焊錫膏使用過程中常見問題之原因分析

時間：2019-02-15作者：東莞市銘上電子科技有限公司瀏覽：262

一、焊錫膏的主要成份及特性

大致講來，焊錫膏的成份可分成兩個大的部分，即助焊劑和焊料粉（FLUX &SOLDER POWDER）。

（一）、助焊劑的主要成份及其作用：

A、活化劑(ACTIVATION)：該成份主要起到去除PCB銅膜焊盤表層及零件焊接部位的氧化物質(zhì)的作用，同時具有降低錫、鉛表面張力的功效；

B、觸變劑(THIXOTROPIC)：該成份主要是調(diào)節(jié)焊錫膏的粘度以及印刷性能，起到在印刷中防止出現(xiàn)拖尾、粘連等現(xiàn)象的作用；

C、樹脂（RESINS）：該成份主要起到加大錫膏粘附性，而且有保護(hù)和防止焊后PCB再度氧化的作用；該項(xiàng)成分對零件固定起到很重要的作用；

D、溶劑（SOLVENT）：該成份是焊劑組份的溶劑，在錫膏的攪拌過程中起調(diào)節(jié)均勻的作用，對焊錫膏的壽命有一定的影響；

（二）、焊料粉：

焊料粉又稱錫粉主要由錫鉛合金組成，一般比例為63/37；另有特殊要求時，也有在錫鉛合金中添加一定量的銀、鉍等金屬的錫粉。概括來講錫粉的相關(guān)特性及其品質(zhì)要求有如下幾點(diǎn)：

A、錫粉的顆粒形態(tài)對錫膏的工作性能有很大的影響：

A-1、重要的一點(diǎn)是要求錫粉顆粒大小分布均勻，這里要談到錫粉顆粒度分布比例的問題；在國內(nèi)的焊料粉或焊錫膏生產(chǎn)廠商，大家經(jīng)常用分布比例來衡量錫粉的均勻度：以25~45μm的錫粉為例，通常要求35μm左右的顆粒分度比例為60%左右，35μm 以下及以上部份各占20%左右；

A-2、另外也要求錫粉顆粒形狀較為規(guī)則；根據(jù)“*人民共和國電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《錫鉛膏狀焊料通用規(guī)范》（SJ/T 11186-1998）”中相關(guān)規(guī)定如下：“合金粉末形狀應(yīng)是球形的,但允許長軸與短軸的較大比為1.5的近球形狀粉末。如用戶與制造廠達(dá)成協(xié)議，也可為其他形狀的合金粉末?！痹趯?shí)際的工作中，通常要求為錫粉顆粒長、短軸的比例一般在1.2以下。

A-3、如果以上A-1及A-2的要求項(xiàng)不能達(dá)到上述基本的要求，在焊錫膏的使用過程中，將很有可能會影響錫膏印刷、點(diǎn)注以及焊接的效果。

B、各種錫膏中錫粉與助焊劑的比例也不盡相同，選擇錫膏時，應(yīng)根據(jù)所生產(chǎn)產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝、焊接元器件的精密程度以及對焊接效果的要求等方面，去選擇不同的錫膏；

B-1、根據(jù)“*人民共和國電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《錫鉛膏狀焊料通用規(guī)范》（SJ/T 11186-1998）”中相關(guān)規(guī)定，“焊膏中合金粉末百分(質(zhì)量)含量應(yīng)為65%-96%,合金粉末百分(質(zhì)量)含量的實(shí)測值與訂貨單預(yù)定值偏差不大于±1%”；通常在實(shí)際的使用中，所選用錫膏其錫粉含量大約在90%左右，即錫粉與助焊劑的比例大致為90：10；

B-2、普通的印刷制式工藝多選用錫粉含量在89-91.5%的錫膏；

B-3、當(dāng)使用針頭點(diǎn)注式工藝時，多選用錫粉含量在84-87%的錫膏；

B-4、回流焊要求器件管腳焊接牢固、焊點(diǎn)飽滿、光滑并在器件（阻容器件）端頭高度方向上有1/3至2/3高度焊料爬升，而焊錫膏中金屬合金的含量，對回流焊焊后焊料厚度（即焊點(diǎn)的飽滿程度）有一定的影響；為了證實(shí)這種問題的存在，有關(guān)*曾做過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)摘抄其較終實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表供參考：

金屬含量（%）	厚 度（IN）
濕 焊 膏	回流焊的焊料
90	0.009	0.0045
85	0.009	0.0035
80	0.009	0.0025
75	0.009	0.0020

從上表看出，隨著金屬含量減少，回流焊后焊料的厚度減少，為了滿足對焊點(diǎn)的焊錫量的要求，通常選用85%~92%含量的焊膏。

C、錫粉的“低氧化度”也是非常重要的一個品質(zhì)要求，這也是錫粉在生產(chǎn)或保管過程中應(yīng)該注意的一個問題；如果不注意這個問題，用氧化度較高的錫粉做出的焊錫膏，將在焊接過程中嚴(yán)重影響焊接的品質(zhì)。

二、錫膏的分類方式及選擇標(biāo)準(zhǔn)

一般情況下，首先選擇焊錫膏大類，再根據(jù)合金組成、顆粒度、粘度等指標(biāo)來選擇。

（一）、分類方式：

A、普通松香清洗型[分RA（ROSIN ACTIVATED ）及RMA（ROSIN MILDLY ACTIVATED）]：此種類型錫膏在焊接過程中表現(xiàn)出較好“上錫速度”并能保證良好的“焊接效果”；在焊接工作完成后，PCB表面松香殘留相對較多，可用適當(dāng)清洗劑清洗，清洗后板面光潔無殘留，保證了清洗后的板面具有良好的絕緣阻抗，并能通過各種電氣性能的技術(shù)檢測；

B、免清洗型焊錫膏[NC（NO CLEAN）]：此種錫膏焊接完成后，PCB板面較為光潔、殘留少，可通過各種電氣性能技術(shù)檢測，不需要再次清洗，在保證焊接品質(zhì)的同時縮短了生產(chǎn)流程，加快了生產(chǎn)進(jìn)度；

C、水溶性錫膏[WMA（WATER SOLUBLE PASTES）]：早期生產(chǎn)的錫膏因技術(shù)上的原因，PCB板面殘留普遍過多，電氣性能不夠理想，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品品質(zhì)；當(dāng)時多用CFC清洗劑來清洗，因CFC對環(huán)保不利，許多國家已禁用；為了適應(yīng)市場的需求，應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生了水溶性焊錫膏，此種錫膏焊接工作完成后它的殘留物可用水清洗干凈，既降低了客戶的生產(chǎn)成本，又符合環(huán)保的要求。

（二）、選擇標(biāo)準(zhǔn)：

1、合金組份：一般情況下，選擇Sn63/Pb37焊料合金組份即可滿足焊接要求；對于有銀（Ag）或鈀（Pd）鍍層器件的焊接，一般選擇合金組份為Sn62/Pb36/Ag2的焊錫膏；對于有不耐熱沖擊器件的pcb焊接選擇含Bi的焊粉。

2、錫膏的粘度（VISCOSITY）：

在SMT的工作流程中，因?yàn)閺挠∷ⅲɑ螯c(diǎn)注）完錫膏并貼上元件，到送入回流焊加熱制程，中間有一個移動、放置或搬運(yùn)PCB的過程；在這個過程中為了保證已印刷好（或點(diǎn)好）的焊膏不變形、已貼在PCB焊膏上的元件不移位，所以要求錫膏在PCB進(jìn)入回流焊加熱之前，應(yīng)有良好的粘性及保持時間。

A、對于錫膏的粘性程度指標(biāo)（即粘度）常用“Pa·S”為單位來表示；其中200-600Pa·S的錫膏比較適合用于針式點(diǎn)注制式或自動化程度較高的生產(chǎn)工藝設(shè)備；印刷工藝要求錫膏的粘度相對較高，所以用于印刷工藝的錫膏其粘度一般在600-1200 Pa·S左右，適用于手工或機(jī)械印刷；

B、高粘度的錫膏具有焊點(diǎn)成樁型效果好等特點(diǎn)，較適于細(xì)間距印刷；而低粘度的錫膏在印刷時具有較快下落、工具免洗刷、省時等特點(diǎn)；

C、錫膏粘度的另一特點(diǎn)是：其粘度會隨著對錫膏的攪拌而改變，在攪拌時其粘度會有所降低；當(dāng)停止攪拌時略微靜置后，其粘度會回復(fù)原狀；這一點(diǎn)對于如何選擇不同粘度的錫膏有著較為重要的作用。

另外，錫膏的粘度和溫度有很大的關(guān)系，在通常狀況下，其粘度將會隨著溫度的升高而逐漸降低。

3、目數(shù)（MESH）：

在國內(nèi)焊錫膏生產(chǎn)廠商多用錫粉的“顆粒度”來對不同錫膏進(jìn)行分類，而很多國外廠商或進(jìn)口焊錫膏多用“目數(shù)（MESH）”的概念來進(jìn)行不同錫膏的分類。目數(shù)（MESH）基本概念是指篩網(wǎng)每一平方英寸面積上的網(wǎng)孔數(shù)；在實(shí)際錫粉生產(chǎn)過程中，大多用幾層不同網(wǎng)眼的篩網(wǎng)來收集錫粉，因每層篩網(wǎng)的網(wǎng)眼大小不同，所以透過每層網(wǎng)眼的錫粉其顆粒度也不盡相同，最后收集到的錫粉顆粒，其顆粒度也是一個區(qū)域值；

A、從以上概念來看，錫膏目數(shù)指標(biāo)越大，該錫膏中錫粉的顆粒直徑就越??；而當(dāng)目數(shù)越小時，就表示錫膏中錫粉的顆粒越大；參考下表對照：

目數(shù)（MESH）	200	250	325	500	625
顆粒度（μm）	75	63	45	25	20

B、如果錫膏的使用廠商按錫膏的目數(shù)指標(biāo)選擇錫膏時，應(yīng)根據(jù)PCB上距離較小的焊點(diǎn)之間的間距來確定：如果有較大間距時，可選擇目數(shù)較小的錫膏，反之即當(dāng)各焊點(diǎn)間的間距較小時，就應(yīng)當(dāng)選擇目數(shù)較大的錫膏；一般選擇顆粒度直徑約為模板開口的1/5以內(nèi)。


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