位。在实际电子制造过程中，应根据产品的具体需求和应用场景，合理选择焊接方式，以确保电子产品的高质量和高可靠性。