PCB板锡球的形成原因

PCB板锡球的形成原因

Pcb电路板制作过程中会存在许多问题，锡球就是其中之一。锡球是在PCB线路板离开液态焊锡的时候形成的。当PCB线路板与锡波分离时，PCB线路板会拉出锡柱，锡柱断裂落回锡缸 时，溅起的焊锡会在落在PCB线路板上形成锡球。因此，在设 计锡波发生器和锡缸时，应注意减少锡的降落高度。小的降落高度有助于减少锡渣和溅锡现象。 氮气的使用会加剧锡珠的形成。氮气氛能防止焊锡表面形成氧化层，增加了锡珠形成的概率，同时，氮气也会影响焊锡的表面张力。

锡球形成的第二个原因是PCB线路板材和阻焊层内挥发物质的释气。如果PCB线路板通孔的金属层上有裂缝的话，这些物质加热后挥发的气体就会从裂缝中逸出，在PCB线路板的元件面形成锡珠。

锡球形成的第三个原因与助焊剂有关。助焊剂会残留在元器件的下面或是PCB线路板和搬运器（选择性焊接使用的托盘）之间。如果助焊剂没能被充分预热并在PCB线路板接触到锡波之前烧尽，就会产生溅锡并形成锡珠。因此，应该严格遵循助焊剂供应商推荐的预热参数。
锡球是否会粘附在PCB线路板上取决于基板材料。如果锡珠和PCB线路板的粘附力小于锡珠的重力，锡珠就会从就会从PCB线路板上弹开落回锡缸中。
在这种情况下，PCB线路板上的阻焊层是个非常重要的因素。比较粗燥（rough）的阻焊层会和锡珠有更小的接触面，锡珠不易粘在PCB线路板上。在无铅焊接过程中，高温会使阻焊层更柔滑（softer），更易造成锡珠粘在PCB线路板上。

行业标准及规定

一些行业标准对锡珠进行了阐释。分类从MIL-STD- 2000标准中的不允许有锡球，到IPC-A-610C标准中的每平方英寸少于5个。在IPC-A-610C标准中，规定最小绝缘间隙0.13毫 米，直径在此之内的锡珠被认为是合格的；而直径大于或 等于0.13毫米的锡珠是不合格的，制造商必须采取纠正措施，避免这种现象的发生。为无铅焊接制订的最新版IPCA- 610D标准没有对锡球现象做清楚的规定。有关每平方英 寸少于5个锡珠的规定已经被删除。但有关汽车和军用产品 的标准则不允许出现任何锡珠，所以PCB线路板在焊接后必须被清洗，或将锡珠手工去除。

防止锡球的产生

欧洲一个研究小组的研究表明,PCB线路板上的阻焊层是影 响锡球形成最重要的一个因素。在大多数情况下，选择适当 的阻焊层能避免锡珠的产生。使用一些特殊设计的助焊剂能 帮助避免锡球的形成。另外，要保证使用足够多的助焊剂， 这样在PCB线路板离开波峰的时候，会有一些助焊剂残留在PCB线路板上，形成一层非常薄的膜，以防止锡珠附着在PCB线路板上。 同时，助焊剂必须和阻焊层相兼容，助焊剂的喷涂必须采用助焊剂喷雾系统严格控制。
以下建议可以帮助您减少锡珠现象：

尽可能地降低焊锡温度 使用更多地助焊剂可以减少锡珠，但将导致更多的助焊剂残留 尽可能提高预热温度，但要遵循助焊剂预热参数，否则助焊剂的活化期太短 更快的传送带速度也能减少锡珠 那么，究竟什么是锡珠呢？锡珠(solder beading)是述语，用来区分一种对片状元件独特的锡球(solder balling)(图一)1。锡珠是在锡膏塌落(slump)或在处理期间压出焊盘时发生的。在回流期间，锡膏从主要的沉淀孤立出来，与来自其它焊盘的多余锡膏集结，或者从元件身体的侧面冒出形成大的锡珠，或者留在元件的下面。 消除锡珠操作 锡珠尽量不通过直接去除的方式，在制作过程中加以注意，就能避免。
在表面贴装过程操作不当或外界环境不合符要求，也会引起锡珠产生：

1. 需重新印刷的PCB清洗得不干净，或钢网使用时间过长，令锡膏粘上钢网的背面，都会使锡膏污染板面。通常这种情况引起的锡珠大小和位置都不规则。
2. PCB保管不善，如暴露在空气中时间过长，会令PCB吸水受潮，再流焊后出现散落的锡珠同时还会伴有锡洞。
3. 通常锡膏从冰箱中取出后应恢复到室温后才能打开使用，若解冻时间不充分就使用时，会容易吸收空气中的水份，在再流焊时焊锡飞溅而产生锡珠。
4. 表面贴装过程对外界环境因素要求较高，最佳温度为25～30℃，相对湿度为60%。若温度过高，会使锡膏的粘度降低，容易产生塌落；若湿度过高，则锡膏容易吸收水分而发生飞溅。

因此，应对整个表面贴装过程的操作和环境作出规范和要求，如规定锡膏和PCB的保管方法、印刷不良PCB的清洗方法及受潮PCB的处理方法等，并加强员工上岗前的培训。
此外，元件和焊盘的可焊性也会直接影响锡珠的产生，如果元件和焊盘的氧化严重，在锡膏印刷后，会改变焊锡与助焊剂的比例，使助焊剂的比例降低，这也是产生锡珠的一个原因。
可以说，锡珠产生的原因是多种多样的，只有我们潜心研究，不断总结经验，才能逐步消除锡珠给我们带来的影响。
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