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SMT生产中锡珠的产生原因及控制方法介绍 - 合明科技

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-05-17 14:55:14    来源:PCBA清洗    作者:合明科技    浏览次数:23
导读

SMT生产中锡珠的产生原因及控制方法介绍,十多年来,随着电子信息产品的轻、薄、省电、小型化、平面化的不断发展,促使不同用途的电子产品必须采用表面贴装(SMT)技术。而锡珠对于电子产品具有严重的危害性,因此如何减少锡珠是SMT 企业重点管控的内容之一。

十多年来,随着电子信息产品的轻、薄、省电、小型化、平面化的不断发展,促使不同用途的电子产品必须采用表面贴装(SMT)技术。而锡珠对于电子产品具有严重的危害性,因此如何减少锡珠是SMT 企业重点管控的内容之一。

根据相关案例,SMT 生产中,回流焊接时,由于锡膏金属微粒飞溅,容易形成微小球状焊料珠或不规则形状的焊料粒,这就是锡珠(见下图)。锡珠是SMT生产的主要缺陷之一,直径约为0.2 ~ 0.4mm,主要出现在贴片元件侧面或者IC 引脚之间,不仅影响PCB产品外观,而且在使用中可能造成短路现象,严重影响电子产品质量和寿命,甚至可能造成人身伤害。

一、模板问题导致产生锡珠及其控制方法

模板太厚,锡膏印刷就厚,回流焊后易产生锡珠。

模板厚度选择原则:

1-SMT生产中锡珠的产生原因及控制方法,合明科技.jpg

如模板太厚导致锡珠多,尽快重新制作模板。模板开孔未做防锡珠处理,易产生锡珠。无论有铅或无铅,印锡模板的Chip 件开孔均需防锡珠开孔。模板开口不当、过大、偏移,都会导致锡珠产生。PAD大小决定着模板开孔的大小,模板开口设计z关键的要素是尺寸、形状。为避免锡膏印刷过量,将开口尺寸设计成小于相应焊盘接触面积的10% ;无铅模板开口设计应比有铅的大一些,使锡膏尽可能完全覆盖焊盘。 

二、印刷参数不当导致锡珠及其控制方法 

印刷完后锡膏有塌边现象,过回流炉后可能形成锡珠。锡膏有塌边,这和印刷机刮刀压力、速度、脱模速度有关系。如有锡膏塌边现象,需重新调整刮刀压力、速度或脱模速度,减轻塌边,减少锡珠发生。未对好位就开始印刷,印刷偏移,使部分锡膏沾到PCB 上,可能形成锡珠。PAD上印刷锡膏过厚,元件下压后多余锡膏溢流,易形成锡珠。锡膏印刷厚度是生产中一个主要参数,通常等于模板厚度的(1+10%±15%) 之间,过厚导致塌边易形成锡珠。 

印刷厚度是由模板厚度所决定,与机器的设定和锡膏特性有一定关系。印刷厚度的微量调整,经常是通过调节刮刀压力及印刷速度来实现。 

三、置件压力问题导致产生锡珠及其控制方法 

如果贴片中置件压力设定过大,当元件压在锡膏上时,就可能有一部分锡膏被挤在元件下面,回流焊阶段,这部分锡膏熔化易形成锡珠,因此应选择适当的置件压力。 

四、炉温问题导致产生锡珠及其控制方法 

回流焊曲线可分为预热、保温、回流和冷却四个阶段。预热阶段升温到120~ 150度之间,可除去锡膏中易挥发的溶剂,减少对元件的热振动;同时锡膏内部会发生气化现象,如果锡膏中金属粉末之间的粘结力小于气化产生的力,就会有少量锡膏从PAD上溢流离开,有的则躲到片状阻容件下面,回流后形成锡珠。 

由此可见,预热温度越高、预热区升温太急,就会加大气化现象飞溅,就越容易形成锡珠。因此调整回流炉温、降低输送带速度,采取较适中的预热温度和预热速度来控制锡珠。 

五、制程管控问题导致产生锡珠及其控制方法 

锡膏使用注意事项主要包括以下几个方面:在规定的保存条件下,锡膏存储期限一般为3~ 6个月 ;锡膏使用应遵循“先进先出”原则,应以密封形式保存在恒温冰箱内,温度在2℃~ 10℃ ;使用前,从冰箱中取出、密封置于室温下至少回温4H,待锡膏达到室温时打开瓶盖,取出部分锡膏后,将里面的盖子与锡膏之间空气全部挤净,立即盖好外盖。若在低温开瓶,易吸收水汽,再流焊时易产生锡珠;开封后应按要求搅拌均匀,降低锡膏黏度,开盖后原则上应在当天内一次用完;锡膏置于模板上超过30分钟未使用时,应用印刷机的搅拌功能搅拌后再使用,若间隔时间较长(超过1H),应将锡膏重新放回罐中盖紧瓶盖,再次使用应搅拌均匀 ;从模板收掉锡膏时,要换另一个空罐装,防止污染新鲜锡膏,从模板上刮回的锡膏也应密封冷藏。 

制程管理也有其相应的要求:印刷时的z佳温度为25℃±3℃,相对湿度为45%~ 65%,温湿度过高,锡膏容易吸收水汽,回流时易产生锡珠;印刷失败后,z好用超声波清洗设备彻底清洗PCB,晾干后再放入烘箱按规范烘烤,以防止再使用时出现锡珠 ;清洁模板不及时、或擦拭不彻底,导致模板背面有残余锡膏,污染PCB板面,产生锡珠。必须严格按照模板清洁规范操作,确定专人清洁、检查;印刷锡膏后,PCB 应在尽可能短的时间内贴装完,以防止助焊剂等溶剂挥发,易产生锡珠。 

在SMT 生产中,产生锡珠的因素有诸多方面,只顾关注某一方面或调整某一项参数是远远不够的。我们需要在生产前的准备阶段和生产过程中仔细管控好各个细节,研究好如何控制影响锡珠的各项因素,从而使焊接达到z佳的效果,满足电子连技术的高质量要求。

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六、电路板基板清洗

在电路板基板加工过程中,锡膏和助焊剂会产生残留物质,焊剂残留物会随着时间逐渐硬化并形成金属卤酸盐等腐蚀物,对电子产品的工作寿命和可靠性产生影响。因此彻底清除印制板的残留焊剂、焊料及其它污染物,对电路板基板进行清洗是非常有必要的。

不同类型的助焊剂残留的成分不同,水基清洗剂的清洗材料对去除焊接残留的能力也不同。在机器因素上,需考虑运行时是否存在泡沫问题。目前大部分清洗工艺分为超声波清洗工艺和喷淋清洗工艺。在喷淋清洗工艺下,对泡沫的容忍度更低,要求无泡或泡沫极小且能迅速消泡。

电路板基板清洗剂在满足清洗的条件下,还需考虑环保问题。目前普遍适用的是RoHS 2.0,REACH法规,欧盟无卤指令HF,索尼标准SS-00259等法令法规。在选择清洗剂的时候注意是否满足以上法令法规要求。

推荐合明科技的水基清洗剂W3000D-2,对电路板基板上锡膏和助焊剂会产生残留物质,有相当优秀的清洗效果。


 
(文/合明科技)
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