焊接強度的大小取決于焊料與焊接母材之間有效粘接面積及結(jié)合強度。焊接母材以及焊料表面的氧化和沾污都能成影響各個結(jié)合面有效粘接面積及強度的因素。

焊接空洞的潛在原因(影響焊接強度的原因)

(1) 焊料未浸潤或浸潤度偏低造成空洞

(2) 焊料氧化易造成空洞

(3) 焊接母材鍍金層氧化易造成空洞

(4) 渣滓異物物理性的嵌入焊料內(nèi)造成空洞

(5) 焊接面平整度不夠,其凹陷處的氣體無法完全釋放造成空洞

(6) 金屬化表面不致密,均勻性差,造成焊料的流淌不均勻造成空洞

焊接時,熔化的液態(tài)焊料與焊接母材之間接觸,必須很好地潤濕表面,才能填滿焊接母材之間的間隙。因此表面是否清潔,以及粗糙程度等因素都將影響各個界面的張力情況,影響潤濕效果。

焊接空洞失效原因及采取措施

(1) 焊料浸潤性差

浸潤性的好壞直接影響焊料流淌性能及粘接強度,良好的浸潤性能減少空洞,提高粘接強度。

焊料的浸潤性差,一方面可以認為焊料與焊接母材的接觸面積較小,另一方面說明浸潤液體邊緣受到的界面張力較大,阻礙了焊料的鋪展過程。對焊接母材進行等離子清洗,可以增加焊料與焊接母材的接觸面積,提高浸潤性,增大焊接面積及焊接強度。

DBC焊盤鍍銅面鍍銀面等離子清洗前后潤濕性能對比

(2) 焊料表面氧化層

焊料存放時間過長,會使其表面產(chǎn)生過厚的氧化層,如果在焊接過程中沒有人工干預(yù),氧化層是很難去除的,焊料表面氧化膜或未完全去除氧化膜,將會阻礙焊料的滲透,不能充分潤濕基板，焊料熔化后形成的氧化膜會在焊接后形成空洞。

焊料應(yīng)做真空防氧化處理,抽真空保存;采用等離子清洗技術(shù)對焊接表面進作進一步清洗,清除掉在材料表面的雜質(zhì),并將待焊接表面的氧化程度降到最低，氫氣、氬氣等離子體具有優(yōu)良的抑制氧化的作用。

(3) 焊接表面顆粒及粘污

焊接過程中,使用了不潔凈焊接母材，或者焊接母材受到了污染,會造成焊接過程中焊料不能完全擴散,形成空洞,影響焊接效果。因此焊接母材在焊接前要嚴格處理,去除材料在加工期和傳遞過程中帶來的污染。采用超聲和等離子清洗可有效去除材料表面的顆粒及有機粘污。

綜上所述：一方面采用等離子清洗技術(shù)對待焊接材料表面進行進一步清洗,可以清除掉在材料表面形成的氧化物及分子水平的污染（有機物等）,并且等離子體對焊接母材表面的物理撞擊起到了清洗活化作用的同時,表面晶粒發(fā)生破碎細化得到納米尺寸的晶粒,更為細晶的基體母材組織有助于焊接過程中界面間原子的相互擴散;另一方面,等離子清洗一定程度上提升焊接母材表面的潤濕性和附著力,保證材料表面原子與即將附著材料的原子之間緊密接觸,提高焊接質(zhì)量。