葡萄珠效應(yīng)（Graping Effect）定義

葡萄珠效應(yīng)，又稱(chēng)爲(wèi)葡萄球現(xiàn)象，是指在SMT（Surface Mount Technology，錶麵貼裝技術(shù)）焊接過(guò)程中，部分錫膏沒(méi)有完全熔化併融閤在一起，而是形成瞭一顆顆獨(dú)立的錫珠，併可能堆疊在一起，外觀(guān)上類(lèi)似於葡萄串，這種現(xiàn)象在電子組裝行業(yè)中是一箇常見(jiàn)的問(wèn)題。

葡萄珠效應(yīng)的危害

電氣性能問(wèn)題：錫珠可能橋接相鄰的電路或元件，導(dǎo)緻短路。

機(jī)械穩(wěn)定性下降：額外的錫珠可能影響産品的機(jī)械強(qiáng)度和可靠性。

外觀(guān)質(zhì)量差：影響産品外觀(guān)，不符閤高質(zhì)量電子産品的要求。

功能性缺陷：可能導(dǎo)緻元器件功能失效，影響産品性能。

返工成本增加：需要對(duì)受影響的産品進(jìn)行額外的檢查和修複工作，增加瞭生産成本。

葡萄珠效應(yīng)形成原因

錫膏受潮氧化：錫膏存儲(chǔ)不當(dāng)、迴溫或攪拌不充分，以及使用前未徹底榦燥的鋼闆都可能導(dǎo)緻錫膏氧化。

助焊劑揮髮?zhuān)哄a膏中的助焊劑如果提前揮髮?zhuān)瑢o(wú)法有效去除金屬錶麵的氧化物，影響焊接質(zhì)量。

迴焊溫度不足：焊接溫度不夠高，使得錫膏不能完全熔化併融閤。

印刷量過(guò)少：錫膏印刷量過(guò)少時(shí)，錫膏與空氣接觸麵積增大，更容易氧化。

迴流焊麴線(xiàn)不當(dāng)：如陞溫斜率太低，助焊劑可能因加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而失去活性。

錫膏配方：錫膏配方的精確調(diào)整對(duì)於預(yù)防葡萄珠效應(yīng)至關(guān)重要，需要綜閤考慮助焊劑的活性、錫粉尺寸和形態(tài)、閤金成分以及溶劑與載體的平衡，以確保在迴流焊接過(guò)程中錫膏能夠均勻熔化，減少或避免葡萄珠的産生。

葡萄珠效應(yīng)如何形成的

形成過(guò)程主要涉及助焊劑的活性喪失和錫膏的不完全熔化。當(dāng)助焊劑因揮髮或過(guò)熱失去活性，無(wú)法有效除去錫膏及基闆錶麵的氧化物時(shí)，錫膏中的錫粉雖然熔化，但由於缺乏助焊劑的保護(hù)，熔融的錫粉難以融閤在一起，反而各自形成獨(dú)立的錫珠。

隨著電子設(shè)備小型化的不斷推進(jìn)，對(duì)微型化有源和無(wú)源元件的需求日益增長(zhǎng)，這對(duì)符閤RoHS標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)鉛電子組裝技術(shù)提齣瞭更高的挑戰(zhàn)。特彆是在使用更精細(xì)的錫膏沈積尺寸時(shí)，錫粉暴露於空氣中的錶麵積急劇上陞，衕時(shí)助焊劑的相對(duì)量減少，這一矛盾在無(wú)鉛閤金（相較於傳統(tǒng)的錫鉛閤金）需要更高迴流溫度的情況下尤爲(wèi)突齣，從而加劇瞭葡萄珠效應(yīng)的産生風(fēng)險(xiǎn)。

如何最大程度減少葡萄珠效應(yīng)

1. 優(yōu)化印刷工藝

鋼網(wǎng)開(kāi)孔設(shè)計(jì)：通過(guò)調(diào)整鋼網(wǎng)開(kāi)孔的麵積比(AR)來(lái)優(yōu)化印刷質(zhì)量。保持AR值高於0.66，可提陞錫膏轉(zhuǎn)移效率併減少葡萄珠效應(yīng)。方形開(kāi)孔相比圓形在某些情況下能提供更高的錫膏體積和更穩(wěn)定的印刷效果，從而降低缺陷率。

優(yōu)化鋼闆設(shè)計(jì)：適當(dāng)增加開(kāi)孔寬度，以增加助焊劑和錫膏量，提陞焊接麵的抗氧化能力。

2. 選用閤適錫膏

錫粉尺寸與類(lèi)型：雖然細(xì)小錫粉有利於精密印刷，但其增加的錶麵積也意味著更高的氧化風(fēng)險(xiǎn)。選擇具有良好抗氧化特性的助焊劑配方的錫膏，特彆是對(duì)於微小顆粒錫膏，是至關(guān)重要的。

使用榦燥設(shè)備：確保錫膏存儲(chǔ)和使用環(huán)境的低濕度，使用前徹底迴溫併適當(dāng)攪拌。

選擇閤適的錫膏：針對(duì)小尺寸元件使用活性較高的錫膏，以增強(qiáng)其抗氧化能力。

適量印刷錫膏：保證適當(dāng)?shù)腻a膏量，避免印刷過(guò)薄導(dǎo)緻氧化加速。

印刷後有效壽命：錫膏闆在空氣中的有效暴露時(shí)間隨鋼網(wǎng)開(kāi)孔尺寸的減小而縮減。鋼網(wǎng)開(kāi)孔尺寸越小、鋼網(wǎng)越薄，印刷錫膏量越少，錫膏髮榦的速度越快。

3. 迴流焊麴線(xiàn)優(yōu)化

•   採(cǎi)用線(xiàn)性迴流麴線(xiàn)：相比保溫型麴線(xiàn)，線(xiàn)性迴流至峰值(RTP)麴線(xiàn)能減少總熱暴露時(shí)間，有助於控製葡萄珠效應(yīng)。控製閤理的陞溫速率（如1°C/秒）和總迴流時(shí)間，確保錫膏充分熔化而不過(guò)熱，減少氧化機(jī)會(huì)。

  
  

•   監(jiān)控和維護(hù)設(shè)備：定期檢查和維護(hù)迴流焊爐，確保溫度麴線(xiàn)的準(zhǔn)確性。

  4. 焊盤(pán)設(shè)計(jì)與阻焊層

•   SMD與NSMD焊盤(pán)：利用有阻焊層的SMD焊盤(pán)設(shè)計(jì)，可以限製助焊劑過(guò)度擴(kuò)散，保持足夠的助焊劑量在焊點(diǎn)週圍，有效阻止錫粉再氧化，從而降低葡萄珠效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。

5. 助焊劑選擇

•   水洗與免洗助焊劑：考慮到免洗助焊劑中樹(shù)脂成分的抗氧化優(yōu)勢(shì)，優(yōu)先選擇免洗助焊劑，尤其是含有高效活化劑的配方，以增強(qiáng)對(duì)氧化物的去除能力，減少葡萄珠的形成。

結(jié)論

綜閤上述措施，通過(guò)精細(xì)化管理印刷蔘數(shù)、優(yōu)化錫膏配方與迴流焊麴線(xiàn)、以及閤理設(shè)計(jì)焊盤(pán)結(jié)構(gòu)，可以顯著降低葡萄珠效應(yīng)的齣現(xiàn)概率。每一步的微調(diào)都需基於具體産品的特性和生産條件，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證來(lái)達(dá)到最佳的焊接質(zhì)量和生産效率。在無(wú)鉛焊接技術(shù)日益普及的今天，對(duì)葡萄珠效應(yīng)的深入理解和有效防治策略，對(duì)於保證電子産品質(zhì)量和提陞製造效率具有重要意義。

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