時(shí)近年關(guān)，銦泰公司除了向您獻(xiàn)上最真摯的祝福以外，還不忘春節(jié)前的最后一期推文中為大家?guī)?lái)“技術(shù)干貨”，下面咱們一睹為快吧！

隨著錫膏沉積尺寸的減小，暴露在空氣中錫粉的表面積顯著增加，與之相對(duì)的是用于去除錫粉表面氧化物的助焊劑的量卻在減少。再加上常用無(wú)鉛合金回流較錫鉛合金需要更高的溫度，更容易出現(xiàn)葡萄珠效應(yīng)缺陷。回流過(guò)程中，助焊劑粘度會(huì)隨著溫度提高而降低并向下、四周擴(kuò)散，使得錫粉暴露在錫膏頂部。如果沒有助焊劑保護(hù)，在進(jìn)入回流升溫或保溫階段時(shí)，這些暴露錫粉被氧化而無(wú)法聚合熔入焊點(diǎn)并呈現(xiàn)出類似一串葡萄現(xiàn)象，所以被稱為“葡萄珠效應(yīng)”。如何避免葡萄珠效應(yīng)的出現(xiàn)呢？

圖1：葡萄珠效應(yīng)

面積比和轉(zhuǎn)移效率

預(yù)防葡萄珠效應(yīng)的第一步，首先要保證有好的印刷結(jié)果。而鋼網(wǎng)開孔的面積比 (AR) 是決定印刷質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。AR的計(jì)算方法是把鋼網(wǎng)開孔的面積除以開孔側(cè)壁的總面積。圖2列出了正方形、矩形和圓形開孔AR的計(jì)算公式。通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，AR計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為圓的直徑(D)除以4倍的模板厚度(t)或 AR=D/4t，這與正方形AR公式是一樣的，D就相當(dāng)于正方形的邊長(zhǎng)。而矩形開孔的AR公式稍微復(fù)雜一點(diǎn)：LW/2(L+W)t，其中L和W是矩形的長(zhǎng)和寬。

圖2：矩形和圓形孔徑的孔徑示意圖

PS：一般來(lái)說(shuō)，要想獲得好的印刷效果，AR值必須大于0.66。經(jīng)驗(yàn)表明，如果AR <0.66，轉(zhuǎn)移效率可能降低且不穩(wěn)定。但隨著錫膏技術(shù)的進(jìn)步，這種情況已經(jīng)有所改善。

轉(zhuǎn)移效率是另一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。轉(zhuǎn)移效率的計(jì)算方法是用錫膏實(shí)際體積除以開孔的理論值。為了滿足小型化帶來(lái)的細(xì)間距印刷要求，或優(yōu)化印刷工藝，越來(lái)越多的應(yīng)用開始（或不得不）使用更細(xì)的錫粉（如6號(hào)、7號(hào)粉）以確保印刷的轉(zhuǎn)移效率。然而，隨著錫粉尺寸的減小，暴露在外的錫粉總體的表面積是增加的。隨著表面積的增加，總氧化物也增加了。表面氧化物的增加對(duì)助焊劑去除氧化物提出更高的要求，并要保護(hù)錫粉、元件和電路板焊盤的表面不會(huì)再次被氧化。

以3mil厚鋼網(wǎng)，6mil正方形開孔和6mil圓形開孔為例，兩者的AR都是0.50。方形開孔錫膏體積約為108立方密耳，而圓形開孔的錫膏體積只有85立方密耳。使用方形開孔可得到更多的錫膏，進(jìn)而有助于減少葡萄珠效應(yīng)。更重要的是方形開孔提高了轉(zhuǎn)移效率，印刷結(jié)果更加穩(wěn)定，進(jìn)一步降低了因錫膏量不一致而導(dǎo)致的葡萄珠效應(yīng)的發(fā)生。

SMD 與 NSMD 焊盤

實(shí)驗(yàn)表明，有阻焊層設(shè)計(jì)的基板SMD焊盤不易出現(xiàn)葡萄珠效應(yīng)問(wèn)題。這是因?yàn)樽韬笇酉喈?dāng)于屏障（類似于壩），限制了助焊劑在加熱過(guò)程中的擴(kuò)散，不會(huì)發(fā)生上文所述因助焊劑量不足而導(dǎo)致去除氧化能力不足和錫粉再次被氧化的問(wèn)題。阻焊層還可以阻擋錫粉坍塌，使得錫粉免于氧化。

水洗與免洗

免洗助焊劑通常是松香或樹脂基（以下簡(jiǎn)稱樹脂）。由于樹脂難以溶于水，因此，在水洗助焊劑中，通常會(huì)使用高分子化合物（如聚合物）。助焊劑配方中的活化劑用于去除焊接面和錫粉表面的氧化物。在回流過(guò)程中，焊接面和錫粉不可避免會(huì)出再氧化的情況。免洗助焊劑中的樹脂具有出色的氧化阻斷性能，但水洗助焊劑配方中樹脂的缺乏導(dǎo)致在抗氧化性方面存在不足。因此，對(duì)于相同的回流條件下，盡管水洗錫膏的活性更強(qiáng)，但由于其在抗氧化性能方面的弱勢(shì)，使其在長(zhǎng)或保溫型回流曲線中更為敏感，也會(huì)增加葡萄珠缺陷的發(fā)生率。

線性與保溫型回流曲線

在過(guò)去的很多應(yīng)用中，保溫型回流曲線十分常見?，F(xiàn)在，工程師開始選擇使用線性曲線?(Ramp?to Peak,?RTP)。主要原因是無(wú)鉛焊料需要更高回流溫度，因此需要減少錫膏、熱敏元件和電路板的總熱暴露量。保溫型曲線的另一個(gè)好處是減少空洞。然而，由于無(wú)鉛焊料的表面張力增加，對(duì)無(wú)鉛焊料的空洞改善效果十分有限。

為最大程度地減少葡萄珠效應(yīng)，可以使用相同的液相線以上時(shí)間?(TAL) 和峰值溫度，但縮短整體回流時(shí)間，如圖3所示。保溫曲線通常比RTP曲線更容易產(chǎn)生葡萄珠效應(yīng)。回流總時(shí)間的增加，葡萄珠效應(yīng)會(huì)更嚴(yán)重。通常建議采用1°C/秒的升溫速率（從室溫到峰值溫度），約為3分40秒達(dá)到245°C的峰值溫度。

• 結(jié)論

為減少葡萄珠效應(yīng)，印刷和回流工藝的優(yōu)化至關(guān)重要。使用較高面積開孔的鋼網(wǎng)、良好的工藝和設(shè)備，以確保轉(zhuǎn)移效率。盡管圓形和方形開孔的面積比是一樣的，但由于圓形開孔轉(zhuǎn)移效率低，可能會(huì)增加葡萄珠效應(yīng)的發(fā)生。

從回流的角度來(lái)看，建議減少總熱量輸入（或更短整體回流時(shí)間）。升溫速率約為1°C/秒的RTP型曲線。

錫膏材料本身也會(huì)影響葡萄珠效應(yīng)。比如，隨著錫粉尺寸的減小和表面氧化面積的增加，葡萄珠效應(yīng)更易發(fā)生。水洗錫膏由于不含樹脂，抗氧化性能較弱，更容易出現(xiàn)葡萄珠效應(yīng)缺陷。