灯蕊虹吸现象及改善解决方案

2020-05-19 12:01:49 697

灯蕊虹吸是熔融焊料润湿零件引脚时，焊料从焊点位置爬上引脚，留下的是缺锡焊点或断路焊点。虹吸现象产生的第一个步骤是引脚放到锡膏中，第二个步骤是锡膏与热引脚接触而熔化且灯蕊虹吸上元件引脚，第三个步骤是，一旦大部分的焊料沿着引脚向上灯蕊虹吸只留下少量时，形成了缺锡焊点或断路。灯蕊虹吸的直接驱动力，是在引脚和电路板之间温差及熔融焊料的表面张力差异。在回焊时由于引脚较小的热容晕，其温度常常会高于电路板，另外熔融焊料接形成的内部压力各点间也有差别。

一般来说较大的曲率会有较大的内部压力AP，为了平衡内部压力，较大曲率的表面将消除，并将熔融焊料压入较小的曲率的区域。如果新的平衡焊接结构偏离了想要的“理想焊接结构”，这样形成的焊点就被认为是有了灯蕊虹吸问题。由于内部压力的影响，较大曲率的引脚往往会截留更多的熔融焊料，因此加重了灯蕊虹吸症状。

前述灯蕊虹吸现象是由于引脚有较小的热容量所引起，在多数回焊方法中它变热的速度快于电路板。此时可用底部加热法将焊料先熔化，这样可以先润湿电路板焊垫。一旦焊垫被润湿引脚随后才变热，焊料通常不会产生严重的灯蕊虹吸将多数焊料导引到引脚上。

底部加热可经接触式或增加底部加热装置的方式调整，如果由于回焊炉设计的限制不允许有更多的底部加热，使用较为缓慢的升温速率也可以将热量更均衡地传送到电路板，从而减少灯蕊虹吸现象。

灯蕊虹吸的一些问题如：缺锡焊点或断路，会因为引脚的不良共平面性而进一步恶化。任何可能让引脚更容易润湿的制程，都将会加重灯蕊虹吸的问题严重性。例如：在引脚上使用像共晶锡铅这种可熔的表面处理，这会让熔融的锡膏很容易沿着引脚润湿，这当然会促进发生灯蕊虹吸现象的机会。

使用快速润湿速率的助焊剂或使用容易润湿的焊料合金，也会促进灯蕊虹吸的现象。在后者的状况下，若使用缓慢熔化或较宽糊状范围的焊料，会有助于减少灯蕊虹吸的问题。使用高活化温度的助焊剂会在助焊剂被活化以前，让引脚和电路板有更长的时间达到温度平衡，所以能减少灯蕊虹吸现象。

使用可熔的锡铅作为电路板表面处理层，并在焊垫附近有一导通孔将很容易产生灯蕊虹吸现象。此处的焊料很容易流入通孔，导致翼形引脚焊点在脚趾位置没有形成焊接缝，其设计结构如后图所示。


改善方式可以采用：
1)在焊垫与通孔之间放置止焊漆或焊料隔离带
2)如孔小用止焊漆遮盖导通孔
3)在PCB上使用非一可熔的表面涂层。

整体而言要消除灯蕊虹吸现象可能的解决方案整理：

1、制程技术或设计的改善：
?使用较慢的加热速率，避免使用旧式的气相回焊法
?多使用的底部加热的方式来获得均衡加热速率
?提升零件引脚的共平面性
?对于电路板与引脚使用锡处理层或非可熔的表面处理
?电路板加镀锡铅前，在焊垫与导通孔间加印止焊漆作为阻隔
?进行导通孔塞孔
?减少引脚的曲率半径

2、材料方面的调整：
?使用较小塌陷趋势的锡膏，使用较高黏度的锡膏
?使用较慢润湿速率的助焊剂
?使用较高活化温度的助焊剂
?使用延滞融熔的锡膏，例如：使用锡粉与铅粉混合的焊料合金