虛焊現象

現象1

表面不(bu)潤濕，焊點表面呈粗糙的(de)(de)形狀(zhuang)、光澤性差、潤濕性不(bu)好(潤濕角θ＞90度)，如圖(tu)1所(suo)示。此時(shi)釬料和(he)基(ji)體(ti)金屬(shu)界面之間(jian)為一層(ceng)不(bu)可焊的(de)(de)薄膜(mo)所(suo)阻檔，界面層(ceng)上(shang)未能發生所(suo)期望的(de)(de)冶金反(fan)應(形成適當厚度的(de)(de)合金層(ceng)Cu6Sn5+Cu3Sn)。這(zhe)是一種顯形的(de)(de)虛焊現象，從外觀上(shang)就能判斷。

現象2

表面(mian)潤濕，但(dan)釬料和(he)基體金屬界面(mian)未(wei)發生冶金反應(ying)(未(wei)形成適當厚度的合金層Cu6Sn5+Cu3Sn)，如圖2所示。它是一種穩形的虛焊現象，外觀不易判斷，因而危(wei)害極(ji)大。

虛焊的判別

上面(mian)(mian)所表述的(de)(de)兩(liang)種不同(tong)的(de)(de)虛焊(han)現象，其共同(tong)特點都是(shi)結合(he)(he)界(jie)面(mian)(mian)未發生冶金(jin)(jin)反應，未形(xing)成(cheng)(cheng)合(he)(he)適厚(hou)度(du)(1.5～3.5)μm的(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)層。因此，接合(he)(he)界(jie)面(mian)(mian)上是(shi)否形(xing)成(cheng)(cheng)了合(he)(he)適厚(hou)度(du)的(de)(de)銅(tong)錫(xi)合(he)(he)金(jin)(jin)層就構成(cheng)(cheng)了虛焊(han)現象的(de)(de)唯一判據。此時若將焊(han)點撕裂，就可發現釬(han)料(liao)和基(ji)體金(jin)(jin)屬(shu)之間(jian)相互成(cheng)(cheng)犬牙交錯狀的(de)(de)裂痕，即基(ji)體金(jin)(jin)屬(shu)上有釬(han)料(liao)殘留(liu)物，釬(han)料(liao)上也有基(ji)體金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)痕跡(ji)。相反，若將虛焊(han)點撕裂時，在基(ji)體金(jin)(jin)屬(shu)和釬(han)料(liao)之間(jian)沒有任何相互楔入的(de)(de)殘留(liu)物，

而(er)是很清楚的相互分開，好似用漿糊粘往的一樣。

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

通過軟釬(han)接(jie)，金(jin)屬(shu)為什么會接(jie)合到一起并(bing)形(xing)成連接(jie)強度(du)(du)呢(ni)？以(yi)常用(yong)的(de)錫-鉛合金(jin)軟釬(han)料來說，它是通過軟釬(han)料潤濕接(jie)合金(jin)屬(shu)表面，利用(yong)擴散作用(yong)在界面產生合金(jin)層(金(jin)屬(shu)間(jian)化(hua)合物(wu))，從而結成一體。以(yi)波峰焊接(jie)為例，在合適的(de)溫度(du)(du)作用(yong)下(xia)，焊點在軟釬(han)接(jie)過程(cheng)(cheng)中所發(fa)生的(de)物(wu)理化(hua)學過程(cheng)(cheng)，按(an)照發(fa)生的(de)先后(hou)可(ke)描述(shu)如下(xia)：

潤濕作用及Young定理

1. 潤濕作用

軟釬接過(guo)程中接合(he)作用(yong)的第一步，是軟釬料借(jie)助毛細管現(xian)(xian)象在接合(he)金屬表面(mian)上(shang)充分(fen)鋪展(zhan)開，這現(xian)(xian)象就叫做(zuo)潤濕。

為使熔融的(de)(de)軟釬料潤濕固體(ti)(ti)金(jin)(jin)屬(shu)表面，必須具備一定的(de)(de)條件(jian)。其條件(jian)之一就是(shi)被焊金(jin)(jin)屬(shu)表面必須是(shi)潔凈(jing)的(de)(de)。這樣軟釬料與被接合的(de)(de)基體(ti)(ti)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)原(yuan)子(zi)間(jian)(jian)距離才(cai)能(neng)接近到(dao)原(yuan)子(zi)間(jian)(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(zai)高(gao)溫下具有(you)粘(zhan)性的(de)二相(xiang)同金屬(shu)間，只(zhi)要在(zai)高(gao)溫下加上不(bu)大(da)的(de)壓力(li)，就(jiu)(jiu)可以使它們之(zhi)間相(xiang)互緊密貼合。軟(ruan)釬(han)接時，因為軟(ruan)釬(han)料處于熔融狀態，在(zai)金屬(shu)表面(mian)產生潤濕(shi)，不(bu)需加外力(li)，只(zhi)要基(ji)體金屬(shu)表面(mian)是潔(jie)凈的(de)，就(jiu)(jiu)能很容(rong)易地達到原(yuan)子(zi)間力(li)作用所需要的(de)距離。

b. 熔融金屬的聚合力及附著力

潤濕是物質所(suo)具有的(de)聚(ju)合力的(de)作用結果，而(er)緊密貼(tie)合與(yu)表面張力有關(guan)。產(chan)生表面張力的(de)原因是聚(ju)合力。為(wei)了(le)分析此問(wen)題(ti)，我們(men)以在玻璃管中的(de)液體和管壁接觸部位的(de)狀態(tai)來說明。

液(ye)(ye)體(ti)分(fen)子受到對(dui)玻(bo)璃壁(bi)(bi)的(de)(de)(de)(de)(de)附(fu)著力(li)Ff及液(ye)(ye)體(ti)本(ben)身的(de)(de)(de)(de)(de)聚(ju)合(he)(he)力(li)Fc的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(忽略(lve)重力(li)作(zuo)(zuo)用)，按液(ye)(ye)面(mian)(mian)形狀(zhuang)作(zuo)(zuo)用于(yu)液(ye)(ye)面(mian)(mian)分(fen)子的(de)(de)(de)(de)(de)外力(li)是(shi)垂(chui)直(zhi)于(yu)液(ye)(ye)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)。由于(yu)水與玻(bo)璃壁(bi)(bi)之間的(de)(de)(de)(de)(de)附(fu)著力(li)大，所以合(he)(he)力(li)Fd的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)向是(shi)指向玻(bo)璃壁(bi)(bi)內的(de)(de)(de)(de)(de)。因此，合(he)(he)力(li)Fd與成直(zhi)角的(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)面(mian)(mian)成為凹(ao)面(mian)(mian)。當出現這種(zhong)凹(ao)面(mian)(mian)時，因表面(mian)(mian)張力(li)作(zuo)(zuo)用產生收縮力(li)，而使管內液(ye)(ye)面(mian)(mian)上的(de)(de)(de)(de)(de)壓力(li)減少。然而在同(tong)一液(ye)(ye)面(mian)(mian)上各點的(de)(de)(de)(de)(de)壓力(li)必然是(shi)相等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)，所以液(ye)(ye)面(mian)(mian)上升。

在軟釬接中，潤濕和熔融釬料的(de)(de)聚合力(li)及(ji)基體金屬的(de)(de)附著力(li)有關，聚合力(li)越(yue)弱(ruo)，

即固體面與液(ye)(ye)體原子的附著力(li)比(bi)液(ye)(ye)面原子聚合力(li)越大，越易產生毛細管現(xian)象。

由此可知(zhi)，為實現軟(ruan)釬接，首先要產生(sheng)潤(run)濕(shi)，由于潤(run)濕(shi)，當(dang)軟(ruan)釬料與基(ji)體金屬(shu)的(de)原子間距(ju)離非常接近時，原子的(de)聚合力(li)即(ji)發生(sheng)作(zuo)用(yong)，使軟(ruan)釬料與基(ji)體金屬(shu)合并為一體，完(wan)成了接合。

c. 表面張力

表(biao)面(mian)(mian)(mian)張力是在(zai)液體(ti)(ti)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)分(fen)子(zi)因(yin)受(shou)聚合(he)力的(de)(de)(de)作用而被拉向液體(ti)(ti)內部(bu)，成為表(biao)面(mian)(mian)(mian)面(mian)(mian)(mian)積最小時所發生(sheng)的(de)(de)(de)。在(zai)液體(ti)(ti)內部(bu)的(de)(de)(de)每個分(fen)子(zi)，被其(qi)它分(fen)子(zi)所包(bao)圍(wei)，受(shou)力狀態(tai)是平衡的(de)(de)(de)。而液面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)，因(yin)其(qi)上部(bu)存在(zai)著不同(tong)的(de)(de)(de)相(xiang)，而這(zhe)(zhe)個相(xiang)的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)密(mi)度小，因(yin)而受(shou)到垂(chui)直于(yu)液面(mian)(mian)(mian)并指向液體(ti)(ti)內部(bu)的(de)(de)(de)力。因(yin)此，在(zai)液體(ti)(ti)表(biao)面(mian)(mian)(mian)產生(sheng)結(jie)膜現象，使表(biao)面(mian)(mian)(mian)面(mian)(mian)(mian)積收縮為最小(球(qiu)形)。這(zhe)(zhe)種(zhong)力就是表(biao)面(mian)(mian)(mian)自由能，該力稱為表(biao)面(mian)(mian)(mian)強力。

d. 毛細管現象

毛(mao)細管(guan)現(xian)象(xiang)在潔凈的(de)固體金屬表面(mian)上(shang)，放(fang)置熔融(rong)狀態的(de)潔凈釬(han)(han)料，釬(han)(han)料液體就(jiu)會(hui)在固體金屬表面(mian)擴展并潤濕(shi)固體金屬。這一現(xian)象(xiang)是液態釬(han)(han)料在固體金屬表面(mian)的(de)細小凹(ao)凸間隙中，借助于毛(mao)細管(guan)現(xian)象(xiang)，向四方擴展而(er)引起的(de)。

3. Young定理

液態釬料在固(gu)體金屬表面的潤(run)濕過程，則產生下(xia)述自由能。

FSF：固體(ti)金屬與助焊(han)劑之(zhi)間的界面(mian)張力(自由(you)能)；

FLS：液(ye)態釬料與固體金屬之間(jian)的界面(mian)張力(自由能(neng))；

FLF：液態釬料與助焊劑之間(jian)的(de)界面(mian)張力(自由能(neng))；

θ：接觸角；

cosθ：潤濕系數。

這些自由能之(zhi)間(jian)的關系可以用(yong)Young定(ding)理來描(miao)述，即：

PSF=PLS+PLFcosθ

設附著(zhu)功為Wa，其近似值可(ke)用下式表示：

Wa=PSF+PLF－PLS

可得到：

Wa=PLS＋PLFcosθ+PLF－PLS＝PLF(cosθ＋1)

“A”點上三個矢量(liang)的(de)平衡狀態，表示了(le)表面能的(de)平衡，PLF是(shi)作用于與(yu)液(ye)體曲面相切方向的(de)液(ye)體的(de)表面張力，也就是(shi)使(shi)液(ye)態釬料表面積為最小(xiao)的(de)力。θ為1800時，為完全不潤濕狀態，而θ為00時，為完全潤濕。在工(gong)業批生產(chan)中可作如下(xia)分級(ji)：

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

在接合過程(cheng)中(zhong)(zhong)，在發生潤濕現象后立即伴有擴(kuo)散作用，因而形成了(le)界面層(ceng)或合金層(ceng)。因晶格(ge)中(zhong)(zhong)金屬(shu)原(yuan)子(zi)不斷地進(jin)行(xing)著熱振(zhen)動(dong)，當(dang)溫度(du)達到足(zu)夠高時(shi)，就從一個晶格(ge)向其(qi)它晶格(ge)自由移動(dong)，這現象稱為擴(kuo)散。移動(dong)的(de)速度(du)及(ji)數量(liang)與(yu)溫度(du)和時(shi)間(jian)有關。

擴散(san)隨釬料、固(gu)體金屬的種類及溫度等的不同而各異，由擴散(san)而形成的中間層(ceng)，對接合部的物理(li)、化學(xue)性(xing)能(neng)，特(te)別是機械性(xing)能(neng)、抗蝕性(xing)能(neng)有很大的影響。

軟釬(han)接(jie)中(zhong)，釬(han)料在(zai)基體金(jin)屬的晶(jing)粒中(zhong)的擴散稱體擴散，擴散到基體金(jin)屬內部晶(jing)粒中(zhong)的Sn可產生不(bu)同組分的界面(mian)合金(jin)層。

2. 金屬間化合物

軟釬接是依靠(kao)在接合(he)(he)(he)界面上生(sheng)成合(he)(he)(he)金(jin)層(ceng)而形(xing)成連接強度的。這種合(he)(he)(he)金(jin)層(ceng)通(tong)常(chang)是一種金(jin)屬間化合(he)(he)(he)物。這種以(yi)合(he)(he)(he)金(jin)的金(jin)屬成分按原子(zi)量的比例結(jie)合(he)(he)(he)的化合(he)(he)(he)物，叫做金(jin)屬間化合(he)(he)(he)物。

當用(yong)Sn/Pb系釬料焊接(jie)銅時(shi)，釬料中的(de)Sn向銅中擴散而產生Cu-Sn-Cu的(de)結(jie)合，這種結(jie)合與接(jie)合有關。在(zai)普通溫(wen)度下生成Cu3Sn(ε相(xiang))(基體金(jin)屬側)、Cu6Sn5(η相(xiang))(釬料側)，而在(zai)300℃以上時(shi)則將(jiang)出現Cu31Sn8(γ相(xiang))以及其(qi)它結(jie)構不明(ming)的(de)合金(jin)。

金屬間(jian)化(hua)合(he)(he)物是一種硬度高而脆性大的(de)合(he)(he)金相(xiang)。銅與錫的(de)化(hua)學(xue)親合(he)(he)力很強，因此(ci)，在釬接(jie)界面上銅與錫形成的(de)金屬間(jian)化(hua)合(he)(he)物生(sheng)長很快，據有關(guan)資料(liao)介紹，純錫在265℃液態下與銅生(sheng)成的(de)金屬間(jian)化(hua)合(he)(he)物層，一分鐘就能達到1.25μm的(de)厚度。

3. Fick定律

Fick定律描述(shu)了在軟釬(han)料過程中擴散(san)現象(xiang)發(fa)生的規律：

dm＝－DSdt

式中：dm─釬料組(zu)分(fen)的擴(kuo)散量；

D─擴散系數(shu)；

S─擴散面積；

 ─沿擴(kuo)散(san)(san)方(fang)向擴(kuo)散(san)(san)組分(fen)的濃度梯度；

dt─擴散(san)時(shi)間(jian)。

由公式(shi)可知，擴(kuo)散(san)(san)數量(liang)(liang)與濃度(du)(du)梯度(du)(du)、擴(kuo)散(san)(san)系(xi)數、擴(kuo)散(san)(san)面積、和(he)擴(kuo)散(san)(san)時間有(you)關。公式(shi)中(zhong)的(de)(de)(de)負號表示擴(kuo)散(san)(san)是(shi)由高濃度(du)(du)向(xiang)(xiang)低(di)濃度(du)(du)方向(xiang)(xiang)進行，當釬(han)料中(zhong)某些組分的(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)比被(bei)焊(han)金屬(shu)高時，由于存在(zai)濃度(du)(du)梯度(du)(du)，就會發(fa)生該組分向(xiang)(xiang)被(bei)焊(han)金屬(shu)中(zhong)擴(kuo)散(san)(san)。一般固態金屬(shu)在(zai)液(ye)相中(zhong)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)數約在(zai)10-5g/cm2sec數量(liang)(liang)級。所以被(bei)焊(han)金屬(shu)在(zai)液(ye)態釬(han)料中(zhong)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)速(su)度(du)(du)比液(ye)態釬(han)料在(zai)固體的(de)(de)(de)被(bei)焊(han)金屬(shu)中(zhong)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)速(su)度(du)(du)要大的(de)(de)(de)多。

液態(tai)釬料(liao)(liao)向被焊的固(gu)態(tai)金屬中擴散常見的形式(shi)為：液態(tai)釬料(liao)(liao)沿(yan)被焊金屬表(biao)面、結(jie)晶內部(bu)以及晶界(jie)等方式(shi)進行。對于(yu)用錫-鉛釬料(liao)(liao)釬接銅時(shi)多發(fa)生沿(yan)表(biao)面和晶內的擴散方式(shi)。

用Sn/Pb系釬料焊接銅時，錫和(he)銅能形(xing)成合金(jin)(jin)，而鉛不與銅形(xing)成合金(jin)(jin)。因此，只有Sn以一定速度擴(kuo)散到基(ji)體金(jin)(jin)屬銅中去，而鉛不進行擴(kuo)散(原地(di)不動)。這(zhe)種只有Sn擴(kuo)散的現象叫選(xuan)擇擴(kuo)散。

出現選(xuan)擇擴(kuo)散時(shi)，當(dang)靠(kao)近銅(tong)的Sn擴(kuo)散到銅(tong)內(nei)后(hou)(hou)，距銅(tong)較(jiao)遠的Sn原子則由于Pb原子的阻擋(dang)減慢了擴(kuo)散速度。經過一定(ding)時(shi)間后(hou)(hou)在(zai)靠(kao)銅(tong)的附近會形成富鉛(qian)層。出現鉛(qian)偏析現象時(shi)，往往使(shi)接(jie)合(he)界面(mian)的性(xing)質(zhi)發生種種變(bian)化，導致接(jie)合(he)強度急劇下降。

虛焊發生的條件

虛焊現象1發生的條件

虛(xu)焊(han)(han)現象1：既未發生(sheng)潤濕又(you)未發生(sheng)擴散，好(hao)似用漿(jiang)糊粘住似的(de)，這種接頭不能叫釬接，只能叫粘可焊(han)(han)性差(cha)甚至不可焊(han)(han)。其(qi)形因(yin)不外乎是：

1. 外部原因

外購PCB、元器件等可焊性不合格，進(jin)入(ru)公司庫房前未進(jin)行嚴格的(de)入(ru)庫驗收試驗；

2. 庫存環境不良，庫存期大長

由于儲(chu)存環境(jing)和儲(chu)存期限與保持PCB和元器件(jian)良好(hao)的(de)可(ke)焊性(xing)有著(zhu)密(mi)切的(de)關系。因此(ci)，PCB和元器件(jian)的(de)存儲(chu)環境(jing)必(bi)須具備(bei)恒溫、恒濕、空(kong)氣質量好(hao)，無腐蝕(shi)性(xing)氣體(如(ru)硫、氯(lv)等)和無油污的(de)環境(jing)中儲(chu)存。否則會(hui)導(dao)致可(ke)焊性(xing)劣化(hua)。

多數(shu)助焊(han)劑只能(neng)除掉銹和氧化(hua)膜(mo)，而不能(neng)去除油(you)脂(zhi)那(nei)樣的有機薄膜(mo)。如果(guo)元器(qi)件(jian)和PCB在儲存過程中，PCB和元器(qi)件(jian)上(shang)(shang)沾上(shang)(shang)了油(you)脂(zhi)等污染物后，會產生錫(xi)、鉛(qian)(qian)的偏(pian)析(xi)和針孔(kong)，降低(di)焊(han)接(jie)強度。也容易(yi)在鉛(qian)(qian)的偏(pian)析(xi)和釬料界面上(shang)(shang)產生裂紋，從外現看并無異常，但卻(que)是潛(qian)伏著(zhu)影(ying)響可靠性的因素。

儲(chu)存期的(de)長(chang)短應視(shi)地區(例如南方、北(bei)方)和當地的(de)空氣質量而定，一(yi)般希望(wang)庫(ku)存期愈短愈好。

例如PCB在(zai)大(da)氣(qi)中放置一個月后，可(ke)焊(han)性明(ming)顯變(bian)差且(qie)容易附著氣(qi)泡(吸潮)。特(te)別是在(zai)拆除真空封(feng)裝狀(zhuang)態上(shang)線插件后，在(zai)濕熱或空氣(qi)污染(ran)厲害的(de)地區在(zai)流水線上(shang)滯留時(shi)間最好不要(yao)超過24小(xiao)時(shi)就完成(cheng)焊(han)接(jie)工序。

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(xian)象2：發生了潤濕但未發生擴散，它表明了PCB及(ji)元器件的(de)可焊(han)性不(bu)存在問題(ti)，出現(xian)此現(xian)象的(de)根本原因是焊(han)接的(de)工藝條件選擇不(bu)合適。

我們知道軟釬(han)接(jie)過程中原子的(de)擴散(san)現象(xiang)是雙向(xiang)的(de)，即：

a. 被焊金屬(基體金屬)向釬料中的擴散

被焊金(jin)屬在釬(han)料(liao)中(zhong)的溶解(jie)條件是(shi)：釬(han)料(liao)和被焊金(jin)屬在液(ye)態下能(neng)夠互溶，則(ze)在釬(han)接(jie)過程中(zhong)被焊金(jin)屬就能(neng)溶于(yu)液(ye)態釬(han)料(liao)。被焊金(jin)屬在液(ye)態釬(han)料(liao)中(zhong)的溶解(jie)量可(ke)用下式表示：

G＝ρyCy(1-e)

式中：

G─被焊金屬的溶解量；

ρy─液態釬料密度；

Cy─被(bei)焊(han)金屬在液(ye)態釬料中的極限(xian)溶(rong)解(jie)度；

Vy─液態釬(han)料的體(ti)積；

a─被焊金屬原(yuan)子在液態釬(han)料(liao)中的(de)擴(kuo)解(jie)系(xi)數；

t─接觸時間；接。形成虛焊現象(xiang)1的根本原(yuan)因就(jiu)是基體金屬表(biao)面(mian)不(bu)潔凈，表(biao)面(mian)氧(yang)化或者被臟物、油脂、手汗漬等污染而導致(zhi)表(biao)面(mian)可；

s─液相和固相的(de)接觸面積。

由公式可(ke)以看出：隨(sui)著釬(han)接(jie)溫度(du)(du)(du)的(de)(de)提(ti)高(gao)和釬(han)接(jie)保(bao)溫時間的(de)(de)延長(chang)，被焊金(jin)屬在液態(tai)釬(han)料中的(de)(de)溶解量都會增多。溫度(du)(du)(du)對溶解量的(de)(de)影響，主要反映(ying)在溶解度(du)(du)(du)系數a的(de)(de)增大(da)上。

若釬料與被焊金(jin)屬(shu)(shu)(shu)能形成金(jin)屬(shu)(shu)(shu)間化合物(wu)時，由于金(jin)屬(shu)(shu)(shu)間化合物(wu)的(de)出現(xian)，阻(zu)礙了被焊金(jin)屬(shu)(shu)(shu)向釬料中的(de)溶(rong)解(jie)速度(du)。在化合物(wu)形成的(de)溫(wen)度(du)曲線上表現(xian)出溶(rong)解(jie)速度(du)有所下降。

被(bei)焊金(jin)屬向釬(han)料(liao)中擴散(san)過程，由于(yu)被(bei)焊金(jin)屬元素溶于(yu)釬(han)料(liao)中，與釬(han)料(liao)成分(fen)起合金(jin)化(hua)作用。因而使得釬(han)接(jie)接(jie)頭性能提高(gao)了，例如Sn的抗拉強(qiang)度(du)(du)σb=1.5kg/mm2，而形(xing)成銅、錫合金(jin)層后(hou)的接(jie)頭抗拉強(qiang)度(du)(du)提高(gao)到σb=5.7kg/mm2。

當然被焊金(jin)屬溶于釬料的量不適(shi)當(偏多)時(shi)，也是帶來使釬料熔點提高(gao)、流動性變差、被焊金(jin)屬出(chu)現溶蝕等不良后果的原因。

b. 釬料組分向被焊金屬中擴散

由(you)Fick定理可知：在一定的(de)(de)溫度下，釬料組分中的(de)(de)Sn向被(bei)焊金(jin)屬(shu)中的(de)(de)擴(kuo)散量(liang)也是與加熱的(de)(de)時間(jian)成(cheng)正(zheng)比(bi)的(de)(de)，它表明了適宜的(de)(de)合(he)金(jin)層的(de)(de)形成(cheng)是需要時間(jian)的(de)(de)。

因(yin)此(ci)焊接(jie)溫度(du)偏(pian)低，焊接(jie)時間(jian)偏(pian)短是(shi)造成虛焊現象(xiang)2發生的(de)主要原因(yin)。

2. 波峰焊接中如何控制合金化過程

波(bo)峰(feng)焊接中PCB通過波(bo)峰(feng)時(shi)其熱作用(yong)過程大(da)致可分為三個區(qu)域(yu)。

a. 助焊劑潤濕區

被覆在PCB板面(mian)上的(de)(de)助焊(han)(han)劑，經過預(yu)(yu)熱(re)區的(de)(de)預(yu)(yu)熱(re)，一接觸釬(han)料(liao)波峰后(hou)溫(wen)(wen)度驟升，助焊(han)(han)劑迅速在基(ji)體金屬(shu)表面(mian)上潤濕(shi)、漫延(yan)。受溫(wen)(wen)度的(de)(de)劇烈激活，釋放出(chu)最大(da)的(de)(de)化(hua)學活性迅速凈化(hua)被焊(han)(han)金屬(shu)表面(mian)。此(ci)過程大(da)約(yue)只(zhi)需0.1秒的(de)(de)時間即(ji)可完成。

b. 釬料潤濕區

經(jing)過助焊劑凈(jing)化(hua)的(de)(de)基體表(biao)面(mian)，在基體金(jin)屬表(biao)面(mian)吸附力的(de)(de)作用下(xia)和助焊劑的(de)(de)拖動下(xia)，迅速(su)在基體金(jin)屬表(biao)面(mian)上漫流開來。一(yi)旦達(da)到(dao)釬(han)料(liao)的(de)(de)潤濕溫度后，潤濕過程便立即(ji)發生(sheng)。此過程通(tong)常(chang)只需10-3sec即(ji)可完(wan)成。

c. 合金層形成區

釬料在基體金(jin)(jin)屬上發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)潤(run)濕(shi)后(hou)，擴散過程便緊隨(sui)其后(hou)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)。由于生(sheng)(sheng)(sheng)成最適宜(yi)厚度(du)的(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)層(ceng)(ceng)(3.5μm左右(you))需要經歷一(yi)段時(shi)間過程。因此，潤(run)濕(shi)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)后(hou)還(huan)必須有足夠的(de)(de)(de)保(bao)溫時(shi)間，以獲得(de)(de)所需要厚度(du)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)層(ceng)(ceng)。通常該(gai)時(shi)間為(wei)(2～5)sec。保(bao)溫時(shi)間之所以要取一(yi)個范圍(wei)，主要是受被焊(han)金(jin)(jin)屬熱容(rong)(rong)量的(de)(de)(de)大小而(er)不同。熱容(rong)(rong)量大的(de)(de)(de)，升溫速(su)率慢(man)，獲得(de)(de)合(he)適厚度(du)的(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)時(shi)間自然就(jiu)得(de)(de)長一(yi)些(xie)；而(er)熱容(rong)(rong)小的(de)(de)(de)，升溫速(su)率快(kuai)，合(he)金(jin)(jin)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)成速(su)度(du)也要快(kuai)些(xie)，因而(er)保(bao)溫時(shi)間就(jiu)可(ke)以取得(de)(de)短些(xie)。對一(yi)般(ban)元(yuan)器件來說，該(gai)時(shi)間優選為(wei)(3～4)sec。

虛焊的預防

強化對元器件可焊性的管理

嚴把(ba)外(wai)協、外(wai)購件入庫(ku)驗收(shou)關

必須將(jiang)可焊性不良的PCB和元(yuan)器件(jian)拒之門外，因此，必須嚴格(ge)執(zhi)行入庫(ku)驗收手續：

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

工藝(yi)規范選擇不當，是造成虛焊現(xian)象2的關鍵因素(su)。因此(ci)，在(zai)釬料槽溫(wen)度取定為250℃的前提(ti)下，必須確(que)保合(he)金化的時間在(zai)(3～4)sec之間。