在回流焊接系统制造商中，包括锐德热力设备有限公司经常会被问到：“氮气气氛的好处是什么？” 下面我们将就典型缺陷情况进行探讨，涉及锡球现象、锡珠现象、空洞现象、锡须现象、葡萄球现象、枕头效应、湿润不良和立碑现象。所选择的焊接气氛可能会引起或加速各种焊接缺陷的产生，但同时也可以防止或减少此类情况的发生。锐德热力设备有限公司的Vision系列的对流焊接系统选用空气或氮气。  

锡球现象/锡珠现象  

器件两端（芯片）上出现锡球或锡珠是一个很常见的缺陷，因此被称为焊珠现象。位于器件下方的焊料颗粒会通过焊缝从器件被挤压出来而形成锡珠。如在氮气气氛中进行回流焊接，无论使用哪种锡膏，锡珠数量都有所减少。似乎是由于锡膏中的焊料颗粒更好更快地融合均匀。无氧环境能够防止焊料颗粒表面形成阻碍熔合的氧化膜。这降低了单个焊料颗粒渗入芯片下方间隙的概率。  

空洞现象  

类似地，QFN焊接中的低空隙——也就是所谓的空洞，这是由于焊盘表面在氮气条件下有良好的润湿。焊料快速润湿可以更有效地排出回流焊熔融状态下产生的气体。但是，上述结果并不适用于所有焊点。  

葡萄球现象  

助焊剂的性能是不断变化和改进的。然而，在回流焊曲线分析中诸如冷热坍塌的经典特性扮演重要角色。在此，液相线以上的时间和升温梯度并不是唯一的决定性因素。在微型化器件过程中，锡膏颗粒大小也起着一定的作用。直径越小，就越需要助焊剂的“保护”。保护性助焊剂由于在预热区域的“渗出”（热坍塌性）而从锡膏颗粒中消失后会氧化并随后重新熔化，但不再与锡膏熔合。氧化层密不透风，外观酷似一串葡萄，因此得名葡萄球现象。惰性气氛扩大了制程适用范围，但并没有完全消除助焊剂的影响。  

葡萄球缺陷图像

 

枕头效应  

枕头效应是由BGA锡球上的一层氧化层造成的，该氧化层阻止了锡膏颗粒的熔合。通常，BGA本体或PCB板弯曲变形会导致锡膏沉积与BGA锡球分离。助焊剂活性不足导致锡球上形成氧化层，即使它“浸”入重新熔化的锡膏沉积物中，也无法跟锡膏沉积物“熔合”。由于此时助焊剂已用完，氧化层不能再还原，也没有办法接合成功，形状类似于一个人的头靠在枕头上（因此成为枕头效应）。用惰性气氛（N2或汽相）防止分离过程中的氧化，则锡膏沉积物和锡球可以熔合。然而，此过程仍需要助焊剂保持一定的活性。同时，惰性气氛也保护了助焊剂，因为要还原的氧化物减少.  

 

该图像显示了Rehm技术中心BGA球的枕头效应分析

 

湿润不良  

氮气下良好的润湿条件通常导致焊料更好地扩散出来，并防止焊接表面湿润不良引起的焊接缺陷（IPC 610），这一点众所周知，但并不总是能达到预期的焊接效果。芯片焊接的其中一个特点就是会形成弯月面。焊料的凸起高度可作为一种质量特性。在氮气下观察到的润湿高度可能比在空气下低。换言之：非润湿面积（间隙）增大。实际上是由于焊料在氮气下更好的扩散开来。焊料必须克服其重力来连接元件，因此PCB焊盘更容易被润湿；此外，扩散情况较好时，球体高度较低。因此，器件连接处可能会凸起的焊料较少。  

 

立碑现象  

立碑现象是由器件两端焊料润湿时间不同造成的。如果其中一个焊点在另一个焊点之前熔化，液体焊料的润湿力和表面张力会使元件拉直。随着时间推移，器件焊料不断熔化，第二个焊点焊料沉积物随后不再能够与器件连接起来。在氮气气氛下，回流焊接后经常观察到立碑数目增加。出现这种情况也是由于润湿情况太好，增大了两个组件连接之间的润湿时间差。但是，与其他影响因素的交互作用也有很大影响。  

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