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印制电路板（PCB）广泛应用于电子工业中，电子 元器件在PCB上的焊接方式通常包括手工焊和自动焊接 两类。作为当下重要的自动焊接技术之一，其因 焊点可承受较大机械应力，装配简单，成本低廉等优点 广泛应用于非便携式电子产品的制作工艺中，如家电、 大功率电源。异常将影响焊点机械可靠性、 抗热疲劳性能，对于一些强电器件（扼流圈，PFC电感 等）还将影响产品电气安全性能。如图1所示，为焊接 不良导致器件失效。当PCB上存在大吸热器件时，如何 保证产品焊接质量的可靠性，是电子行业工艺优化关注 的热点。
PCB焊接检验分为接触式检测、人工检测和新型自 动化检验。接触式检验和人工检验随着电子集成电路的 发展，其局限性日益突出，单纯通过PCB的导通性、绝 缘性或人工经验来判断缺陷的发放逐步被替代。自动光 学检测（Automatic Optic Inspection，AOI）作为电子行 业比较成熟的自动化检测技术，对于通孔、桥连等焊接 异常有较高的检查精度[2]。但是对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行可靠性的 工艺参数无法识别，存在测试盲区。金相分析通过对 焊点内部组织进行观察，判断焊点质量，提高产品可 靠性[3-4]。
金相分析是材料学中常用的一种分析手段，通过高 倍光学显微镜，利用光在不同介质分界面的光学现象， 观察某种材料内部组织结构，判断其属性是否发生变 异，有助于质量检验、失效分析、新工艺、新材料等工 作的可靠性。因此，其应用领域也扩展到了电子行业，常见的有芯片内部晶元解剖、PCB板过孔不通、PCB可 焊性分析等。 金相分析通常包括以下几个步骤： 1）选取待分析样本。选取需要分析的部件，大小 适宜，满足镶嵌。
2）镶嵌待磨制样本。将样本放入镶嵌机，加入镶 嵌粉，高温、高压模式下成型。成型时间视镶嵌粉材质 有所不同。
4）磨制后的样本抛光。磨制后经过粗抛光、细抛 光应保证表面无磨痕，像镜面，吹干后无水渍和污渍。
对于高压电解电容、PFC电感、扼流圈等强电器 件，因其特殊的承载及电气安全要求，焊接质量尤为重 要。手工焊接因存在焊接时长无法把控、易产生锡珠等 问题在电子制造业已逐步被淘汰。波峰焊技术作为电子 工业中一种重要工艺，主要用于自动焊接自插、手工插 装器件。影响波峰焊焊接工艺的因素主要包括两类：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，包括板材 厚度、焊盘元器件布局等。波峰焊参数设置不合理不仅 影响焊接质量，还将造成生产成本、效率浪费。
传统的参数设置效果以PCB过炉后是否有桥连、通 孔、上锡不良等作为直观判断依据，但对于焊点填充高 度、焊点合金层等影响焊点可靠性的参数却无法识别。 提高波峰焊工艺参数合理性，进而提高设备综合利用率 是电子制造工艺的追求目标之一，而金相分析提供为其 提供了解决方案。
经验证，影响焊接的主要参数包括炉温、链速、助焊剂流量及种类。因助焊剂种类在选型固定后，生产阶 段不存在切换情况，因此论文主要对前三种参数的组合 进行验证。
不良：第一类为器件引脚异常（氧化、粘有异物 等）导致无法上锡；第二类为焊接过程异常导致引脚上 锡不良，更换元器件亦或是直接采用手工加锡的处理方 案，都存在成本、资源浪费，且不能保证处理后的PCB 是否满足焊接工艺标准。而金相分析为此类异常提供了 可靠的解决方案。使用金相分析对PCB焊接效果评估， 主要依照如下参数：透锡标准、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，要求各项参数需满足 以下条件：
某次生产过程中，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。通过金相分 析，如图6左所示，该引脚透锡高度不满足75%的工艺 要求；手工加锡后的金相结果如图6右所示，表明加锡 处理方案满足焊接要求。
生产过程中因波峰焊设备异常，需对已生产的PCBA 进行评估。通过金相分析，如图7所示，表明引脚透锡高 度及焊点合金层形成异常。通过手工加锡处理后，如图8 所示，引脚透锡高度、合金层形成良好，同时，PCB过 孔沉铜厚度为39 µm，满足20 µm的工艺要求。
金相分析简单直观，是质量控制、失效分析、新材 料新工艺开发等工作不可缺失的一部分。焊接质量作为 影响运行可靠性的重要参数，文章采用金相方法 对多类别焊接不良进行分析，表明其有对于提高PCB焊 接质量、提高产品可靠性方面具有独特优势。
[1] 王晓敏.无铅波峰焊不同板厚的通孔填充性研究[D].哈尔滨:哈 尔滨工业大学,2008.
[2] 高静.基于深度学习的图像超分辨重建及其在PCB焊接质量检 测检测的应用[D].西安:西安电子科技大学,2018.
[4] 陆健,杨冬琴,黄倩露,等.基于大数据分析的半 导体工艺的良率提升研究[J].南通大学学报(自然 科学版),2016,15(4):17-21．