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(fā)生的原因是什么？如何消除？

  電子產(chǎn)品的精細(xì)化發(fā)展導(dǎo)致PCBA組裝越來越復(fù)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(jìn)了選擇性波峰焊的廣泛應(yīng)用。選擇性波峰焊能完成一些結(jié)構(gòu)復(fù)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(diǎn)距離T元器件太近，無法滿足傳統(tǒng)的波峰焊治具的設(shè)計(jì)。

  雙面插件元件，插件元件的高度無法滿足傳統(tǒng)波峰焊。

  接地焊盤的爬錫高度不夠，傳統(tǒng)波峰焊無法對(duì)單點(diǎn)焊接進(jìn)行有效控制。

  與傳統(tǒng)的波峰焊接工藝相比，選擇性波峰焊接工藝由于是單點(diǎn)松香噴涂，降低了助焊劑消耗，而且降低了錫爐內(nèi)熔融焊錫的氧化機(jī)率，減少錫渣的產(chǎn)生，降低了加工成本。

  問題描述

  某電子產(chǎn)品在完成波峰焊接后，產(chǎn)生了錫珠（Solder ball）的不良現(xiàn)象，錫珠在連接器兩個(gè)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(gè)以上的錫珠。

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

   失效分析

  根據(jù)當(dāng)前不良的現(xiàn)象，此不良屬于第一種現(xiàn)象在PIN腳之間。根據(jù)魚骨圖分析，其主要因素有助焊劑類型、助焊劑用量、預(yù)熱溫度、PCB 阻焊層以及治具設(shè)計(jì)。

  參數(shù)優(yōu)化

  助焊劑過多或預(yù)熱溫度偏低可能導(dǎo)致溶劑或水分不能完全蒸發(fā)，過波峰的時(shí)候會(huì)有濺錫的現(xiàn)象而導(dǎo)致錫珠的產(chǎn)生。殘留松香的粘性會(huì)吸附一些錫濺在阻焊層上面，從而導(dǎo)致錫珠的產(chǎn)生。通過調(diào)整助焊劑噴涂量和預(yù)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(duì)各種類型助焊劑(溶劑型的，水基型，以及不同固體含量等) 進(jìn)行比對(duì)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，不同助焊劑情況下，錫珠的出現(xiàn)機(jī)率差異不明顯，不能完全杜絕錫珠的產(chǎn)生。

  PCB 設(shè)計(jì)的影響

  導(dǎo)致錫珠產(chǎn)生的因素有很多，阻焊層狀況就是其中重要的一個(gè)因素。阻焊層在波峰焊接過程中會(huì)變得柔軟，就像焊料合金粘在膠粘劑上一樣。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是評(píng)估阻焊層材料的一項(xiàng)重要指標(biāo)。使用高Tg的阻焊材料將減少甚至消除錫珠。阻焊的固化時(shí)間、固化溫度也會(huì)影響錫珠效應(yīng)。對(duì)各種PCB阻焊層材料進(jìn)行了比對(duì)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果來看，不同阻焊層材料對(duì)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(xiàn)。

   治具設(shè)計(jì)優(yōu)化

  選擇一些比較容易上錫而且不是太厚的線路板進(jìn)行試驗(yàn)，在中間區(qū)域加入鋼片以預(yù)防錫珠的產(chǎn)生。試驗(yàn)結(jié)果表明加入鋼片以隔開PIN腳的方法可有效預(yù)防錫珠。但是需要調(diào)整適當(dāng)?shù)膮��?shù)，比如焊接時(shí)間，焊接高度等以克服通孔內(nèi)上錫高度不足的問題。

  PCB絲印和阻焊層設(shè)計(jì)

  鋼片應(yīng)用的局限性和對(duì)孔內(nèi)上錫高度的影響限制了這項(xiàng)措施的應(yīng)用。所以考慮通過優(yōu)化PCB設(shè)計(jì)來改善選擇性波峰焊錫珠。在焊接區(qū)域增加絲印層，在焊接區(qū)域進(jìn)行了比對(duì)，從比對(duì)結(jié)果來看。在焊接區(qū)域取消阻焊層有顯著的改善。

  總結(jié)&結(jié)論

  不同助焊劑類型可以減少錫珠的產(chǎn)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(chǎn)生，但是對(duì)孔內(nèi)爬錫高度有影響。

  焊接區(qū)域增加絲印可以減少錫珠的產(chǎn)生。

  焊接區(qū)域取消阻焊層設(shè)計(jì)可以避免錫珠的產(chǎn)生。

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