表1

對界面金屬間化合物形成的確認,是判斷焊接是否良好的依據。假如在界面上見不到金屬間化合物,則表示界面已被污染或氧化了導致焊料不能潤濕。圖5示出了采用SnZn焊料在無助焊劑的典型的焊接界面上,由于SnZn合金容易氧化,若沒有合適的助焊劑配合的話,即使是在真空中焊接,氧化膜的影響也是很強的,被焊接的電極也是不能潤濕的。在照片中,形成了界面化合物的區域就是潤濕了的區域,而見不到化合物的區域是由于氧化變成了不能形成界面金屬間化合物的地方。
圖5
焊料在電極上潤濕而形成化合物,這一冶金現象,可以將其作為界面層形成的指標。由此可知,所期望的在界面上所形成的金屬間化合物,應該是厚度均勻且無缺口的狀態。釬料在電極上潤濕時,在界面上可能存在異物卷入或存在氣泡的痕跡。后者受存在的氧化膜的影響很大,這些氣泡存在于焊料圓角內部或界面上,可能將導致焊接強度的弱化。
因此,對焊接場地的控制要求是,焊接場地空間塵埃要少,要避免異物的混入,要防止PCB基板的污染和氧化,同時要加強對焊料的管理。焊接溫度過高或者在峰值溫度下滯留的時間過長,這在促進界面反應,加速金屬間化合物層生成的同時,也是形成空隙的條件。這種在焊接過程中由于元素原子擴散沿方向上的差異所導致的空隙,稱為柯肯多爾效應。這是在焊接過程中所發生的現象。
由于孔隙是洞穴,不言而喻將使界面的強度降低。為此,加強對焊接溫度曲線的管理是非常重要的。另一個使人困擾的現象是電極側在焊接前因劣化導致的黑色焊盤現象。這是由于在電鍍過程中所發生的腐蝕現象而隱藏于基板上的。由于該現象在焊接時看起來是正常的,但在生產和市場服役中卻屢次引起故障。顯然,它是導致焊接時界面反應形成黑色焊盤的一個原因。焊接結束后熔融焊料凝固時,體積要縮小,在焊接安裝基板時,使焊料凝固過程照原樣狀態進行。保持焊料凝固的組織狀態自然是很重要的。
特別是無鉛波峰焊接場合,產生的焊盤剝離、凝固裂紋或形成硬而脆的金屬間化合物等特殊現象。焊盤剝離的典型狀態如圖6所示。這些凝固缺陷的形成及其影響因素的管理項目主要有:焊料合金元素、鍍層元素、焊料成分的管理(特別是波峰焊接釬料槽中的釬料成分的管理),元器件和基板設計形狀,冷卻條件等。

圖6