本文针对常见的波峰疵点进行l不良机理分析，结合实际生产经验，论证了通过优化设计和工艺操作，可大幅降低焊接疵点率，进而提高PCBA的批量生产效率及可靠性。
【关键词】波峰焊接 设计 工艺 疵点 对策
1 波峰焊接疵点的概述分类
因设计工艺、焊接工艺参数、焊接设备、物料异常导致的波峰焊接疵点，需通过再次焊接（包括手工焊接和小锡炉侵焊）进行修复的统称波峰焊接疵点，按照其主要形成机理大致分为设计类和工艺操作两类。
1.1 工艺疵点
简单定义就是因焊接设备异常、焊接工艺参数不合理、焊接辅料异常、器件可焊性差等主要原因引起的波峰焊接疵点。
1.2 设计疵点
指只能通过器件布局、焊盘/封装尺寸、安全间距、孔径公差匹配等设计更改才能彻底改善的波峰焊接疵点（除工艺疵点外的波峰焊接疵点）。
因波峰焊接不良疵点的形成机理具有多元化，各种因素互相交叉影响，所以解决的方法也有多种，只能从设计、成本、可制造性综合考量确定最优化的解决方案。
2 设计因素对波峰焊焊接质量的影响
2.1 PCB设计因素
需满足可批量制造性、可维修性的需求
（1）针对双面机贴和单面手插DIP的PCBA，要避免密集型交叉布局，机贴器件和手插器件尽量分开集中布局，机贴焊盘和手插件焊盘要预留≥3mm的安全间距（图1），便于波峰焊夹具的制作，减少流动焊锡“阴影遮蔽效应”，（见图3、图4圆圈处）避免遮蔽焊盘导致空焊、虚焊。
（2）对于红胶工艺后进行波峰焊接的PCBA，S0P类翼型器件的焊盘长边必须和波峰焊运行方向平行，贴片器件应平行过炉方向高低有序布局，或通过波峰夹具调整最佳方向，保证波峰液面充分接触润湿焊盘。
（3）手插件的引脚直径对应的PCB孔径的匹配必须合理，引脚和孔径的匹配间隙建议控制在0.1-0.3mm。过小难插件，过大引脚和孔径不同心，易导致虚焊、半边焊、锡少。圆形引脚对应圆形孔径；矩形引脚对应的孔径长和宽比引脚长和宽大0.2mm最佳，当矩形引脚的长宽比小于4比3时可按长边宽度设计圆形孔径，如表1。
（4）引脚间距≤2.0mm多芯接插件，其矩形长边方向应尽量和波峰运行方向平行布局，减少尾部连焊疵点。如果设计局限，须增加尾端窃锡焊盘或适当缩小焊盘环宽、增加相邻间距来改善弥补。
（5）手插元器件引脚或导线伸出焊盘高度要求≤2.5mm，过长时浸锡过深易拉尖、连焊。
（6）PCB的拼板原则：PCB拼板要考虑波峰焊夹具的制作尺寸上限对波峰焊设备的局限，还要充分考虑其负载及热变形程度，减少PCB中部下陷变形易渗锡，而边缘又易虚焊，必要时考虑制作波峰焊夹具。
2.2 波峰焊夹具设计
（1）根据PCB来确定波峰焊夹具内PCB填充方式及最佳夹持运行方向。对贴片和手插件交叉的夹具开窗区域周边要进行下沉处理，或顺波峰运行方向设计导流槽，减少高度落差造成的“遮蔽效应”。（见上图2示意）
（2）波峰焊夹具的开孔区和屏蔽区之间的连接加强筋尽量和波峰运行方向平行，开孔区域要求规则，尽量和运行方向水平/垂直，拐角和开孔内边缘进行倒角处理，缓解“遮蔽效应”，保证焊锡良好流动性。
（3）波峰焊夹具沉坑开孔边缘距离波峰焊接焊盘需>1.0mm以上。同时夹具沉坑罩壁边缘进行倒角处理。
3 焊接辅料对波峰焊接疵点的影响
波峰焊接主要涉及SMD器件、DIP手插器件、及焊接辅料这几类物料。其中焊接辅料（焊料、助焊剂）讲究和工艺环境、生产材料兼容匹配，对焊接质量具有直接的影响，且有一定隐蔽性。SMD器件、DIP手插器件的异常相对比较直观，也容易解决。
3.1 无铅焊锡的管控
目前无铅焊接多数采用OSP裸铜板材，在波峰焊接过程中铜元素会不停渗析到炉胆内，超过0.5-0.9%的范围时，会导致焊锡熔点升高、流动性差、呈现脆性，高比例出现拉尖、连焊等常见不良，对波峰焊接的影响最为明显，需重点监控，而其他金属元素因接触源相对少，所以含量比较稳定。
（1）炉胆内焊锡要求铜成分含量0.5-0.9%；当铜含量高于0.9%，可采用先舀锡再添加纯锡的方法直接稀释。或采用分阶段加纯锡，同步取样监测，也可控制铜含量。
（2）当然也可采用“比重除铜法”对锡槽内部进行除铜。
3.2 无铅助焊剂的管控
助焊剂的主要作用是在焊接的过程中改善焊接面的湿润，能够有效的去除待焊接面中的氧化物。要求具在较大范围的温度工艺窗口中保持稳定性。但目前助焊剂普遍推崇免洗型，部分含有一定卤素量，当卤素残留过多会影响表面绝缘电阻，要根据实际需求及相关的技术标准，对其卤素的含量进行有效的控制。
（1）推行免洗无卤低固助焊剂，对卤素含量进行严格管控。
（2）对使用非无卤助焊剂的产品，进行相关严格的气候试验，评估表面绝缘阻抗对产品的影响。
（3）在不影响焊接质量前提下适当减少助焊剂涂覆量，控制PCBA表面残留。
4 波峰焊工艺参数对波峰焊接疵点的影响
4.1 波峰焊相关工艺参数设置和控制要求
波峰焊接工艺的温度、时间、速度这三个主要参数是互相影响和牵制，运输速度影响热平衡的效果和焊接/冷却时间，波峰状态（高度/宽度）又能改变焊接时间。所以通过减少温差冲击，平缓达到热平衡，利用合理的工艺参数设置才能顺利完成波峰焊接。
4.2 波峰焊工艺参数设置
预热/焊接温度均指产品上的实际温度，即获得合格波峰焊温度曲线的实测温度为准。 如客户或产品对焊接工艺参数有特殊工艺要求时，视波峰焊设备实际性能与客户协商确定标准。
（1）在保证焊接质量的工艺环境下，运输速度和焊接温度的优化调整呈正比，提高链速必须同步提高温度来对应；降低链速可变相延长焊接时间，但温度需适当下调，同时可解决轻微的可焊性下降缺陷、降低热损。
（2）为追求高效产出而提高运输链速，必须适当提高预热/焊接温度，必要时还需通过调整波峰挡板拓宽波峰宽度达到延长焊接时间，进而保证焊接质量。
（3）波峰焊的预热区域升温速率建议<3度，避免助焊剂过快挥发导致虚焊连焊；焊接后的冷却速率要求<8度，过快易焊点表面易锡裂或冷焊，过慢影响焊点合金密度（强度）及生产效率。
（4）减少预热区和焊接区域过渡间的温度落差，缓解骤升焊接高温对PCBA的瞬间热冲击，避免器件热损、假焊、拉尖。可通过提高预热峰值、延长预热时间、降低焊接峰值温度改善。
（5）波峰焊接的时间一定要求控制在3-5秒，过短易假焊、连焊。过长易器件热损、焊盘剥离等不良现象。如图5所示。
5 小结
综合上述分析可得知解决波峰焊接疵点首先需从设计源头抓起，物料无异常，工艺参的合理数设置，是降低焊接疵点和返修成本、提高产品的可靠性的关键。当然规范的工艺优化和良好的执行力度也是决定焊接质量的重要因素。
作者单位
创维集团彩电事业本部制造总部工程技术部 广东省深圳市 518000