锡膏成分(重点)20100120

锡膏成分：金属成份：锡粉(Powder)将零件固定在电路板上化学成份：助焊剂(Flux)清除锡粉表面之氧化物清除零件或电路板上之金属氧化物--帮助焊接合金与FLUX比例：体积比=1：1重量比=9：1锡份的作用：1：提供導電功能.2：提供鍵接功能.3：熔點低利于作業.助焊剂作用：化学上去除被焊金属表面的氧化物与污物去除锡粉表面氧化物在焊接过程中防止焊接金属表面二次氧化温度上焊接作业中加速熔锡至焊点或被焊金属间的热传递物理上助焊剂被用以增进湿润性﹐即液态金属对固态金属的金属亲和力提供一定的黏度–影响锡膏的印刷性助焊剂的成分：活化劑Activator溶劑Solvent熱穩成分HeatStableComponent介面劑Surfactant活化劑的作用：去除被焊接金屬表面的氧化物，在加熱過程中避免被焊接金屬表面和銲錫發生二次氧化溶劑的作用：讓各種成分保持在溶解的狀態，載體介面劑的作用：助銲劑在發泡的應用上,可以維持細小而且均勻的泡沫，降低表面張力,增加助銲劑在被焊接金屬表面的濕潤性，當溶劑在預熱階段揮發時,使活性劑均勻沉積分佈在電路板的銲錫面上熱穩成分作用：其作用在於維持焊接時的溫度,並降低被焊接金屬表面張力,以達到良好銲錫作用印刷参数对制程的影响：印刷速度印刷速度太快：會發生虛印、漏印或錫膏量不足(錫膏印刷時下降未完全)。印刷速度太慢，錫膏雖有充分時間下降，但鋼版與基板接觸時間過長，而使錫膏流至反面，造成錫膏拉絲而出現小錫珠。當錫膏黏度太低，再連續印刷時易造成滲漏下塌而產生短路。刮刀速度刮刀在模板上刮锡膏的速度也是影响锡膏厚度的一个重要因素。一般而言，速度快，给予锡膏的剪切力会越大，在触变特性的作用的情况下，锡膏的流动性会较好，填充较好，但填充时间又会短，同时高速印刷会降低paste粘度，会减少焊盘上的paste量，如果paste含固量较小，则印刷后金属量小，焊点会很小，则板子的问题会增多。同时刮刀速度和刮刀压力也存在一定的转换关系，即：降低所以刮刀速度对印刷效果而言是一个综合作用的结果。通常印刷速度低会得到较好的印刷结果，对高速要试验看结果。印刷壓力印刷壓力過大：鋼版前端會彎曲，易造成錫膏滲透，而產生小錫珠。印刷壓力过小：可能會造成漏印虛印等等現象。適當印刷壓力不但可保護鋼版、刮刀更可確保產品良率穩定。刮刀压力压力的参数跟刮刀的长短和PCB的长度等有关,压力应适中.压力太低,造成刮不干净,印锡厚度超标准,同时钢网与PCB可能贴合状况不一致,印锡厚度会不均匀;太大,刮刀与钢网摩擦太大,降低它们的使用寿命.刮刀压力对印刷厚度的影响是和刮刀硬度有关的，对于硬度较大的刮刀，刮刀的压力对印刷厚度的影响相对较小，而对与硬度较小的刮刀，由于压力越大刮刀能够挤入网孔程度越大，所以锡膏厚度也就会越低。所以对于钢刮刀调整压力对调整锡膏厚度的贡献是有限的。一般以刮刀刮过stencil而网上没有残留的paste则压力合适。强调压力的原因是：如果压力过大，则锡膏会被挤到钢网的底下，容易形成锡球和桥接等。間隙所謂間隙是指基板與鋼版之間的間隔。間隙過大：容易發生錫膏流進反面的鋼版，造成錫膏量過多，易產生短路。間隙過小：容易發生印刷後錫膏量不足使印刷形狀崩潰，產生空焊現象。印刷间隙印刷间隙对印刷厚度也有较大的影响，尤其在钢网张力较大，刮刀压力相对不是很大是，钢网与PCB之间印刷间隙的设置能够增加印刷的高度。通常我们都不会用增加间隙来提高锡膏的厚度，一般印刷间隙都设置为0。钢网上贴胶纸调整钢网的开孔大小或者保护识别点都会影响到PCB和钢网之间的间隙而影响的锡膏的厚度，使粘贴胶纸附近的锡膏厚度偏高。锡膏脱模距离以及速度印好的锡膏由钢网口中转移到PCB的焊盘上的过程，良好的释放可以保证得到良好的锡膏外形。通常，钢网越薄，焊盘越大/宽，释放越容易，相反亦然。目前，细间距QFP，BGA的钢网开口锡膏释放的问题正是我们印刷的瓶颈。锡尖和锡塌陷产生锡尖和锡塌陷因素比较多，如脱模速度、脱模距离、钢网孔侧壁光洁度、锡膏黏度等。在钢网和锡膏得到控制的情况下，锡尖和锡塌陷产生的原因通常时因为锡膏脱模不好，特别是在细间距的情况下。印刷机为了改善锡膏脱模，一般都有脱模速度、脱模距离控制的功能。在细间距情况下，建议脱模速度为：0.1mm/s～0.3mm/s,有的机器还有振动功能，以帮助脱模。根据情况，增加脱模距离，保证脱模完成后且与钢网有一段距离后，TABLE才会加速下降。这样才会避免因脱模过快和太早加速下降而形成负真空而产生锡尖和锡塌陷。慢速脫膜是為了讓下錫性竟可能=鋼板開孔,因為錫膏黏度可以將依覆在鋼板孔璧的錫拉下.1.距離:如果你的PCB厚度及平整度夠的話,一般脫膜高度是大於鋼板厚度0.1mm就夠了.2.速度:是依你PCB的零件開孔去做脫膜依據,零件越小越密相對的脫膜速度越慢印刷速度和印刷压力基本上决定了锡膏的厚度(当网板厚度一定时),而脱模速度和脱模距离则决定了锡膏的成形的形状,太快的脱模速度会导致拉尖等不良问题,但是如果设定太慢,对CycleTime也是有影响的.錫粉的顆粒分佈，直徑Microns(um)小于1%至少80%小于10%TYPE1150u150~75u20uTYPE275u75~45u20uTYPE345u45~20u20u-325+500目数TYPE438u38~20u20u-400+500目数銲錫含鉛的原鉛可以降低錫的熔點錫232攝氏度,鉛327攝氏度,錫63/鉛37183攝氏度對於錫,鉛是很好的載體,錫可以均勻分布在鉛中，鉛可以增加錫的強度，鉛可以增加錫的延展性，鉛可以增加錫抵抗因為熱循環造成的金屬老化Profile之預熱段(preheat)各種錫膏在預熱段要求的升溫速率及進入恆溫區的溫度並不盡相同，其主要取決於溶劑(Solvent)的揮發溫度以及松香(Rosin)的軟化點，一是昇溫速率不可快致使PCB或零件損壞，二是不可使稀釋劑急速的揮發造成四濺。产生锡珠Profile之恒温段(soak)恆溫區其目的在於使PCB上所有的零件溫度達到均溫，減少零件熱衝擊，恆溫區的長度則取決於PCB面積的大小及零件之多寡，FLUX開始變軟像液体一樣,RosinActivator開始清除氧化層，使PCB上的各部位在到達尖峰熔錫區前的溫度一致。使Flux充分活化，達到最佳助焊效果Profile之熔锡段(reflow)熔化錫膏，使錫膏顆粒能合併成一液態錫球並潤濕待接合之表面。Profile之冷却区（cooling）冷卻、凝固熔錫，完成焊接，考虑内部應力造成元件龜裂上升及冷却，斜率介於2.5~3.5c/sec.不可超4.c/sec冷却速度太慢會引起焊锡粗大化而致接合强度的降低.冷却速度太快會零件受热动击而损坏，接合度降低。一般回焊炉Profile各区的主要工程目的:a.预热区；工程目的：锡膏中容剂挥发。b.均温区；工程目的：助焊剂活化，去除氧化物；蒸发多余水份。c.回焊区；工程目的：焊锡熔融。d.冷却区；工程目的：合金焊点形成，零件脚与焊盘接为一体;SMT制程中，锡珠产生的主要原因﹕PCBPAD设计不良、钢板开孔设计不良、置件深度或置件压力过大、Profile曲线上升斜率过大，锡膏坍塌、锡膏粘度过低。再流焊接是表面贴装技术(SMT)特有的重要工艺，焊接工艺质量的优劣不仅影响正常生产，也影响最终产品的质量和可靠性。因此对再流焊工艺进行深入研究，并据此开发合理的再流焊温度曲线，是保证表面组装质量的重要环节。影响再流焊工艺的因素很多，也很复杂，需要工艺人员在生产中不断研究探讨，本文将从多个方面来进行探讨。1再流焊设备的发展在电子行业中，大量的表面组装组件(SMA)通过再流焊机进行焊接，目前再流焊的热传递方式经历了远红外线—全热风—红外／热风三个阶段。1．1远红外再流焊八十年代使用的远红外再流焊具有加热快、节能、运行平稳的特点，但由于印制板及各种元器件因材质、色泽不同而对辐射热吸收率有很大差异，造成电路上各种不同元器件以及不同部位温度不均匀，即局部温差。例如集成电路的黑色塑料封装体上会因辐射吸收率高而过热，而其焊接部位——银白色引线上反而温度低产生假焊。另外，印制板上热辐射被阻挡的部位，例如在大(高)元器件阴影部位的焊接引脚或小元器件就会因加热不足而造成焊接不良。1．2全热风再流焊全热风再流焊是一种通过对流喷射管嘴或者耐热风机来迫使气流循环，从而实现被焊件加热的焊接方法。该类设备在90年代开始兴起。由于采用此种加热方式，印制板和元器件的温度接近给定的加热温区的气体温度，完全克服了红外再流焊的温差和遮蔽效应，故目前应用较广。在全热风再流焊设备中，循环气体的对流速度至关重要。为确保循环气体作用于印制板的任一区域，气流必须具有足够快的速度。这在一定程度上易造成印制板的抖动和元器件的移位。此外，采用此种加热方式就热交换方式而言，效率较差，耗电较多。1．3红外热风再流焊这类再流焊炉是在IR炉基础上加上热风使炉内温度更均匀，是目前较为理想的加热方式。这类设备充分利用了红外线穿透力强的特点，热效率高，节电，同时有效克服了红外再流焊的温差和遮蔽效应，并弥补了热风再流焊对气体流速要求过快而造成的影响，因此这种IR+Hot的再流焊目前在国际上是使用得最普遍的。随着组装密度的提高、精细间距组装技术的出现，还出现了氮气保护的再流焊炉。在氮气保护条件下进行焊接可防止氧化，提高焊接润湿力，加快润湿速度，对未贴正的元件矫正力大，焊珠减少，更适合于免清洗工艺。2温度曲线的建立温度曲线是指SMA通过回流炉时，SMA上某一点的温度随时间变化的曲线。温度曲线提供了一种直观的方法，来分析某个元件在整个回流焊过程中的温度变化情况。这对于获得最佳的可焊性，避免由于超温而对元件造成损坏，以及保证焊接质量都非常有用。一个典型的温度曲线如图1所示。以下从预热段开始进行简要分析。2.1预热段该区域的目的是把室温的PCB尽快加热，以达到第二个特定目标，但升温速率要控制在适当范围以内，如果过快，会产生热冲击，电路板和元件都可能受损；过慢，则溶剂挥发不充分，影响焊接质量。由于加热速度较快，在温区的后段SMA内的温差较大。为防止热冲击对元件的损伤，一般规定最大速度为4℃/s。然而，通常上升速率设定为1-3℃／s。典型的升温速率为2℃／s。2．2保温段保温段是指温度从120℃-150℃升至焊膏熔点的区域。其主要目的是使SMA内各元件的温度趋于稳定，尽量减少温差。在这个区域里给予足够的时间使较大元件的温度赶上较小元件，并保证焊膏中的助焊剂得到充分挥发。到保温段结束，焊盘、焊料球及元件引脚上的氧化物被除去，整个电路板的温度达到平衡。应注意的是SMA上所有元件在这一段结束时应具有相同的温度，否则进入到回流段将会因为各部分温度不均产生各种不良焊接现象。2．3回流段在这一区域里加热器的温度设置得最高，使组件的温度快速上升至峰值温度。在回流段其焊接峰值温度视所用焊膏的不同而不同，一般推荐为焊膏的溶点温度加20-40℃。对于熔点为183℃的63Sn／37Pb焊膏和熔点为179℃的Sn62／Pb36／Ag2焊膏，峰值温度一般为210-230℃，再流时间不要过长，以防对SMA造成不良影响。理想的温度曲线是超过焊锡熔点的“尖端区”覆盖的面积最小。2．4冷却段这段中焊膏内的铅锡粉末已经熔化并充分润湿被连接表面，应该用尽可能快的速度来进行冷却，这样将有助于得到明亮的焊点并有好的外形和低的接触角度。缓慢冷却会导致电路板的更多分解而进入锡中，从而产生灰暗毛糙的焊点。在极端的情形下，它能引起沾锡不良和减弱焊点结合力。冷却段降温速率一般为3-10℃／s，冷却至75℃即可。测量再流焊温度曲线时需使用温度曲线测试仪(以下简称测温仪)，其主体是扁平金属盒子，一端插座接着几个带有细导线的微型热电偶探头。测量时可用焊料、胶粘剂、高温胶带固定在测试点上，打开测温仪上的开关，测温仪随同被测印制板一起进入炉腔，自动按内编时间程序进行采样记录。测试记录完毕，将测试仪与打印机连接，便可打印出多根各种色彩的温度曲线。测温仪作为SMT工艺人员的眼睛与工具，在国外SMT行业中已