SMT生產(chǎn)中錫珠的產(chǎn)生原因及控制方法

隨著(zhù)科技的進(jìn)步，電子信息產(chǎn)品也在不斷的向輕、薄、省電、小型化、平面化發(fā)展，促使不同用途的電子產(chǎn)品必須采用表面貼裝(SMT)技術(shù)。而錫珠對于電子產(chǎn)品具有嚴重的危害性，因此如何減少錫珠是SMT企業(yè)重點(diǎn)管控的內容之一。和華電子為您解憂(yōu)：
錫珠是SMT生產(chǎn)的主要缺陷之一，直徑約為0.2～0.4mm，主要出現在貼片元件側面或者IC引腳之間，不僅影響PCB產(chǎn)品外觀(guān)，而且在使用中可能造成短路現象，嚴重影響電子產(chǎn)品質(zhì)量和壽命，甚至可能造成人身傷害。
錫珠是多種因素造成的，原材料、錫膏、模板、裝貼、回流焊、環(huán)境等都可能導致產(chǎn)生錫珠。因此研究它產(chǎn)生的原因，并力求進(jìn)行最有效控制就顯得猶為重要。
原材問(wèn)題導致產(chǎn)生錫珠及其控制方法
1. PCB質(zhì)量、元器件
PCB 的焊盤(pán)(PAD)設計不合理，如果元器件本體過(guò)多壓在PAD上把錫膏擠出過(guò)多,可能產(chǎn)生錫珠。設計PCB時(shí)，就要選定合適的元器件封裝及合適的PAD。
PCB阻焊膜印刷不好、表面粗糙，導致回流時(shí)出現錫珠，必須加嚴PCB來(lái)料入檢，阻焊膜嚴重不良時(shí)，必須批退或報廢處理。
焊盤(pán)有水份或污物，導致產(chǎn)生錫珠，必須仔細清除PCB上的水份或污物，再投用生產(chǎn)。
另外，經(jīng)常會(huì )遇到客戶(hù)來(lái)料為不同封裝尺寸器件的代用要求，導致器件和PAD不匹配，易產(chǎn)生錫珠，因此應盡量避免代用。
2. PCB受潮
PCB中水分過(guò)多，貼裝后過(guò)回流爐時(shí)，由于水分急劇膨脹產(chǎn)生氣體，產(chǎn)生錫珠。要求PCB在投入SMT生產(chǎn)前必須是干燥真空包裝，如有受潮需要用烘箱烘烤后使用。對于有機保焊膜(OSP)板，不允許烘烤。依生產(chǎn)周期算，OSP板未超3個(gè)月可上線(xiàn)生產(chǎn)，超3個(gè)月則需換料。
3. 錫膏選用
錫膏顯著(zhù)地影響著(zhù)焊接質(zhì)量，錫膏中的金屬含量、氧化物含量、金屬粉末粒度、錫膏活性等都不同程度影響著(zhù)錫珠的形成?，^金屬含量、黏度。正常情況，錫膏中金屬含量的體積比約為50%左右、質(zhì)量比約為89%～91%，其余為助焊劑(Flux)、流變性調節劑、黏度控制劑、溶劑等。如果助焊劑比例過(guò)多，錫膏黏度降低，在預熱區，助焊劑氣化時(shí)產(chǎn)生的力過(guò)大易產(chǎn)生錫珠。
錫膏黏度是影響印刷性能的重要因素，通常在0.5 ～1.2 KPa·s之間，模板印刷時(shí)，錫膏黏度最佳約為0.8 KPa·s。金屬含量增加時(shí)，錫膏黏度增加，能更有效地抵抗預熱區中氣化產(chǎn)生的力，也可減小錫膏印刷后塌落趨勢，可減少錫珠。
氧化物含量。錫膏中氧化物含量也影響焊接效果。氧化物含量越高，金屬粉末熔化后結合過(guò)程中所受阻力就越大，回流焊階段，金屬粉末表面氧化物含量還會(huì )增高，不利于焊盤(pán)“潤濕”而產(chǎn)生錫珠。因此在金屬粉末(Powder)制程中須要求真空化操作，防止Powder氧化。
金屬粉末的粒度、均勻性。金屬粉末是極細小的球狀顆粒，其形狀、直徑大小及均勻性均影響其印刷性能。較細的顆粒中氧化物含量較高，如果細顆粒比例大，會(huì )有更好的印刷清晰度，但卻易產(chǎn)生塌邊，使錫珠增多;較大的顆粒比例大，使連錫增多，其均勻度相差大，會(huì )導致錫珠增多。
錫膏活性。錫膏活性不好，干得太快，如果加了過(guò)量稀釋劑，在預熱區，稀釋劑氣化產(chǎn)生的力過(guò)大易產(chǎn)生錫珠。如果遇到活性不好的錫膏，最好馬上停用更換活性好的。
模板問(wèn)題導致產(chǎn)生錫珠及其控制方法
模板太厚，錫膏印刷就厚，回流焊后易產(chǎn)生錫珠。
模板厚度選擇原則：
如模板太厚導致錫珠多，盡快重新制作模板。
模板開(kāi)孔未做防錫珠處理，易產(chǎn)生錫珠。無(wú)論有鉛或無(wú)鉛，印錫模板的Chip件開(kāi)孔均需防錫珠開(kāi)孔。
模板開(kāi)口不當、過(guò)大、偏移，都會(huì )導致錫珠產(chǎn)生。PAD大小決定著(zhù)模板開(kāi)孔的大小，模板開(kāi)口設計最關(guān)鍵的要素是尺寸、形狀。為避免錫膏印刷過(guò)量，將開(kāi)口尺寸設計成小于相應焊盤(pán)接觸面積的10%;無(wú)鉛模板開(kāi)口設計應比有鉛的大一些，使錫膏盡可能完全覆蓋焊盤(pán)。
印刷機參數設定調整不當導致產(chǎn)生錫珠及其控制方法
印刷完后錫膏有塌邊現象，過(guò)回流爐后可能形成錫珠。錫膏有塌邊，這和印刷機刮刀壓力、速度、脫模速度有關(guān)系。如有錫膏塌邊現象，需重新調整刮刀壓力、速度或脫模速度，減輕塌邊，減少錫珠發(fā)生。
未對好位就開(kāi)始印刷，印刷偏移,使部分錫膏沾到PCB上，可能形成錫珠。
PAD上印刷錫膏過(guò)厚,元件下壓后多余錫膏溢流，易形成錫珠。錫膏印刷厚度是生產(chǎn)中一個(gè)主要參數，通常等于模板厚度的(1+10%±15%)之間，過(guò)厚導致塌邊易形成錫珠。
印刷厚度是由模板厚度所決定，與機器的設定和錫膏特性有一定關(guān)系。印刷厚度的微量調整，經(jīng)常是通過(guò)調節刮刀壓力及印刷速度來(lái)實(shí)現。
置件壓力問(wèn)題導致產(chǎn)生錫珠及其控制方法
如果貼片中置件壓力設定過(guò)大，當元件壓在錫膏上時(shí)，就可能有一部分錫膏被擠在元件下面，回流焊階段，這部分錫膏熔化易形成錫珠，因此應選擇適當的置件壓力。
爐溫問(wèn)題導致產(chǎn)生錫珠及其控制方法
回流焊曲線(xiàn)可分為預熱、保溫、回流和冷卻四個(gè)階段。預熱階段升溫到120～150度之間，可除去錫膏中易揮發(fā)的溶劑，減少對元件的熱振動(dòng);同時(shí)錫膏內部會(huì )發(fā)生氣化現象，如果錫膏中金屬粉末之間的粘結力小于氣化產(chǎn)生的力，就會(huì )有少量錫膏從PAD上溢流離開(kāi)，有的則躲到片狀阻容件下面，回流后形成錫珠。
由此可見(jiàn)，預熱溫度越高、預熱區升溫太急，就會(huì )加大氣化現象飛濺，就越容易形成錫珠。因此調整回流爐溫、降低輸送帶速度，采取較適中的預熱溫度和預熱速度來(lái)控制錫珠。想要了解更多的信息嗎？歡迎關(guān)注和華電子。