《Youtube》网友求助问：SMT焊点表面出现一层颗粒状金属球是什么？

Posted by 188金宝搏苹果下载

5 月 22, 2024

网友求助问：SMT焊点表面出现一层颗粒状金属球是什么？

这个案例是一位苦主在国外论坛上贴出来的几张关于SMT焊接后的照片，苦主说明他们家生产了一批PCBA板子，但是在SMT回焊后却发现焊点的表面出现了一层颗粒状的金属球，看起来有点像鸡皮疙瘩，用镊子轻轻一刮，颗粒就可以被轻易刮掉，再用镊子推焊点及零件焊脚则推不动，所以，苦主认为焊点强度应该是OK的（188金宝搏苹果下载个人持怀疑态度）。

苦主有进一步说明，说他们家有重新确认过锡膏与炉温都没有问题。而且这款产品他们经常生产，也都使用同一条SMT线体，制程参数也都没有修改过，就只有这一批产品生产有这样的问题。询问有没有大神遇过类似的情形？这种问题该如何解决？这样子算不良吗？或是大家有什么建议呢？

看倌们觉得这样的现象到底是怎么发生的呢？这样子的现象是可以接受的吗？

下面是苦主贴出来的3张关于焊点表面出现一层金属球的照片：

我们先来看看论坛上网友们对这个问题的看法！

其实大部分的论谈网友在看过照片后，大多觉得这种有颗粒状现象的焊点就是冷焊的表现，因为锡膏本身就是由一粒粒的小锡粉与助焊剂混合而成的，焊点出现有金属颗粒不是很明显吗？就是锡粉没有完全融化的表现啊！顺便也质疑起了苦主说过「有重新确认过锡膏与炉温都没有问题？」是如何确认的。

更有一位网友直接指出来，照片上，尤其是第3张照片，很明白的显示，焊垫并没有被完全润湿，这就是冷焊的证据啊。
（188金宝搏苹果下载觉得真的该给这位观察入微的网友按个赞呢。）

建议延伸阅读：PCB及电子零件焊锡吃得好不好(润湿、不润湿、缩锡、退润湿)的原理是什么？

而比较有经验的网友则明确的点出，这就是「葡萄球现象」，认为应该是助焊剂在进入回焊前就提早挥发所致，要苦主检查温度曲线有无问题，并建议苦主上网搜寻一下《葡萄球现象》的关键字，就可以找到一大堆的资料。甚至还有人铁口直断，说这应该就是锡膏的品质出了问题！

后面还有其他网友建议。要将回焊的温度曲线改成RTS，应该可以解决这种问题。
（关于这位网友的提议，188金宝搏苹果下载个人是持保留态度的，后面我们可以再来详谈原因，或许也可以稍微提一下RTS与RSS温度曲线的差异，如果没有时间，就留待下一次吧！）

更有一位网友提议，应该要开氮气(N2)来试一下，如果还是发现有一样的现象，应该就是锡膏的问题了。

（188金宝搏苹果下载觉得这位网友可能是把氮气当成万灵丹了，要知道，氮气只能提供PCB焊店及锡膏在进入回焊炉后的氧化保护，降低SMT的润湿过程中氧气对焊点的作用，如果锡膏在进入回焊炉前就已经氧化，或是助焊剂因为暴露空气中过久而提前挥发，氮气根本就无效。）

在经过网友们的轮番洗礼之后，苦主最终有跳出来做了补充说明，并澄清一些问题。

第1点. 苦主说这种现象只出现在IC零件上，其他零件则没有。

188金宝搏苹果下载个人见解：关于苦主的这个补充说明，188金宝搏苹果下载先偷偷地吐槽一下：明明苦主贴出来的第二张照片，就是电阻零件啊，而且它的焊点上面也出现有葡萄球现象啊，怎么还硬要说只出现在IC零件的焊点上呢。

2. 苦主觉得这样的焊锡应该不是冷焊，就只是焊点的表面有颗粒，把颗粒刮掉就好了，焊点便面看起来还是很光亮的，而且强度也是OK的。

188金宝搏苹果下载个人见解：关于苦主的这一点澄清，188金宝搏苹果下载觉得苦主可能根本就没有搞清楚这葡萄球现象是怎么发生的，才会下这样的定论。188金宝搏苹果下载个人也不知道苦主是如何推论这个的焊锡强度没有问题，如果是188金宝搏苹果下载个人，则会拿一片良品来当作标准品，然后做推力实验来互相比较之后做判断。只是从前面的讨论中得知焊垫似乎并未被完全润湿，这样的焊锡强度会好到哪里，个人是存疑的。至于把锡珠颗粒刮掉是一定要的，如果不做处理，这些残留在焊点表面没有完全融化的锡珠，也不知道在那天就会因为震动而从焊点上掉落下来，卡在某些电路上造成短路，成为不定时炸弹。

3. 因为有人质疑苦主家用的锡膏品质可能有问题，或是锡膏使用不当，造成锡膏中的助焊剂提前挥发，所以苦主说他们有将同一罐锡膏拿去另外一条SMT线体生产，并没有发现有相同的问题。所以，苦主也觉得锡膏没有问题。

4. 针对网友质疑回焊炉温及锡膏管控的问题，苦主解释说炉温他们有量测过的，没有发现问题，而且锡膏的储存也都合乎规定。

188金宝搏苹果下载个人见解：188金宝搏苹果下载个人怎么觉得，苦主好像是个在立法院为自己政策辩护的官员，苦主不是要来寻求网友帮忙找出发生问题可能原因的吗？不是应该要在网友提出可能原因后，逐步验证排除。苦主说炉温有量过没有问题，可是又没有贴炉温曲线，说锡膏储存合乎规定，是怎样的规定也没有说。隐约感觉苦主似乎是希望有人告诉他，焊点有这样的表面金属颗粒是没有问题的，可以继续生产…这是希望有人可以帮他背书的意思吗？

188金宝搏苹果下载个人对这个案例的看法：

而188金宝搏苹果下载个人对这个问题的看法也比较倾向是《葡萄球现象》或称为《葡萄球锡珠现象》，英文为《Graping Solder》，因为严重的时候，不良现象看起来就会像是一串串堆叠在一起的葡萄。

188金宝搏苹果下载之前在部落格中有写过一篇相关的文章《什么是SMT葡萄球锡珠现象(Graping Solder)？该如何解决？》可以参考。

其实这种《葡萄球锡珠现象》不难理解，而且这种《葡萄球锡珠现象》一般只也会发生在使用锡膏印刷焊锡的回焊制程上，而几乎不会发生在波焊及手焊,制程上。这是因为锡膏原本就是由一粒粒的锡粉与助焊剂充分混合而成的，大家可以把锡膏想像成是很黏稠的珍珠奶茶，珍珠也就是粉圆则是锡粉，而黏稠的牛奶则是助焊剂。一旦助焊剂在回焊前就提早挥发后，剩下的就是一粒粒叠在一起的圆形锡粉了，而这就是严重时的《葡萄球锡珠现象》。

所以，从这个思路我们可以推敲出《葡萄球锡珠现象》发生可能的原因，应该就是锡膏中锡粉未被回焊高温融化聚合在一起，或者只融化聚合了一部分的锡粉，剩余那些未被融化聚合的锡粉就成颗粒状的锡珠聚集在焊点的表面。

而造成锡膏无法融化的原因不外乎下列几种：

一、锡膏受潮氧化

「锡膏氧化」基本上为葡萄球现象的主要原因，而锡膏氧化又可以分成许多类别，比如说人员操作不慎、锡膏过期或储存不当、锡膏回温/搅拌不良，造成锡膏吸湿受潮，都是可能造成锡膏氧化的原因。

有些钢板在使用溶剂清洁后未完全干燥就上线使用，造成溶剂污染锡膏，也是可能的原因之一。

188金宝搏苹果下载还曾经看过SMT产线的1 有水喷出来的问题，还看过有作业员为了加速钢板清洗后干燥，而用嘴巴吹干造成口水沾附在钢网上的，这些原因都可能造成锡膏吸湿而氧化。

二、锡膏中助焊剂提前挥发

锡膏中的助焊剂(flux)是另一个可能影响锡膏融锡的重要因素，助焊剂的目的除了是用来去除金属的表面氧化物外，它其实还有另一个目的，就是用来包覆住锡粉，保护它免于在焊接前与空气直接接触。所以，助焊剂如果提前挥发了，就无法达到去除金属表面氧化物的效果，也无法起到保护锡粉免于氧化的目的，所以锡膏拆封后要依照规定在一定的时间内用完，否则助焊剂将会提前挥发让锡膏变干并氧化。

另外，回焊中的预热区(preheat zone)如果过长或温度过高，也会让助焊剂提早地过度挥发，就有机会发生葡萄球锡珠现象。这也就是为何前面有网友建议苦主，可以考虑将回焊的温度曲线改为RTS(ramp-to-spike，斜昇式)的原因，因为斜昇式的预热区比较短，可惜~并不是所有的PCBA都适合使用RTS曲线的，当板子上的零件尺寸差异较大，也就是吸热的速率差异过大时，就不适合使用RTS，否则就容易造成温度不均匀的问题。

关于SMT回焊曲线的选择可以参考188金宝搏苹果下载写过的这篇《回流焊的炉温曲线应该使用RSS(马鞍)型?还是RTS(斜昇)型?》文章。

三、回焊温度不足

当回焊温度不足以提供锡膏完全融化的条件时，锡膏就有机会出现葡萄球现象。也就是锡膏融化不完全。

整体而言，这个案例的葡萄球锡珠现象其实并不算是太严重，但也不能说不严重，从整体外观看起来，就是大部分的锡粉在经过回焊高温后融合在一起，剩下少数的锡粉则因为某些原因未被融化，所以残留聚集在焊点的表面。

从苦主照片上的迹象观察，可以发现其焊垫并未被锡膏完全润湿，而锡膏与焊垫间的润湿角度(θ)又大于90°，所以可以初步判定有non-wetting现象，也就是不沾锡现象，这通常意味着锡膏或焊垫可能已经氧化、或回焊的温度不足。加上焊点上观察到葡萄球现象，基本上可以先把焊垫氧化的问题暂时排除，再加上苦主补充说明，他们有将同一罐锡膏拿去别的线体作业没有发生问题，所以答案应该就比较偏向是回焊炉温不足所造成，当然也不能排除是锡膏印刷后摆放过久造成助焊剂挥发所导致。

基本上这类问题，应该都可以在回焊后的目视检查或AOI检查中马上侦测出来，并反馈给前面制程做出相应的处置，将不良品遏止在出现的初期，也可以在真因还未被抹除前就及时发现，避免事后花更大力气寻找验证真因的时间。