前言

“平面微孔洞”（Planar Microvoid）也叫“香槟空洞”（Champagne Void），其直径小于2.0毫英寸（50μm）[1]，出现在印刷电路板（PCB）的铜焊盘与焊锡之间的接口金属化合物（IMC）之上。这种“平面微孔洞”与一般焊接工艺中出现的“工艺空洞”（Process Void）的尺寸及密度都不相同。“工艺孔洞”，也叫“宏孔洞”（Macrovoid），它可以出现在焊接点内的任何地方。因为“平面微孔洞”实际上是位于焊接平面上的一大片“空气泡”，它们在冷热循环测试、机械冲击以及跌落测试时会加速焊点断裂，因而对焊接点强度的可靠性有很大的负面影响。随着线间距的减小，如细间距BGA，“平面微孔洞”增加了焊接面断裂的机会，对焊接点可靠性有更大的影响。

参照Arrigotti[2]论文中的实验结果，在快速冷热循环测试中，“平面微孔洞”越多，断裂的增长速度就越快，如图1。对于发生微空洞密度很高PCB，如第3，5和第6批，在焊接面较早出现断裂而且断裂的增长速度非常快。例如第3批次在400个温度循环后出现断裂的区域达到75%，在500个温度循环之后出现断裂的区域达到100%。相反的，对于发生微空洞密度较低的PCB，如第1和第2批，在快速冷热循环测试中发生断裂所需时间很长，在500个循环之后，这两个批次都没有出现断裂。

 

          图1  平面微孔洞对SAC405焊点焊接疲劳断裂的影响[2]
（资料来源：Intel公司提供，实验和测试结果基于Intel的预处理条件。Intel不保证在不同预处理条件下有同样或相似的结果）


对组装后出现微空洞的同批次PCB的保留样品，用聚离子束（FIB）做纵向切片，并用扫描电子放大镜（SEM）进行分析，发现组装前的PCB铜焊盘上有“空穴”存在[1，2]。如图2所示，这个“空穴”位于银层之下，其尺寸大约1μm，且“空穴”四壁被氧化物所覆盖。“空穴”的形成可能是当PCB进入沈银槽时铜表面上有残留的有机或无机污染微粒，如果这些表面污染物在沈银过程中脱离铜表面，那么，新暴露的铜表面会成为局部的阳极而先被氧化，为银离子的还原反应提供电子，持续沈积在既有银层上，其结果就会在这个位置形成“空穴”。这类“空穴”也会出现在阻焊膜定型焊盘的阻焊膜边缘下，此现象就是众所周知的在阻焊膜和铜线路之间因有裂缝存在而导致的“贾凡尼效应”[3]。

 
             图2  扫描电子放大镜下PCB铜空穴的纵向切片和化学分析[1]
（资料来源：Intel公司提供，实验和测试结果基于Intel的预处理条件。Intel不保证在不同预处理条件下有同样或相似的结果）