SMT生产工艺中产生锡珠的原因分析及防控措施(1)

回流焊产生锡珠的原因及解决方案在SMT生产工艺里面，经常会碰到经过回流焊过出来的板有锡珠，锡珠的产生，让产品的质量没有保证，让外观看起来不光滑。

那产生锡珠的主要原因是什么，我们又如何去解决它，这就是我今天写这篇文章的目的。

产生锡珠的主要原因是锡膏的问题。

详细分析请看下面分析。

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，在回流焊中的温度时间，焊膏的印刷厚度，焊膏的组成成分，模板的制作，贴片机贴装压力，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回流焊炉时产生的。

回流焊曲线可以分为四个阶段，分别为：预热、保温、回流和冷却。

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，回流焊焊膏的氧化物含量，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。

波峰焊接中溅锡珠的形成原因⑴ “小爆炸”理论波峰焊接中在 PCB 的焊接面及元件面上均可能产生锡珠飞溅现象。

普遍认为在 PCB 进入波峰之前有水汽滞留在PCB上的话，一旦与波峰钎料接触，在剧烈升温的过程中，就会在极短的时间内迅速汽化变成蒸汽，发生爆发性的排气过程。

正是这种剧烈的排气可能引发正处在熔融状态中的焊接点内部的小爆炸，从而促使钎料颗粒在脱离波峰时飞溅在PCB上形成锡珠。

在波峰焊接前PCB水汽的来源，杭州东方通信公司对此进行过专题研究和试验，归纳的结论如下：① 制造环境和PCB存放时间制造环境对电子装联的焊接质量有着很大的影响。

制造环境的湿度较重，或PCB包装开封较长时间后再进行贴片和波峰焊生产，或者PCB贴片、插装后放置一段时间后再进行波峰焊，这些因素都很有可能使PCB在波峰焊接过程中产生锡珠。

如果制造环境的湿度太大，在产品制造过程中空气浮动着水汽很容易会在PCB表面凝结，使PCB通孔中凝结有水珠，在过波峰焊时，通孔中的水珠经过预热温区后可能还没有完全挥发完，这些没有挥发完的水珠接触到波峰的焊锡时，经受了高温，就会在短时间内汽化变成蒸汽，而此时正是形成焊点的时候，水汽就会在焊料内产生空隙，或挤出焊料产生锡球。

严重的话就会形成一个爆点，并在它的周围分布有被吹开的细小的锡珠。

假如PCB在包装开封较长时间后再进行贴片和波峰焊，通孔中也会凝结有水珠；PCB完成贴片后或插装完成后放置了一段时间，也会凝结水珠。

同样的原因，这些水珠都有可能在波峰焊过程中导致锡珠产生。

因而，作为从事电子装联的企业，对制造环境的要求和对产品制造过程中的时间安排显得特别地重要。

贴片完成后的PCB应在24小时内完成插装并进行波峰焊，假如天气晴朗干燥，可以在48小时内完成。

② PCB阻焊材料和制作质量在PCB制造过程中所使用的阻焊膜也是波峰焊产生锡球的原因之一。

因为阻焊膜与助焊剂有一定的亲合性，阻焊膜加工不良常常会引起锡珠粘附，产生焊锡球。

浅析SMT组装中锡珠的产生原理及预防措施焊锡珠（SOLDER BALL）现象是表面贴装（SMT）过程中的重要缺陷，主要发生在片式阻容组件（CHIP）的周围，由诸多因素引起。

焊锡珠的存在，不仅影响了电子产品的外观，也对产品的质量埋下了隐患。

本文为大家简单解析一下锡珠的形成原理及应对方法。

一、焊球的分类根据锡珠的发生个数和大小，可以分为4种情况。

单个焊粉的情况下，直径为10～40µm，如果大小有50µm以上，则认为是多个焊粉融合。

二、助焊剂内锡珠形成原理・加热时锡膏坍塌在加热时锡膏出现坍塌，但并不是完全连接两焊盘（见0.1m m位置），而是在绿油桥中形成薄薄的锡珠（见0.2m m位置）。

・助焊剂流出随着溶融时助焊剂流出，较迟溶解的焊粉流出。

三、常见锡珠形成原因①回流焊温度曲线设置不当；②助焊剂未能发挥作用；③模板的开孔过大或变形严重；④贴片时放置压力过大；⑤焊膏中含有水分；⑥印制板清洗不干净，使焊膏残留于印制板表面及通孔中；⑦采用非接触式印刷或印刷压力过大；⑧焊剂失效。

四、常见防止锡珠产生方法PC B线路板上的阻焊层是影响锡珠形成最重要的一个因素。

在大多数情况下，选择适当的阻焊层能避免锡珠的产生。

使用一些特殊设计的助焊剂能帮助避免锡珠的形成。

另外，要保证使用足够多的助焊剂，这样在PC B线路板离开波峰的时候，会有一些助焊剂残留在PC B线路板上，形成一层非常薄的膜，以防止锡珠附着在PC B线路板上。

同时，助焊剂必须和阻焊层相兼容，助焊剂的喷涂必须采用助焊剂喷雾系统严格控制。

1、尽可能地降低焊锡温度；2、使用更多的助焊剂可以减少锡珠，但将导致更多的助焊剂残留；3、尽可能提高预热温度，但要遵循助焊剂预热参数，否则助焊剂的活化期太短；4、更快的传送带速度也能减少锡珠。

焊锡珠产生的原因及解决方法摘要：焊锡珠（SOLDER BALL）现象是表面贴装（SMT）过程中的主要缺陷，主要发生在片式阻容元件（CHIP）的周围，由诸多因素引起。

本文通过对可能产生焊锡珠的各种原因的分析，提出相应的解决法。

焊锡珠现象是表面贴装过程中的主要缺陷之一，它的产生是一个复杂的过程，也是最烦人的问题，要完全消除它，是非常困难的。

焊锡珠的直径大致在0.2mm～0.4mm之间，也有超过此范围的，主要集中在片式阻容元件的周围。

焊锡珠的存在，不仅影响了电子产品的外观，也对产品的质量埋下了隐患。

原因是现代化印制板元件密度高，间距小，焊锡珠在使用时可能脱落，从而造成元件短路，影响电子产品的质量。

因此，很有必要弄清它产生的原因，并对它进行有效的控制，显得尤为重要了。

一般来说，焊锡珠的产生原因是多方面，综合的。

焊膏的印刷厚度、焊膏的组成及氧化度、模板的制作及开口、焊膏是否吸收了水分、元件贴装压力、元器件及焊盘的可焊性、再流焊温度的设置、外界环境的影响都可能是焊锡珠产生的原因。

㆘面我就从各方面来分焊锡珠产生的原因及解决方法。

1、焊膏的选用直接影响到焊接质量。

焊膏中金属的含量、焊膏的氧化度，焊膏中合金焊料粉的粒度及焊膏印刷到印制板上的厚度都能影响焊珠的产生。

A、焊膏的金属含量。

焊膏中金属含量其质量比约为88%～92%，体积比约为50%。

当金属含量增加时，焊膏的黏度增加，就能有效地抵抗预热过程中汽化产生的力。

另外，金属含量的增加，使金属粉末排列紧密，使其在熔化时更容结合而不被吹散。

此外，金属含量的增加也可能减小焊膏印刷后的“塌落”，因此，不易产生焊锡珠。

B、焊膏的金属氧化度。

在焊膏中，金属氧化度越高在焊接时金属粉末结合阻力越大，焊膏与焊盘及元件之间就越不浸润，从而导致可焊性降低。

实验表明：焊锡珠的发生率与金属粉末的氧化度成正比。

一般的，焊膏中的焊料氧化度应控制在0.05%以下，最大极限为0.15%。

C、焊膏中金属粉末的粒度。

产生“锡珠”的原因分析及措施从“缩减制程、节约成本、减少污染”等角度出发，越来越多的电子焊接采用焊后“免清洗”工艺。

但是如果焊后板面有“锡珠”出现，则不可能达到“免清洗”的要求，因此“锡珠”的预防与控制在实施“免清洗”过程中就显得格外重要。

“锡珠”的出现不仅影响板级产品外观，更为严重的是由于印制板上元件密集，在使用过程中它有可能造成短路等状况，从而影响产品的可靠性。

综合整个电子焊接情况，可能出现“锡珠”的工艺制程包括：“SMT表面贴装”焊接制程、“波峰焊”制程及“手工焊”制程，我们从这三个方面来一一探讨“锡珠”出现的原因及预防控制的办法。

因为“波峰焊”及“手工焊”已推行多年，很多方面都已经比较成熟，因此，本文用了较多的篇幅介绍“SMT表面贴装”焊接制程中产生“锡珠”原因及防控措施。

一，关于的“锡珠”形态及标准一些行业标准对“锡珠”问题进行了阐释。

主要有MIL-STD-2000标准中的“不允许有锡珠”，而IPC-A-610C标准中的“每平方英寸少于5个”。

在IPC-A-610C 标准中，规定最小绝缘间隙0.13毫米，直径在此之内的锡珠被认为是合格的；而直径大于或等于0.13毫米的锡珠是不合格的，制造商必须采取纠正措施，避免这种现象的发生。

为无铅焊接制订的最新版IPCA- 610D标准没有对锡珠现象做更清楚的规定，有关每平方英寸少于5个锡珠的规定已经被删除。

有关汽车和军用产品的标准则不允许出现任何“锡珠”，所用线路板在焊接后必须被清洗，或将锡珠手工去除。

常见的锡珠形态及其尺寸照片见下图：二，“SMT表面贴装”制程“锡珠”出现的原因及预防控制办法在“SMT表面贴装”焊接制程中，回流焊的“温度、时间、焊膏的质量、印刷厚度、钢网（模板）的制作、装贴压力”等因素都有可能造成“锡珠”的产生。

因此，找到“锡珠”可能出现的原因，并加以预防与控制就是达成板面无“锡珠”的关键之所在。

（一），焊膏本身质量原因可能引起的“锡珠”状况1，焊膏中的金属含量。

SMT产生锡珠的原因及对策前言在表面着装技术精密发达的时代中,常常发生扰人的问题,其中以在零件部品旁,所发生小锡珠为最常见。

本篇就探讨其发生原因与解决对策,提供使用人在制程上参考。

1.如图a.锡膏在印刷后,零件部品在植装时,置件压力过强,锡膏因此产生挤压。

当进入回焊炉加热时,部品零件温度上升通常比基板来得快,而零件部品下方温度上升较慢。

接着,零件部品的导体(极体)与锡膏接触地方,Flux因温度上升黏度降低,又因部品零件导体上方温度较高而爬升靠近。

所以锡膏是由温度最高Pad外侧开始溶融。

2.如图b.溶融焊锡开始向零件部品的导体处往上爬,溶融焊锡形成像墙壁一般, 接着未溶融焊锡中Flux动向,因溶融焊锡而阻断停止流动,所以Flux无法向外流。

当然所产生挥发溶剂(GAS)也因溶融焊锡而阻断包覆。

3.如图c.锡膏的溶融方向是向Pad的内部进行,Flux也向内部挤压,(GAS)也向内侧移动。

零件部品a.点的下方因力量而使溶融焊锡到达b.点,又因吃锡不良a.点停止下降,产生c.力量逆流,a.b.c.d.的力量,使得焊锡移动。

•零件部品氧化,在导体侧面吃锡是有界线的如图c.所示,结果反而焊锡受压析出形成锡珠。

•另一方面Pad温度较快上升,在Pad上的溶融焊锡先产生回塑效果,无法拉引零件部品,此时的力量使得未溶融焊锡受压析出溶融而形成小锡珠。

•锡膏内Flux易析出气泡,Flux流动力量加上挥发型溶剂的挥发,再加上零件部品在Pad上拉引的力量同时使得未溶融焊锡受挤压析出溶融而形成锡珠。

•锡膏量过多或Pad面积太小,溶融焊锡所保有空间过小也易形成锡珠。

对策零件部品旁发生锡珠的原因很多,需检讨与修正。

1.在设计上Pad的温度,能均匀上升,考虑受热平衡,来决定Pad大小及导体长宽。

2.在设计上考虑锡高的量,零件部品的高度与Pad面积,使得溶融焊锡保有舒展空间。

3.温度曲线不可急遽上升。

4.印刷精度及印刷量的控制,与印刷时的管理。

焊錫珠産生的原因及解決方法焊錫珠産生的原因及解決方法摘要: 焊錫珠（SOLDER BALL）現象是表面貼裝（SMT）過程㆗的主要缺陷，主要發生在片式阻容元件（CHIP）的周圍，由諸多因素引起。

本文通過對可能産生焊錫珠的各種原因的分析，提出相應的解決方法。

焊錫珠現象是表面貼裝過程㆗的主要缺陷之㆒，它的産生是㆒個複雜的過程，也是最煩㆟的問題，要完全消除它，是非常困難的。

焊錫珠的直徑大致在0.2mm〜0.4mm 之間，也有超過此範圍的，主要集㆗在片式阻容元件的周圍。

焊錫珠的存在，不僅影響了電子産品的外觀，也對産品的質量埋㆘了隱患。

原因是現代化印製板元件密度高，間距小，焊錫珠在使用時可能脫落，從而造成元件短路，影響電子産品的質量。

因此，很有必要弄清它産生的原因，並對它進行有效的控制，顯得尤爲重要了。

㆒般來說，焊錫珠的産生原因是多方面，綜合的。

焊膏的印刷厚度、焊膏的組成及氧化度、模板的製作及開口、焊膏是否吸收了水分、元件貼裝壓力、元器件及焊盤的可焊性、再流焊溫度的設置、外界環境的影響都可能是焊錫珠産生的原因。

㆘面我就從各方面來分焊錫珠産生的原因及解決方法。

1、焊膏的選用直接影響到焊接質量。

焊膏㆗金屬的含量、焊膏的氧化度，焊膏㆗合金焊料粉的粒度及焊膏印刷到印製板㆖的厚度都能影響焊珠的産生。

A、焊膏的金屬含量。

焊膏㆗金屬含量其質量比約爲88％〜92％，體積比約爲50%。

當金屬含量增加時，焊膏的黏度增加，就能有效㆞抵抗預熱過程㆗汽化産生的力另外，金屬含量的增加，使金屬粉末排列緊密，使其在熔化時更容結合而不被吹散。

SMT锡膏过炉后产生锡珠原因分析主要有以下几点一，焊料成球焊料成球是最常见的也是最棘手的问题，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。

消除焊料结珠的最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。