中国报告大厅网讯，在电力电子产品制造领域，焊接工艺的可靠性直接关乎产品的质量与性能，尤其是LED灯行业作为电力设备中反馈运行状态、通讯状态的关键组件，其焊接质量更是影响着设备的整体运行、通信及控制。随着LED灯在生活和工业中的应用愈发广泛，深入探究其焊接工艺的可靠性，成为提升电力电子设备质量的重要课题。

  一、LED灯焊接失效情况分析

  《2025-2030年全球及中国LED灯行业市场现状调研及发展前景分析报告》对公司各类电力行业产品的售后维修数据展开分析，发现多起液晶电子插件上的 LED 灯出现异常。部分 LED 灯在单块板件测试时表现正常，但组装到整机后却出现异常，这意味着可能存在批量性的故障及缺陷，需要进行专项研究。LED 灯出现故障，除了其自身失效外，很可能是由于焊接质量不佳，导致引脚与焊盘接触不良所致。

  (一)LED灯焊接缺陷的显微镜观察结果

  将出现异常的电子插件置于显微镜下观察，发现 LED 灯焊接存在两种缺陷：一种是焊盘上的锡量不够饱满，而引脚上的锡量充足;另一种是焊盘表面和器件引脚的锡量都很充足，但锡与焊盘之间存在缝隙，轻轻拨动便能发现引脚是松动的。

  (二)LED灯焊点的 X-ray 观察情况

  判断焊点是否可靠，不能仅从表面和外观来判断，更要关注焊盘过孔的透锡高度。通过 X-ray 观察发现，类型 1 的 LED 焊盘上的锡并没有流到焊盘孔壁内，爬锡深度不满足 IPC75% 的标准，属于不合格焊点。这也就解释了为何部分故障板件能通过出厂前的功能测试，到了工程现场却出现失效，这类异常不易被发现，往往会直接影响现场用户的满意度。

  (三)LED灯焊接相关的 IPC 标准

  在支撑孔 - 焊接 - 垂直填充方面，IPC 标准对缺陷有明确规定。缺陷 - 2 级：1. 引线数量小于 14 的元器件，孔的垂直填充小于 75%。2. 引线数量为 14 或多于 14 的元器件，孔的垂直填充小于 50% 或 1.2mm，取其中较小者。缺陷 - 3 级：孔的垂直填充小于 75%。需要注意的是，在某些应用中，如热冲击、电性能方面，不接受小于 100% 的焊料填充。

  (四)LED灯异常原因的验证测试

  为了确认 LED 灯异常是焊接可靠性问题，而非 LED 灯本身失效，进行了两项测试：在液晶电子板上确认 LED 灯无法点亮，但用电池直接点亮 LED 灯时则可以点亮;将 LED 灯重新焊接到液晶电子板上，LED 灯能够点亮。测试结果表明，液晶电子板上 LED 灯异常是焊接质量问题导致的。

  (五)LED灯焊接问题的根因分析和改进措施

  手工焊测试情况

  人工使用电烙铁进行焊接，电烙铁温度设置为 350℃，焊接 5 秒，过孔内的爬锡高度达不到过孔的 3/4，需要经过2-3次焊接才能达到要求，这说明焊盘的散热较快。

  焊接原理分析及相关测试

  爬锡深度不足，需要长时间加热才能达到焊接要求，通常是由于焊接温度过低或者焊盘散热过快导致的。液晶电子板件使用的是 φ5(绿)发光二极管，其手册推荐预热温度不超过 100℃，焊接温度不超过 260℃。目前加工厂的波峰焊预热温度为 100℃，焊接温度为 260℃，理论上是满足手册要求的。产线尝试将预热温度升高到 130℃，焊点爬锡深度比之前有所改善，但部分焊点仍未达到 3/4 的爬锡高度，导致部分 LED 失效，失效原因是内部灯丝拉裂，可见仅改变温度参数无法解决该问题。之后又尝试将过炉链速从 130cm/min 降低为 80cm/min，焊接效果较好，有效减少了虚焊且达到了爬锡高度，但这样会严重影响加工效率，降低产量。

  焊盘分析与验证结果

  既然改变焊接温度和链速无法实现既快又好的焊接效果，便尝试更改焊盘设计，看是否能有效解决问题。LED 灯的虚焊焊盘全是接地焊盘，它与大片铜相连，散热很快，而企业标准中并没有针对类似焊盘的相关设计要求，于是设计了 16 种焊盘进行焊接试验，具体参数如下表所示：

  对16种焊盘分别进行手工焊、波峰焊(有铅)、波峰焊(无铅)测试，结果如下：

  (1)手工焊：焊接效果最理想，透锡达到 100% 的是两种焊盘，分别是内径 0.8mm + 焊环 1.0mm + 避让 1.0mm + 连接筋宽度 0.508mm，以及内径 0.7mm + 焊环 1.0mm + 避让 1.0mm + 连接筋宽度 0.508mm。

  (2)波峰焊(有铅)：有 8 种焊盘透锡达到 75%，其中透锡效果最好的是内径 0.8mm + 焊环 1.0mm + 避让 1.0mm + 连接筋宽度 0.508mm 和内径 0.7mm + 焊环 1.0mm + 避让 1.0mm + 连接筋宽度 0.508mm 这两种焊盘。

  (3)波峰焊(无铅)：焊环 0.6mm 的焊点都不饱满，其他种类焊盘的焊点则比较饱满。

  综合以上测试结果，内径 0.8mm + 焊环 1.0mm + 避让 1.0mm + 连接筋宽度 0.508mm，以及内径 0.7mm + 焊环 1.0mm + 避让 1.0mm + 连接筋宽度 0.508mm 这两种焊盘的焊接效果最好，这表明在一定范围内，焊环越大，避让越大，连接筋宽度越小，焊接效果就越好。

  (六)焊盘优化后的量产测试情况

  PCBA 焊盘优化后，LED 灯焊盘上锡效果良好，可靠性高，但有一个批次的 LED 灯出现亮度变暗的情况，经分析发现，该异常是由于 LED 灯吸潮，受热后拉断了内部灯丝。针对这种情况，建议在 60 度下烘烤 12 个小时后再上线焊接，后续加工过程中未再出现类似异常。

  二、LED灯焊接工艺可靠性研究总结

  通过对LED灯行业焊接工艺的可靠性分析可以看出，焊接质量与焊接温度、焊接时间、焊盘设计、LED 物料存储等参数都有着十分紧密的联系。选取合理的参数不仅能够有效改善 LED 灯的焊接质量问题，提高产品在电力行业的可靠性，还能提高加工效率，降低元器件成本。虽然 LED 灯体积小巧，但它直接关联着电力设备的运行状态，是人机交换中的重要角色，因此可靠的焊接能够有效减少工作人员的误判，从而保证电力的稳定运行。