什么是焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)不良现象与解决对策?

【焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)】不良现象通常用来说明PCBA焊锡过程中PCB焊垫上的锡膏融化润湿后沿着零件引脚的表面金属往上爬升的现象,它会造成焊垫上的焊料不足,严重者形成空焊(non-wetting)或在相邻引脚间发生架桥短路(solder bridge)。

不过188金宝搏苹果下载 要在这里先稍微提醒诸位,一般我们在188金宝搏苹果手机下载 中称唿「灯芯效应(wicking Effect)」大多指的是PCB基板在机械钻孔制作通孔时玻璃纤维束之间被撕裂出的裂缝渗铜现象。

 PCB制程中Wicking的管控

关于灯芯效应的详细说明可以看这两篇文章:

我们回来说说这【焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)】不良现象,这种现象基本上发生在焊锡的润湿(wetting)过程中,已经融熔的焊料沿着零件焊脚向上爬升,造成焊垫上的焊锡不足或过多焊锡聚集于焊脚的肩部互相挤压后与相邻焊脚间产生架桥短路现象。

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探究【焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)】不良现象发生的原因,可能是焊锡在熔化阶段发生了下列情形:

1. 零件焊脚的温度高于PCB焊盘上的温度。有可能是焊垫连接大面积覆盖于绿漆(solder mask)底下的铜箔,影响了焊垫的升温速率,零件焊脚因为可以直接被回焊炉中的热循环空气直接加热,而大面积铜箔的焊垫则受到绿漆阻隔,降低了加温的速率。

2. 焊垫氧化。焊垫如果氧化了就会变得难以吃锡(被润湿),或者必须以较高的温度才能将其润湿,当印刷在PCB焊垫上的锡膏达到熔锡温度时,就会选择往可以被润湿的位置移动,这时候零件焊脚如果没有氧化,而焊垫有氧化,液态锡就会往焊脚润湿爬行,就像在光蜡纸与卫生纸之间滴上一滴水,大部分的水都会被卫生纸所吸收,是类似的现象。这其实是一种毛细现象

那如果发生【焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)】不良现象该如何解决呢?

想要解决【焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)】不良现象可以针对前面指出的两种原因来做出解决对策。

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1. 可以透过微增回焊炉的下炉温来提升PCB底部温度或是延长锡膏在进入熔点前的时间来得到改善,其主要目的在使得PCB上所有需要焊接的焊垫与零件焊脚的温度同时达到熔锡前的温度,然后以最小的△T一起进入回焊区。

2. 如果已经发现有【焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)】不良现象发生,建议要使用RSS(马鞍型)回焊温度曲线来取代RTS(斜昇型),或至少採用"RSS与RTS折衷方案",而不要坚持使用RTS。RSS虽然稍微牺牲助焊剂的特性,但是其主要目的就是为了让PCB表面所有连接大面积接地铜箔与小面积铜箔未接地的焊垫/焊盘,并且让不同大小、不同质地的零组件与焊脚之温度能够在进入回焊区前达到相同的温度,并且可以在回焊时取得最佳的焊锡效果的温度曲线。

建议延伸阅读:回流焊的炉温曲线应该使用RSS(马鞍)型?还是RTS(斜昇)型?

3. 可以考虑暂时採用去氧化效果较好的锡膏来针对有些微氧化的PCB。不过通常去氧化能力越好的锡膏,就表示其助焊剂中活化剂的酸性越强,而越酸的物质则越容易对铜箔造成腐蚀伤害,不利长期信赖性。所以,使用前记得要做好评估。

请注意:

以上这些对策都着重在"润湿前(wetting)",也就是"焊锡融化的前夕",因为一旦焊锡已经润湿到零件焊脚,即使焊垫上的温度也随后达到熔锡温度,焊锡是很难再改变形状回头的,而且也不再受温度斜坡速率的影响。

另外,如果焊垫已严重氧化无法润湿吃锡,那前面的对策都起不了作用。


延伸阅读:

 
 
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