锡珠及解决办法
锡珠是 SMT 中最常见的也是最棘手的问题,主要集中出现在集成电路引脚间、片状阻容组件的某一侧面,如图 13 所示。锡珠不仅影响焊接板的外观,更为严重的是在组件密集处会有电路短路、漏电和焊接点上焊料不足等问题发生。锡珠产生的原因是多种因素造成的,再流焊中的温度设置、过炉速度、焊锡膏的印刷厚度、焊锡膏的成分、模板的制作、贴装压力等,甚至外界环境在生产过程中各个环节都会造成锡珠形成。下面从常遇到的四个方面进行分析:
图 13 锡珠
1. 再流焊的温区设置不合理
不管所使用的设备分多少个温区,其温度曲线一般都包含以下四个区域:预热区、保温区、再流区和冷却区。在预热区,印制板及其上面的表面贴装组件将从环境温度升温到 120 -150 ℃ 之间,无铅焊接温度比含铅焊接温度稍高。在预热阶段焊锡膏中易挥发的溶剂成分被除去,这一过程中焊锡膏内部会发生气化现象。如果温度过高,焊锡膏的气化速度会加快,造成焊锡膏在焊盘上流离出去,在焊接阶段,这部分焊锡膏会熔化,而形成锡珠;如果温度上升的速度过快,预热的时间过短,焊锡膏内部的水分和溶剂未能完全挥发出来,到达再流焊温区时,引起水分和溶剂的沸腾、甚至溅出,而产生锡珠。由此可见??と??露仍礁摺⒃と人俣仍娇欤?驮饺菀仔纬晌?椤R虼耍?颐潜匦氩扇〗鲜手械脑と任露群?预热??度来控制焊锡珠的形成,一般升温速度最高不超过每秒 5 ℃ 为宜。$Page_Split$
2. 焊锡膏的成分不合理
首先,如果所选用的焊锡膏中的金属成分过低,则容易形成焊锡珠。焊锡膏中金属含量的质量比约为 85-91 %,当金属成分增加时,焊锡膏的粘度增加,金属粉末排列紧密,不易在气化时被吹散。金属含量的增加也可以降低焊锡膏印刷后的塌落趋势,因此不易形成焊锡珠。其次,如果焊锡膏存放不当,或预热时间过长,导致其成分变化时,也容易形成锡珠。焊锡膏对温度和湿气是很敏感的,大部分的焊锡膏短时间所能承受的最高温度是 26.6 ℃ ,温度太高会导致助焊剂与焊锡膏本体脱离,同时其成分中氧化物增多,改变焊锡膏的流动性;温度太低,易造成催化剂的沉淀或成分中一些树脂成分产生结晶,降低焊接性能;湿气过大时,焊锡膏吸湿过多更会造成成分比例的变化,焊接时气化现象加重,对锡珠产生的影响可想而知了。
3. 环境因素也会产生影响
首先,如果 PCB 板在潮湿的环境中存放一段时间,其表面会附有水分,焊接时也易导致锡珠的产生。组件的存放也类似,存放不当,组件引脚氧化,焊接时焊料的润湿性差,也会导致锡珠的产生。目前,很多工厂在上线前都装有烘干箱,将关键组件和 PCB 板置于约 130 ℃ 温度下烘干后再上线使用。另外,关键组件和 PCB 板最好是真空包装存放,或存放在 ? 温 ? 湿的干燥箱中。
4. 制程个别环节没有控制好
如果贴片时的压力过大,导致组件在贴装时,一部分焊锡膏被挤出焊盘或挤到组件的下面,在焊接时,这部分焊锡膏便熔化形成锡珠,因此,在贴装时应选择适当的贴装压力。当然,如果焊锡膏印刷过量,也会产生同样的问题。不过焊锡膏印刷的厚度不仅与制程中的操作有关,还与模板的制作有关,这方面这 ? 不再赘述。