焊球的形成绝不是由单一因素引起的,而是过多的焊膏印刷量、模板孔径的几何不匹配以及不受控制的回流焊接温度斜坡曲线的综合结果。我们在贾金源锡膏的应用中发现,当钢网厚度为0.12mm时,如果孔径深宽比小于1.5且面积比超过0.65,则印刷后锡膏的体积将超过焊盘的容量极限。特别是在0402和0201等小尺寸CHIP元件周围,多余的焊膏在预热阶段被挤压到焊盘的外部。进入回流阶段后,由于表面张力不足而无法回缩,最终凝固成独立的球形物体。
回流焊加热速率是触发焊球出现的关键开关。实测数据表明,当150℃至183℃范围内的加热斜率超过2.8℃/s时,助焊剂挥发剧烈且剧烈,焊膏颗粒被气流溅起。如果此阶段还存在锡膏厚度不均匀的情况,例如刮刀压力波动造成的局部堆积,则飞溅概率增加3倍以上。此时,即使钢网孔径符合规定,在 QFN 散热焊盘的四个角处仍然可以观察到密集的焊球簇。
焊膏本身的流变特性也有很深的影响。佳金源SN100C焊膏25℃时的粘度为720Pa·s。如果车间温湿度不控制在22±2℃、55±5%RH范围内,锡膏的触变恢复时间就会延长,印刷脱模时容易拉丝、断裂。剩余的细焊锡膏串在回流期间熔化并收缩成球。此类焊球通常尺寸较小(30~60μm),分布不规则,但数量极其丰富,需要20倍放大镜才能准确识别。
钢网清洗频率不足会加剧该问题。采用氮气吹扫代替湿法清洗后,残留的助焊剂碳化物会积聚在钢网孔径中,导致后续印刷时锡膏填充不完全和边缘拖尾并存。回流焊期间,尾部在热量作用下塌陷,与主焊料分离并形成独立的焊球。这种类型的焊球通常粘附在模板支撑肋的投影区域下方,且位置重复性很高。排查故障时,可直接对照钢网支撑结构图进行定位。
现场验证表明,将刮刀角度从60°调整到55°,将印刷速度从40mm/s降低到32mm/s,可以有效降低锡膏的剪切应力,使脱模更干净。结合回流焊150~183℃段的加热斜率从3.2℃/s降低到2.4℃/s,锡球缺陷率可以从每百万点1200个降低到210个以下。但前提是钢网孔径必须按照佳金源推荐的参数执行,否则任何工艺调整都只是延缓爆发而不是根除隐患。




