波峰焊过程中产生锡珠（Solder Ball）是一个常见问题，主要原因和对应的解决方法如下：

一、产生锡珠的主要原因

1. 助焊剂问题：

   • 活性不足： 助焊剂不能有效去除焊盘和元件引脚表面的氧化物，导致熔融焊料润湿不良，在分离时形成飞溅（锡珠）。
   • 含水率高： 助焊剂预热阶段水分不能充分挥发干净，进入锡波时水分剧烈汽化，冲击熔融焊料表面，导致焊料飞溅。
   • 喷涂量不当： 喷涂量过少，不能提供足够的活性和保护，导致氧化或飞溅；喷涂量过大，特别是助焊剂低沸点溶剂在锡波中剧烈挥发，同样引起焊料飞溅。喷涂不均匀也会在局部区域造成问题。

2. 预热不足或不均：

   • 主要影响助焊剂活性发挥和水分的充分挥发（与助焊剂问题相关）。
   • PCB 和助焊剂未能达到合适的浸润温度就进入锡波，温差过大导致熔融焊料遇到较冷表面时润湿性变差，同时助焊剂溶剂挥发过快，引发焊料飞溅。

3. 工艺参数设置不当：

   • 传送倾角不合理：
     • 倾角过大：焊接时间延长，焊料暴露在高温下的时间增加，助焊剂容易烧干焦化，失去活性，增加锡珠产生几率；分离过程变“陡峭”，可能拉丝飞溅。
     • 倾角过小：拖锡不畅，容易形成桥连和较大的拖尾锡珠（尾巴球）。
   • 波峰高度过高： 熔融焊料对 PCB 底部的冲击力过大，在脱离锡波时，焊料受到更大的扰动和表面张力变化，更容易飞溅形成锡珠。
   • 焊接温度过高： 焊料流动性过强，表面张力降低，更容易形成飞溅；同时加剧焊料氧化，产生的氧化物也可能被带离形成锡珠。
   • 传送速度过快： 焊料在脱离焊盘时需要时间收缩平整，速度过快会打断这个收缩过程，导致未完全收缩的熔融焊料被拉离，形成卫星状小锡珠（通常在焊点旁）。

4. 焊料（锡）品质问题：

   • 杂质超标： 特别是铜（Cu）、铝（Al）、锌（Zn）等金属杂质，以及有机物杂质积累，会严重破坏焊料的表面张力和流动性，导致焊料分离时容易形成细小的飞溅物（锡珠）。铜超过 0.3% 的影响通常就很明显。
   • 焊料氧化严重/锡渣过多： 波峰表面过多的锡渣会被流动的焊料带起，附着在 PCB 上形成锡珠。锡渣中的氧化物也会破坏焊料润湿性。

5. PCB 设计/制造问题：

   • 布局密集/排气不畅： 在高密度连接器、IC 插座、遮蔽区域（如散热器、大型元件下方），助焊剂挥发的气体和水汽在焊接时难以逸出，会顶起熔融焊料形成锡桥和锡珠。
   • 焊盘/阻焊设计不当：
     • 阻焊膜（绿油）窗口过大，超出焊盘太多，或与焊盘对准不良（偏位），导致焊料流到非润湿的阻焊表面形成球状。
     • 阻焊膜厚度不均或有缺陷（如针孔、裂纹），焊料渗透到阻焊下形成锡珠。
     • 焊盘设计不对称或存在大的孤立铜皮，导致焊接时各点热容量差异大，加热/冷却速率不同，影响焊料收缩，可能形成锡珠。
   • 孔铜设计问题： 通孔焊盘（特别是元件孔）内壁铜厚不足或孔太大，焊接时焊料易被吸入孔内，导致孔口焊料不足，冷却收缩时在孔周围形成孔锡珠（Annular Ring Solder Ball）。

6. 环境与设备因素：

   • 环境湿度高： 会增加 PCB 和元件吸收的水分，进而在焊接时产生类似助焊剂水分高的飞溅问题。
   • 设备不良： 链条抖动/不平滑、链爪/托盘夹持不稳，导致 PCB 在波峰上发生震动，干扰焊料平稳分离。
   • 波峰不稳定/紊流： 波峰锡流不稳定、有涡流或湍流，会加剧焊料的飞溅。通常是波峰泵设计或调整不当导致。
   • 夹具/Pallet 污染：脏污、氧化的载具会污染助焊剂并影响焊接过程。

二、解决锡珠问题的方法

针对上述原因，可采取以下措施进行解决或预防：

1. 优化助焊剂选择与应用：

   • 选择合适的助焊剂： 确保助焊剂活性适中，润湿性能好，能与生产工艺（特别是预热条件）匹配。避免使用挥发性过强或含水量高的劣质助焊剂。
   • 严格管控助焊剂喷涂：
     • 精确设置喷涂量（喷嘴角度、压力、距离、速度），确保均匀覆盖且不堆积。推荐使用选择性喷涂技术。
     • 定期清洁助焊剂喷嘴和管路，防止堵塞和不均匀。
     • 助焊剂需在合适的温湿度环境下储存和管理（冷藏要求），使用前充分回温并搅拌均匀。
   • 确保预热充分且均匀：
     • 优化预热曲线（通常指助焊剂浸润区峰值温度），确保 PCB 焊接面到达预定温度（比焊料熔点低 40-60°C 左右），助焊剂溶剂基本挥发干净但保持一定活性。
     • 使用红外加热或强制对流加热方式，保证大面积板加热均匀。避免冷点（板角、阴影区）。

2. 精确控制工艺参数：

   • 优化传送倾角： 根据 PCB 类型（板厚、元件密度）设置合理的角度（通常在 4°-7° 范围内调整），找到最佳分离点，保证焊点质量和最小拖尾。可进行小批量实验验证。
   • 控制波峰高度： 调整波峰使得焊料刚好触及引脚根部或略高，减少分离时的扰动。波峰过高过低都不可取。
   • 设置合适焊接温度： 使用温度计定期测量实际波峰温度（不应仅依赖设备显示值），保持在锡膏供应商推荐的范围内（对于 Sn63/Pb37 或 SnAgCu 无铅焊料，通常在 245-265°C 之间，具体看规格书）。避免温度过高，加剧氧化和锡珠。监控和记录非常关键。
   • 调整传送速度： 在保证足够焊接时间（Contact Time）的前提下，避免过快。找到能稳定形成良好焊点又不拖尾断不开、速度较快的平衡点。

3. 严格管理焊料质量：

   • 定期监控焊料成分： 每周或定期（根据产量）取样化验焊料槽的 Cu、Fe、Ni、Zn、Al 等关键杂质含量（尤其是 Cu），根据焊料供应商的推荐值进行管控（Cu < 0.3% 是常见标准）。一旦超标，按比例添加纯锡稀释或进行净化（如过滤除杂），严重时换锡。
   • 控制焊料氧化/除锡渣：
     • 保持焊料液面高度稳定，避免空气过度氧化。
     • 使用氮气保护（效果显著）或抗氧化油。
     • 定时清理波峰炉口的固态氧化物（锡渣）。 操作规范，避免锡渣被卷入锡波。
     • 使用锡渣还原机减少焊料浪费和污染。
     • 避免使用不明来源的焊料或回收料。

4. 优化 PCB 设计与制造：

   • 改进阻焊设计：
     • 阻焊窗口（SMD）大小与焊盘匹配（推荐开窗比焊盘单边大 0.05-0.15mm）。
     • 确保阻焊与焊盘对准精度。
     • 采用薄而均匀、高覆盖率（无缺陷）的阻焊膜工艺（如 LPI）。
   • 优化焊盘与过孔设计：
     • 对于通孔元件，确保孔环大小合适，内壁铜厚足够，避免孔过大。
     • 对于大铜箔区域或电源/地平面，考虑设计热平衡焊盘或在附近增加阻热丝。
   • 考虑热设计： 在布局时，尽量避免将高密度连接器、插座或大型散热器置于下风口（气体不易排出区域）。必要时可在夹具/Pallet上设计排气通道。

5. 加强设备维护与环境控制：

   • 维护设备：
     • 定期检查和校准温度传感器、传送轨道平行度/高度。
     • 清洁链爪/Pallet，去除焊渣和氧化物，避免污染。
     • 检查并保证波峰泵运行稳定，波峰平整无紊流、喷涌或高度波动。
   • 控制环境： 维持生产环境的温湿度（建议 30-60%RH），防止 PCB 在空气中暴露过久吸潮（控制库存时间、湿度敏感器件MSD管理）。
   • 检查夹具/Pallet： 确保清洁、不变形，固定PCB牢靠无震动。清洁所有夹具表面并涂装防沾助焊剂涂层。

关键提示

• 系统性地排查： 锡珠问题往往不是单一因素导致，需要逐一排查所有相关环节。首先关注助焊剂、预热和工艺参数，这些通常是影响最大的变量且较容易调整。
• 分析锡珠位置： 观察锡珠集中出现在哪些位置（如特定元件类型、区域、焊点附近）可以给问题分析提供重要线索（例如特定元件吸热、局部排气不畅、焊盘设计问题）。
• 持续监控与记录： 工艺参数调整后，必须小批量试产验证效果，并记录每次调整的参数和结果，建立工艺基线。使用SPC进行趋势监控。
• 寻求供应商支持： 当问题复杂时，与助焊剂供应商、焊料供应商和设备供应商的技术支持沟通，提供详细现场信息（包括不良照片、参数设置、板子细节等），他们经验丰富可能更快找到方向。

通过综合运用以上方法，绝大部分波峰焊锡珠问题可以得到有效解决或显著改善。解决问题的核心在于理解原理、精准控制变量、系统性排查和持续改进。