产生“锡珠”的原因分析及措施

1、产生“锡珠的原因分析及措施从缩减制程、节约本钱、减少污染等角度出发，越来越多的电子焊接采 用焊后 免清洗工艺。但是如果焊后板面有 锡珠出现，那么不可能到达 免清洗 的要求，因此 锡珠的预防与控制在实施 免清洗过程中就显得格外重要。 锡珠 的出现不仅影响板级产品外观，更为严重的是由于印制板上元件密集， 在使用过 程中它有可能造成短路等状况，从而影响产品的可靠性。综合整个电子焊接情况，可能出现 锡珠的工艺制程包括：“SM矽卜表贴装 焊接制程、波峰焊制程及 芋工焊制程，我们从这三个方面来一一探讨 锡珠 出现的原因及预防控制的方法。因为 波峰焊及芋工焊已推行多年，很多方面 都已经比拟成熟，因此，本文用

2、了较多的篇幅介绍 “SMT外表贴装焊接制程中 产生锡珠原因及防控措施。一，关于的 锡珠形态及标准一些行业标准对 锡珠问题进行了阐释。主要有 MIL-STD-2000标准中的 不允许有锡珠，而IPC-A-610C标准中的 每平方英寸少于5个。在IPC-A-610C 标准中，规定最小绝缘间隙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，制造商必须采取纠正措施，防 止这种现象的发生。为无铅焊接制订的最新版IPCA- 610D标准没有对锡珠现象 做更清楚的规定，有关每平方英寸少于5个锡珠的规定已经被删除。有关汽车和 军用产品的标准那么不允许出现任何 锡

3、珠，所用线路板在焊接后必须被清洗，或 将锡珠手工去除。常见的锡珠形态及其尺寸照片见以下图：二, “SMT外表贴装制程锡珠出现的原因及预防控制方法在“SM矽卜表贴装焊接制程中，回流焊的 温度、时间、焊膏的质量、印 刷厚度、钢网模板的制作、装贴压力等因素都有可能造成 锡珠的产生。因 此，找到锡珠'可能出现的原因，并加以预防与控制就是达成板面无锡珠的关键之所在。一，焊膏本身质量原因可能引起的 锡珠犬况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。通常金属含量越多，焊膏中的金属粉末排列越紧密，锡粉的颗料之间有更 多时机结合而不易在气化时被吹散，因此

4、不易形成锡珠如果金属含量减少，那么出现 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效果，氧化物含量越 高，金属粉末熔化后在与焊盘熔合的过程中外表张力就越大，而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完全润湿从而导致细小锡珠产生。3，焊膏中金属粉末的粒度。焊膏中的金属粉末是极细小的近圆型球体，常用的 焊粉球径约在25-45 m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，焊膏抗热坍塌效果。在回流焊预热段，如果焊膏抗热坍塌效果不好，在焊接 温度前焊料开始熔融前已印刷成型的焊膏开始坍塌，并有些焊膏流到焊盘以 外，当进入焊接区

5、时，焊料开始熔融，因为内应力的作用，焊膏收缩成焊点并开 始浸润爬升至焊接端头，有时因为焊剂缺失或其他原因导致焊膏应力缺乏，有一少局部焊盘外的焊膏没有收缩回来，当其完全熔化后就形成了锡珠由此可见，焊膏的质量及选用也影响着锡珠产生，焊膏中金属及其氧化物的含量，金属粉末的粒度、焊膏抗热坍塌效果等都在不同程度地影响着锡珠勺形成。二，使用不当形成锡珠的原因分析1，锡珠在通过回流焊炉时产生的。我们大致可以将回流焊过程分为预热、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 °C之间，这样可以除去焊锡膏中易挥发的溶剂，减少对元件的热冲击。而在这一过程中焊膏内部会

6、发生气化现象， 这时如果焊膏中金属粉末之间的粘结 力小于焊剂气化产生的力，就会有少量 焊粉从焊盘上流下或飞出，在 焊接阶 段，这局部 焊粉也会熔化，从而形成 锡珠由此可以得出这样的结论 预热温 度越高，预热速度越快，就会加剧焊剂的气化现象从而引起坍塌或飞溅，形成锡珠因此，我们可以采取较适中的预热温度和预热速度来控制锡珠的形成。2，焊膏在印制板上的印刷厚度及印刷量。焊膏的印刷厚度是生产中一个主要参 数，印刷厚度通常在之间，过厚或过多就容易导致 坍塌从而形成 锡珠在制作钢网模板时，焊盘的大小决定着模板开孔的大小，通常，我们为了防止焊膏印刷过量，将印刷孔的尺寸控制在约小于相应焊盘接触面积10 %，结

7、果说明这样会使 锡珠'现象有一定程度的减轻。3，如果在贴片过程中贴装压力过大，当元件压在焊膏上时，就可能有一局部焊 膏被挤在元件下面或有少量锡粉飞出去，在焊接段这局部焊粉熔化从而形成锡珠；因此，在贴装时应选择适当的贴装压力。4，焊膏通常需要冷藏，在使用前一定要使其恢复至室温方可翻开包装使用，如 果焊膏温度过低就被翻开包装，会使膏体外表产生水分，这些水分在经过预热时 会造成焊粉飞出，在焊接段会让热熔的焊料飞溅从而形成锡珠我国一般地区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小时再开启瓶盖。5,生产或工作环境也影响 锡珠的形成，当印制板在潮湿的库房存放过久，在 装

8、印制板的包装袋中发现细小的水珠， 这些水分和焊膏吸潮的水分一样， 会影响 焊接效果从而形成 锡珠因此，如果有条件，在贴装前将印制板或元器件进行 一定的烘干，然后进行印刷及焊接，能够有效地抑制锡珠的形成。6，焊膏与空气接触的时间越短越好，这也是使用焊膏的一个原那么。取出一局部 焊膏后，立即盖好盖子，特别是里面的盖子一定要向下压紧， 将盖子与焊膏之间 空气挤出，否那么对焊膏的寿命会有一定的影响，同时会造成焊膏的枯燥加快或在 下次再使用时吸潮，从而形成 锡珠由此可见，锡珠的出现有很多原因，只从某一个方面进行预防与控制是远 远不够的。我们需要在生产过程中研究如何防制各种不利因素及潜在隐患，从而使焊接到

9、达最好的效果，防止 锡珠的产生。三，“ SM矽卜表贴装过程的锡珠'预防与控制 1，焊膏的选用在选择焊膏时，应坚持在现有工艺条件下的试用，这样，既能验证供应商 焊膏对自身产品、工艺的适用性，也能初步了解该焊膏在实际使用中的具体表现。 对焊膏方面的评估，应注意各种常见的参数，比方焊油与焊粉的比例、锡球的颗粒度等。正确选择的焊膏不一定是各项参数都最优异， 更多的情况下，对于SMT的 工艺制程及产品特性来讲，适合的就是最好的。因此，选择适合自身工艺及产品 的焊膏，并将所有参数定下来，在以后的供应商交货过程中做出品管验收及品检的依据，一方面核对供应商所提供的书面资料，另一方面取少量不同批次的产品

10、 进行试用。优质供应商，会在配合过程中提出相应的工艺建议，并根据客户具体要求 进行焊膏产品的升级及缺陷改进；因此，相对稳定的、诚信度高的供应商，对客 户在焊膏质量方面预防及控制 锡珠能提供很大的帮助。2，“ SM矽卜表贴装工艺控制与改进在所有的工艺控制过程中，从焊膏的保存及取出使用、回温、搅拌都有严 格的文件规定，主要有以下几个方面的重点：1，严格按照供应商提供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 C的冷藏条件下；2，焊膏取出后、使用前，应该进行常温下的回温，在焊膏未完全回温前， 不得开启；3，在搅拌过程中，应该按照供应商所提供的搅拌方法及搅拌时间进行搅拌；4，在印刷过种

11、中，应该注意印刷的力度，及钢网外表的清洁度，及时擦拭 钢网外表多余的焊膏残留，防止在这个过程污染 PCB板面从而造成焊接过程中 的锡珠产生。5，回流焊过程中，应严格按照已经订好的回流焊曲线进行作业，不得随意 调整；同时应该经常校验回流焊曲线与标准曲线的差异并修正；6，在“SMT外表贴装工艺中，钢网模板的 开口方式以及 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陷从而引起 锡珠在相关实 验中，我们对钢网进行了改进，将原来易产生 锡珠的片式元件1:1钢网开口， 改为1 : 0.75的楔形，改后试验效果较好 锡珠产生的机率明显下降直至根本杜 绝。通过修改钢网的开口方式和批量的印刷试验，

12、可以很明显地看到，改后钢 网的开口方法可以有效防控 锡珠的产生。修改后 防锡珠钢网的印刷效果及焊 接效果见图二：按照屡次的比照实验，并结合 图二可以看出，通过修改前后三次的效果比 照，第二次修改后的钢网，没有见到明显的锡珠，而锡膏的焊锡量也没有偏少。由此说明通过钢网的开口改变，对 “SMT外表贴装制程中的 锡珠防控还是有一 定效果的。同时我们对更改后的焊接产品送到 赛宝实验室进行检测报告编号 为“FX032081691，通对该线路板上的0603元件进行推剪力测试，在“R124R125、R126、C16、C57五个元件点的剪切力分别为 “ 、51.87N、 50.90N、52.35N ，焊接强度

13、能到达我们的要求。“SM矽卜表贴装制程虽然对 锡珠的防控较为复杂，但经过长期的工作努力及经 验积累，相信可以做到无 锡珠，或有效降低锡珠产生的机率。三，波峰焊过程中出现 锡珠的原因及预防控制方法在波峰焊工艺过程中，锡珠的产生有两种状况：一种是在板子刚接触到 锡液时，因为助焊剂或板材本身的水份过多或高沸点溶剂没有充分挥发，遇到温度较高的锡液时骤然挥发，较大的温差致使液态焊锡飞溅出去，形成细小锡珠； 另一种情况是在线路板离开液态焊锡的时候， 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，在助焊剂的润湿作用及锡液自身流动性的作用下， 多余的焊锡会落回锡缸中，因此而溅起的焊锡有时会落在线

14、路板上，从而形成锡 珠。因此，我们可以看到，在 波峰焊防控锡珠方面，我们应该从两个大的方 面着手，一方面是助焊剂等原材料的选择，另一方面是波峰焊的工艺控制。一，助焊剂方面的原因分析及预防控制方法1、助焊剂中的水份含量较大或超标，在经过预热时未能充分挥发；2、助焊剂中有高沸点物质或不易挥发物，经预热时不能充分挥发；这两种原因是助焊剂本身 质量问题所引起的，在实际焊接工艺中，可以通过 提 高预热温度或放慢走板速度等来解决。除此之外，在选用助焊剂前应针对供商 所提供样品进行实际工艺确实认，并记录试用时的标准工艺，在没有锡珠出现的情况下，审核供应商所提供的其他说明资料， 在以后的收货及验收过程中，应

15、核对供应商最初的说明资料。二，工艺方面的原因分析及预防控制方法1，预热温度偏低，助焊剂中溶剂局部未完全挥发；2，走板速度太快未到达预热效果；3，链条或PCB板面倾角过小，锡液与焊接面接触时中间有气泡，气泡爆 裂后产生锡珠；4，助焊剂涂布的量太大，多余助焊剂未能完全流走或风刀没有将多余焊剂吹下;这四种不良原因的出现，都和标准化工艺确实定有关，在实际生产过程中, 应该严格按照已经订好的作业指导文件进行各项参数的校正， 对已经设定好的参 数，不能随意改动，相关参数及所涉及技术层面主要有以下几点：1，关于预热：一般设定在90 C-110 C,这里所讲 温度是指预热后PCB 板焊接面的实际受热温度，而不

16、是 表显温度；如果预热温度达不到要求，那么焊 后易产生锡珠。2，关于走板速度：一般情况下，建议客户把走板速度定在米/分钟， 但这不是绝对值；如果要改变走板速度，通常都应以改变预热温度作配合；比方： 要将走板速度加快，那么为了保证 PCB焊接面的预热温度能够到达预定值，就 应当把预热温度适当提高；如果预热温度不变，走板速度过快时，焊剂有可能挥 发不完全，从而在焊接时产生 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 与锡液平面的角度，当PCB板走过锡液平面时，应保证 PCB零件面与锡液平 面只有一个切点；而不能有一个较大的接触面；当没有倾角或倾角过小时，易造 成锡液与焊接面

17、接触时中间有气泡，气泡爆裂后产生锡珠4，在波峰炉使用中， 风刀的主要作用是吹去PCB板面多余的助焊剂，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； 如果风刀角度调整的不合理，会造成 PCB外表焊剂过多，或涂布不均匀，不 但在过预热区时易滴在发热管上，影响发热管的寿命，而且在浸入锡液时易造成 炸锡现象，并因此产生 锡珠在实际生产中，结合自身波峰焊的实际状况，对相关材料进行选型，同时 制订严格?波峰焊操作规程?，并严格按照相关规程进行生产。经过实验证明， 在严格落实工艺技术的条件下，完全可以克服因为 波峰焊焊接工艺问题产生的 锡珠四，手工焊过程中锡珠的出现原因及预防

18、控制在芋工焊过程中锡珠出现的机率并不高，常见的是松香飞溅，偶尔会出 现锡珠的飞溅或者在焊盘的外表残存有锡渣等；相比拟松香的飞溅来讲，锡珠 或锡渣的存在对产品平安性更具潜在危害。出现锡渣、锡珠的主要原因可能是：焊剂在热源未移开前已完全蒸发， 故 焊锡流动性极差，沾附烙铁头随烙铁之抽出而形成尖、 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按 照先将烙铁头放在被焊接局部进行预热， 而是先将焊锡丝烫化，然后再放到被焊 位置，因为较大的温差而造成了焊锡的飞溅，从而形成 锡珠无论是上述哪种原因，更重要的是教导操作人员，把握正确的焊接时间及位 置，适量的添加焊锡并注意及时、正确地清洁烙铁头。在实际生产中，经常对 芋 工焊职工进行专门的焊接技术培训，并严格编制?手工焊接工艺要求?，对芋工焊'进行标准化及可控化的工艺要求。通过长时间的观察，目前在手工焊接作业'过程中，能够有效