回流焊焊接过程中焊料成球的原因及解决方法
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通孔波峰焊接和表面贴装锡膏回流焊接是电子组装互连的两种主要基本方式。其中表面贴装技术具备高可靠性、高产量以及低成本的特点，在近20年内受到广泛的欢迎和得到飞速的发展。但是，不恰当的回流曲线设置，不合理的材料选择，以及较差的焊接环境等因素可能导致很多的焊接缺陷，最终可能导致长期的可靠性问题。常见的主要焊接缺陷包括：较差的润湿性缺焊，冷焊，空焊，焊料球、锡珠、立碑、元器件开裂、过度的金属间化合物生长，焊点空洞等等1。因此，通过了解各种缺陷的基本塬因，从而进行合理的材料工艺组合和优化，可以提高组装焊接的质量和确保其长期可靠性。随着高密度和细间距封装技术的发展，以及无铅焊接的高温工艺和材料的更替，使得焊料球成为一个关键的问题。所以，本文将主要讨论焊料成球的塬因，及其对组装的影响。焊料球是指焊接过程中，焊料由于飞溅等塬因在电路板的不必要位置形成分散的小球。这种小球会在电路板的两个相邻部件例如导线，焊盘，引脚等之间产生电流泄漏，电气噪声，甚至短路，带来长期的可靠性隐患。另外，在对它们进行处理过程中，也可能会影响相邻的部件的性能。本文旨在为控制焊料球的形成提供一定的解决方案，从而提高电子组装的可靠性。焊料球常见于元器件引脚周围以及在引脚和焊盘的间隙等地方，有些也出现在离焊点很远的位置。它们一般成群地，离散地，以小颗粒出现。其主要塬因是在金属焊点的形成过程中，熔融的金属合金的飞溅而导致的。在回流焊接过程中，熔融助焊剂的蒸发速度过快会容易引发融熔锡合金的飞溅2。飞溅过程中，部分小滴焊料会随焊剂一起喷射，被从主体焊料中分离出来，最终留在焊点周围。因此，焊剂载体中较高的溶剂比例，或者由于为适应无铅高温工艺使用的高沸点溶剂过量，以及加热不当都会导致焊料球的可能大大增加。被焊接的表面或者细膏中的锡粉氧化程度太高，或者锡粉的缺陷也容易导致焊料球的形成。氧化和表面的物理缺陷使得整体内的各个部分的受热升温，化学反应等过程不均匀一致，继而焊剂的热行为也受到很大的影响，最终引发焊料球。较低的焊膏黏度更容易引起较多飞溅，这是因为外表液滴和主体亲和力小，在助焊剂的帮助下，容易形成细小球状颗粒而飞出。内部气泡的压力超过的熔融焊料的表面张力的话，破裂的时候，带走更多的颗粒。但是如果气泡留在焊料内，又容易导致最终焊点的空洞。周r