波峰焊焊点吹孔的分析与解决方案

线束中国 2023-08-15 08:07


什么是吹孔?



在波峰焊生产过程中

吹孔是比较常见的不良现象

从焊点表面肉眼可见较大的空洞

以下是IPC-A-610中对吹孔定义为制程警示


焊接异常针孔/吹孔图/空洞











实际案列





某产品波峰焊后,有多个不固定位置焊点存在吹孔不良,某些点位空洞非常大且深,见下图:











从不固定点位的不良现象来看,可排除个别元器件的不良导致吹孔。并且该批产品正好有A和B两家供应商同时供货,A供应商即上述有很多不良的那一家,B供应商的PCB在同一天同一线体同一工艺参数情况下无类似不良。因此可以断定该吹孔不良和PCB本身的品质有关。

如何确定问题真因





PCB品质问题导致的吹孔,主要PCB的PTH镀覆孔品质有关,包含两个方面:钻孔不良和镀铜不良。



钻孔不良导致孔壁粗糙;镀铜不良主要体现在铜厚不达标和厚度不均匀;钻孔工序后的清洗不到位使得一些板材粉末或其它异物残留在孔中,也会影响镀铜品质,使孔壁上有孔洞。
要确认以上问题是否属实,最好的办法就是对不良焊点做切片,以下是切片图:


从切片图中清晰可见孔壁内的铜厚较薄,且有明显的孔洞,这已是冷却状态的图像。

在波峰焊过程中,板子受热时由于Z方向的CTE(热膨胀系数)影响,铜层会纵向拉伸,铜层较薄的位置容易拉断,本身有孔洞的位置情况会更加恶化,此时板材内的湿气因高温而汽化,将焊料向外“吹”出,因而形成吹孔。



意外的双重打击---过孔不通




该产品在波峰焊工序发现较高比例的吹孔不良之后,在整机功能测试工序又发现较多功能性不良,经维修人员排查,发现多个PCB有过孔(VIA导通孔)不通的现象。而过孔不通的原因应能确定是PCB钻孔不良,或许还有清洗不到位,见下面的切片图:



由过孔的切片图可见,情况是相当的严重,该PCB厂家的品控能力堪忧。铁证如山,未上线的光板全部退货,报废。


解决方案


1.加强钻头点检,钝钻头应及时更换,防止钻孔粗糙,提升钻孔品质。

2.加强各工序的清洗,尤其是防止钻孔后产生的粉末和异物残留在孔中,影响后续的镀覆孔品质。

3.加强PTH镀覆孔的镀铜品质,确保最小厚度和平均厚度满足IPC相关标准。例如2级产品的标准需满足最小厚度≥18µm ,平均厚度≥20µm。

4.加强PCB加工过程中的烘烤,严格控制板材含水率。

5.另外一种情况,阻焊油墨印刷偏移,严重时甚至会污染镀覆孔,也会影响波峰焊焊点品质。

综上,PCB加工过程需要极为严格的过程控制,稍有不慎就会给客户带来非常大的麻烦。我把PCB比做航母,把元器件比作战斗机、轰炸机。某个战机出了问题,大不了一换了之,如果航母病了,那整个舰队就完了,对于我们的产品来说就要报废了。在此呼吁所有的PCB厂家能够加强品控,为中国电子制造保驾护航。


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