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SMT工艺知识：锡珠的原因与防治
日期：2025-04-25 19:43
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摘要：
SMT工艺知识：锡珠的原因与防治
锡珠是一种可能造成短路的缺陷，它可以通过减少沈淀在印刷电路板(PCB)上的锡膏量来大大地减少。
在讨论锡珠(solder beading)的时候，我们首先要准确地定义SMT缺陷。锡珠是在已经回流焊接的板上发现的，你可以一眼看出它是一个大的锡球，镶嵌在一滩位置紧靠离散组件的助焊剂里面，这些组件具有非常低的离地高度，诸如片状电阻与电容、薄的小外形封装(TSOP)、小外形晶体管(SOT)、D-PAK晶体管、和电阻组合件。由于其位置与这些组件的关系，锡珠经常被叫做”卫星”。由于明显的理由，锡珠有时也叫做”片状中部挤压出的球”，或者类似的东西。与锡珠比较，锡球(solder balling)的特征是一些微小的球沿着助焊剂残留的外围集结，或者这些球黏在密间距(fine-pitch)焊盘和阻焊的周围。
基本上，锡珠可能形成从一个组件端子到另一个的锡”桥”，因此造成设计上没有的电气连接。这会引起短路的危险，如果震动造成锡珠松散和移动，短路可能发生在锡珠原来形成的地方，或者在装配上的任何地方。虽然即使锡珠出现上面的情况，短路也不一定发生，但是锡珠仍然是一个应该尽量减少或消灭的缺陷。
锡珠是怎样发生的？
在讨论实际的锡珠原因之前，我们来一步步分析：
（1）锡膏印刷在电路板上的焊盘上。
（2）在组件贴装期间，一些焊锡被挤到组件下面，并且从焊盘上的焊锡脱离。
（3）在回流期间，夹陷在组件下面的焊锡不流回到焊盘。反过来，它的内聚性能(表面张力)使它形成一个大的锡球(珠)。
（4）冷却焊锡的表面张力将组件拉近到焊盘。再组件被往下拉的时候，锡珠挤出边缘并停留在那里。
由于过大的刮刀压力或在范本与PCB之间不适当的密封，造成范本底下的锡膏泄漏，这样也可能发生锡珠。这些锡膏转移到开孔尺寸以外的PCB上。在回流的时候，它可能以锡珠的形式留在与组件开孔邻近的PCB上。
锡珠为什么发生
简单地说，锡珠通常是与过多的锡膏沈淀有关，由于它缺乏”躯体”，被挤压到离散组件下面，然后如上所述形成锡珠。锡珠，作为一个常见的焊接缺陷，其出现的增加可以归咎根源到免洗锡膏使用的增加。在九十年代早期，基于松香的RMA锡膏还很流行的时候，锡珠是一个不常见的缺陷。基于松香的锡膏比免洗锡膏更不容易被挤到组件的身体下面；免洗锡膏比RMA锡膏具有较少的保护材料，没有这些较厚锡膏的刚性或质地。因此，当片状元件贴装到免洗锡膏内时，锡膏更容易挤到组件下面。当沈积的锡膏过多时，更容易发生挤出。
就像锡球有许多原因一样，也有一些因素导致或促使锡珠的形成：
（1）范本开孔与焊盘之间的不对准可能导致锡膏印在板的阻焊层上，形成锡珠。
（2）操作员不注意可能在企图摆正放偏的组件时将锡膏送到阻焊层上。通常在回流之前企图移动组件是不明智的。拧动员件的贴装位置，通常用镊子，可能导致短路或空洞。相反，应该让锡膏和回流炉来浮动组件到焊盘上去，使组件位置摆正。
（3）磨损的设备、范本和刮刀以及弯曲的电路板或模板擦摸不够也都可能造成锡珠和微小的锡球。
实验方法
虽然锡珠通常是应用有关的，使用中的锡膏可能影响它。因此，重要的是开发一套试验方法来决定是否一种特定的锡膏比其他的更可能出现锡珠。基本上，这个试验应该得到*多数量的锡膏。一些锡膏制造商使用试验方法来开发大大减少锡珠形成的锡膏。当试验一种锡膏对锡珠的倾向性时，应该使用1:1比率的对焊盘的开孔。6mil范本的试验板组装着放错的组件以及正确放置的组件。*常见的，使用1206电容或电阻，以足够的压力贴装，造成积压到阻焊层上。在回流过程中，使用一个线性的回流温度曲线，减少长期保温可能减少锡珠的作用。这些变化帮助决定哪些锡膏配方倾向于形成锡珠。然后，是一个简单的过程，通过锡珠的数量和尺寸来评估每块板和相应的锡膏。
防止方法：
锡珠是可能由几个起作用的因素所造成的一个现象。可是，在几乎每种情况中，通过减少沈积在PCB上的锡膏量都可以减少或消除锡珠。另外，锡膏在焊盘上的位置也是重要的。防止锡珠的一个可行的办法是通过修改模板的设计，即减小模板厚度、使用向下台阶的区域、和在尺寸和形状上减小开孔。
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