SMT回流焊接中锡球与立碑现象的原因

在表面贴装技术（SMT）的生产过程中，回流焊接是确保电子元件可靠连接的关键环节。然而，锡球和立碑现象是回流焊接中常见的问题，这些问题不仅影响产品的外观，还可能导致电气性能的不稳定。上海桐尔公司凭借其在电子制造领域的丰富经验，深入研究了这些现象的成因，并提出了一系列有效的解决策略。

在SMT回流焊接过程中，锡球的形成是一个常见问题。这些问题通常隐藏在矩形片式元件两端之间的侧面或细距引脚之间。当焊膏被置于片式元件的引脚与焊盘之间时，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化成液体。如果焊膏与焊盘和器件引脚的润湿性不佳，液态焊锡会因收缩而无法充分填充焊缝，导致焊料颗粒无法聚合成一个完整的焊点。部分液态焊锡会从焊缝中流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚的润湿性差是导致锡球形成的根本原因。

为了解决这一问题，上海桐尔公司建议从以下几个方面入手：首先，回流温度曲线的设置至关重要。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果温度未达到足够高或时间不足，焊膏将无法正常回流。预热区温度上升速度过快，会使焊膏内部的水分和溶剂未能完全挥发，到达回流焊温区时，水分和溶剂的沸腾会溅出焊锡球。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在1～4°C/s是较为理想的。其次，如果锡球总是在同一位置出现，那么就需要检查金属板的设计结构。模板开口尺寸的腐蚀精度若达不到要求，对于焊盘尺寸偏大或表面材质较软（如铜模板）的情况，会导致漏印焊膏的外形轮廓不清晰，出现桥连现象。这种情况在细间距器件的焊盘漏印时尤为常见，回流焊后会在引脚间产生大量锡珠。因此，应根据焊盘图形的不同形状和中心距，选择合适的模板材料及制作工艺，以确保焊膏印刷质量。此外，如果贴片至回流焊的时间过长，焊膏中的焊料粒子可能会氧化，焊剂变质、活性降低，导致焊膏无法正常回流，从而产生锡球。选用工作寿命较长的焊膏（至少4小时），可以在一定程度上减轻这种影响。**，焊膏印错的印制板清洗不充分，会使焊膏残留于印制板表面及通孔中。在回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，会使漏印焊膏变形，这也是造成焊球的原因之一。因此，应加强操作者和工艺人员在生产过程中的责任心，严格遵守工艺要求和操作规程，加强工艺过程的质量控制。

除了锡球问题，立碑现象也是SMT回流焊接中常见的问题之一。立碑现象是指矩形片式元件的一端焊接在焊盘上，而另一端则翘立，这种现象也被称为曼哈顿现象。引起这种现象的主要原因是元件两端受热不均匀，导致焊膏熔化的先后不同。为了防止立碑现象的发生，上海桐尔公司建议从以下几个方面进行改进：首先，元件的排列方向设计至关重要。在回流焊炉中，假设有一条横跨炉子宽度的再流焊限线，一旦焊膏通过它就会立即熔化。如果片式矩形元件的一个端头先通过再流焊限线，焊膏会先熔化并完全浸润元件的金属表面，形成液态表面张力；而另一端尚未达到183°C的液相温度，焊膏未熔化，只有焊剂的粘接力，该力远小于再流焊焊膏的表面张力，因此未熔化端的元件端头会向上直立。因此，保持元件两端同时进入再流焊限线，使两端焊盘上的焊膏同时熔化，形成均衡的液态表面张力，是保持元件位置不变的关键。其次，在进行汽相焊接时，印制电路组件的预热是否充分也会影响立碑现象的发生。汽相焊是利用惰性液体蒸汽冷凝在元件引脚和PCB焊盘上时释放出的热量来熔化焊膏。在生产过程中发现，如果被焊组件预热不充分，经受一百多度的温差变化，汽相焊的汽化力容易将小于1206封装尺寸的片式元件浮起，从而产生立片现象。通过将被焊组件在高低箱内以145°C-150°C的温度预热1-2分钟，然后在汽相焊的平衡区内再预热1分钟左右，**缓慢进入饱和蒸汽区焊接，可以有效消除立片现象。**，焊盘设计的质量也会对立碑现象产生影响。如果片式元件的一对焊盘大小不同或不对称，会导致漏印的焊膏量不一致。小焊盘对温度响应快，其上的焊膏易熔化；大焊盘则相反。因此，当小焊盘上的焊膏熔化后，在焊膏表面张力作用下，元件会被拉直竖起。焊盘的宽度或间隙过大，也可能出现立片现象。严格按标准规范进行焊盘设计是解决这一缺陷的先决条件。

通过以上分析，上海桐尔公司认为，SMT回流焊接中锡球和立碑现象的产生与多种因素有关，包括回流温度曲线设置、金属板设计结构、焊膏的选用与保存、生产过程中的操作规范以及焊盘设计等。通过优化这些环节，可以有效减少锡球和立碑现象的发生，提高产品的焊接质量。