半导体锅炉在长期运行过程中出现水垢，是多重因素共同作用的结果，首先和锅炉的供水水质直接相关。日常用于半导体锅炉补水的自来水、地下水等水源中，普遍含有溶解性的钙、镁类碳酸氢盐，也就是常说的暂时硬度物质，这类物质在常温状态下可以稳定溶解在水中，一旦进入锅炉加热腔被升温，就会发生热分解反应，原本可溶的碳酸氢钙、碳酸氢镁会转化为难溶于水的碳酸钙、碳酸镁等固体物质，从水中析出后附着在锅炉内壁、加热元件表面，逐渐累积形成水垢。
其次和半导体锅炉的运行特性有关，半导体锅炉依靠电加热元件实现水体升温，加热过程中加热面与水体存在明显温度差，靠近加热面的水层会率先达到较高温度，水中的盐类物质因为温度升高溶解度下降，会优先在温度最高的加热元件表面析出结晶；同时锅炉运行时水在腔体内不断循环蒸发，水中的矿物质杂质不会随水蒸气流失，只会在炉水中不断浓缩，当炉水中的钙镁盐浓度超过饱和临界值后，就会大量析出沉积，加快水垢的形成速度。
另外水垢的形成还和锅炉的运行维护习惯有关，如果日常使用中没有定期对锅炉进行排污处理，水中原本存在的泥沙、腐蚀产物、胶体类杂质会成为水垢附着的凝结核，让析出的钙镁盐更容易附着堆积，而不是随水流排出；部分用户为了降低成本直接使用未经过软化处理的高硬度原水补水，也会大幅提升水垢的生成概率，甚至短时间内就会在加热面形成较厚的垢层，影响锅炉的换热效率与运行安全。