SMT焊接中冷焊、假焊、空焊、虚焊的定义与原因.pdfVIP

SMT焊接中冷焊、假焊、空焊、虚焊的定义和原因 在现今的SMT工艺中，大多厂家面对着不同的SMT工艺不良，比如锡珠、残留、假焊、冷焊、空焊、虚焊…… 特别是后面四种，许多朋友都无法分辨他们之间的区别，因为这四种不良看起来好像都一样，下面就为大家 解释下这四种不良的定义： 1、假焊，是指表面上好像焊住了,但实际上并没有焊上。有时用手一拔,引线就可以从焊点中拔出。 2、虚焊，是焊点处只有少量的锡焊住，造成接触不良，时通时断。虚焊与假焊都是指焊件表面没有充分 镀上锡层,焊件之间没有被锡固住，是由于焊件表面没有清除干净或焊剂用得太少所引起的。 3、空焊，是焊点应焊而未焊。锡膏太少、零件本身问题、置件位置、印锡后放置时间过长… 等会造成 空焊。 4、冷焊，是在零件的吃锡接口没有形成吃锡带，(即焊锡不良)。流焊温度太低、流焊时间太短、吃锡性 问题…等会造成冷焊。 假焊：是指表面上好像焊住了,但实际上并没有焊上。有时用手一拔,引线就可以从焊点中拔出。 ==焊接的强度不够，焊接在PCB上的零部件容易被碰撞脱落，同时PCB与零部件均为完好无损。 见下图》 合金物 IMC系Intermetalliccompound 之缩写，笔者将之译为”介面合金共化物”，可以简称“介金属”。 IMC广义上说是指某些金属相互紧密接触之介面间，会产生一种原子迁移互动的行为，组成一层类似合金的”化合物”，并可写出分子式。在 焊接领域的狭义上是指铜锡、金锡、镍锡及银锡之间的共化物。其中尤以铜锡间之良性Cu6Sn5(EtaPhase)及恶性Cu3Sn(EpsilonPhase)最为 常见，对焊锡性及焊点可靠度(即焊点强度)两者影响最大，特整理多篇论文之精华以诠释之。 一、定义 能够被锡铅合金焊料(或称焊锡Solder)所焊接的金属，如铜、镍、金、银等，其焊锡与被焊底金属之间，在高温中会快速形成一薄层类似” 锡合金”的化合物。此物起源于锡原子及被焊金属原子之相互结合、渗入、迁移、及扩散等动作，而在冷却固化之后立即出现一层薄薄的”共化物”， 且事后还会逐渐成长增厚。此类物质其老化程度受到锡原子与底金属原子互相渗入的多少，而又可分出好几道层次来。这种由焊锡与其被焊金属 介面之间所形成的各种共合物，统称IntermetallicCompound 简称IMC，本文中仅讨论含锡的IMC，将不深入涉及其他的IMC。 二、一般性质 由于IMC 曾是一种可以写出分子式的”准化合物”，故其性质与原来的金属已大不相同，对整体焊点强度也有不同程度的影响，首先将其特性 简述于下： ◎IMC在PCB高温焊接或锡铅重熔(即熔锡板或喷锡)时才会发生，有一定的组成及晶体结构，且其生长速度与温度成正比，常温中较慢。 一直到出现全铅的阻绝层(Barrier)才会停止。 ◎IMC本身具有不良的脆性，将会损及焊点之机械强度及寿命，其中尤其对抗劳强度(FatigueStrength)危害最烈，且其熔点也较金属要高。 ◎ 由于焊锡在介面附近得锡原子会逐渐移走，而与被焊金属组成IMC，使得该处的锡量减少，相对的使得铅量之比例增加，以致使焊点展 性增大(Ductillity)及固着强度降低，久之甚至带来整个焊锡体的松弛。 ◎ 一旦焊垫商原有的熔锡层或喷锡层，其与底铜之间已出现”较厚”间距过小的IMC后，对该焊垫以后再续作焊接时会有很大的妨碍；也就 是在焊锡性(Solderability)或沾锡性(Wettability)上都将会出现劣化的情形。 ◎ 焊点中由于锡铜结晶或锡银结晶的渗入，使得该焊锡本身的硬度也随之增加，久之会有脆化的麻烦。 ◎IMC会随时老化而逐渐增厚，通常其已长成的厚度，与时间大约形成抛物线的关系， 三、焊锡性与表面能 若纯就可被焊接之底金属而言，影响其焊锡性(Solderability)好坏的机理作用甚多，其中要点之一就是”表面自由能”(SurfaceFreeEnergy， 简称时可省掉Free)的大小。也就是说可焊与否将取决于： (1) 被焊底金属表面之表面能(SurfaceEnergy)， (2) 焊锡焊料本身的”表面能”等二者而定。 凡底金属之表面能大于焊锡本身之表面能时，则其沾锡性会非常好，反之则沾锡性会变差。也就是说当底金属之表面能减掉焊锡表面能而得 到负值时，将出现缩锡(Dewetting)，负值愈大则焊锡愈差，甚至造成不沾锡(Non-Wetting)的恶劣地步。 新鲜的铜面在真空中测到的”表面能”约为1265达因/