葡萄珠效應（Graping Effect）定義

葡萄珠效應，又稱為葡萄球現(xiàn)象，是指在SMT（Surface Mount Technology，表面貼裝技術）焊接過程中，部分錫膏沒有完全熔化并融合在一起，而是形成了一顆顆獨立的錫珠，并可能堆疊在一起，外觀上類似于葡萄串，這種現(xiàn)象在電子組裝行業(yè)中是一個常見的問題。

葡萄珠效應的危害

電氣性能問題：錫珠可能橋接相鄰的電路或元件，導致短路。

機械穩(wěn)定性下降：額外的錫珠可能影響產(chǎn)品的機械強度和可靠性。

外觀質(zhì)量差：影響產(chǎn)品外觀，不符合高質(zhì)量電子產(chǎn)品的要求。

功能性缺陷：可能導致元器件功能失效，影響產(chǎn)品性能。

返工成本增加：需要對受影響的產(chǎn)品進行額外的檢查和修復工作，增加了生產(chǎn)成本。

葡萄珠效應形成原因

錫膏受潮氧化：錫膏存儲不當、回溫或攪拌不充分，以及使用前未徹底干燥的鋼板都可能導致錫膏氧化。

助焊劑揮發(fā)：錫膏中的助焊劑如果提前揮發(fā)，將無法有效去除金屬表面的氧化物，影響焊接質(zhì)量。

回焊溫度不足：焊接溫度不夠高，使得錫膏不能完全熔化并融合。

印刷量過少：錫膏印刷量過少時，錫膏與空氣接觸面積增大，更容易氧化。

回流焊曲線不當：如升溫斜率太低，助焊劑可能因加熱時間過長而失去活性。

錫膏配方：錫膏配方的精確調(diào)整對于預防葡萄珠效應至關重要，需要綜合考慮助焊劑的活性、錫粉尺寸和形態(tài)、合金成分以及溶劑與載體的平衡，以確保在回流焊接過程中錫膏能夠均勻熔化，減少或避免葡萄珠的產(chǎn)生。

葡萄珠效應如何形成的

形成過程主要涉及助焊劑的活性喪失和錫膏的不完全熔化。當助焊劑因揮發(fā)或過熱失去活性，無法有效除去錫膏及基板表面的氧化物時，錫膏中的錫粉雖然熔化，但由于缺乏助焊劑的保護，熔融的錫粉難以融合在一起，反而各自形成獨立的錫珠。

隨著電子設備小型化的不斷推進，對微型化有源和無源元件的需求日益增長，這對符合RoHS標準的無鉛電子組裝技術提出了更高的挑戰(zhàn)。特別是在使用更精細的錫膏沉積尺寸時，錫粉暴露于空氣中的表面積急劇上升，同時助焊劑的相對量減少，這一矛盾在無鉛合金（相較于傳統(tǒng)的錫鉛合金）需要更高回流溫度的情況下尤為突出，從而加劇了葡萄珠效應的產(chǎn)生風險。

如何最大程度減少葡萄珠效應

1. 優(yōu)化印刷工藝

鋼網(wǎng)開孔設計：通過調(diào)整鋼網(wǎng)開孔的面積比(AR)來優(yōu)化印刷質(zhì)量。保持AR值高于0.66，可提升錫膏轉(zhuǎn)移效率并減少葡萄珠效應。方形開孔相比圓形在某些情況下能提供更高的錫膏體積和更穩(wěn)定的印刷效果，從而降低缺陷率。

優(yōu)化鋼板設計：適當增加開孔寬度，以增加助焊劑和錫膏量，提升焊接面的抗氧化能力。

2. 選用合適錫膏

錫粉尺寸與類型：雖然細小錫粉有利于精密印刷，但其增加的表面積也意味著更高的氧化風險。選擇具有良好抗氧化特性的助焊劑配方的錫膏，特別是對于微小顆粒錫膏，是至關重要的。

使用干燥設備：確保錫膏存儲和使用環(huán)境的低濕度，使用前徹底回溫并適當攪拌。

選擇合適的錫膏：針對小尺寸元件使用活性較高的錫膏，以增強其抗氧化能力。

適量印刷錫膏：保證適當?shù)腻a膏量，避免印刷過薄導致氧化加速。

印刷后有效壽命：錫膏板在空氣中的有效暴露時間隨鋼網(wǎng)開孔尺寸的減小而縮減。鋼網(wǎng)開孔尺寸越小、鋼網(wǎng)越薄，印刷錫膏量越少，錫膏發(fā)干的速度越快。

3. 回流焊曲線優(yōu)化

•  采用線性回流曲線：相比保溫型曲線，線性回流至峰值(RTP)曲線能減少總熱暴露時間，有助于控制葡萄珠效應?？刂坪侠淼纳郎厮俾剩ㄈ?°C/秒）和總回流時間，確保錫膏充分熔化而不過熱，減少氧化機會。

  
  

•  監(jiān)控和維護設備：定期檢查和維護回流焊爐，確保溫度曲線的準確性。

  4. 焊盤設計與阻焊層

•  SMD與NSMD焊盤：利用有阻焊層的SMD焊盤設計，可以限制助焊劑過度擴散，保持足夠的助焊劑量在焊點周圍，有效阻止錫粉再氧化，從而降低葡萄珠效應的風險。

5. 助焊劑選擇

•  水洗與免洗助焊劑：考慮到免洗助焊劑中樹脂成分的抗氧化優(yōu)勢，優(yōu)先選擇免洗助焊劑，尤其是含有高效活化劑的配方，以增強對氧化物的去除能力，減少葡萄珠的形成。

結(jié)論

綜合上述措施，通過精細化管理印刷參數(shù)、優(yōu)化錫膏配方與回流焊曲線、以及合理設計焊盤結(jié)構(gòu)，可以顯著降低葡萄珠效應的出現(xiàn)概率。每一步的微調(diào)都需基于具體產(chǎn)品的特性和生產(chǎn)條件，通過實驗驗證來達到最佳的焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在無鉛焊接技術日益普及的今天，對葡萄珠效應的深入理解和有效防治策略，對于保證電子產(chǎn)品質(zhì)量和提升制造效率具有重要意義。

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