從“縮減製程、節(jié)約成本、減少汙染”等角度齣髮，越來越多的電子焊接採用焊後“免清洗”工藝。但是如果焊後闆麵有“錫珠”齣現(xiàn)，則不可能達(dá)到“免清洗”的要求，因此“錫珠”的預(yù)防與控製在實(shí)施“免清洗”過程中就顯得格外重要。“錫珠”的齣現(xiàn)不僅影響闆級産品外觀，更爲(wèi)嚴(yán)重的是由於印製闆上元件密集，在使用過程中牠有可能造成短路等狀況，從而影響産品的可靠性。

       綜閤整箇電子焊接情況，可能齣現(xiàn)“錫珠”的工藝製程包括：“SMT錶麵貼裝”焊接製程、“波峰焊”製程及“手工焊”製程，我們從這三箇方麵來一一探討“錫珠”齣現(xiàn)的原因及預(yù)防控製的辦法。因爲(wèi)“波峰焊”及“手工焊”已推行多年，很多方麵都已經(jīng)比較成熟，因此，本文用瞭較多的篇幅介紹“SMT錶麵貼裝” 焊接製程中産生“錫珠”原因及防控措施。

一，關(guān)於的“錫珠”形態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)

       一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對“錫珠”問題進(jìn)行瞭闡釋。主要有MIL-STD-2000標(biāo)準(zhǔn)中的“不允許有錫珠”，而IPC-A-610C標(biāo)準(zhǔn)中的“每平方英寸少於5箇”。在IPC-A-610C標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定最小絶緣間隙0.13毫米，直徑在此之內(nèi)的錫珠被認(rèn)爲(wèi)是閤格的；而直徑大於或等於0.13毫米的錫珠是不閤格的，製造商必鬚採取糾正措施，避免這種現(xiàn)象的髮生。爲(wèi)無鉛焊接製訂的最新版IPCA- 610D標(biāo)準(zhǔn)沒有對錫珠現(xiàn)象做更清楚的規(guī)定，有關(guān)每平方英寸少於5箇錫珠的規(guī)定已經(jīng)被刪除。有關(guān)汽車和軍用産品的標(biāo)準(zhǔn)則不允許齣現(xiàn)任何“錫珠”，所用線路闆在焊接後必鬚被清洗，或?qū)㈠a珠手工去除。

常見的錫珠形態(tài)及其尺寸照片見下圖：

二，“SMT錶麵貼裝”製程“錫珠”齣現(xiàn)的原因及預(yù)防控製辦法

        在“SMT錶麵貼裝”焊接製程中，迴流焊的“溫度、時間、焊膏的質(zhì)量、印刷厚度、鋼網(wǎng)（模闆）的製作、裝貼壓力”等因素都有可能造成“錫珠”的産生。因此，找到“錫珠”可能齣現(xiàn)的原因，併加以預(yù)防與控製就是達(dá)成闆麵無“錫珠”的關(guān)鍵之所在。

（一），焊膏本身質(zhì)量原因可能引起的“錫珠”狀況

1，焊膏中的金屬含量。焊膏中金屬含量的質(zhì)量比約爲(wèi)89-91％，體積比約爲(wèi)50％左右。通常金屬含量越多，焊膏中的金屬粉末排列越緊密，錫粉的顆料之間有更多機(jī)會結(jié)閤而不易在氣化時被吹散，因此不易形成“錫珠”；如果金屬含量減少，則齣現(xiàn)“錫珠”的機(jī)率增高。

2，焊膏中氧化物的含量。焊膏中氧化物含量也影響著焊接效果，氧化物含量越高，金屬粉末熔化後在與焊盤熔閤的過程中錶麵張力就越大，而且在“迴流焊接段”，金屬粉末錶麵氧化物的含量還會增高，這就不利於熔融焊料的完全“潤濕”從而導(dǎo)緻細(xì)小錫珠産生。  

3，焊膏中金屬粉末的粒度。焊膏中的金屬粉末是極細(xì)小的近圓型球體，常用的焊粉球徑約在25-45μm之間，較細(xì)的粉末中氧化物含量較低，因而會使“錫珠”現(xiàn)象得到緩解。

4，焊膏抗熱坍塌效果。在迴流焊預(yù)熱段，如果焊膏抗熱坍塌效果不好，在焊接溫度前（焊料開始熔融前）已印刷成型的焊膏開始坍塌，併有些焊膏流到焊盤以外，當(dāng)進(jìn)入焊接區(qū)時，焊料開始熔融，因爲(wèi)內(nèi)應(yīng)力的作用，焊膏收縮成焊點(diǎn)併開始浸潤爬陞至焊接端頭，有時因爲(wèi)焊劑缺失或其他原因?qū)Э@焊膏應(yīng)力不足，有一少部分焊盤外的焊膏沒有收縮迴來，當(dāng)其完全熔化後就形成瞭“錫珠”。

      由此可見，焊膏的質(zhì)量及選用也影響著錫珠産生，焊膏中金屬及其氧化物的含量，金屬粉末的粒度、焊膏抗熱坍塌效果等都在不衕程度地影響著“錫珠”的形成。

（二），使用不當(dāng)形成 “錫珠”的原因分析

1，“錫珠”在通過迴流焊爐時産生的。我們大緻可以將迴流焊過程分爲(wèi)“預(yù)熱、保溫、焊接和冷卻”四箇階段?！邦A(yù)熱段”是爲(wèi)瞭使印 製闆和錶貼元件緩慢陞溫到120-150℃之間，這樣可以除去焊錫膏中易揮髮的溶劑，減少對元件的熱衝擊。而在這一過程中焊膏內(nèi)部會髮生氣化現(xiàn)象，這時如果焊膏中金屬粉末之間的粘結(jié)力小於焊劑氣化産生的力，就會有少量“焊粉”從焊盤上流下或飛齣，在“焊接”階段，這部分“焊粉”也會熔化，從而形成“錫珠”。由此可以得齣這樣的結(jié)論“預(yù)熱溫度越高，預(yù)熱速度越快，就會加劇焊劑的氣化現(xiàn)象從而引起坍塌或飛濺，形成錫珠”。因此，我們可以採取較適中的預(yù)熱溫度和預(yù)熱速度來控製“錫珠”的形成。

2，焊膏在印製闆上的印刷厚度及印刷量。焊膏的印刷厚度是生産中一箇主要蔘數(shù)，印刷厚度通常在0.15-0.20mm之間，過厚或過多就容易導(dǎo)緻“坍塌”從而形成“錫珠”。在製作鋼網(wǎng)（模闆）時，焊盤的大小決定著模闆開孔的大小，通常，我們爲(wèi)瞭避免焊膏印刷過量，將印刷孔的尺寸控製在約小於相應(yīng)焊盤接觸麵積10％，結(jié)果錶明這樣會使“錫珠”現(xiàn)象有一定程度的減輕。

3，如果在貼片過程中貼裝壓力過大，當(dāng)元件壓在焊膏上時，就可能有一部分焊膏被擠在元件下麵或有少量錫粉飛齣去，在焊接段這部分焊粉熔化從而形成“錫珠”；因此，在貼裝時應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)馁N裝壓力。

4，焊膏通常需要冷藏，在使用前一定要使其恢複至室溫方可打開包裝使用，如果焊膏溫度過低就被打開包裝，會使膏體錶麵産生水分，這些水分在經(jīng)過預(yù)熱時會造成焊粉飛齣，在焊接段會讓熱熔的焊料飛濺從而形成“錫珠”。

我國一般地區(qū)夏天的空氣濕度較大，把焊膏從冷藏取齣時，一般要在室溫下迴溫4-5小時再開啟瓶蓋。

5，生産或工作環(huán)境也影響“錫珠”的形成，當(dāng)印製闆在潮濕的庫房存放過久，在裝印製闆的包裝袋中髮現(xiàn)細(xì)小的水珠，這些水分和焊膏吸潮的水分一樣，會影響焊接效果從而形成“錫珠”。因此，如果有條件，在貼裝前將印製闆或元器件進(jìn)行一定的烘榦，然後進(jìn)行印刷及焊接，能夠有效地抑製“錫珠”的形成。

6，焊膏與空氣接觸的時間越短越好，這也是使用焊膏的一箇原則。取齣一部分焊膏後，立卽蓋好蓋子，特彆是裡麵的蓋子一定要曏下壓緊，將蓋子與焊膏之間空氣擠齣，否則對焊膏的壽命會有一定的影響，衕時會造成焊膏的榦燥加快或在下次再使用時吸潮，從而形成“錫珠”。

      由此可見，“錫珠”的齣現(xiàn)有很多原因，隻從某一箇方麵進(jìn)行預(yù)防與控製是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。我們需要在生産過程中研究如何防製各種不利因素及潛在隱患，從而使焊接達(dá)到最好的效果，避免“錫珠”的産生。

（三），“SMT錶麵貼裝”過程的“錫珠”預(yù)防與控製

1，焊膏的選用

       在選擇焊膏時，應(yīng)堅持在現(xiàn)有工藝條件下的試用，這樣，旣能驗(yàn)證供應(yīng)商焊膏對自身産品、工藝的適用性，也能初步瞭解該焊膏在實(shí)際使用中的具體錶現(xiàn)。對焊膏方麵的評估，應(yīng)註意各種常見的蔘數(shù)，比如“焊油與焊粉的比例、錫球的顆粒度”等。

      正確選擇的焊膏不一定是各項(xiàng)蔘數(shù)都最優(yōu)異，更多的情況下，對於SMT的工藝製程及産品特性來講，適閤的就是最好的。因此，選擇適閤自身工藝及産品的焊膏，併將所有蔘數(shù)定下來，在以後的供應(yīng)商交貨過程中做齣品管驗(yàn)收及品檢的依據(jù)，一方麵核對供應(yīng)商所提供的書麵資料，另一方麵取少量不衕批次的産品進(jìn)行試用。

       優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商，會在配閤過程中提齣相應(yīng)的工藝建議，併根據(jù)客戶具體要求進(jìn)行焊膏産品的陞級及缺陷改進(jìn)；因此，相對穩(wěn)定的、誠信度高的供應(yīng)商，對客戶在焊膏質(zhì)量方麵預(yù)防及控製“錫珠”能提供很大的幫助。  

2，“SMT錶麵貼裝”工藝控製與改進(jìn)

       在所有的工藝控製過程中，從焊膏的保存及取齣使用、迴溫、攪拌都有嚴(yán)格的文件規(guī)定，主要有以下幾箇方麵的重點(diǎn)：

（1），嚴(yán)格按照供應(yīng)商提供的存貯條件及溫度進(jìn)行存貯，一般情況下焊膏應(yīng)存貯於0-10℃的冷藏條件下；

（2），焊膏取齣後、使用前，應(yīng)該進(jìn)行常溫下的迴溫，在焊膏未完全迴溫前，不得開啟；

（3），在攪拌過程中，應(yīng)該按照供應(yīng)商所提供的攪拌方法及攪拌時間進(jìn)行攪拌；

（4），在印刷過種中，應(yīng)該註意印刷的力度，及鋼網(wǎng)錶麵的清潔度，及時擦拭鋼網(wǎng)錶麵多餘的焊膏殘留，防止在這箇過程汙染PCB闆麵從而造成焊接過程中的錫珠産生。

（5），迴流焊過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照已經(jīng)訂好的迴流焊麴線進(jìn)行作業(yè)，不得隨意調(diào)整；衕時應(yīng)該經(jīng)常校驗(yàn)迴流焊麴線與標(biāo)準(zhǔn)麴線的差異併修正；

（6），在“SMT錶麵貼裝”工藝中，鋼網(wǎng)（模闆）的“開口方式”以及“開口率”很可能導(dǎo)緻焊膏在“印刷特性”及“焊接特性”方麵的一些缺陷從而引起“錫珠”。在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，我們對鋼網(wǎng)進(jìn)行瞭改進(jìn)，將原來易産生“錫珠”的片式元件1：1鋼網(wǎng)開口，改爲(wèi)1：0.75的楔形，改後試驗(yàn)效果較好“錫珠”産生的機(jī)率明顯下降直至基本杜絶。

      通過修改鋼網(wǎng)的開口方式和批量的印刷試驗(yàn)，可以很明顯地看到，改後鋼網(wǎng)的開口方法可以有效防控“錫珠”的産生。修改後“防錫珠”鋼網(wǎng)的印刷效果及焊接效果見圖二：

   按照多次的對比實(shí)驗(yàn)，併結(jié)閤“圖二”可以看齣，通過修改前後三次的效果對比，第二次修改後的鋼網(wǎng)，沒有見到明顯的錫珠，而錫膏的焊錫量也沒有偏少。由此説明通過鋼網(wǎng)的開口改變，對“SMT錶麵貼裝”製程中的“錫珠”防控還是有一定效果的。衕時我們對更改後的焊接産品送到“賽寶實(shí)驗(yàn)室”進(jìn)行檢測（報告編號爲(wèi)“FX03-2081691”），通對該線路闆上的0603元件進(jìn)行推剪力測試，在“R124、R125、R126、C16、C57”五箇元件點(diǎn)的剪切力分彆爲(wèi)“58.14N、56.53N、51.87N、50.90N、52.35N”，焊接強(qiáng)度能達(dá)到我們的要求。

“SMT錶麵貼裝”製程雖然對“錫珠”的防控較爲(wèi)複雜，但經(jīng)過長期的工作努力及經(jīng)驗(yàn)積纍，相信可以做到無“錫珠”，或有效降低“錫珠”産生的機(jī)率。

三，“波峰焊”過程中齣現(xiàn)“錫珠”的原因及預(yù)防控製辦法

       在“波峰焊”工藝過程中，“錫珠”的産生有兩種狀況：一種是在闆子剛接觸到錫液時，因爲(wèi)助焊劑或闆材本身的水份過多或高沸點(diǎn)溶劑沒有充分揮髮，遇到溫度較高的錫液時驟然揮髮，較大的溫差緻使液態(tài)焊錫飛濺齣去，形成細(xì)小錫珠；另一種情況是在線路闆離開液態(tài)焊錫的時候，當(dāng)線路闆與錫波分離時，線路闆順著管腳延伸的方曏會拉齣錫柱，在助焊劑的潤濕作用及錫液自身流動性的作用下，多餘的焊錫會落迴錫缸中，因此而濺起的焊錫有時會落在線路闆上，從而形成“錫珠”。

      因此，我們可以看到，在“波峰焊”防控“錫珠”方麵，我們應(yīng)該從兩箇大的方麵著手，一方麵是助焊劑等原材料的選擇，另一方麵是波峰焊的工藝控製。

（一），助焊劑方麵的原因分析及預(yù)防控製辦法

1、助焊劑中的水份含量較大或超標(biāo)，在經(jīng)過預(yù)熱時未能充分揮髮；

2、助焊劑中有高沸點(diǎn)物質(zhì)或不易揮髮物，經(jīng)預(yù)熱時不能充分揮髮；

這兩種原因是助焊劑本身“質(zhì)量”問題所引起的，在實(shí)際焊接工藝中，可以通過“提高預(yù)熱溫度或放慢走闆速度等來解決”。除此之外，在選用助焊劑前應(yīng)針對供商所提供樣品進(jìn)行實(shí)際工藝的確認(rèn)，併記録試用時的標(biāo)準(zhǔn)工藝，在沒有“錫珠”齣現(xiàn)的情況下，審核供應(yīng)商所提供的其他説明資料，在以後的收貨及驗(yàn)收過程中，應(yīng)核對供應(yīng)商最初的説明資料。

（二），工藝方麵的原因分析及預(yù)防控製辦法

1，預(yù)熱溫度偏低，助焊劑中溶劑部分未完全揮髮；

2，走闆速度太快未達(dá)到預(yù)熱效果；

3，鍊條（或PCB闆麵）傾角過小，錫液與焊接麵接觸時中間有氣泡，氣泡爆裂後産生錫珠；

4，助焊劑塗佈的量太大，多餘助焊劑未能完全流走或風(fēng)刀沒有將多餘焊劑吹下；

       這四種不良原因的齣現(xiàn)，都和標(biāo)準(zhǔn)化工藝的確定有關(guān)，在實(shí)際生産過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照已經(jīng)訂好的作業(yè)指導(dǎo)文件進(jìn)行各項(xiàng)蔘數(shù)的校正，對已經(jīng)設(shè)定好的蔘數(shù)，不能隨意改動，相關(guān)蔘數(shù)及所涉及技術(shù)層麵主要有以下幾點(diǎn)：

（1），關(guān)於預(yù)熱：一般設(shè)定在90℃-110℃，這裡所講“溫度”是指預(yù)熱後PCB闆焊接麵的實(shí)際受熱溫度，而不是“錶顯”溫度；如果預(yù)熱溫度達(dá)不到要求，則焊後易産生錫珠。

（2），關(guān)於走闆速度：一般情況下，建議客戶把走闆速度定在1.1-1.4米/分鐘，但這不是絶對值；如果要改變走闆速度，通常都應(yīng)以改變預(yù)熱溫度作配閤；比如：要將走闆速度加快，那麼爲(wèi)瞭保證PCB焊接麵的預(yù)熱溫度能夠達(dá)到預(yù)定值，就應(yīng)當(dāng)把預(yù)熱溫度適當(dāng)提高；如果預(yù)熱溫度不變，走闆速度過快時，焊劑有可能揮髮不完全，從而在焊接時産生“錫珠”。

（3），關(guān)於鍊條（或PCB闆麵）的傾角：這一傾角指的是鍊條（或PCB闆麵）與錫液平麵的角度，當(dāng)PCB闆走過錫液平麵時，應(yīng)保證PCB零件麵與錫液平麵隻有一箇切點(diǎn)；而不能有一箇較大的接觸麵；當(dāng)沒有傾角或傾角過小時，易造成錫液與焊接麵接觸時中間有氣泡，氣泡爆裂後産生“錫珠”。

（4），在波峰爐使用中，“風(fēng)刀”的主要作用是吹去PCB闆麵多餘的助焊劑，併使助焊劑在PCB零件麵均勻塗佈；一般情況下，風(fēng)刀的傾角應(yīng)在10度左右；如果“風(fēng)刀”角度調(diào)整的不閤理，會造成PCB錶麵焊劑過多，或塗佈不均勻，不但在過預(yù)熱區(qū)時易滴在髮熱管上，影響髮熱管的壽命，而且在浸入錫液時易造成“炸錫”現(xiàn)象，併因此産生“錫珠”。

       在實(shí)際生産中，結(jié)閤自身波峰焊的實(shí)際狀況，對相關(guān)材料進(jìn)行選型，衕時製訂嚴(yán)格《波峰焊操作規(guī)程》，併嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程進(jìn)行生産。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，在嚴(yán)格落實(shí)工藝技術(shù)的條件下，完全可以剋服因爲(wèi)“波峰焊焊接工藝問題”産生的“錫珠”。 

四，“手工焊”過程中“錫珠”的齣現(xiàn)原因及預(yù)防控製

      在“手工焊”過程中“錫珠”齣現(xiàn)的機(jī)率併不高，常見的是鬆香飛濺，偶爾會齣現(xiàn)“錫珠”的飛濺或者在焊盤的錶麵殘存有錫渣等；相比較鬆香的飛濺來講，“錫珠”或錫渣的存在對産品安全性更具潛在危害。

      齣現(xiàn)錫渣、“錫珠”的主要原因可能是：焊劑在熱源未移開前已完全蒸髮，故焊錫流動性極差，沾附烙鐵頭隨烙鐵之抽齣而形成尖、柱或短焊情形，或不小心導(dǎo)緻焊錫液自烙鐵頭濺離，冷卻後沾附於闆麵或元件上。還有一種可能是沒有按照先將烙鐵頭放在被焊接部分進(jìn)行預(yù)熱，而是先將焊錫絲燙化，然後再放到被焊位置，因爲(wèi)較大的溫差而造成瞭焊錫的飛濺，從而形成“錫珠”。

     無論是上述哪種原因，更重要的是教導(dǎo)操作人員，把握正確的焊接時間及位置，適量的添加焊錫併註意及時、正確地清潔烙鐵頭。在實(shí)際生産中，經(jīng)常對“手工焊”員工進(jìn)行專門的焊接技術(shù)培訓(xùn)，併嚴(yán)格編製《手工焊接工藝要求》，對“手工焊”進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化及可控化的工藝要求。通過長時間的觀察，目前在“手工焊接作業(yè)”過程中，能夠有效地避免“錫珠”的産生。    

       結(jié)論：針對“錫珠”問題，我們用瞭半年多的時間，和相關(guān)客戶一起，共衕做瞭大量的實(shí)驗(yàn)，併對不衕的焊接工藝進(jìn)行瞭細(xì)緻的分析。實(shí)踐證明，通過材料選購、工藝控製等，在當(dāng)前的電子焊接製程中，完全有可能杜絶或?qū)ⅰ板a珠”産生的概率降至更低。

      展望未來，將針對焊錫膏配方及生産工藝進(jìn)行一繫列的深入再研究，包括“焊錫膏中的溶劑、鬆香樹脂、活化劑、觸變劑、錶麵活性劑及其他多種類型添加劑之選用、配伍、配比等，以及焊膏生産工藝所涉溫度、時間等多箇方麵”。希望從産品技術(shù)角度來解決或預(yù)防“錫珠”的産生，以保證在焊接製程中杜絶或更少地齣現(xiàn)“錫珠”，從而配閤更多客戶達(dá)成焊後“免清洗”工藝。

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