波峰焊夹具和板子有锡珠的原因分析及解决办法-合明科技

前言：

对于负责电子设备生产的每一个人而言，在波峰焊接和选择焊接时产生于 PCB 表面的锡珠都是一个让人非常***的问题。关于锡珠产生的原因和预防措施的讨论总是无休无止的，人们也习惯于把这归咎于焊接设备。

这一部分是人性使然，因为锡珠是在生产之后产生的，所以我们自然而然就把这个问题产生的原因归咎于生产过程。但是，产生锡珠的原因和可能的影响在广义的电子生产工艺范畴内存在着很大的信息缺口，而这使得这个命题的讨论变得非常困难。

关于锡珠的命题自从低固态含量助焊剂的面世和惰性气体在焊接设备上的使用后一直是很热门的。

在SMT/DIP制程工艺中，锡珠现象是焊接工艺中主要缺陷之一，它的产生是一个得很复杂的过程，也是***烦人的问题，要完全消除它，也是非常困难的。

焊锡珠的直径大致在0.2MM-0.4MM之间，也有超过此范围的（一些行业标准对锡珠进行了阐释：分类从MIL-STD- 2000标准中的不允许有锡珠，到IPC-A-610C标准中的每平方英寸少于5个）焊锡珠的存在，不仅影响电子产品的外观，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，在SMT回流焊接和DIP波峰焊中，焊锡锡珠的产生原因是多方面、综合的。

在DIP波峰焊工艺中，锡珠产生原因：

当焊接波峰中的液态焊料和焊盘剥离时（这个过程叫做 peel-off），锡珠的形成就在这个时间点发生了。液态焊料的高表面张力导致了球的形成。这揭示了锡珠形成的机理是符合物理学规律的，而这是无法改变的。

高速摄像机的观测显示，在几乎每一次焊盘和焊接波峰的液态焊料剥离时，锡球都会形成。这个小锡球获得了高运动能量并且在 PCB 表面和锡波之间上下弹跳 1-2 次。图 1 的连续图示清晰方便地显示了一个锡球的形成过程。

锡球的轨迹很大程度上取决于剥离产生位置的实际情况。举个例子，连接器的焊盘在沿着整个焊盘区域剥离时显示出相同的状况。锡球沿着弹道角度升起，然后撞击PCB 表面。由于线路板正处在运动中，这个撞击点会稍稍位于焊点的后面。这种类型的锡球被叫做主要锡球，我们不能和第二类锡球混淆。第二类锡球产生于波峰喷嘴的溅锡所致，或者是定制载具的缺陷材料所致，这种载具会在清洁过程中吸收清洁溶剂。

1、锡珠的形成原因锡珠是在线路板离开液态焊锡的时候形成的。当线路板与锡波分离时，线路板会拉出锡柱，锡柱断裂落回锡缸时，溅起的焊锡会在落在线路板上形成锡珠。因此，在设计锡波发生器和锡缸时，应注意减少锡的降落高度。小的降落高度有助于减少锡渣和溅锡现象；

2、锡珠形成的第二个原因是线路板材和阻焊层内挥发物质的释气。如果线路板通孔的金属层上有裂缝的话，这些物质加热后挥发的气体就 会从裂缝中逸出，在线路板的元件面形成锡珠；

3、锡珠形成的第三个原因与助焊剂有关。助焊剂会残留在元器件的下面或是线路板和搬运器（选择性焊接使用的托盘）之间。如果助焊剂没能被充分预热并在线路板接触到锡波之前挥发掉，就会产生溅锡并形成锡珠。因此，应该严格遵循助焊剂供应商推荐的预热参数；

4、锡珠是否会粘附在线路板上取决于基板材料。如果锡珠和线路板的粘附力小于锡珠的重力，锡珠就会从就会从 线路板上弹开落回锡缸中。 在这种情况下，线路板上的阻焊层是个非常重要的因素。比较粗燥（rough）的阻焊层会和锡珠有更小的接触面，锡珠不易粘在线路板上。在无铅焊接过程中，高温会使阻焊层更柔滑（SOFter），更易造成锡珠粘在线路板上。

二、解决方法路径：

1、选择与产品相匹配的合适助焊剂及焊料；

2、优化DIP波峰焊设置参数，如：喷雾量、预热温度、锡波高度及温度、链爪速度及爬坡角度、氮气量等等；

3、对相关材料进行有效管控，如PCB裸板、元器件、焊接辅助工具等。