波峰焊焊接空洞问题的分析与解决对策

波峰焊焊接空洞问题的分析与解决对策

汪训义 黄泓鑫

珠海格力电器股份有限公司 519000 四川省德阳市 618000

摘要：本文主要通过对现阶段波峰焊焊接空洞问题进行分析，来探讨解决波峰焊焊接空洞问题的有效措施，以加强对波峰焊焊接工作的研究，统计实际生产过程中出现的焊接不良率，以针对性措施来提高波峰焊焊接质量，提高企业生产效率，为售后质量提供重要保障，从而规避产品安全隐患，降低生产成本，为企业带来更多的经济效益。

关键词：波峰焊；焊接空洞；有效措施；质量

波峰焊可使插件板焊接面直接与高温液态多锡接触，以达到焊接目的，其中高温液态锡一直维持斜面，液态锡在特殊装置下会出现一道道类似波浪的现象。波峰焊主要是先将元件插入于相应的元件孔中，然后再预涂助焊剂，进行预热，预热的温度应当达到90摄氏度至100摄氏度之间，长度控制在一米左右，波峰焊的温度在220摄氏度至240摄氏度之间，冷却之后切除多余插件脚，然后进行检查。目前，波峰焊接在制程中质量不够稳定，控制器分厂反馈焊接不良率较高，补焊难度较大，严重影响了企业的生产效率和手和质量，需对其进行深入研究，发现其中出现的问题，并采取有效措施来加以解决。

1. 现阶段波峰焊焊接空洞问题分析

现阶段，波峰焊焊接空洞问题主要表现在两个方面：一方面是在印制板制程工艺上还有所不足。主要指的是印制板的排气效果不佳，PCB孔内毛刺需要进行整改，PCB的孔径要予以优化，忽视了对印制板的管理；另一方面则是在无铅波峰焊施工方面有所欠缺，需要进一步优化和改进。主要指的是应当优化波峰焊焊接工艺的各项参数，未重视对无铅波峰焊焊接设备的维护和保养，在原料的选择上还有一定的问题，没能实施有效的焊料取样分析工作^[1]。

2. 解决波峰焊焊接空洞问题的有效措施

1. 优化印制板制程工艺

在处理元件紧贴印制板的时候，需要使波峰焊能够进行排气。可加强和PCB设计人员的交流与沟通，以不影响PCB电气性为前提，与该电解电容PCB的位号面积范围，增设两个透气孔，以便于气体排除。与此同时，一方面要整改PCB孔内毛刺，基于PCB工艺制作流程，核实钻孔后未经过粗磨去除孔边波峰。通过制作工艺流程，来实现孔内毛刺披锋清除的目标。改善后的流程应当如下：丝印线路—蚀刻—电脑钻孔—磨板—丝印阻焊/文字—磨外型—V-CUT电脑测试—OPS—外观检验—打包^[2]。在改善对策实施之后，观察25组PCB孔径质量，可发现孔内毛刺下线的不良均在500PPM以下，对策目标达成；另一方面，要确定PCB的孔径，应当实施控制变量法，在保持引脚直径不变的基础上，采用梯度递增的方式来设置孔径，即孔间隙倍数为1、2、4、6，如下表：

可建立仿真模型，考虑入口、出口以及焊盘区域，底部设置焊盘，顶部没有焊盘。为了更好捕捉焊接过程，对焊接区域网格细分。在进行模拟仿真时，可发现当孔间隙越小的时候，爬锡能力越强，和毛细作用力相关；随着孔间隙的增大，焊点成型越差，无法形成有效焊点，表明孔间隙对焊接成型有一定的影响；当孔间隙为0.6毫米的时候，焊接爬锡和成型均得到最佳效果。因此可将PCB孔间隙设置为0.6毫米。

除此之外，还应当加强印制板受潮管理，需使PCB的清洁度达到规定要求，将其水分含量控制在规定范围内，以最大程度避免焊接空洞，需制定制程部件板存放管理制度，做好超期处理工作，可从以下几个方面着手：一是在消化超期库存的时候，可于试焊之前，充分发挥电子视频显微镜的作用，据此来观察PCB的氧化情况。完成焊接之后，则应当使用电子视频显微镜来对焊点进行观察，掌握焊盘焊接的实际情况，了解焊锡、引脚焊接的真实情况。可使用X-RAY监测设备，来观测焊点的爬高、空洞状况；二是在存放印制板的时候，需要于其表面涂上一层助焊剂，将其温度控制在30摄氏度以内，相对湿度不可超过百分之七十五。如若是在没有腐蚀气体的室内环境中进行储存，印制板的保存期为六个月。在拆除PCB的原厂塑料袋包装之后，其最长保存期仅有半年，如若开封之后无法确定使用，则需要重新使用新包装袋将其进行包装，并贴上相印的时间管控标签。若是在拆封之后的半年内没有经过使用，不管是否进行了重新包装，都要将其退回生产厂家，协调重新氧化，实施助焊剂涂抹工艺

^[3]。拆封之后的印制板，不可长时间暴露于空气中，否则会影响其焊接效果，需要把控好印制板拆封至完成波峰焊的间隔时间，一般不可超出三天。在进行AI拆封之后，可讲其送至SMT车间，于一小时内完成相应工序，铁血好点胶固化时间，然后把印制板送至手插车间，再来把控波峰焊时间。

2. 优化无铅波峰焊工艺

为解决当前无铅波峰焊工艺中存在的问题，需实施针对性措施来进行优化，可做到以下几点：第一，要选择适宜的波峰焊工艺参数，确定好温度曲线。在科学技术日新月异的当下，实施无铅波峰焊工艺的时候，应当引入新的焊接结束、新的焊接设备，以便于科学设置无铅焊接温度曲线。混装印制电路板的时候，如若出现焊接空洞，则可以根据实际情况来对延长焊接时间，对焊接温度进行相应的调整，以保障焊点的良好性。在无铅波峰焊接过程中，可分为预热、焊接和冷却三个温度区域，利用温度曲线测试仪可绘制出相应的温度曲线，以确保所满足的产品能够达到焊接工艺要求。在遵循波峰焊工艺流程的前提下，需充分考虑无铅波峰焊使用的各项材料和设备，然后进行相应的实验，来寻找其最佳参数值；第二，要加强对波峰焊设备的维护和保养，以避免出现焊接空洞的状况。如若波峰焊接设备长时间没有进行维护，那么其发生故障的可能性就会比较高，波峰焊锡炉炉壁上容易粘有锡渣，会存在祝焊接残留物、PCB氧化物，焊盘会受到一定的污染，不利于波峰焊接工艺的开展^[4]。基于此，需要以“日”、“周”、“月”、“季度”、“年”为单位来实施定期的维护保养工作。清理干净锡炉波峰喷嘴，去除其中的氧化物，加强对喷雾机构的维护，避免其有残留物存在，保证传动机构、锡炉宽机构的正常运行，以使波峰焊机处于良好状态；第三，要选择适宜的焊料、助焊剂。相同温度条件下，新型无铅电子焊料比锡铅焊料的表面张力要大，焊料内部气体排除难度也相对来说更大，因此也极为出现空洞问题。需优化助焊剂配方，有效降低焊锡表面张力，使之保持一定的湿润性，并保有活性。要确保助焊剂活化温度达到工艺要求，与高熔点相匹配；第四，还应当做好焊料取样分析工作，需将铝含量、铜含量控制在规定范围内，以免造成污染。

结束语

总而言之，要重视对波峰焊焊接工艺的研究，采取有效措施来避免焊接过程中出现空洞，以保障波峰焊焊接质量。

参考文献：

[1]杨波;.波峰焊接工艺技术浅析[J].民营科技,2018:38.

[2]唐丙辉,田锋,韩刚峰,王玲玲,郭建,马欣.降低波峰焊焊接不良率的QCC活动[C].2012.

[3]祝振北,孙琪.选择性波峰焊接工艺的应用研究[J].铁道通信信号,2017

[4]钱忠良,成平,李先军.选择性波峰焊接工艺优化及焊点评价[J].中国科技信息,2018:65-66.