PCBA大讲堂：焊锡吃得好不好的原理是什么？

很多朋友可能都没有细想过PCBA加工焊锡吃得好与不好的原理是什么？是什么因素会造成零件空焊？

一般IPC英文版本以Wetting(润湿)来形容吃锡确实非常传神，把焊锡想像成「水」的样子，有「润湿 」就表示吃锡吃得好，没有被「润湿 」就表示吃锡吃得不好，或甚至没吃锡。

那是什么因素影响了「润湿」的程度呢？润湿的终极表现可以用IMC(Intermetallic Compound)有没有形成来确认，而IMC其实是一种化学反应的结果，如果是铜基地的PCB（OSP是也）会生成Cu6Sn5，如果是镍基地的PCB（ENIG是也）会生成Ni3Sn4，IMC生成物是一种化合物，而想形成化学反应就需要的是热能，热能又取决于温度，这里可能要再加上时间，但能不能直接以Reflow温度曲线下的面积（温度 x 时间）来计算就有待商榷。

总之，到目前为止【温度】就是决定锡膏润湿(吃锡)是否良好的主要因素，也就是说当给予的温度高于锡膏熔锡的温度使其可以形成IMC就可以形成良好的吃锡，换个比较学术的说法，当给予的热能高过PCB的表面处理、锡膏的「表面能」，才能形成化学反应，所谓「表面能」是创造物质表面时，破坏分子间化学键所需消耗的能量。

以上是理想的状态，那如果PCB的表面处理或是锡膏氧化了，它们的表面能就随着氧化程度而增加，但SMT的回流焊(Reflow)温度却是固定的，因为有些零件不耐更高温，于是给予的热能不变，但表面能增加的情况下就会造成润湿不良的情形，当氧化程度不是很严重时，就会发生部份可以润湿，部份不润湿的缩锡(De-Wetting)现象，当氧化非常严重就会造成不沾锡/不润湿(Non-Wetting)的现象。

所以影响焊锡润湿的因素为「温度」与「氧化」程度。

请注意：这里的温度指的是要焊锡与需要生成焊接的位置，既使环境温度已经达到了融锡温度，但需要焊接的位置仍然未超过其表面能的温度，就会发生焊锡融化了但却流动到邻近已经升温超过表面能的位置。

这个现象经常发生在焊锡全部集中在零件脚或是全部集中在PCB焊垫的位置，就是有一方的表面处理可能已经氧化，造成表面能升高，当一方可以吃锡，另一方不能吃锡，就会这样。

另外一个现象是PCB的焊垫上铺设了大面积的铜箔，铜箔面积越大就需要供给更多的热能才能升温，可是零件的升温却很快，这时候如果回流焊炉的温度曲线条得不好，也会造成焊锡全部跑到零件脚的情形，所以有些PCB会特意在这种焊垫上设计热阻(Thermal Relief)来降低其影响。