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SMT回流焊锡珠产生的原因及对策

SMT回流焊锡珠产生的原因及对策
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。
5：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。
6：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。
主要有以下几点

一，焊料成球

焊料成球是*常见的也是*棘手的问题，这指软熔工序中焊料在离主焊料熔池不远的地方凝固成大小不等的球粒；大多数的情况下,这些球粒是由焊膏中的焊料粉组成的，焊料成球使人们耽心会有电路短路、漏电和焊接点上焊料不足等问题发生，随着细微间距技术和不用清理的焊接方法的进展，人们越来越迫切地要求使用无焊料成球现象的SMT工艺。
引起焊料成球的原因包括：
1,由于电路印制工艺不当而造成的油渍;
2,焊膏过多地暴露在具有氧化作用的环境中;
3,焊膏过多地暴露在潮湿环境中;
4,不适当的加热方法;
5,加热速度太快;
6,预热断面太长;
7,焊料掩膜和焊膏间的相互作用;
8,焊剂活性不够;
9,焊粉氧化物或污染过多;
10,尘粒太多;
11,在特定的软熔处理中,焊剂里混入了不适当的挥发物;
12,由于焊膏配方不当而引起的焊料坍落；
13、焊膏使用前没有充分恢复至室温就打开包装使用；
14、印刷厚度过厚导致“塌落”形成锡球；
15、焊膏中金属含量偏低。

二，焊料结珠

焊料结珠是在使用焊膏和SMT工艺时焊料成球的一个特殊现象.，简单地说,焊珠是指那些非常大的焊球,其上粘带有(或没有)细小的焊料球.它们形成在具有极低的托脚的元件如芯片电容器的周围。焊料结珠是由焊剂排气而引起,在预热阶段这种排气作用超过了焊膏的内聚力,排气促进了焊膏在低间隙元件下形成孤立的团粒,在软熔时,熔化了的孤立焊膏再次从元件下冒出来,并聚结起。

焊接结珠的原因包括：
1,印刷电路的厚度太高;
2,焊点和元件重叠太多;
3,在元件下涂了过多的锡膏;
4,安置元件的压力太大;
5,预热时温度上升速度太快;
6,预热温度太高;
7,在湿气从元件和阻焊料中释放出来;
8,焊剂的活性太高;
9,所用的粉料太细;
10,金属负荷太低;
11,焊膏坍落太多;
12,焊粉氧化物太多;
13,溶剂蒸气压不足。
消除焊料结珠的*简易的方法也许是改变模版孔隙形状,以使在低托脚元件和焊点之间夹有较少的焊膏。
回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式元件两端之间的侧面或细距引脚之间。在元件贴装过程中，焊膏被置于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿**，液态焊锡会因收缩而使焊缝填充不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊锡会从焊缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的根本原因。

三，原因分析与控制方法

造成焊锡润湿性差的原因很多，以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施：
1，回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快，达到平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在1～4°C/s是较理想的。
2，如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及表面材质较软（如铜模板），造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥连，这种情况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。
3，如果在贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂变质、活性降低，会导致焊膏不回流，焊球则会产生。选用工作寿命长一些的焊膏（我们认为至少4小时），则会减轻这种影响。
4，另外，焊膏印错的印制板清洗不充分，使焊膏残留于印制板表面及通孔中。回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，使漏印焊膏变形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程的质量控制。

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