表面贴装过程锡珠产生原因和消除方法

表面贴装过程锡珠产生的原因和消除的方法

江门市新会区允中电子有限公司 黄华均

【内容摘要】锡珠现象是表面贴装（SMT ）过程中常见的缺陷，主要是由哪些原因引起，又有哪些相应的解决方法？本文试图结合笔者在生产过程中的实践谈谈自己的看法。

【关 键 词】锡珠 锡膏 再流焊 钢网 贴片压力 操作 可焊性

锡珠是指散布在元件电极的连接部周围的不规则的焊料小球。在表面贴装过程中，我们常会遇见锡珠现象，锡珠的直径一般在0.1mm ～0.4mm 之间，主要集中在片式阻容器件的周围，有时也会散落在板面的其它部位。它是表面贴装过程中的主要缺陷之一，不仅影响产品的外观，还会给产品的性能带来隐患。因为在使用过程中，锡珠会随时滚落到间距小的元件脚上面而造成短路，影响产品的质量。因此，必须弄清产生锡珠的原因，并切实加以控制和消除。

一般来说，锡珠产生的原因是多种多样的。如锡膏的质量、再流焊炉的参数设置、钢网的制作、贴片的压力、元件和焊盘的可焊性以及员工的操作等因素影响都有可能引起锡珠的产生。下面，就笔者个人的实践经验，针对各种可能的影响因素，浅谈一些体会：

一、锡膏

若锡珠无飞溅，且呈蜂窝状（如图1），

甚至锡珠细小到需要在显微镜下才能观察到，

则有可能是锡膏不良引起。锡膏的金属含量、

氧化度、颗粒大小、助焊剂含量等都是影响锡

珠产生的因素。

1、锡膏的金属含量足够高时，粘度和粉

末排列的紧密程度会足以抵抗预热过程中汽

化产生的力，熔化时也不易被吹至塌落，能有效防止锡珠的产生。 2、锡膏的合金粉末被严重氧化，再流焊过程中会通过表面张力的作用形成锡珠。氧化程度越高，合金粉末的结合阻力会越大，焊盘及元件之间的可焊性会越差，有研究表明：锡膏中的合金粉末氧化度应控制在0.05%以下，最大极限为0.15%。

3、锡膏中直径在10μm 以下的小颗粒锡粉过多，会使锡珠在再流焊升温时随助焊剂流淌到焊盘之外。同时，由于锡膏的总的表面积增大，也会增大氧化度，从而加剧锡珠的产生。

图1

4、锡膏中助焊剂的量太多，容易造成锡膏局部塌落，从而产生锡珠。而助焊剂的活性不够时，去氧化能力减弱也会容易产生锡珠。我们在生产过程中往往会发现免洗锡膏容易产生锡珠，就是由于免洗锡膏的活性较松香型的要低。

5、锡膏容易吸湿、干得太快，也会导致锡珠的产生。

如何鉴定锡膏确实出现问题？笔者认为采用焊球试验的方法较为简单有效：

可挑选一块空白位置较多的废弃钢网，在上面打上多个直径为6mm的圆孔（如图2），然后将要试验的锡膏通过这些圆孔印刷到PCB没焊盘的地方，再将PCB放入正常参数设置的再流焊炉中过炉，观察PCB出炉后锡球的效果。若锡球大而圆，色泽光亮，周围无散落的锡珠，则锡膏良好；若中间一个锡球但四周有大量

散落的小锡珠，甚至分裂为无数个小锡珠，

则锡膏出现严重问题，不可再使用了。

要解决由锡膏质量不良引起的锡珠问

题，最直截了当的当然是选购另一家合格的

锡膏了。所以在平时就需选定多家合格的供

应商以备替换。

二、再流焊

若锡珠大面积飞溅，则有可能会是再流焊的温度和速度参数设置出现问题引起。

由于助焊剂有一定的粘性，在再流焊的预热过程中，锡膏中的水分或其它蒸发点低于粘合剂的溶剂由于加热升温过快，在锡膏中内部剧烈气化产生爆喷现象将部分焊料炸开而导致锡珠的飞散。这种现象在潮湿天气出现较多，严重时能将元器件弹开造成飞。

要解决这种情况

导致的锡珠，应将再流焊预热阶段的温度变化率调低，一般为1.2℃/秒，必要时还要更低些，以使升温时不易产生气泡，改良后曲线如图3。

℃

图 2

三、元件贴装压力和钢网

若锡珠在CHIP 元件的中间，且锡珠为单

个和体积较大（见图4），或锡珠散落在在

细间距IC 引脚之间，则可能是由于钢网制

作不良和开孔不合理或是元件贴装时压力

太大引起。钢网开孔的尺寸、腐蚀精度、材

质硬度、厚度和机器贴片时的压力等都是影

响锡珠产生的因素。

1、一般来说，钢网都是依据PCB 上的

焊盘来制作的，钢网的开孔往往就是焊盘的

大小，印刷时稍有偏移就容易把锡膏印刷到

阻焊层上，从而在再流焊时产生锡珠。

我们通过将钢网的开孔尺寸比焊盘减小10%或改良开孔的外形（如图5），减少锡膏量，可解决上述问题。 2、在贴装时如果压力太大，锡膏容易被挤压到元件侧面的阻焊层上，这部分锡膏量少，在再流焊时很容易最先熔化成小锡珠，由于此时其它锡膏还未熔化，且助焊剂的粘性大多已丧失，于是锡珠会滚落到CHIP 元件的中间。

解决方法除可采用上面建议使用的钢网开孔形式外，还需要想办法减小贴装时的压力，如可以在元件资料库中把贴装补偿高度上调0.2～0.4mm ，以避免锡膏被挤压到焊盘外边去。

3、若钢网过厚、过软或开孔尺寸的腐蚀精度不够，在印刷时会令锡膏过厚或偏位，从而容易使锡膏塌落或被挤压到阻焊位上，导致再流焊后形成锡珠。建议选用激光蚀刻的厚度为0.15mm 的不锈钢钢网。

四、操作方法和环境影响

在表面贴装过程操作不当或外界环境不合符要求，也会引起锡珠产生：

1、需重新印刷的PCB 清洗得不干净，或钢网使用时间过长，令锡膏粘上钢网的背面，都会使锡膏污染板面。通常这种情况引起的锡珠大小和位置都不规则。

图

4

图 5

2、PCB保管不善，如暴露在空气中时间过长，会令PCB吸水受潮，再流焊后出现散落的锡珠同时还会伴有锡洞。

3、通常锡膏从冰箱中取出后应恢复到室温后才能打开使用，若解冻时间不充分就使用时，会容易吸收空气中的水份，在再流焊时焊锡飞溅而产生锡珠。

4、表面贴装过程对外界环境因素要求较高，最佳温度为25～30℃，相对湿度为60%。若温度过高，会使锡膏的粘度降低，容易产生塌落；若湿度过高，则锡膏容易吸收水分而发生飞溅。

因此，应对整个表面贴装过程的操作和环境作出规范和要求，如规定锡膏和PCB的保管方法、印刷不良PCB的清洗方法及受潮PCB的处理方法等，并加强员工上岗前的培训。

此外，元件和焊盘的可焊性也会直接影响锡珠的产生，如果元件和焊盘的氧化严重，在锡膏印刷后，会改变焊锡与助焊剂的比例，使助焊剂的比例降低，这也是产生锡珠的一个原因。

可以说，锡珠产生的原因是多种多样的，只有我们潜心研究，不断总结经验，才能逐步消除锡珠给我们带来的影响。

主要参考文献：

1、印鼎铨《锡膏焊球试验》（《表面贴装技术》2004年第5期）

2、张学晋《SMT生产控制之体会》（《中国电子制造技术论坛会论文集》2003年）