换PCB就好，换锡膏也好了？SMT“葡萄球”真凶藏在你没查的PCB里

发布时间： 2026-09-24 00:00

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某SMT产线在对喷锡板进行回流焊接后，部分焊点出现明显的“葡萄球”现象，焊点周围还伴随少量零散锡珠。

现场初步排查时出现了一个很有迷惑性的现象：更换其他厂家生产的PCB后，失效消失；而继续使用原PCB时，更换其他型号锡膏，或者调整炉温曲线，也能够解决问题。

那么，问题究竟出在锡膏、炉温，还是PCB？

如果只看单一因素，很容易陷入“换料有效，但根因不清”的循环。为了把问题查清楚，本次分析将失效PCBA、正常PCBA以及A、B、C三款锡膏共同纳入验证，按照“先确认常规嫌疑，再追踪挥发物差异”的思路逐步排查。

1. 外观检查：先确认现象的样子

对失效板（NG）做外观检查：

部分引脚焊点明显呈"葡萄球"状，表面凹凸不平；
葡萄球周围存在零散的小锡珠。

典型样品外观图片

需要先分清两个容易混的概念：葡萄球指留在焊点上的未熔融锡粉团聚体，锡珠指被挤散到焊点周边的小球——成因都是氧化膜没被清掉，只是一个留在原地、一个被排开。

2. 表面分析：葡萄球的成分和焊料一样吗

对失效焊点（酒精清洗后）做表面显微分析：

焊点表面不平整，呈明显凸出形貌；

NG焊点表面形貌

葡萄球主要成分为 C、O、Sn，未发现明显异常元素。

NG焊点EDS谱图

葡萄球的元素构成就是焊料本身（以 Sn 为主，C、O 来自表面残留的有机物与氧化物），没有外来污染元素——问题不在"沾了什么"，而在焊料自己没能正常熔融铺展。

3. 切片分析：是没熔，还是熔了又缩回去

沿焊点做微切片，观察截面形貌与成分：

焊点表面粗糙，呈凹凸不平状，葡萄球呈半岛状；

NG焊点切片微观结构

葡萄球区域与焊料内部成分无明显差异。

NG焊点切片EDS结果（wt.%）

"半岛状"这个形貌是关键——它说明这些锡粉从来没有融成一整块，是不完全熔融润湿的结果，而不是熔融成型后被外力推回去的。结合成分一致可以确认：葡萄球就是没熔透的锡膏本体。

4. 氧化膜厚度分析：先排除锡粉自己

用俄歇电子能谱（AES）测 A、B、C 三款锡膏中锡粉的表面氧化膜厚度。

三款锡粉的氧化膜厚度均不超过 10nm，属于正常范围；
表面以 C、O 为主，溅射到 10nm 深度后转为以 Sn 为主。

A款锡粉深度分布成分测试结果(At%)

B款锡粉深度分布成分测试结果(At%)

C款锡粉深度分布成分测试结果(At%)

表中的深度是参考相同时间内溅射 SiO₂ 的深度换算的，不是直接测出来的膜厚。结论是锡粉自身的氧化程度正常，葡萄球与锡粉氧化无关。

5. 锡珠测试：再排除助焊剂活性

锡珠测试分两类做。

A 类按 IPC-TM-650 2.4.43 标准执行。钢网 76mm×25mm×0.2mm，开直径 6.5mm 圆孔；陶瓷片厚 0.65mm；加热台 255±5℃，加热时间不超过 20s。分三组，分别在印刷后 15 分钟内、4 小时后、12 小时后测试。

第一、二组中，三款锡膏的锡粉散落数量排序为 B > C > A，均有不同程度散落，但都满足 IPC 标准要求（第三组 12 小时不在标准参考范围内）；
三组测试均未出现明显葡萄球。

三款锡膏的回流特性有差异（A 最优、C 次之、B 最差），但都在合格范围内，单看这一步解释不了板级焊接时的葡萄球。

B 类在 SMT 产线现场模拟回流焊接，用同样的钢网与陶瓷片，参照产线回流曲线测试，分两组：第一组完全按曲线，第二组把预热时间延长到 5 分钟，其余条件不变。

两组测试中，三款锡膏均未出现明显葡萄球。

这一步的试验设计值得单独说。预热时间延长后，助焊剂受热变久、活性通常会下降，除氧化物的能力随之减弱——如果本身活性不足，这组本该出问题，结果依然良好。反过来说，锡膏中助焊剂本身的活性是满足焊接要求的。

6. PY-GCMS 分析：锁定板面挥发物

这一步用 PY-GCMS 分析 PCB 板在焊接温度下释放的气体：分别取失效板与正常板各 20mg，在模拟焊接条件（260℃）下烘烤 10 分钟，检测裂解挥发产物。两块板释放出的物质不同，差异集中在一类成分上：

失效板挥发物中光引发剂 907 的相对含量明显高于正常板。表中含量由峰面积归一化法计算得出，不代表物质在样品中的实际含量，仅用于两块板之间的横向对比。

NG样品PY-GCMS测试结果谱图

光引发剂 907 是紫外固化阻焊油墨的常用成分，作用是在紫外光下产生自由基、引发树脂交联。它出现在 260℃ 的挥发产物里，指向一个具体判断：板上残留了未完全固化的阻焊油墨——固化充分的油墨，这部分引发剂在固化阶段就该被消耗掉。

7.失效机理

综合各项测试，本案根因链条如下：

PCB材料或固化状态存在差异
↓
焊接过程中裂解、挥发出的产物不同
↓
失效PCB释放的光引发剂907比例更高
↓
907引发助焊剂中松香组分发生失活反应
↓
助焊剂去氧化和防氧化能力下降
↓
熔融焊料氧化、锡粉无法充分聚并
↓
焊点形成“葡萄球”

因此，更换PCB后失效消失并不是偶然；更换锡膏或调整炉温后失效改善，本质上也是改变了挥发物释放过程、助焊剂化学环境或回流反应窗口。

但单靠换锡膏或调炉温，只能缓解现象，不能替代对PCB材料及固化状态的根本原因管理。

声明：本案例已做脱敏处理，所有数据均来自实验室真实分析，未经许可不得转载。

8.写在最后

这个案例最值得借鉴的是那条排查路径：先把问题的性质定下来（是没熔透，不是被污染），再把能想到的原因逐个排除（锡粉没氧化、助焊剂活性够），剩下的那一条自然浮出来（有别的东西进来了）。

后一半工作同样关键——把挥发物的成分差异和助焊剂失活的化学反应接起来，才真正定位到 PCB 的固化工艺上。同一个现象可以有多个解，但根因只有一个。判断一个方案是治标还是治本，就看它能不能解释清楚"为什么另一个方向的调整也有效"。

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