孙德松
（杭州金通科技）
择要：
波峰焊气孔问题是较严重的质量问题，该毛病一样平常处于钎缝的内部，但经加工后会暴露于钎缝表面，并因而对组件的密封性、导电性和抗堕落性等带来不利影响。一样平常情形下焊点表面光滑，结晶周详，无针孔，否则称之为气孔不良。通过剖析平基底DIP元件波峰焊气孔不良的一个范例案例，找出该类元件在波峰焊后涌现气孔不良的根本缘故原由和有效改进方法。通过在基座增加脚垫、凹槽或垫板的工艺方法可改进平基底DIP元件波峰焊气孔不良问题和透锡不良问题。
根据我国标准（SJ/T 10534-1994)和国际标准（IPC-A-610E），一样平常情形下焊点表面光滑，结晶周详，无针孔，否则称之为气孔不良，如图1所示。波峰焊气孔问题是较严重的质量问题，该毛病一样平常处于钎缝的内部，但经加工后会暴露于钎缝表面，并因而对工件的密封性、导电性和抗堕落性等带来不利影响 [1] 。
笔者曾在事情中碰着一个范例案例，生产线持续涌现高的波峰焊焊接不良率。跟踪波峰焊接工序后创造紧张问题之一是波峰焊气孔不良，占总不良数的比例约50%，而气孔不良问题集中在平基底DIP元件（VT1/VP1）。
本文试图通过剖析VT1/VP1（如图2所示）波峰焊气孔不良这一范例案例，找出平基底DIP元件在波峰焊后涌现气孔不良的根本缘故原由和有效改进方法，并通过试验验证在基座上增加脚垫、凹槽或垫板的工艺方法是否可以改进平基底DIP元件波峰焊气孔不良问题。
1 波峰焊气孔不良根本缘故原由剖析
1.1 波峰焊气孔不良常见缘故原由
常日，波峰焊气孔不良的缘故原由有如下几个方面：
1）如果印制电路板采取较廉价的基板材质或者制造过程利用较粗糙的钻孔办法，那么印制电路板会在储存过程中更加随意马虎吸潮。这样，印制电路板内部的潮气会在波峰焊焊接过程中受到高温而蒸发出来，而且最紧张的逸出路子便是焊盘通孔，这样，会在波峰焊工艺中产生焊点气孔不良征象 [2] 。
2）印制电路板的通孔或者电子元器件引脚在插件工序或者存储过程中熏染了外部有机物，而这些有机物在经历焊料波峰的高温时开释出气体，导致焊点气孔不良征象。
3）电子元器件或印制电路板制造过程中常日存在电镀工序，在某种情形下，为了达到尽可能的光亮效果会在电镀时利用过量的光亮剂，而这些光亮剂常常与金属同时沉积在镀层表面，在经历焊料波峰的高温时也会挥发开释气体，导致焊点气孔不良征象。
4）波峰焊接时被加热基体的热容量很大，虽然焊接已结束，但尚未完备冷却，由于热惯性，被加热基体温度仍旧上升，此时焊点外侧开始凝固，而焊点内部温度降落较慢，残留的气体仍旧连续膨胀，挤压外表面即将凝固的钎料而喷出，从而在焊点内形成气孔 [3] 。
5）对付平基底元件，基底会密封通孔，波峰焊过程中焊点内部产生的气体不能从元件面逸出，只能从焊点面逸出，更随意马虎产生气孔征象。
6）还有波峰炉的预热温度、预热韶光、材料库存温度和湿度、元件引脚过粗和PCB通孔过小等成分都会影响到该元件产生气孔不良征象。
1.2 VT1/VP1波峰焊气孔不良根本缘故原由剖析
如上所述，波峰焊气孔不良常日有以上多个方面的缘故原由。为了找到平基底DIP元件VT1/VP1波峰焊气孔不良的根本缘故原由，笔者设计以下三组试验进行评估。
1）把试验PCB放在密封烘箱内，设定120 ℃高温，烘烤2 h。同时，把试验元器件放在烘箱内，设定120 ℃高温，烘烤2 h。然后投入生产线试组装100件成品，跟踪波峰焊焊接工序，气孔不良比例约30%，不良征象基本没有消减。
2）把波峰炉预热区温度调高10 ℃。然后投入生产线试组装100件成品，跟踪波峰焊焊接工序，气孔不良比例约30%，不良征象基本没有消减。
3）利用防焊胶布垫高元件（VT1/VP1）试做20件（如图3所示），没有创造气孔不良征象。
试验3改进明显，确定VT1/VP1波峰焊气孔不良根本缘故原由为：当过波峰的时候，波峰焊焊料和元件底座封闭过孔，封闭在过孔内的空气受热膨胀，从焊点面开释，造成该元件引脚焊点气孔不良。
2 VT1/VP1波峰焊气孔不良改进方案
2.1 改进样品
如上所述，找到了VT1/VP1波峰焊气孔不良的根本缘故原由，抑制该问题的工艺办法有：在元件的基座增加脚垫、凹槽或垫板等工艺方法。
1）基座增加脚垫，两排引脚都增加脚垫既要增加材料又要增加工序，也不好固定脚垫，不太现实。
2）基座增加凹槽，要变动生产模具，也不太现实。
3）经由与供应商技能职员商榷，议定改进样品：利用环氧板垫高VT1/VP1的骨架1 mm，VT1/VP1的引脚相应增长1 mm，如图4所示。
为了考验改进样品是否有效以及有没有其他负面影响，我们向供应商先后索取20只、200只、500只三批样品进行试用。
2.2 改进样品试用
向供应商索取20只、200只、500只三批样品进行试用（其他成分不变）。试用结果如下：
1）向供应商索取20只样品试用，该元件波峰焊焊接后没有创造气孔问题，焊接效果良好，成品性能检测正常；
2）向供应商索取200只样品试用，该元件波峰焊焊接后没有创造气孔问题，焊接效果良好，成品性能检测正常；
3）向供应商索取500只样品试用，该元件波峰焊焊接后没有创造气孔问题，焊接效果良好，成品性能检测正常；
4）从以上720只试用成品随机抽取20只试用成品进行QA老化试验，成品性能检测结果符合标准，未见非常。
通过改进样品试用得出结论：改进样品改进效果明显，没有其他负面影响，可以大批量利用。
3 制订改进方案
根据以上评估，制订改进方案为：针对密封通孔的平基底DIP元件VT1/VP1，可通过增加垫板的工艺方法改进通孔的透气性能，从而改进该元件波峰焊气孔问题。平基底元件VT1/VP1加垫板如图5所示。
以此类推，其他类似平基底DIP元件气孔不良问题，根本缘故原由同样为：当过波峰的时候，波峰焊料和元件底座封闭过孔，封闭在过孔内的空气受热膨胀，从焊点面开释，造成该元件引脚焊点气孔不良。通过增加脚垫、凹槽或垫板的工艺方法也可以有效改进气孔不良问题 [4] 。
4 结论
本文通过剖析一个平基底DIP元件波峰焊气孔不良的范例案例，找出了该类元件在波峰焊后涌现气孔不良的根本缘故原由和有效改进方法。通过在基座上增加脚垫、凹槽或垫板的工艺方法可改进平基底DIP元件波峰焊气孔不良问题。其余，通过在基座上增加脚垫、凹槽或垫板的工艺方法也可以改进平基底DIP元件透锡不良问题。
