关于在SMT贴片中空洞、裂痕和焊接面微孔的产生原因

如梦方初醒

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1材料缺陷：贴片所使用的材料可能存在内部缺陷，如气泡或杂质等。这些缺陷会在贴片的制造过程中扩大，形成中空洞或裂痕。


2加工问题：贴片的加工过程中，如果温度、湿度或压力等因素控制不当，可能会导致贴片内部产生应力集中，进而形成裂痕。


3不当：如果贴片的不合理，例如焊点的形状、尺寸或间距不正确，可能会导致焊接面出现微孔。


为了避免中空洞、裂痕和焊接面微孔的产生，需要使用高质量的材料，并加强对贴片加工过程的控制。此外，严格按照规范的要求进行贴片，也是防止这些问题发生的关键。


SMT贴片加工中出现空洞、裂痕的原因有很多，主要包括以下几个方面因素：


1、PCB焊层与元件焊端表层之间存在浸润不良的问题。


焊料氧化；


3、当焊接面上的材料具有不匹配的膨胀系数时，焊点在凝结过程中会变得不稳定。


4、焊接过程中，我们没有正确设置再流焊温度曲线，导致焊音中的有机挥发物和水分未能在进入回流区之前蒸发。


铅焊料存在的问题包括高温、界面张力大、粘度高。通过增加界面张力来增加焊料的黏性，会导致气体在冷却阶段难以排出，进而造成焊点中气孔和空洞的比例增加。因此，在SMT贴片中，铅焊点通常会存在较多气孔和空洞。





SMT贴片加工焊接不良


在大尺寸、多层板电路以及热传导率较大的元器件中，使用铅焊接的温度通常比有铅焊接更高，并且峰值温度通常需要达到260℃左右。由于冷却后与室温的温差较大，因此铅焊接点的应力也较大。同时，由于有较多的IMC存在，当在高温或受强机械冲击时，容易产生开裂现象，这是因为IMC的热膨胀系数较大。


QFP、在PCBA上，存在着C元件和BGA焊点空洞。这些空洞分布在焊接页面上，会影响个别元器件与PCBA的连接强度。同时，还会出现SOJ引脚焊点裂痕和BGA焊球与焊层页面的裂痕缺陷。焊点裂纹和焊接页面的裂痕都会对PCBA产品的长期可靠性造成影响。


另一种类型的问题是存在于焊接界面的微小孔洞，这些孔洞非常小，甚至只有通过扫描电子显微镜（SEM）才能被发现。这些孔洞的位置和分布可能是导致电连接失效的潜在原因。特别是在功率元件中，孔洞的存在会增加元件的热阻，从而导致失效。


研究表明，焊接页面的空洞（微孔）主要是由于铜的高溶解性导致的。由于铅焊料的熔点较高且含有较高含锡的焊料，与S-P焊料相比，铜在铅焊接过程中的溶解速度要得多。铅焊料中铜的高溶解性会导致焊点页面产生“空洞”，随着时间的推移，这些空洞可能会降低焊点的稳定性。