答疑解惑 | 锡膏运用进程中发作“锡珠”的原因剖析及方法

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从“减缩制程、节省本钱、削减污染”等视点动身，越来越多的电子焊接选用焊后“免清洗”工艺。可是假如焊后板面有“锡珠”呈现，则不可能到达“免清洗”的要求，因而“锡珠”的防备与操控在施行“免清洗”进程中就显得分外重要。“锡珠”的呈现不只影响板级产品外观，更为严重的是由于印制板上元件密布，在运用进程中它有可能构成短路等情况，然后影响产品的可靠性。

归纳整个电子焊接情况，可能呈现“锡珠”的工艺制程包含：“SMT外表贴装”焊接制程、“波峰焊”制程及“手艺焊”制程，咱们从这三个方面来逐个讨论“锡珠”呈现的原因及防备操控的方法。由于“波峰焊”及“手艺焊”已推广多年，许多方面都现已比较老练，因而，本文用了较多的篇幅介绍“SMT外表贴装” 焊接制程中发作“锡珠”原因及防控方法。

一，关于的“锡珠”形状及规范

一些行业规范对“锡珠”问题进行了阐释。主要有MIL-STD-2000规范中的“不答应有锡珠”，而IPC-A-610C规范中的“每平方英寸少于5个”。在IPC-A-610C规范中，规则最小绝缘空隙0.13毫米，直径在此之内的锡珠被认为是合格的；而直径大于或等于0.13毫米的锡珠是不合格的，制造商有必要采纳纠正方法，防止这种现象的发作。为无铅焊接制定的最新版IPCA- 610D规范没有对锡珠现象做更清楚的规则，有关每平方英寸少于5个锡珠的规则现已被删去。有关轿车和军用产品的规范则不答应呈现任何“锡珠”，所用线路板在焊接后有必要被清洗，或将锡珠手艺去除。

二，“SMT外表贴装”制程“锡珠”呈现的原因及防备操控方法

在“SMT外表贴装”焊接制程中，回流焊的“温度、时刻、焊膏的质量、印刷厚度、钢网（模板）的制造、装贴压力”等要素都有可能构成“锡珠”的发作。因而，找到“锡珠”可能呈现的原因，并加以防备与操控就是达到板面无“锡珠”的要害之地点。

（一），焊膏本身质量原因可能引起的“锡珠”情况

1，焊膏中的金属含量。焊膏中金属含量的质量比约为89-91％，体积比约为50％左右。一般金属含量越多，焊膏中的金属粉末摆放越严密，锡粉的颗料之间有更多时机结合而不易在气化时被吹散，因而不易构成“锡珠”；假如金属含量削减，则呈现“锡珠”的机率增高。

2，焊膏中氧化物的含量。焊膏中氧化物含量也影响着焊接作用，氧化物含量越高，金属粉末熔化后在与焊盘熔合的进程中外表张力就越大，并且在“回流焊接段”，金属粉末外表氧化物的含量还会增高，这就不利于熔融焊料的彻底“湿润”然后导致细微锡珠发作。

3，焊膏中金属粉末的粒度。焊膏中的金属粉末是极细微的近圆型球体，常用的焊粉球径约在25-45μm之间，较细的粉末中氧化物含量较低，因而会使“锡珠”现象得到缓解。

4，焊膏抗热崩塌作用。在回流焊预热段，假如焊膏抗热崩塌作用不好，在焊接温度前（焊料开端熔融前）已印刷成型的焊膏开端崩塌，并有些焊膏流到焊盘以外，当进入焊接区时，焊料开端熔融，由于内应力的作用，焊膏缩短成焊点并开端滋润爬升至焊接端头，有时由于焊剂缺失或其他原因导致焊膏应力缺乏，有一少部分焊盘外的焊膏没有缩短回来，当其彻底熔化后就构成了“锡珠”。

由此可见，焊膏的质量及选用也影响着锡珠发作，焊膏中金属及其氧化物的含量，金属粉末的粒度、焊膏抗热崩塌作用等都在不同程度地影响着“锡珠”的构成。

（二），运用不当构成 “锡珠”的原因剖析

1，“锡珠”在经过回流焊炉时发作的。咱们大致可以将回流焊进程分为“预热、保温、焊接和冷却”四个阶段。“预热段”是为了使印 制板和表贴元件缓慢升温到120-150℃之间，这样可以除掉焊锡膏中易蒸腾的溶剂，削减对元件的热冲击。而在这一进程中焊膏内部会发作气化现象，这时假如焊膏中金属粉末之间的粘结力小于焊剂气化发作的力，就会有少数“焊粉”从焊盘上流下或飞出，在“焊接”阶段，这部分“焊粉”也会熔化，然后构成“锡珠”。由此可以得出这样的定论“预热温度越高，预热速度越快，就会加重焊剂的气化现象然后引起崩塌或飞溅，构成锡珠”。因而，咱们可以采纳较适中的预热温度和预热速度来操控“锡珠”的构成。

2，焊膏在印制板上的印刷厚度及印刷量。焊膏的印刷厚度是出产中一个主要参数，印刷厚度一般在0.15-0.20mm之间，过厚或过多就简单导致“崩塌”然后构成“锡珠”。在制造钢网（模板）时，焊盘的巨细决议着模板开孔的巨细，一般，咱们为了防止焊膏印刷过量，将印刷孔的尺寸操控在约小于相应焊盘触摸面积10％，结果表明这样会使“锡珠”现象有必定程度的减轻。

3，假如在贴片进程中贴装压力过大，当元件压在焊膏上时，就可能有一部分焊膏被挤在元件下面或有少数锡粉飞出去，在焊接段这部分焊粉熔化然后构成“锡珠”；因而，在贴装时应挑选恰当的贴装压力。

4，焊膏一般需要冷藏，在运用前必定要使其康复至室温方可翻开包装运用，假如焊膏温度过低就被翻开包装，会使膏体外表发作水分，这些水分在经过预热时会构成焊粉飞出，在焊接段会让热熔的焊料飞溅然后构成“锡珠”。

我国一般区域夏天的空气湿度较大，把焊膏从冷藏取出时，一般要在室温下回温4-5小时再敞开瓶盖。

5，出产或作业环境也影响“锡珠”的构成，当印制板在湿润的仓库存放过久，在装印制板的包装袋中发现细微的水珠，这些水分和焊膏吸潮的水分相同，会影响焊接作用然后构成“锡珠”。因而，假如有条件，在贴装前将印制板或元器件进行必定的烘干，然后进行印刷及焊接，可以有用地按捺“锡珠”的构成。

6，焊膏与空气触摸的时刻越短越好，这也是运用焊膏的一个原则。取出一部分焊膏后，当即盖好盖子，特别是里边的盖子必定要向下压紧，将盖子与焊膏之间空气挤出，不然对焊膏的寿数会有必定的影响，一同会构成焊膏的枯燥加速或在下次再运用时吸潮，然后构成“锡珠”。

由此可见，“锡珠”的呈现有许多原因，只从某一个方面进行防备与操控是远远不够的。咱们需要在出产进程中研讨如何防制各种不利要素及潜在危险，然后使焊接到达最好的作用，防止“锡珠”的发作。

（三），“SMT外表贴装”进程的“锡珠”防备与操控

1，焊膏的选用

在挑选焊膏时，应坚持在现有工艺条件下的试用，这样，既能验证供货商焊膏对本身产品、工艺的适用性，也能开始了解该焊膏在实践运用中的具体表现。对焊膏方面的评估，应留意各种常见的参数，比方“焊油与焊粉的比例、锡球的颗粒度”等。

正确挑选的焊膏不必定是各项参数都最优异，更多的情况下，关于SMT的工艺制程及产品特性来讲，合适的就是最好的。因而，挑选合适本身工艺及产品的焊膏，并将一切参数定下来，在今后的供货商交货进程中做出品管检验及品检的依据，一方面核对供货商所供给的书面资料，另一方面取少数不同批次的产品进行试用。

优质供货商，会在合作进程中提出相应的工艺主张，并依据客户具体要求进行焊膏产品的晋级及缺点改善；因而，相对稳定的、诚信度高的供货商，对客户在焊膏质量方面防备及操控“锡珠”能供给很大的协助。

2，“SMT外表贴装”工艺操控与改善

在一切的工艺操控进程中，从焊膏的保存及取出运用、回温、拌和都有严厉的文件规则，主要有以下几个方面的要点：

（1），严厉依照供货商供给的存贮条件及温度进行存贮，一般情况下焊膏应存贮于0-10℃的冷藏条件下；

（2），焊膏取出后、运用前，应该进行常温下的回温，在焊膏未彻底回温前，不得敞开；

（3），在拌和进程中，应该依照供货商所供给的拌和方法及拌和时刻进行拌和；

（4），在印刷过种中，应该留意印刷的力度，及钢网外表的清洁度，及时擦拭钢网外表剩余的焊膏残留，防止在这个进程污染PCB板面然后构成焊接进程中的锡珠发作。

（5），回流焊进程中，应严厉依照现已订好的回流焊曲线进行作业，不得随意调整；一同应该常常校验回流焊曲线与规范曲线的差异并批改；

（6），在“SMT外表贴装”工艺中，钢网（模板）的“开口方法”以及“开口率”很可能导致焊膏在“印刷特性”及“焊接特性”方面的一些缺点然后引起“锡珠”。在相关试验中，咱们对钢网进行了改善，将本来易发作“锡珠”的片式元件1：1钢网开口，改为1：0.75的楔形，改后试验作用较好“锡珠”发作的机率显着下降直至基本根绝。

经过修正钢网的开口方法和批量的印刷试验，可以很显着地看到，改后钢网的开口方法可以有用防控“锡珠”的发作。

依照多次的比照试验，并结合“图二”可以看出，经过修正前后三次的作用比照，第二次修正后的钢网，没有见到显着的锡珠，而锡膏的焊锡量也没有偏少。由此阐明经过钢网的开口改动，对“SMT外表贴装”制程中的“锡珠”防控还是有必定作用的。一同咱们对更改后的焊接产品送到“赛宝试验室”进行检测（陈述编号为“FX03-2081691”），通对该线路板上的0603元件进行推剪力测试，在“R124、R125、R126、C16、C57”五个元件点的剪切力分别为“58.14N、56.53N、51.87N、50.90N、52.35N”，焊接强度能到达咱们的要求。

“SMT外表贴装”制程尽管对“锡珠”的防控较为杂乱，但经过长时刻的作业尽力及经历积累，信任可以做到无“锡珠”，或有用下降“锡珠”发作的机率。

三，“波峰焊”进程中呈现“锡珠”的原因及防备操控方法

在“波峰焊”工艺进程中，“锡珠”的发作有两种情况：一种是在板子刚触摸到锡液时，由于助焊剂或板材本身的水份过多或高沸点溶剂没有充沛蒸腾，遇到温度较高的锡液时突然蒸腾，较大的温差致使液态焊锡飞溅出去，构成细微锡珠；另一种情况是在线路板脱离液态焊锡的时候，当线路板与锡波别离时，线路板顺着管脚延伸的方向会拉出锡柱，在助焊剂的湿润作用及锡液本身流动性的作用下，剩余的焊锡会落回锡缸中，因而而溅起的焊锡有时会落在线路板上，然后构成“锡珠”。

因而，咱们可以看到，在“波峰焊”防控“锡珠”方面，咱们应该从两个大的方面着手，一方面是助焊剂等原资料的挑选，另一方面是波峰焊的工艺操控。

（一），助焊剂方面的原因剖析及防备操控方法

1、助焊剂中的水份含量较大或超支，在经过预热时未能充沛蒸腾；

2、助焊剂中有高沸点物质或不易蒸腾物，经预热时不能充沛蒸腾；

这两种原因是助焊剂本身“质量”问题所引起的，在实践焊接工艺中，可以经过“进步预热温度或放慢走板速度等来处理”。除此之外，在选用助焊剂前应针对供商所供给样品进行实践工艺的承认，并记载试用时的规范工艺，在没有“锡珠”呈现的情况下，审阅供货商所供给的其他阐明资料，在今后的收货及检验进程中，应核对供货商最初的阐明资料。

（二），工艺方面的原因剖析及防备操控方法

1，预热温度偏低，助焊剂中溶剂部分未彻底蒸腾；

2，走板速度太快未到达预热作用；

3，链条（或PCB板面）倾角过小，锡液与焊接面触摸时中心有气泡，气泡爆裂后发作锡珠；

4，助焊剂涂布的量太大，剩余助焊剂未能彻底流走或风刀没有将剩余焊剂吹下；

这四种不良原因的呈现，都和规范化工艺的断定有关，在实践出产进程中，应该严厉依照现已订好的作业指导文件进行各项参数的校对，对现已设定好的参数，不能随意改动，相关参数及所触及技能层面主要有以下几点：

（1），关于预热：一般设定在90℃-110℃，这儿所讲“温度”是指预热后PCB板焊接面的实践受热温度，而不是“表显”温度；假如预热温度达不到要求，则焊后易发作锡珠。

（2），关于走板速度：一般情况下，主张客户把走板速度定在1.1-1.4米/分钟，但这不是绝对值；假如要改动走板速度，一般都应以改动预热温度作合作；比方：要将走板速度加速，那么为了确保PCB焊接面的预热温度可以到达预订值，就应当把预热温度恰当进步；假如预热温度不变，走板速度过快时，焊剂有可能蒸腾不彻底，然后在焊接时发作“锡珠”。

（3），关于链条（或PCB板面）的倾角：这一倾角指的是链条（或PCB板面）与锡液平面的视点，当PCB板走过锡液平面时，应确保PCB零件面与锡液平面只有一个切点；而不能有一个较大的触摸面；当没有倾角或倾角过小时，易构成锡液与焊接面触摸时中心有气泡，气泡爆裂后发作“锡珠”。

（4），在波峰炉运用中，“风刀”的主要作用是吹去PCB板面剩余的助焊剂，并使助焊剂在PCB零件面均匀涂布；一般情况下，风刀的倾角应在10度左右；假如“风刀”视点调整的不合理，会构成PCB外表焊剂过多，或涂布不均匀，不光在过预热区时易滴在发热管上，影响发热管的寿数，并且在浸入锡液时易构成“炸锡”现象，并因而发作“锡珠”。

在实践出产中，结合本身波峰焊的实践情况，对相关资料进行选型，一同制定严厉《波峰焊操作规程》，并严厉依照相关规程进行出产。经过试验证明，在严厉执行工艺技能的条件下，彻底可以战胜由于“波峰焊焊接工艺问题”发作的“锡珠”。

四，“手艺焊”进程中“锡珠”的呈现原因及防备操控

在“手艺焊”进程中“锡珠”呈现的机率并不高，常见的是松香飞溅，偶然会呈现“锡珠”的飞溅或许在焊盘的外表残存有锡渣等；相比较松香的飞溅来讲，“锡珠”或锡渣的存在对产品安全性更具潜在危害。

呈现锡渣、“锡珠”的主要原因可能是：焊剂在热源未移开前已彻底蒸腾，故焊锡流动性极差，沾附烙铁头随烙铁之抽出而构成尖、柱或短焊情形，或不小心导致焊锡液自烙铁头溅离，冷却后沾附于板面或元件上。还有一种可能是没有依照先将烙铁头放在被焊接部分进行预热，而是先将焊锡丝烫化，然后再放到被焊方位，由于较大的温差而构成了焊锡的飞溅，然后构成“锡珠”。

无论是上述哪种原因，更重要的是教训操作人员，掌握正确的焊接时刻及方位，适量的增加焊锡并留意及时、正确地清洁烙铁头。在实践出产中，常常对“手艺焊”职工进行专门的焊接技能培训，并严厉编制《手艺焊接工艺要求》，对“手艺焊”进行规范化及可控化的工艺要求。经过长时刻的调查，现在在“手艺焊接作业”进程中，可以有用地防止“锡珠”的发作。

定论：针对“锡珠”问题，咱们用了半年多的时刻，和相关客户一同，一起做了很多的试验，并对不同的焊接工艺进行了详尽的剖析。实践证明，经过资料选购、工艺操控等，在当时的电子焊接制程中，彻底有可能根绝或将“锡珠”发作的概率降至更低。

展望未来，将针对焊锡膏配方及出产工艺进行一系列的深入再研讨，包含“焊锡膏中的溶剂、松香树脂、活化剂、触变剂、外表活性剂及其他多种类型增加剂之选用、配伍、配比等，以及焊膏出产工艺所涉温度、时刻等多个方面”。期望从产品技能视点来处理或防备“锡珠”的发作，以确保在焊接制程中根绝或更少地呈现“锡珠”，然后合作更多客户达到焊后“免清洗”工艺。