錫膏基礎(chǔ)知識

錫膏基礎(chǔ)知識一、 SMT對焊膏的技術(shù)要求焊膏的合金組分盡量達到共晶或近共晶，要求焊點強度較高，并且與PCB鍍層、元器件端頭或引腳可焊性要好。在儲存期內(nèi)，焊膏的性能應(yīng)保持不變。3.焊膏中的金屬粉末與焊劑不分層。室溫下連續(xù)印刷時，要求焊膏不易于燥，印刷性（滾動性）好。焊膏粘度要滿足工藝要求，既要保證印刷時具有優(yōu)良的脫模性，又要保證良好的觸變性（保形性），印刷后焊膏不塌落。合金粉末顆粒度要滿足工藝要求，合金粉末中的微粉少，焊接時起球少。再流焊時潤濕性好，焊料飛濺少，形成最少量的焊料球。二、 焊膏的構(gòu)成焊膏是一種均質(zhì)混合物，由合金焊料粉，糊狀焊劑和一些添加劑混合而成的具有一定粘性和良好觸變性的膏狀體。在常溫下，焊膏可將電子元器件初粘在既定位置，當(dāng)被加熱到一定溫度時（通常183r）隨著溶劑和部分添加劑的揮發(fā)，合金粉的熔化，使被焊元器件和焊盤連在一起，冷卻形成永久連接的焊點。對焊膏的要求是具有多種涂布方式，特別具有良好的印刷性能和再流焊性能，并在貯存時具有穩(wěn)定性。1合金焊料粉合金焊料粉是焊膏的主要成分，約占焊膏重量的85%—90%。常用的合金焊料粉有以下幾種：錫-鉛（Sn-Pb）錫-鉛-銀（Sn-Pb-Ag）錫-鉛-鉍（Sn-Pb-Bi）合金焊料粉的成分和配比以及合金粉的形狀、粒度和表面氧化度對焊膏的性能影響很大，因此制造工藝較高。常用合金焊料粉的金屬成分、熔點：最常用的合金成分為Sn63Pb37和Sn62Pb36Ag2,其中Sn63Pb37的熔點為183°C，共晶狀態(tài)，摻入2%的銀以后熔點為179°C，為共晶狀態(tài)，它具有較好的物理特性和優(yōu)良的焊接性能，且不具腐蝕性，適用范圍廣，加入銀可提高焊點的機械強度。合金焊料粉的形狀：合金焊料粉的形狀可分為球形和橢圓形（無定形），它們對焊膏性能的影響見表1.由此可見，球形焊料具有良好的性能。常見合金焊料粉的顆粒度為（200/325）目，對細(xì)間距印刷要求更細(xì)的金屬顆粒度。合金焊料粉的表面氧化度與制造過程和形狀、尺寸有關(guān)。相對而言，球狀合金焊料粉的氧化度較小，通常氧化度應(yīng)控制在0.5%以內(nèi)，最好在0.1%—0.4%以下。一般，由印刷鋼板或網(wǎng)版的開口尺寸或注射器的口徑來決定選擇焊錫粉顆粒的大小和形狀。不同的焊盤尺寸和元器件引腳應(yīng)選用不同顆粒度的焊料粉，不能都選用小顆粒，因為小顆粒有大得多的表面積，使得焊劑在處理表面氧化時負(fù)擔(dān)加重，表二為常用焊膏Sn62Pb36Ag2的物理特性。

表1合金焊料粉的形狀對焊膏性能的影響球形橢圓形粘度小大塌落度大小印刷性范圍廣，尤適合較細(xì)間距的絲網(wǎng)適合漏版及較粗間距的絲網(wǎng)注射滴涂適合不太適合表面積小大氧化度低高焊點亮度亮不夠光亮表2Sn62Pb36Ag2焊膏的物理特性合金成分熔點（°0合金粉與焊劑比例（Wt）合金粉顆粒度合金粉形狀拉伸強度（Mpa）粘度Pa.s)焊劑中氯含量（Wt）延伸率（%）Sn62Pb36Ag2179—18085:15300球型和橢圓型混合56.630001592焊劑在焊膏中，焊劑是合金焊料粉的載體，其主要的作用是清除被焊件以及合金焊料粉的表面氧化物，使焊料迅速擴散并附著在被焊金屬表面。對焊劑的要求主要有以下幾點：a焊劑與合金焊料粉要混合均勻；b要采用高沸點溶劑，防止再流焊時產(chǎn)行飛濺；c高粘度，使合金焊料粉與溶劑不會分層；d低吸濕性，防止因水蒸汽引起飛濺；e氯離子含量低。焊劑的組成：通常，焊膏中的焊劑應(yīng)包括以下幾種成分：活性劑、成膜劑和膠粘劑、潤濕劑、觸變劑、溶劑和增稠劑以及其他各類添加劑。焊劑的活性：對焊劑的活性必須控制，活性劑量太少可能因活性差而影響焊接效果，但活性劑量太多又會引起殘留量的增加，甚至使腐蝕性增強，特別是對焊劑中的鹵素含量更需嚴(yán)格控制，表3列出了三種不同的鹵素含量對其性能的影響。對免清洗焊膏，焊劑中鹵素含量必須小于0.05%，甚至完全不含鹵素，其活性主要靠加入有機酸來達到。表3不同鹵素含量的焊劑焊劑中鹵素含量特性<0.05%潤濕性不夠好，粘度變化小，腐蝕性小0.2%通常用于焊接Ag-Sn-Pb鍍層的電極或焊盤>0.4%用于Ni鍍層合金的焊接，觸變性差，殘留在PCB上使穩(wěn)定性變差，有強的腐蝕性三、焊膏的組成及分類焊膏中的合金焊料粉與焊劑的通用配比見表四。表4焊膏中焊料粉與焊劑的配比成分重量比（%）體積比（%）合金焊料粉85—9060—50焊劑15—1040—50其實，根據(jù)性能要求，焊劑的重量比還可擴大至8%—20%。焊膏中的焊劑的組成及含量對塌落度、粘度和觸變性等影響很大。金屬含量較高（大于90%）時，可以改善焊膏的塌落度，有利于形成飽滿的焊點，并且由于焊劑量相對較少可減少焊劑殘留物，有效防止焊球的出現(xiàn)，缺點是對印刷和焊接工藝要求較嚴(yán)格；金屬含量較低（小于85%）時，印刷性好，焊膏不易粘刮刀，漏版壽命長，潤濕性好，此外加工較易，缺點是易塌落，易出現(xiàn)焊球和橋接等缺陷。對通常的再流焊工藝，金屬含量控制在88%—92%范圍內(nèi)，氣相再流焊可控制在85%左右。對細(xì)間距元器件的再流焊，為避免塌落，金屬含量可大于92%，焊膏的分類可以按以下幾種方法：按熔點的高低分：一般高溫焊膏為熔點大于250°C，低溫焊膏熔點小于150°C，常用的焊膏熔點為179°C—183G成分為Sn63Pb37和Sn62Pb36Ag2。按焊劑的活性分：一般可分為無活性（R），中等活性（RMA）和活性（RA）焊膏。常用的為中等活性焊膏。按清洗方式分為有機溶劑清洗型，水清洗型，半水清洗型和免清洗型焊膏。常用的一般為免清洗型焊膏，在要求比較高的產(chǎn)品中可以使用需清洗的的焊膏。四、錫膏的主要成分：成分主要材料作用焊料合金粉末Sn/PbSn/Pb/AgSMD與電路的連接助焊劑活化劑松香，甘油硬脂酸脂鹽酸，聯(lián)氨，三乙醇酸金屬表面的凈化增粘劑松香，松香脂，聚丁烯凈化金屬表面，與SMD保持粘性溶劑丙三醇，乙二醇對焊膏特性的適應(yīng)性搖溶性附加劑Castor石臘（臘乳化液）軟膏基劑防離散，塌邊等焊接不良五、焊膏的應(yīng)用特性SMT對焊膏有以下要求：1應(yīng)用前具有的特性：（1）焊膏應(yīng)用前需具備以下特性：具有較長的貯存壽命，在0—10C下保存3—6個月。貯存時不會發(fā)生化學(xué)變化，也不會出現(xiàn)焊料粉和焊劑分離的現(xiàn)象，并保持其粘度和粘接性不變。吸濕性小、低毒、無臭、無腐蝕性。（2）涂布時以及回流焊預(yù)熱過程中具有的特性：能采用絲網(wǎng)印刷、漏版印刷或注射滴涂等多種方式涂布，要具有良好的印刷性和滴涂性，脫模性良好，能連續(xù)順利進行涂布，不會堵塞絲網(wǎng)或漏版的孔眼以及注射用的管嘴，也不會溢出不必要的焊膏。有較長的工作壽命，在印刷或滴涂后通常要求能在常溫下放置12—24小時，其性能保持不變。在印刷或涂布后以及在再流焊預(yù)熱過程中，焊膏應(yīng)保持原來的形狀和大小，不產(chǎn)生堵塞。2再流焊加熱時具有的特征：良好的潤濕性能。要正確選用焊劑中活性劑和潤濕劑成分，以便達到潤濕性能要求。不發(fā)生焊料飛濺。這主要取決于焊膏的吸水性、焊膏中溶劑的類型、沸點和用量以及焊料粉中雜質(zhì)類型和含量。形成最少量的焊球。它與諸多因素有關(guān)，既取決于焊膏中氧化物含量、合金粉的顆粒形狀及分布等因素，同時也與印刷和再流焊條件有關(guān)。3再流焊后具有的特性：具有較好的焊接強度，確保不會因振動等因素出現(xiàn)元器件脫落。焊后殘留物穩(wěn)定性能好，無腐蝕，有較高的絕緣電阻，且清洗性好。六、 目前我們公司使用的焊膏千?。篗705-221BM5-32-11.3K3 日立C10板用M705-GRN360-K2 日立C9、C11板用樂泰：SN63CR37AGS89.5 除日立以外都是用這種錫膏七、 焊膏印刷中影響質(zhì)量的因素隨著表面貼裝技術(shù)的快速發(fā)展，在其生產(chǎn)過程中，焊膏印刷對于整個生產(chǎn)過程的影響和作用越來越受到生產(chǎn)工程師和工藝工程師們的重視。掌握和運用好焊膏印刷技術(shù)，分析其中產(chǎn)生問題的原因，并將改進措施應(yīng)用在生產(chǎn)實踐中，不斷獲得更好的焊膏印刷質(zhì)量，正是大家夢寐以求的。1焊膏的因素焊膏比單純的錫鉛合金復(fù)雜得多，主要成分如下：焊料合金顆粒、助焊劑、流變性調(diào)節(jié)劑/粘度控制劑、溶劑等。不同類型的焊膏，其成分都不盡相同，適用范圍也不同，因此在選擇焊膏時要格外小心，確實掌握相關(guān)因素，以確保良好的品質(zhì)。通常選擇焊膏時要注意以下因素：1焊膏的黏度(Viscosity)焊膏的黏度是影響印刷性能的重要因素，黏度太大，焊膏不易穿過模板的開孔，印出的線條殘缺不全，黏度太低，容易流淌和塌邊，影響印刷的分辨力和線條的平整性。焊膏黏度可以用精確黏度儀進行測量，但在實際工作中可采用以下方法：用刮刀攪拌焊膏3?5min，然后用刮刀挑起少許焊膏，讓焊膏自然落下，若焊膏慢慢逐段落下，說明黏度適中；若焊膏根本不滑落，則說明黏度太大；如果焊膏不停地以較快速度滑下，則說明焊膏太稀，黏度太小。2焊膏的粘性(Tackiness)焊膏的粘性不夠，印刷時焊膏在模板上不會滾動，其直接后果是焊膏不能全部填滿模板開孔，造成焊膏沉積量不足。焊膏的粘性太大則會使焊膏掛在模板孔壁上而不能全部漏印在焊盤上。焊膏的粘性選擇一般要求其自粘能力大于它與模板的粘接能力，而它與模板孔壁的粘接力又小于其與焊盤的粘接力。1.3焊膏顆粒的均勻性與大小焊膏焊料的顆粒形狀、直徑大小及其均勻性也影響其印刷性能，一般焊料顆粒直徑約為模板開口尺寸的1/5,對細(xì)間距0.5mm的焊盤來說，其模板開口尺寸在0.25mm，其焊料粒子的最大直徑不超過0.05mm，否則易造成印刷時的堵塞。具體的引腳間距與焊料顆粒的關(guān)系如表1所示。通常細(xì)小顆粒的焊膏會有更好的焊膏印條清晰度，但卻容易產(chǎn)生塌邊，同時被氧化程度和機會也高。一般是以引腳間距作為其中一個重要選擇因素，同時兼顧性能和價格。表1 引腳間距和焊料顆粒的關(guān)系引腳間距mm0.8以上0.650.50.4顆粒直徑um75以上60以下50以下40以下4焊膏的金屬含量焊膏中金屬的含量決定著焊接后焊料的厚度。隨著金屬所占百分比含量的增加，焊料厚度也增加。但在給定黏度下，隨金屬含量的增加，焊料的橋連傾向也相應(yīng)增大?；亓骱负笠笃骷苣_焊接牢固，焊量飽滿、光滑并在器件（阻容器件）端頭高度方向上有1/3?2/3高度的爬升。為了滿足對焊點的焊錫膏量的要求，通常選用85%?92%金屬含量的焊膏，焊膏制作廠商一般將金屬含量控制在89%或90%，使用效果越好。2模板的因素1網(wǎng)板的材料及刻制通常用化學(xué)腐蝕和激光切割兩種方法，對于高精度的網(wǎng)板，應(yīng)選用激光切割制作方式，因為激光切割的孔壁直，粗糙度?。ㄐ∮?^m）且有一個錐度。2網(wǎng)板的各部分與焊膏印刷的關(guān)系（1） 開孔的外形尺寸網(wǎng)板上開孔的形狀與印刷板上焊盤的形狀幾何尺寸對焊膏的精密印刷是非常重要的。網(wǎng)板上的開孔主要由印刷板上相對應(yīng)的焊盤尺寸決定。一般為網(wǎng)板上開孔的尺寸應(yīng)比相對應(yīng)焊盤小10%。（2） 網(wǎng)板的厚度網(wǎng)板的厚度與開孔的尺寸對焊膏的印刷以及后面的再流焊有著很大的關(guān)系，具體為厚度越薄開孔越大，越有利于焊膏釋放。經(jīng)證明，良好的印刷質(zhì)量必須要求開孔尺寸與網(wǎng)板厚度比值大于1.5。否則焊膏印刷不完全。一般情況下，對0.5mm的引線間距，用厚度為0.12?0.15mm網(wǎng)板，0.3?0.4mm的引線間距，用厚度為0.1mm網(wǎng)板。（3） 網(wǎng)板開孔方向與尺寸焊膏在焊盤長度方向上的釋放與印刷方向一致時，比兩者方向垂直時的印刷效果好。具體的網(wǎng)板設(shè)計工藝可依據(jù)表2來實施。3焊膏印刷過程的工藝控制焊膏印刷是一個工藝性很強的過程，其涉及到的工藝參數(shù)非常多，每個參數(shù)調(diào)整不當(dāng)都會對貼裝產(chǎn)品質(zhì)量造成非常大的影響。1絲印機印刷參數(shù)的設(shè)定調(diào)整（1） 刮刀壓力刮刀壓力的改變，對印刷來說影響重大。太小的壓力，會使焊膏不能有效地到達模板開孔的底部且不能很好地沉積在焊盤上；太大的壓力，則導(dǎo)致焊膏印得太薄，甚至?xí)p壞模板。理想狀態(tài)為正好把焊膏從模板表面刮干凈。另外刮刀的硬度也會影響焊膏的厚薄。太軟的刮刀會使焊膏凹陷，所以建議采用較硬的刮刀或金屬刮刀。（2） 印刷厚度印刷厚度是由模板的厚度所決定的，當(dāng)然機器的設(shè)定和焊膏的特性也有一定的關(guān)系。印刷厚度的微量調(diào)整，經(jīng)常是通過調(diào)節(jié)刮刀速度及刮刀壓力來實現(xiàn)。適當(dāng)降低刮刀的印刷速度，能夠增加印刷至印制板的焊膏量。有一點很明顯：降低刮刀的速度等于提高刮刀的壓力；相反，提高了刮刀的速度等于降低了刮刀的壓力。ft2網(wǎng)板開孔尺寸，固帔厚煤盤宛度以及引域間建之間的關(guān)系啊彳1DH1L<1歡馴腳州距怦此毫叔ibtrwFEllKlf模成用跋1Vn.toL95偵T。倒U.WH321.45ILVI□珀i.i*IELMD-1J-0J5虬孫1,占120010-0.12WT(!.W廿,％t.mii.rsil-ft.C7-tJ.131X5(1h45II{<1OJA-0.15gQ.2S［】顧II.2AhJ5UM1.274,漩im楫OJ5-C2OWim做頑W.M0.in-aLMnHKi,4o即00.30HE0-07-013卜I中i■［叩0,2550.1?0121k12。OK-QIIIiFltpd-hif!■iimd.沖o.inILIf)CJlS-OdObliprfwp0JKO<K印刷速度刮刀速度快有利于模板的回彈，但同時會阻礙焊膏向印制板焊盤上傳遞，而速度過慢會引起焊盤上所印焊膏的分辨力不良。另一方面刮刀的速度和焊膏的黏稠度有很大的關(guān)系，刮刀速度越慢，焊膏的黏稠度越大；同樣，刮刀速度越快，焊膏的黏稠度越小。通常對于細(xì)間距印刷速度范圍為10?15mm/so印刷方式模板的印刷方式可分為接觸式(on—contact)和非接觸式(off—contact)。模板與印制板之間存在間隙的印刷稱為非接觸式印刷。在機器設(shè)置時，這個距離是可調(diào)整的，一般間隙為0?1.27mm；而模板印刷沒有印刷間隙(即零間隙)的印刷方式稱為接觸式印刷。接觸式印刷的模板垂直抬起可使印刷質(zhì)量所受影響最小，它尤適用細(xì)間距的焊膏印刷。刮刀的參數(shù)刮刀的參數(shù)包括刮刀的材料、厚度和寬度、刮刀相對于到刀架的彈力以及刮刀對于模板的角度等，這些參數(shù)均不同程度地影響著焊膏的分配。其中刮刀相對于模板的角度3為60o?65o時，焊膏印刷的品質(zhì)最佳。在印刷的同時要考慮到開口尺寸和刮刀走向的關(guān)系。焊膏的傳統(tǒng)印刷方法是刮刀沿著模板的x或y方向以90o角運行，這往往導(dǎo)致了器件在開孔不同走向上焊膏量不同，經(jīng)實驗認(rèn)證，當(dāng)開孔長方向與刮刀方向平行時刮出的焊膏厚度比兩者垂直時刮出的焊膏厚度多了約60%。刮刀以45o的方向進行印刷，可明顯改善焊膏在不同模板開孔走向上的失衡現(xiàn)象，同時還可以減少刮刀對細(xì)間距的模板開孔的損壞。脫模速度印制板與模板的脫離速度也會對印刷效果產(chǎn)生較大影響。時間過長，易在模板底部殘留焊膏，時間過短，不利于焊膏的直立，影響其清晰度。理想的脫模速度如表3所示。衰3推薦脫模速度啪卿歸|航/rum椎作速度Anmf少"3小一"100.5-L.I)場過乩防（7）模板清洗在焊膏印刷過程中一般每隔10塊板需對模板底部清洗一次，以消除其底部的附著物，通常采用無水酒精作為清洗液。2焊膏使用時的工藝控制（1） 嚴(yán)格在有效期內(nèi)使用焊膏，平日焊膏保存在冰箱中，使用前要求置于室溫6h以上，之后方可開蓋使用，用后的焊膏單獨存放，再用時要確定品質(zhì)是否合格；（2） 生產(chǎn)前操作者使用專用不銹鋼棒攪拌焊膏使其均勻，并定時用黏度測試儀對焊膏黏度進行抽測；（3） 當(dāng)日當(dāng)班印刷首塊印刷板或設(shè)備調(diào)整后，要利用焊膏厚度測試儀對焊膏印刷厚度進行測定，測試點選在印制板測試面的上下、左右及中間等5點，記錄數(shù)值，要求焊膏厚度范圍在模板厚度的一10%?+15%；（4） 生產(chǎn)過程中，對焊膏印刷質(zhì)量進行100%檢驗，主要內(nèi)容為焊膏圖形是否完整、厚度是否均勻、是否有焊膏拉尖現(xiàn)象；（5）當(dāng)班工作完成后按工藝要求清洗模板；（6）在印刷實驗或印刷失敗后，印制板上的焊膏要求用超聲波清洗設(shè)備進行徹底清洗并晾干，以防止再次使用時由于板上殘留焊膏引起的回流焊后出現(xiàn)焊球。八、焊膏的正確使用一瓶焊膏要用較長時間并多次使用。這樣焊膏的保存就與那些一次用一瓶、幾瓶甚至幾拾瓶的大規(guī)模生產(chǎn)線有所不同。一：焊膏使用、保管的基本原則：基本原則是盡量與空氣少接觸，越少越好。焊膏與空氣