唯特偶小课堂 | 攻克焊接空洞难题，从这篇文章开始！

在电子制造领域，焊接可靠性是决定产品性能与寿命的关键环节，而空洞率则是影响焊接质量的核心指标。从消费电子到军工航天，空洞问题可能引发电气性能下降、机械强度减弱等一系列风险，甚至导致产品失效。

本文将深入分析空洞对焊接可靠性的危害，系统梳理空洞成因，并提出有效解决方案。

 

PART.01 空洞的危害

焊接过程中形成的空洞，看似微小却能对电子元件的性能与安全造成多维度冲击。从影响机制来看，空洞的危害主要体现在三大核心领域：

 

 

1. 电气性能

空洞会显著增加焊点电阻，引发焦耳热效应。局部过热不仅破坏电路稳定性，还会加速焊料氧化，形成 “电阻升高 - 过热 - 氧化加剧” 的恶性循环，尤其在高频信号传输场景中，空洞导致的阻抗不连续会直接造成信号失真，影响设备通信质量。

2. 机械强度

空洞区域易成为应力集中点。在热循环测试或实际使用中，温度变化引发的热胀冷缩会使空洞处产生裂纹，裂纹扩展后可能导致焊点断裂，破坏电子设备的结构完整性，对于汽车电子、工业设备等需承受振动、冲击的产品，这种风险更为突出。

3. 可靠性能

大电流应用场景下，空洞引发的局部过热可能烧毁焊点，导致短路故障；而在长期服役过程中，柯肯多尔空洞等特殊类型的空洞会随老化进程不断扩大，进一步降低焊点寿命，增加设备突发故障的概率。

值得注意的是，部分空洞可在一定程度上释放应力、减缓裂纹扩展，但从整体可靠性角度出发，空洞率的严格管控仍是焊接的核心需求。

 

PART.02 空洞的类型

空洞的形成并非单一因素导致，不同类型的空洞对应着不同的成因，需通过 “对症下药” 的方式制定解决方案。

1. 根据形态与形成机制，可将空洞分为四类：球形空洞、异形空洞、柯肯多尔空洞、收缩空洞。

 

 

 

 

（1）球形空洞：多由气体滞留引发，气体主要来源包括以下三大类。

1. PCB 基板内树脂分子与宏观物理缺陷（如空隙、微裂纹）中储存的湿气。

2. 助焊剂中有机酸、无机酸与松香在去除金属氧化物时反应生成的水。

3. PCB 与焊膏在存储、使用过程中吸收的环境湿气（吸收程度与材料成分、环境温湿度及暴露时间相关）。

针对此类空洞，需从材料与工艺双管齐下：

材料端：选用低挥发助焊剂（如氢化松香），通过优化助焊剂配方减少气体生成；

工艺端：采用阶梯式预热，通过梯度升温促进溶剂与湿气充分挥发，避免气体在焊点内滞留。

 

（2）异形空洞：异形空洞的核心成因是焊盘污染、氧化或助焊剂活性不足，导致焊料无法均匀覆盖焊盘。异形空洞重点要解决润湿不良问题：

材料端：可选择润湿性更好的，同时采用合适沸点的溶剂载体增强助焊剂活性；

工艺端：引入等离子清洗技术，有效去除焊盘表面的氧化物与杂质，为焊料润湿创造良好条件。

 

（3）柯肯多尔空洞：由 Kirkendall 扩散效应形成，常见于长期高温老化场景 —— 两种不同材料的扩散速率差异会导致界面处产生空隙。解决这一问题的关键在于抑制金属扩散，以应对长期高温老化：

材料端：可在焊盘添加 Ni/Co 微合金，或选用含 Cu 的锡膏微合金，通过调整成分减缓 Cu 元素的扩散速度，从根源减少空洞生成。

 

（4）收缩空洞：收缩空洞多因焊料冷却速率过快导致，焊料在快速凝固过程中易因体积收缩形成空隙。通过调整工艺、优化冷却速率是收缩空洞的主要解决路径：需将冷却速率从常规的 3℃/s 降至 1℃/s，通过优化冷却曲线确保焊料均匀收缩，避免局部收缩不均产生空洞。

 

2. 根据空洞的边界轮廓、内部充盈物及对焊点可靠性的影响，我们又可将其分为良性空洞与恶性空洞。

 

（1）良性空洞

空洞边界轮廓清晰，空洞内部充盈无腐蚀性的中性气体。此类空洞只要其面积不过于超标，不会构成可靠性问题。

 

 

（2）恶性空洞

空洞边界轮廓模糊，空洞内部充盈含化学腐蚀性气体或化学腐蚀性污染物。出现此类空洞是不可接受的，因为会越过空洞边界，向周面焊料深层发生浸润性腐蚀，造成焊点内部不断被损坏，从而构成严重的可靠性隐患。

 

PART.03 唯特偶解决方案

针对各行业对空洞管控的严苛需求，唯特偶推出低空洞锡膏产品系列，并结合材料创新与工艺适配，为不同应用场景提供一站式空洞解决方案，其优势主要体现在以下维度：

 

 

（1）从源头控制空洞风险

唯特偶在材料选择与存储环节建立严格标准，从源头控制空洞风险，其中包括：选用低空洞、高可靠锡膏（如唯特偶WTO-LF9400-LV、SAC305YM333、WTO-9400A-HR等型号），同时提供完善的防潮防氧化指导 —— 锡膏需低温密封存储、合理回温，PCB 板与电子元器件需做好防潮措施，防止吸潮引发气体型空洞。

 

（2）定制化工艺管控

在工艺适配方面，唯特偶针对不同设备与产品特性，提供定制化参数建议，全方位减少空洞生成条件：

钢网开孔设计需增加大焊盘通气通道，同时确保足够锡量。

贴片压力与位移量需精准调控（位移量可适当下调 - 0.5-0.7mm，避免压力过小导致焊料分布不均）。

炉温曲线优化则需延长保温时间、将峰值温度控制在偏下限区间。

炉膛内压力与环境温湿度也需保持合理范围。

 

（3）适配多领域严苛标准

 

图：不同应用场景的空洞标准

 

不同行业对焊接可靠性的要求差异显著（通用标准如上图），唯特偶低空洞锡膏可精准匹配各领域的参考标准，满足从消费电子到军工航天的全场景需求：

 

1. WTO-9400-LV

 

多样的合金选择可适配不同焊接场景下的热膨胀系数需求，减少因材料热匹配差异导致的空洞；

可选细粒径粉末，能提升焊料与焊盘的接触面积，优化润湿效果，减少因润湿不良产生的异形空洞；

合理的金属与助焊剂比例可平衡助焊剂挥发量，避免过多气体滞留形成球形空洞。

该产品可满足消费电子、工业设备等多领域需求。

 

2. SAC305YM333

 

其合金配比在高温环境下具有稳定的金属扩散速率，能减缓柯肯多尔空洞的形成速度，适配长期高温服役的场景。

Type 4.5 和 Type 5的细粒径粉末可提升焊料流动性，促进焊料在焊盘上的均匀铺展，减少收缩空洞。

适宜的粘度能保证印刷时焊料成型性，避免因焊料塌陷导致的焊点内部空隙，同时助力焊料在回流过程中充分填充焊盘，降低空洞率。

 

该产品在保障低空洞的同时，兼顾环保与可靠性，适用于工业通信设备、汽车电子等领域。

 

3. WTO-9400A-HR

 

提供三种合金成分选择，不同 Ag 含量的合金可调节焊点的熔点与机械强度，适配不同温度区间的焊接工艺，减少因工艺温度波动导致的空洞。

细粒径粉末能增强焊料与焊盘的润湿结合，减少气体滞留空间。

 

对金属和助焊膏含量的控制更为精准，可进一步稳定助焊剂挥发速率与焊料凝固过程，降低空洞产生的随机性。

该产品在低空洞基础上同时保障了焊接可靠性，因此适用于对空洞率管控要求极高的军工、航天等领域，能在极端环境下维持焊点完整性，减少空洞引发的故障风险。

 

随着电子设备向小型化、高功率、高可靠性方向发展，焊接空洞的管控难度与重要性日益凸显。从空洞成因分析到材料工艺优化，每一个环节的精准把控都是提升焊接可靠性的关键。唯特偶低空洞锡膏系列凭借全链条的解决方案、多领域的标准适配能力，为企业攻克空洞难题提供了高效选择，助力电子制造行业实现更高质量、更稳定可靠的产品升级。