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[简中]什么是焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)芯吸不良现象与解决对策?
【焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)】也称【芯吸】或【抽芯】是一种SMT焊接不良现象，通常用于描述PCBA焊锡过程中，特别是在回焊制程中，PCB焊盘上的锡膏融化润湿后沿着元件引脚的表面金属向上爬升的现象。它会导致焊盘上的焊料不足，严重时会形成空焊(non-wetting)或在相邻引脚之间发生焊锡架桥(solder bridge)现象。
然而，工作熊要在此提醒大家，一般情况下，我们在电子制造业中提到的【灯芯效应(wicking Effect)】主要指的是PCB基板在机械钻孔制作通孔时，玻璃纤维束之间被撕裂出的裂缝渗铜现象。
关于灯芯效应的详细说明可以查阅这两篇文章：
我们回来说说这【焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)】不良现象，这种现象基本上发生在焊锡的润湿(wetting)过程中，已经融化的焊料沿着元件焊脚向上爬升，造成焊盘上的焊锡量不足或过多焊锡聚集于焊脚的肩部并互相挤压后与相邻焊脚间产生桥接短路现象。
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探究【焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)】不良现象发生的原因，可能是焊锡在熔化阶段发生了以下情形：
1. 元件焊脚的温度高于PCB焊盘上的温度。有可能是焊盘连接大面积覆盖于绿油(solder mask)底下的铜箔，影响了焊垫的升温速率，元件焊脚因为可以直接被回焊炉中的热循环空气直接加热，而大面积铜箔的焊垫则受到绿油阻隔，降低了加温的速率。
2. 焊盘氧化。焊盘如果氧化了就会变得难以吃锡(被润湿)，或者必须以较高的温度才能将其润湿，当印刷在PCB焊盘上的锡膏达到熔锡温度时，就会选择往可以被润湿的位置移动，这时候元件焊脚如果没有氧化，而焊盘有氧化，液态锡就会往焊脚润湿爬行，就像在光蜡纸与卫生纸之间滴上一滴水，大部分的水都会被卫生纸所吸收，是类似的现象。这其实是一种毛细现象。
有人提出排脚元件的共面性(coplanarity)如果不佳，也可能造成【焊锡灯芯虹吸效应】问题，但个人觉得共面性不佳不会将焊锡都吸到焊脚，而会留在和盘上造成假焊或虚焊的现象。
那如果发生【焊锡焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)】不良现象该如何解决呢？
想要解决【焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)】不良现象可以针对前面指出的两种原因来做出解决对策。
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1.可以通过微增回焊炉的下炉温来提升PCB底部温度或是延长锡膏在进入熔点前的时间来得到改善，其主要目的在使得PCB上所有需要焊接的焊盘与零件焊脚的温度同时达到熔锡前的温度，然后以最小的△T一起进入回焊区。
2. 如果已经发现有【焊锡灯芯虹吸效应(Solder Wicking Effect)】不良现象发生，建议要使用RSS(马鞍型)回焊温度曲线来取代RTS(斜升型)，或至少采用”RSS与RTS折衷方案”，而不要坚持使用RTS。RSS虽然稍微牺牲助焊剂的特性，但是其主要目的就是为了让PCB表面所有连接大面积接地铜箔与小面积铜箔未接地的焊盘，并且让不同大小、不同质地的零组件与焊脚之温度能够在进入回焊区前达到相同的温度，并且可以在回焊时取得最佳的焊锡效果的温度曲线。
建议延伸阅读：回流焊的炉温曲线应该使用RSS(马鞍)型?还是RTS(斜升)型?
3. 可以考虑暂时采用去氧化效果较好的锡膏来针对有微氧化的PCB。不过通常去氧化能力越好的锡膏，就表示其助焊剂中活化剂的酸性越强，而越酸的物质则越容易对铜箔造成腐蚀伤害，不利长期信赖性。所以，使用前记得要做好评估。
请注意：
以上这些对策都着重在”润湿前(wetting)“，也就是”焊锡融化的前夕“，因为一旦焊锡已经润湿到零件焊脚，即使焊墊上的温度也随后达到熔锡温度，焊锡是很难再改变形状回头的，而且也不再受温度斜坡速率的影响。
另外，如果焊盘已严重氧化无法润湿吃锡，那前面的对策都起不了作用。
延伸閱讀：
- 電路板PCB板材的結構與功用介紹
- 回流焊的溫度曲線 Reflow Profile
- 低溫錫膏製作HotBar焊接的可行性評估
- 如何將錫膏印刷於電路板(solder paste printing)
- 如何挑選一支適合自己公司產品的錫膏 (Solder paste selection)
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