輝翔蒼穹 【電子制造得其道】

  文章類型：T

  【編者按】

  錫珠是什么？發生的原因是什么？如何消除？

  電子產品的精細化發展導致PCBA組裝越來越復雜。板上的各種元件封裝之間尺寸差異也越來越大，元件之間的組裝間隙也越來越小，這些因素促進了選擇性波峰焊的廣泛應用。選擇性波峰焊能完成一些結構復雜的PCBA波峰焊接，比如：

  PTH小間距的元器件越來越多，比如0.5mm pitch 及更小。

  PTH 元件焊點距離T元器件太近，無法滿足傳統的波峰焊治具的設計。

  雙面插件元件，插件元件的高度無法滿足傳統波峰焊。

  接地焊盤的爬錫高度不夠，傳統波峰焊無法對單點焊接進行有效控制。

  與傳統的波峰焊接工藝相比，選擇性波峰焊接工藝由于是單點松香噴涂，降低了助焊劑消耗，而且降低了錫爐內熔融焊錫的氧化機率，減少錫渣的產生，降低了加工成本。

  問題描述

  某電子產品在完成波峰焊接后，產生了錫珠（Solder ball）的不良現象，錫珠在連接器兩個PIN腳之間，用靜電刷子可以去除。不良率100% ，每片板子上都有10個以上的錫珠。

  產生錫珠的位置通常有兩種情況，第一種是一致的重復的，錫珠的位置通常在相鄰的兩個PIN腳之間（如下圖），但PIN腳位置不固定；第二種是隨機的，沒有規律，沒有固定的位置。

   失效分析

  根據當前不良的現象，此不良屬于第一種現象在PIN腳之間。根據魚骨圖分析，其主要因素有助焊劑類型、助焊劑用量、預熱溫度、PCB 阻焊層以及治具設計。

  參數優化

  助焊劑過多或預熱溫度偏低可能導致溶劑或水分不能完全蒸發，過波峰的時候會有濺錫的現象而導致錫珠的產生。殘留松香的粘性會吸附一些錫濺在阻焊層上面，從而導致錫珠的產生。通過調整助焊劑噴涂量和預熱溫度高低，錫珠問題仍然存在，沒有明顯的改善。

  助焊劑類型影響

  對各種類型助焊劑(溶劑型的，水基型，以及不同固體含量等) 進行比對實驗。根據實驗結果來看，不同助焊劑情況下，錫珠的出現機率差異不明顯，不能完全杜絕錫珠的產生。

  PCB 設計的影響

  導致錫珠產生的因素有很多，阻焊層狀況就是其中重要的一個因素。阻焊層在波峰焊接過程中會變得柔軟，就像焊料合金粘在膠粘劑上一樣。玻璃化轉變溫度(Tg)是評估阻焊層材料的一項重要指標。使用高Tg的阻焊材料將減少甚至消除錫珠。阻焊的固化時間、固化溫度也會影響錫珠效應。對各種PCB阻焊層材料進行了比對實驗，根據比對結果來看，不同阻焊層材料對錫珠的影響比較小，沒有一款合適的材料能完全杜絕錫珠出現。

   治具設計優化

  選擇一些比較容易上錫而且不是太厚的線路板進行試驗，在中間區域加入鋼片以預防錫珠的產生。試驗結果表明加入鋼片以隔開PIN腳的方法可有效預防錫珠。但是需要調整適當的參數，比如焊接時間，焊接高度等以克服通孔內上錫高度不足的問題。

  PCB絲印和阻焊層設計

  鋼片應用的局限性和對孔內上錫高度的影響限制了這項措施的應用。所以考慮通過優化PCB設計來改善選擇性波峰焊錫珠。在焊接區域增加絲印層，在焊接區域進行了比對，從比對結果來看。在焊接區域取消阻焊層有顯著的改善。

  總結&結論

  不同助焊劑類型可以減少錫珠的產生，但是不能完全杜絕。

  利用鋼片治具隔開PIN腳可以防止錫珠的產生，但是對孔內爬錫高度有影響。

  焊接區域增加絲印可以減少錫珠的產生。

  焊接區域取消阻焊層設計可以避免錫珠的產生。

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