錫珠產(chǎn)生的原因分析及預(yù)防措施機(jī)理研究

王陽(yáng)濤 譚明睿

摘要：對(duì)PCB產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中錫珠的產(chǎn)生進(jìn)行系統(tǒng)的分析。通過(guò)材料、設(shè)備、環(huán)境溫濕度、生產(chǎn)工藝、等進(jìn)行分析，提出在SMT生產(chǎn)工藝過(guò)程中如何防止“錫珠”產(chǎn)生。為SMT工藝在生產(chǎn)過(guò)程中如何改善錫珠提供了參考。

關(guān)鍵詞：錫珠;防控;改善

SMT（Surface Mounted Technology）技術(shù)因其具備電子產(chǎn)品體積小，組裝密度高，可靠性高和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)，已成為目前電子組裝行業(yè)里最重要的一種工藝和技術(shù)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，還是有各種各樣的問題發(fā)生。其中錫珠就是我們生產(chǎn)中的缺陷之一。因此，很有必要弄清楚錫珠產(chǎn)生的原因并進(jìn)行有效地控制及改進(jìn)。

下面就從各方面來(lái)分析焊錫珠產(chǎn)生的原因及解決方法：

1.“錫珠”產(chǎn)生的主要因素分析

1.1關(guān)于“錫珠”形態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)：

根據(jù)電子產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及無(wú)鉛的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（IPC-A-610E 標(biāo)準(zhǔn)）中指出：錫珠是指焊接后留下的球形焊料;是指在回流焊接時(shí)器件焊錫膏中的金屬粉粒飛濺在連接點(diǎn)周圍形成的焊粉尺寸大小的球

1.2在“SMT表面貼裝”焊接工藝中，錫珠是在回流爐中產(chǎn)生的。

1.2.1物料角度---錫膏

錫膏產(chǎn)生錫珠的主要原因是由錫膏的配方及成分所引起的。

錫膏中金屬及其氧化物的含量、金屬粉末的粒度，等都在不同程度地影響著“錫珠”的形成。

1.2.2設(shè)備角度---印刷機(jī)、貼片機(jī)、回流焊

1）錫膏在印制板上的印刷厚度及印刷量。錫膏的印刷厚度是生產(chǎn)中一個(gè)主要參數(shù)，印刷厚度通常在0.12-0.15MM之間，過(guò)厚或過(guò)多都容易導(dǎo)致“坍塌”從而形成“錫珠”，過(guò)少會(huì)影響焊接質(zhì)量。

2）如果在貼片過(guò)程中貼裝壓力過(guò)大。元件壓在錫膏上時(shí)就可能有一部分錫膏被擠在元件下面或有少量錫粉飛出。在焊接過(guò)程中這部分焊粉熔化從而形成“錫珠”。

3）回流焊設(shè)備如果溫區(qū)較少或回流焊設(shè)備的長(zhǎng)度不夠，都會(huì)因升溫較快而產(chǎn)生錫珠。

1.2.3環(huán)境溫濕度影響

濕度敏感的元器件及印制板長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中會(huì)吸收水分并發(fā)生焊盤氧化，這些水分和焊膏吸潮的水分一樣，會(huì)導(dǎo)致可焊性變差，會(huì)影響焊接效果從而形成“錫珠”。

1.2.4工藝操作角度

1）印刷工藝：在印刷過(guò)程中錫膏的黏度較低、成型效果不好，會(huì)使印刷后錫膏容易坍塌。坍塌使錫膏留在阻焊層上，在回流焊接時(shí)產(chǎn)生焊錫珠。

2）貼片工藝：如果在貼裝時(shí)壓力太大，錫膏就容易被擠壓到元件下面的阻焊層上，在回流焊接時(shí)焊錫熔化在元件的周圍形成錫珠。

3）回流焊工藝：回流焊溫度曲線是決定錫珠形成的一個(gè)重要參數(shù)，回流過(guò)程中不同階段的溫度和升溫速度會(huì)導(dǎo)致不同的問題發(fā)生。特別是在焊接區(qū)，由于升溫速度較快，水分爆裂就容易形成錫珠。

1.2.5治工具設(shè)計(jì)角度

開孔定義不合理則會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)后元件少錫、開焊不良或產(chǎn)品錫珠不良。

2.生產(chǎn)中“錫珠”的預(yù)防措施

2.1錫膏選用：

錫膏的黏度、印刷性（滾動(dòng)性、轉(zhuǎn)移性）、觸變性、常溫下的使用壽命等都會(huì)影響印刷質(zhì)量.

1）錫膏中金屬顆粒的含量，錫膏的氧化度。錫膏中金屬含量的質(zhì)量比約為9：1，體積比約為1：1，當(dāng)金屬含量增加時(shí)，錫膏的黏度增加，就能有效的抵抗預(yù)熱過(guò)程中汽化產(chǎn)生的力。此外，金屬含量的增加也可以減小錫膏印刷后的塌陷。因此，選用金屬含量高的錫膏不易產(chǎn)生焊錫珠。

2）錫膏中金屬顆粒的粒度越小，錫膏的總體表面積就越大。從而導(dǎo)致較細(xì)顆粒的氧化度越高，因而錫珠現(xiàn)象加劇。選用較細(xì)顆粒粒度的錫膏更容易產(chǎn)生焊錫珠。目前使用25-45μm 稱3號(hào)粉，20-38μm 稱4號(hào)粉。目前我們工廠使用錫膏均為4號(hào)粉。

2.2設(shè)備選用：

1）印刷機(jī)的選用：印刷機(jī)應(yīng)選用壓力適中、控制精確的全自動(dòng)印刷機(jī)。對(duì)于德森Desen Classic 1008 型號(hào)全自動(dòng)印刷機(jī)。該款印刷機(jī)印刷精度：±0.025mm、重復(fù)精度±0.01mm、脫模PCB三段脫模 脫模速度、脫模距離軟件可調(diào)。印刷速度、刮刀壓力、印刷平臺(tái)上升高度均可調(diào)節(jié);滿足產(chǎn)品使用要求。

2）貼片機(jī)的選用：主要是貼片的壓力和位置精準(zhǔn)度。一般全自動(dòng)貼片機(jī)都能達(dá)到使用要求。對(duì)于三星SM482型號(hào)全自動(dòng)貼片機(jī)。滿足目前產(chǎn)品使用要求。

3）回流焊設(shè)備的選用：回流焊溫度曲線是決定錫珠形成的一個(gè)重要參數(shù)，回流過(guò)程中不同階段的溫度和升溫速度會(huì)導(dǎo)致不同的問題發(fā)生?；亓骱腹に嚫鶕?jù)焊錫膏的種類選擇合適的溫度曲線并進(jìn)行微調(diào)控制傳板的速度，對(duì)于勁拓JTE-1000 長(zhǎng)度6160MM.運(yùn)輸速度：300-2000mm/min.上10/下10個(gè)加熱區(qū).上2個(gè)冷卻區(qū). PID閉環(huán)控制+SSR驅(qū)動(dòng) 冷卻方式為強(qiáng)制空冷。可以滿足產(chǎn)品使用要求。

2.3溫濕度管控

分別將EL產(chǎn)品PCB放在濕度>70%的環(huán)境下24H，烘烤和不烘烤分別驗(yàn)證錫珠良率。如表1所示。

通過(guò)上述產(chǎn)品在濕度>70%的環(huán)境下24H，烘烤和不烘烤生產(chǎn)驗(yàn)證：濕度敏感元件和印制板要進(jìn)行濕度敏感度控制。控制的原則是在運(yùn)輸，儲(chǔ)存，備料及生產(chǎn)過(guò)程中一定要嚴(yán)格按照元器件及印制板的濕度敏感等級(jí)進(jìn)行控制。

2.4工藝操作鋼網(wǎng)開孔方式

實(shí)現(xiàn)較高百分比的焊膏釋放的鋼網(wǎng)能夠較好地避免塌邊，從而減少錫珠的產(chǎn)生。要獲得高百分比錫膏的釋放能力要求鋼網(wǎng)的開孔壁必須有較高的光滑度。因此最好選用開孔壁極光滑的鋼網(wǎng)開刻技術(shù);無(wú)鉛錫膏的鋼網(wǎng)應(yīng)采用含鎳量高的不銹鋼鋼片，因含鎳量高的不銹鋼片潤(rùn)濕性好;目前我們采取激光開刻不銹鋼鋼網(wǎng)。

結(jié)論：

焊錫珠出現(xiàn)的因素有很多，其產(chǎn)生是一個(gè)極復(fù)雜的過(guò)程。必須注重制程前和制程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，盡可能避免或減少不利影響，以達(dá)到完美焊接。

參考文獻(xiàn)

[1] 顧靄云等編著.表面組裝技術(shù)（SMT）基礎(chǔ)與通用工藝.北京：電子工業(yè)出版社，2014.1.

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