免洗助焊剂水溶性助焊剂合明科技分享：波峰焊助焊剂里虚焊现象发生的条件有哪些？

波峰焊助焊剂里虚焊现象发生的条件有哪些？

水基清洗剂,环保清洗剂,电路板清洗,助焊剂清洗剂,半导体清洗,丝网清洗,红胶清洗,治具清洗,功率器件清洗,电路板清洗剂_免洗助焊剂清洗剂合明科技专注精密电子清洗技术20多年，是SMT贴装/DIP封装，功率半导体器件及芯片封装精密清洗工艺技术方案、产品、清洗设备提供商。精密电子清洗除焊后助焊剂、锡膏、焊膏、球焊膏、焊锡膏、锡渣等残留物。水基系列产品，精细化对应涵盖从半导体封测到PCBA组件终端，包括有水基和半水基清洗剂，碱性和中性的水基清洗剂等。

1.虚焊现象1 的发生条件

虚焊现象1的特征是：既未发生润湿又未发生扩散，好似用浆糊粘住似的，这种接头不能叫钎接，只能叫粘可焊性差甚至不可焊。其形因不外乎是：

⑴   外部原因

外购PCB、元器件等可焊性不合格，进入公司库房前未进行严格的入库验收试验；

⑵   库存环境不良，库存期大长  

由于储存环境和储存期限与保持PCB和元器件良好的可焊性有着密切的关系。因此，PCB和元器件的存储环境必须具备恒温、恒湿、空气质量 好，无腐蚀性气体(如硫、氯等)    和无油污的环境中储存。否则会导致可焊性劣化。 

多数助焊剂只能除掉锈和氧化膜，而不能去除油脂那样的有机薄膜。如果元器件和PCB在储存过程中，PCB和元器件上沾上了油脂等污染物后，会产生锡、铅的偏析和针孔，降低焊接强度。也容易在铅的偏析和钎料界面上产生裂纹，从外现看并无异常，但却是潜伏着影响可靠性的因素。储存期的长短应视地区(例如南方、北方)和当地的空气质量而定，一般希望库存期愈短愈好。

例如PCB在大气中放置一个月后，可焊性明显变差且容易附着气泡(吸潮)，如图9所示。特别是在拆除真空封装状态上线插件后，在湿热或空气污染厉害的地区在流水线上滞留时间最好不要超过24小时就完成焊接工序。

2.虚焊现象2的发生条件

虚焊现象 2形成 的物理过程

虚焊现象2 的特征是：发生了润湿但未发生扩散，它表明了PCB及元器件的可焊性不存在问题，出现此现象的根本原因是焊接的工艺条件选择不合适。

我们知道软钎接过程中原子的扩散现象是双向的，即：

⑴  被焊金属(基体金属)向钎料中的扩散

被焊金属在钎料中的溶解条件是：钎料和被焊金属在液态下能够互溶，则在钎接过程中被焊金属就能溶于液态钎料。被焊金属在液态钎料中的溶解量可用下式表示：

                                                  G＝ρy Cy ( 1 - e )   

( 5 ) 式中： G  ─ 被焊金属的溶解量；

             ρy─ 液态钎料密度； 

             Cy ─ 被焊金属在液态钎料中的极限溶解度；

             Vy ─ 液态钎料的体积；

              a  ─ 被焊金属原子在液态钎料中的扩解系数；

              t  ─ 接触时间；

形成虚焊现象1的根本原因就是基体金属表面不洁净，表面氧化或者被脏物、油脂、手汗渍等污染而导致表面可              s ─  液相和固相的接触面积。

由公式( 5 )可以看出：随着钎接温度的提高和钎接保温时间的延长，  被焊金属在液态钎料中的溶解量都会增多。温度对溶解量的影响，主要反映在式( 5 )中溶解度系数 a 的增大上，如图10所示。

若钎料与被焊金属能形成金属间化合物时，由于金属间化合物的出现，阻碍了被焊金属向钎料中的溶解速度。在化合物形成的温度曲线上表现出溶解速度有所下降，如图11所示。

被焊金属向钎料中扩散过程，由于被焊金属元素溶于钎料中，与钎料成分起合金化作用。因而使得钎接接头性能提高了，例如Sn的抗拉强度σb =1.5kg / mm2，而形成铜、锡合金层后的接头抗拉强度提高到σb = 5.7kg / mm2。当然被焊金属溶于钎料的量不适当(偏多)时，也是带来使钎料熔点提高、流动性变差、被焊金属出现溶蚀等不良后果的原因。

⑵  钎料组分向被焊金属中扩散

由Fick定理可知：在一定的温度下，钎料组分中的Sn向被焊金属中的扩散量也是与加热的时间成正比的，它表明了适宜的合金层的形成是需要时间的。因此焊接温度偏低，焊接时间偏短是造成虚焊现象2发生的主要原因。

3.波峰焊接中如何控制合金化过程

波峰焊接中PCB通过波峰时其热作用过程大致可分为三个区域，如图12所示。

⑴  助焊剂润湿区

被覆在PCB板面上的助焊剂，经过预热区的预热，一接触钎料波峰后温度骤升，助焊剂迅速在基体金属表面上润湿、漫延。受温度的剧烈激活，释放出最大的化学活性迅速净化被焊金属表面。此过程大约只需0.1秒的时间即可完成。

⑵  钎料润湿区

经过助焊剂净化的基体表面，在基体金属表面吸附力的作用下和助焊剂的拖动下，迅速在基体金属表面上漫流开来。一旦达到钎料的润湿温度后，润湿过程便立即发生。此过程通常只需10-3 sec即可完成。

⑶  合金层形成区

钎料在基体金属上发生润湿后，扩散过程便紧随其后发生。由于生成最适宜厚度的合金层(3.5μm左右)需要经历一段时间过程。因此，润湿发生后还必须有足够的保温时间，以获得所需要厚度的的合金层。通常该时间为(2～5)sec。保温时间之所以要取一个范围，主要是受被焊金属热容量的大小而不同。热容量大的，升温速率慢，获得合适厚度的合金层的时间自然就得长一些；而热容小的，升温速率快，合金层的生成速度也要快些，因而保温时间就可以取得短些。对一般元器件来说，该时间优选为(3～4)sec。

4.虚焊的预防

强化对元器件可焊性的管理严把外协、外购件入库验收关必须将可焊性不良的PCB和元器件拒之门外，因此，必须严格执行入库验收手续：

⑴   每批外购元器件到货后，均必须抽样怍可焊性试验，合格后才可正式入库。对一般元器件的引脚采用弯月面润湿法测量可焊性时，当钎料槽温度取250℃时润湿时间应＜0.6sec。经过可焊性测试的元器件可以继续装机使用。

⑵   每批外协的PCB到货后应任意抽取三块采用波峰法作可焊性测试，合格后才能接收。由于经过可焊性试验后的PCB不能再使用，因此，每批订购时必须多加三块作工艺试验件。

5.优化库存期的管理

⑴   所有PCB和元器件必须在恒温、恒湿、空气质量 好，无腐蚀性气体(如硫、氯等) 和无油污的环境中储存。

⑵  考虑到可焊性的存储期限， 所有元器件必须实行先入先出的原则，以免造成一部分元器件因库存期过长而导致可焊性恶化。

⑶  储存期的长短应视地区(例如南方、北方)和当地的空气质量而定，一般希望库存期愈短愈好。例如PCB在深圳的湿热环境下最好不要超过一个月。在拆除真空封装状态上线插件后，在流水线上滞留时间最好不要超过24小时就完成焊接工序。

6.加强工序传递中的文明卫生管理

⑴  工作人员应穿戴防静电衣、鞋和手套，并经常保持其洁净；

⑵ 由于指纹印是最难去除的污染，是传递过程中造成可焊性不良的原因。因此在操作过程中，任何与焊接表面接触的东西必须是洁净的。PCB从保护袋中取出后，只能接触PCB的板角或边缘，在需要对PCB进行机械安装操作时，应戴上符合EOS/ESD防护要求的手套并经常保持其洁净。 

6.选择正确的工艺规范

工艺规范选择不当，是造成虚焊现象2  的关键因素。因此，在钎料槽温度取定为250℃的前提下，必须确保合金化的时间在 (3～4)sec之间。

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