什麼是SMT葡萄球珠現象(Graping)?該如何解決?

SMT回焊(reflow)製程中出現葡萄球或葡萄珠現象(Graping),一般是指在回焊中錫膏沒有完全熔融互相融合焊接在一起,反而聚集變成一顆顆獨立的錫珠並堆疊在一起,形成類似葡萄串的現象。

究竟這「葡萄球珠現象」是如何發生的呢?

發生SMT葡萄球現象的幾種可能原因:

一、錫膏受潮氧化

「錫膏氧化」為葡萄球現象的主要原因,而錫膏氧化又可以分成許多類別,比如說人員操作不慎、錫膏過期或儲存不當、錫膏回溫/攪拌不良,造成錫膏吸濕受潮,都是可能造成錫膏氧化的原因。

有些鋼板(網)溶劑清潔後未完全乾燥就上線使用也是可能的原因之一。

工作熊還曾經看過有SMT產線的氣槍有水噴出來的問題,還看過有作業員用嘴巴吹乾造成口水沾附在鋼網上的,這些都可能造成錫膏吸濕氧化。

二、錫膏中助焊劑提前揮發

錫膏中的助焊劑(flux)是另一個影響錫膏融錫的重要因素,助焊劑的目的是用來去除金屬表面氧化物,降低焊接金屬的表面能,但它其實還有另一個目的,就是用來包覆錫粉保護它免於與空氣接觸,助焊劑如果提前揮發了,就無法達到去除金屬表面氧化物的效果,也無法起到保護錫膏的目的,所以錫膏拆封後要依照規定在一定的時間內用完,否則助焊劑將會揮發讓錫膏變乾。

另外,回焊中的預熱區(preheat zone)如果過長,則會讓助焊劑過度揮發,越有機會發生葡萄球現象。

三、回焊溫度不足

當回焊溫度不足以提供錫膏完全融化的條件時,錫膏也有機會出現葡萄球現象。

其中第一及第二點會帶出一個趨勢,就是錫膏印刷在PCB的落錫量如果越少,那麼錫膏氧化與助焊劑揮發的機會就會越高,這是因為錫膏量印刷得越少,那麼錫膏與空氣接觸的比率就會越高,連帶的也就較容易造成葡萄球現象。所以這就是為何0201尺寸的元件會較0603的元件更容易發生葡萄球現象的原因。

另外一個需要考慮的問題是使用的錫粉編號,當錫粉的直徑越小也就越容易氧化,因為其與空氣接觸的面積就越大,所以也就越容易氧化,這個可能要考慮輔以氮氣(N2)來降低其氧化的速度達到良好的吃錫效果,尤其是使用5號以上的錫粉時。

解決改善SMT葡萄球現象可能採取的對策:


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