和凝固裂缝同时存在的，是SnAgCu或SnCu焊点表面的明显凹凸不平和非常粗糙。图11示出了这些凹凸多断面，凸出的部分是Sn树枝状晶，凹下的部分是共晶组织。

图11 Sn3Ag0.5Cu圆角表面附近的断面组织

有悬念的是在施加温度循环等负荷的情况下，在这些凝固裂缝凹坑部分没有因应力集中而发生龟裂现象（见图11）。凹下部分的是共晶组织，两侧是由Sn粒子构成的固体组织。从而即使产生应力集中，变形也最先发生在Sn上。和原来一样由于共晶组织的凝固，在共晶区域的变形传递，对龟裂的发生和发展的影响是可以忽略的，这是为许多实验所验证了的。（2）凝固裂缝发生的机理。在液体中最初生成的是稳定的微小固体的核，从核到固体的生成中，由于受结晶方位等的影响，最终发育成树枝状晶。树干部分称为一级结晶干，树枝部分称为二级结晶干。充满在干与干、枝和枝之间间隙中的溶液，到凝固的最后瞬间还是液态。合金的溶质原子（如Sn）从熔液中析出便长成固体的树干，而如果是SnBi合金，在圆角的间隙里，即表面的凹陷部分，便生成了Bi的微偏析。从圆角的横断面看，Bi的偏析在圆角的间隙中生成的范围为数μm到数十μm。合金元素对起翘现象的影响，Bi是最明显的，In、Pb也有影响。液态钎料开始冷却凝固时，树枝晶组织首先凝固成固态的结晶核，在此基础上不断发育成长，在凝固时，Sn的树枝晶首先凝固，其后才是剩余的共晶组织凝固，由于凝固的体积收缩，才在相邻Sn的树枝晶之间的缝隙间形成表面凹坑。钎料圆角的表面便形成了明显的凹凸不平，如图12所示。

图12 在Sn合金凝固过程中树枝状结晶的生长

在Sn-Bi合金中，Bi含量为5%～20%时发生起翘现象非常明显，到40%以上时发生率将变为零。而在SnIn中，In含量为10%及SnPb中Pb含量为1%时起翘发生率达到峰值。显然，微量的Pb就能明显地发生起翘现象，这对镀有SnPb合金的元器件引脚要特别注意。5、焊盘剥离（1）现象表现。焊盘剥离是发生在基材与焊盘之间的分离现象，如图13所示。

图13 焊盘剥离现象

（2）发生机理。焊点开始固化时，基板开始冷却并逐渐回复到其原来的平板形态。在热收缩过程中在焊点内蓄积的应力未能释放而残留了下来。残留的应力集中在焊盘和基板的界面上，当焊盘与基板间的热态黏附力小于钎料的内聚力时，即使很小的应力也足以引起焊盘起翘或者焊点表面开裂。

6、抑制凝固缺陷，改善可靠性的对策（1）抑制粗大金属化合物对策。●降低合金中Ag的成分，当小于3.2wt%时就较安全了，这是解决凝固缺陷的折中方案。●提升冷却速率：缓慢冷却，初晶粗大化，提升冷却速率效果是明显的。●过冷度大的场合容易形成粗大的化合物，因此，要尽力减小过冷度，如选择靠近共晶组分附近的合金成分。（2）抑制焊盘边缘起翘的对策。●采用单面基板。●选用共晶成分附近的合金组织。●不使用添加了Bi、In的合金，这对抑制固、液共存区域的宽度是非常重要的。而且，为了避免从高温下开始凝固，期望液相线尽可能低些。●不用镀SnPb的插入引脚元器件。●加快焊接的冷却速率：防止树枝状结晶的形成（实现微细化），就意味着防止偏析的发生，如采用水冷就能有效地抑制树枝状结晶的形成。图14所示是在实验室条件下，用水冷形成的焊接圆角，就没有发生微偏析。

图14 圆角表面光滑，起翘现象被完全抑制

●缓慢冷却：冷却过程中在发生起翘前停止温度下降，即退火方法。例如，用焊接冷却中的退火来降低起翘的发生率，如图15所示。由于退火促进了Bi的偏析，防止有害的偏析全集中在界面上。树枝结晶主干的退火也兼有减轻残留应力的作用。

图15 由冷却途中的退火来降低起翘的发生率

●添加能使组织细化的合金元素：如添加微量的第3种元素，能有效地抑制Bi的偏析，这是最期待的方法，然而到现在还未找到有效的解决策略。●阻止Cu的热传导：在基板设计时用热传导较差的金属替代Cu，除去通孔内的Cu柱（孔壁镀层）或者考虑引入隔热层和采取基板热传导好的散热等设计。也可以采用有内部电极的多层基板等。●采用热收缩量小的基板材料：目前所使用的基板沿厚度方向的收缩量比钎料和引线等都要大。减小该值即能减少起翘的发生。例如，Sn37Pb合金的CTE是24.5×10-6从室温升到183℃，体积会增大1.2%；而从183℃降到室温，体积的收缩却达4%，故SnPb钎料焊点冷却后有时也有缩小现象。因此有铅焊接也存在起翘，尤其在PCB受潮时。无铅钎料焊点冷却时同样有凝固收缩现象，由于无铅熔点高，与PCB的CTE不匹配更严重，更易出现偏析现象。因此，当存在PCB受热变形等应力时，很容易产生起翘，严重时甚至会造成焊盘剥落。●基板的热传导设计：通过对基板的热传导设计，以实现基板内热量的有效散失。●焊盘尺寸和波峰温度：焊盘直径大小对焊盘剥离率也有较大影响，当采取阻焊膜定义焊盘时，其抑制率几乎可达100%，如图16所示。温度及焊接气氛对起翘高度的影响如图17所示。

图16 焊盘直径对焊盘剥离率的影响（镀Ni/Pd，孔径1mm）