PCBA贴片加工中，无论是回流焊接还是波峰焊接，焊点在冷却后都不可避免地会出现一定数量的空洞（气泡）。空洞产生的主要原因，在于助焊剂中有机物热解所产生的气泡未能及时逸出。在回流区，助焊剂已基本消耗完毕，焊膏的黏度也发生了显著变化，此时焊料中的助焊剂易发生开裂，导致高温裂解后的气泡被包裹在焊点内部，冷却后即形成空洞现象。接下来，就由华中地区PCBA贴片加工厂——源创芯动，为大家做具体分析与阐述，希望能为您的生产实践带来一定帮助。
PCBA贴片加工
1、助焊剂活性的影响
焊膏中助焊剂的熔剂及有机物在高温下发生裂解，会使气泡难以逸出，进而被包裹在合金粉中。从工艺过程来看，有机物受热产生气泡的主要来源包括：焊膏自身的助焊剂、其他外来有机物、波峰焊助焊剂以及杂质等。上述有机化合物在高温下分解形成气体，由于气体比重极小，在焊接过程中本应悬浮并向焊料表面逸出，最终不会滞留在合金粉中。但实际焊接中必须综合考虑焊料的表面张力与元器件的重力。因此，需要结合锡膏的表面张力与元器件重力来分析气体为何无法从合金粉表面逸出，从而形成空洞。如果有机物裂解产生的气体浮力小于焊料的表面张力，那么助焊剂有机物在高温热解后，气体就会被包围在焊球内部，深深嵌入合金层中，此时气体极难逸出，进而形成空洞。
2、与PCB焊盘氧化程度有关
PCB焊盘表面的氧化程度与脏污越严重，焊接后PCBA焊点产生的空洞就越多。因为焊盘氧化程度越大，就需要活性更强的助焊剂来处理焊接表面的氧化物。特别是对于OSP（有机可焊性保护膜）表面处理，焊盘上的一层有机保护膜较难去除。若不能及时清除焊盘表面的氧化物，氧化物便会残留在被焊物体表面，阻碍合金粉与焊盘金属基底的接触，严重时甚至造成拒焊。表面氧化严重时，高温分解的有机物气体极易隐藏在合金粉中。同时，无铅焊料表面张力大、合金比重高，气体更难逸出，最终被包围在合金粉内部。因此，必须严格控制焊膏及待焊金属表面的氧化物，否则目前尚无其他有效手段能够减少空洞的形成。
3、溶剂沸点的影响
无论是波峰焊前的助焊剂溶剂，还是锡膏本身的溶剂，其沸点都直接影响PCBA焊点空洞的大小与形成概率。溶剂沸点越低，越容易形成空洞。因此，可选用高沸点溶剂来避免气蚀现象。若溶剂沸点较低，在恒温区或回流区就会提前蒸发，仅留下高黏度且难以移动的有机物，这些有机物必然会被包裹在焊点中。所以，在选用焊锡膏时，应尽量选择高沸点溶剂的型号，以降低空洞现象的发生。
4、与焊接时间有关
Sn63-Pb37有铅焊料的浸渍时间很短，约为0.6秒，而SnAgCu无铅焊料的浸渍时间约为1.5秒。同时，无铅焊料表面张力大、流动速度慢，润湿性与扩散性均不如有铅焊料。在这些条件下，有机物热解产生的气体很难逸出，会完全被包围在合金层中。这也解释了为何无铅焊料气泡的概率远大于有铅焊料，这也是当前PCBA贴片加工中采用无铅焊接工艺所面临的难题与挑战。
5、锡膏过量吸入空气中的水分造成的
焊锡膏必须严格按照规范使用。锡膏从冰箱取出后，应在室温（25℃±3℃）下静置至少4小时进行回温，切记不可提前打开盖子，也不可采用加热方式加速回温，同时应避免吸入空气中的水分。上线使用前，锡膏必须充分搅拌，使合金粉与助焊剂混合均匀。搅拌时间不宜过长（约3-5分钟），搅拌力度也不宜过大。若搅拌时间过长或力度过大，可能导致合金粉末被碾压破碎，使焊膏中的金属粉末氧化。一旦焊锡膏粉末被氧化，回流焊后空洞出现的概率将大幅增加。此外，锡膏印刷后不宜在空气中放置太久（一般控制在2小时内），否则锡膏吸潮过多也会增加空洞形成的风险。可见，焊膏的正确使用至关重要，必须严格遵循规范操作，否则PCBA回流焊后的各类焊接缺陷都会明显增多。因此，焊膏的正确使用是保证焊接质量的先决条件，必须引起高度重视。