大家好，我是际诺斯电子的工艺工程师张工，在过去12年的工作中，我参与了多个高端EMS制造项目，尤其在气相焊（VPS）技术方面积累了丰富经验。

今天，我将与大家分享如何通过优化气相焊温度曲线提升SMT工艺质量彻底解决虚焊和空洞等常见缺陷。

气相焊技术概述与传统回流焊对比优势

气相焊（VPS）是一种利用高沸点介质的饱和蒸汽凝结放热来对PCB及元件进行加热的焊接工艺。相比传统热风回流焊，VPS具有以下优势：

• 温度均匀性：蒸汽冷凝传热可使PCB各点温差＜2℃，避免了传统回流焊中常见的热点和冷点问题。

  工艺窗口：加热过程无氧化，适合敏感元件焊接，尤其适用于高密度、多层级、热容差异大的PCB组装。

• 能源效率：热传导效率比对流加热高3-5倍，节能效果显著。

气相焊温度曲线设计四步法

优化VPS温度曲线是提升焊接质量的关键。以下是我在实际项目中总结的四步法：

阶段一：预热区

• 目标：活性剂挥发，PCB均匀升温。

• 参数：1-3℃/秒升温速率，100-150℃保持60-90秒。

阶段二：浸润区

• 目标：助焊剂活化，引脚氧化层去除。

• 参数：150-180℃保持30-60秒。

阶段三：回流区

• 目标：焊料熔融，形成金属间化合物。

• 参数：217℃以上时间50-70秒，峰值温度235-245℃。

阶段四：冷却区

• 目标：焊点凝固，微观结构形成。

• 参数：2-4℃/秒冷却速率。

不同PCB板、器件的工艺窗口指南

根据实际经验，以下是不同场景下的VPS工艺窗口建议：

• 适用场景：

• 汽车电子模块（发动机控制单元、传感器）

• 医疗设备PCB（高可靠性要求）

• 半导体封装（BGA、CSP、QFN）

• 电源模块（大热容器件焊接）

虚焊、空洞缺陷的改善效果与机理分析

通过我司为客户端实施的VPS工艺升级项目，验证了以下改善效果：

• 空洞率降低：从传统回流焊的15-25%降至＜5%。

• 虚焊消除：温度均匀性提升避免冷焊现象。

• 焊点可靠性提升：金属间化合物厚度均匀性提高35%。

这些改善得益于VPS工艺的温度均匀性和精确控制。

际诺斯VPS解决方案核心优势

基于我司自主研发的数字工厂系统，为客户提供全方位气相焊解决方案：

• 智能温控系统：实时监测各温区状态，自动调节工艺参数。

• 数字孪生平台：虚拟调试减少实际生产试错成本。

• 全流程追溯：从焊料到焊点的全过程数据追溯。

成功案例：汽车电子模块的气相焊工艺升级

去年，我们为一家汽车电子行业的老客户因为接到了几个军工的单子，单回流焊已经不能满足使用了，所以就当下我们就提供了VPS工艺升级项目。

• 背景：该客户生产发动机控制单元，一直受到BGA焊接空洞率过高困扰（平均18.7%）。

• 措施：

• 采用多阶段温度曲线设计，延长液相线以上时间。

• 优化助焊剂喷涂参数，提高浸润性。

• 引入我司自主研发的MES系统实现参数实时监控。

• 效果：

• 空洞率从18.7%降至3.2%。

• 焊接返修率降低67%。

• 每年节省质量成本约￥350,000。

项目获得客户高度认可，现在已经在他们全线的产品线上都推广使用了。

气相焊设备选型与工艺验证指南

选型关键考量因素：

• 热媒类型：决定工艺温度范围。

• 加热功率：影响产能和升温速率。

• 冷却系统性能：决定生产节拍。

• 与我司数字工厂系统的兼容性：确保数据互通和工艺优化。

建议进行以下工艺验证：

• 温度曲线验证

• 焊点可靠性测试

• ICT测试适配性验证

• 长期老化测试

常见问题解答

Q：气相焊是否适合LED组件焊接？

A：非常适合，VPS的温度均匀性可避免LED芯片热损伤，我司为某客户实施后良率提升12%。

Q：转换到气相焊需要哪些工艺验证？

A：建议进行：温度曲线验证、焊点可靠性测试、ICT测试适配性验证、长期老化测试。

总结

气相焊技术为高可靠性电子组装提供了卓越的工艺解决方案，另外再结合际诺斯电子基于自主研发的数字平台和非标自动化技术可以为客户提供从设备选型到工艺优化的全流程一站式服务帮助制造业企业直接实现智能制造升级。

如果您希望提升SMT工艺质量解决虚焊和空洞等缺陷问题，欢迎联系我们的工艺工程师团队，我们将为您提供量身定制的气相焊解决方案，百倍提高您的产品质量。