SMT锡膏过炉后产生锡珠原因分析

SMT锡膏过炉后产生锡珠原因分析

主要有以下几点

一，焊料成球

焊料成球是最常见的也是最棘手的问题，这指软熔工序中焊料在离主焊料熔池不远的地方凝固成大小不等的球粒；大多数的情况下,这些球粒是由焊膏中的焊料粉组成的，焊料成球使人们耽心会有电路短路、漏电和焊接点上焊料不足等问题发生，随着细微间距技术和不用清理的焊接方法的进展，人们越来越迫切地要求使用无焊料成球现象的SMT工艺。

引起焊料成球的原因包括：

1,由于电路印制工艺不当而造成的油渍;

2,焊膏过多地暴露在具有氧化作用的环境中;

3,焊膏过多地暴露在潮湿环境中;

4,不适当的加热方法;

5,加热速度太快;

6,预热断面太长;

7,焊料掩膜和焊膏间的相互作用;

8,焊剂活性不够;

9,焊粉氧化物或污染过多;

10,尘粒太多;

11,在特定的软熔处理中,焊剂里混入了不适当的挥发物;

12,由于焊膏配方不当而引起的焊料坍落；

13、焊膏使用前没有充分恢复至室温就打开包装使用；

14、印刷厚度过厚导致“塌落”形成锡球；

15、焊膏中金属含量偏低。

二，焊料结珠

焊料结珠是在使用焊膏和SMT工艺时焊料成球的一个特殊现象.，简单地说,焊珠是指那些非常大的焊球,其上粘带有(或没有)细小的焊料球.它们形成在具有极低的托脚的元件如芯片电容器的周围。焊料结珠是由焊剂排气而引起,在预热阶段这种排气作用超过了焊膏的内聚力,排气促进了焊膏在低间隙元件下形成孤立的团粒,在软熔时,熔化了的孤立焊膏再次从元件下冒出来,并聚结起。

焊接结珠的原因包括：

1,印刷电路的厚度太高;

2,焊点和元件重叠太多;

3,在元件下涂了过多的锡膏;

4,安置元件的压力太大;

5,预热时温度上升速度太快;

6,预热温度太高

7,在湿气从元件和阻焊料中释放出来;

8,焊剂的活性太高;

9,所用的粉料太细;

10,金属负荷太低;

11,焊膏坍落太多;

12,焊粉氧化物太多;

13,溶剂蒸气压不足。

消除焊料结珠的最简易的方法也许是改变模版孔隙形状,以使在低托脚元件和焊点之间夹有较少的焊膏。回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式元件两端之间的侧面或细距引脚之间。在元件贴装过程中，焊膏被置于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊锡会因收缩而使焊缝填充不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊锡会从焊缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的根本原因。

三，原因分析与控制方法

造成焊锡润湿性差的原因很多，以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施：

1，回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快，达到平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在1～4°C/s是较理想的。

2，如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及表面材质较软（如铜模板），造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥连，这种情况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。

3，如果在贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂变质、活性降低，会导致焊膏不回流，焊球则会产生。选用工作寿命长一些的焊膏（我们认为至少4小时），则会减轻这种影响。

4，另外，焊膏印错的印制板清洗不充分，使焊膏残留于印制板表面及通孔中。

回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，使漏印焊膏变形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程的质量控制

SMT产生锡珠的原因及对策

在表面着装技术精密发达的时代中,常常发生扰人的问题,其中以在零件部品旁,所发生小锡珠为最常见。

本篇就探讨其发生原因与解决对策,提供使用人在制程上参考。

1.如图a.锡膏在印刷后,零件部品在植装时,置件压力过强,锡膏因此产生挤压。当进入回焊炉加热时,部品零件温度上升通常比基板来得快,而零件部品下方温

度上升较慢。接着,零件部品的导体(极体)与锡膏接触地方,Flux因温度上升黏

度降低,又因部品零件导体上方温度较高而爬升靠近。所以锡膏是由温度最高

Pad外侧开始溶融。

2.如图b.溶融焊锡开始向零件部品的导体处往上爬,溶融焊锡形成像墙壁一般,

接着未溶融焊锡中Flux动向,因溶融焊锡而阻断停止流动,所以Flux无法向外流。当然所产生挥发溶剂(GAS)也因溶融焊锡而阻断包覆。

3.如图c.锡膏的溶融方向是向Pad的内部进行,Flux也向内部挤压,(GAS)也向内侧移动。零件部品a.点的下方因力量而使溶融焊锡到达b.点,又因吃锡不良a.点停止下降,产生c.力量逆流,a.b.c.d.的力量,使得焊锡移动。

•零件部品氧化,在导体侧面吃锡是有界线的如图c.所示,结果反而焊锡受压析出形成锡珠。

•另一方面Pad温度较快上升,在Pad上的溶融焊锡先产生回塑效果,无法拉引零件部品,此时的力量使得未溶融焊锡受压析出溶融而形成小锡珠。

•锡膏内Flux易析出气泡,Flux流动力量加上挥发型溶剂的挥发,再加上零件部品在Pad上拉引的力量同时使得未溶融焊锡受挤压析出溶融而形成

锡珠。

•锡膏量过多或Pad面积太小,溶融焊锡所保有空间过小也易形成锡珠。

对策

零件部品旁发生锡珠的原因很多,需检讨与修正。

1.在设计上Pad的温度,能均匀上升,考虑受热平衡,来决定Pad大小及导体

长宽。

2.在设计上考虑锡高的量,零件部品的高度与Pad面积,使得溶融焊锡保有

舒展空间。

3.温度曲线不可急遽上升。

4.印刷精度及印刷量的控制,与印刷时的管理。