No.002 4通道壓敏電阻虛焊

1.現象表現及描述

4通道壓敏電阻在有鉛再流焊接中，發現電阻電極表面對焊料嚴重不潤濕，造成大量的虛焊，足跟部焊料不足，如圖1.3所示。

主要工藝參數：

● 鍍層：壓敏電阻電極鍍層為純錫；PCB焊盤鍍層為ENIG Ni/Au。

● 焊接工藝條件：有鉛再流焊接，焊膏中焊料合金為Sn37Pb；再流焊接峰頂溫度為（220～225）℃。

2.形成原因及機理分析

1）虛焊的原因

造成本案例壓敏電阻器電極表面，在有鉛再流焊接工藝過程中不潤濕和虛焊的根本原因是：該電極表面的純錫鍍層與有鉛焊接工藝條件不匹配，從而導致可焊性不良。

2）虛焊機理

鍍純錫的元器件引腳及PCB焊盤可完全適用于有鉛、無鉛產品的波峰焊接，也能非常良好地適用于無鉛再流焊接，還可用于有鉛、無鉛手工焊接，但是不宜純有鉛再流焊接。這是由于Sn元素固有的物理-化學特性所決定的。Sn的熔點為232℃，具有很大負值的表面氧化自由能（-ΔF）。根據熱力學理論可知：凡在-ΔF區域內的所有金屬都能自動被O2氧化。金屬氧化物的穩定性也和其-ΔF值直接有關；穩定性差的氧化物具有小的-ΔF值，穩定性好的氧化物具有大的-ΔF值。與Cu、Pb、Ni等相比，Sn在大氣中更易與氧氣作用形成不可見的、極薄的（一個單分子層厚度）、致密的、穩定的氧化膜，人們常將其稱為純態膜。正是這層膜的存在，才使焊點能長年累月地保持銀閃閃的光澤。

元器件引腳或PCB焊盤表面純錫鍍層上的這層純態膜，在焊接時使用RAM級助焊劑是很難去掉它的（一般都要使用活性助焊劑RA級才可以）。然而，當焊接溫度≥232℃（Sn的熔點）時，Sn在熔化的過程中自動將這層純態膜撕裂，此時即使是中性助焊劑也能獲得良好的焊接效果。正是由于目前電子制造中所采用的焊接工藝和焊接溫度上的差異，才導致了下述不同的焊接質量效果。

（1）波峰焊接。不論是有鉛波峰焊接還是無鉛波峰焊接，其焊接溫度均大于232℃（Sn的熔點），故其工藝參數對純錫鍍層均有很好的溫度適應性，因而均能獲得良好的焊接效果。

（2）手工電烙鐵焊接。不論是有鉛手工焊接還是無鉛手工焊接，其電烙鐵頭上的溫度都高達300℃（大于232℃），故也都能獲得良好的焊接效果。

（3）再流焊接。

● 無鉛再流焊接：常用峰值溫度范圍為235～245℃，它們都大于232℃，故不論是元器件引腳還是PCB焊盤純錫鍍層都有很好的溫度匹配性，都不會造成焊接問題。

● 有鉛再流焊接：其峰值溫度通常為220～225℃（小于232℃），此時因焊接溫度不匹配，元器件電極純錫鍍層表面覆蓋的薄而致密的錫的純態膜，不能獲得鍍層熔融時的機械撕裂效果，而只能依靠提高助焊劑的活性才有可能除去這層純態膜。但是，在目前普遍使用的免清洗焊接工藝的前提下是不允許的。因此，元器件引腳或電極及PCB焊盤上的純錫鍍層是不能用于有鉛情況下的再流焊接工藝的。

3.解決措施

在執行有鉛再流焊接工藝時：

（1）元器件引腳或電極等表面，可將電鍍Sn改為電鍍Sn37Pb合金。

（2）PCB焊盤的電鍍Sn或HASL-Sn可改為HASL-Sn37Pb合金。