焊接过程中出现BGA空洞的原因及解决方案

 BGA空洞与锡膏中的助焊膏中的活性有关：空洞现象的产生主要是助焊剂中的有机物经过高温裂解后产生气泡很难逸出，导致气体被包围在合金粉末中。从过程中可以看出，关键在有机物经过高温裂解后产生的气泡，锡膏中的助焊剂在高温时形成气体，由于气体的比重是相当小的，在回流中气体会悬浮在焊料的表面，气体终会逸出去，不会停留在合金粉末的表面。但是，在焊接的时候耍要考虑焊料的表面张力，被焊元器件的重力，因此，要结合锡膏的表面张力，元器件的自身重力去分析气体为什么不能逸出合金粉末的表面，进而形成空洞。如果有机物产生气体的浮力比焊料的表面张力小，那么助焊剂中的有机物经过高温裂解后，气体就会被包围在锡球的内部，气体深深的被锡球所吸住，这时候气体就很难逸出去，此时就会形成空洞现象。

   当助焊膏中有较多活性较强时，空洞产生的机率是相当小的，即使产生空洞现象，其产生的空洞面积也是相当少。原因是FLUX的活性较强，在待焊界面的氧化能力就弱，去除焊接表面的污物和氧化物就强。此时待焊表面露出干净的金属层，锡膏就会有很好的扩散性和润湿性，此时就会形成良好的Cu6Sn5IMC合金层。当然也不是越强越好，太强的话其有机酸、活性剂就多，产生的气体就越多，形成空洞的机率就增大。这其中还与锡膏的出气快慢有关。同方锡膏在上此方述方面表现非常好，已成功解决了空洞大且多的现象。

   BGA空洞与焊盘表面的氧化程度有关：当焊盘表面的氧化程度和污物程度越高，焊接后生成的空洞也就越多。因为PAD氧化程度越大，需要极强的活性剂才能赶走被焊物表面的氧化物。特别是OSP（Organic Solderability Preservatives）表面处理，OSP焊盘上的一层有机保护膜是很难被赶走的。如果焊盘表面氧化物不能被及时驱赶走，氧化物就会停留在被焊接物的表面，此时氧化物就会阻止合金粉末与被焊接的金属表面接触，从而形成不良的IMC，此时就会产生缩锡（拒焊）现象。表面氧化比较严重，有机物经高温分解的气体就会藏在合金粉末中，同时加上无铅的表面张力大，合金的比重也是比较大，所以气体就很难逃出，气体就会被包围在合金粉末中。当然，空洞就自然就形成了。如果要避免此类现象的产生，就必须避免锡膏和被焊金属表面的氧化物，否则，是没有其它办法可以减少空洞或者缩锡（拒焊）现象。

   助焊剂中溶剂沸点也影响BGA空洞现象：锡膏溶剂的沸点的高低直接影响BGA空洞的大小和空洞形成的概率。溶剂的沸点越低，形成空洞的机率就会越多。因此大家可以选用高沸点的溶剂来避免空洞现象的产生。如果溶剂的沸点越低，在恒温区或者是在回流区溶剂就已经挥发完毕了，剩下的只是高粘度难以移动的有机物了，只好被团团包围。同时，PCB印刷锡膏后尽量不要长时间放置在空气中（通常2小时以内完成作业）,避免锡膏吸收空气中的水分或者锡膏与空气接触发生氧化现象。这样会额外增加空洞现象的产生。所以在选用锡膏的时候尽量选用高沸点溶剂的锡膏，来减少空洞现象的发生。