李会超，施清清，王大波 （珠海格力电器股份有限公司，广东 珠海 519000）
摘 要：为检测辨认PCB焊点焊接牢靠性，提出选用金相剖析对焊接质量进行管控。金相剖析经过显微镜，利 用光学原理，观测资料内部结构，对PCB的沉铜厚度、引脚浸锡高度、及焊料与引脚合金层构成状况进行分 析，确保焊点机械牢靠性及抗疲惫功能，进步产品功能及牢靠性。
关键词：PCB；金相剖析；波峰焊；焊接质量；牢靠性
0 导言
印制电路板（PCB）广泛使用于电子工业中，电子 元器材在PCB上的焊接办法一般包含手艺焊和主动焊接 两类。波峰焊作为当下重要的主动焊接技能之一，其因 焊点可接受较大机械应力，安装简略，本钱低价等长处 广泛使用于非便携式电子产品的制作工艺中，如家电、 大功率电源。焊接质量反常将影响焊点机械牢靠性、 抗热疲惫功能，关于一些强电器材（扼流圈，PFC电感 等）还将影响产品电气安全功能[1]。如图1所示，为焊接 不良导致器材失效。当PCB上存在大吸热器材时，怎么 确保产品焊接质量的牢靠性，是电子职业工艺优化重视 的热门。
PCB焊接查验分为触摸式检测、人工检测和新式自 动化查验。触摸式查验和人工查验跟着电子集成电路的 开展，其局限性日益突出，单纯经过PCB的导通性、绝 缘性或人工经历来判别缺点的发放逐渐被代替。主动光 学检测（Automatic Optic Inspection，AOI）作为电子行 业比较老练的主动化检测技能，关于通孔、桥连等焊接 反常有较高的查看精度[2]。可是关于焊点内部合金层形 成、焊点透锡高度、沉铜厚度等影响产品运转牢靠性的 工艺参数无法辨认，存在测验盲区。金相剖析经过对 焊点内部安排进行调查，判别焊点质量，进步产品可 靠性[3-4]。
1 金相剖析
金相剖析是资料学中常用的一种剖析手法，经过高 倍光学显微镜，运用光在不同介质分界面的光学现象， 调查某种资料内部安排结构，判别其特点是否发生变 异，有助于质量查验、失效剖析、新工艺、新资料等工 作的牢靠性。因而，其使用领域也扩展到了电子职业，常见的有芯片内部晶元解剖、PCB板过孔不通、PCB可 焊性剖析等。 金相剖析一般包含以下几个进程： 1）选取待剖析样本。选取需求剖析的部件，巨细 适合，满意镶嵌。
2）镶嵌待磨制样本。将样本放入镶嵌机，参加镶 嵌粉，高温、高压形式下成型。成型时刻视镶嵌粉原料 有所不同。
3）镶嵌后的样本磨制。磨制时需边磨边用水冷 却，磨制力度、时刻妥当，防止待剖析安排变形。
4）磨制后的样本抛光。磨制后经过粗抛光、细抛 光应确保表面无磨痕，像镜面，吹干后无水渍和污渍。
5）抛光后样本调查。运用高倍显微镜调查安排 状况。
2 金相验证
2.1 设备及仪器
首要设备包含试样镶嵌机、预磨机、抛光机、金相 显微镜及其他辅佐设备。
2.2 波峰焊工艺参数合理性
关于高压电解电容、PFC电感、扼流圈等强电器 件，因其特别的承载及电气安全要求，焊接质量尤为重 要。手艺焊接因存在焊接时长无法把控、易发生锡珠等 问题在电子制作业已逐渐被筛选。波峰焊技能作为电子 工业中一种重要工艺，首要用于主动焊接自插、手艺插 装器材。影响波峰焊焊接工艺的要素首要包含两类：第 一类为波峰焊设备设定参数，如助焊剂流量、链速、预 热温度、炉温曲线等；第二类为PCB板特性，包含板材 厚度、焊盘元器材布局等。波峰焊参数设置不合理不只 影响焊接质量，还将构成出产本钱、功率糟蹋。
传统的参数设置作用以PCB过炉后是否有桥连、通 孔、上锡不良等作为直观判别根据，但关于焊点填充高 度、焊点合金层等影响焊点牢靠性的参数却无法辨认。 进步波峰焊工艺参数合理性，从而进步设备归纳运用率 是电子制作工艺的寻求方针之一，而金相剖析供给为其 供给了解决计划。
经历证，影响焊接的首要参数包含炉温、链速、助焊剂流量及品种。因助焊剂品种在选型固定后，出产阶 段不存在切换状况，因而论文首要对前三种参数的组合 进行验证。
以某款PCB为例，3个参数别离设置如表1所示。
不良：第一类为器材引脚反常（氧化、粘有异物 等）导致无法上锡；第二类为焊接进程反常导致引脚上 锡不良，替换元器材亦或是直接选用手艺加锡的处理方 案，都存在本钱、资源糟蹋，且不能确保处理后的PCB 是否满意焊接工艺规范。而金相剖析为此类反常供给了 牢靠的解决计划。运用金相剖析对PCB焊接作用评价， 首要按照如下参数：透锡规范、气泡体积、合金层以及 PCB过孔沉铜厚度。针对不同的产品，以上4个参数标 准不尽相同，以家电类产品为例，要求各项参数需满意 以下条件：
1）透锡高度≥75%；
2）100倍放大镜下下有显着合金层；
气泡体积不超越焊点体积的30%；
PCB过孔沉铜厚度不小于20 µm。
某次出产进程中，扼流圈引脚因固定底座的白胶残 留在引脚上，导致引脚通孔，如图5所示。经过金相分 析，如图6左所示，该引脚透锡高度不满意75%的工艺 要求；手艺加锡后的金相成果如图6右所示，标明加锡 处理计划满意焊接要求。
出产进程中因波峰焊设备反常，需对已出产的PCBA 进行评价。经过金相剖析，如图7所示，标明引脚透锡高 度及焊点合金层构成反常。经过手艺加锡处理后，如图8 所示，引脚透锡高度、合金层构成杰出，一起，PCB过 孔沉铜厚度为39 µm，满意20 µm的工艺要求。
3 结语
金相剖析简略直观，是质量操控、失效剖析、新材 料新工艺开发等作业不行缺失的一部分。焊接质量作为 影响操控器运转牢靠性的重要参数，文章选用金相办法 对多类别焊接不良进行剖析，标明其有关于进步PCB焊 接质量、进步产品牢靠性方面具有共同优势。
参考文献：
[1] 王晓敏.无铅波峰焊不同板厚的通孔填充性研讨[D].哈尔滨:哈 尔滨工业大学,2008.
[2] 高静.根据深度学习的图画超分辩重建及其在PCB焊接质量检 测检测的使用[D].西安:西安电子科技大学,2018.
[3] 姜圆香.根据数字图画处理的钢中碳化物金相剖析[D].荆州:长 江大学,2017.
[4] 陆健,杨冬琴,黄倩露,等.根据大数据剖析的半 导体工艺的良率提高研讨[J].南通大学学报(天然 科学版),2016,15(4):17-21．
