关于波峰焊主要焊接故障的报告

一、问题描述

2012年8月1日至2012年8月27日,某控制器分厂主板线各班组波峰焊焊接故障突出,详细数据如下：

所有焊接故障中通孔和焊锡短路类故障最为突出,分别占总故障数的约46%和37%.

二、主要故障原因分析

1孔的原因分析：

通孔的成因主要有以下基几点：

1>、PCB焊盘、通孔镀层或者元件引脚表层被污染、氧化,造成可焊性差,焊接过程中焊锡的爬升困难或者焊锡对焊盘的润湿性下降导致沉铜孔、焊盘部分不上锡.

2>、预热温度过低、过高导致助焊剂活性差或丧失活性,助焊剂涂敷不均匀,对焊盘、元件引脚、通孔内部的助焊作用不够,直接影响钎料在其表面的润湿、漫延.

3>、波峰高度不够、导轨倾角太大：波峰高度不足或者导轨倾角太大直接导致钎料的毛细作用爬升高度下降、波峰上压至孔内的焊料不足、焊料与焊盘的接触时间减短,形成大比例的通孔现象.

4>、波峰焊链速过快,PCB与波峰接触时间不够；链条抖动较大,焊接过程不够稳定.

5>、通孔孔径与元件引脚直径不匹配：元件插装后引脚在过孔内间隙过小则导致钎料在短时间内不能爬升至元件面,过大则毛细作用不够,受重力作用直接导致焊锡回落到锡炉中.

6>、自插设备插装元件过紧：按照设计标准,

7>、助焊剂喷涂量过大或者PCB水分含量超标,这种通孔的造成尤其是在基板材质较差（如板材为CM-1）或者使用较粗糙钻孔方式的PCB上较为常见,焊接前助焊剂不能完全挥发溢出,由于水分蒸发的蒸汽形成高压作用,而蒸汽的溢出主要是孔径处,进而形成针孔类焊接不良现象,这种原因造成的通孔通常会在板面上伴随着形成锡珠.

8>、过孔冲孔不良,孔内有毛刺,边缘有锯齿状铜屑,焊盘不圆滑,导致焊锡表面张力变小,焊锡未能抓住元器件引脚和焊盘,出现通孔缺陷.

9>、焊盘偏移：如下图焊盘偏离过孔圆心时,焊盘大的部分就类似于窃锡焊盘,从而焊盘较窄处的焊锡就被收拢到焊盘较宽处.

10>、元件引脚引出面为平面的元器件贴紧在板面插装：波峰焊接时PCB孔壁释放的热气不能从上方流出,热气从从焊点的下方排出导致通孔缺陷.

2.短路的原因分析：

1>、PCB设计不合理,焊盘间距过窄,过波峰焊的插件元件的焊盘间距应大于0.5mm.优选插件元件引脚间距≥2.0mm,焊盘边缘间距d≥1.0mm.

2>、焊接温度过低或波峰焊链速过快,使锡炉中焊锡的粘度相对增大.

3>、PCB预热温度过低：由于PCB与元器件温度没有预热到足够高,焊接时元器件和PCB吸热,使实际焊接温度降低,增大了焊锡的粘度.

4>、助焊剂活性差或者比重小,不能有效破坏金属氧化膜,降低焊料的表面张力.

5>、焊料中锡的比例不足,或者钎料中杂质Cu的成分超标,是焊料粘度增加,流动性变差.焊锡中各类杂质的上限含量及其对焊点的质量影响分析如下：

6>、主板过波峰焊方向不对或者元器件排布方向与要求不一致：多个引脚在同一直线上的器件,象连接器、DIP封装器件、T220封装器件,布局时应使其轴线和波峰焊方向平行；封装类型为QFP的贴片IC,若需波峰焊焊接,要求设计偏斜45度角过锡炉.如SOP类贴片芯片其引脚如果与锡波平行,就很容易形成短路.

7>、自动插件时,余留的元件引脚太长,需限制在0.8～3mm以下.

8>、插装元件引脚不规则或插装歪斜,焊接前引脚之间已经接近或已经碰上.

9>、主板焊盘设计不合理：封装类型为QFP的贴片IC,若采用波峰焊焊接,窃锡焊盘和IC两个最近引脚间的最小间隙为0.4～

0.5mm,且要求设计偏斜45°角过锡炉；跳线帽窃锡焊盘长度（从孔中心计算）大于等于4.00mm（如下图一）；配线针座焊盘使用椭圆形焊盘,同时要求每间隔一个针脚放置一个窃锡焊盘,设计长度一般不小于4mm,宽度与焊盘同宽.另外类似特殊元件（如排阻、单排针座连接器等焊盘排布类似的元件）焊盘排布和过板方向垂直,亦采用条形显示器针座的窃锡焊盘设计.

跳线帽窃锡焊盘要求示意图

三、改进措施：

1.主板通孔改进措施：

5、对于元件地面为平面的元器件进行设计改善,元件底面增加凸台或元件面透气孔、缝等,如下图：

3>、自插批量生产时要及时点检元器件的引脚长度和成型方向是否符合要求,并及时调整、维护设备.