在电子制造领域，波峰焊是一种常见且重要的焊接工艺。然而，波峰焊过程中出现的气孔问题却是一个较为严重的质量隐患，直接影响着电子组件的性能和可靠性。本文将通过分析平基底 DIP 元件波峰焊气孔不良的一个典型，深入探究该类元件在波峰焊后出现气孔不良的根本原因，并寻找有效的改善方法。
根据我国标准（SJ/T 10534 - 1994）和国际标准（IPC - A - 610E），一般情况下，焊点表面应光滑，结晶细密，无针孔，否则就可判定为气孔不良，如下图所示：
波峰焊气孔问题通常隐藏在钎缝内部，但经过后续加工后会暴露在钎缝表面，这会对工件的密封性、导电性和抗腐蚀性等方面产生不利影响。在实际工作中，笔者遇到了一个典型，生产线的波峰焊焊接不良率持续居高不下。经过对波峰焊接工序的跟踪，发现主要问题之一是波峰焊气孔不良，约占总不良数的 50%，且这些气孔不良问题主要集中在平基底 DIP 元件（VT1/VP1）上。
1. 波峰焊气孔不良根本原因分析
1.1 波峰焊气孔不良常见原因
通常，波峰焊气孔不良可能由以下几个方面的原因导致：
印制电路板吸潮：如果印制电路板采用了较为廉价的基板材质，或者在制造过程中使用了粗糙的钻孔方式，那么在储存过程中，印制电路板就更容易吸潮。在波峰焊焊接过程中，电路板内部的潮气会因高温而蒸发，主要通过焊盘通孔逸出，从而导致焊点气孔不良现象。
沾染外部有机物：印制电路板的通孔或电子元器件引脚在插件工序或存储过程中可能沾染外部有机物。当这些有机物在经过焊料波峰的高温时，会释放出气体，进而导致焊点气孔不良。
电镀光亮剂挥发：电子元器件或印制电路板在制造过程中通常会进行电镀工序。为了达到更好的光亮效果，有时会在电镀时使用过量的光亮剂。这些光亮剂会与金属同时沉积在镀层表面，在经历焊料波峰的高温时会挥发释放气体，导致焊点气孔不良。
热惯性影响：波峰焊接时，被加热基体的热容量较大。即使焊接结束，由于热惯性，基体温度仍会上升。此时，焊点外侧开始凝固，而内部温度降低较慢，残留的气体继续膨胀，挤压外表面即将凝固的钎料并喷出，从而在焊点内形成气孔。
平基底元件特性：对于平基底元件，其基底会密封通孔。在波峰焊过程中，焊点内部产生的气体无法从元件面逸出，只能从焊点面逸出，因此更容易产生气孔现象。
其他因素：波峰炉的预热温度、预热时间、材料库存温度和湿度、元件引脚过粗以及 PCB 通孔过小等因素，都会对元件产生气孔不良现象产生影响。
1.2 VT1/VP1 波峰焊气孔不良根本原因分析
为了找出平基底 DIP 元件 VT1/VP1 波峰焊气孔不良的根本原因，笔者设计了以下三组试验进行评估：
烘烤试验：将试验 PCB 和试验元器件分别放在密封烘箱内，设定 120℃高温烘烤 2h，然后投入生产线试组装 100 件成品。跟踪波峰焊焊接工序，发现气孔不良比例约为 30%，不良现象基本没有消减。
预热温度调整试验：将波峰炉预热区温度调高 10℃，投入生产线试组装 100 件成品。跟踪波峰焊焊接工序，气孔不良比例仍约为 30%，不良现象基本没有改变。
垫高元件试验：使用防焊胶布垫高元件（VT1/VP1）试做 20 件，结果没有发现气孔不良现象。
通过试验 3 可以明显看出改善效果，由此确定 VT1/VP1 波峰焊气孔不良的根本原因是：当元件过波峰时，波峰焊焊料和元件底座封闭了过孔，封闭在过孔内的空气受热膨胀，从焊点面释放，从而造成该元件引脚焊点气孔不良。
2. VT1/VP1 波峰焊气孔不良改善方案
2.1 改善样品
在找到 VT1/VP1 波峰焊气孔不良的根本原因后，我们考虑了几种抑制该问题的工艺办法：
基座增加脚垫：在两排引脚都增加脚垫，不仅需要增加材料，还会增加工序，而且脚垫也不好固定，因此不太现实。
基座增加凹槽：要在基座增加凹槽，需要更改生产模具，实施难度较大，也不太可行。
增加垫板：经过与供应商技术人员商讨，我们议定了改善样品，即使用环氧板垫高 VT1/VP1 的骨架 1mm，同时将 VT1/VP1 的引脚相应增长 1mm.
为了检验改善样品是否有效以及是否会产生其他负面影响，我们向供应商先后索取了 20 只、200 只、500 只三批样品进行试用。
2.2 改善样品试用
试用结果如下：
索取 20 只样品试用时，该元件波峰焊焊接后没有发现气孔问题，焊接效果良好，成品性能检测正常。
索取 200 只样品试用时，同样没有发现气孔问题，焊接效果良好，成品性能检测正常。
索取 500 只样品试用时，情况依旧，该元件波峰焊焊接后没有气孔问题，焊接效果良好，成品性能检测正常。
从以上 720 只试用成品中随机抽取 20 只进行 QA 老化试验，成品性能检测结果符合标准，未见异常。
通过改善样品试用可以得出结论：改善样品的改善效果明显，且没有其他负面影响，可以进行大批量使用。
3. 制定改善方案
根据以上评估，我们制定的改善方案为：针对密封通孔的平基底 DIP 元件 VT1/VP1，通过增加垫板的工艺方法来改善通孔的透气性能，从而解决该元件波峰焊气孔问题。
以此类推，其他类似平基底 DIP 元件气孔不良问题的根本原因也是相同的，即过波峰时，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，从焊点面释放，造成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，同样可以有效改善气孔不良问题。
