芯片焊接中无卤锡线炸锡现象的原因分析

在芯片焊接到 PCB 的过程中，使用无卤锡线配合助焊剂时出现锡球炸锡（飞溅、爆锡）现象，本质是焊接过程中局部产生的气体或杂质在高温下快速膨胀、逸出时引发的锡液飞溅。作为专业封装焊接材料的厂家，傲牛科技工程师根据客户实际应用，结合无卤锡线、助焊剂特性及工艺细节，从以下几类展开分析炸锡的具体原因。

 

一、助焊剂特性与状态问题

 

助焊剂是焊接中控制界面反应和减少氧化的核心材料，其成分、状态直接影响炸锡风险：

 

1、挥发物残留或挥发速率失衡：无卤助焊剂通常以醇类、酯类等有机溶剂为载体，若助焊剂中溶剂沸点过低（或含量过高），焊接时烙铁高温会导致溶剂瞬间剧烈挥发；若溶剂沸点过高（或涂覆量过多），则溶剂未在预热阶段充分挥发，高温下被包裹在熔融锡中，突然汽化膨胀会冲破锡层引发炸锡。

 

2、活性不足或杂质残留：无卤助焊剂不含卤素（如 Cl⁻、Br⁻），活性通常低于传统有卤助焊剂，若焊盘 / 锡球存在轻微氧化，助焊剂无法彻底清除氧化层，焊接时氧化层与熔融锡反应会产生气体（如 SnO 与焊剂中的有机酸反应生成 CO₂），气体逸出时导致锡液飞溅。

 

3、吸潮或污染：无卤助焊剂吸湿性较强，若存放环境湿度高（如 RH＞60%），助焊剂会吸收水分；或助焊剂开封后未密封，混入灰尘、油污等杂质，焊接时水分 / 杂质在高温下汽化、燃烧，引发炸锡。

 

二、锡线与锡球的质量问题

 

无卤锡线的合金成分、内部结构及锡球状态是炸锡的重要诱因：

 

1、锡线内部杂质或缺陷：无卤锡线（如 Sn-Ag-Cu 系）若生产过程中混入氧化锡颗粒、气泡或金属杂质（如 Fe、Cu 超标），焊接时杂质受热膨胀，或气泡破裂，会导致熔融锡液飞溅；此外，锡线中心的助焊剂芯分布不均（如局部助焊剂过多 / 过少），也会因挥发物局部聚集引发炸锡。

 

2、锡球表面氧化或污染：锡球在存放过程中若暴露在空气中未做好防氧化处理（如未涂覆保护剂），表面会形成氧化膜（SnO 或 SnO₂）；或锡球接触过手指（残留油脂）、灰尘，焊接时氧化膜阻碍锡液润湿，高温下氧化膜破裂，结合助焊剂挥发气体，易引发炸锡。

 

3、锡线合金配比不当：无卤锡线的合金成分（如 Ag、Cu 含量）若偏离标准，可能导致熔点异常或流动性变差，焊接时锡液凝固速度不均匀，局部应力释放时伴随飞溅。

 

三、焊接工艺参数不合理

 

工艺参数的控制直接影响热量传递和界面反应节奏：

 

1、温度过高或升温速度过快：若烙铁温度超过锡线熔点过多（如 Sn-Ag-Cu 熔点约 217℃，烙铁温度＞350℃），或烙铁瞬间接触焊盘，高温会导致助焊剂溶剂 “闪蒸”（瞬间挥发），同时锡液快速熔融，气体来不及逸出就被包裹，最终冲破锡层形成炸锡。

 

2、焊接压力与接触方式不当：压力过小会导致烙铁与焊盘 / 锡球接触不良，热量传递不均，局部过热引发炸锡；压力过大则会挤出过多助焊剂，导致助焊剂在锡液外过早挥发，失去保护作用，同时锡液被挤压后流动性紊乱，易伴随飞溅。

 

3、预热不足：若 PCB 或芯片焊盘未经过充分预热（尤其对于多层 PCB 或大型焊盘），焊接时烙铁热量集中在局部，助焊剂在低温区域未提前挥发，接触高温后突然汽化，引发炸锡。

 

四、PCB 与焊盘的预处理问题

 

PCB 焊盘和芯片引脚的清洁度是焊接稳定性的基础：

 

1、焊盘氧化或污染：PCB 焊盘若存储时间过长（超过保质期），表面会生成氧化层；或 PCB 加工后残留助焊剂残渣、阻焊剂溢胶，未经过清洗（如超声波清洗），焊接时污染物在高温下燃烧、挥发，导致锡液飞溅。

 

2、焊盘镀层不良：PCB 焊盘的镀层（如 Ni/Au、OSP）若厚度不均、存在针孔或露铜，焊接时镀层与锡液反应异常（如 Au 与 Sn 形成脆性合金 AuSn₄，局部应力过大），可能伴随气体释放和锡液飞溅。

 

五、环境与工具因素

 

1、环境湿度超标：焊接环境湿度高（如 RH＞70%）时，PCB、锡线或助焊剂易吸附水分，水分在焊接高温下转化为蒸汽，体积急剧膨胀（约 1700 倍），直接引发炸锡。

 

2、焊接工具污染：烙铁头表面氧化、残留锡渣或助焊剂碳化层，会导致热传导效率下降，局部温度过高；或烙铁头清洁不彻底，携带的杂质混入焊接区域，成为炸锡的触发点。

 

综上，炸锡是助焊剂挥发特性、锡材质量、工艺参数、基材清洁度等多因素共同作用的结果，排查时需优先检查助焊剂状态（挥发物、吸潮）、锡线 / 锡球氧化情况，再优化焊接温度、压力等参数，同时确保 PCB 焊盘清洁和环境湿度可控。