详解锡膏工艺中不润湿现象
不润湿是指在焊接过程中，焊料未能充分覆盖基板焊盘或器件引脚表面，导致焊料与基底金属之间形成较大的接触角（通常＞90°），且未形成有效冶金键合的现象。其典型特征为焊点表面呈现基底金属本色（如铜色、镍色），焊料仅部分附着或呈球状聚集（如图1-1所示）。此问题直接影响焊点的机械强度、热循环可靠性及长期稳定性。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/cfbc110400f94e0fb69e51fa8f3b1994~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20250423095733F38EA34E27F5819F7D06&x-expires=2147483647&x-signature=AiR2Vz1WJwBTVd0sN%2FKf8d7b0%2BI%3D图 1-1 不润湿现象一、形成机理与核心原因不润湿的本质是焊料与基底金属间的界面反应受阻，具体原因可分为以下四类：基底金属表面状态异常氧化与污染：焊盘或引脚表面存在氧化层（如CuO、NiO）、有机污染物（油脂、助焊剂残留）或金属间化合物（如Au-Sn脆性层）。镀层缺陷：ENIG（化学镀镍浸金）：镍层孔隙、磷含量超标（＞8wt%）或金层过薄（＜0.05μm）。OSP（有机保焊膜）：膜层过厚（＞0.5μm）或受热分解不完全，阻碍焊料浸润。HASL（热风整平）：焊盘边缘因热应力出现微裂纹，暴露内部氧化铜层。焊料合金与助焊剂失效焊料杂质：铝（Al）、镉（Cd）、砷（As）等杂质元素偏析，或焊粉氧化（氧化物含量＞0.2wt%）。助焊剂活性不足：活性剂（如有机酸、卤化物）浓度过低或高温分解失效。焊膏印刷后暴露时间过长（＞4h），助焊剂挥发或吸湿。再流焊工艺参数偏差温度曲线异常：预热区温度不足（＜120℃）或时间＜60s，助焊剂未充分活化。峰值温度过高（＞245℃）或液态以上时间（TAL）＞60s，加速金属氧化。气氛控制不当：氧气含量＞1000ppm（未使用氮气保护），导致焊盘高温氧化。焊接腔体湿度＞10%RH，水汽与助焊剂反应产生气孔。设计与工艺适配性问题细间距器件：模板开口尺寸＜焊盘尺寸（如0.1mm差距），导致焊膏印刷量不足，边缘润湿不良。混装工艺：BGA与插件器件共炉焊接时，热质量差异导致局部温度不均。
二、影响与风险评估不润湿对焊点可靠性的影响需结合以下维度评估：https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/2d3cf5dae2404951b20d830df6c0b00b~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20250423095733F38EA34E27F5819F7D06&x-expires=2147483647&x-signature=LLW5JgdaF0B0Fr7udqazLw2%2FaHI%3D
三、系统级解决方案材料优化焊盘表面处理：优先选用ENEPIG（镍钯金）或沉银（ImAg），避免纯锡或OSP工艺。焊料选择：采用SAC305（Sn96.5Ag3.0Cu0.5）合金，控制焊粉氧含量＜0.1wt%。助焊剂升级：使用高活性免清洗助焊剂（如RA型），增强润湿能力。工艺调控温度曲线优化：预热区：120~150℃，时间90~120s。回流区：峰值温度235~245℃，TAL＜45s。氮气保护：焊接过程维持氧气浓度＜500ppm。设计与工艺适配模板设计：细间距器件采用阶梯模板（StepStencil），开口尺寸≥焊盘尺寸0.05mm。印刷参数：刮刀压力0.1~0.2MPa，印刷速度20~50mm/s，确保焊膏填充率＞90%。过程控制焊前清洁：使用等离子体清洗机去除焊盘表面有机物。AOI检测：通过3D激光检测焊点体积，结合润湿角算法筛选不良品。
四、典型案例分析案例1：BGA边角焊球不润湿现象：X-ray检测发现BGA四角焊球空洞率＞30%，润湿角＞110°。根因：模板开口比焊盘小0.15mm，导致焊膏印刷量不足；再流焊峰值温度255℃（超出规格10℃）。对策：修改模板开口尺寸，降低峰值温度至240℃，空洞率降至5%。案例2：OSP焊盘润湿不良现象：引脚焊点呈“缩锡”状，润湿角＞90°。根因：OSP膜层厚度0.8μm（超标0.3μm），助焊剂活性不足。对策：更换低厚度OSP工艺（0.3μm），升级助焊剂活性等级，润湿角降至45°。通过材料、工艺与设计的协同优化，不润湿问题可得到有效控制，从而提升焊点的长期可靠性。
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