SMT 生产过程中产生锡珠问题：锡珠形成的原理与改进（预防）措施
发布时间： 2025-04-02
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发布时间： 2021-09-15
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Solder ball是SMT生产中的主要缺陷之一，主要集中在片式元器件两端之间的侧面，有时还会出现在IC周围、按键引脚内侧（如下图），锡珠的直径一般在0.2~0.3mm之间;
锡珠是如何产生的？？
在SMT回流焊接过程中，锡膏、Flux开始活化、随着回流Profile温度逐渐升高，锡膏从膏状熔化为固液态浓稠状再完全熔融液气化，并裹挟空气与排出的废弃形成气泡、气泡间因锡液张力挤压作用向外扩散或收缩或扩散逃逸排除体外、气泡与气泡之间互相融合，受收缩挤压的助焊剂裹挟金属锡球游离逸散出PAD外的阻焊层，冷却后就形成了锡珠.
锡珠不仅影响电子产品的外观，更重要的是在产品应用过程中锡珠可能脱落，造成其它元器件短路等问，从而影响到电子产品的电气性能问题。因此，要想更好的控制锡珠，就必须在工艺环节中做好改进与预防。
本文将从锡珠形成的原理进行分析，，通过制程优化并提供一些有效的解决措施来减少锡珠的形成，提高 SMT 焊接质量或产品的性能稳定性。
一、锡珠形成的原理
①. 锡膏表面张力和润湿性：
A.锡膏流动性：当锡膏熔点达到217℃或更高时，会熔化成液态锡。由于液态锡具有表面张力，如果表面张力过高，锡膏可能会在焊盘上或焊盘周围形成不均匀的分布，导致部分区域的锡膏聚集，冷却后形成锡珠。
B.锡膏的坍塌：在预热阶段，锡膏中的助焊剂会挥发，如果表面张力不足，锡膏可能会发生坍塌，导致锡膏溢出焊盘区域，形成锡珠。
②.助焊剂活性：
A.助焊剂的主要作用是去除 PCB（金属） 表面的氧化物和污染物，并在焊接过程中防
止焊料合焊接表面再度氧化.。
B.助焊剂活性不足或配比不合适，无法有效去除氧化物，导致锡膏与被焊接金属之间
不能完全润湿，无法起到很好的助焊作用，增加锡珠形成的风险。
③.气流影响：
A.在回流炉中，气流的流动会对液态锡产生影响。不适当的气流设置或 PCB 布局可能
导致气流在某些区域过于强烈，将液态锡吹动，形成锡珠。
B.另外，回流焊接中不同温区的温度梯度也可能产生气流，影响锡膏的流动和润湿性。
④．PCB焊盘设计因素：
A.PCB 焊盘设计尺寸、形状和间距等对锡珠的形成有很大影响，过大或过小的焊盘尺寸、不均匀的焊盘形状或元件过近的间距均会造成锡膏分布不均匀，增加锡珠形成风险性。
B. PCB焊盘材质或表面的处理，也可能会导致锡膏在焊接过程中无法充分润湿焊盘，从
而形成锡珠。
⑤.元器件引脚设计：
A.元器件引脚的形状、尺寸和表面处理也会影响锡膏的润湿性。过长或过短的引脚、不
平整或引脚表面氧化都有可能造成引脚与焊盘不润湿，形成锡珠。
B.元器件引脚与PCB焊盘设计的匹配性，引脚过大或过小，或者焊盘设计不合理，可能
会导致焊膏在焊接过程中被挤出，从而形成锡珠.
C.元器件引脚的间距，如果引脚间距过小，锡膏在焊接过程中容易飞溅，形成锡珠。
⑥.回流炉温度曲线设置：
A.回流炉温度曲线设置不合适，如果预热区温度上升过快、锡膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来，经过回流区时会造成水分、溶剂沸腾，飞溅出的锡膏引起锡珠形成.
B.合理的回流炉温度曲线应根据焊膏和元件的特性进行优化，以确保锡膏能够完全融化、
回流均匀，并形成良好的焊点。
⑦. PCB处理或PCB储存：
A.PCB污染、氧化或其它不良处理都会大大降低锡膏对PCB焊盘的润湿性。常见的PCB
表面处理方法如化学镀镍/金、热风整平、有机可焊性保护膜（OSP）等，如果PCB处
理或在储存和操作过程中受到污染，都有可能导致锡珠的形成。
B.确保PCB 表面处理质量良好，并在储存和操作过程中避免PCB板不要受潮、污染。
C.PCB丝印层高度超过焊盘表面或丝印偏移，都有可能造成印刷锡厚或偏移，将锡膏阻
挡在丝印框外无法收回，从而导致锡珠残留。
⑧.设备贴装高度或压力：
A.设备贴装高度设定不当，会导致元件偏移或歪斜，影响锡膏的均匀分布和流动，有可
能导致锡膏在聚集在某些区域，形冷却后形成锡珠。
B.设备贴装压力设置不当，使得元件贴到PCB板上的一瞬间将锡膏挤压到焊盘外，也有
可能焊接后形成锡珠。
C.根据元器件高度不同设置不同的贴片高度，确保焊盘上锡膏不被挤压状态。
⑨.锡膏的质量与使用管控：
A.锡膏的质量对锡珠的形成也有影响。低质量的焊膏可能含有杂质、粘性不稳定或金属
含量与助焊剂配比不准确，容易出现大小不一的金属颗粒产生、粘性不稳定出现坍塌，
导致锡珠的产生。
B.正确的锡膏储存与搅拌和管控锡膏的使用次数、时间，可以避免锡膏受到污染或过期。
C.生产车间的温、湿度管控和清洁度等也会对锡珠的形成产生影响。过高的湿度可能导
致锡膏吸湿，降低锡膏使用寿命。
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保持生产车间环境的稳定和清洁，控制湿度在合适的范围内。
⑩.钢网开孔设计不当
A.钢网开孔不当，偏移、开孔过大，焊锡收不回来，易形成锡珠。
B.钢网开孔未做防锡珠，易产生锡珠。
二、减少锡珠形成的改进（预防）措施:
1.PCB焊盘设计、元器件选型：设计PCB时，要选定合适的元器件封装及合适的PAD.
2.PCB来料检验：确保PCB来料包装满足要求，无超周期，PCB表面无脏污、焊盘无氧
化，丝印无偏移、无超出焊盘表面。对包装不好的板子及时烘烤或放干燥箱。
3.严格对锡膏的使用与管控，确保锡膏的活性与印刷稳定性。
4. 根据焊膏和元件特性，合理设置回流炉预热阶段的上升温度过快。
5.钢网开孔，根据元件的大小与焊盘的匹配状况，优化钢网开孔尺寸。
6.对生产过程出现的锡珠问题，及时进行分析并改善锡珠问题。
降低或解决SMT锡珠是一项综合性的任务，需要我们从PCB焊盘设计、元器件选型、锡膏、钢网开孔、贴装、回流焊、环境等多个方面入手，结合生产过程中实际产生的不良现象，及时进行分析、有效改善，才能将锡珠问题降低或彻底改善，为电子产品的可靠性和稳定性打下牢固的基础。
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