產生“錫珠”的原因分析及措施

1、產生“錫珠”的原因分析及措施從縮減制程、節(jié)約成本、減少污染”等角度出發(fā)，越來越多的電子焊接采用焊后免活洗”工藝。但是如果焊后板面有錫珠”出現(xiàn)，則不可能到達免活洗”的要求，因此錫珠”的預防與控制在實施免活洗”過程中就顯得格外重要。錫珠的出現(xiàn)不僅影響板級產品外觀，更為嚴重的是由丁印制板上元件密集，在使用過程中它有可能造成短路等狀況，從而影響產品的可靠性。綜合整個電子焊接情況，可能出現(xiàn)錫珠”的工藝制程包括：“SM敢卜表貼裝焊接制程、波峰焊”制程及手工焊”制程，我們從這三個方面來一一探討錫珠”出現(xiàn)的原因及預防控制的方法。因為波峰焊”及手工焊”已推行多年，很多方面都已經比較成熟，因此，本文用了較多的篇幅

2、介紹“SM眇卜表貼裝”焊接制程中產生錫珠”原因及防控措施。一，關丁的錫珠”形態(tài)及標準一些行業(yè)標準對錫珠”問題進行了闡釋。主要有MIL-STD-2000標準中的不允許有錫珠”，而IPC-A-610C標準中的每平方英寸少丁5個”。在IPC-A-610C標準中，規(guī)定最小絕緣間隙0.13毫米，直徑在此之內的錫珠被認為是合格的；而直徑大丁或等丁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。為無鉛焊接制訂的最新版IPCA-610D標準沒有對錫珠現(xiàn)象做更活楚的規(guī)定，有關每平方英寸少丁5個錫珠的規(guī)定已經被刪除。有關汽車和軍用產品的標準則不允許出現(xiàn)任何錫珠”，所用線路板在焊接后必須被

3、活洗，或將錫珠手工去除。常見的錫珠形態(tài)及其尺寸照片見下列圖：二，“SM敢卜表貼裝”制程錫珠”出現(xiàn)的原因及預防控制方法在“SM戒卜表貼裝”焊接制程中，回流焊的溫度、時間、焊膏的質量、印刷厚度、鋼網模板的制作、裝貼壓力”等因素都有可能造成錫珠”的產生。因此，找到錫珠可能出現(xiàn)的原因，并加以預防與控制就是達成板面無錫珠”的關鍵之所在。一，焊膏本身質量原因可能引起的錫珠”狀況1,焊膏中的金屆含量。焊膏中金屆含量的質量比約為89-91%,體積比約為50%左右。通常金屆含量越多，焊膏中的金屆粉末排列越緊密，錫粉的顆料之間有更多時機結合而不易在氣化時被吹散，因此不易形成錫珠”；如果金屆含量減少，則出現(xiàn)錫珠”的

4、機率增高。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，金屆粉末熔化后在與焊盤熔合的過程中外表張力就越大,而且在回流焊接段”，金屆粉末外表氧化物的含量還會增高，這就不利丁熔融焊料的完全潤濕”從而導致細小錫珠產生。焊膏中金屆粉末的粒度。焊膏中的金屆粉末是極細小的近圓型球體，常用的焊粉球徑約在25-451)之間，較細的粉末中氧化物含量較低，因而會使錫珠”現(xiàn)象得到緩解。焊膏抗熱坍塌效果。在回流焊預熱段，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，當進入焊接區(qū)時，焊料開始熔融，因為內應力的作用，焊膏收縮成焊點并開始浸潤爬

5、升至焊接端頭，有時因為焊劑缺失或其他原因導致焊膏應力不足，有一少部分焊盤外的焊膏沒有收縮回來，當其完全熔化后就形成了錫珠”。由此可見，焊膏的質量及選用也影響著錫珠產生，焊膏中金屆及其氧化物的含量，金屆粉末的粒度、焊膏抗熱坍塌效果等都在不同程度地影響著錫珠”的形成。二，使用不當形成錫珠”的原因分析1,錫珠”在通過回流焊爐時產生的。我們大致可以將回流焊過程分為預熱、保溫、焊接和冷卻四個階段。預熱段”是為了使印制板和表貼元件緩慢升溫到120-150C之間，這樣可以除去焊錫膏中易揮發(fā)的溶劑，減少對元件的熱沖擊。而在這一過程中焊膏內部會發(fā)生氣化現(xiàn)象，這時如果焊膏中金屆粉末之間的粘結力小丁焊劑氣化產生的力

6、，就會有少量焊粉”從焊盤上流下或飛出，在焊接”階段，這部分焊粉”也會熔化，從而形成錫珠”。由此可以得出這樣的結論預熱溫度越高，預熱速度越快，就會加劇焊劑的氣化現(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熱溫度和預熱速度來控制錫珠”的形成。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中一個主要參數(shù)，印刷厚度通常在0.15-0.20mm之間，過厚或過多就容易導致坍塌”從而形成錫珠”。在制作鋼網模板時，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^量，將印刷孔的尺寸控制在約小丁相應焊盤接觸面積10%，結果說明這樣會使錫珠現(xiàn)象有一定程度的減輕。如果在貼片過程

7、中貼裝壓力過大，當元件壓在焊膏上時，就可能有一部分焊膏被擠在元件下面或有少量錫粉飛出去，在焊接段這部分焊粉熔化從而形成錫珠”；因此，在貼裝時應選擇適當?shù)馁N裝壓力。焊膏通常需要冷藏，在使用前一定要使其恢復至室溫方可打開包裝使用，如果焊膏溫度過低就被打開包裝，會使膏體外表產生水分，這些水分在經過預熱時會造成焊粉飛出，在焊接段會讓熱熔的焊料飛濺從而形成錫珠”。我國一般地區(qū)夏天的空氣濕度較大，把焊膏從冷藏取出時，一般要在室溫下回溫4-5小時再開啟瓶蓋。生產或工作環(huán)境也影響錫珠”的形成，當印制板在潮濕的庫房存放過久，在裝印制板的包裝袋中發(fā)現(xiàn)細小的水珠，這些水分和焊膏吸潮的水分一樣，會影響焊接效果從而形成

8、錫珠”。因此，如果有條件，在貼裝前將印制板或元器件進行一定的烘干，然后進行印刷及焊接，能夠有效地抑制錫珠”的形成。焊膏與空氣接觸的時間越短越好，這也是使用焊膏的一個原則。取出一部分焊膏后，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，否則對焊膏的壽命會有一定的影響，同時會造成焊膏的干燥加快或在下次再使用時吸潮，從而形成錫珠”。由此可見，錫珠”的出現(xiàn)有很多原因，只從某一個方面進行預防與控制是遠遠不夠的。我們需要在生產過程中研究如何防制各種不利因素及潛在隱患，從而使焊接到達最好的效果，防止錫珠”的產生。1, 三,“SM敢卜表貼裝”過程的錫珠顫防與控制焊膏的選用在選擇焊膏時

9、，應堅持在現(xiàn)有工藝條件下的試用，這樣，既能驗證供給商焊膏對自身產品、工藝的適用性，也能初步了解該焊膏在實際使用中的具體表現(xiàn)。對焊膏方面的評估，應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參數(shù)都最優(yōu)異，更多的情況下，對丁SMT的工藝制程及產品特性來講，適合的就是最好的。因此，選擇適合自身工藝及產品的焊膏，并將所有參數(shù)定下來，在以后的供給商交貨過程中做出品管驗收及品檢的依據(jù)，一方面核對供給商所提供的書面資料，另一方面取少量不同批次的產品進行試用。優(yōu)質供給商，會在配合過程中提出相應的工藝建議，并根據(jù)客戶具體要求進行焊膏產品的升級及缺陷改良；因此，相對穩(wěn)定的

10、、誠信度高的供給商，對客戶在焊膏質量方面預防及控制錫珠”能提供很大的幫助。2, “SM節(jié)卜表貼裝”工藝控制與改良在所有的工藝控制過程中，從焊膏的保存及取出使用、回溫、攪拌都有嚴格的文件規(guī)定，主要有以下幾個方面的重點：1，嚴格按照供給商提供的存貯條件及溫度進行存貯，一般情況下焊膏應存貯丁0-10C的冷藏條件下；2，焊膏取出后、使用前，應該進行常溫下的回溫，在焊膏未完全回溫前，不得開啟；3，在攪拌過程中，應該按照供給商所提供的攪拌方法及攪拌時間進行攪拌；4，在印刷過種中，應該注意印刷的力度，及鋼網外表的活潔度，及時擦拭鋼網外表多余的焊膏殘留，防止在這個過程污染PCB板面從而造成焊接過程中的錫珠產生

11、。5，回流焊過程中，應嚴格按照已經訂好的回流焊曲線進行作業(yè)，不得隨意調整；同時應該經常校驗回流焊曲線與標準曲線的差異并修正；6，在“SME卜表貼裝”工藝中，鋼網模板的開口方式”以及井口率”很可能導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”。在相關實驗中，我們對鋼網進行了改良，將原來易產生錫珠”的片式元件1:1鋼網開口，改為1:0.75的楔形，改后試驗效果較好錫珠”產生的機率明顯下降直至基本杜絕。通過修改鋼網的開口方式和批量的印刷試驗，可以很明顯地看到，改后鋼網的開口方法可以有效防控錫珠”的產生。修改后防錫珠”鋼網的印刷效果及焊接效果見圖二：按照多次的比照實驗，并結合圖二”可以看出

12、，通過修改前后三次的效果比照，第二次修改后的鋼網，沒有見到明顯的錫珠，而錫膏的焊錫量也沒有偏少。由此說明通過鋼網的開口改變，對“SM眇卜表貼裝”制程中的錫珠”防控還是有一定效果的。同時我們對更改后的焊接產品送到賽寶實驗室”進行檢測報告編號為“FX0&081691”，通對該線路板上的0603元件進行推剪力測試，在“R124R125、R126、C16、C57”五個元件點的剪切力分別為“58.14N56.53N、51.87N、50.90N、52.35N”，焊接強度能到達我們的要求。“SM節(jié)卜表貼裝”制程雖然對錫珠”的防控較為復雜，但經過長期的工作努力及經驗積累，相信可以做到無錫珠”，或有效降低錫珠”

13、產生的機率。三，波峰焊”過程中出現(xiàn)錫珠”的原因及預防控制方法在波峰焊”工藝過程中，錫珠”的產生有兩種狀況：一種是在板子剛接觸到錫液時，因為助焊劑或板材本身的水份過多或高沸點溶劑沒有充分揮發(fā)，遇到溫度較高的錫液時驟然揮發(fā)，較大的溫差致使液態(tài)焊錫飛濺出去，形成細小錫珠；另一種情況是在線路板離開液態(tài)焊錫的時候，當線路板與錫波別離時，線路板順著管腳延伸的方向會拉出錫柱，在助焊劑的潤濕作用及錫液自身流動性的作用下，多余的焊錫會落回錫缸中，因此而濺起的焊錫有時會落在線路板上，從而形成錫珠”。因此，我們可以看到，在波峰焊”防控錫珠”方面，我們應該從兩個大的方面著手，一方面是助焊劑等原材料的選擇，另一方面是波

14、峰焊的工藝控制。一，助焊劑方面的原因分析及預防控制方法1、助焊劑中的水份含量較大或超標，在經過預熱時未能充分揮發(fā)；2、助焊劑中有高沸點物質或不易揮發(fā)物，經預熱時不能充分揮發(fā)；這兩種原因是助焊劑本身質量”問題所引起的，在實際焊接工藝中，可以通過提高預熱溫度或放慢走板速度等來解決”。除此之外，在選用助焊劑前應針對供商所提供樣品進行實際工藝確實認，并記錄試用時的標準工藝，在沒有錫珠”出現(xiàn)的情況下，審核供給商所提供的其他說明資料，在以后的收貨及驗收過程中，應核對供給商最初的說明資料。二，工藝方面的原因分析及預防控制方法預熱溫度偏低，助焊劑中溶劑部分未完全揮發(fā)；走板速度太快未到達預熱效果；鏈條或PCB板

15、面傾角過小，錫液與焊接面接觸時中間有氣泡，氣泡爆裂后產生錫珠；4，助焊劑涂布的量太大，多余助焊劑未能完全流走或風刀沒有將多余焊劑吹下;這四種不良原因的出現(xiàn)，都和標準化工藝確實定有關，在實際生產過程中,應該嚴格按照已經訂好的作業(yè)指導文件進行各項參數(shù)的校正，對已經設定好的參數(shù)，不能隨意改動，相關參數(shù)及所涉及技術層面主要有以下幾點：1，關丁預熱：一般設定在90C-110C，這里所講溫度”是指預熱后PCB板焊接面的實際受熱溫度，而不是表顯”溫度；如果預熱溫度達不到要求，則焊后易廣生錫珠。2，關丁走板速度：一般情況下，建議客戶把走板速度定在1.1-1.4米/分鐘，但這不是絕對值；如果要改變走板速度，通常

16、都應以改變預熱溫度作配合；比方：要將走板速度加快，那么為了保證PCB焊接面的預熱溫度能夠到達預定值，就應當把預熱溫度適當提高；如果預熱溫度不變，走板速度過快時，焊劑有可能揮發(fā)不完全，從而在焊接時產生錫珠”。3，關丁鏈條或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PCB板走過錫液平面時，應保證PCB零件面與錫液平面只有一個切點；而不能有一個較大的接觸面；當沒有傾角或傾角過小時，易造成錫液與焊接面接觸時中間有氣泡，氣泡爆裂后產生錫珠”。4，在波峰爐使用中，風刀”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，風刀的傾角應在10度左右；

17、如果風刀”角度調整的不合理，會造成PCB外表焊劑過多，或涂布不均勻，不但在過預熱區(qū)時易滴在發(fā)熱管上，影響發(fā)熱管的壽命，而且在浸入錫液時易造成炸錫”現(xiàn)象，并因此產生錫珠”。在實際生產中，結合自身波峰焊的實際狀況，對相關材料進行選型，同時制訂嚴格波峰焊操作規(guī)程，并嚴格按照相關規(guī)程進行生產。經過實驗證明，在嚴格落實工藝技術的條件下，完全可以克服因為波峰焊焊接工藝問題”產生的錫珠”。四，手工焊”過程中錫珠”的出現(xiàn)原因及預防控制在手工焊”過程中錫珠”出現(xiàn)的機率并不高，常見的是松香飛濺，偶爾會出現(xiàn)錫珠”的飛濺或者在焊盤的外表殘存有錫渣等；相比較松香的飛濺來講，錫珠或錫渣的存在對產品安全性更具潛在危害。出現(xiàn)

18、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，或不小心導致焊錫液自烙鐵頭濺離，冷卻后沾附丁板面或元件上。還有一種可能是沒有按照先將烙鐵頭放在被焊接部分進行預熱，而是先將焊錫絲燙化，然后再放到被焊位置，因為較大的溫差而造成了焊錫的飛濺，從而形成錫珠”。無論是上述哪種原因，更重要的是教導操作人員，把握正確的焊接時間及位置，適量的添加焊錫并注意及時、正確地活潔烙鐵頭。在實際生產中，經常對手工焊職工進行專門的焊接技術培訓，并嚴格編制手工焊接工藝要求，對手工焊進行標準化及可控化的工藝要求。通過長時間的觀察，目前在手工焊接作業(yè)過程中，能