PCBA焊点气泡产生原因分析及PCBA助焊剂清洗

PCBA焊点气泡产生原因分析及PCBA助焊剂清洗

空洞是焊点中常见的现象 ;

空洞对焊点的危害较大，统计分析显示，与空洞有关的失效占到了PCBA失效的20%

空洞产生原因之一

助焊剂活性不足

>锡膏中的助焊剂残渣未及排出熔融的焊锡，在高温下裂解形成气泡。

>活性较强的助焊剂能抑制气泡的形成---强活性的助焊剂使润湿速度加快，减少助焊剂残渣被焊锡包裹的机会。

空洞产生原因之二

三成员(引脚、焊锡、PCB PAD)吸水、氧化

>吸水:水在加热时汽化，在焊点内形成很大的气泡，甚至能使相邻的锡球由于焊锡溢出而短路。

>氧化 :

1、使得助焊反应更剧烈，形成更多的气泡;

2、氧化不易完全清除，润湿速度较慢，不利与气泡外排 ;3、由于拒焊而形成气泡集中。

PAD设计(盘上via

>SMT时，焊锡覆盖在via上，via内部空气难以逃溢。

>此种气泡国际规范已予允收(J-STD-001D)<面积小于25%>

PTH破孔

>波峰焊时，PTH孔壁上的破孔向外吹气称为吹孔。

>PTH的破孔一般与钻孔、镀铜等流程有关，由于PCB基材需要经过许多湿制程，难免会从破孔处吸入水汽、化学物质，这些物质在高温下可能放出大量的气体

空洞产生原因之五

表面处理

>表面处理层防氧化不到位，导致焊接时候空洞较多。>OSP等有机表面处理会由于有机膜裂解而产生空洞。

回流时间

>回流时间对气泡产生量的影响:

1、较长的回流时间有利于气泡的逃溢2、时间过长的回流会加剧助焊剂裂解

3、PAD再氧化形成更多气泡。

柯肯达尔(Kirkendall)现象

>焊点IMC内部的一些微小的孔洞随着时间的积累越来越大，越来越多，最后会连成一条细缝，导致焊点断裂。这种现象，就是柯肯达尔(Kirkendall)效应

柯肯达尔 (Kirkendall)现象

>柯肯达尔孔洞机理:

不等量原子扩散

柯肯达尔现象(Kirkendall equation

>柯肯达尔孔洞的两种生成机制:

1.基底Cu扩散:

焊接完成后焊点的CusSn5 IMC层呈扇贝型，在后续的老化中IMC会由于Cu底不断向Sn中扩散而生长，Cu扩散使得在Cu与IMC的界面产生空位，这些空位聚集起来就会形成孔洞

柯肯达尔现象(Kirkendall equation)

2.CusSnIMC层的生长:在焊接刚刚完成时，焊点中的CusSn IMC是很少甚至没有的，老化过程中会发生如下反应，导致CusSn IMC生长 :

CusSns-2CusSn H3Sn

反应中生成的Sn会向Cu底扩散，从而在Cu:Sn IMC中留下空位形成孔洞

柯肯达尔(Kirkendall)现象

柯肯达尔现象的防范:

1.铜焊盘上镀上Ni阻挡层:柯肯达尔孔洞一般出现在Cu基底的焊点,因为Cu在焊锡中扩散速度相对较快，在常温下扩散也持续进行;Ni底在焊锡中扩散速度慢，焊接后扩散基本停止。

Solder

2.焊料中加Cu:焊料中加少量的Cu即可有效抑制Cu底在焊锡中的扩散，从而阻止柯肯达尔孔洞产生

PCBA电路板基板助焊剂清洗

在电路板基板加工过程中，锡膏和助焊剂会产生残留物质，焊剂残留物会随着时间逐渐硬化并形成金属卤酸盐等腐蚀物，对电子产品的工作寿命和可靠性产生影响。因此彻底清除印制板的残留焊剂、焊料及其它污染物，对电路板基板进行清洗是非常有必要的。

不同类型的助焊剂残留的成分不同，水基清洗剂的清洗材料对去除焊接残留的能力也不同。在机器因素上，需考虑运行时是否存在泡沫问题。目前大部分清洗工艺分为超声波清洗工艺和喷淋清洗工艺。在喷淋清洗工艺下，对泡沫的容忍度更低，要求无泡或泡沫极小且能迅速消泡。

电路板基板清洗剂在满足清洗的条件下，还需考虑环保问题。目前普遍适用的是RoHS 2.0，REACH法规，欧盟无卤指令HF，索尼标准SS-00259等法令法规。在选择清洗剂的时候注意是否满足以上法令法规要求。

推荐 的水基清洗剂W3000D-2,对电路板基板上锡膏和助焊剂会产生残留物质，有相当优秀的清洗效果。