SMT貼片加工中錫珠產生原因及改善方法
發布時間：
2022-10-08 16:09
如今，SMT貼片組裝技術由于其貼片元件體積小、低成本、高可靠性等優點在電子行業和電子產品中的應用越來越廣泛。
很多貼片工廠會發現，在生產過程中經常會有錫珠產生，錫珠不但影響電子產品的外觀，更重要的是在產品應用過程中錫珠有可能脫落，造成組件短路，嚴重影響電子產品的質量。所以，我們有必要弄清錫珠產生的原因，并在SMT組裝過程中對其進行有效的控制，盡量減少錫珠的產生，最終提高電子產品的可靠性。
錫珠產生的原因
在印刷和貼片后，一些錫膏有可能因為坍塌或者受到擠壓等原因超出焊盤范圍，緊接著，回流焊接時，這些超出焊盤外的錫膏無法和焊盤上的錫膏熔融在一起，便在元件側面或焊盤、引腳等附近獨立出來，由于表面張力的作用，這些獨立出來的錫膏會聚成球狀，冷卻形成錫珠。
在具體生產過程中，很多生產細節和工藝設置都會形成錫珠，我們將從材料和工藝兩方面進行總結。
• 材料方面：
① 錫膏觸變系數小；
② 錫膏冷坍塌或輕微熱坍塌；
③ 焊劑過多或活性溫度低；
④ 錫粉氧化或顆粒不均勻；
⑤ PCB焊盤間距小；
⑥ 刮刀材質輕度小或變形；
⑦ 鋼網孔壁不平滑，有毛刺；
⑧ 焊盤及元件可焊性差；
⑨ 錫膏吸潮或有水分。
• 工藝方面：
① 錫量過多；
② 鋼網與PCB接觸面有錫膏殘留；
③ 熱量不平衡或爐溫設置不當；
④ 貼片壓力過大；
⑤ PCB與鋼網印刷間隙過大；
⑥ 刮刀角度小；
⑦ 鋼網孔間距小或開口比率不合適；
⑧ 錫膏使用前未進行正確的回溫；
⑨ 人為、設備、環境等其他因素。
減少錫珠的方法
找到了造成錫珠的原因，就要找到解決問題的方法。方法都是在不斷的實踐中找到的，作為一家有著14年電子組裝生產經驗的公司，迅得的技術團隊一直在不斷尋求電子產品高品質、高可靠性的生產方法，總結了以下幾個方法。
• 選擇合適的錫膏
選擇什么樣的錫膏對焊接質量起著直接影響。一旦選擇不適合產品工藝要求的錫膏，那么就會導致錫珠的產生。錫膏中金屬的含量、金屬顆粒大小、氧化度和印刷到焊盤上的厚度都是導致錫珠產生的危險因素。在正式批量使用前，可以對錫膏進行試用，如果印刷效果能夠達到標準，那么可以使用；如果不能達到標準，那么就需要考慮更換錫膏。
根據迅得生產經驗，使用金屬含量高的錫膏會有效降低錫珠的產生。因為金屬含量高意味著錫膏粘度高，能夠有效地抵抗預熱過程中汽化產生的力。而且，金屬含量增加了，金屬粉末的排列會變得更加緊密，在錫膏融化時不易被吹散。
錫膏的金屬氧化度應控制在0.05%以下，金屬氧化度越高，可焊性越低，發生錫珠的機會就越多，因此，錫膏金屬氧化度需要嚴格控制。相應地，錫膏中粉末的顆粒越小，錫膏的總體表面積就會越大，那么金屬氧化度也會升高，更容易引起錫珠的產生。
焊盤上錫膏的厚度要嚴格控制，通常在0.1mm到0.2mm之間，錫膏過厚會促進錫珠的產生。而錫膏在焊盤上的厚度又與刮刀角度、刮刀移動速度和力度都有關，必須要合理地控制這些因素，這樣才能得到合適的錫膏厚度。
錫膏中的助焊劑的量需要控制在合適的范圍內，助焊劑太多，錫膏的局部會塌落，容易產生錫珠。如果助焊劑的活性太低，其去氧化能力變弱，也會產生錫珠。
除此之外，錫膏的儲存和使用條件也需要特別注意。一般情況下，錫膏應儲存在0到10℃的條件下，使用之前，要在室溫回溫，充分回溫前，是絕對不能將錫膏的蓋子打開的。
• 合理設計鋼網開口
對于鋼網，要正確選擇鋼網厚度，嚴格控制鋼網的開口比例。鋼網厚度應根據PCB板上引腳間距最小的器件確定，優先選擇較薄的鋼網，盡量不去選擇較厚的鋼網。這樣可以有效地降低錫珠發生的可能性。
鋼網開口形狀和開口大小不恰當也會引起錫珠。適當減小鋼網開口大小可以有效地減少錫珠的產生。除此以外，鋼網的清洗質量要不斷提高，這樣有利于提高錫膏印刷質量，印刷質量提高了，后續的貼片、焊接過程中就不易產生缺陷。及時清潔鋼網有利于去掉PCB板表面殘留錫膏，這樣能夠防止錫珠的產生。
• 提高器件和焊盤的可焊性
器件和焊盤的可焊性對錫珠產生有著直接的影響。如果器件和焊盤的可焊性不佳，也會產生造成錫珠產生，所以，需要確保器件和PCB的來料質量。
• 優化焊接溫度曲線
無論錫珠的產生與上文的諸多因素相關，但最終產生都是在焊接過后，所以，焊接時的溫度變化曲線在控制錫珠的過程中起到了十分關鍵的作用。回流焊接的溫度需要經過四個溫區，預熱、升溫、回流、冷卻。為了防止錫珠的產生，在預熱階段，溫度上升不能太快，升溫速度需要控制在2℃/秒以下，否則，容易引起錫膏坍塌或飛濺，形成錫珠。同樣的道理也適用于之后的步驟，總之，回流焊爐的溫度必須要好好控制，避免溫度上升太快，造成焊接缺陷。
• 其它措施
錫膏對溫度和濕度的要求特別高，溫度過高，錫膏粘度會下降，容易產生坍塌，產生錫珠。而且，錫膏容易吸收水分，這樣在焊接的過程中容易發生飛濺，產生錫膏。所以，必須要嚴格控制組裝車間溫度，通常情況下，溫度設置在18℃到28℃之間，相對濕度設置在40%到70%之間。
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