锡膏焊接空洞的分析

　　本文从几种典型的BGA焊接空洞案例出发，探讨了分析导致BGA空洞的根本原因和基本的改善方向，解读了关于BGA空洞的危害、接受标准及检查方式，并给出了焊接空洞发生时PCB的处理建议和BGA返修台推荐。

　　锡膏焊接空洞中的气体存在可能会在热循环过程中产生收缩和膨胀的应力作用空洞存在的地方便会成为应力集中点,并有可能成为产生应力裂纹的根本原因, 但是空洞的存在由于减小了焊料球所延伸的过分空间也就减小了焊料球上的机械应力。

　　IPC-7095中规定空洞的接收/拒收标准主要考虑两点：就是空洞的位置及尺寸。空洞不论是存在什么位置,是在焊料球中间或是在焊盘层或组件层,视空洞尺寸及数量不同都会造成质量和可靠性的影响。

　　焊球内部允许有小尺寸的焊球存在。空洞所占空间与焊球空间的比例可以按如下方法计算：例如空洞的直径是焊球直径的50%,那么空洞所占的面积是焊球的面积的25%。

　　IPC标准规定的接收标准为：焊盘层的空洞不能大于10%的焊球面积,也即空洞的直径不能超过30%的焊球直径。当焊盘层空洞的面积超过焊球面积的25%时就视为一种缺陷,这时空洞的存在会对焊点的机械或电的可靠性造成隐患。在焊盘层空洞的面积在10%～25%的焊球面积时应着力改进工艺,消除或减少空洞。

　　根据温度曲线，考虑到保温时间有点短及最高温度偏低，因此将保温区温度及回流温度升高对比发现空洞数量并无明显变化，在此之间基于提高温度并降低链速的原则，试了多组试验，结果空洞数量均无明显变化。

　　锡膏在使用量控制不当时也很容易出现焊点空洞的现象，少量的空洞的出现对焊点不会造成太大影响，大量出现就会影响到焊点可靠性，锡膏焊点空洞的产生的原因是什么呢?

　　锡膏产生焊点空洞原因：

　　1.中助焊剂比例偏大，难以在焊点凝固之前完全逸出;

　　2.预热温度偏低，助焊剂中的溶剂难以完全挥发，停留在焊点内部就会造成填充空洞现象;

　　3.无铅回流焊锡合金凝固时一般存在有4%的体积收缩，如果最后凝固区域位于焊点内部也会产生空洞;

　　4.操作过程中沾染的有机物同样会产生空洞现象;

　　5.焊接时间过短，气体逸出的时间不够同样会产生填充空洞;

　　锡膏产生焊点空洞预防措施：

　　1.调整工艺参数，控制好预热温度以及焊接条件;

　　2.中助焊剂的比例要适当;

　　3.避免操作过程中的污染情况发生。

　　在锡膏印刷的时候，零件部品在植装时，置件压力过大，锡膏因此受到挤压。当进入回焊炉加热时，零件部品温度上升通常比基板来得快，而零件部品下方温度上升较慢，接着，零件部品的导体(极体)与锡膏直接接触的地方，助焊膏因温度上升因温度上升粘度降低，又因部品零件导体上方温度较高而爬升靠近，所以锡膏的是由最高PAD外侧开始熔融。

　　熔融焊锡开始向零件部品的导体处往上爬，熔融焊锡形成像墙壁一般，接着未熔融焊锡中的助焊膏动向，因熔融焊锡而阻断停止流动，所以助焊膏无法向外流。当然所产生挥发溶剂(GAS)也因熔融焊锡而阻断包覆。

　　锡膏的熔融方向是向PAD内部进行，助焊膏也向内部挤压，(GAS)也向内侧移动，导致零件部品下方因力量而使熔融焊锡下降，又因吃锡不良，零件部品停止下降，产生逆流，是的焊锡移动，从而导致锡珠产生。