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何谓灯蕊虹吸现象?要如何避免这种现象发生?

发布时间:2016-06-16 点击数:3213 信息来源:磐信电路板 作者:雷勤 关键词:电路板焊垫

问:何谓灯蕊虹吸现象?要如何避免这种现象发生? 
答: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,⑵如孔小用止焊漆遮盖导通孔,或⑶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如后:
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
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

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