在焊接大平面和低托腳高度元件時(shí)會(huì)有空洞形成，如QFN 元件。這類元件的使用正在越來越多，為了滿足IPC 標(biāo)準(zhǔn)，空洞形成使許多設(shè)計(jì)師、SMD 生產(chǎn)線運(yùn)營商和質(zhì)量控制人員都倍感頭痛。本文重點(diǎn)介紹一種減少空

洞的新方法。

 優(yōu)化空洞性能的參數(shù)通常是焊膏化學(xué)成分、回流焊溫度曲線、基板和元件的涂飾以及焊盤和模板設(shè)計(jì)。然而，在實(shí)踐中，改變這些參數(shù)有明顯的局限

性。盡管進(jìn)行了很多努力進(jìn)行優(yōu)化，但是仍然經(jīng)常看到過高的空洞率水平。

不同程度的空洞

當(dāng)我們仔細(xì)觀察焊點(diǎn)和空洞時(shí)，一個(gè)主要參數(shù)似乎一直沒有引起人們的關(guān)注。這就是焊料合金。

作為一項(xiàng)初步測試，市場上常用的三種無鉛焊料合金都具有空洞行為的特點(diǎn)。

進(jìn)一步的研究策略包括用錫、鉍、銀、鋅、銅等元素來調(diào)節(jié)這些合金，并觀察其對空洞行為的影響。由于這種方法很快就產(chǎn)生了許多合金，TGA 分析被用作初始選擇工具。采用TGA 分析，可以監(jiān)控在與某種合金相結(jié)合過程中焊劑化學(xué)成分的蒸發(fā)和回流焊溫度曲線。經(jīng)驗(yàn)表明，更平滑的蒸發(fā)曲線一般意味著較低的空洞形成水平。從這項(xiàng)研究中，選擇了8 種原型焊料合金，并對其進(jìn)行了空洞行為表征。

為此，每種合金涂敷的60 個(gè)QFNs分別被焊接在三個(gè)不同涂敷的基板上：NiAu（ENIG）、OSP 和I-Sn。所有合金所使用的焊膏化學(xué)成分、模板厚度和布

局、基板布局都是相同的。根據(jù)合金的熔點(diǎn)采用焊接溫度曲線。用X 射線測定

空洞率水平。其中一種合金在空洞行為中得到了最好的結(jié)果，并被選擇做進(jìn)一步的機(jī)械可靠性測試。

簡介

焊點(diǎn)中空洞形成的機(jī)理多年來一直是研究的主題。已經(jīng)確定了許多空洞類型和形成機(jī)制。最引人注目的是大空洞，大空洞形成的主要因素似乎是焊膏中的化學(xué)成分。

微空洞、收縮空洞和Kirkendall空洞也是眾所周知的和備有證據(jù)的空洞

類型，但不屬于本文的討論范圍。多年來已建立了許多減少空洞形成的技術(shù)。

調(diào)整焊膏化學(xué)成分、回流焊溫度曲線、組件、PCB 和模板設(shè)計(jì)或涂飾，是當(dāng)前正在廣泛使用的一些優(yōu)化工具。甚至設(shè)備制造商也在提供減少空洞率的解決方案，通過掃頻或真空技術(shù)。然而，還有另一個(gè)非常重要的定義空洞形成的參數(shù)——焊接合金。

焊接合金：一個(gè)不同尋常的可疑因素，空洞形成的主要因素一直被認(rèn)為

是焊膏中的焊劑。設(shè)計(jì)一種能有效減少空洞的焊膏焊劑似乎是正確的方法，因

為大約50% 的焊劑將在回流焊過程中會(huì)蒸發(fā)，從而產(chǎn)生空洞。由于焦點(diǎn)集中在焊膏焊劑上，直到現(xiàn)在，對不同焊料合金的空洞形成差異的研究一直沒有關(guān)注。

空洞水平的測定用標(biāo)準(zhǔn)的可焊合金， 建立了一個(gè)基線的空洞形成百分比， 如SnAg3Cu0.5(SAC305)、SnAg0.3Cu0.7（LowSAC0307）和Sn42Bi57Ag1。在本文中所描述的所有測試中都使用了相同的焊膏化學(xué)成分。

為了了解PCB 涂飾之間的水平差異，對業(yè)界常用的3 種涂飾進(jìn)行了測試：

OSPCu、ENIG（NiAu）和I-Sn。為了有足夠的空洞產(chǎn)生，在焊盤沒有任何減小的情況下，使用了120 μm的模板。對每種焊膏，使用適合每一個(gè)具體焊料合金的標(biāo)準(zhǔn)加熱回流焊曲線，回流焊接60 個(gè)Sn 涂飾的QFN 元件。