(仅供参考)锡珠的产生原因与预防措施

1 前言 锡珠现象是表面组装技术（SMT）生产
中的主要缺陷之一。由于其产生原因较多， 不易控制，所以常常困扰着 SMT 工程技术 人员。锡珠与锡球的产生机理不同，需要采 取的应对措施也不相同。锡珠主要集中出现 在片状阻容元件的一侧，有的时候还出现 在 IC 引脚附近。锡珠不仅影响板级产品的 外观，更重要的是由于印刷板上元件密 集，在使用过程中存在造成线路的短路的 危险，从而影响电子产品的质量。产生锡 珠的原因很多，常常是一个或者多个因素 造成的，因此必须一一做好预防和改善才能 对其进行较好的控制。
同时，根据锡珠与焊盘内延部分的锡膏 有关的原因，可以取消焊盘内延部分，甚至 将焊盘内延部分设计为负值。 4.2 选择合适的焊盘图形与尺寸设计
焊盘尺寸设计不良也会导致锡珠。在
实际焊盘设计时候，应结合 IPC，再根据实
际元件封装尺寸、焊端尺寸，来设计相对应
的焊盘尺寸。各个公司应该根据自身供应
商呈样的元件尺寸情况制定出适合生产的
锡珠是指一些大的焊料球在焊膏进行 焊接前，焊膏有可能因为坍塌、被挤压等各 种原因而超出在印刷焊盘之外，在进行焊接 时，这些超出焊盘的锡膏在焊接过程中未能 与焊盘上的锡膏熔融在一起而独立出来，成 型于元件本体或者焊盘附近，但是多数锡珠 发生在片式元件两侧，见图 1。
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图 1 片式元件的锡珠
以焊盘设计为方型的片式元件为例，如 下图 2，其在锡膏印刷后，若有锡膏超出， 则容易产生锡珠。超出焊盘之外的锡膏分两
部分，分别是焊盘外延部分（蓝色区域）和 焊盘内延部分（黄色区域），红色区域为实 际焊盘区域。
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图2
对于焊盘外延部分的锡膏，只要在焊接时能 够在形成 Fillet 时，与焊盘部分的锡膏熔融 在一起则不会形成锡珠。对于焊盘内延部 分，在焊锡量较少时，锡膏能与元件焊端形 成 Fillet；但是当焊锡量多时，元件贴放压 力会将锡膏挤到元件本体（绝缘体）下面， 在再流焊时热融，由于表面能，融化的锡膏 聚成圆球，它有趋势抬高元件，但是此力极 小，反被元件重力挤向元件两侧，与焊盘分 离开来，在冷却时形成锡珠。如果元件重力 大且被挤出的锡膏较多，甚至会形成多个锡 珠。 2.3 锡珠与锡球的区别
3 影响锡珠产生的因素 根据锡珠的形成原因，影响锡珠产生的
主要因素有： ⑴模板开口和焊盘图形设计。 ⑵模板清洗。 ⑶机器的重复精度。 ⑷回流焊炉温度曲线。 ⑸贴片压力。 ⑹焊盘外锡膏量。
4 减少锡珠产生的对策与经验
4.1 按照标准设计模板开口 根据 IPC-7525A 漏模板设计标准，正确
选择漏模板厚度，严格控制漏模板的开口 比例。选择漏模板厚度时，在保证焊点质 量的情况下，应根据 IPC-7525A 标准和实际 PWB 上元件情况选择厚度较低的项，而尽量 避免选择较大的一项。例如，根据标准， QFP/Pin0.5mm 间 距 的 可 以 选 择 0.125mm —0.15mm 厚度的漏模板，而实际生产时， 如果选择 0.12mm 的漏模板不影响其他元件 的焊接效果则应该选择 0.12mm 的而不选择 其他更大的。
开口比例一般是 1：1，但是对于一些 锡膏需求量比较大的元件，可以适当增加 开口比例为 1：1.05 或者 1.2。但是，开口 比例大于 1：1 的漏模板在印刷一定要注意 其底部清洗一定要频繁和有效，否则也会 因为底部聚集了锡膏而造成锡球。对于一 些锡膏需求量比较小的元件，可以适当减 少开口比例为 1：0.9。片式元件中，0402 以下的可不必开防锡珠孔，而 0603 以上的 则需要选择性的开防锡珠孔。
锡珠的产生原因与预防措施
深圳同维电子有限公司 黎海明
[摘要] 本文从简述再流焊接中生产锡珠（Solder Bead）与锡球（Solder Ball）的不同机 理开始，叙述了锡珠产生的一些原因，以及为了预防和减少锡珠应当采取的措施。文章中对 出现锡珠后如何进行分析、改善提供了方法上的建议和参考。
[关键词] 锡球，锡珠，控制锡珠。
焊盘设计标准。同时，还要根据实际情况的
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变化修改设计。
根据 IPC-SM-782A 标准，焊点有三个面
的参照值： Jt = Solder fillet at toe，端部焊
峰值 Jh = Solder fillet at heel，根部
焊峰值 Js = Solder fillet at side，侧面
焊峰值 以下为我司的焊盘基本设计。 对于片式元件，以 0402 元件为例，图 3
为电阻焊盘设计示意图（实际图形因元件而 异，在此不一一列出），图 4 为对应的电阻 元件尺寸（底部）示意图。采用 FUJI 143E 型高速贴片机测量，精度 0.001mm。实际测 量 PCB 焊盘的尺寸为表 1。根据实际测量
锡珠与锡球人们常常混为一谈，其实不 然。锡珠与锡球的不同，最主要是产生的机 理不同。此外，从外观体积上看，锡珠的外 形状要比锡球大，通常直径大于 5mil。从出 现的位置来看，锡珠主要集中在片式元件的 中部和元件本体比较低的两侧，而锡球在助 焊剂残留物内的任何地方。从数量来看，锡 珠一般是 1 到 4 个，而锡球则不定，数量常 常很多个。
2 锡珠与锡球的机理 2.1 锡球的形成机理
锡球的主要原因是在焊点成形的过程 中，熔融的金属合金因为各种原因而“飞溅” 出焊点，并在焊点周围形成许多的分散的小 焊球。它们常常成群的、离散的以小颗粒陷 在助焊剂残留物的形式，出现在元件焊端或 者焊盘的周围。
常见的产生锡球的原因有：⑴焊料受到 过快的加热或者冷却，尤其是无铅的高温工 艺，会导致锡球的形成。⑵回流焊接时候熔 融助焊剂的蒸发速度过快，焊剂成分中比较 高的溶剂比例比较高、或者高沸点溶剂过 量、加热不当等都会导致锡球产生的可能性 增加。⑶被焊接表面或者焊料中锡的氧化程 度过高，使得焊接时候焊料整体内各个部分 的受热、受热等过程不一致，从而影响焊剂 的热导、热传等热行为受到影响，也会使得 锡球产生的可能性增加。⑷焊膏的使用过程 中有不利的因素影响锡膏使用环境，如不当 的锡膏回温导致锡膏（锡膏焊剂成分中含有 较多的亲水基成分）吸潮等，会在焊接过程 中引起锡膏飞溅而形成锡球。 2.2 锡珠的形成机理