焊錫膏基礎(chǔ)知識(shí)

1、I焊錫膏的定義焊錫膏是SMT工藝專用材料，主要由焊料合金粉末與膏狀助焊劑組成，在SMT工藝中,焊錫膏具有三大功能：一、提供形成焊接點(diǎn)的焊料；二、提供促進(jìn)潤(rùn)濕和清潔表面的助焊劑；三、在焊料熱熔前使元器件固定。n焊錫膏的要求一、.極好的滾動(dòng)特性。二、在印刷過(guò)程中具備低的黏度，印刷完成后有高的黏度。三、與鋼網(wǎng)和刮刀有很好的脫離效果。四、在室內(nèi)溫度下不宜變干，而在預(yù)熱溫度下容易變干的特性。五、高的金屬含量，低的化學(xué)成分。六、低的氧化性。七、化學(xué)成分和金屬成分沒(méi)有分離性。m焊錫膏組成焊錫膏主要由焊料合金粉末與膏狀助焊劑組成。一、焊料粉末焊料粉末是焊膏的“心臟”，它是在惰性環(huán)境里由霧化熔融焊料制備而成的。

2、有兩種最普遍地霧化方法：氣體霧化和離心霧化。氣體霧化是用高壓惰性氣體橫向吹入熔融的焊料液流。氣流把焊料粉碎成微小球粒，迅速冷卻掉入容器里；離心霧化，熔融焊料掉進(jìn)一個(gè)高速轉(zhuǎn)動(dòng) 的盤中，焊料被粉碎成細(xì)小顆粒，冷卻后收集到容器中。這兩種方法均可得到球狀的粉末。焊料粉末通常是采用高壓惰性氣體對(duì)熔融的焊料噴霧制成，然后根據(jù)尺寸分級(jí)，這種方法也稱為“液體金屬霧化法”(ATOMIZATION OF LIQUID METALS。合金粉末的收益率、形狀、粒度、氧含量取決于合金的融化溫度、氮?dú)鈬婌F的壓力、噴嘴的結(jié)構(gòu)尺寸及除氧防護(hù)等因素。主要的性能指標(biāo)：1、氧化物含量電子級(jí)焊料合金必須無(wú)任何污染，這些污染會(huì)降低它的

3、特性。焊料的氧化也屬于一種嚴(yán)重的污染，它會(huì)導(dǎo)致一系列的問(wèn)題，包括降低可焊性，使鄰近焊盤之間橋接，形成焊料球等精選資料，歡迎下載o問(wèn)題。為減少氧化的形成，必須嚴(yán)格控制粉末的制造過(guò)程，粉末在加工過(guò)程、貯存過(guò)程直到膏體過(guò)程均應(yīng)在惰性氣氛中進(jìn)行。一般認(rèn)為氧化物含 0.5 %以上就不能采用。 一項(xiàng)研究測(cè)定了氧化百分比含量對(duì)產(chǎn)生焊料球百分含量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甚至當(dāng)氧化物含量達(dá)0.5 %時(shí)，焊料球百分含量就相當(dāng)大。焊膏的制造廠家至少要保證，他生產(chǎn)的焊膏氧化物含量在 0.003 %以下，推薦的規(guī)范極限值為 。15%。2、顆粒的形狀它可以分為有規(guī)則和無(wú)規(guī)則兩種形態(tài)，對(duì)錫膏的使用工藝性有一定的影響。粉末的形狀 以

4、球狀最佳。它具有良好的印刷性能而不會(huì)出現(xiàn)堵塞孔眼的現(xiàn)象。此外，從幾何學(xué)角度來(lái)看， 球形粉末具有最小的表面積，相對(duì)而言，合金粉末有較低的含氧量，這對(duì)于提高焊接質(zhì)量是有利的。然而，國(guó)外也有采用在球形粉末中加入一定量的非球形粉末，可以有效的阻止焊膏 在融化時(shí)出現(xiàn)的流動(dòng)。絲網(wǎng)印刷或注射式布膏，要求粉末粒子的形狀最好是球狀或接近球狀，球形在一定體積 的情況下具有最小的表面積，其氧化的機(jī)率也就小了。細(xì)長(zhǎng)的或不規(guī)則的粒子，很可能是印 刷的障礙?，F(xiàn)在的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求焊錫膏中錫粉的球形粒子數(shù)的比例要大于90%。有人提倡使用含有一定百分比非球形粒子，以減少焊膏的“塌陷”和小間隙焊盤之間的 橋連。這種主張認(rèn)為這些粒子

5、具有一內(nèi)部止動(dòng)作用，可以阻止在熱熔過(guò)程中焊劑熔化時(shí)粉末 粒子的流散。但是很少有市場(chǎng)上提供焊膏吸取這一概念。多數(shù)制造廠家在減少“塌陷”的手 段上，是合適地選用流變調(diào)節(jié)劑。、膏狀助焊劑 固體含量為50%-70%,優(yōu)良的焊劑應(yīng)具備下列條件：1,焊劑應(yīng)有高的拂點(diǎn)，以防止焊膏在再流焊的過(guò)程中出現(xiàn)噴射;2,高的粘稠性，以防止焊膏在存放過(guò)程中出現(xiàn)沉淀；3,低鹵素含量，以防止再流焊后腐蝕元件；4,低的吸潮性，以防止焊膏在使用過(guò)程中吸收空氣中的水蒸氣。助焊劑中一般包括樹(shù)脂、觸變劑（流變調(diào)節(jié)劑）、溶劑、活性劑、抗氧化劑等。.松脂一般使用橡膠松脂或合成松脂，除去被焊母材表層的氧化物，并作為粘合劑和保護(hù)劑 在熔融后覆

6、蓋在焊點(diǎn)表面保護(hù)焊點(diǎn)。精選資料，歡迎下載o.觸變劑觸變劑也稱粘度控制劑或流變調(diào)節(jié)劑，可采用蔗麻油作為觸變劑，它用來(lái)使之獲得合適的焊膏粘度與沉積特性。用于網(wǎng)印布膏，選擇調(diào)節(jié)劑必須是促進(jìn)可印性，減少“塌陷”，在重復(fù)印刷周期中，焊料粉末不會(huì)從焊劑中分離出來(lái)。若是焊膏由注射式涂分，那么流變調(diào)節(jié)劑 必須起到防止堵塞注射的作用。同時(shí)最小可能產(chǎn)生“掛珠”（Stringing ）現(xiàn)象。所謂“掛珠”現(xiàn)象是注射嘴在焊盤表面分離不利索而把部分粘在咀上的焊膏絲帶到一個(gè)焊盤上。氫化麻油.溶劑溶劑含量為 30-50% , 一般使用乙二醇或乙醇作為溶劑，溶劑是溶解固態(tài)分的基礎(chǔ)，所加的多數(shù)溶劑是作為焊劑活性劑的媒體，同時(shí)可以

7、改善焊膏的貯存壽命。這些揮發(fā)性組合 必須是低毒性、高閃點(diǎn)的物質(zhì)。另外在焊膏干燥的工序中，溶劑也要求能全揮發(fā)掉不致產(chǎn)生 濺射的現(xiàn)象。焊膏里任何殘留的焊劑在熱熔操作時(shí)均會(huì)強(qiáng)烈地沸騰，使之將焊料粒子散射在 電路板上。.活性劑使用鹵素化合物及有機(jī)酸作為活性劑，除去被焊母材表層的氧化物。W性能指標(biāo)與技術(shù)要求（標(biāo)準(zhǔn)）目前焊錫膏的標(biāo)準(zhǔn)一般均采用美國(guó)聯(lián)合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)J-STD-005 （ Reqiurements for SolderPastes）。主要的性能指標(biāo)包括：坍塌性能，潤(rùn)濕性、錫珠試驗(yàn)、腐蝕性、粘度、金屬含量工作壽命、貯存壽命等一 金屬（粉末）百分含量金屬的百分含量是指一定體積的焊膏沉積的焊料的量。金屬

8、百分含量常規(guī)是重量百分比而不是體積百分比?？上w積是影響焊膏特性和焊點(diǎn)質(zhì)量的主要因素。焊料太少，其結(jié)果會(huì) 造成多的針孔和增加“塌陷”產(chǎn)生。早期的焊膏的金屬含量只有70% （重量）和小于25% （體積）。當(dāng)前為了得到高質(zhì)量的焊點(diǎn)，需要更高的重量百分率。用于絲網(wǎng)或漏模板用的焊膏，多數(shù)制造廠家推薦用90%金屬含量的焊膏。為防止可能的堵塞，采取注射式分配時(shí)，則金屬含量低至80-85%是必要的。標(biāo)準(zhǔn)則要求金屬含量應(yīng)在標(biāo)稱值的土1%范圍內(nèi)。二合金粉末粒度形狀、大小及分布焊料粉末的尺寸一般控制在3050微米，過(guò)粗的粉末會(huì)導(dǎo)致焊膏的黏結(jié)性能變差，細(xì)粒度的顆粒印刷性能好，但是價(jià)格比較貴。特別是粒度越細(xì)含氧量越大

9、，帶來(lái)焊接缺陷的幾率精選資料，歡迎下載o也增大，對(duì)于錫膏的含氧量一般不超過(guò)50PpM否則會(huì)引起焊接過(guò)程中的“錫珠”現(xiàn)象。前面提到焊錫膏的合金粉對(duì)粒度的要求是非常嚴(yán)格的，球形的錫粉必須在90%以上，否則會(huì)影響焊錫膏的印刷性能，嚴(yán)重會(huì)引起空焊、焊點(diǎn)不飽滿等問(wèn)題。粒度的大小與分布也必須滿足一定的要求，見(jiàn)表 11 1, 11 2。表11 1焊料粉規(guī)格以及粒度與分布要求（粒度單位：Microns ）TypeNone Larger ThanLess than 1% Larger than80% Minimum between10%MaximumLess Than1160150150752028075754

10、52035045452520表11 2焊料粉規(guī)格以及粒度與分布要求（單位：Microns）TypeNone Larger ThanLess than 1% Larger than90% Minimum between10%MaximumLess Than4403838202053025251515620151555三粘度焊膏的粘度是非常重要的參數(shù)，過(guò)高或太低的粘度會(huì)影響印刷、坍塌、以及掉件（元器件脫落）等問(wèn)題。焊錫膏的粘度通常用Brookfield 或Malcom粘度計(jì)測(cè)量，按照涂布工藝規(guī)范（絲網(wǎng)的目數(shù)，刮刀的速度等），提出焊膏的粘度。粘度低，錫膏流動(dòng)性好利于滲錫但成型不好，易引起橋連；粘度高

11、，則錫膏流動(dòng)時(shí)的阻力大，能維持良好的錫膏形狀，但容易堵塞網(wǎng)孔而引起少錫不良。對(duì)模板印刷一般推薦粘度為500900pa.s ,絲網(wǎng)印刷一般推薦粘度為200pa.s ,注射式用的焊膏會(huì)更低一些。溫度越高，錫膏粘度越小。為保持一定的粘度，一般使用錫膏的環(huán)境溫度設(shè)定在25 c左右。四錫珠試驗(yàn)板面上分布孤立的焊料球，是在熱熔焊以后出現(xiàn)的，引起的原因較多。諸如，氧化物含 量較高，塌陷嚴(yán)重，焊料粒子形狀不佳，熱熔焊之前干燥不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐傻摹Ｒ窃谇逑催^(guò) 程中不除去，會(huì)引起鄰近導(dǎo)體之間的短路。嚴(yán)重的情況，在焊點(diǎn)上留下的焊料體積可能不足 以形成可靠的連接。精選資料，歡迎下載o五潤(rùn)濕性試驗(yàn)焊錫膏的潤(rùn)濕性，表示焊膏

12、中(焊劑)清潔金屬表面和促進(jìn)潤(rùn)濕的能力?？赏ㄟ^(guò)測(cè)試方法測(cè)定：在已知氧化厚度的銅表面放上一定量的焊膏，如果焊劑的活性越強(qiáng)，則熱熔的焊料 直徑越大，且無(wú)反潤(rùn)濕現(xiàn)象。潤(rùn)濕性差則焊接效果差，會(huì)引起虛焊、漏焊等質(zhì)量問(wèn)題。六工作壽命(Tack Test )焊膏的工作壽命是確定焊膏印上后到元器件安放之間所經(jīng)歷的時(shí)間。對(duì)絲網(wǎng)印刷焊膏而言，工作壽命也表明絲印焊膏擱置多長(zhǎng)時(shí)間就得報(bào)廢。最短的工作壽命為三天，一塊扳子星期五印上焊膏，可到下一個(gè)星期一安裝元件。然而這僅僅是在原理上成立，大量的經(jīng)驗(yàn)證實(shí)：為了達(dá)到最低的次品水平，即使焊膏有較長(zhǎng)的工 作壽命，一般在絲印焊膏幾小時(shí)后就應(yīng)安放上元件。工作壽命密切關(guān)系到焊膏在絲網(wǎng)

13、或漏模 板上能停留多少時(shí)間，而不致降低性能。工作壽命容易規(guī)定但難以測(cè)定。一般測(cè)定是觀察在絲印以后，不同間隔時(shí)間內(nèi)焊膏的粘著力變化來(lái)測(cè)定，剛剛印刷的焊錫膏的粘著力最大，當(dāng)該力下降到其 80 %時(shí)對(duì)應(yīng)的放置時(shí)間,就是其工作壽命。七 抗坍塌性能當(dāng)印刷焊錫膏時(shí)，由于重力和張力的原因，引起印刷圖形塌下，超出原來(lái)的圖形邊界，這種現(xiàn)象稱為坍塌。這會(huì)造成焊錫膏向外流動(dòng)并可能產(chǎn)生橋連。熱熔的動(dòng)態(tài)特性使得焊料在 潤(rùn)濕焊盤的過(guò)程以前，把不必要的區(qū)域也潤(rùn)濕了，因而將焊點(diǎn)的焊料奪走，使該連接的沒(méi)連 接，不該連的則形成橋連。好焊錫膏要求有良好的抗坍塌性能，不僅常溫印刷、添片時(shí)有這種要求，高溫150c時(shí)都要求有這種良好的性

14、能，否則，再流焊預(yù)熱時(shí)也會(huì)產(chǎn)生坍塌。表12焊錫膏抗坍塌性能的基本技術(shù)要求(ASNI/J-STD-005)坍塌試驗(yàn)1、0.2mm厚網(wǎng)印模板 A焊盤(0.63x2.03mm) B焊盤(0.33x2.03mm);0.2mmB網(wǎng)印模板:A焊盤 25C ,在 0.56mm間隙不應(yīng)出現(xiàn)橋連150 C ,在0.63mm前隙不應(yīng)出現(xiàn)橋連；B焊盤25C ,在 0.25mm前隙不應(yīng)出現(xiàn)橋連 150 C ,在 0.30mm 間隙不應(yīng)出現(xiàn)橋連；2、0.1mm厚網(wǎng)印模板 C焊盤(0.33x2.03mm) D旱盤(0.20 x2.03mm)0. 1mmi網(wǎng)印模板:C焊盤 25C ,在 0.25mm間隙不應(yīng)出現(xiàn)橋連150

15、C ,在0.30mm前隙不應(yīng)出現(xiàn)橋連；D焊盤25 C ,在 0.175mm間隙不應(yīng)出 現(xiàn)橋連150 C ,在 0.20mm前隙不應(yīng)出現(xiàn)橋連。精選資料，歡迎下載o八 貯存壽命一般焊膏的貯存壽命，制造廠家規(guī)定為六個(gè)月到一年。溶劑揮發(fā)，焊料粉末沉淀，各組 分間的化學(xué)反應(yīng)，焊料粉末的氧化等均會(huì)隨著時(shí)間使之失效。冷卻環(huán)境里（但不到焊膏冷凍 點(diǎn)）可以使其貯存壽命延長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)適合的貯存周期后，為了確保均勻性，一般在使用之前最好緩慢充分地?cái)嚢??？捎?小刮刀混合，并小心操作防止產(chǎn)生空氣泡（空氣會(huì)加速氧化）。因溶劑揮發(fā)粘度發(fā)生變化的焊膏，有時(shí)可以加入適當(dāng)?shù)南×蟻?lái)挽救。但實(shí)際上不主張這 樣做，因稀料使用不當(dāng)，會(huì)使焊膏

16、的流變性、金屬百分含量發(fā)生變化，引起焊料的殘次程度 增高。最好的解決方法是購(gòu)買小包裝焊膏，很快能用完。這樣即使焊膏有問(wèn)題進(jìn)行報(bào)廢，也 不致造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。其它的性能指標(biāo)還包括：與助焊劑有關(guān)的絕緣電阻、腐蝕性、鹵素等等。V焊錫膏的選用一按第二章確定的原則或方法確定焊錫膏的助焊劑類型，一般使用最多的是RMA型（或 RELO, REL1REM0 REM1 的。性能用途RA活性，松香型消費(fèi)類電子RMA中等活性一般 SMTOA水清洗強(qiáng)活性，焊后需要水清洗NC免清洗要求較圖的SMT廠品二 根據(jù)所要焊接的 PCB上布線和焊盤間距確定所使用的焊錫膏中錫粉的粒度型號(hào)，選 用原則是最細(xì)間距至少應(yīng)是錫粉最大粒度直徑的三倍以上。一般使用最多的是TYPE 34的錫粉的焊錫膏。三焊料主成份類型，SMT工藝一般使用Sn63Pb37或Sn62Pb36Ag2合金規(guī)格的錫粉，后者 一般用在PCB焊盤或元器件引腳含有