张 伟，陈中炜 （格力电器（合肥）有限公司，安徽 合肥 230088）
摘 要：焊接锡珠（SOLDER BALL）现象是外表贴装（SMT）进程回流焊及操控器焊接进程中波峰焊的首要 缺点，首要发生在电子元器材的周围，由许多要素引起，它是操控器体系出产进程的首要缺点之一，它的发生 是1个杂乱的进程，也是最烦人的问题，要彻底消除它，是十分困难的，一般来说，锡珠发生的原因是多方面 的、归纳的及外界环境影响导致的，本文经过对SMT出产进程或许发生锡珠的各种原因的剖析，提出相应得解 决办法。
要害词：锡珠；回流焊；原因；防备
0 导言
锡珠直径在(0.2~0.4) mm之间，也有超越此规模 的，首要会集在PCB板上元器材的周围。锡珠的存在， 为产品的质量可靠性埋下了危险。原因是现代化PCB板 元器材密度高、距离小，锡珠在运用进程或许掉落、 搬运，然后导致元器材短路，影响产品的质量及运用情 况。因而澄清它发生的原因，并对它进行有用的操控， 就显得尤为重要了。
1 锡珠缺点现象及其判别规范
1.1 回流焊中锡珠缺点现象
焊膏是由各种金属合金组成，回流焊接中锡珠一般 是在焊膏塌落(slump)或在处理期间压出焊盘时发生的， 如图1所示。在再流期间，焊膏从首要的沉积中孤立出 来，与来自其他焊盘的剩下焊膏集结，或许从元件体的 旁边面冒出构成大的锡珠，或许留在元件的下面，如图2 所示。
1.2 IPC-610C对锡珠缺点的可接纳条件
1）不合格——1、2、3级要求
锡珠/飞溅的呈现破坏了设定规则的最小电气间 隙；这些锡珠没有被涂敷层夹陷(指产品在正常的运用 环境下，锡珠不会发生移动)，也没有附着在金属触 点上。
2）不合格(痕迹)——1、2、3级要求
锡珠/飞溅散布在焊盘或印制线条周围0.13 mm规模 内，或许锡珠直径大于0.13 mm，如图3所示。
IPC-A-610C将0.13 mm(0.005 12英寸)直径的钎 料或每600 mm2(0.9平方英寸)面积上，少于5颗分为 第一类可接受的，并作为第二与第三类的工艺符号。 IPC-A-610 C答应“夹陷的”不搅扰最小电气空隙的锡 珠。可是，即使是“夹陷”的锡珠都或许在运送、处理 或饱尝振荡后变成可移动的。
2 回流焊接中锡珠的构成原因
1）解说回流焊中锡珠飞溅的几种理论
回流焊接进程中发生的溅锡珠现象的机理，现在存 在下列几种理论解说：
①“小爆破”理论，如表1。
该理论以为：再流焊接中焊膏中助焊剂的剧烈排气 或许引起熔化焊点中的小爆破，钎料颗粒在高温中的 飞溅就或许发生。然后促进钎料颗粒在再流腔内空中乱 飞，飞溅在PCB上构成锡珠粘附。当PCB资料内部夹有 潮气时，和助焊剂排气有相同的作用。类似地，PCB板 外表上的外来污染也是引起溅锡的原因。
②溶剂排放理论
溶剂排放理论以为：焊膏助焊剂中运用的溶剂有必要 在再流时蒸腾。假如运用过高温度，溶剂会“闪沸” 成气体(类似于在热锅上滴水)，把固体带到空中，随机 散落到板上，成为助焊剂飞溅。为了证明或辩驳这个 理论，美国专家罗丝·伯思逊等人运用热板作样板进 行导热性实验，并作测验。运用的温度设定点分别为 190 ℃、200 ℃和220 ℃。实验定论是：不含钎料粉末 的膏状助焊剂在任何情况下都不呈现飞溅。含有粉末的 助焊剂(焊膏)在钎料熔化和焊接期间一直都有飞溅。显 然溶剂排气理论不能解说锡珠飞溅现象。
③结合理论：
持此观念的人以为：当钎料熔化和结合时熔化资料 的外表张力——一种很大的力气——在被夹住的助焊剂 上施加了压力，当压力满足大时，猛烈地排出。这一理 论得到了对BGA内钎料空泛研讨者的支撑，其间描绘 了外表张力和助焊剂排气之间的联络(助焊剂排气率模 型)。因而，有力的喷出是锡珠飞溅最或许的原因。接 下来的实验室助焊剂飞溅模仿实验阐明晰结合的影响。 彻底的烘干大大地削减了飞溅现象，如表2所示（表2是 来自金属结合的助焊剂飞溅模仿-烘干的研讨）。
2）或许引起溅锡珠的要素
依据结合理论树立的结合模型剖析，详细影响飞溅 现象的潜在要素，如表1所示（表1或许引起溅锡珠的 要素）。
总归，任何办法，假如使焊膏粉球或许沉积在PCB 上，并在回流进程时仍存在，都能够发生锡珠。包含：① 在丝印期间没有擦洗模板底面(模板脏)；②误印后不恰当 的清洁办法；③丝印期间不小心的处理；④基板资料和污 染物中过多的潮气；⑤极快的温升斜率(超越4 ℃/s)。
3 回流焊接中的防备办法
1）最小化
优化助焊剂载体的化学成分和再流焊接温度曲线， 将溅锡减到最低。经过评价清楚地表明晰活性剂、溶 剂、合金和再流焊接温度曲线对溅锡珠程度有重要影 响。这些参数的恰当调整能够将溅锡珠现象减到最小。
2）确挑选助焊剂资料
聚合助焊剂有期望终究供给1个或许最小化的溅锡 珠的处理方案，由于潜在的飞溅资料在温度激化的聚 合进程中被围住。因而，没有液体助焊剂留下来发生 飞溅。
3）回流温度曲线的挑选
回流温度曲线和资料类型两者都有必要调整以使飞溅 最小。图4示出了一条没有平整保温区的线性上升温度 曲线，实验结果是一切资料都存在一些溅锡现象。根据 飞溅机理的假定，这个线性曲线没有充沛烘干助焊剂。 图5所示的根本曲线包含1个160 ℃的高温保温(烘干) 区，以蒸腾一切的溶剂。这种溶剂的蒸发增加了剩下助 焊剂的粘性，削减了进入再流区后的蒸发成份，因而减 少了飞溅。可是，这样烘干带来的潜在问题是钎料的熔 湿性变差和易发生空泛。运用惰性气体(氮气)能够协助 改进熔湿和削减空泛，但对飞溅却无作用。
4）正确地规划模板开口形状
前面已讨论到模板开孔的形状是在免洗焊膏运用中 的1个要害规划参数。是构成具有高可靠性的高质量焊 点所要求的满足的焊膏量的根底。为了处理在片状元件 上的溅锡珠的问题，在讨论各种模板开孔的形状中，最 盛行的是homeplate开孔规划(图6)。听说这种homeplate 规划能够在需求的当地精确地供给焊膏，从片状元件的 角上去掉过多的焊膏。可是，homeplate规划会带来焊膏 的粘附区域缺乏的问题，焊膏供给很小的与零件触摸的 面积，因而易构成元件偏位。除此之外，homeplate规划 不能消除片状元件下面和相邻方位的锡珠。在片状元件 下面呈现过多种焊膏的模板规划方案，包含：
① homeplate模板(图6)；
②比矩形片状元件焊盘形状削减85%的模板(图7)；
③对片状元件的T形开孔模板(图8)。
图6所示的模板能削减在片状元件上的锡珠的数 量，可是不能彻底消除。图7所示的模板有80%的片状 元件呈现锡珠。而图8所示的模板可去掉50%的锡珠。 因而，这三种模板没有哪个能有用地消除锡珠，一起在 安装期间供给满足的粘附力来将元件固定在位。图9示 出了85%的U形模板。在U形模板上，片状元件下面的 中心部分是没有焊膏的。模板资料是0.16 mm厚度的不锈钢，选用化学腐蚀工艺。这种规划现已证明能够供给 接连的焊膏沉积。
实验证明晰对片状元件运用U形开孔模板能较好地 消除锡珠。这种U型模板在其所需求的方位上能够供给 精确的焊膏，而没有或许构成锡珠从片状元件体下面挤 出的当地供给过剩的焊膏。U形开孔模板只在其需求的 当地呈现焊膏，且散布在片状元件体的边际，不直接在 元件体中心的下面。这样一来，假如片状元件贴放违背 方位，焊膏沉积满足在整个进程和再流焊接中保持住 零件。
4 定论
优质的焊膏结合正确的温度曲线，能够到达实践消 除焊锡和助焊剂的飞溅，相对于易蒸发溶剂含量高和 熔湿速度慢的焊膏能够到达最好的作用。供给给外表贴 装元件的焊膏数量与方位的改进，直接影响锡珠与锡尘 的呈现与否。经过在恰当的方位供给适量的焊膏，终究 产品质量就能够大大提高。对片状元件来说运用U形开 孔，能够大大地削减锡珠的发生。对QFP焊盘的减小， 消除了相邻焊盘之间的锡尘。结合恰当的焊盘尺度与形 状，就可为PCB的安装出产构成一种优化的高质量的生 产工艺。
参考文献：
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