SMT工艺 | SMT贴片加工中锡珠产生原因及改善方法

作者: 迅得电子
发布日期: 2019-07-08 00:00:00

如今,SMT贴片组装技术由于其贴片元件体积小、低成本、高可靠性等优点在电子行业和电子产品中的应用越来越广泛。回流焊接是SMT贴片组装生产中应用的主要焊接方式,焊接质量直接影响电子产品的质量,其高可靠性是电子产品高可靠性的重要前提。



锡珠是表面贴装技术生产中的主要缺陷,主要集中在片式阻容元器件的侧面,有时还会出现在IC(集成电路)或连接器引脚附近,直径一般在0.2mm到0.4mm之间。锡珠不但影响电子产品的外观,更重要的是在产品应用过程中锡珠有可能脱落,造成组件短路,严重影响电子产品的质量。所以,我们有必要弄清锡珠产生的原因,并在SMT组装过程中对其进行有效的控制,尽量减少锡珠的产生,最终提高电子产品的可靠性。



锡珠产生的原因



在印刷和贴片后,一些锡膏有可能因为坍塌或者受到挤压等原因超出焊盘范围,紧接着,回流焊接时,这些超出焊盘外的锡膏无法和焊盘上的锡膏熔融在一起,便在元件侧面或焊盘、引脚等附近独立出来,由于表面张力的作用,这些独立出来的锡膏会聚成球状,冷却形成锡珠。



在具体生产过程中,很多生产细节和工艺设置都会形成锡珠,我们将从材料和工艺两方面进行总结。



  • 材料方面:


    ① 锡膏触变系数小;


    ② 锡膏冷坍塌或轻微热坍塌;


    ③ 焊剂过多或活性温度低;


    ④ 锡粉氧化或颗粒不均匀;


    ⑤ PCB焊盘间距小;


    ⑥ 刮刀材质轻度小或变形;


    ⑦ 钢网孔壁不平滑,有毛刺;


    ⑧ 焊盘及元件可焊性差;


    ⑨ 锡膏吸潮或有水分。

  • 工艺方面:

    ① 锡量过多;


    ② 钢网与PCB接触面有锡膏残留;


    ③ 热量不平衡或炉温设置不当;


    ④ 贴片压力过大;


    ⑤ PCB与钢网印刷间隙过大;


    ⑥ 刮刀角度小;


    ⑦ 钢网孔间距小或开口比率不合适;


    ⑧ 锡膏使用前未进行正确的回温;


    ⑨ 人为、设备、环境等其他因素。



减少锡珠的方法



找到了造成锡珠的原因,就要找到解决问题的方法。方法都是在不断的实践中找到的,作为一家有着14年电子组装生产经验的公司,迅得的技术团队一直在不断寻求电子产品高品质、高可靠性的生产方法,总结了以下几个方法。



  • 选择合适的锡膏

    选择什么样的锡膏对焊接质量起着直接影响。一旦选择不适合产品工艺要求的锡膏,那么就会导致锡珠的产生。锡膏中金属的含量、金属颗粒大小、氧化度和印刷到焊盘上的厚度都是导致锡珠产生的危险因素。在正式批量使用前,可以对锡膏进行试用,如果印刷效果能够达到标准,那么可以使用;如果不能达到标准,那么就需要考虑更换锡膏。



    根据迅得生产经验,使用金属含量高的锡膏会有效降低锡珠的产生。因为金属含量高意味着锡膏粘度高,能够有效地抵抗预热过程中汽化产生的力。而且,金属含量增加了,金属粉末的排列会变得更加紧密,在锡膏融化时不易被吹散。



    锡膏的金属氧化度应控制在0.05%以下,金属氧化度越高,可焊性越低,发生锡珠的机会就越多,因此,锡膏金属氧化度需要严格控制。相应地,锡膏中粉末的颗粒越小,锡膏的总体表面积就会越大,那么金属氧化度也会升高,更容易引起锡珠的产生。



    焊盘上锡膏的厚度要严格控制,通常在0.1mm到0.2mm之间,锡膏过厚会促进锡珠的产生。而锡膏在焊盘上的厚度又与刮刀角度、刮刀移动速度和力度都有关,必须要合理地控制这些因素,这样才能得到合适的锡膏厚度。



    锡膏中的助焊剂的量需要控制在合适的范围内,助焊剂太多,锡膏的局部会塌落,容易产生锡珠。如果助焊剂的活性太低,其去氧化能力变弱,也会产生锡珠。



    除此之外,锡膏的储存和使用条件也需要特别注意。一般情况下,锡膏应储存在0到10℃的条件下,使用之前,要在室温回温,充分回温前,是绝对不能将锡膏的盖子打开的。



  • 合理设计钢网开口



    对于钢网,要正确选择钢网厚度,严格控制钢网的开口比例。钢网厚度应根据PCB板上引脚间距最小的器件确定,优先选择较薄的钢网,尽量不去选择较厚的钢网。这样可以有效地降低锡珠发生的可能性。



    钢网开口形状和开口大小不恰当也会引起锡珠。适当减小钢网开口大小可以有效地减少锡珠的产生。除此以外,钢网的清洗质量要不断提高,这样有利于提高锡膏印刷质量,印刷质量提高了,后续的贴片、焊接过程中就不易产生缺陷。及时清洁钢网有利于去掉PCB板表面残留锡膏,这样能够防止锡珠的产生。



  • 提高器件和焊盘的可焊性



    器件和焊盘的可焊性对锡珠产生有着直接的影响。如果器件和焊盘的可焊性不佳,也会产生造成锡珠产生,所以,需要确保器件和PCB的来料质量。



  • 优化焊接温度曲线



    无论锡珠的产生与上文的诸多因素相关,但最终产生都是在焊接过后,所以,焊接时的温度变化曲线在控制锡珠的过程中起到了十分关键的作用。回流焊接的温度需要经过四个温区,预热、升温、回流、冷却。为了防止锡珠的产生,在预热阶段,温度上升不能太快,升温速度需要控制在2℃/秒以下,否则,容易引起锡膏坍塌或飞溅,形成锡珠。同样的道理也适用于之后的步骤,总之,回流焊炉的温度必须要好好控制,避免温度上升太快,造成焊接缺陷。



  • 其它措施



    锡膏对温度和湿度的要求特别高,温度过高,锡膏粘度会下降,容易产生坍塌,产生锡珠。而且,锡膏容易吸收水分,这样在焊接的过程中容易发生飞溅,产生锡膏。所以,必须要严格控制组装车间温度,通常情况下,温度设置在18℃到28℃之间,相对湿度设置在40%到70%之间。



以上就是迅得的SMT组装技术人员经过十余年的生产经验总结出来的避免锡珠产生的方法,只要选择合适的锡膏,并严格按照生产规范进行,锡珠产生一定会控制住的,最终杜绝其产生,或者降低其产生的概率。

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