十多年來,隨著電子信息產(chǎn)品的輕、薄、省電、小型化、平面化的不斷發(fā)展,促使不同用途的電子產(chǎn)品必須采用表面貼裝(SMT)技術。而錫珠對于電子產(chǎn)品具有嚴重的危害性,因此如何減少錫珠是SMT 企業(yè)重點管控的內容之一。
根據(jù)相關案例,SMT 生產(chǎn)中,回流焊接時,由于錫膏金屬微粒飛濺,容易形成微小球狀焊料珠或不規(guī)則形狀的焊料粒,這就是錫珠(見下圖)。錫珠是SMT生產(chǎn)的主要缺陷之一,直徑約為0.2 ~ 0.4mm,主要出現(xiàn)在貼片元件側面或者IC 引腳之間,不僅影響PCB產(chǎn)品外觀,而且在使用中可能造成短路現(xiàn)象,嚴重影響電子產(chǎn)品質量和壽命,甚至可能造成身體傷害。
一、模板問題導致產(chǎn)生錫珠及其控制方法
模板太厚,錫膏印刷就厚,回流焊后易產(chǎn)生錫珠。
模板厚度選擇原則:
如模板太厚導致錫珠多,盡快重新制作模板。模板開孔未做防錫珠處理,易產(chǎn)生錫珠。無論有鉛或無鉛,印錫模板的Chip 件開孔均需防錫珠開孔。模板開口不當、過大、偏移,都會導致錫珠產(chǎn)生。PAD大小決定著模板開孔的大小,模板開口設計z關鍵的要素是尺寸、形狀。為避免錫膏印刷過量,將開口尺寸設計成小于相應焊盤接觸面積的10% ;無鉛模板開口設計應比有鉛的大一些,使錫膏盡可能完全覆蓋焊盤。
二、印刷參數(shù)不當導致錫珠及其控制方法
印刷完后錫膏有塌邊現(xiàn)象,過回流爐后可能形成錫珠。錫膏有塌邊,這和印刷機刮刀壓力、速度、脫模速度有關系。如有錫膏塌邊現(xiàn)象,需重新調整刮刀壓力、速度或脫模速度,減輕塌邊,減少錫珠發(fā)生。未對好位就開始印刷,印刷偏移,使部分錫膏沾到PCB 上,可能形成錫珠。PAD上印刷錫膏過厚,元件下壓后多余錫膏溢流,易形成錫珠。錫膏印刷厚度是生產(chǎn)中一個主要參數(shù),通常等于模板厚度的(1+10%±15%) 之間,過厚導致塌邊易形成錫珠。
印刷厚度是由模板厚度所決定,與機器的設定和錫膏特性有一定關系。印刷厚度的微量調整,經(jīng)常是通過調節(jié)刮刀壓力及印刷速度來實現(xiàn)。
三、置件壓力問題導致產(chǎn)生錫珠及其控制方法
如果貼片中置件壓力設定過大,當元件壓在錫膏上時,就可能有一部分錫膏被擠在元件下面,回流焊階段,這部分錫膏熔化易形成錫珠,因此應選擇適當?shù)闹眉毫Α?/strong>
四、爐溫問題導致產(chǎn)生錫珠及其控制方法
回流焊曲線可分為預熱、保溫、回流和冷卻四個階段。預熱階段升溫到120~ 150度之間,可除去錫膏中易揮發(fā)的溶劑,減少對元件的熱振動;同時錫膏內部會發(fā)生氣化現(xiàn)象,如果錫膏中金屬粉末之間的粘結力小于氣化產(chǎn)生的力,就會有少量錫膏從PAD上溢流離開,有的則躲到片狀阻容件下面,回流后形成錫珠。
由此可見,預熱溫度越高、預熱區(qū)升溫太急,就會加大氣化現(xiàn)象飛濺,就越容易形成錫珠。因此調整回流爐溫、降低輸送帶速度,采取較適中的預熱溫度和預熱速度來控制錫珠。
五、制程管控問題導致產(chǎn)生錫珠及其控制方法
錫膏使用注意事項主要包括以下幾個方面:在規(guī)定的保存條件下,錫膏存儲期限一般為3~ 6個月 ;錫膏使用應遵循“先進先出”原則,應以密封形式保存在恒溫冰箱內,溫度在2℃~ 10℃ ;使用前,從冰箱中取出、密封置于室溫下至少回溫4H,待錫膏達到室溫時打開瓶蓋,取出部分錫膏后,將里面的蓋子與錫膏之間空氣全部擠凈,立即蓋好外蓋。若在低溫開瓶,易吸收水汽,再流焊時易產(chǎn)生錫珠;開封后應按要求攪拌均勻,降低錫膏黏度,開蓋后原則上應在當天內一次用完;錫膏置于模板上超過30分鐘未使用時,應用印刷機的攪拌功能攪拌后再使用,若間隔時間較長(超過1H),應將錫膏重新放回罐中蓋緊瓶蓋,再次使用應攪拌均勻 ;從模板收掉錫膏時,要換另一個空罐裝,防止污染新鮮錫膏,從模板上刮回的錫膏也應密封冷藏。
制程管理也有其相應的要求:印刷時的z佳溫度為25℃±3℃,相對濕度為45%~ 65%,溫濕度過高,錫膏容易吸收水汽,回流時易產(chǎn)生錫珠;印刷失敗后,z好用超聲波清洗設備徹底清洗PCB,晾干后再放入烘箱按規(guī)范烘烤,以防止再使用時出現(xiàn)錫珠 ;清潔模板不及時、或擦拭不徹底,導致模板背面有殘余錫膏,污染PCB板面,產(chǎn)生錫珠。必須嚴格按照模板清潔規(guī)范操作,確定專人清潔、檢查;印刷錫膏后,PCB 應在盡可能短的時間內貼裝完,以防止助焊劑等溶劑揮發(fā),易產(chǎn)生錫珠。
在SMT 生產(chǎn)中,產(chǎn)生錫珠的因素有諸多方面,只顧關注某一方面或調整某一項參數(shù)是遠遠不夠的。我們需要在生產(chǎn)前的準備階段和生產(chǎn)過程中仔細管控好各個細節(jié),研究好如何控制影響錫珠的各項因素,從而使焊接達到z佳的效果,滿足電子連技術的高質量要求。
六、電路板基板清洗
在電路板基板加工過程中,錫膏和助焊劑會產(chǎn)生殘留物質,焊劑殘留物會隨著時間逐漸硬化并形成金屬鹵酸鹽等腐蝕物,對電子產(chǎn)品的工作壽命和可靠性產(chǎn)生影響。因此徹底清除印制板的殘留焊劑、焊料及其它污染物,對電路板基板進行清洗是非常有必要的。
不同類型的助焊劑殘留的成分不同,水基清洗劑的清洗材料對去除焊接殘留的能力也不同。在機器因素上,需考慮運行時是否存在泡沫問題。目前大部分清洗工藝分為超聲波清洗工藝和噴淋清洗工藝。在噴淋清洗工藝下,對泡沫的容忍度更低,要求無泡或泡沫極小且能迅速消泡。
電路板基板清洗劑在滿足清洗的條件下,還需考慮環(huán)保問題。目前普遍適用的是RoHS 2.0,REACH法規(guī),歐盟無鹵指令HF,索尼標準SS-00259等法令法規(guī)。在選擇清洗劑的時候注意是否滿足以上法令法規(guī)要求。
推薦合明科技的水基清洗劑W3000D-2,對電路板基板上錫膏和助焊劑會產(chǎn)生殘留物質,有相當優(yōu)秀的清洗效果。