SMC（表面貼裝元件）由于其體積小、成本低和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，在電子制造行業(yè)中越來(lái)越受歡迎。到目前為止，SMCs主要依靠回流焊接將其固定在PCB（印刷電路板）上，回流焊接的性能直接接近最終產(chǎn)品的性能。作為SMT(SurfaceMountTechnology)組裝過(guò)程中常見(jiàn)的缺陷，焊球的產(chǎn)生原因很多，控制難度大，成為SMT組裝過(guò)程中的一個(gè)主要問(wèn)題。

    一般來(lái)說(shuō)，焊球的直徑在0.2mm到0.4mm之間，通常主要出現(xiàn)在芯片組件的側(cè)面。有時(shí)，可以在IC和連接器的引腳周?chē)业胶盖颉Ｒ环矫?，焊球影響電子產(chǎn)品的外觀。另一方面，錫球可能會(huì)脫落，導(dǎo)致SMD（SurfaceMountDevices）短路，大幅降低電子產(chǎn)品的可靠性，這對(duì)于高密度、細(xì)引腳的組裝PCB來(lái)說(shuō)尤其麻煩。

    時(shí)至今日，PCBA潤(rùn)澤五洲經(jīng)過(guò)十多年的努力和專(zhuān)注，已成為專(zhuān)業(yè)的PCB解決方案供應(yīng)商，包括PCB制造、元器件采購(gòu)和SMT組裝。我們倉(cāng)庫(kù)的工藝工程師一直在不斷研究在SMT組裝過(guò)程中擊敗錫球的必要措施，并根據(jù)他們對(duì)錫球原因的深入分析總結(jié)出一些得心應(yīng)手的措施。

    焊球生成邏輯

    雖然回流焊后焊球最終會(huì)暴露出來(lái)，但整個(gè)組裝過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)它們的最終成型有所“貢獻(xiàn)”。首先，由于塌陷或擠壓，一些焊膏可能會(huì)留在焊盤(pán)外部。然后，殘留的焊膏通常會(huì)聚集在焊盤(pán)周?chē)?，特別是在芯片組件的兩側(cè)。最后，殘留的錫膏會(huì)在回流焊爐中熔化，隨著溫度的降低變成錫球。如果擠出過(guò)多的錫膏，就會(huì)產(chǎn)生更多的錫球。

    錫球的可能原因

    很明顯，在SMT組裝過(guò)程中，由于很多原因會(huì)產(chǎn)生錫球。原因一般可以分為兩類(lèi)：物質(zhì)原因和技術(shù)原因。

    重大原因

    →焊膏

    一種。觸變系數(shù)低；

    灣冷塌陷或輕微熱塌陷；

    C。助焊劑過(guò)多或活性溫度低；

    d.錫粉氧化或金屬顆粒不均；

    e.吸濕；

    →印刷電路板

    一種。PCB焊盤(pán)間距??；

    灣可焊性低的焊盤(pán)或元件；

    →模板

    一種。帶有毛刺的開(kāi)口墻；

    →刮刀

    一種。重量太低；

    灣變形的刮刀。

    技術(shù)原因

    一種。量太大；

    灣鋼網(wǎng)和PCB之間有殘留焊膏；

    C。能量不平衡或焊接溫度設(shè)置不當(dāng)；

    d.貼裝壓力過(guò)高；

    e.PCB和鋼網(wǎng)之間的空間太大；

    F。小角度刮刀；

    G。具有小開(kāi)口的模板；

    H。焊膏使用不當(dāng)；

    一世。其他原因包括人員、設(shè)備和環(huán)境。

    SMT組裝過(guò)程中避免焊球的措施

    措施#1：選擇符合SMT要求的焊膏。

    焊膏的選擇直接影響焊接質(zhì)量。當(dāng)焊膏在焊盤(pán)上具有不適當(dāng)?shù)慕饘俸?、氧化、IMC顆粒和厚度時(shí)，往往會(huì)制造焊球。在確定錫膏之前，需要先試用以確認(rèn)是否可以應(yīng)用于批量SMT組裝。符合SMT要求的焊膏具有以下特性：

    1.金屬含量高

    通常焊膏的金屬含量為88%至92%。隨著焊膏中金屬含量的增加，焊膏的粘度也隨之升高，這能夠有效地克服汽化產(chǎn)生的應(yīng)力。此外，較高的金屬含量使金屬粉末更致密，從而使金屬粉末易于結(jié)合而不是分開(kāi)。此外，較高的金屬含量能夠防止焊膏因難以形成的焊球而塌陷。

    2.灣錫膏的受控氧化

    就焊膏而言，較高的金屬氧化物含量總是會(huì)導(dǎo)致金屬粉末之間的結(jié)合電阻較高。此后，焊膏、焊盤(pán)和SMD之間的潤(rùn)濕性不足，降低了它們的可焊性。已經(jīng)總結(jié)出焊球的出現(xiàn)與金屬氧化物成正比。因此，焊膏中的氧化物應(yīng)嚴(yán)格控制在0.05%以下，以防止產(chǎn)生錫球。

    3.較大的金屬顆粒尺寸

    金屬顆粒越小，焊膏的整體表面積越大，導(dǎo)致更高的氧化，增加了焊球生成的機(jī)會(huì)。

    d.減少焊盤(pán)上的焊膏厚度

    焊盤(pán)上錫膏的正常厚度在0.1mm到0.2mm之間。當(dāng)焊盤(pán)上的錫膏太厚時(shí)，通常會(huì)導(dǎo)致塌陷，形成錫球。

    e.受控助焊劑含量和活性

    助焊劑含量過(guò)高容易導(dǎo)致焊膏部分塌陷，形成焊球。如果助焊劑的活性較低，則脫氧效果不佳，會(huì)產(chǎn)生錫球。

    F。適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存和應(yīng)用

    一般而言，焊膏應(yīng)在0至10℃的溫度范圍內(nèi)儲(chǔ)存。焊膏在使用前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱處理，除非溫度完全升至室溫，否則不得使用。應(yīng)按照規(guī)定的說(shuō)明進(jìn)行攪拌。從瓶中取出足夠的焊膏后，應(yīng)立即收回蓋子。通過(guò)印刷的電路板必須在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)進(jìn)行回流焊接。

    措施#2：應(yīng)正確設(shè)計(jì)模板開(kāi)口。

    模板厚度應(yīng)適當(dāng)設(shè)計(jì)，開(kāi)口率必須嚴(yán)格控制。模板厚度由PCB上間距最細(xì)的SMD決定。應(yīng)選擇相對(duì)較薄的模板，避免使用較厚的模板。

    當(dāng)模板開(kāi)孔的比例和開(kāi)孔形狀不合適時(shí)，可能會(huì)引起一些缺陷，從而導(dǎo)致錫球的產(chǎn)生。當(dāng)開(kāi)孔比例不合適時(shí)，焊膏往往會(huì)印刷到阻焊層上，從而在回流焊接過(guò)程中形成錫球。

    措施#3：應(yīng)提高模板清潔質(zhì)量。

    鋼網(wǎng)清洗質(zhì)量的提高有利于印刷質(zhì)量的提高。在錫膏印刷過(guò)程中，應(yīng)仔細(xì)清潔鋼網(wǎng)表面，及時(shí)清除殘留的錫膏，以防止回流焊過(guò)程中形成錫球。但是，如果模板清潔不當(dāng)，留在模板開(kāi)口底部的焊膏會(huì)堆積在開(kāi)口周?chē)?，從而容易產(chǎn)生錫球。

    措施#4：應(yīng)減少安裝應(yīng)力。

    實(shí)際上，安裝應(yīng)力也是導(dǎo)致錫球的主要原因，但很少引起人們的注意。安裝應(yīng)力由一些因素決定，例如PCB厚度、元件高度和貼片機(jī)噴嘴壓力設(shè)置。如果貼裝應(yīng)力過(guò)高，焊膏會(huì)被擠壓到焊盤(pán)外面，被擠壓的焊膏在回流焊后會(huì)變成錫球。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以將安裝應(yīng)力降低到可以將元件放置在印刷在焊盤(pán)上的焊膏上并可以適當(dāng)壓下的程度。不同的元件需要不同程度的安裝應(yīng)力，應(yīng)合理設(shè)置。

    措施#5：應(yīng)提高元件和焊盤(pán)的可焊性。

    元件和焊盤(pán)的可焊性直接影響焊球的產(chǎn)生。如果元件和焊盤(pán)都受到嚴(yán)重氧化，由于氧化物過(guò)多會(huì)消耗一些助焊劑，從而也會(huì)因焊接不完全和潤(rùn)濕性而產(chǎn)生錫球。因此，必須保證元件和PCB的來(lái)料質(zhì)量。

    措施#6：應(yīng)優(yōu)化焊接溫度曲線。

    焊球是在回流焊接過(guò)程中真正制造的，其過(guò)程包含四個(gè)階段：預(yù)熱、升溫、回流焊接和冷卻。預(yù)熱和升溫的目的是減少對(duì)PCB和元器件的熱攻擊，保證熔化的焊膏可以部分揮發(fā)，防止溫度上升過(guò)快引起塌陷或飛濺，這是形成錫球的主要原因。

    要想在回流焊爐中獲得優(yōu)化的溫度曲線，解決的辦法是控制回流焊的溫度，防止預(yù)熱階段溫度上升過(guò)快。溫升速度控制在2℃/s以下，錫膏、元器件、焊盤(pán)溫度上升到120℃～150℃。因此，可以減少回流焊接階段元件的熱侵蝕。

    措施#7：其他元素應(yīng)該得到很好的控制。

    通常，錫膏印刷的最佳溫度范圍為18至28℃，RH（相對(duì)濕度）為40%至70%。如果溫度太高，錫膏的粘度會(huì)變低；如果RH太高，焊膏會(huì)吸收更多的水。這兩種情況的結(jié)果都在于焊球的產(chǎn)生。因此，應(yīng)控制好車(chē)間的溫度和相對(duì)濕度。

    焊球缺陷的產(chǎn)生是一個(gè)如此復(fù)雜的過(guò)程，其產(chǎn)生的原因很多。因此，必須考慮綜合因素來(lái)阻止焊球被激起。綜上所述，模板設(shè)計(jì)要準(zhǔn)確，開(kāi)孔參數(shù)要符合SMT要求；焊膏必須按照嚴(yán)格的規(guī)定儲(chǔ)存和使用；安裝壓力應(yīng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)；應(yīng)優(yōu)化回流焊接溫度曲線。

    根據(jù)PCB潤(rùn)澤五洲10多年的SMT組裝經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)60%~80%的錫球是由于貼裝壓力不當(dāng)造成的。因此，必須特別注意貼片機(jī)上的貼裝壓力設(shè)置，以免焊膏被擠壓到焊盤(pán)外，從而增加焊膏產(chǎn)生的機(jī)會(huì)。