锡膏焊接炸锡的原因及解决办法

锡膏焊接过程中出现炸锡（也称“锡珠”或“飞溅”，Solder Balling/Solder Splash）是SMT工艺中的常见缺陷，表现为细小锡球散布在焊盘周围或元件底部，可能引发短路或可靠性问题。以下是炸锡的原因及系统解决方法：

1. 炸锡的根本原因

炸锡的本质是焊膏中的溶剂或助焊剂在高温回流时剧烈挥发，导致熔融锡被溅射。具体诱因可分为以下几类：

（1）锡膏本身问题

助焊剂挥发过快：溶剂配方不合理，在预热阶段未充分挥发，进入回流区时突然沸腾。

金属粉末氧化：合金粉末表面氧化层在高温下破裂，熔融锡飞溅。

锡膏吸湿：储存或回温不当导致水分渗入，回流时水蒸气爆炸。

（2）印刷工艺缺陷

钢网开口设计不当：开口过大或厚度过厚，导致锡膏沉积过多。

印刷偏移：锡膏覆盖焊盘外的PCB表面（如阻焊层），高温时锡膏脱离焊盘形成锡珠。

脱模不良：钢网底部残留锡膏，印刷后形成不规则锡膏块。

（3）回流焊参数不当

预热不充分：升温速率过快（＞2℃/s），溶剂未逐步挥发。

峰值温度过高：超过锡膏推荐温度（如SAC305＞250℃），助焊剂剧烈分解。

回流时间不足：熔融锡未能充分润湿焊盘，残留气体逸出时带出锡粒。

（4）PCB或环境因素

PCB受潮：板材吸水（尤其FR4），回流时水分蒸发导致炸锡。

阻焊层不平整：焊盘周围有凹陷或毛刺，残留锡膏形成锡珠。

环境湿度过高：锡膏暴露在潮湿空气中吸水。

2. 系统性解决方法

（1）优化锡膏选择与储存

选择低飞溅锡膏：优先选用“低锡珠（Low Solder Ball）”配方锡膏（如含缓释溶剂型助焊剂）。

严格储存条件：

冷藏（2-10℃）保存，使用前回温4小时（室温25℃以下）。

开封后24小时内用完，未用完的需密封充氮。

（2）改进印刷工艺

钢网设计：

厚度选择：一般元件推荐0.1-0.15mm，细间距元件（如QFP）用0.08mm。

开口尺寸：按焊盘面积1:0.9~1:1设计，避免外扩（如采用纳米涂层钢网减少残留）。

印刷参数：

刮刀压力（30-60N）、速度（10-50mm/s）需匹配锡膏粘度。

印刷后立即检查，避免锡膏塌陷。

3）调整回流焊曲线

理想温度曲线（以SAC305为例）：

关键点：

预热阶段升温速率＜1.5℃/s。

均热阶段保持时间足够（助焊剂充分活化）。

（4）PCB与环境控制

PCB预处理：

焊接前烘烤（125℃/2-4小时）去除潮气（尤其针对高湿度存储的PCB）。

检查阻焊层质量，确保焊盘边缘平整无毛刺。

车间环境：

控制湿度40-60%RH，温度20-26℃。

（5）其他工艺优化

贴片压力调整：元件贴装时适度下压（如0.1-0.2mm），促进锡膏与焊盘接触。

氮气保护回流：使用氮气回流焊（氧含量＜1000ppm）减少氧化和飞溅。

3. 问题排查流程

若炸锡问题持续，可按以下步骤排查：

观察锡珠位置：

集中在元件周围 → 检查印刷偏移或钢网设计。

随机分布 → 检查回流曲线或锡膏受潮。

切片分析：通过显微镜观察锡珠与焊盘的连接状态，判断是否因润湿不良导致。

对比试验：更换不同批次锡膏或调整回流参数，锁定变量。