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pcb电路板锡珠 产生电路板锡珠原因 消除pcb线路板锡珠方案

PCB板锡珠的形成原因

Pcb电路板制作过程中会存在许多问题,锡珠就是其中之一。锡珠是在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线路板上形成锡珠。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。

锡珠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。

锡珠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。
锡珠是否会粘附在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珠,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标准没有对锡珠现象做清楚的规定。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。

防止锡珠的产生

欧洲一个研究小组的研究表明,PCB线路板上的阻焊层是影 响锡珠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 帮助避免锡珠的形成。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。