本篇我们再来聊一个工艺缺陷案例，压敏电阻虚焊，虚焊的故障案例不胜枚举，也是电子产品中的常见病和多发病，now ，就让我们去一探究竟吧。一、现象生产中一个4通道压敏电阻在有铅再流焊接中，发现电阻电极表面对焊料严重不润湿，造成大量的虚焊，足跟部焊料不足，如图1所示。图1二、原因复查主要工艺参数：● 镀层：压敏电阻电极镀层为纯锡；PCB焊盘镀层为ENIG Ni/Au。● 焊接工艺条件：有铅再流焊接，焊膏中焊料合金为Sn37Pb；再流焊接峰顶温度为（220～225）℃。造成本案例压敏电阻器电极表面在有铅再流焊接工艺过程中不润湿和虚焊的根本原因是：该电极表面的纯锡镀层与有铅焊接工艺条件不匹配，从而导致可焊性不良。三、机理镀纯锡的元器件引脚及PCB焊盘可完全适用于有铅、无铅产品的波峰焊接，也能非常良好地适用于无铅再流焊接，还可用于有铅、无铅手工焊接，但是不宜纯有铅再流焊接。这是由于Sn元素固有的物理-化学特性所决定的。Sn的熔点为232℃，具有很大负值的表面氧化自由能（-ΔF）。根据热力学理论可知：凡在-ΔF区域内的所有金属都能自动被O2氧化。金属氧化物的稳定性也和其-ΔF值直接有关；稳定性差的氧化物具有小的-ΔF值，稳定性好的氧化物具有大的-ΔF值。与Cu、Pb、Ni等相比，Sn在大气中更易与氧气作用形成不可见的、极薄的（一个单分子层厚度）、致密的、稳定的氧化膜，人们常将其称为纯态膜。正是这层膜的存在，才使焊点能长年累月地保持银闪闪的光泽。元器件引脚或PCB焊盘表面纯锡镀层上的这层纯态膜，在焊接时使用RAM级助焊剂是很难去掉它的（一般都要使用活性助焊剂RA级才可以）。然而，当焊接温度≥232℃（Sn的熔点）时，Sn在熔化的过程中自动将这层纯态膜撕裂，此时即使是中性助焊剂也能获得良好的焊接效果。正是由于目前电子制造中所采用的焊接工艺和焊接温度上的差异，才导致了下述不同的焊接质量效果。（1）波峰焊接。不论是有铅波峰焊接还是无铅波峰焊接，其焊接温度均大于232℃（Sn的熔点），故其工艺参数对纯锡镀层均有很好的温度适应性，因而均能获得良好的焊接效果。（2）手工电烙铁焊接。不论是有铅手工焊接还是无铅手工焊接，其电烙铁头上的温度都高达300℃（大于232℃），故也都能获得良好的焊接效果。（3）再流焊接。● 无铅再流焊接：常用峰值温度范围为235～245℃，它们都大于232℃，故不论是元器件引脚还是PCB焊盘纯锡镀层都有很好的温度匹配性，都不会造成焊接问题。● 有铅再流焊接：其峰值温度通常为220～225℃（小于232℃），此时因焊接温度不匹配，元器件电极纯锡镀层表面覆盖的薄而致密的锡的纯态膜，不能获得镀层熔融时的机械撕裂效果，而只能依靠提高助焊剂的活性才有可能除去这层纯态膜。但是，在目前普遍使用的免清洗焊接工艺的前提下是不允许的。因此，元器件引脚或电极及PCB焊盘上的纯锡镀层是不能用于有铅情况下的再流焊接工艺的。四、措施在执行有铅再流焊接工艺时：（1）元器件引脚或电极等表面，可将电镀Sn改为电镀Sn37Pb合金。（2）PCB焊盘的电镀Sn或HASL-Sn可改为HASL-Sn37Pb合金。五、总结元器件引脚或电极及PCB焊盘上的纯锡镀层是不能用于有铅情况下的再流焊接工艺的。根据樊融融老师的现代电子装联工艺缺陷及典型故障100例改编往期相关内容碳膜电阻器断路的工艺缺陷分析长按二维码识别关注我们 查看全文
