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SMT贴片中锡珠的成因与预防措施
锡珠是SMT贴片生产中出现频次较高的一类焊接缺陷。锡珠本身不构成焊点,对焊点强度影响有限,判定时却不能放过,因为脱落的锡珠会在整机内部造成偶发性短路。本文从锡膏、印刷、钢网开孔和回流曲线四个方面,说明锡珠的成因与实际可行的预防办法。
锡珠到底是什么
锡珠是被挤到焊盘之外的少量锡膏,在过炉时未能与主焊点合并,自行收缩成球后残留在板面上。它多见于0402、0603一类矩形片式元件的两侧,也常藏在元件本体下方,直径大多在0.1至0.4毫米之间;露在板面的可由AOI与目视查出,藏在元件本体下方的则不易发现,只能靠工艺参数从源头控制。
锡珠的麻烦在于它只是附着,并没有真正焊牢。整机经过运输振动或者长期使用之后,锡珠脱落并在板内滚动,一旦搭到相邻引脚或者裸露走线上,就是一次短路。这类失效偶发、难以复现,返修时往往找不到根源,因此必须在生产环节就控制住。
锡膏与印刷
锡膏冷藏取出后必须回温到室温再开罐,一般需要4小时以上。回温不足直接开罐,罐内壁结露,水汽混进锡膏,过炉时急剧汽化,是产生锡珠和爆锡最常见的原因。开罐后的锡膏还要充分搅拌,使助焊剂与锡粉重新均匀。
印刷压力过大或者刮刀速度过快,锡膏会被压进钢网与焊盘之间的缝隙,在焊盘外侧形成一层薄薄的溢出,这部分锡膏过炉后就变成锡珠。钢网底面残留同样会把锡膏转印到阻焊层上。本公司在生产中按设定的印刷次数自动擦拭钢网底面,并对首件核对锡膏图形边缘是否整齐、有无拖尾。
钢网开孔的处理
对片式元件,把开孔改成内凹的元宝形,或者在元件本体一侧把开孔向内收窄(内缩)0.1至0.15毫米,让本体投影范围内的锡膏量减少,是抑制锡珠最直接有效的办法。开孔中间加一道分隔做成双开孔,效果也大体相近。
开孔的面积比与宽厚比要一并核算。开孔太小脱模不畅,锡膏挂在孔壁上,印刷量忽多忽少;开孔太大则锡膏溢出。激光钢网切割后做电抛光,或者选用纳米涂层钢网,都能改善脱模,对细间距和小元件尤其明显。
回流曲线的作用
升温速率过快,助焊剂里的溶剂来不及缓慢挥发,会在锡膏内部形成气体,把外围的锡粉顶出焊盘。恒温段的作用正是让溶剂平稳排出、助焊剂充分活化,恒温段偏短或者温度偏低,锡珠就会成批出现。
| 环节 | 控制要点 |
|---|---|
| 锡膏回温 | 冷藏取出后回温4小时以上,未回温不得开罐 |
| 印刷压力 | 以刮刀刮净钢网表面为准,宁小勿大 |
| 钢网擦拭 | 按设定印刷次数自动擦拭底面,湿擦与干擦交替 |
| 开孔形状 | 片式元件采用内凹或双开孔,本体侧内缩0.1至0.15毫米 |
| 升温速率 | 控制在每秒1至3℃,避免助焊剂剧烈挥发 |
| 恒温段 | 150至180℃,保持60至120秒 |
检验与判定
- 首件印刷后确认锡膏图形,边缘出现拖尾即停机处理
- 过炉后AOI全检,锡珠按位置分类记录,集中在同一批位号说明是钢网问题
- 同一板位反复出现,优先改钢网开孔,其次调整曲线,最后才怀疑锡膏
- 清板只能作为临时补救,成因不解决,下一批照样出现
锡珠属于典型的工艺参数问题,靠加强目检解决不了。把锡膏管理、印刷参数、钢网开孔和炉温曲线这四项固定下来并留下记录,同一款板子做到批批可追溯,锡珠的比例就能长期稳定在很低的水平。
