随着电子工业的发展,产品的品质要求越来越高,对焊点的强度、结合力等提出了更高的要求.而焊接后的焊点形态、金属界面的金属间化合物厚度、焊点空洞、PCB焊盘附着力、PCB;器件的可焊性、合金成分等都会影响焊点强度和结合力.

而在波峰焊工艺中,通孔焊接不可避免会存在空洞问题,而不同的客户对空洞的要求会有不同,如何来减少焊点中的空洞数量；如何减小空洞的尺寸一直困扰工艺工程师.

本文仅就通孔元件焊接的空洞问题,通过设定不同的参数,在喷锡类PCB电路板上进行试验.确定影响空洞数量和尺寸的主要参数.

参数设定

通过讨论,选择PCB的烘烤、助焊剂的流量、PCBA的预热、PCBA的浸润时间和波峰焊的氮气含量五个参数,采用DOE的方法,分别设定2个参数（见表1）进行试验.

试验实施

材料：

• PCB：喷锡板,厚度1.2毫米 器件：电解电容、安规电容、IC等器件  助焊剂：水基型助焊剂设备：波峰焊：Ersa Powerflow N2

试验方法

就以上5个参数采用DOE方式进行排序,同时每组参数重复一次进行试验.焊接后的测试板再通过X-ray、切片实验来检验焊点质量和确认焊点的空洞尺寸.

炉温板：用实板制作测温板.将热电偶分别放置在PCB上表面和几个通孔元件的焊接孔内.用以监测波峰焊的焊接温度.测温板如下图所示：

数据收集：

本实验是先使用X-ray检测每片板子的焊接情况—上锡率、空洞大小.然后进行切片试验来测量焊点的空洞的具体尺寸.

典型的X-Ray图片：

• 存在空洞的焊点

典型的切片图片：

小结

• 浸润时间、预热温度和氮气含量对焊点的空洞尺寸影响比较大.

• 较长的浸润时间、较高的预热温度和较低的氮气含量有利于改善焊点的空洞尺寸.没有氮气功能的波峰焊焊接有待进一步验证对空洞的影响.

• 通过对PCB电路板的烘烤可以改善焊点的空洞问题.

• 助焊剂的喷涂量对空洞的影响不明显.

数据分析：

通过切片进行焊点空洞尺寸测量,收集数据后进行分析显示如下：

主效应图

说明

此文仅就用水基型助焊剂在喷锡板和充氮波峰焊条件下,测试各参数对的焊点空洞的影响.在其他PCB电路板表面处理和设备条件下的影响有待验证.

本文实验数据由利华科技技术中心实验室提供,实验室主管邱华伟执行相关实验并完成初稿,技术中心经理付秀国编写审核.