錫珠産生的(de)原因及對策

   焊錫珠（SOLDER BALL）現象是(shì)表面貼裝（SMT）過程中的主要缺陷(xiàn)，主要發(fā)生在片式阻容元件（CHIP）的周圍，由諸多因素引起。本(běn)文通過對可能産(chǎn)生焊錫珠的各種原因的分析，提出相應的解決(jué)方法。
   焊錫珠現象是表(biǎo)面貼裝過程(chéng)中的主要缺陷(xiàn)之一，它的産生是一個複雜的過程，也是(shì)最煩人的問題，要完全(quán)消除它(tā)，是非常困難的。
   焊錫珠的直徑大緻在0.2mm～0.4mm 之間，也有超過此範圍(wéi)的(de)，主要集(jí)中在片式阻(zǔ)容元件(jiàn)的周圍。焊錫珠的存在，不僅影響了電子産品的外觀，也對産(chǎn)品的質量埋下了(le)隐患。原因是現代化印制闆元件密度高，間距小(xiǎo)，焊錫珠在使用時可能脫落，從而造成元件短路，影響電子産品的質量。因此，很有必要弄清它産生的原因，并對它進行有效的控(kòng)制，顯得尤爲重要(yào)了。
    一般來說，焊錫珠的産生原(yuán)因是多(duō)方面(miàn)，綜合的。焊膏的印刷厚度、焊膏的組成及氧化(huà)度、模闆的制作及開口、焊膏是否吸(xī)收了水(shuǐ)分、元件貼裝壓力、元器件及焊盤的可焊性、再流焊溫度的設置、外界環境的(de)影響都可能是(shì)焊錫珠産生的原因(yīn)。
   下面我就從各方面來分焊錫珠産生的原因及解決方法。
焊膏的選用直接影響到焊接質(zhì)量。焊膏中金屬的含量、焊膏的氧化度，焊膏(gāo)中合金焊(hàn)料粉的粒度及焊膏印刷到印制闆上的厚度(dù)都能影響焊珠的産(chǎn)生。
   A、焊膏的金屬含量。焊膏中金屬含量其質(zhì)量比約爲88％～92％，體積(jī)比(bǐ)約爲50%。當金屬含量增加時，焊膏的黏度增加，就能有效地抵抗預熱過程中汽化産生的力。另外，金屬含量(liàng)的增加，使金屬粉末(mò)排列緊密，使(shǐ)其在熔化時(shí)更容結合(hé)而不被吹散。此(cǐ)外(wài)，金屬含量的增加也可能減小(xiǎo)焊膏印刷後的“塌(tā)落”，因此，不易産生焊錫珠。
   B、焊膏的金屬氧化度。在焊膏中，金屬氧化度越高在焊接時金屬粉末結合阻(zǔ)力越大，焊膏與焊盤(pán)及元件之間就越不浸潤，從而導緻可焊性(xìng)降(jiàng)低。實驗(yàn)表明：焊(hàn)錫珠的發生率與金屬粉末的氧化度成正比。一般的，焊膏中的焊料氧化度應控制在0.05％以下，最大極限爲0.15％。
  C、焊膏中(zhōng)金屬粉(fěn)末的粒度。焊膏中粉末(mò)的粒(lì)度越小，焊膏的總體表面積就越大，從而導緻較細粉末的氧化度較高，因而焊錫珠現象(xiàng)加劇。我們的實驗表明：選用較(jiào)細顆粒度的焊膏時，更容(róng)易産生焊錫粉。
   D、焊膏在印制(zhì)闆(pǎn)上的印刷厚度。焊膏印刷後的厚(hòu)度是漏闆(pǎn)印刷的一(yī)個重要參數，通(tōng)常在0.12mm-20mm之間。焊膏過厚會造(zào)成焊膏的“塌落”，促進焊錫珠的産生。
   E、焊膏中助焊劑的量及焊劑的活(huó)性。焊劑量太多，會(huì)造成焊膏的局部塌落，從而使焊錫珠容易産(chǎn)生。另(lìng)外，焊劑的活性(xìng)小時，焊劑的去氧化能力弱，從而也(yě)容易産生錫珠。免(miǎn)清洗焊膏的活性較松(sōng)香型和水溶型焊膏要低，因此(cǐ)就更(gèng)有可能産生焊錫珠。
   F、此外，焊膏在使用前，一般冷(lěng)藏在冰(bīng)箱中，取出(chū)來以後應該使其恢複到(dào)室溫後打開使用，否則，焊膏容易吸收水分，在(zài)再流焊錫飛濺而産生焊錫珠。
   2、模闆的制作及開口。我們一般根據(jù)印制闆上的焊盤來(lái)制作(zuò)模闆，所以模闆的開口就是焊盤的大小(xiǎo)。在印刷焊(hàn)膏時，容易把焊膏印刷到阻焊層上(shàng)，從而在再流焊時産生焊錫珠。因此，我們(men)可以這樣來(lái)制作模闆，把(bǎ)模闆的開口比焊盤的實際尺寸減小10％，另(lìng)外，可以更改開口的外形來達到理(lǐ)想的效果。下面是幾種推薦的焊盤設計：
 
 

   模闆的厚度決了焊膏的印刷厚度(dù)，所以适當地減小模闆的厚(hòu)度也可以明顯改善焊錫珠現象。我們(men)曾經進行過這樣(yàng)的(de)實驗：起先使用(yòng)0.18mm厚的模闆，再流焊後發現阻容元件(jiàn)旁邊的焊錫珠比較嚴重，後來，重新制作了一張模闆，厚度改爲0.15mm，開口形(xíng)式爲上面圖中的前一種設計，再流(liú)焊基本上消除了焊錫珠。
  件貼裝壓(yā)力及元器件的可(kě)焊性。如(rú)果在貼裝(zhuāng)時壓力(lì)太高，焊膏(gāo)就容易被擠壓到元件下面的阻焊(hàn)層上，在再流焊時焊錫(xī)熔化跑到元件的周(zhōu)圍形成焊錫珠。解決方法可以減小貼裝時的壓力，并采用上面(miàn)推薦使用的模闆(pǎn)開口形式，避(bì)免焊膏被擠壓到焊盤外邊去。另外，元件和焊盤焊性也有直接影響，如果元件和焊盤的氧化度嚴重，也會造成焊錫珠的産生。經過熱風整平的焊盤(pán)在焊膏印刷後(hòu)，改變(biàn)了焊錫與焊(hàn)劑的比例，使焊劑的比例降低，焊盤越小，比例(lì)失(shī)調越(yuè)嚴重，這也是産生焊錫珠的一個原(yuán)因。
   再流焊溫度的設置。焊錫珠是在印制闆通過再流焊時産生的，再流焊可分爲四個階段：預熱、保溫、再流、冷卻。在預熱階段使焊膏和元件及焊盤的溫度上升到(dào)1200C—1500C之間，減小元器件在再流時的熱沖擊(jī)，在這個階段(duàn)，焊膏中的焊劑開始汽化，從而可能使小顆粒金屬(shǔ)分開跑到元件的底(dǐ)下，在再流時跑到元件周圍(wéi)形成焊錫(xī)珠。在這一階段，溫度上(shàng)升不能太(tài)快，一般應小(xiǎo)于1.50C/s，過快容易造成焊錫飛濺，形成焊錫珠。所以應該調整再流焊的溫(wēn)度曲線，采(cǎi)取較适中的(de)預熱溫(wēn)度和預熱(rè)速度來控(kòng)制焊(hàn)錫珠的産生(shēng)。
   外界因素的(de)影響。一般(bān)焊膏印刷時的最佳溫度爲250C+30C，濕度爲相對濕度(dù)60％，溫度過高，使(shǐ)焊(hàn)膏的黏度降低，容易産生“塌落(luò)”，濕(shī)度過模高，焊膏容易(yì)吸(xī)收水分，容易發生飛濺，這(zhè)都是(shì)引起焊錫珠的原因。另外，印制闆暴(bào)露在空氣(qì)中較長的時間會吸收水分，并發生焊盤氧化，可焊性變差，可以在1200C—1500C的幹(gàn)燥箱中烘烤12—14h,去除水汽(qì)。
  綜(zōng)上可見，焊錫珠的産生是一個極複(fú)雜的過程，我們在調(diào)整參數時應綜(zōng)合考慮，在生産中(zhōng)摸索經驗，達到對(duì)焊(hàn)錫珠的(de)最佳(jiā)控制。

 

    文章整理：昊瑞電子 /