波峰焊接不良解析基础

波峰焊接不良解析基础（一）
·PTH焊料填充不足
·退润湿和不润湿
·焊点空洞
·……
得其道为你一一解答分析思路
波峰焊是现代电子制造重要工艺之一，虽然它一直受到SMT技术的冲击，但还是有相当多的电子元器件无法完全采用SMT封装技术替代，如高可靠性要求的插拔连接器，一些大功率电解电容等。

因此波峰焊还会在电子制造领域发挥重要作用。

那么波峰焊焊接制程有哪些不良？原因是什么？又如何改善呢？
焊接过程是一个热加工过程，一个优良的焊接效果，需要考虑焊料配方、助焊剂、元件和PCB的匹配、工装设计及过程控制参数等。

一个不好的结果可能有多个原因，本文就一些常见的焊接不良、产生原因进行分析，并提出改善建议。

常见波峰焊不良
多锡
PTH焊料填充不足
白斑
拉尖
退润湿和不润湿
板子变形
连锡
焊点空洞
溢锡
锡球
吹孔或针孔
冷焊
漏焊
助焊剂残留
322KM
PTH焊料填充不足
镀通孔焊料填充不足，是指孔内的焊料填充高度没有达到IPC要求（PCB厚度的50%或75%），或者没有达到客户要求，影响焊点的可靠性。

∙如果不良总是发生于相同元件，原因可能是托盘设计有阴影效应（夹具外壁与焊接表面空间过小），减少了熔锡与待焊表面的接触面积。

此时的改善措施是局部削薄托盘（合成石材料最小保留0.5mm厚度）或者改用更薄的钛合金（最小保留
0.2mm厚度）。

∙焊接表面氧化、污染等也会导致上锡不足，此时，应该对元件引脚或孔壁表面进行元素分析找出污染物和污染源；当然，改用活性更强的助焊剂会对不良有所改善。

∙孔径不匹配，通孔与接地大铜箔连接也会导致填充不足，尤其是大电解电容，这种情况需要通过提前的DFM进行设计改善，如重新设计铜孔，用花盘设计，降低焊接时的热量散失。

∙
∙如果不良位置不固定，则有可能是铜孔被污染了，影响了可焊性；也有可能是助焊剂喷涂不够、不均匀等，波峰高度不足也会产生上锡不足。

∙温度也是影响因素之一。

预热不足时，助焊剂活性降低；焊接温度不够会使得熔锡在孔内爬升动能不足，最终造成填充不足。

这就需要调高温度，重新设定焊接温度曲线。

∙链速也会对填充效果产生影响。

链速太快，则焊接时间不足；链速太慢，有可能助焊剂被过分消耗，影响湿润。

∙如果排查整个制程参数都是正常的，那么改用活性更强的助焊剂会对填充质量有很好的改善。

∙锡炉内铜含量过高，会使得熔锡的粘度增加，合金熔点升高，对熔锡的流动性有负面影响。

需要定期对熔锡进行铜含量检测。

退润湿和不润湿
退润湿（De-wetting）
熔锡从已润湿的焊接表面收缩，形成不规则的形状。

不润湿(Non-wetting）
是指待焊接表面接触熔锡时，熔锡与焊接表面之间不发生润湿，没有形成有效连接的一种现象。

∙无论是退润湿还是不润湿，从制程因素来看，首先要检查温度。

预热温度不足，助焊剂不能完全发挥作用清洁待焊接表面，产生拒焊；焊接温度不足，造成焊接面温度无法满足焊接条件，焊料无法与焊盘金属发生合金反应，形成焊点。

适当提高预热和焊接温度，可以改善此项不良。

∙如果排查整个制程参数都正常，就要从材料方面去考虑。

通孔和元件焊接脚过分氧化、污染等会造成焊接表面可焊性差，或者锡炉里熔锡污染严重，劣化了焊料的焊接性能。

这种情况下，建议对样品进行微观观察和成分分析，如SEM和EDX 分析，以寻找污染源，采取对应措施，如更换物料，更换焊料等。

∙助焊剂的活性也可能影响退润湿和不润湿。

活性不足的阻焊剂无法完全清洁焊接面、降低焊料表面张力，此时需要更换活性更强的助焊剂。

焊点空洞
焊接过程中产生的气体滞留在焊料内部不能完全排出就形成空洞。

空洞中没有焊锡材料，对焊点可靠性有负面影响。

∙出现此类不良，最先采取的措施是对PCB进行预先烘烤。

很多实例表明，PCB受潮是此类问题的主因之一。

受潮的PCB在高温条件下释放气体，使得PCB空洞形成的风险加大。

∙焊点空洞与助焊剂的不完全挥发有很大的关系。

不完全挥发的助焊剂里的有机物在高温下会产生气体。

如果气体无通道排放，就会滞留在焊点里从而形成空洞。

提高预热温度和焊接温度，有助于助焊剂的挥发。

∙波峰焊接元件底面与PCB面没有间隙（standoff），也可能形成空洞，因为气体排出通道不畅使得部分气体滞留在孔内。

因此，选择元件时，要做好DFM分析，选择有间隙的元件。

∙铜孔和元件焊接脚氧化、污染、有杂物等也会带来空洞不良。

当一切制程参数正常的情况下，建议往材料方面分析，建议对来料进行SEM和EDX分析，以寻找污染源，根除不利因素。

吹孔或针孔
吹孔
由焊接过程中的废气排出形成，吹孔呈不规则锯齿状，且表面粗糙。

针孔
焊点有小孔穿透焊料表面，大小不规则。

∙此类不良的形成机理是气泡在焊点表面炸开。

优先采取的措施是对PCB进行预先烘烤，杜绝PCB潮气对焊点质量的影响。

∙PCB焊接表面和元件的引脚被污染的情况下，也会生成吹孔或者针孔。

高温条件下，有机污染物分解产生气体，并被熔锡包裹。

在焊点与熔锡脱离固化过程中，外围压力变小，气泡炸开，形成孔洞。

所以，在物料的储存搬运过程中，一定要对其进行严格的保护。

∙助焊剂中吸收空气中的湿气也可能生成针孔或吹孔。

停机状态时，喷头关闭，保持助焊剂的比重和成分稳定。

漏焊
漏焊
焊锡不能润湿焊接引脚和焊盘，无法形成有效焊点连接。

∙焊接脚的长度小于板厚时，漏焊不良最容易发生。

所以，做好DFM，选用焊接引脚能穿出焊接板面至少（L）0.5mm的元件。

∙当通孔元件底面与PCB面没有间隙时，助焊剂在高温下挥发出的气体没有通道逸出，滞留在孔内阻碍焊料润湿孔壁。

所以，选择元件务必选用有间隙的元件。

∙焊接脚和通孔氧化、污染等会使得它们的可焊性降低，最终会造成漏焊的现象。

所以，保护好来料是保证焊接质量的重要举措。

∙波峰托盘的阴影效应也会造成漏焊。

对此，削薄托盘、增大托盘开孔（焊接焊盘到托盘外壁的空间不小于2.5mm）、改用更薄的钛合金材料都可以改善漏焊。