錫珠(zhū)産生(shēng)的原因及對策

   焊錫(xī)珠（solder ball）現象(xiàng)是表面(miàn)貼裝（smt）過程(chéng)中的(de)主(zhǔ)要(yào)缺陷(xiàn)，主要發生在片(piàn)式阻容元(yuán)件（chip）的(de)周圍，由諸多(duō)因(yīn)素引(yǐn)起。本(běn)文通(tōng)過對(duì)可能(néng)産生焊錫(xī)珠的(de)各種(zhǒng)原因的分析，提出相應(yīng)的解決(jué)方法。
   焊錫(xī)珠現(xiàn)象是(shì)表面貼裝(zhuāng)過程中(zhōng)的主要缺陷之(zhī)一，它的(de)産生(shēng)是(shì)一個複(fú)雜的過程，也是最煩人的問題(tí)，要完全(quán)消除它，是非常困難的。
   焊錫珠的直徑大緻在0.2mm～0.4mm 之間，也(yě)有超(chāo)過此範圍(wéi)的，主要集中在(zài)片(piàn)式阻容元件(jiàn)的周(zhōu)圍。焊錫(xī)珠(zhū)的存在(zài)，不(bú)僅影響了電子(zǐ)産品的外(wài)觀，也對産(chǎn)品的(de)質量埋下(xià)了隐患。原因是(shì)現代化印制闆(pǎn)元件密度高，間距小(xiǎo)，焊錫珠在(zài)使用時可能脫(tuō)落，從而造成元件短路，影響電(diàn)子産品的質量(liàng)。因此，很有必要(yào)弄清它(tā)産生的(de)原因(yīn)，并對它進(jìn)行有效(xiào)的(de)控制(zhì)，顯得尤爲(wèi)重要(yào)了。
    一般來(lái)說，焊錫珠(zhū)的(de)産生原(yuán)因是多(duō)方(fāng)面，綜(zōng)合的。焊膏(gāo)的印(yìn)刷厚度(dù)、焊(hàn)膏的(de)組成(chéng)及氧化度(dù)、模闆的制(zhì)作及開口、焊(hàn)膏是(shì)否(fǒu)吸收了水(shuǐ)分、元(yuán)件貼裝(zhuāng)壓力、元(yuán)器件(jiàn)及焊盤的(de)可焊(hàn)性、再(zài)流焊(hàn)溫度的設置、外界環(huán)境的影響(xiǎng)都可(kě)能是焊錫珠産生(shēng)的原因(yīn)。
   下面(miàn)我就從各(gè)方面來(lái)分焊(hàn)錫(xī)珠産(chǎn)生的原因(yīn)及解決(jué)方法。
焊(hàn)膏的(de)選用直接(jiē)影(yǐng)響到焊接質(zhì)量。焊(hàn)膏中金屬(shǔ)的含量、焊(hàn)膏的(de)氧化度(dù)，焊(hàn)膏中(zhōng)合金焊料粉的(de)粒(lì)度及焊膏印(yìn)刷到印制闆上(shàng)的厚度都(dōu)能影(yǐng)響焊(hàn)珠(zhū)的(de)産生(shēng)。
   a、焊膏的(de)金(jīn)屬含量(liàng)。焊膏中金屬(shǔ)含量其質量(liàng)比(bǐ)約爲88％～92％，體積比約(yuē)爲50%。當金屬含量增加時，焊(hàn)膏的(de)黏(nián)度(dù)增加，就能有效(xiào)地抵抗預(yù)熱過程中汽化産生的力。另外(wài)，金屬含量(liàng)的增加，使金屬(shǔ)粉末(mò)排列緊密，使其在熔化時更容(róng)結合而不被吹散。此(cǐ)外，金屬含(hán)量的增加也可(kě)能減小焊(hàn)膏印(yìn)刷後的(de)“塌(tā)落”，因(yīn)此，不(bú)易(yì)産生焊(hàn)錫珠。
   b、焊膏的金屬氧化度。在焊(hàn)膏中，金(jīn)屬(shǔ)氧(yǎng)化(huà)度越(yuè)高在焊接(jiē)時金(jīn)屬粉末結(jié)合阻(zǔ)力越(yuè)大，焊膏(gāo)與焊盤(pán)及元件之間就(jiù)越不浸潤，從而導緻(zhì)可焊性(xìng)降低。實驗表明(míng)：焊錫珠的發(fā)生(shēng)率與金(jīn)屬粉(fěn)末的(de)氧化度成正比。一般(bān)的，焊膏中(zhōng)的焊(hàn)料氧(yǎng)化度應控(kòng)制在(zài)0.05％以下，最大(dà)極限爲0.15％。
  c、焊膏中(zhōng)金屬粉末(mò)的粒(lì)度。焊膏(gāo)中粉末(mò)的粒度越小，焊(hàn)膏的(de)總體表面(miàn)積就越大(dà)，從而導緻較(jiào)細(xì)粉末(mò)的氧化度較高，因而焊(hàn)錫珠現(xiàn)象加(jiā)劇(jù)。我(wǒ)們的(de)實驗表明：選用(yòng)較細顆粒(lì)度的(de)焊膏時(shí)，更容易産生(shēng)焊錫(xī)粉。
   d、焊膏(gāo)在(zài)印制(zhì)闆上(shàng)的印刷厚度(dù)。焊膏印(yìn)刷後的厚(hòu)度是漏(lòu)闆印刷的一(yī)個重要參(cān)數，通(tōng)常在(zài)0.12mm-20mm之間(jiān)。焊膏(gāo)過(guò)厚會造(zào)成焊膏的(de)“塌落(luò)”，促進焊錫珠的(de)産生。
   e、焊膏中助(zhù)焊劑的(de)量及焊(hàn)劑的活性。焊劑(jì)量太(tài)多，會(huì)造成(chéng)焊膏的(de)局部塌落，從(cóng)而使焊錫珠容(róng)易産生。另外，焊劑的(de)活性(xìng)小時(shí)，焊劑(jì)的去氧化(huà)能力弱，從(cóng)而也容易(yì)産生(shēng)錫珠。免清(qīng)洗焊(hàn)膏的活(huó)性(xìng)較松(sōng)香型和水溶型(xíng)焊膏(gāo)要低(dī)，因此(cǐ)就更(gèng)有可能産(chǎn)生(shēng)焊錫珠。
   f、此外(wài)，焊膏在(zài)使用前(qián)，一般冷藏(cáng)在冰箱中(zhōng)，取出來以(yǐ)後應該使(shǐ)其恢複到(dào)室溫(wēn)後打(dǎ)開使用，否則，焊膏容易(yì)吸收水(shuǐ)分，在再流(liú)焊錫飛濺(jiàn)而産(chǎn)生焊(hàn)錫珠。
   2、模闆(pǎn)的制(zhì)作及(jí)開(kāi)口。我(wǒ)們一般(bān)根據(jù)印制(zhì)闆上的焊盤來(lái)制作(zuò)模闆，所以(yǐ)模闆(pǎn)的開口就(jiù)是焊盤的大小。在印刷焊(hàn)膏時(shí)，容易(yì)把(bǎ)焊膏印刷到阻焊層上，從而在(zài)再(zài)流焊(hàn)時産生焊錫珠(zhū)。因此，我們(men)可以(yǐ)這樣(yàng)來制作模(mó)闆，把模闆的開(kāi)口(kǒu)比焊盤(pán)的實(shí)際尺寸(cùn)減(jiǎn)小10％，另(lìng)外，可(kě)以更(gèng)改開(kāi)口的外(wài)形(xíng)來達(dá)到理(lǐ)想的效果(guǒ)。下(xià)面是幾種推(tuī)薦的焊(hàn)盤設計(jì)：
 
 

   模闆(pǎn)的厚(hòu)度決(jué)了焊膏(gāo)的印刷(shuā)厚度，所以(yǐ)适當地減小模闆的(de)厚度也可以明顯改(gǎi)善焊(hàn)錫珠(zhū)現象。我(wǒ)們曾經(jīng)進行過這樣的實驗：起先(xiān)使用(yòng)0.18mm厚的模(mó)闆(pǎn)，再流(liú)焊後(hòu)發現阻容元件旁(páng)邊的焊錫珠比較嚴重，後來(lái)，重新制作(zuò)了一張(zhāng)模闆，厚(hòu)度改爲0.15mm，開(kāi)口形式爲(wèi)上面(miàn)圖中的前(qián)一(yī)種設計(jì)，再流焊基(jī)本上(shàng)消除(chú)了焊錫珠。
  件貼裝(zhuāng)壓(yā)力及(jí)元器(qì)件(jiàn)的可焊性。如果在(zài)貼裝(zhuāng)時壓力太高，焊(hàn)膏就容易(yì)被(bèi)擠(jǐ)壓到元(yuán)件下面的阻焊層(céng)上，在再流焊時焊錫(xī)熔(róng)化跑(pǎo)到(dào)元件(jiàn)的周(zhōu)圍形成焊(hàn)錫珠(zhū)。解決(jué)方法可以(yǐ)減(jiǎn)小貼裝時的(de)壓力，并采(cǎi)用上面推薦使(shǐ)用的模(mó)闆開(kāi)口(kǒu)形式，避免焊膏(gāo)被擠壓到焊盤(pán)外邊去。另外，元(yuán)件和焊盤(pán)焊性(xìng)也有直接影響(xiǎng)，如果(guǒ)元件(jiàn)和焊(hàn)盤的(de)氧化度嚴(yán)重，也(yě)會造(zào)成焊錫珠的(de)産生。經(jīng)過熱風整(zhěng)平的(de)焊盤(pán)在焊膏印(yìn)刷後，改變了焊(hàn)錫與焊劑的比(bǐ)例，使焊劑(jì)的比(bǐ)例降低，焊盤(pán)越(yuè)小，比(bǐ)例失(shī)調越嚴重(zhòng)，這也是産(chǎn)生焊錫珠的一(yī)個原因。
   再流焊(hàn)溫度(dù)的(de)設置(zhì)。焊(hàn)錫珠(zhū)是在(zài)印制(zhì)闆通過再流焊(hàn)時産生的，再流(liú)焊可(kě)分爲四個(gè)階段(duàn)：預(yù)熱、保溫(wēn)、再流(liú)、冷卻。在預(yù)熱階(jiē)段(duàn)使(shǐ)焊膏(gāo)和元件及焊盤的溫(wēn)度上升到(dào)1200c—1500c之間，減(jiǎn)小元器(qì)件在再流時的(de)熱沖擊，在這個階段(duàn)，焊膏中的(de)焊劑開始汽化(huà)，從而(ér)可能使小(xiǎo)顆粒(lì)金屬(shǔ)分開跑到元(yuán)件的底下，在再(zài)流時跑(pǎo)到元件(jiàn)周圍形(xíng)成焊錫珠(zhū)。在這(zhè)一階段，溫(wēn)度上升不能(néng)太(tài)快，一(yī)般應小于1.50c/s，過快(kuài)容易造成焊錫飛濺(jiàn)，形(xíng)成焊錫(xī)珠。所以(yǐ)應(yīng)該調整再流焊(hàn)的溫(wēn)度曲線，采取較适中的(de)預熱溫(wēn)度和預(yù)熱(rè)速度(dù)來控制焊錫珠(zhū)的産(chǎn)生。
   外(wài)界因素的(de)影響。一般(bān)焊膏印刷(shuā)時的(de)最佳溫(wēn)度爲250c+30c，濕(shī)度爲相對濕度(dù)60％，溫度(dù)過高，使焊(hàn)膏的黏度(dù)降低(dī)，容易(yì)産生(shēng)“塌落(luò)”，濕度過模(mó)高(gāo)，焊(hàn)膏容(róng)易吸收水分，容易發生飛(fēi)濺，這都(dōu)是(shì)引起(qǐ)焊錫珠的原因(yīn)。另外，印(yìn)制闆暴(bào)露在空氣(qì)中較(jiào)長的時間會吸(xī)收水分，并發生焊盤氧化，可焊(hàn)性變差(chà)，可以在(zài)1200c—1500c的幹燥箱(xiāng)中烘烤12—14h,去(qù)除(chú)水汽。
  綜(zōng)上可(kě)見，焊錫珠(zhū)的産生(shēng)是(shì)一個(gè)極複雜的過程(chéng)，我們在調整參(cān)數時(shí)應(yīng)綜(zōng)合考(kǎo)慮，在(zài)生産中摸索經(jīng)驗，達到對(duì)焊錫珠的最佳(jiā)控制。

 

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