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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)葡萄珠效應缺陷?；亓鬟^程中，助焊劑粘度會隨著溫度提高而降低并向下、四周擴散，使得錫粉暴露在錫膏頂部。如果沒有助焊劑保護，在進入回流升溫或保溫階段時，這些暴露錫粉被氧化而無法聚合熔入焊點并呈現(xiàn)出類似一串葡萄現(xiàn)象，所以被稱為“葡萄珠效應”。如何避免葡萄珠效應的出現(xiàn)呢？

圖1：葡萄珠效應

面積比和轉移效率

預防葡萄珠效應的第一步，首先要保證有好的印刷結果。而鋼網(wǎng)開孔的面積比 (AR) 是決定印刷質量的關鍵指標。AR的計算方法是把鋼網(wǎng)開孔的面積除以開孔側壁的總面積。圖2列出了正方形、矩形和圓形開孔AR的計算公式。通過簡單的計算可以發(fā)現(xiàn)，AR計算公式可簡化為圓的直徑(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就相當于正方形的邊長。而矩形開孔的AR公式稍微復雜一點：LW/2(L+W)t，其中L和W是矩形的長和寬。

圖2：矩形和圓形孔徑的孔徑示意圖

PS：一般來說，要想獲得好的印刷效果，AR值必須大于0.66。經(jīng)驗表明，如果AR <0.66，轉移效率可能降低且不穩(wěn)定。但隨著錫膏技術的進步，這種情況已經(jīng)有所改善。

轉移效率是另一個關鍵指標。轉移效率的計算方法是用錫膏實際體積除以開孔的理論值。為了滿足小型化帶來的細間距印刷要求，或優(yōu)化印刷工藝，越來越多的應用開始（或不得不）使用更細的錫粉（如6號、7號粉）以確保印刷的轉移效率。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助焊劑去除氧化物提出更高的要求，并要保護錫粉、元件和電路板焊盤的表面不會再次被氧化。

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，進而有助于減少葡萄珠效應。更重要的是方形開孔提高了轉移效率，印刷結果更加穩(wěn)定，進一步降低了因錫膏量不一致而導致的葡萄珠效應的發(fā)生。

SMD 與 NSMD 焊盤

實驗表明，有阻焊層設計的基板SMD焊盤不易出現(xiàn)葡萄珠效應問題。這是因為阻焊層相當于屏障（類似于壩），限制了助焊劑在加熱過程中的擴散，不會發(fā)生上文所述因助焊劑量不足而導致去除氧化能力不足和錫粉再次被氧化的問題。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（以下簡稱樹脂）。由于樹脂難以溶于水，因此，在水洗助焊劑中，通常會使用高分子化合物（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。在回流過程中，焊接面和錫粉不可避免會出再氧化的情況。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致在抗氧化性方面存在不足。因此，對于相同的回流條件下，盡管水洗錫膏的活性更強，但由于其在抗氧化性能方面的弱勢，使其在長或保溫型回流曲線中更為敏感，也會增加葡萄珠缺陷的發(fā)生率。

線性與保溫型回流曲線

在過去的很多應用中，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好處是減少空洞。然而，由于無鉛焊料的表面張力增加，對無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，可以使用相同的液相線以上時間?(TAL) 和峰值溫度，但縮短整體回流時間，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?；亓骺倳r間的增加，葡萄珠效應會更嚴重。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秒達到245°C的峰值溫度。

• 結論

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

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

錫膏材料本身也會影響葡萄珠效應。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)葡萄珠效應缺陷。