虛焊現象

現象1

表(biao)面不潤濕，焊(han)點(dian)表(biao)面呈(cheng)粗糙(cao)的(de)形狀、光澤性差、潤濕性不好(潤濕角θ＞90度(du))，如圖1所示。此時釬料和基體金(jin)屬界(jie)面之間為(wei)一層不可(ke)焊(han)的(de)薄膜所阻檔，界(jie)面層上(shang)未能發生所期(qi)望(wang)的(de)冶金(jin)反應(形成適當厚度(du)的(de)合金(jin)層Cu6Sn5+Cu3Sn)。這是一種顯形的(de)虛焊(han)現象，從(cong)外(wai)觀上(shang)就能判斷。

現象2

表面潤(run)濕(shi)，但釬(han)料和基體金(jin)屬界面未(wei)發生冶金(jin)反應(未(wei)形成適當厚度(du)的(de)合金(jin)層Cu6Sn5+Cu3Sn)，如圖2所示。它是(shi)一種穩形的(de)虛焊現象，外觀不易判斷，因(yin)而危害(hai)極(ji)大。

虛焊的判別

上(shang)(shang)面所表述的(de)(de)兩種不同(tong)的(de)(de)虛(xu)焊(han)(han)現(xian)象，其共同(tong)特(te)點都是(shi)(shi)結(jie)合(he)(he)(he)界面未發生冶金反(fan)應，未形(xing)成合(he)(he)(he)適厚(hou)度(du)(1.5～3.5)μm的(de)(de)合(he)(he)(he)金層。因此，接(jie)合(he)(he)(he)界面上(shang)(shang)是(shi)(shi)否形(xing)成了合(he)(he)(he)適厚(hou)度(du)的(de)(de)銅錫合(he)(he)(he)金層就(jiu)構(gou)成了虛(xu)焊(han)(han)現(xian)象的(de)(de)唯(wei)一判據。此時若將焊(han)(han)點撕裂(lie)(lie)，就(jiu)可發現(xian)釬料和基(ji)體金屬(shu)之(zhi)(zhi)間相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)成犬牙(ya)交錯狀的(de)(de)裂(lie)(lie)痕，即基(ji)體金屬(shu)上(shang)(shang)有(you)釬料殘(can)留物(wu)(wu)，釬料上(shang)(shang)也有(you)基(ji)體金屬(shu)的(de)(de)痕跡。相(xiang)(xiang)反(fan)，若將虛(xu)焊(han)(han)點撕裂(lie)(lie)時，在(zai)基(ji)體金屬(shu)和釬料之(zhi)(zhi)間沒有(you)任何相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)楔(xie)入的(de)(de)殘(can)留物(wu)(wu)，

而是很清楚的相(xiang)互分開，好似用漿糊粘往(wang)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(ruan)釬(han)(han)接(jie)，金屬(shu)為什么會接(jie)合到一起(qi)并(bing)形成連接(jie)強度(du)呢？以常用的(de)(de)錫-鉛合金軟(ruan)釬(han)(han)料來說，它是通過軟(ruan)釬(han)(han)料潤(run)濕接(jie)合金屬(shu)表面，利用擴散(san)作用在界(jie)面產生合金層(金屬(shu)間化合物)，從而結(jie)成一體。以波(bo)峰焊(han)接(jie)為例，在合適的(de)(de)溫度(du)作用下，焊(han)點在軟(ruan)釬(han)(han)接(jie)過程中所發生的(de)(de)物理化學過程，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(han)接(jie)過程中接(jie)合作用的第一步，是(shi)軟釬(han)料借(jie)助(zhu)毛細(xi)管現(xian)象(xiang)在接(jie)合金(jin)屬表(biao)面(mian)上充分鋪展開(kai)，這現(xian)象(xiang)就(jiu)叫(jiao)做潤濕。

為使熔融的(de)(de)軟釬料潤濕固體金(jin)屬(shu)(shu)表面(mian)，必(bi)須具備一定的(de)(de)條件(jian)。其條件(jian)之一就是被(bei)焊金(jin)屬(shu)(shu)表面(mian)必(bi)須是潔(jie)凈的(de)(de)。這樣軟釬料與被(bei)接合的(de)(de)基體金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)原子間距離(li)才能接近到原子間力作(zuo)用的(de)(de)程(cheng)度。

2. 潤濕過程中的作用力

a. 作用于原子間的力

在高(gao)溫(wen)下具有粘性的二相同金(jin)屬(shu)(shu)(shu)間，只要(yao)在高(gao)溫(wen)下加(jia)上(shang)不大的壓力(li)，就可(ke)以(yi)使它們之(zhi)間相互緊(jin)密貼合。軟(ruan)釬接時，因為軟(ruan)釬料處于熔(rong)融狀態，在金(jin)屬(shu)(shu)(shu)表(biao)面產生潤(run)濕(shi)，不需(xu)加(jia)外力(li)，只要(yao)基體金(jin)屬(shu)(shu)(shu)表(biao)面是潔(jie)凈(jing)的，就能很容易地達(da)到原子間力(li)作用所需(xu)要(yao)的距離(li)。

b. 熔融金屬的聚合力及附著力

潤濕是物質所具有的(de)(de)聚合(he)力的(de)(de)作(zuo)用結果(guo)，而緊密貼合(he)與(yu)表面(mian)張力有關(guan)。產生(sheng)表面(mian)張力的(de)(de)原(yuan)因是聚合(he)力。為(wei)了(le)分析此問題(ti)，我們以在玻璃管中的(de)(de)液體和管壁接(jie)觸部位的(de)(de)狀(zhuang)態來(lai)說明。

液(ye)(ye)(ye)體分(fen)子受到對玻璃壁的(de)(de)(de)附著(zhu)力(li)(li)Ff及液(ye)(ye)(ye)體本(ben)身的(de)(de)(de)聚合(he)力(li)(li)Fc的(de)(de)(de)作用(yong)(忽略重力(li)(li)作用(yong))，按液(ye)(ye)(ye)面(mian)(mian)形狀作用(yong)于液(ye)(ye)(ye)面(mian)(mian)分(fen)子的(de)(de)(de)外力(li)(li)是(shi)垂直(zhi)于液(ye)(ye)(ye)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)。由(you)于水與玻璃壁之間的(de)(de)(de)附著(zhu)力(li)(li)大，所以(yi)合(he)力(li)(li)Fd的(de)(de)(de)方向是(shi)指向玻璃壁內(nei)的(de)(de)(de)。因此，合(he)力(li)(li)Fd與成直(zhi)角(jiao)的(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)面(mian)(mian)成為凹(ao)面(mian)(mian)。當出現這種(zhong)凹(ao)面(mian)(mian)時(shi)，因表(biao)面(mian)(mian)張力(li)(li)作用(yong)產(chan)生收(shou)縮力(li)(li)，而使管內(nei)液(ye)(ye)(ye)面(mian)(mian)上(shang)的(de)(de)(de)壓力(li)(li)減少(shao)。然(ran)而在同一液(ye)(ye)(ye)面(mian)(mian)上(shang)各點的(de)(de)(de)壓力(li)(li)必然(ran)是(shi)相(xiang)等(deng)的(de)(de)(de)，所以(yi)液(ye)(ye)(ye)面(mian)(mian)上(shang)升。

在(zai)軟釬接(jie)中，潤濕和熔融釬料的聚合力(li)及基體金屬(shu)的附著(zhu)力(li)有關，聚合力(li)越弱，

即固體面與液(ye)體原(yuan)子的附著力比液(ye)面原(yuan)子聚合力越大，越易產生毛細管現象。

由此(ci)可知，為實現(xian)軟(ruan)釬(han)接(jie)，首先要產(chan)生潤濕(shi)，由于潤濕(shi)，當(dang)軟(ruan)釬(han)料與基體金屬(shu)的原子(zi)間距離非常接(jie)近時(shi)，原子(zi)的聚合(he)力即(ji)發(fa)生作用，使軟(ruan)釬(han)料與基體金屬(shu)合(he)并(bing)為一體，完成了接(jie)合(he)。

c. 表面張力

表(biao)(biao)面(mian)張力(li)(li)(li)是在液(ye)(ye)(ye)體的(de)表(biao)(biao)面(mian)分(fen)子因(yin)受聚合力(li)(li)(li)的(de)作(zuo)用而被拉向液(ye)(ye)(ye)體內部(bu)，成(cheng)為表(biao)(biao)面(mian)面(mian)積最小時所(suo)發生的(de)。在液(ye)(ye)(ye)體內部(bu)的(de)每個分(fen)子，被其(qi)它分(fen)子所(suo)包圍，受力(li)(li)(li)狀態是平衡的(de)。而液(ye)(ye)(ye)面(mian)的(de)分(fen)子，因(yin)其(qi)上部(bu)存在著不同(tong)的(de)相，而這(zhe)個相的(de)分(fen)子密度小，因(yin)而受到垂直于液(ye)(ye)(ye)面(mian)并指向液(ye)(ye)(ye)體內部(bu)的(de)力(li)(li)(li)。因(yin)此，在液(ye)(ye)(ye)體表(biao)(biao)面(mian)產生結膜現象，使表(biao)(biao)面(mian)面(mian)積收縮為最小(球形(xing))。這(zhe)種力(li)(li)(li)就是表(biao)(biao)面(mian)自由能(neng)，該(gai)力(li)(li)(li)稱為表(biao)(biao)面(mian)強力(li)(li)(li)。

d. 毛細管現象

毛細管現象在(zai)潔凈的固(gu)體(ti)(ti)(ti)金(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)上，放置熔融狀態的潔凈釬(han)(han)料，釬(han)(han)料液體(ti)(ti)(ti)就會(hui)在(zai)固(gu)體(ti)(ti)(ti)金(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)擴展(zhan)并潤濕固(gu)體(ti)(ti)(ti)金(jin)屬(shu)。這一現象是液態釬(han)(han)料在(zai)固(gu)體(ti)(ti)(ti)金(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)的細小凹凸間隙中，借助于毛細管現象，向四方擴展(zhan)而引(yin)起的。

3. Young定理

液態釬料在固體(ti)金屬(shu)表面的潤濕過程(cheng)，則產生下述自由能。

FSF：固(gu)體金屬(shu)與助焊(han)劑之間的(de)界面張力(自由能)；

FLS：液態釬料(liao)與(yu)固體金屬之(zhi)間的界面(mian)張力(自由能)；

FLF：液(ye)態(tai)釬料與助(zhu)焊劑之間的界(jie)面(mian)張力(自由(you)能)；

θ：接(jie)觸角(jiao)；

cosθ：潤濕(shi)系數。

這些自(zi)由能之間的關系可以用Young定理來描述，即：

PSF=PLS+PLFcosθ

設附著功為Wa，其近似值可用(yong)下式表示：

Wa=PSF+PLF－PLS

可得到：

Wa=PLS＋PLFcosθ+PLF－PLS＝PLF(cosθ＋1)

“A”點上三(san)個(ge)矢量的平衡狀(zhuang)態，表示了表面能的平衡，PLF是作用于與液(ye)體曲面相切(qie)方向的液(ye)體的表面張力，也就是使液(ye)態釬(han)料(liao)表面積(ji)為(wei)(wei)最小(xiao)的力。θ為(wei)(wei)1800時(shi)，為(wei)(wei)完全不潤(run)濕狀(zhuang)態，而θ為(wei)(wei)00時(shi)，為(wei)(wei)完全潤(run)濕。在(zai)工業批生產(chan)中可作如下(xia)分級：

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(he)過程(cheng)中(zhong)，在發(fa)生潤濕現象(xiang)后立即伴有擴(kuo)(kuo)散作用，因(yin)而形(xing)成了(le)界(jie)面層或合(he)金層。因(yin)晶格(ge)中(zhong)金屬原(yuan)子不斷地進行著(zhu)熱振動，當溫(wen)度(du)達到足(zu)夠(gou)高時(shi)，就(jiu)從一個晶格(ge)向其它晶格(ge)自由(you)移動，這現象(xiang)稱為擴(kuo)(kuo)散。移動的(de)速度(du)及數(shu)量與溫(wen)度(du)和時(shi)間有關。

擴(kuo)散隨釬(han)料、固體金屬的(de)(de)(de)種類(lei)及溫度等(deng)的(de)(de)(de)不同(tong)而(er)(er)各異，由(you)擴(kuo)散而(er)(er)形成的(de)(de)(de)中間層，對接(jie)合部的(de)(de)(de)物理、化學性(xing)能，特(te)別是(shi)機(ji)械性(xing)能、抗蝕性(xing)能有很大的(de)(de)(de)影響。

軟釬接中(zhong)，釬料在基體金屬(shu)的(de)(de)晶粒中(zhong)的(de)(de)擴散(san)稱(cheng)體擴散(san)，擴散(san)到基體金屬(shu)內部晶粒中(zhong)的(de)(de)Sn可產生(sheng)不同組分的(de)(de)界面合(he)金層。

2. 金屬間化合物

軟(ruan)釬接是依(yi)靠(kao)在接合(he)(he)(he)界面上生成合(he)(he)(he)金層(ceng)而形成連接強度的。這種合(he)(he)(he)金層(ceng)通常是一(yi)種金屬間化合(he)(he)(he)物。這種以合(he)(he)(he)金的金屬成分按原子量的比例(li)結合(he)(he)(he)的化合(he)(he)(he)物，叫做金屬間化合(he)(he)(he)物。

當用Sn/Pb系釬(han)料(liao)焊接(jie)銅(tong)時(shi)，釬(han)料(liao)中的Sn向銅(tong)中擴散而產生Cu-Sn-Cu的結合(he)，這(zhe)種(zhong)結合(he)與接(jie)合(he)有關。在普通溫度下生成Cu3Sn(ε相)(基體金(jin)屬側(ce)(ce))、Cu6Sn5(η相)(釬(han)料(liao)側(ce)(ce))，而在300℃以上時(shi)則將出現Cu31Sn8(γ相)以及其(qi)它結構不明(ming)的合(he)金(jin)。

金(jin)(jin)屬間化合(he)物是(shi)一(yi)種硬(ying)度高而脆(cui)性大的(de)合(he)金(jin)(jin)相。銅與錫的(de)化學親合(he)力(li)很強，因此，在釬接界面上銅與錫形成(cheng)的(de)金(jin)(jin)屬間化合(he)物生長很快，據有關(guan)資(zi)料(liao)介紹，純錫在265℃液態下與銅生成(cheng)的(de)金(jin)(jin)屬間化合(he)物層，一(yi)分鐘(zhong)就能(neng)達到(dao)1.25μm的(de)厚度。

3. Fick定律

Fick定律(lv)描述了在(zai)軟釬料過程中擴散現象發生的規(gui)律(lv)：

dm＝－DSdt

式(shi)中：dm─釬料組分的擴散量；

D─擴散系數(shu)；

S─擴散面積；

 ─沿擴散方向擴散組分的濃度(du)梯度(du)；

dt─擴(kuo)散時間。

由公式可知，擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)數(shu)(shu)量與濃(nong)度梯(ti)度、擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系數(shu)(shu)、擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)面積、和擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)時間有(you)關(guan)。公式中的(de)(de)負號表(biao)示擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)是由高濃(nong)度向低濃(nong)度方向進行，當釬(han)料中某些組(zu)分(fen)的(de)(de)含量比被(bei)(bei)(bei)焊(han)(han)(han)金(jin)屬高時，由于(yu)存在(zai)濃(nong)度梯(ti)度，就會發生該組(zu)分(fen)向被(bei)(bei)(bei)焊(han)(han)(han)金(jin)屬中擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)。一般固(gu)態金(jin)屬在(zai)液相中的(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系數(shu)(shu)約在(zai)10-5g/cm2sec數(shu)(shu)量級(ji)。所以被(bei)(bei)(bei)焊(han)(han)(han)金(jin)屬在(zai)液態釬(han)料中的(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)速度比液態釬(han)料在(zai)固(gu)體的(de)(de)被(bei)(bei)(bei)焊(han)(han)(han)金(jin)屬中的(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)速度要大的(de)(de)多(duo)。

液態釬料(liao)向被焊(han)的(de)固(gu)態金(jin)屬中擴散常見的(de)形(xing)式為(wei)：液態釬料(liao)沿被焊(han)金(jin)屬表(biao)(biao)面、結晶(jing)內(nei)部以(yi)及晶(jing)界等方式進行(xing)。對于用錫(xi)-鉛釬料(liao)釬接銅(tong)時多發生沿表(biao)(biao)面和晶(jing)內(nei)的(de)擴散方式。

用Sn/Pb系釬料焊接(jie)銅時，錫和銅能形成合(he)金，而鉛不與銅形成合(he)金。因此，只(zhi)有(you)Sn以(yi)一定速度擴(kuo)(kuo)散到基(ji)體金屬(shu)銅中去，而鉛不進行擴(kuo)(kuo)散(原地不動)。這種(zhong)只(zhi)有(you)Sn擴(kuo)(kuo)散的現象叫選擇擴(kuo)(kuo)散。

出現選(xuan)擇(ze)擴散時(shi)，當靠近(jin)銅的(de)(de)(de)(de)Sn擴散到銅內(nei)后，距銅較遠的(de)(de)(de)(de)Sn原(yuan)子則由于Pb原(yuan)子的(de)(de)(de)(de)阻擋減慢了擴散速度。經過一定(ding)時(shi)間后在(zai)靠銅的(de)(de)(de)(de)附近(jin)會形(xing)成富鉛(qian)層。出現鉛(qian)偏析現象(xiang)時(shi)，往(wang)往(wang)使接合界(jie)面的(de)(de)(de)(de)性質發生種種變化，導致接合強度急劇下降。

虛焊發生的條件

虛焊現象1發生的條件

虛焊(han)(han)現象1：既(ji)未發生(sheng)潤濕(shi)又未發生(sheng)擴(kuo)散，好(hao)似用漿糊粘住似的，這種接頭不能叫(jiao)釬(han)接，只能叫(jiao)粘可焊(han)(han)性差甚至不可焊(han)(han)。其形因(yin)不外乎是：

1. 外部原因

外(wai)購PCB、元(yuan)器件等可焊性不合格，進入公司庫房前(qian)未進行(xing)嚴(yan)格的入庫驗(yan)收試驗(yan)；

2. 庫存環境不良，庫存期大長

由(you)于儲(chu)(chu)存(cun)環境(jing)和儲(chu)(chu)存(cun)期限與保(bao)持PCB和元(yuan)器件良好的(de)可焊性有著密(mi)切的(de)關系(xi)。因此，PCB和元(yuan)器件的(de)存(cun)儲(chu)(chu)環境(jing)必須具備恒溫(wen)、恒濕、空氣質量好，無腐蝕(shi)性氣體(如(ru)硫、氯(lv)等)和無油污的(de)環境(jing)中儲(chu)(chu)存(cun)。否則會導致可焊性劣化(hua)。

多數助焊劑只能除掉銹和(he)氧化膜(mo)(mo)，而不能去除油脂那樣的(de)(de)有(you)機薄膜(mo)(mo)。如(ru)果元器件和(he)PCB在儲(chu)存過程中，PCB和(he)元器件上沾上了(le)油脂等污(wu)染(ran)物后，會產生錫、鉛的(de)(de)偏析(xi)和(he)針孔，降低焊接強度。也容易在鉛的(de)(de)偏析(xi)和(he)釬料界面上產生裂紋，從外現看并無異常，但卻是(shi)潛伏著影響可(ke)靠性的(de)(de)因素。

儲存期(qi)(qi)的長(chang)短(duan)應(ying)視地(di)(di)區(例如南方、北(bei)方)和當地(di)(di)的空氣質(zhi)量而定，一般希(xi)望(wang)庫存期(qi)(qi)愈短(duan)愈好。

例如PCB在(zai)大氣(qi)中放置(zhi)一個月后(hou)，可焊性(xing)明顯變差且容易附著氣(qi)泡(pao)(吸(xi)潮)。特別是(shi)在(zai)拆除真空封裝狀態(tai)上線插(cha)件后(hou)，在(zai)濕熱(re)或(huo)空氣(qi)污染厲(li)害的地區在(zai)流水線上滯留時間(jian)最好不要(yao)超過(guo)24小時就完成焊接工序(xu)。

虛焊現象2的發生條件

1. 虛焊現象2形成的物理過程

虛焊現象(xiang)2：發生了(le)潤濕但未(wei)發生擴散(san)，它表明了(le)PCB及元器件的(de)(de)可焊性不存在問題(ti)，出現此現象(xiang)的(de)(de)根本原因(yin)是焊接的(de)(de)工藝(yi)條件選擇不合適。

我們知道軟釬接(jie)過程(cheng)中(zhong)原子的(de)(de)擴散現(xian)象是雙向的(de)(de)，即：

a. 被焊金屬(基體金屬)向釬料中的擴散

被(bei)(bei)焊金屬(shu)(shu)(shu)在(zai)(zai)釬(han)(han)(han)料(liao)中(zhong)的溶(rong)解(jie)條件是：釬(han)(han)(han)料(liao)和(he)被(bei)(bei)焊金屬(shu)(shu)(shu)在(zai)(zai)液態下(xia)能夠互溶(rong)，則在(zai)(zai)釬(han)(han)(han)接過程中(zhong)被(bei)(bei)焊金屬(shu)(shu)(shu)就能溶(rong)于(yu)液態釬(han)(han)(han)料(liao)。被(bei)(bei)焊金屬(shu)(shu)(shu)在(zai)(zai)液態釬(han)(han)(han)料(liao)中(zhong)的溶(rong)解(jie)量可用下(xia)式表示(shi)：

G＝ρyCy(1-e)

式中：

G─被焊金屬的溶解量；

ρy─液態釬料密度；

Cy─被焊金(jin)屬在液態釬(han)料中的極(ji)限(xian)溶(rong)解度；

Vy─液(ye)態釬料的體積；

a─被焊金屬原(yuan)子在液(ye)態(tai)釬料(liao)中的擴解(jie)系數；

t─接觸時間；接。形成虛焊現(xian)象1的根本原因(yin)就是基體金屬表(biao)(biao)面(mian)不潔凈，表(biao)(biao)面(mian)氧化或(huo)者被臟(zang)物、油(you)脂、手汗漬等污染而(er)導致表(biao)(biao)面(mian)可；

s─液相(xiang)和固相(xiang)的接觸面積。

由公式可以看出：隨著釬接(jie)溫度的提高和釬接(jie)保溫時間的延長，被焊金屬在液態(tai)釬料中(zhong)的溶(rong)解(jie)量都會增多。溫度對溶(rong)解(jie)量的影(ying)響，主要反(fan)映在溶(rong)解(jie)度系數a的增大(da)上。

若釬料與被焊金屬(shu)能形成金屬(shu)間化(hua)合(he)物時(shi)，由于金屬(shu)間化(hua)合(he)物的出(chu)現，阻礙(ai)了被焊金屬(shu)向釬料中的溶解(jie)速度。在化(hua)合(he)物形成的溫度曲(qu)線上表現出(chu)溶解(jie)速度有所下降。

被焊金(jin)(jin)屬向釬料(liao)中擴散過程，由于被焊金(jin)(jin)屬元素溶于釬料(liao)中，與(yu)釬料(liao)成分起合金(jin)(jin)化作用。因而使得釬接接頭性(xing)能提(ti)高了，例(li)如Sn的(de)抗拉(la)強度σb=1.5kg/mm2，而形成銅、錫合金(jin)(jin)層后的(de)接頭抗拉(la)強度提(ti)高到(dao)σb=5.7kg/mm2。

當(dang)然(ran)被焊金屬(shu)溶于釬(han)(han)料的量不適(shi)當(dang)(偏多)時，也是帶來使釬(han)(han)料熔點提高、流(liu)動性變(bian)差、被焊金屬(shu)出現溶蝕等不良后果的原因(yin)。

b. 釬料組分向被焊金屬中擴散

由Fick定理可(ke)知：在一定的(de)(de)溫(wen)度下(xia)，釬料組分(fen)中(zhong)的(de)(de)Sn向被焊(han)金(jin)屬(shu)中(zhong)的(de)(de)擴(kuo)散量也(ye)是與加(jia)熱的(de)(de)時間(jian)成(cheng)正比的(de)(de)，它(ta)表明了適(shi)宜的(de)(de)合金(jin)層的(de)(de)形(xing)成(cheng)是需(xu)要時間(jian)的(de)(de)。

因(yin)此(ci)焊(han)接(jie)溫度偏低，焊(han)接(jie)時間偏短是造成(cheng)虛焊(han)現(xian)象2發生的主(zhu)要原因(yin)。

2. 波峰焊接中如何控制合金化過程

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

a. 助焊劑潤濕區

被(bei)覆在PCB板(ban)面上的助(zhu)焊劑，經過(guo)預(yu)熱區的預(yu)熱，一接觸釬(han)料波峰(feng)后溫度驟升，助(zhu)焊劑迅速(su)在基(ji)體金(jin)屬表面上潤(run)濕、漫延。受溫度的劇烈(lie)激活，釋放出最大(da)的化學活性(xing)迅速(su)凈(jing)化被(bei)焊金(jin)屬表面。此過(guo)程大(da)約只需0.1秒(miao)的時(shi)間即可完(wan)成(cheng)。

b. 釬料潤濕區

經過助焊劑(ji)凈(jing)化的(de)(de)基(ji)(ji)體(ti)表面(mian)，在基(ji)(ji)體(ti)金屬表面(mian)吸附力的(de)(de)作用下(xia)和(he)助焊劑(ji)的(de)(de)拖動(dong)下(xia)，迅(xun)速在基(ji)(ji)體(ti)金屬表面(mian)上漫(man)流開來。一旦達到釬料的(de)(de)潤濕溫度后，潤濕過程便立即(ji)發生。此(ci)過程通常只需(xu)10-3sec即(ji)可完成。

c. 合金層形成區

釬料(liao)在基(ji)體(ti)金(jin)(jin)屬上發(fa)生(sheng)潤(run)濕后，擴散過(guo)程(cheng)便緊(jin)隨其(qi)后發(fa)生(sheng)。由于生(sheng)成最適宜(yi)厚度的(de)合(he)金(jin)(jin)層(3.5μm左右)需要(yao)經歷一段時(shi)(shi)(shi)間過(guo)程(cheng)。因此，潤(run)濕發(fa)生(sheng)后還(huan)必須有足(zu)夠的(de)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)間，以(yi)(yi)獲(huo)得所(suo)需要(yao)厚度的(de)的(de)合(he)金(jin)(jin)層。通常該時(shi)(shi)(shi)間為(wei)(2～5)sec。保(bao)(bao)溫(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)間之所(suo)以(yi)(yi)要(yao)取(qu)一個范圍，主(zhu)要(yao)是(shi)受(shou)被焊金(jin)(jin)屬熱(re)(re)容(rong)量(liang)的(de)大(da)小而(er)不同(tong)。熱(re)(re)容(rong)量(liang)大(da)的(de)，升溫(wen)(wen)速(su)(su)率(lv)慢，獲(huo)得合(he)適厚度的(de)合(he)金(jin)(jin)層的(de)時(shi)(shi)(shi)間自然就(jiu)得長一些；而(er)熱(re)(re)容(rong)小的(de)，升溫(wen)(wen)速(su)(su)率(lv)快，合(he)金(jin)(jin)層的(de)生(sheng)成速(su)(su)度也(ye)要(yao)快些，因而(er)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)間就(jiu)可以(yi)(yi)取(qu)得短些。對一般元器(qi)件來(lai)說(shuo)，該時(shi)(shi)(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

嚴把外(wai)協(xie)、外(wai)購件入庫驗(yan)收關

必(bi)須將可焊性不(bu)良的(de)PCB和元器件(jian)拒之門(men)外，因此，必(bi)須嚴格執行入(ru)庫驗收(shou)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

工藝規范選擇不當(dang)，是(shi)造成虛焊現象2的(de)關鍵(jian)因素。因此，在釬料(liao)槽溫度(du)取定(ding)為250℃的(de)前(qian)提下，必(bi)須確保合金化的(de)時間在(3～4)sec之間。