摘要

針對矩形引腳電解電容與PCB板焊接問題，本文從電解電容焊接現狀、器件結構工藝設計可靠性等方面對不同品牌進行對比分析。通過焊接存在的失效機理分析、器件結構對比、超景深微鏡等設備對器件的全面分析發現，電解電容引腳、PCB板設計結構匹配存在不足，在焊接過程中容易因波峰焊焊接參數的變動導致焊接不良。從器件本身可靠性設計進行整改提升了產品焊接質量。

關鍵詞：矩形引腳,電解電容,PCB板,焊接不良

作者：李帥、張秀風、陳明軒，格力電器（合肥）有限公司

焊接是控制器主板連接不同器件的紐帶，將不同功能的元器件通過焊接有序連接起來，以實現主板邏輯功能^[1]。電解電容對空調供電電源質量、保護電路免受過電壓擊穿有不可或缺的作用，是維護電路穩定工作的基石。其對工作在強電電路部分的高壓電解電容的重要性更加突出，若焊接失效將直接導致整個控制器電路失效。本文從器件結構、設計匹配、失效因素等方面進行分析，整改方案可以為同類型焊接失效分析整改提供借鑒和參考。

事件背景

空調控制器引入使用X、Y廠家不同型號的高壓電解電容，在實際生產中反饋焊接可靠性表現并不是很好，生產過程中電解電容與PCB板焊接存在不良現象，嚴重影響過程質量管控及售后質量。客戶安裝空調后長期使用存在電解電容失效現象，導致整機運行出現失效問題。該焊接異常PCB板型號不集中、電解電容型號不集中、電解電容引腳焊接不良位置分散，問題急需解決。

圖1 電解電容型號1焊接

焊接失效原因分析

1

焊接異常現象核實

對焊接異常現象核實，兩個廠家電解電容焊接異常（圖1、圖2），X廠家電解電容焊接失效位置全部集中在負極通孔，Y廠家電解電容焊接位置不集中，正極與負極都存在焊接不良現象，且焊接不良分布比例均勻。

圖2 電解電容型號2焊接

2

手工加錫驗證

對X、Y廠家電解電容焊接通孔不良異常品進行手工加錫驗證，加錫后，焊接外觀符合要求。

3

線體波峰焊參數

核實波峰焊焊接焊接參數各項參數都符合要求，重點對線體鏈速、波峰、角度進行調整（如圖3），電解電容焊接異常故障率明顯減少^[2-3]。

1）鏈速由1300mm/min調整為1200mm/min；

2）波峰2由13.7Hz調整為14.3Hz；

3）調整波峰焊接鏈條角度；

4）調整助焊劑劑量。

圖3 波峰焊焊接參數

通過調整波峰焊設備相關參數，焊接效果改善明顯，說明波峰焊設備參數調整對焊接改善有關鍵作用，但不能徹底杜絕。

4

物料可靠性分析

? 電解電容核實

1）焊接異常涉及的兩種型號電解電容分別為X廠家電解電容型號1及Y廠家電解電容型號2，符合圖紙要求，具體如圖4、圖5所示。

圖4 X廠家電解電容結構

圖5 Y廠家電解電容結構

2）測試電解電容端子尺寸與圖紙一致，具體如表2所示。

?PCB板核實

焊接異常涉及的兩種型號PCB板分別為A廠家PCB 板型號1，B\C\D廠家PCB板型號2，結構存在不一致現象，具體如圖6所示。

圖6 PCB板型號1

圖7 PCB板型號2

同樣插裝矩形引腳電解電容的不同型號PCB板結構上存在差異，PCB板型號2有聚熱環、有排氣孔設計，PCB型號1無聚熱環，有排氣孔設計。

設計可靠性分析

對使用矩形引腳電解電容插裝的PCB板進行封裝優化完善，設計聚熱環，中間增加排氣孔及一定的矩形匹配處理，具體如圖8 所示。

圖8 PCB板矩形引腳封裝標準

焊盤形狀可以根據電解電容引腳矩形結構在焊盤中間切開拉長匹配設計，如圖9所示，根據電解電容矩形引腳相應拉長L。

圖9 焊盤形狀結構

整改效果驗證

（1）E廠家使用封裝優化后的PCB板實物如圖10所示，聚熱環、中間增加排氣孔及一定油墨矩形匹配處理。

圖10 PCB板型號3

（2）E廠家PCB板型號3插裝Y廠家電解電容型號2，使用數據如圖11所示，對應電解電容與PCB板焊接不良比率下降明顯。

圖11 X、Y廠家電解電容與不同廠家PCB焊接不良比例

總  結

通過對不同廠家PCB板、電解電容產品單體結構分析，并從焊接失效機理、失效因素、結構可靠性等多方面進行核實，對改善后產品單體結構可靠性對比論證，發現需從器件本身進行整改。改善后進行對比分析，整改后效果明顯。結構優化對提升PCB板焊接可靠性有良好作用。

焊接異常是多方面因素，生產設備對焊接質量因素同樣重要。此次整改表明，PCB板引入開發時需對設計矩形引腳電解電容位置的封裝可靠性進行詳細有效的測試評估，以提高產品的結構可靠性，提升PCB板焊接的一次通過率。

參考文獻

[1] 王煒.印制電路板(PCB)板件焊接工藝流程[J].東方電氣評論,2014(1):74-80.

[2] 牛永寶,劉佳,李斌.波峰焊焊接質量問題研究[J].科技創新與應用,2014(26):16.

[3] 呂文鋒,王海軍.淺談TPM在選擇性波峰焊設備管理中的應用[J].中國設備工程,2018(22):24-25.

*本文選自《電子產品世界》雜志2021年7月期

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