Пустоты (Voiding) — это дефект паяного соединения, характеризующийся наличием полостей (каверн) внутри объёма затвердевшего припоя. Эти полости заполнены газами (продуктами разложения флюса, парами) и не содержат металла. Пустоты снижают эффективную площадь контакта, ухудшая механическую прочность и теплопроводность соединения.
Причины образования
Дефект возникает из-за захвата газов, выделяющихся при нагреве, в вязком расплаве припоя (solder). Основные причины: высокая летучесть или влажность в составе паяльной пасты (solder paste), слишком быстрый нагрев (резкий подъём термопрофиля), который не даёт газам выйти до затвердевания припоя, недостаточное количество или плохая смачиваемость (wetting) пасты, а также загрязнение поверхностей.
Контроль и нормирование
Пустоты обнаруживаются с помощью рентгеновского контроля (X-ray inspection), особенно под компонентами с массивными тепловыми площадками (QFN, BGA). Стандарт IPC-A-610 устанавливает критерии приемлемости. Например, для BGA-соединений суммарная площадь пустот в одном шарике припоя не должна превышать 25% от площади поперечного сечения для большинства применений. Для силовых компонентов, где важен теплоотвод, требования строже.
Влияние на надёжность и меры предотвращения
Крупные или сгруппированные пустоты создают концентраторы механических напряжений, что снижает усталостную прочность соединения при термоциклировании. Для минимизации пустот оптимизируют термопрофиль оплавления (увеличивают время предварительного нагрева для удаления летучих веществ), используют пасты с низким содержанием летучих компонентов и обеспечивают чистоту поверхностей перед пайкой.
Источники: IPC-A-610 «Acceptability of Electronic Assemblies», IPC-7095 «Design and Assembly Process Implementation for BGAs», исследования по технологии пайки.