錫珠或錫球是SMT生產(chǎn)中容易被忽視卻具有實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)的缺陷。它們通常表現(xiàn)為焊盤附近、元件底部、阻焊表面或器件間隙內(nèi)出現(xiàn)細(xì)小球狀焊料。若錫球附著牢固且遠(yuǎn)離導(dǎo)體,短期內(nèi)可能不會(huì)造成功能異常;但若錫球位于細(xì)間距引腳、BGA周邊、連接器端子或高壓差網(wǎng)絡(luò)附近,就可能在振動(dòng)、清洗、運(yùn)輸或工作熱循環(huán)中移動(dòng),形成潛在短路。錫珠問題承接上一篇回流曲線異常,因?yàn)楹噶巷w散往往與錫膏揮發(fā)、升溫斜率和焊料受壓狀態(tài)密切相關(guān)。
錫珠形成的原因主要有四類。第一是錫膏印刷與沉積狀態(tài)異常,例如錫膏塌邊、拖尾、鋼網(wǎng)底部污染、印刷后等待時(shí)間過長、錫膏吸濕或黏度下降,都會(huì)使焊料顆粒離開原定焊盤區(qū)域。第二是回流升溫過程不合理,助焊劑和溶劑快速揮發(fā)時(shí)會(huì)產(chǎn)生局部氣體壓力,將微小錫膏顆粒帶出焊盤邊界。第三是元件與焊盤之間的機(jī)械間隙問題,例如片式元件貼裝壓力過大、元件壓入錫膏后擠出多余焊料,或元件底部存在錫膏被封閉后排氣不暢。第四是PCB與阻焊表面狀態(tài)異常,阻焊開窗邊緣粗糙、污染殘留或表面能不均,可能降低焊料回縮到焊盤的能力。
錫球的判定不能只看數(shù)量,還要看位置、直徑、附著狀態(tài)和周邊電氣環(huán)境。靠近細(xì)間距導(dǎo)體、測(cè)試點(diǎn)、金手指、高壓網(wǎng)絡(luò)或屏蔽罩邊緣的錫球,應(yīng)按更高風(fēng)險(xiǎn)處理。對(duì)于固定在助焊劑殘留中的微小錫珠,還應(yīng)評(píng)估后續(xù)清潔、涂覆、灌封或整機(jī)振動(dòng)是否會(huì)改變其狀態(tài)。若錫球集中在片式元件兩側(cè),應(yīng)優(yōu)先檢查貼裝壓力、錫膏量和焊盤開口;若集中在鋼網(wǎng)印刷方向尾部,應(yīng)關(guān)注刮刀壓力、脫模和鋼網(wǎng)清潔;若集中在大面積底部焊盤周圍,則需要分析排氣通道、窗口化開口和升溫斜率。
改善錫珠的有效方法,是減少焊料顆粒離開焊盤區(qū)域的機(jī)會(huì),并讓揮發(fā)過程有足夠緩沖。設(shè)計(jì)端應(yīng)避免在元件底部形成過度封閉空間,合理設(shè)置阻焊開窗和散熱焊盤分割;鋼網(wǎng)端可對(duì)易溢錫位置采用縮孔、圓角或窗口化開口;印刷端應(yīng)控制錫膏回溫、使用時(shí)間、鋼網(wǎng)清潔頻次和印刷后停留時(shí)間;貼裝端應(yīng)確認(rèn)吸嘴高度和貼裝壓力,避免元件過度壓入錫膏;回流端則應(yīng)通過適當(dāng)預(yù)熱和恒溫減小揮發(fā)沖擊。對(duì)于批量問題,必須把錫珠分布圖與器件位置、印刷方向和爐溫曲線對(duì)應(yīng)分析。
另外,錫珠問題不宜簡(jiǎn)單通過人工清除來結(jié)束。若錫珠已經(jīng)進(jìn)入器件底部或屏蔽罩附近,人工清理可能無法完全確認(rèn)殘留;若清理過程使用過大機(jī)械力,還可能造成焊點(diǎn)裂紋或元件偏移。更合理的處理方式是先評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域,再?zèng)Q定返修、清潔、復(fù)檢或報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于有三防漆或灌封要求的產(chǎn)品,焊前錫珠控制更重要,因?yàn)楹罄m(xù)涂覆可能把微小錫球固定在不可見區(qū)域,增加長期絕緣風(fēng)險(xiǎn)。
嘉立創(chuàng)在平臺(tái)化SMT服務(wù)中使用規(guī)范化鋼網(wǎng)、貼裝與檢測(cè)流程,并通過AOI等方式檢查焊后外觀缺陷,這有助于在交付前識(shí)別明顯錫珠、錫球和焊料殘留風(fēng)險(xiǎn)。但錫珠治理同樣離不開客戶側(cè)的可制造性設(shè)計(jì),例如合理的焊盤尺寸、散熱焊盤開口、阻焊定義和元件間距。錫珠問題被控制后,系列討論就從焊料顆粒的異常移動(dòng),進(jìn)入到元件本體的異常移動(dòng):也就是貼裝偏移、旋轉(zhuǎn)和姿態(tài)不良。

