虛焊現象

現象1

表(biao)面(mian)不(bu)潤濕(shi)，焊(han)點表(biao)面(mian)呈粗糙的(de)形(xing)狀、光澤(ze)性(xing)差(cha)、潤濕(shi)性(xing)不(bu)好(hao)(潤濕(shi)角(jiao)θ＞90度)，如圖1所示。此時釬料和基(ji)體金屬界面(mian)之間為(wei)一層不(bu)可焊(han)的(de)薄膜所阻檔，界面(mian)層上(shang)未能(neng)發生所期望的(de)冶金反(fan)應(形(xing)成(cheng)適當厚度的(de)合金層Cu6Sn5+Cu3Sn)。這是一種顯形(xing)的(de)虛焊(han)現(xian)象(xiang)，從外(wai)觀上(shang)就能(neng)判斷。

現象2

表面潤濕，但釬(han)料和基體(ti)金屬界面未發(fa)生冶金反(fan)應(未形成適當厚度的(de)(de)合金層(ceng)Cu6Sn5+Cu3Sn)，如圖(tu)2所示。它是一(yi)種穩形的(de)(de)虛焊現象，外觀不易判斷，因而危害極大。

虛焊的判別

上面(mian)所表述的(de)(de)兩種(zhong)不同的(de)(de)虛(xu)(xu)焊(han)(han)現象(xiang)，其(qi)共同特點(dian)(dian)都是結合(he)界面(mian)未(wei)發生冶金(jin)(jin)反應(ying)，未(wei)形成(cheng)合(he)適(shi)厚度(1.5～3.5)μm的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)層(ceng)(ceng)。因此(ci)，接合(he)界面(mian)上是否(fou)形成(cheng)了合(he)適(shi)厚度的(de)(de)銅錫合(he)金(jin)(jin)層(ceng)(ceng)就(jiu)構成(cheng)了虛(xu)(xu)焊(han)(han)現象(xiang)的(de)(de)唯一(yi)判據。此(ci)時若將焊(han)(han)點(dian)(dian)撕(si)裂，就(jiu)可發現釬料(liao)和基(ji)體(ti)(ti)金(jin)(jin)屬(shu)之(zhi)間相(xiang)(xiang)(xiang)互成(cheng)犬牙交錯狀的(de)(de)裂痕，即(ji)基(ji)體(ti)(ti)金(jin)(jin)屬(shu)上有釬料(liao)殘留物(wu)，釬料(liao)上也有基(ji)體(ti)(ti)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)痕跡。相(xiang)(xiang)(xiang)反，若將虛(xu)(xu)焊(han)(han)點(dian)(dian)撕(si)裂時，在基(ji)體(ti)(ti)金(jin)(jin)屬(shu)和釬料(liao)之(zhi)間沒有任(ren)何相(xiang)(xiang)(xiang)互楔(xie)入的(de)(de)殘留物(wu)，

而是很清楚的相互分開，好似用(yong)漿糊(hu)粘(zhan)往的一(yi)樣。

虛焊的形成機理

軟釬接過程中所發生的物理現象

軟釬接接合的物理過程

通(tong)過軟釬(han)接，金(jin)屬(shu)為什么會接合(he)(he)到(dao)一起并(bing)形成(cheng)連(lian)接強度呢？以(yi)常用(yong)的(de)(de)錫-鉛合(he)(he)金(jin)軟釬(han)料(liao)(liao)來說，它是(shi)通(tong)過軟釬(han)料(liao)(liao)潤濕接合(he)(he)金(jin)屬(shu)表(biao)面，利用(yong)擴(kuo)散作用(yong)在(zai)(zai)界面產(chan)生合(he)(he)金(jin)層(金(jin)屬(shu)間(jian)化合(he)(he)物)，從而結成(cheng)一體。以(yi)波峰焊接為例，在(zai)(zai)合(he)(he)適的(de)(de)溫度作用(yong)下，焊點(dian)在(zai)(zai)軟釬(han)接過程中所發生的(de)(de)物理化學(xue)過程，按照發生的(de)(de)先后可描述如下：

潤濕作用及Young定理

1. 潤濕作用

軟釬接過程中接合(he)作用的第一(yi)步，是(shi)軟釬料(liao)借助毛細管(guan)現象在接合(he)金屬表面上充(chong)分鋪展開，這現象就叫(jiao)做潤(run)濕。

為使熔(rong)融的(de)(de)軟釬(han)料潤濕固體金屬(shu)表面，必須具備一(yi)定(ding)的(de)(de)條件。其條件之一(yi)就是(shi)被焊金屬(shu)表面必須是(shi)潔凈的(de)(de)。這樣軟釬(han)料與被接(jie)合(he)的(de)(de)基體金屬(shu)的(de)(de)原子(zi)間(jian)距(ju)離才能接(jie)近到原子(zi)間(jian)力(li)作用的(de)(de)程度。

2. 潤濕過程中的作用力

a. 作用于原子間的力

在高溫下具有粘(zhan)性的二相同金屬(shu)間，只(zhi)要(yao)在高溫下加(jia)上不大的壓(ya)力，就(jiu)(jiu)可以使(shi)它們之間相互緊密貼(tie)合。軟釬(han)接(jie)時，因為軟釬(han)料處于熔(rong)融狀態，在金屬(shu)表(biao)面產生潤濕(shi)，不需加(jia)外力，只(zhi)要(yao)基體金屬(shu)表(biao)面是(shi)潔凈的，就(jiu)(jiu)能很容易地達(da)到(dao)原子間力作用所需要(yao)的距離(li)。

b. 熔融金屬的聚合力及附著力

潤濕是物質(zhi)所具有的聚(ju)(ju)合力的作用結(jie)果，而緊密貼合與表面張力有關。產生表面張力的原因是聚(ju)(ju)合力。為了分(fen)析(xi)此問題，我們以在玻璃管中的液(ye)體和(he)管壁(bi)接觸部位的狀態來說(shuo)明。

液(ye)(ye)體分(fen)(fen)子受(shou)到對玻(bo)璃(li)壁的(de)(de)(de)附著力Ff及液(ye)(ye)體本身的(de)(de)(de)聚(ju)合力Fc的(de)(de)(de)作用(yong)(忽(hu)略重力作用(yong))，按液(ye)(ye)面形狀作用(yong)于液(ye)(ye)面分(fen)(fen)子的(de)(de)(de)外(wai)力是垂(chui)直于液(ye)(ye)面的(de)(de)(de)。由于水與玻(bo)璃(li)壁之間的(de)(de)(de)附著力大，所(suo)以合力Fd的(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)是指向(xiang)玻(bo)璃(li)壁內的(de)(de)(de)。因(yin)此(ci)，合力Fd與成直角的(de)(de)(de)液(ye)(ye)面成為凹(ao)面。當(dang)出現這種凹(ao)面時，因(yin)表面張力作用(yong)產(chan)生收縮(suo)力，而(er)使管(guan)內液(ye)(ye)面上(shang)的(de)(de)(de)壓力減少。然而(er)在同一(yi)液(ye)(ye)面上(shang)各點的(de)(de)(de)壓力必然是相等的(de)(de)(de)，所(suo)以液(ye)(ye)面上(shang)升(sheng)。

在(zai)軟釬接中，潤濕和熔融釬料(liao)的聚(ju)合力及基體金屬(shu)的附著(zhu)力有關(guan)，聚(ju)合力越弱，

即固體(ti)面與液體(ti)原子的附著力比液面原子聚合力越大(da)，越易(yi)產生毛細管(guan)現象。

由此可知，為(wei)實(shi)現(xian)軟釬(han)接(jie)，首(shou)先要(yao)產生(sheng)潤濕，由于(yu)潤濕，當(dang)軟釬(han)料與基(ji)體金屬的原子間距離(li)非常接(jie)近時，原子的聚合力即發生(sheng)作(zuo)用(yong)，使(shi)軟釬(han)料與基(ji)體金屬合并為(wei)一體，完成了接(jie)合。

c. 表面張力

表面(mian)張力(li)是在(zai)液(ye)體(ti)的(de)表面(mian)分(fen)(fen)子因(yin)受聚合力(li)的(de)作用而(er)(er)被(bei)拉向(xiang)液(ye)體(ti)內(nei)(nei)部(bu)，成為表面(mian)面(mian)積最小時所(suo)發生(sheng)的(de)。在(zai)液(ye)體(ti)內(nei)(nei)部(bu)的(de)每個(ge)分(fen)(fen)子，被(bei)其它分(fen)(fen)子所(suo)包圍，受力(li)狀態是平衡的(de)。而(er)(er)液(ye)面(mian)的(de)分(fen)(fen)子，因(yin)其上部(bu)存在(zai)著不同的(de)相，而(er)(er)這(zhe)個(ge)相的(de)分(fen)(fen)子密度小，因(yin)而(er)(er)受到垂直于(yu)液(ye)面(mian)并指(zhi)向(xiang)液(ye)體(ti)內(nei)(nei)部(bu)的(de)力(li)。因(yin)此(ci)，在(zai)液(ye)體(ti)表面(mian)產生(sheng)結膜現象，使表面(mian)面(mian)積收縮為最小(球形)。這(zhe)種力(li)就是表面(mian)自由能，該力(li)稱為表面(mian)強(qiang)力(li)。

d. 毛細管現象

毛細(xi)管現(xian)象在潔(jie)凈的固(gu)(gu)體(ti)金屬表面上，放置熔融狀態的潔(jie)凈釬(han)料，釬(han)料液體(ti)就會在固(gu)(gu)體(ti)金屬表面擴展并潤濕固(gu)(gu)體(ti)金屬。這一現(xian)象是液態釬(han)料在固(gu)(gu)體(ti)金屬表面的細(xi)小凹凸間(jian)隙中，借助(zhu)于毛細(xi)管現(xian)象，向四(si)方擴展而引起的。

3. Young定理

液態(tai)釬(han)料在固體金屬(shu)表面的潤濕過程，則產(chan)生下述自由能。

FSF：固體金屬與助焊(han)劑之(zhi)間的界面張(zhang)力(li)(自(zi)由(you)能(neng))；

FLS：液態釬料與固體(ti)金屬之間的界面張力(自由能)；

FLF：液態釬(han)料與助焊(han)劑之間的界(jie)面張(zhang)力(自由能)；

θ：接觸角；

cosθ：潤濕系(xi)數(shu)。

這些自由能之間的關系可以用Young定理來描述，即：

PSF=PLS+PLFcosθ

設(she)附著功為Wa，其近似值(zhi)可用(yong)下(xia)式表示：

Wa=PSF+PLF－PLS

可得到：

Wa=PLS＋PLFcosθ+PLF－PLS＝PLF(cosθ＋1)

“A”點上(shang)三個矢量的平衡(heng)狀態(tai)，表示了表面(mian)(mian)能(neng)的平衡(heng)，PLF是作用于與液(ye)(ye)體(ti)曲(qu)面(mian)(mian)相切方(fang)向的液(ye)(ye)體(ti)的表面(mian)(mian)張(zhang)力，也就是使液(ye)(ye)態(tai)釬料表面(mian)(mian)積為(wei)最小(xiao)的力。θ為(wei)1800時(shi)，為(wei)完全(quan)不潤濕(shi)狀態(tai)，而θ為(wei)00時(shi)，為(wei)完全(quan)潤濕(shi)。在(zai)工(gong)業批生產中可作如下分(fen)級：

1. 00≤θ≤300 潤濕優良
2. 300≤θ≤400 潤濕良好
3. 400≤θ≤550 潤濕可接受
4. 550≤θ≤700 潤濕不良

擴散作用及Fick定理

1. 擴散作用

在接合過(guo)程中，在發生潤濕現象(xiang)(xiang)后立(li)即伴有擴散(san)作用，因而形(xing)成了界面層或合金層。因晶格中金屬原(yuan)子不(bu)斷地進行著熱振動(dong)，當溫(wen)度達(da)到足(zu)夠(gou)高(gao)時，就(jiu)從一(yi)個晶格向其(qi)它晶格自由移(yi)動(dong)，這(zhe)現象(xiang)(xiang)稱為擴散(san)。移(yi)動(dong)的速度及數量(liang)與溫(wen)度和時間有關。

擴(kuo)散隨釬料、固(gu)體金屬的種類及溫度等的不同(tong)而各異，由擴(kuo)散而形成的中間層，對接(jie)合部的物(wu)理、化學性能(neng)，特別(bie)是機(ji)械性能(neng)、抗蝕性能(neng)有很大的影響。

軟釬(han)(han)接中(zhong)，釬(han)(han)料在基體金(jin)屬的(de)晶粒中(zhong)的(de)擴散稱(cheng)體擴散，擴散到基體金(jin)屬內部晶粒中(zhong)的(de)Sn可產生(sheng)不同組分的(de)界面合金(jin)層。

2. 金屬間化合物

軟(ruan)釬接(jie)是依靠在接(jie)合(he)(he)(he)界(jie)面(mian)上生成合(he)(he)(he)金(jin)層(ceng)而形成連接(jie)強度的(de)。這種(zhong)合(he)(he)(he)金(jin)層(ceng)通常是一種(zhong)金(jin)屬(shu)間(jian)化合(he)(he)(he)物(wu)。這種(zhong)以合(he)(he)(he)金(jin)的(de)金(jin)屬(shu)成分按原子量的(de)比例結合(he)(he)(he)的(de)化合(he)(he)(he)物(wu)，叫做金(jin)屬(shu)間(jian)化合(he)(he)(he)物(wu)。

當用Sn/Pb系釬(han)料焊接銅時(shi)，釬(han)料中(zhong)的Sn向(xiang)銅中(zhong)擴散而產生Cu-Sn-Cu的結合，這(zhe)種結合與接合有關。在普通(tong)溫度下生成Cu3Sn(ε相)(基體金(jin)屬側)、Cu6Sn5(η相)(釬(han)料側)，而在300℃以(yi)上時(shi)則將(jiang)出(chu)現Cu31Sn8(γ相)以(yi)及其它(ta)結構不明的合金(jin)。

金屬(shu)間(jian)(jian)化(hua)合(he)物(wu)是(shi)一種硬(ying)度高(gao)而脆(cui)性大的合(he)金相。銅與錫(xi)的化(hua)學(xue)親(qin)合(he)力很(hen)強，因此，在釬接界面上銅與錫(xi)形成(cheng)的金屬(shu)間(jian)(jian)化(hua)合(he)物(wu)生長很(hen)快，據有(you)關資料介紹，純錫(xi)在265℃液態下與銅生成(cheng)的金屬(shu)間(jian)(jian)化(hua)合(he)物(wu)層，一分(fen)鐘就能達(da)到(dao)1.25μm的厚度。

3. Fick定律

Fick定律描述了在軟釬料過程中(zhong)擴散(san)現象發生的規律：

dm＝－DSdt

式中(zhong)：dm─釬料組分的擴散量；

D─擴散系數；

S─擴(kuo)散面積(ji)；

 ─沿(yan)擴(kuo)散方向擴(kuo)散組分的濃度梯度；

dt─擴散(san)時間。

由公(gong)式可知(zhi)，擴(kuo)(kuo)散(san)(san)數(shu)量與(yu)濃(nong)度梯度、擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系數(shu)、擴(kuo)(kuo)散(san)(san)面(mian)積、和擴(kuo)(kuo)散(san)(san)時(shi)間有(you)關。公(gong)式中(zhong)的負號表示擴(kuo)(kuo)散(san)(san)是由高濃(nong)度向(xiang)低濃(nong)度方向(xiang)進行，當釬料(liao)(liao)中(zhong)某(mou)些組(zu)分的含量比被(bei)(bei)焊(han)金屬高時(shi)，由于存在(zai)濃(nong)度梯度，就會發生該組(zu)分向(xiang)被(bei)(bei)焊(han)金屬中(zhong)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)。一般(ban)固(gu)態金屬在(zai)液(ye)相(xiang)中(zhong)的擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系數(shu)約(yue)在(zai)10-5g/cm2sec數(shu)量級。所以被(bei)(bei)焊(han)金屬在(zai)液(ye)態釬料(liao)(liao)中(zhong)的擴(kuo)(kuo)散(san)(san)速度比液(ye)態釬料(liao)(liao)在(zai)固(gu)體的被(bei)(bei)焊(han)金屬中(zhong)的擴(kuo)(kuo)散(san)(san)速度要(yao)大的多。

液態(tai)釬(han)料向被(bei)焊(han)的固(gu)態(tai)金屬(shu)中擴(kuo)(kuo)散(san)常見的形式(shi)為：液態(tai)釬(han)料沿被(bei)焊(han)金屬(shu)表面、結(jie)晶(jing)內部以及晶(jing)界等方式(shi)進行(xing)。對于用錫-鉛釬(han)料釬(han)接銅時多發生沿表面和晶(jing)內的擴(kuo)(kuo)散(san)方式(shi)。

用Sn/Pb系釬料焊接銅(tong)(tong)時，錫(xi)和銅(tong)(tong)能形成合金(jin)，而(er)鉛(qian)不與銅(tong)(tong)形成合金(jin)。因此，只有(you)Sn以一定速度擴(kuo)(kuo)散(san)(san)到基體金(jin)屬(shu)銅(tong)(tong)中去(qu)，而(er)鉛(qian)不進行擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(原地不動)。這種(zhong)只有(you)Sn擴(kuo)(kuo)散(san)(san)的現(xian)象叫選(xuan)擇擴(kuo)(kuo)散(san)(san)。

出現選擇擴(kuo)散(san)時，當(dang)靠(kao)(kao)近銅的(de)Sn擴(kuo)散(san)到(dao)銅內后，距(ju)銅較遠(yuan)的(de)Sn原(yuan)子(zi)則由于Pb原(yuan)子(zi)的(de)阻擋減慢了擴(kuo)散(san)速度(du)。經過(guo)一定時間(jian)后在(zai)靠(kao)(kao)銅的(de)附近會形成(cheng)富鉛層。出現鉛偏(pian)析現象時，往往使接合界面的(de)性質發生種(zhong)種(zhong)變化，導致接合強度(du)急劇下降。

虛焊發生的條件

虛焊現象1發生的條件

虛焊(han)現象(xiang)1：既未發生潤濕又未發生擴散(san)，好似(si)用(yong)漿糊粘(zhan)住似(si)的，這種接(jie)頭不(bu)能叫釬(han)接(jie)，只能叫粘(zhan)可焊(han)性(xing)差甚至不(bu)可焊(han)。其形因不(bu)外乎是：

1. 外部原因

外購PCB、元器件等可焊性不(bu)合格，進入公(gong)司庫房前未(wei)進行嚴格的入庫驗(yan)收試(shi)驗(yan)；

2. 庫存環境不良，庫存期大長

由(you)于(yu)儲(chu)存(cun)(cun)(cun)環境和(he)儲(chu)存(cun)(cun)(cun)期限與保持PCB和(he)元器件良好的可焊性有著密切的關系。因此，PCB和(he)元器件的存(cun)(cun)(cun)儲(chu)環境必須具備恒(heng)溫、恒(heng)濕(shi)、空氣(qi)質量好，無腐蝕性氣(qi)體(如硫、氯等)和(he)無油污的環境中儲(chu)存(cun)(cun)(cun)。否則會導致可焊性劣化。

多數(shu)助焊劑只能(neng)除掉銹和(he)氧化膜(mo)，而不(bu)能(neng)去除油(you)脂(zhi)那樣的有機薄膜(mo)。如(ru)果元器件(jian)和(he)PCB在(zai)儲存過(guo)程中，PCB和(he)元器件(jian)上沾上了油(you)脂(zhi)等污染物后，會產生錫、鉛(qian)的偏析和(he)針(zhen)孔(kong)，降低焊接強度。也容易在(zai)鉛(qian)的偏析和(he)釬料界(jie)面上產生裂紋，從外現(xian)看并(bing)無(wu)異常，但卻(que)是潛伏著(zhu)影響可靠(kao)性的因素。

儲(chu)存期(qi)的長短(duan)應視地(di)區(例如南方、北方)和當地(di)的空氣(qi)質量而定，一般希望庫(ku)存期(qi)愈短(duan)愈好(hao)。

例如PCB在(zai)大(da)氣中放置一(yi)個月(yue)后，可(ke)焊性明顯變差且容易附(fu)著氣泡(吸潮)。特(te)別是在(zai)拆(chai)除真空封裝狀態上線(xian)插件(jian)后，在(zai)濕熱或空氣污染厲害的地區在(zai)流水線(xian)上滯留(liu)時間最好不要超過24小時就完成(cheng)焊接工(gong)序。

虛焊現象2的發生條件

1. 虛焊現象2形成的物理過程

虛焊(han)現象2：發(fa)生了潤濕但未發(fa)生擴散，它表明了PCB及(ji)元器件的(de)可焊(han)性不(bu)存在問題，出現此現象的(de)根本原因(yin)是焊(han)接(jie)的(de)工藝條件選(xuan)擇不(bu)合(he)適。

我們知道軟(ruan)釬接過程中原子的(de)擴散(san)現象是雙向的(de)，即：

a. 被焊金屬(基體金屬)向釬料中的擴散

被(bei)(bei)焊(han)金(jin)屬在(zai)釬料中(zhong)的(de)溶解條(tiao)件是：釬料和被(bei)(bei)焊(han)金(jin)屬在(zai)液態下能(neng)夠互溶，則在(zai)釬接過程中(zhong)被(bei)(bei)焊(han)金(jin)屬就(jiu)能(neng)溶于(yu)液態釬料。被(bei)(bei)焊(han)金(jin)屬在(zai)液態釬料中(zhong)的(de)溶解量可用下式表示：

G＝ρyCy(1-e)

式中：

G─被(bei)焊金屬(shu)的溶解(jie)量；

ρy─液態(tai)釬料密度；

Cy─被(bei)焊金屬在液態釬(han)料(liao)中的(de)極限溶(rong)解度(du)；

Vy─液態釬料(liao)的體積；

a─被焊金屬原子(zi)在液態釬(han)料中的擴(kuo)解系(xi)數；

t─接觸(chu)時(shi)間；接。形(xing)成虛(xu)焊現象1的(de)根(gen)本原(yuan)因就是(shi)基(ji)體金(jin)屬表(biao)面不潔(jie)凈，表(biao)面氧化或者被臟物、油脂、手汗漬(zi)等污染而導致表(biao)面可(ke)；

s─液相(xiang)和固相(xiang)的接觸面積。

由公式可以看出：隨著釬(han)接溫(wen)度(du)的(de)(de)提(ti)高和釬(han)接保溫(wen)時間的(de)(de)延(yan)長，被(bei)焊金(jin)屬在液態釬(han)料中的(de)(de)溶(rong)解量都會增多。溫(wen)度(du)對溶(rong)解量的(de)(de)影(ying)響，主要反(fan)映在溶(rong)解度(du)系數a的(de)(de)增大上(shang)。

若釬料與被焊金(jin)屬(shu)(shu)能形(xing)成(cheng)金(jin)屬(shu)(shu)間化(hua)合(he)物(wu)時，由于金(jin)屬(shu)(shu)間化(hua)合(he)物(wu)的出現，阻礙了被焊金(jin)屬(shu)(shu)向(xiang)釬料中(zhong)的溶解速(su)度(du)。在化(hua)合(he)物(wu)形(xing)成(cheng)的溫度(du)曲線上表現出溶解速(su)度(du)有(you)所(suo)下降(jiang)。

被焊金屬向釬(han)料中擴散過程，由于被焊金屬元素溶于釬(han)料中，與釬(han)料成分(fen)起合金化作用。因而使得(de)釬(han)接接頭性能(neng)提高了，例如(ru)Sn的(de)抗拉(la)強度(du)σb=1.5kg/mm2，而形成銅、錫合金層后的(de)接頭抗拉(la)強度(du)提高到σb=5.7kg/mm2。

當然被焊(han)金屬(shu)溶(rong)于(yu)釬(han)料的量不適當(偏多(duo))時，也(ye)是帶來使釬(han)料熔點(dian)提高(gao)、流動(dong)性變差(cha)、被焊(han)金屬(shu)出現溶(rong)蝕等(deng)不良后果的原(yuan)因。

b. 釬料組分向被焊金屬中擴散

由Fick定(ding)理可知：在一定(ding)的(de)溫度下，釬料組分中的(de)Sn向被(bei)焊金屬中的(de)擴散量也是(shi)與加(jia)熱的(de)時(shi)間(jian)成(cheng)(cheng)正比的(de)，它表明了適宜的(de)合金層(ceng)的(de)形成(cheng)(cheng)是(shi)需(xu)要時(shi)間(jian)的(de)。

因(yin)此焊(han)(han)接溫(wen)度(du)偏低，焊(han)(han)接時間偏短(duan)是造成(cheng)虛(xu)焊(han)(han)現(xian)象(xiang)2發(fa)生的主要(yao)原(yuan)因(yin)。

2. 波峰焊接中如何控制合金化過程

波峰(feng)焊接中(zhong)PCB通過波峰(feng)時其熱作用過程大致可分為三個區域。

a. 助焊劑潤濕區

被(bei)覆在PCB板面上(shang)的(de)(de)助焊(han)劑，經過預(yu)熱(re)區(qu)的(de)(de)預(yu)熱(re)，一接觸釬料波(bo)峰(feng)后溫(wen)度驟升，助焊(han)劑迅速在基體(ti)金(jin)屬(shu)表面上(shang)潤(run)濕、漫延。受(shou)溫(wen)度的(de)(de)劇烈激活，釋放出最大的(de)(de)化學活性(xing)迅速凈化被(bei)焊(han)金(jin)屬(shu)表面。此過程大約只需0.1秒的(de)(de)時間(jian)即可(ke)完(wan)成。

b. 釬料潤濕區

經(jing)過(guo)助焊(han)劑凈化的(de)基(ji)體表(biao)(biao)面，在基(ji)體金屬(shu)表(biao)(biao)面吸(xi)附(fu)力的(de)作用下和助焊(han)劑的(de)拖動下，迅速在基(ji)體金屬(shu)表(biao)(biao)面上漫流開來。一旦達到釬料(liao)的(de)潤濕溫度后(hou)，潤濕過(guo)程(cheng)便(bian)立即發(fa)生。此(ci)過(guo)程(cheng)通常只需10-3sec即可完成。

c. 合金層形成區

釬料在基(ji)體(ti)金(jin)屬(shu)上發生潤濕后，擴散過程(cheng)便緊隨其后發生。由于生成(cheng)最適宜厚度(du)的(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)層(ceng)(3.5μm左右)需(xu)(xu)要經歷一(yi)段時(shi)間(jian)(jian)過程(cheng)。因(yin)(yin)此，潤濕發生后還必(bi)須有足夠的(de)(de)(de)保溫(wen)時(shi)間(jian)(jian)，以(yi)獲得所需(xu)(xu)要厚度(du)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)層(ceng)。通常(chang)該時(shi)間(jian)(jian)為(2～5)sec。保溫(wen)時(shi)間(jian)(jian)之所以(yi)要取(qu)一(yi)個(ge)范圍，主要是受被焊金(jin)屬(shu)熱(re)容量(liang)的(de)(de)(de)大(da)(da)小(xiao)而不同。熱(re)容量(liang)大(da)(da)的(de)(de)(de)，升溫(wen)速率(lv)慢，獲得合(he)(he)適厚度(du)的(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)層(ceng)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)自然就得長(chang)一(yi)些(xie)；而熱(re)容小(xiao)的(de)(de)(de)，升溫(wen)速率(lv)快，合(he)(he)金(jin)層(ceng)的(de)(de)(de)生成(cheng)速度(du)也要快些(xie)，因(yin)(yin)而保溫(wen)時(shi)間(jian)(jian)就可以(yi)取(qu)得短些(xie)。對一(yi)般元器(qi)件來說，該時(shi)間(jian)(jian)優選(xuan)為(3～4)sec。

虛焊的預防

強化對元器件可焊性的管理

嚴把外協、外購(gou)件入庫驗收關

必(bi)(bi)須將可焊(han)性(xing)不(bu)良的PCB和元器件拒之門外(wai)，因此，必(bi)(bi)須嚴格執行入庫驗收手(shou)續：

1. 每批外購元器件到貨后，均必須抽樣怍可焊性試驗，合格后才可正式入庫。對一般元器件的引腳采用彎月面潤濕法測量可焊性時，當釬料槽溫度取250℃時潤濕時間應＜0.6sec。經過可焊性測試的元器件可以繼續裝機使用。
2. 每批外協的PCB到貨后應任意抽取三塊采用波峰法作可焊性測試，合格后才能接收。由于經過可焊性試驗后的PCB不能再使用，因此，每批訂購時必須多加三塊作工藝試驗件。

優化庫存期的管理

1. 所有PCB和元器件必須在恒溫、恒濕、空氣質量好，無腐蝕性氣體(如硫、氯等)和無油污的環境中儲存。
2. 考慮到可焊性的存儲期限，所有元器件必須實行先入先出的原則，以免造成一部分元器件因庫存期過長而導致可焊性惡化。
3. 儲存期的長短應視地區(例如南方、北方)和當地的空氣質量而定，一般希望庫存期愈短愈好。例如PCB在深圳的濕熱環境下最好不要超過一個月。在拆除真空封裝狀態上線插件后，在流水線上滯留時間最好不要超過24小時就完成焊接工序。

加強工序傳遞中的文明衛生管理

1. 工作人員應穿戴防靜電衣、鞋和手套，并經常保持其潔凈；
2. 由于指紋印是最難去除的污染，是傳遞過程中造成可焊性不良的原因。因此在操作過程中，任何與焊接表面接觸的東西必須是潔凈的。PCB從保護袋中取出后，只能接觸PCB的板角或邊緣，在需要對PCB進行機械安裝操作時，應戴上符合EOS/ESD防護要求的手套并經常保持其潔凈。

選擇正確的工藝規范

工(gong)藝規范選(xuan)擇不當，是(shi)造成虛焊現象2的(de)關(guan)鍵因素。因此(ci)，在釬料(liao)槽溫度取定(ding)為250℃的(de)前提(ti)下(xia)，必須(xu)確(que)保合金化(hua)的(de)時間在(3～4)sec之間。