若干电子装联焊接缺陷术语定义诠释中国电子科技集团公司第十研究所陈正浩一.引用标准及文献1.国家标准GB/T19247.2-2003/IEC61191-2：1998印制板组装第2部分：分规范表面安装焊接组装的要求2.航天标准QJ2828-95电子装联术语若干电子装联焊接缺陷的定义，国内外并无统一的定义，由此带来不少周折。
航天二院张永忠说：“对于虚焊的认识，我的看法也是看金属间化合物。
航天科工集团在2013年做了一期虚焊的专题，以质量简报的形式由集团科质部下发到各单位，里面对虚焊的定义引用了QJ标准对虚焊的定义，但是又做了延伸，分为显性虚焊（也叫广义虚焊），隐性虚焊，显性虚焊即外观可以检查得到的。
”航天二院的张永忠所说的QJ标准就是笔者在以后要多次引用的QJ2828-95《电子装联术语》，由航天七0八所提出，参考美国宇航局NASA标准和美MILL 军标而制定的我国航天标准，至今仍然有效。
3.电子行业标准1）SJ/T10668-2002表面组装术语2）SJ20385A-2008军用电子设备电气装配技术要求4.美国IPC标准笔者在这里同样也引用了美国IPC标准，需要说明的是IPC标准是由“IPC 美国连接电子业协会”制定的商用标准。
2010年4月出版的IPC-A-610E CN《电子组件的可接受性》在5.2节焊接异常一节里，把焊接缺陷归纳为：暴露金属基材、针孔/吹孔、焊膏再流不完全、不润湿、冷焊/松香焊接连接、退润湿、锡球/锡溅、桥连、锡网/泼锡、焊料受扰、焊料破裂或有裂纹、锡尖、无铅填充起翘和无铅热撕裂/孔收缩十四类，是不完全的。
3.著名SMT专家樊融融教授的著作笔者引用了樊融融教授对若干焊接缺陷的定义；樊融融教授是我国电子装联业界泰斗，七项联合国专利获得者，八十年代我国杰出的中青年科学家，现在是深圳中兴通信终生员工。
二.焊接缺陷定义的错误理解“虚焊其实仅针对于IPC中的open”，但IPC-A-610E并没有虚焊的说法，也没有open的说法；open就是开路，“开路”的说法中国有，但IPC-A-610E的焊接缺陷里没有。
不润湿、假焊、空焊、开路、虚焊......，有些属于“俗语”而不是术语。
虚焊不等同于开路，虚焊的根本特征是金属间化合物不符合要求；开路也未必是虚焊所造成，例如“立碑”也是开路，但就不是虚焊；不润湿和虚焊含义不同，但不润湿必定导致虚焊；虚焊并非是中国的一个衍生泀，而是客观存在的事实。
中国电科10所的第一任工艺总工程师叶传垠是我国第一代电子工艺宗师，笔者自二十世纪六十年代初起从事电子装联工艺工作，师从叶老总，亲自聆听他关于虚焊的多次阐述。
而IPC-610的最早版本是九十年代初，与我国对于焊接缺陷之一——虚焊的提出滞后整整四十年！三.若干电子装联焊接缺陷的定义1.虚焊1）QJ2828-95中虚焊的定义为：虚焊Pseudo soldering焊料与焊接件的金属表面被氧化或其它污物所隔离，没有形成金属合金层，只是简单地依附在焊接件表面所造成的缺陷。
2）在焊接参数（温度、时间）全部正常的情况下，焊接过程中凡在连接界面上未形成合适厚度金属间化合物（IMC）的现象，均可定义为虚焊。
——樊融融，《现代电子装联工程应用1100问》，2011年.图1用3D显微镜和金相显微镜观察焊点外观润湿情况图2用3D视频显微仪观察焊接BGA焊点外观润湿情况图4用3D内窥镜观察焊接BGA焊点外观润湿情况图5用3D-XRay观察焊点虚焊图6用红外显微镜分析（FT）判定焊点虚焊图7用扫描电镜（SEM）判定焊点虚焊图8用金相切片判定焊点虚焊2.冷焊1）在焊接中钎料与基体金属之间没有达到最低要求的润湿温度；或者虽然局部发生了润湿，但冶金反应不完全而导致的现象，可定义为冷焊。
——樊融融，《现代电子装联工程应用1100问》，2011年. 2）QJ2828-95对冷焊的定义为：假焊（生焊，冷焊）cold solder joint 焊接温度过低，焊料在润湿和流动前就可能凝固，焊点外观不可能平滑光亮，是焊接质量比虚焊的更差的一种缺陷。
3）IPC-610E对冷焊焊接连接的定义为：冷焊焊接连接—是指呈现很差的润湿性、外表灰暗、疏松的焊接连接。
（这种现象是由于焊锡中杂质过多，焊接前清洁不充分，和/或焊接过程中热量不足所致）。
4）IPC-T-50对冷焊焊接连接的定义为：焊接连接呈现出润湿不良及灰色多孔外观。
（这是由于焊料杂质过多，焊接前清洁不充分，和/或焊接过程中热量不足造成的。
）焊接连接呈现不良的润湿，可能有截留的松香迹象，导致待连接的表面分离。
图9冷焊3.润湿1）QJ2828-95对润湿的定义为：润湿wetting熔融焊料粘附在被焊金属表面形成相当均匀光滑连续的焊料薄膜的现象。
2）SJ20385A-2008对润湿的定义为：润湿wetting液态焊料和被焊基体金属之间产生相互作用的现象，即熔融焊料在基体金属表面扩散形成完整均匀的覆盖层的现象。
3）SJ/T10668-2002对润湿的定义为：润湿wetting指液态焊料和被焊基体金属之间产生相互作用的现象，即熔融焊料在基体金属表面扩散形成完整均匀的覆盖层的现象。
4.润湿角1）SJ20385A-2008对润湿角的定义为：润湿角wetting金属表面和熔融焊料表面在其交点处切线和金属表面间的夹角。
润湿角θ为我们揭示了润湿情况的信息；SJ20385给出了焊接润湿角要求，见表1。
表1润湿角润湿条件判别15°<θ<30°良好30°<θ<40°好（合格）40°<θ<55°可接受55°<θ<70°不良θ>70°差2）润湿角诠释樊融融教授以他深厚的技术功底诠释了润湿角。
电子装联中软钎焊焊接接点形成理论基础是基于钎料金属、基体金属、助焊剂等三要素所构成的三相润湿系统。
在焊接过程中，基体金属呈固态，钎料金属呈液态，而助焊剂通常为气态（或液态），183℃是共晶点，见图10。
图10图11焊接界面，红色的箭指示的是Cu3Sn 以63Sn/37Pb焊料与Cu表面焊接为例，当温度达到210-230℃时，Sn向Cu 表面扩散，而Pb不扩散。
初期生成的Sn-Cu合金-Cu6Sn5。
其中Cu的重量百分比含量约为40%。
随着温度升高和时间延长，Cu原子渗透（溶解）到Cu6Sn5中，形成新的金属间化合物Cu6Sn和ε相的Cu3Sn。
局部结构转变为Cu3Sn，Cu含量由40%增加到66%。
当温度继续升高和时间进一步延长，Sn/Pb焊料中的Sn不断向Cu 表面扩散，在焊料一侧只留下Pb，形成富Pb层。
锡的不断流失造成锡铅焊料中锡含量相对减少，而铅含量增多，造成缩锡，即浸润性变差。
Cu6Sn5和富Pb层之间的的界面结合力非常脆弱，当受到温度、振动等冲击，就会在焊接界面处发生裂纹。
图12为润湿过程中热动力平衡状态示意图。
图12图中：VSF—是基体金属（固态）和助焊剂之间的界面张力，是使液态钎料在固态基体金属表面上漫流的力，即漫延力和润湿力；VLS——是液态钎料和基体金属（固态）之间的界面张力（界面能量）；VLF——是液态钎料和助焊剂之间的界面张力。
其作用方向和液态钎料曲面相切。
它是使液态钎料表面趋向最小的作用力（表面张力）。
在无其它作用力的情况下，液体的表面张力能是其缩成球形。
润湿，指熔化的焊料在金属表面自由流动并向外扩展，形成同金属结合的附着层。
润湿角，指金属表面和熔融焊料交界面与熔融焊料表面在其交点处切线和金属表面的夹角。
润湿角θ≥90º，表明液态钎料和基体金属表面之间缺乏润湿亲合力，在此情况下，液态钎料根本没有润湿过基体金属表面，而只是在基体金属表面凝固，见图13。
图13润湿角90º>θ>M，通常取M=55º，表明了临界润湿情况，此种润湿是不能允许的。
润湿角θ<M（M=55º），表明良好润湿情况；如要求极高的焊接质量，M 值可取小于55º。
M明确规定为润湿良好和焊点良好的判据。
图15为润湿角θ≥90º，液态钎料和基体金属表面之间缺乏润湿亲合力实例；图16为具有洁净表面的铜和锡-铅共晶合金钎料之间的润湿角实例，大约为15º<θ<30º润湿角实例；图17，图18表示90º>θ>M接触角实例，此种润湿是不能允许的。
M=55º。
图15图16图17图18在印制电路板通孔插装焊接和表面贴装焊接中，类似润湿角θ≥90º，以及90º>θ>M的情况时有发生；同时，在电装工人和检验人员中还存在一些错误的认识，认为90º>θ>55是焊点“饱满”，而15º<θ<30º则是锡量太少！但恰恰是润湿角θ≥90º和90º>θ>55，不但焊接强度降低，还存在着“液态钎料和基体金属表面之间缺乏润湿亲合力”，潜伏着“虚焊”的危险性。
需要特别说明的是，上述情况都是针对铅锡合金（Sn63/Pb37）作为焊接材料而言，出于环保的需求和出口的需要，目前无铅焊接在民用电子消费品的电子组装中已经得到越来越广泛的应用，但我们也必须明确的指出，由于无铅焊料的可焊性差，润湿差，焊接温度高，对目前绝大部分元器件及焊接设备所留下的温度空间十分狭窄，无铅焊接焊点的形态（最佳θ角）也将由铅锡合金时的15º<θ<30º，发生较大的变化，过去被认为是不能允许的90º>θ>M（M=55º）润湿角及焊点灰白、不光亮等焊接缺陷，在无铅焊接中很可能被认为属于可接受的现象，因此即使在发起无铅焊接的美国，至今还没有看到无铅焊接的美国MIL军标出现，我们在航天航空等高可靠性电子设备中应用无铅焊接要十分慎重。
当30º<θ<45º时，焊点的机械强度最好，抗拉强度平均可以达到6.7Kg/mm2，抗拉试验断裂处几乎都是发生在引线上。
图195.半润湿1）QJ2828对半润湿的定义为：半润湿dewetting熔融焊料粘附在被焊金属表面后，形成回缩，遗留下不规则的焊料疙瘩，但不露基体金属的现象。
2）SJ/T10668-2002对半润湿的定义为：半润湿dewetting熔融焊料涂覆在基体金属表面后，焊料回缩，遗留下不规则的焊料疙瘩，但不露基体金属。
图20半润湿6.退润湿IPC-T-50对退润湿的定义为：熔融焊料涂覆在金属表面上然后焊料回缩，导致形成薄膜覆盖且未暴露金属基材或表面涂层的区域分隔开的不规则焊料堆的一种状况。
