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焊锡珠的产生原因及解决方法


www.zxyxy.com 2011年1月8日

    

..焊锡珠现象是表面贴装生产中主要缺陷之一,它的直径约为0.2-0.4mm,主要集中出现在片状阻容元件的某一侧面,不仅影响板级产品的外观,更为严重的是由于印刷板上元件密集,在使用过程中它会造成短路现象,从而影响电子产品的质量。因此弄清它产生的原因,并力求对其进行最有效的控制就显得犹为重要了。

..焊锡珠产生的原因是多种因素造成的,再流焊中的温度时间,焊膏的印刷厚度,焊膏的组成成分,模板的制作,装贴压力,外界环境都会在生产过程中各个环节对焊锡珠形成产生影响。

..焊锡珠是在负责制板通过再流焊炉时产生的。再流焊曲线可以分为四个阶段,分别为:预热、保温、再流和冷却。预热阶段的主要目的是为了使印制板和上面的表贴元件升温到120-150度之间,这样可以除去焊膏中易挥发的溶剂,减少对元件的热振动。因此,在这一过程中焊膏内部会发生气化现象,这时如果焊膏中金属粉末之间的粘结力小于气化产生的力,就会有少量焊膏从焊盘上流离开,有的则躲到片状阻容元件下面,再流焊阶段,温度接近曲线的峰值时,这部分焊膏也会熔化,而后从片状阻容元件下面挤出,形成焊锡珠,由它的形成过程可见,预热温度越高,预热速度越快,就会加大气化现象中飞溅,也就越容易形成锡珠。因此,我们可以采取较适中的预热温度和预热速度来控制焊锡珠的形成。

..焊膏的选用也影响着焊接质量,焊膏中金属的含量,焊膏的氧化物含量,焊膏中金属粉末的粒度,及焊膏在印制板上的印刷厚度都不同程度影响着焊锡珠的形成。
....1:焊膏中的金属含量:焊膏中金属含量的质量比约为90-91%,体积比约为50%左右。当金属含量增加时,焊膏的粘度增加,就能更有效地抵抗预热过程中气化产生的力。另外,金属含量的增加,使金属粉末排列紧密,使其有更多机会结合而不易在气化时被吹散。金属含量的增加也可以减小焊膏印刷后的塌落趋势,因此不易形成焊锡珠。
....2:焊膏中氧化物的含量:焊膏中氧化物含量也影响着焊接效果,氧化物含量越高,金属粉末熔化后结合过程中所受阻力就越大,再流焊阶段,金属粉末表面氧化物的含量还会增高,这就不利?quot;润湿"而导致锡珠产生。
....3:焊膏中金属粉末的粒度,焊膏中的金属粉末是极细小的球状,直径约为20-75um,在贴装细间距和超细间距的元件时,宜用金属粉末粒度较小的焊膏,约在20-45um之间,焊粒的总体表面积由于金属粉末的缩小而大大增加。较细的粉末中氧化物含量较高,因而会使锡珠现象得到缓解。
....4:焊膏在印制板上的印刷厚度:焊膏的印刷厚度是生产中一个主要参数,焊膏印刷厚度通常在0.15-0.20mm之间,过厚会导致"塌落"促进锡珠的形成。在制作模板时,焊盘的大小决定着模板上印刷孔的大小,通常,我们为了避免焊膏印刷过量,将印刷孔的尺寸制造成小于相应焊盘接触面积的10%。我们做过这样的实践,结果表明这会使锡珠现象有相当程度的减轻。

..如果贴片过程中贴装压力过大,这样当元件压在焊膏上时,就可能有一部分焊膏被挤在元件下面,再流焊阶段,这部分焊膏熔化形成锡珠,因此,在贴装时应选择适当的贴装压力。

..焊膏通常需要冷藏,但在使用前一定要使其恢复至室温方可打开包装使用,有时焊膏温度过低就被打开包装,这样会使其表面产生水分,焊膏中的水分也会导致锡金珠形成。

..另外,外界的环境也影响锡珠的形成,我们就曾经遇到过此类情况,当印制板在潮湿的库房存放过久,在装印制板的真空袋中发现细小的水珠,这些水分都会影响焊接效果。因此,如果有条件,在贴装前将印制板和元器件进行高温烘干,这样就会有效地抑制锡珠的形成。

..焊膏与空气接触的时间越短越好。这是使用焊膏的基本原则。
取出一部分焊膏后,立即盖好盖子,特别是里面的盖子一定要向下压紧,将盖子与焊膏之间空气全部挤净,否则几天就可能报废。

..夏天空气温度大,当把焊膏从冷藏处取出时,一定要在室温下呆4-5小时再开后盖子。如焊膏在1-2个月短期内即可用完,建议不必冷藏,这样可即用即开。

..夏天是最容易产生锡球的季节。

..由此可见,影响锡珠的形成有诸多因素,只顾调整某一项参数是远远不够的。我们需要在生产过程中研究如何能控制各项因素,从而使焊接达到最好的效果。

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