產(chǎn)生“錫珠”的原因分析及措施

1、產(chǎn)生“錫珠的原因分析及措施從縮減制程、節(jié)約本錢、減少污染等角度出發(fā)，越來(lái)越多的電子焊接采 用焊后 免清洗工藝。但是如果焊后板面有 錫珠出現(xiàn)，那么不可能到達(dá) 免清洗 的要求，因此 錫珠的預(yù)防與控制在實(shí)施 免清洗過(guò)程中就顯得格外重要。 錫珠 的出現(xiàn)不僅影響板級(jí)產(chǎn)品外觀，更為嚴(yán)重的是由于印制板上元件密集， 在使用過(guò) 程中它有可能造成短路等狀況，從而影響產(chǎn)品的可靠性。綜合整個(gè)電子焊接情況，可能出現(xiàn) 錫珠的工藝制程包括：“SM矽卜表貼裝 焊接制程、波峰焊制程及 芋工焊制程，我們從這三個(gè)方面來(lái)一一探討 錫珠 出現(xiàn)的原因及預(yù)防控制的方法。因?yàn)?波峰焊及芋工焊已推行多年，很多方面 都已經(jīng)比擬成熟，因此，本文用

2、了較多的篇幅介紹 “SMT外表貼裝焊接制程中 產(chǎn)生錫珠原因及防控措施。一，關(guān)于的 錫珠形態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì) 錫珠問(wèn)題進(jìn)行了闡釋。主要有 MIL-STD-2000標(biāo)準(zhǔn)中的 不允許有錫珠，而IPC-A-610C標(biāo)準(zhǔn)中的 每平方英寸少于5個(gè)。在IPC-A-610C 標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定最小絕緣間隙0.13毫米，直徑在此之內(nèi)的錫珠被認(rèn)為是合格的； 而直徑大于或等于0.13毫米的錫珠是不合格的，制造商必須采取糾正措施，防 止這種現(xiàn)象的發(fā)生。為無(wú)鉛焊接制訂的最新版IPCA- 610D標(biāo)準(zhǔn)沒有對(duì)錫珠現(xiàn)象 做更清楚的規(guī)定，有關(guān)每平方英寸少于5個(gè)錫珠的規(guī)定已經(jīng)被刪除。有關(guān)汽車和 軍用產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)那么不允許出現(xiàn)任何 錫

3、珠，所用線路板在焊接后必須被清洗，或 將錫珠手工去除。常見的錫珠形態(tài)及其尺寸照片見以下圖：二, “SMT外表貼裝制程錫珠出現(xiàn)的原因及預(yù)防控制方法在“SM矽卜表貼裝焊接制程中，回流焊的 溫度、時(shí)間、焊膏的質(zhì)量、印 刷厚度、鋼網(wǎng)模板的制作、裝貼壓力等因素都有可能造成 錫珠的產(chǎn)生。因 此，找到錫珠'可能出現(xiàn)的原因，并加以預(yù)防與控制就是達(dá)成板面無(wú)錫珠的關(guān)鍵之所在。一，焊膏本身質(zhì)量原因可能引起的 錫珠犬況1 ,焊膏中的金屬含量。焊膏中金屬含量的質(zhì)量比約為 89-91 %,體積比約為50% 左右。通常金屬含量越多，焊膏中的金屬粉末排列越緊密，錫粉的顆料之間有更 多時(shí)機(jī)結(jié)合而不易在氣化時(shí)被吹散，因此

4、不易形成錫珠如果金屬含量減少，那么出現(xiàn) 錫珠的機(jī)率增高。2，焊膏中氧化物的含量。焊膏中氧化物含量也影響著焊接效果，氧化物含量越 高，金屬粉末熔化后在與焊盤熔合的過(guò)程中外表張力就越大，而且在回流焊接段金屬粉末外表氧化物的含量還會(huì)增高，這就不利于熔融焊料的完全潤(rùn)濕從而導(dǎo)致細(xì)小錫珠產(chǎn)生。3，焊膏中金屬粉末的粒度。焊膏中的金屬粉末是極細(xì)小的近圓型球體，常用的 焊粉球徑約在25-45 m之間，較細(xì)的粉末中氧化物含量較低，因而會(huì)使 錫珠 現(xiàn)象得到緩解。4，焊膏抗熱坍塌效果。在回流焊預(yù)熱段，如果焊膏抗熱坍塌效果不好，在焊接 溫度前焊料開始熔融前已印刷成型的焊膏開始坍塌，并有些焊膏流到焊盤以 外，當(dāng)進(jìn)入焊接區(qū)

5、時(shí)，焊料開始熔融，因?yàn)閮?nèi)應(yīng)力的作用，焊膏收縮成焊點(diǎn)并開 始浸潤(rùn)爬升至焊接端頭，有時(shí)因?yàn)楹竸┤笔Щ蚱渌驅(qū)е潞父鄳?yīng)力缺乏，有一少局部焊盤外的焊膏沒有收縮回來(lái)，當(dāng)其完全熔化后就形成了錫珠由此可見，焊膏的質(zhì)量及選用也影響著錫珠產(chǎn)生，焊膏中金屬及其氧化物的含量，金屬粉末的粒度、焊膏抗熱坍塌效果等都在不同程度地影響著錫珠勺形成。二，使用不當(dāng)形成錫珠的原因分析1，錫珠在通過(guò)回流焊爐時(shí)產(chǎn)生的。我們大致可以將回流焊過(guò)程分為預(yù)熱、保溫、焊接和冷卻四個(gè)階段。預(yù)熱段是為了使印制板和表貼元件緩慢升溫到 120-150 °C之間，這樣可以除去焊錫膏中易揮發(fā)的溶劑，減少對(duì)元件的熱沖擊。而在這一過(guò)程中焊膏內(nèi)部會(huì)

6、發(fā)生氣化現(xiàn)象， 這時(shí)如果焊膏中金屬粉末之間的粘結(jié) 力小于焊劑氣化產(chǎn)生的力，就會(huì)有少量 焊粉從焊盤上流下或飛出，在 焊接階 段，這局部 焊粉也會(huì)熔化，從而形成 錫珠由此可以得出這樣的結(jié)論 預(yù)熱溫 度越高，預(yù)熱速度越快，就會(huì)加劇焊劑的氣化現(xiàn)象從而引起坍塌或飛濺，形成錫珠因此，我們可以采取較適中的預(yù)熱溫度和預(yù)熱速度來(lái)控制錫珠的形成。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產(chǎn)中一個(gè)主要參 數(shù)，印刷厚度通常在之間，過(guò)厚或過(guò)多就容易導(dǎo)致 坍塌從而形成 錫珠在制作鋼網(wǎng)模板時(shí)，焊盤的大小決定著模板開孔的大小，通常，我們?yōu)榱朔乐购父嘤∷⑦^(guò)量，將印刷孔的尺寸控制在約小于相應(yīng)焊盤接觸面積10 %，結(jié)

7、果說(shuō)明這樣會(huì)使 錫珠'現(xiàn)象有一定程度的減輕。3，如果在貼片過(guò)程中貼裝壓力過(guò)大，當(dāng)元件壓在焊膏上時(shí)，就可能有一局部焊 膏被擠在元件下面或有少量錫粉飛出去，在焊接段這局部焊粉熔化從而形成錫珠；因此，在貼裝時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)馁N裝壓力。4，焊膏通常需要冷藏，在使用前一定要使其恢復(fù)至室溫方可翻開包裝使用，如 果焊膏溫度過(guò)低就被翻開包裝，會(huì)使膏體外表產(chǎn)生水分，這些水分在經(jīng)過(guò)預(yù)熱時(shí) 會(huì)造成焊粉飛出，在焊接段會(huì)讓熱熔的焊料飛濺從而形成錫珠我國(guó)一般地區(qū)夏天的空氣濕度較大， 把焊膏從冷藏取出時(shí)，一般要在室溫下回溫 4-5小時(shí)再開啟瓶蓋。5,生產(chǎn)或工作環(huán)境也影響 錫珠的形成，當(dāng)印制板在潮濕的庫(kù)房存放過(guò)久，在 裝

8、印制板的包裝袋中發(fā)現(xiàn)細(xì)小的水珠， 這些水分和焊膏吸潮的水分一樣， 會(huì)影響 焊接效果從而形成 錫珠因此，如果有條件，在貼裝前將印制板或元器件進(jìn)行 一定的烘干，然后進(jìn)行印刷及焊接，能夠有效地抑制錫珠的形成。6，焊膏與空氣接觸的時(shí)間越短越好，這也是使用焊膏的一個(gè)原那么。取出一局部 焊膏后，立即蓋好蓋子，特別是里面的蓋子一定要向下壓緊， 將蓋子與焊膏之間 空氣擠出，否那么對(duì)焊膏的壽命會(huì)有一定的影響，同時(shí)會(huì)造成焊膏的枯燥加快或在 下次再使用時(shí)吸潮，從而形成 錫珠由此可見，錫珠的出現(xiàn)有很多原因，只從某一個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防與控制是遠(yuǎn) 遠(yuǎn)不夠的。我們需要在生產(chǎn)過(guò)程中研究如何防制各種不利因素及潛在隱患，從而使焊接到

9、達(dá)最好的效果，防止 錫珠的產(chǎn)生。三，“ SM矽卜表貼裝過(guò)程的錫珠'預(yù)防與控制 1，焊膏的選用在選擇焊膏時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持在現(xiàn)有工藝條件下的試用，這樣，既能驗(yàn)證供應(yīng)商 焊膏對(duì)自身產(chǎn)品、工藝的適用性，也能初步了解該焊膏在實(shí)際使用中的具體表現(xiàn)。 對(duì)焊膏方面的評(píng)估，應(yīng)注意各種常見的參數(shù)，比方焊油與焊粉的比例、錫球的顆粒度等。正確選擇的焊膏不一定是各項(xiàng)參數(shù)都最優(yōu)異， 更多的情況下，對(duì)于SMT的 工藝制程及產(chǎn)品特性來(lái)講，適合的就是最好的。因此，選擇適合自身工藝及產(chǎn)品 的焊膏，并將所有參數(shù)定下來(lái)，在以后的供應(yīng)商交貨過(guò)程中做出品管驗(yàn)收及品檢的依據(jù)，一方面核對(duì)供應(yīng)商所提供的書面資料，另一方面取少量不同批次的產(chǎn)品

10、 進(jìn)行試用。優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商，會(huì)在配合過(guò)程中提出相應(yīng)的工藝建議，并根據(jù)客戶具體要求 進(jìn)行焊膏產(chǎn)品的升級(jí)及缺陷改進(jìn)；因此，相對(duì)穩(wěn)定的、誠(chéng)信度高的供應(yīng)商，對(duì)客 戶在焊膏質(zhì)量方面預(yù)防及控制 錫珠能提供很大的幫助。2，“ SM矽卜表貼裝工藝控制與改進(jìn)在所有的工藝控制過(guò)程中，從焊膏的保存及取出使用、回溫、攪拌都有嚴(yán) 格的文件規(guī)定，主要有以下幾個(gè)方面的重點(diǎn)：1，嚴(yán)格按照供應(yīng)商提供的存貯條件及溫度進(jìn)行存貯，一般情況下焊膏應(yīng)存 貯于0-10 C的冷藏條件下；2，焊膏取出后、使用前，應(yīng)該進(jìn)行常溫下的回溫，在焊膏未完全回溫前， 不得開啟；3，在攪拌過(guò)程中，應(yīng)該按照供應(yīng)商所提供的攪拌方法及攪拌時(shí)間進(jìn)行攪拌；4，在印刷過(guò)種

11、中，應(yīng)該注意印刷的力度，及鋼網(wǎng)外表的清潔度，及時(shí)擦拭 鋼網(wǎng)外表多余的焊膏殘留，防止在這個(gè)過(guò)程污染 PCB板面從而造成焊接過(guò)程中 的錫珠產(chǎn)生。5，回流焊過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照已經(jīng)訂好的回流焊曲線進(jìn)行作業(yè)，不得隨意 調(diào)整；同時(shí)應(yīng)該經(jīng)常校驗(yàn)回流焊曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線的差異并修正；6，在“SMT外表貼裝工藝中，鋼網(wǎng)模板的 開口方式以及 開口率很可 能導(dǎo)致焊膏在 印刷特性及焊接特性方面的一些缺陷從而引起 錫珠在相關(guān)實(shí) 驗(yàn)中，我們對(duì)鋼網(wǎng)進(jìn)行了改進(jìn)，將原來(lái)易產(chǎn)生 錫珠的片式元件1:1鋼網(wǎng)開口， 改為1 : 0.75的楔形，改后試驗(yàn)效果較好 錫珠產(chǎn)生的機(jī)率明顯下降直至根本杜 絕。通過(guò)修改鋼網(wǎng)的開口方式和批量的印刷試驗(yàn)，

12、可以很明顯地看到，改后鋼 網(wǎng)的開口方法可以有效防控 錫珠的產(chǎn)生。修改后 防錫珠鋼網(wǎng)的印刷效果及焊 接效果見圖二：按照屢次的比照實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合 圖二可以看出，通過(guò)修改前后三次的效果比 照，第二次修改后的鋼網(wǎng)，沒有見到明顯的錫珠，而錫膏的焊錫量也沒有偏少。由此說(shuō)明通過(guò)鋼網(wǎng)的開口改變，對(duì) “SMT外表貼裝制程中的 錫珠防控還是有一 定效果的。同時(shí)我們對(duì)更改后的焊接產(chǎn)品送到 賽寶實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)報(bào)告編號(hào) 為“FX032081691，通對(duì)該線路板上的0603元件進(jìn)行推剪力測(cè)試，在“R124R125、R126、C16、C57五個(gè)元件點(diǎn)的剪切力分別為 “ 、51.87N、 50.90N、52.35N ，焊接強(qiáng)度

13、能到達(dá)我們的要求?！癝M矽卜表貼裝制程雖然對(duì) 錫珠的防控較為復(fù)雜，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的工作努力及經(jīng) 驗(yàn)積累，相信可以做到無(wú) 錫珠，或有效降低錫珠產(chǎn)生的機(jī)率。三，波峰焊過(guò)程中出現(xiàn) 錫珠的原因及預(yù)防控制方法在波峰焊工藝過(guò)程中，錫珠的產(chǎn)生有兩種狀況：一種是在板子剛接觸到 錫液時(shí)，因?yàn)橹竸┗虬宀谋旧淼乃葸^(guò)多或高沸點(diǎn)溶劑沒有充分揮發(fā)，遇到溫度較高的錫液時(shí)驟然揮發(fā)，較大的溫差致使液態(tài)焊錫飛濺出去，形成細(xì)小錫珠； 另一種情況是在線路板離開液態(tài)焊錫的時(shí)候， 當(dāng)線路板與錫波別離時(shí)，線路板順 著管腳延伸的方向會(huì)拉出錫柱，在助焊劑的潤(rùn)濕作用及錫液自身流動(dòng)性的作用下， 多余的焊錫會(huì)落回錫缸中，因此而濺起的焊錫有時(shí)會(huì)落在線

14、路板上，從而形成錫 珠。因此，我們可以看到，在 波峰焊防控錫珠方面，我們應(yīng)該從兩個(gè)大的方 面著手，一方面是助焊劑等原材料的選擇，另一方面是波峰焊的工藝控制。一，助焊劑方面的原因分析及預(yù)防控制方法1、助焊劑中的水份含量較大或超標(biāo)，在經(jīng)過(guò)預(yù)熱時(shí)未能充分揮發(fā)；2、助焊劑中有高沸點(diǎn)物質(zhì)或不易揮發(fā)物，經(jīng)預(yù)熱時(shí)不能充分揮發(fā)；這兩種原因是助焊劑本身 質(zhì)量問(wèn)題所引起的，在實(shí)際焊接工藝中，可以通過(guò) 提 高預(yù)熱溫度或放慢走板速度等來(lái)解決。除此之外，在選用助焊劑前應(yīng)針對(duì)供商 所提供樣品進(jìn)行實(shí)際工藝確實(shí)認(rèn)，并記錄試用時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)工藝，在沒有錫珠出現(xiàn)的情況下，審核供應(yīng)商所提供的其他說(shuō)明資料， 在以后的收貨及驗(yàn)收過(guò)程中，應(yīng)

15、核對(duì)供應(yīng)商最初的說(shuō)明資料。二，工藝方面的原因分析及預(yù)防控制方法1，預(yù)熱溫度偏低，助焊劑中溶劑局部未完全揮發(fā)；2，走板速度太快未到達(dá)預(yù)熱效果；3，鏈條或PCB板面傾角過(guò)小，錫液與焊接面接觸時(shí)中間有氣泡，氣泡爆 裂后產(chǎn)生錫珠；4，助焊劑涂布的量太大，多余助焊劑未能完全流走或風(fēng)刀沒有將多余焊劑吹下;這四種不良原因的出現(xiàn)，都和標(biāo)準(zhǔn)化工藝確實(shí)定有關(guān)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中, 應(yīng)該嚴(yán)格按照已經(jīng)訂好的作業(yè)指導(dǎo)文件進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的校正， 對(duì)已經(jīng)設(shè)定好的參 數(shù)，不能隨意改動(dòng)，相關(guān)參數(shù)及所涉及技術(shù)層面主要有以下幾點(diǎn)：1，關(guān)于預(yù)熱：一般設(shè)定在90 C-110 C,這里所講 溫度是指預(yù)熱后PCB 板焊接面的實(shí)際受熱溫度，而不

16、是 表顯溫度；如果預(yù)熱溫度達(dá)不到要求，那么焊 后易產(chǎn)生錫珠。2，關(guān)于走板速度：一般情況下，建議客戶把走板速度定在米/分鐘， 但這不是絕對(duì)值；如果要改變走板速度，通常都應(yīng)以改變預(yù)熱溫度作配合；比方： 要將走板速度加快，那么為了保證 PCB焊接面的預(yù)熱溫度能夠到達(dá)預(yù)定值，就 應(yīng)當(dāng)把預(yù)熱溫度適當(dāng)提高；如果預(yù)熱溫度不變，走板速度過(guò)快時(shí)，焊劑有可能揮 發(fā)不完全，從而在焊接時(shí)產(chǎn)生 錫珠3，關(guān)于鏈條或PCB板面的傾角：這一傾角指的是鏈條或PCB板面 與錫液平面的角度，當(dāng)PCB板走過(guò)錫液平面時(shí)，應(yīng)保證 PCB零件面與錫液平 面只有一個(gè)切點(diǎn)；而不能有一個(gè)較大的接觸面；當(dāng)沒有傾角或傾角過(guò)小時(shí)，易造 成錫液與焊接面

17、接觸時(shí)中間有氣泡，氣泡爆裂后產(chǎn)生錫珠4，在波峰爐使用中， 風(fēng)刀的主要作用是吹去PCB板面多余的助焊劑，并 使助焊劑在PCB零件面均勻涂布；一般情況下，風(fēng)刀的傾角應(yīng)在 10度左右； 如果風(fēng)刀角度調(diào)整的不合理，會(huì)造成 PCB外表焊劑過(guò)多，或涂布不均勻，不 但在過(guò)預(yù)熱區(qū)時(shí)易滴在發(fā)熱管上，影響發(fā)熱管的壽命，而且在浸入錫液時(shí)易造成 炸錫現(xiàn)象，并因此產(chǎn)生 錫珠在實(shí)際生產(chǎn)中，結(jié)合自身波峰焊的實(shí)際狀況，對(duì)相關(guān)材料進(jìn)行選型，同時(shí) 制訂嚴(yán)格?波峰焊操作規(guī)程?，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明， 在嚴(yán)格落實(shí)工藝技術(shù)的條件下，完全可以克服因?yàn)?波峰焊焊接工藝問(wèn)題產(chǎn)生的 錫珠四，手工焊過(guò)程中錫珠的出現(xiàn)原因及預(yù)防

18、控制在芋工焊過(guò)程中錫珠出現(xiàn)的機(jī)率并不高，常見的是松香飛濺，偶爾會(huì)出 現(xiàn)錫珠的飛濺或者在焊盤的外表殘存有錫渣等；相比擬松香的飛濺來(lái)講，錫珠 或錫渣的存在對(duì)產(chǎn)品平安性更具潛在危害。出現(xiàn)錫渣、錫珠的主要原因可能是：焊劑在熱源未移開前已完全蒸發(fā)， 故 焊錫流動(dòng)性極差，沾附烙鐵頭隨烙鐵之抽出而形成尖、 柱或短焊情形，或不小心 導(dǎo)致焊錫液自烙鐵頭濺離，冷卻后沾附于板面或元件上。還有一種可能是沒有按 照先將烙鐵頭放在被焊接局部進(jìn)行預(yù)熱， 而是先將焊錫絲燙化，然后再放到被焊 位置，因?yàn)檩^大的溫差而造成了焊錫的飛濺，從而形成 錫珠無(wú)論是上述哪種原因，更重要的是教導(dǎo)操作人員，把握正確的焊接時(shí)間及位 置，適量的添加焊錫并注意及時(shí)、正確地清潔烙鐵頭。在實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常對(duì) 芋 工焊職工進(jìn)行專門的焊接技術(shù)培訓(xùn)，并嚴(yán)格編制?手工焊接工藝要求?，對(duì)芋工焊'進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化及可控化的工藝要求。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀察，目前在手工焊接作業(yè)'過(guò)程中，能夠有效