波峰焊接常见不良情况

波峰焊接是一种借助泵压作用，使熔融的液态焊料表面形成特定形状的焊料波，当插装了元器件的装联组件以定角度通过焊料波时，在引脚焊区形成焊点的工艺技术。在波峰焊接过程中，可能会出现以下常见不良情况：

• 多锡（PTH焊料填充过度）：

• 元件焊端和引脚有过多的焊料包围，润湿角大于90°。产生原因包括焊接温度过低或传送带速度过快，使熔融焊料的黏度过大；PCB预热温度过低，焊接时元件与PCB吸热，使实际焊接温度降低；助焊剂的活性差或比重过小；焊盘、插装孔或引脚可焊性差，不能充分浸润，产生的气泡裹在焊点中；焊料中锡的比例减少，或焊料中杂质Cu的成份高，使焊料黏度增加、流动性变差；焊料残渣太多等。

• 焊料填充不足（PTH焊料填充不足、白斑、拉尖、退润湿和不润湿等）：

• 插装孔及导通孔焊料不饱满，焊料未爬到元件面的焊盘上。可能是PCB预热和焊接温度过高，使焊料的黏度过低；插装孔的孔径过大，焊料从孔中流出；插装元件细引线大焊盘，焊料被拉到焊盘上，使焊点干瘪；金属化孔质量差或阻焊剂流入孔中；PCB爬坡角度偏小，不利于焊剂排气等因素导致。

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• 焊点桥接或短路：

• PCB设计不合理，焊盘间距过窄；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；PCB预热温度过低，焊接时元件与PCB吸热，使实际焊接温度降低；焊接温度过低或传送带速度过快，使熔融焊料的黏度降低；阻焊剂活性差等原因可能造成这种不良情况。

• 润湿不良、漏焊、虚焊：

• 元件焊端、引脚、印制板基板的焊盘氧化或污染，或PCB受潮；Chip元件端头金属电极附着力差或采用单层电极，在焊接温度下产生脱帽现象；PCB设计不合理，波峰焊时阴影效应造成漏焊；PCB翘曲，使PCB翘起位置与波峰焊接触不良；传送带两侧不平行（尤其使用PCB传输架时），使PCB与波峰接触不平行；波峰不平滑，波峰两侧高度不平行（电磁泵波峰焊机的锡波喷口被氧化物堵塞时，波峰出现锯齿形）容易造成漏焊、虚焊；助焊剂活性差，造成润湿不良；PCB预热温度过高，使助焊剂碳化，失去活性，造成润湿不良等。

• 焊点拉尖：

• PCB预热温度过低，使PCB与元器件温度偏低，焊接时元件与PCB吸热；焊接温度过低或传送带速度过快，使熔融焊料的黏度过大；电磁泵波峰焊机的波峰高度太高或引脚过长，使引脚底部不能与波峰接触；助焊剂活性差；焊接元件引线直径与插装孔比例不正确，插装孔过大，大焊盘吸热量大等情况会导致焊点拉尖。

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• 板面脏污：

• 主要由于助焊剂固体含量高、涂敷量过多、预热温度过高或过低，或由于传送带爪太脏、焊料锅中氧化物及锡渣过多等原因造成。

• PCB变形：

• 一般发生在大尺寸PCB，由于大尺寸PCB重量大或由于元器件布置不均匀造成重量不平衡。

• 掉片（丢片）：

• 贴片胶质量差，或贴片胶固化温度不正确，固化温度过高或过低都会降低粘接强度，波峰焊接时经不起高温冲击和波峰剪切力的作用，使贴装元件掉在料锅中。

• 电极气泡：

• 在焊接过程中，电极附近出现气泡。可能原因包括焊盘上有焊通孔、元件附近的胶层不稳定或饱和，或是波峰炉中的气体未完全排除。

• 引脚损伤：

• 焊接引脚出现变形或损伤。可能是焊接过程中引脚受力过大、引脚与焊盘配合不合适或焊接温度过高所致。

• 引脚偏移：

• 焊接引脚位置相对于焊盘中心有较大的偏离。可能因为焊盘孔偏移、引脚与焊盘孔配合松动或使用不合适的焊接参数。

波峰焊接不良情况的改进措施

针对波峰焊接中的不良情况，可以采取以下改进措施：

• 优化焊接参数：

• 轨道倾角对焊接效果有明显影响，特别是在焊接高密度SMT器件时。当倾角太小时，较易出现桥接，特别是焊接中SMT器件的“遮蔽区”更易出现桥接；而倾角过大，虽然有利于桥接的消除，但焊点吃锡量太小，容易产生虚焊。轨道倾角应控制在5° - 7°之间。

• 波峰的高度会因焊接工作时间的推移而有一些变化，应在焊接过程中进行适当的修正，以压锡深度为PCB厚度的1/2 - 1/3为准。通过精确调整波峰高度和PCB通过的速度，可以保证焊锡均匀覆盖焊盘，同时避免焊接桥连等问题。传送带速度过快或过慢都会影响焊接质量，需要根据具体的焊接情况进行调整。

• 焊接温度对焊接质量影响显著。温度过低时，焊料的扩展率、润湿性能变差，容易产生虚焊、拉尖、桥接等缺陷；温度过高时，则加速了焊盘、元器件引脚及焊料的氧化，也易产生虚焊。一般焊接温度应控制在250±5℃。同时，预热温度也很关键，预热可以使助焊剂中的溶剂充分挥发，让印制板在焊接前达到一定温度，以免受到热冲击产生翘曲变形。通常预热温度控制在180 - 200℃，预热时间1 - 3分钟。

• 温度控制：

• 波峰高度和速度：

• 轨道倾角：

• 提高PCB和元器件质量：

• 元器件先到先用，不要存放在潮湿的环境中，不要超过规定的使用日期，以防止元件焊端、引脚氧化或污染。对于表面贴装元器件，可选择三层端头结构的，其元件本体和焊端能经受两次以上的260℃波峰焊的温度冲击。对于引脚有损伤、变形或者与焊盘配合不合适的元器件要进行调整或更换，例如引脚偏移问题可能需要检查焊盘孔位置、更换焊盘或调整焊接参数来解决。

• 在设计插件元件焊盘时，焊盘大小尺寸设计应合适。焊盘太大，焊料铺展面积较大，形成的焊点不饱满，而较小的焊盘铜箔表面张力太小，形成的焊点为不浸润焊点。孔径与元件引线的配合间隙太大，容易虚焊，当孔径比引线宽0.05 - 0.2mm，焊盘直径为孔径的2 - 2.5倍时，是焊接比较理想的条件。对于贴片元件焊盘设计，应考虑让端或引脚正对着锡流的方向，以利于与锡流的接触，减少虚焊和漏焊。同时，波峰焊接不适合于细间距QFO、PLCC、BGA和小间距SOP器件焊接，要波峰焊接的这一面尽量不要布置这类元件，较小的元件不应排在较大元件后，以免较大元件妨碍锡流与较小元件的焊盘接触造成漏焊。另外，要确保PCB板的平整度，一般要求翘曲度要小于0.5mm，如果大于0.5mm要做平整处理，尤其是薄的印制板更要严格控制翘曲度，否则无法保证焊接质量。

• 提高PCB板的加工质量，如金属化通孔的质量等。如果出现金属化孔质量差或阻焊剂流入孔中的情况，可能导致焊料填充不足等问题，需要反映给PCB加工厂提高加工质量。

• PCB设计与加工：

• 元器件质量与管理：

• 助焊剂和焊料管理：

• 锡铅焊料在高温下（250℃）不断氧化，使锡锅中锡 - 铅焊料含锡量不断下降，偏离共晶点，导致流动性差，出现连焊、虚焊、焊点强度不够等质量问题。可采用添加氧化还原剂使已氧化的SnO还原为Sn，减小锡渣的产生；不断除去浮渣；每次焊接前添加一定量的锡；采用含抗氧化磷的焊料；采用氮气保护（让氮气把焊料与空气隔绝开来，取代普通气体，避免锡渣的产生，但这种方法要求对设备改型，并提供氮气，目前最好的方法是在氮气保护的氛围下使用含磷的焊料，可将浮渣率控制在最低程度，焊接缺陷最少、工艺控制最佳）等方法来保证焊料质量。

• 助焊剂在焊接质量的控制上举足轻重，其作用包括除去焊接表面的氧化物、防止焊接时焊料和焊接表面再氧化、降低焊料的表面张力、有助于热量传递到焊接区。目前，波峰焊接所采用的多为免清洗助焊剂。选择助焊剂时要求熔点比焊料低、浸润扩散速度比熔化焊料快、粘度和比重比焊料小、在常温下贮存稳定。如果助焊剂出现活性差等问题，需要更换焊剂或调整适当的比例。另外，助焊剂的涂敷量也要控制好，涂敷量过多可能导致板面脏污等问题，过少可能造成润湿不良等情况。

• 助焊剂：

• 焊料：

• 设备维护与清洁：

• 保持波峰焊机的良好状态，例如电磁泵波峰焊机的波峰喷口如果被氧化物堵塞时，会使波峰出现锯齿形，容易造成漏焊、虚焊等问题，所以要定期清理波峰喷嘴。传送带爪如果太脏也可能造成板面脏污等不良情况，需要定期清洁。同时，每天结束工作时应清理焊料残渣，防止残渣过多影响焊接质量。

波峰焊接不良案例分析

案例一：PCBA波峰焊接过程中出现吹孔、焊料不饱满及虚焊案例

• 现象描述：某系统产品PCBA，在波峰焊接过程中多个元器件孔出现吹孔、焊料不饱满及虚焊等缺陷。

• 问题定位：经分析，排除了波峰焊接参数导致的影响，确认为PCB来料问题。对吹孔部位的切片观察，发现焊接不良区域的焊点表面光亮，除有吹孔外，焊料对焊盘润湿良好。进一步对有问题的PCBA吹孔处做切片分析，查看孔壁铜镀层的厚度和孔壁镀层表面的粗糙度。

• 机理分析：

• 对不良PTH孔壁镀铜厚度（要求≥20μm）测试，结果在工艺要求范围内；对不良PTH孔壁粗糙度（要求≤25.4μm）测试，也在工艺要求范围内。

• 该板虚焊的插件孔的成品孔径要求为0.4±0.08mm，实测成品孔径为0.45mm，偏上限；测量元器件引脚的直径为0.1mm，元器件引脚只占插件孔径的22%；而业界一般控制元器件引脚直径应占插件孔径的30% - 50%，其焊料爬升条件最理想，该PCB插件孔的成品孔径偏大，导致孔壁与元器件引脚之间的空隙较大，焊料爬升较困难，从而造成焊料不足。

• 观察切片发现气孔从孔壁处吹出，由于PCB受潮有残留的水汽在孔内，并且因元器件孔径与孔壁的空隙大而焊接时间只有3 - 5s，在孔内的气泡不能及时散发出或残留的气泡吹出造成焊料不饱满的现象。因设备原因导致PCB厚板药水交换困难，除胶不净使树脂上吸附钯效果不好，会有局部空洞，从而导致PTH孔壁铜层局部区域缺失形成空洞；沉铜缸HCH0含量偏低，导致整个铜缸的活性降低，沉积速率下降，引起PCB背光不良；未按工艺要求操作，没有隔齿插架，造成背光不良；PCB受潮，残留在孔内的气泡不能及时散发出或形成的气泡吹出造成焊料不饱满。

• 此款PCB为6月24日l#线生产，PCB的厚度为2.4mm，纵横为6.58，工艺文件要求沉铜时采用隔齿插架或两次沉铜方式生产，但实际只进行了一次沉铜并未隔齿插架，违反工艺文件要求。

• 生产当日坏机记录发现上午8:30活化缸振动装置已坏，除胶缸振动装置松动，造成PCB的PTH孔中钯吸附不良，在沉铜时因孔中局部缺钯而形成空洞。

• 生产当日药水化验记录，早上9:00时HCH0只有4.5g/l（要求为8g/l），上午11:00时HCH0只有5.64g/l，HCH0含量过低会影响背光，并且未对不合格药水所生产的板进行追踪。

• 生产当日背光记录，1#线背光按正常流程进行（2h做一次背光），对出问题的PCB板工艺要求隔齿插架并检查背光，而生产时此板未做背光。

• PTH生产相关问题：

• 孔壁相关分析：

• 解决措施：

• 插件孔钻孔时的孔径补偿由原来的0.15mm改为0.10mm，以改善因孔大而元器件引脚小使间隙过大所带来的负面影响。

• 为防止PCB受潮，应在140℃下烘烤2h，每叠不超过40pcs。

• 仓库存放区域应进行温度、湿度管控，要求温度≤30℃，湿度≤75%。出货前检查湿度指示卡有无变色至20%以上（PCB受潮）。

案例二：波峰焊LED灯一脚透锡，一脚不透锡案例

• 现象描述：波峰焊LED灯出现一脚透锡，一脚不透锡的情况。

• 分析手段：运用金相切片分析的手段，研究焊接工艺过程和问题原因。

• 可能原因推测：

• 引脚与焊盘的可焊性差异，可能其中一个引脚表面存在轻微氧化或者污染，影响了焊料的润湿和爬升。

• PCB设计方面，如引脚对应的焊盘在热传导或者焊料流动路径上存在差异，例如其中一个焊盘周围有阻碍焊料流动的线路布局或者阻焊层设计不合理。

• 焊接过程中，波峰的不均匀性，可能导致两个引脚接触到的焊料波的状态不同，例如波峰高度、温度或者流速在两个引脚位置存在差异。

案例三：由PCB变形导致的波峰焊接不良

• 现象描述：在大尺寸PCB的波峰焊接中，出现焊接不良情况，如部分区域漏焊、虚焊等。

• 原因分析：

• 大尺寸PCB由于重量大或者元器件布置不均匀造成重量不平衡，从而导致PCB变形（翘曲）。当PCB翘曲度超出一定范围（一般要求小于0.5 - 1.0%）时，会使PCB翘起位置与波峰焊接触不良，影响焊料与焊盘、引脚的充分接触，进而导致焊接不良。

• 解决措施：

• 在PCB设计时尽量使元器件分布均匀，在大尺寸PCB中间设计工艺边以增强其平整度。如果已经出现变形，可以采用一些物理方法进行校正，如使用夹具固定或者进行加热整形等，使翘曲度达到波峰焊接的要求范围。

波峰焊接质量提升方法

一、焊接前的质量控制

（一）PCB板质量控制

• 设计优化：

• 在设计插件元件焊盘时，要确保孔径与元件引线的配合间隙合适，一般当孔径比引线宽0.05 - 0.2mm，焊盘直径为孔径的2 - 2.5倍时，焊接条件较为理想。对于贴片元件焊盘，应考虑其布局方向，尽量让端或引脚正对着锡流的方向，以减少虚焊和漏焊。同时，避免在波峰焊接面布置不适合波峰焊的细间距QFO、PLCC、BGA和小间距SOP器件，还要注意元件排列顺序，较小的元件不应排在较大元件后，防止较大元件妨碍锡流与较小元件的焊盘接触造成漏焊。

• 合理设计PCB板的布局，对于大尺寸PCB，要注意元器件分布均匀，避免因重量不平衡导致PCB变形。可以在大尺寸PCB中间设计工艺边，提高PCB的平整度和稳定性，有助于波峰焊接时与焊料波的良好接触，保证焊接质量。

• 平整度控制：

• 波峰焊接对印制板的平整度要求很高，一般要求翘曲度要小于0.5mm，如果大于0.5mm要做平整处理。尤其是厚度较薄（如1.5mm左右）的印制板，其翘曲度要求更严格，否则无法保证焊接质量。对于已经变形的PCB，可以采用物理方法如夹具固定、加热整形等方式进行校正，使其达到波峰焊接的要求。

• 清洁与保存：

• 在焊接

波峰焊过炉治具清洗剂W4000H介绍：

波峰焊过炉治具清洗剂W4000H是一款新型的水基清洗剂，采用合明科技专利技术研发，用于清洗焊接治具、夹具、旋风分离器和冷凝管上被烘焙的助焊剂、松香、油污等顽固残留物质。该产品攻克了碱性清洗剂对铝合金治具等敏感材料不兼容的行业难题，对铝合金、合成石、玻纤材料等均具有优良的材料兼容性。因其清洗力强、材料兼容性好、不含卤素、气味小、无泡沫等优点，可同时适用于超声波、喷淋、浸泡和手工刷洗等多种清洗工艺，且使用寿命是传统表面活性剂型清洗剂的3-10倍。

波峰焊过炉治具清洗剂W4000H的产品特点：

1、适用于超声波、喷淋、浸泡和手工刷洗等多种清洗工艺。

2、不含卤素、气味小、无泡沫，使用安全。

3、使用寿命是传统表面活性剂型清洗剂的3-10倍，大幅度降低了使用成本。

4、超强的清洗力能够完全清除所有类型的锡膏和助焊剂残留物,且清洗过程中不易起泡。

5、对黄铜，玻璃，陶瓷，橡胶，塑料，钢，复合材料，铸铁、铝合金等敏感材料具安全兼容性。

6、清洗非顽固污垢时，可将清洗剂用DI水稀释1倍后使用，同样能达到很好的清洗效果。

波峰焊过炉治具清洗剂W4000H的适用工艺：

W4000H适用于超声波清洗工艺、喷淋清洗工艺、手工刷洗和浸泡等清洗方式。

波峰焊过炉治具清洗剂W4000H的产品应用：

W4000H水基清洗剂可清洗焊接治具、夹具、旋风分离器和冷凝管上被烘焙的助焊剂、松香、油污等顽固残留物质，对各种类型的助焊剂和锡膏残留都有非常好的溶解性。