电路板焊接中锡球的产生原因及解决办法学习

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电路板焊接中锡球的产生原因及解决办法学习

点击数:605 发布日期:2014-9-26

在进行SMT 工艺研究和生产中，合理的表面组装工艺技术在控制和提高SMT 生产质量中起到至关重要的作用。我们对波
峰焊和回流焊中产生锡珠的机理进行分析，并提出相应的工艺方法来解决。波峰焊和回流焊中的锡球锡球的存在表明工艺
不完全正确，而且电子产品存在短路的危险，因此需要排除。
波峰焊中的锡球波峰焊中常常出现锡球，主要原因有两方面：
a.由于焊接印制板时，印制板上的通孔附近的水分受热而变成蒸汽。如果孔壁金属镀层较薄或有空隙，水汽就会通过孔壁
排除，如果孔内有焊料，当焊料凝固时水汽就会在焊料内产生空隙（针眼），或挤出焊料在印制板正面产生锡球。
b.在印制板反面（即接触波峰的一面）产生的锡球是由于波峰焊接中一些工艺参数设置不当而造成的。如果助焊剂涂覆量
增加或预热温度设置过低，就可能影响焊剂内组成成分的蒸发，在印制板进入波峰时，多余的焊剂受高温蒸发，将焊料从
锡槽中溅出来，在印制板面上产生不规则的焊料球。
针对上述两面原因，我们采取以下相应的解决措施：
a.通孔内适当厚度的金属镀层是很关键的，孔壁上的铜镀层最小应为25um, 而且无空隙。
第二，使用喷雾或发泡式涂覆助焊剂。发泡方式中，在调节助焊剂的空气含量时，应保持尽可能产生最小的气泡，泡沫与
PCB 接触面相对减小。
第三，波峰焊机预热区温度的设置应使线路板顶面的温度达到至少100°C。适当的预热温度不仅可消除焊料球，而且避免
线路板受到热冲击而变形。
回流焊中锡球形成的机理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
等润湿不良，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。
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：
a.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。
b.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。
c.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。
d.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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