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如何在SMT贴片加工选择锡膏
作者:电路板生产厂家 时间:2018-05-15 来源:www.xnjpcb.com

锡膏作为SMT贴片里的核心材料,如果你对于SMT贴片加工细节不是特别清楚,也许觉得会锡膏这样普通的材料工具并不需要了解太多,但其实它在贴片环节中及其重要,今天跟着鑫诺捷来一起了解下锡膏。

一、常见问题及对策

 

在完成元器件贴片后,紧接着就是过回流焊。往往经过回流焊后,锡膏选择的优劣就会暴露出来。立碑、坍塌、模糊、附着力不足、膏量不足等等,都是让人头疼的问题。对于普通回流焊后锡膏出现的问题及对策,你可通过下表来找出解决的办法:

 

现象1:搭锡,锡粉量少、粘度低、粒度大、室温度、印膏太厚、放置压力太大等。(通常当两焊垫之间有少许印膏搭连,于高温熔焊时常会被各垫上的主锡体所拉回去,一旦无法拉回,将会造成短路或锡球,对细密间距都很危险)。

 

对策:提高锡膏中金属成份比例(提高到88 %以上);增加锡膏的粘度(70 CPS以上);减小锡粉的粒度(例如由200目降到300目);降低环境的温度(降至27OC以下);降低所印锡膏的厚度(降至架空高度SNAP-OFF,减低刮刀压力及速度);加强印膏的精准度。;调整印膏的各种施工参数;减轻零件放置所施加的压力;调整预热及熔焊的温度曲线。

 

现象2:发生皮层,由于锡膏助焊剂中的活化剂太强,环境温度太高及铅量太多时,会造成粒子外层上的氧化层被剥落所致.

 

对策:避免将锡膏暴露于湿气中;降低锡膏中的助焊剂的活性;降低金属中的铅含量。

 

现象3:膏量太多,原因与“搭桥”相似。

 

对策:减少所印之锡膏厚度;提升印着的精准度;调整锡膏印刷的参数.

 

现象4:膏量不足,常在钢板印刷时发生,可能是网布的丝径太粗,板膜太薄等原因。

 

对策:增加印膏厚度,如改变网布或板膜等;提升印着的精准度;调整锡膏印刷的参数。

 

现象5:粘着力不,环境温度高风速大,造成锡膏中溶剂逸失太多,以及锡粉粒度太大的问题。

 

对策:消除溶剂逸失的条件(如降低室温、减少吹风等);降低金属含量的百分比;降低锡膏粘度;降低锡膏粒度;调整锡膏粒度的分配。

 

现象6:坍塌,原因与“搭桥”相似。

 

对策:增加锡膏中的金属含量百分比;增加锡膏粘度;降低锡膏粒度;降低环境温度;减少印膏的厚度;减轻零件放置所施加的压力。

 

现象7:模糊,形成的原因与搭桥或坍塌 很类似,但印刷施工不善的原因居多,如压力太大、架空高度不足等。

 

对策:增加金属含量百分比;增加锡膏粘度;调整环境温度;调整锡膏印刷的参数;

二、温度范围

 

对于普通锡膏往往有高温和低温的差别,其区别主要在于熔点的不同。但是如果把低熔点的锡膏长期暴露在较高的回流焊炉温下。还会导致过度氧化等问题的发生。所以建议各位工程师设定炉温曲线要参考你所购买的锡膏具体的规格书,在规格书中应该有炉温曲线的建议,通常遵循从低至高的原则。下表我们将罗列出主要的锡膏种类及相应熔点,供大家参考:

 

48Sn/52In ~118°C共熔 ~低熔点、昂贵、强度低

 

42Sn/58Bi ~ 138°C 共熔 ~ 已制定、Bi的可利用关注

 

91Sn/9Zn ~ 199°C 共熔 ~ 渣多、潜在腐蚀性

 

93.5Sn/3Sb/2Bi/1.5Cu ~ 218°C 共熔 ~ 高强度、很好的温度疲劳特性

 

95.5Sn/3.5Ag/1Zn ~ 218°--221°C ~ 高强度、好的温度疲劳特性

 

93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu ~ 209°--212°C ~ 高强度、好的温度疲劳特性

 

99.3Sn/0.7Cu ~ 227°C ~ 高强度、高熔点

 

95Sn/5Sb ~ 232°--240°C ~ 好的剪切强度和温度疲劳特性

 

65Sn/25Ag/10Sb ~ 233°C ~ 摩托罗拉专利、高强度

 

96.5Sn/3.5Ag ~ 221°C共熔 ~ 高强度、高熔点

 

97Sn/2Cu/0.8Sb/0.2Ag ~ 226°--228°C ~ 高熔点

 

三、颗粒直径

 

颗粒直径主要划分为三个范围,类型24575微米,类型32545微米,类型42038微米。2型用于标准的SMT,间距50mil,当间距小30mil时,必须用3型锡膏。3型用于小间距技术(30mil-15mil),在间距为15mil或更小时,要用4型锡膏,這即是UFPT(极小间距技术)

 

四、合金成分

 

1、电子应用方面超过90%的是:Sn63/Pb37 Sn62/Pb36/Ag2Sn60/Pb40 2%的銀合金,随着含銀引脚和基底应用而增加。銀合金通常用于锡铅合金产生弱粘合的场合。

 

2、其它合金

 

Sn43/Pb43/Bi14

 

Sn42/Bi58 低温运用

 

Sn96/Ag4

 

Sn95/Sb5 高温,无铅,高张力

 

Sn10/Pb90

 

Sn10/Pb88/Ag2

 

Sn5/Pb93.5/Ag1.5 高温,高张力,低价值

 

总的来说,焊膏中金属含量较高(大于90%)时,可以改善焊膏的塌落度,有利于形成饱满的焊点,并且可减少助焊剂残留物,有效防止焊球的出现,但缺点是对印刷和回流焊要求较严格;当金属含量较低(小于85%)时,焊膏的润湿性好,不易粘刮刀,容易印刷,缺点是易塌落,易出现焊球和桥接等不良。

 

五、锡膏的选择

 

SMT贴片中锡膏的选择,一般需根据不同的情况加以选择:

 

1.考虑回流焊次数及PCB和元器件的温度要求

 

常用的锡膏有Sn63Pb37 Sn62Pb36Ag2。对钯金或钯银厚膜端头和引脚可焊性较差的元器件应选样含银锡膏,但水金板不要选择含银的焊膏;

 

2.根据PCB对清洁度的要求以及回流焊后不同的清洗工艺来选择:

 

- 采用免清洗工艺时,要选用不含卤素和强腐蚀性化合物的免清洗焊膏;

 

- 采用溶剂清洗工艺时,要选用溶剂清洗型焊膏;

 

- 采用水清洗工艺时,要选用水溶性焊膏;

 

- BGACSP 一般都需要选用高质量的免清洗型含银的焊膏;

 

3.按照PCB和元器件存放时间和表面氧化程度来选择焊膏的活性:

 

- 一般采KJRMA级;

 

- 高可靠性产品、航天和军工产品可选择R级;

 

- PCB、元器件存放时间长,表面严重氧化,应采用RA级,焊后清洗;

 

4.根据SMT的组装密度(有无窄间距)来选择合金粉末颗粒度,常用焊膏的合金粉未颗粒尺寸分为四种粒度等级,窄间距时—般选择2045pm

 

5.根据施加焊膏的工艺以及组装密度选择焊膏的粘度,高密度印刷要求高粘度,滴涂要求低粘度;

 

6. 根据环境保护要求选取,对无铅制程,则不可选取含铅的锡膏。

 

六、锡膏保存条件及使用控制

 

锡膏是一种比较敏感性的焊接材料、污染、氧化、吸潮都会使其产生不同程度变质;因此需对锡膏的保存条件及使用环节进行控制:

 

- 锡膏存放条件控制:

 

* 要求温度2~10℃相对湿度低于50%

 

* 保存期为5~6个月,因此需根据锡膏的生产日期进行排列标记,并采用先进先用原则进行使用;对取用及存放均因实施规范化控制(存放及使用记录)

 

- 使用及环境条件控制:

 

* 从冰箱取出锡膏后,不可以开盖,防止低温吸收空气中水分,且应让其自然升温解冻(不可以将锡膏放置在任何热源附近助其解冻)

 

* 3~4小时后,观察锡膏是否有分层现象;若有,则表明该锡膏已经有品质问题,需经检验合格后才能继续使用;

 

* 使用前应对罐装锡膏顺同一方向用机器搅拌4~5分钟;然后开盖判断锡膏的粘度(Viscosity):用刮勺挑起一些锡膏,高出容器罐三、四英寸,让锡膏自行往下滴,如果开始时应该象稠的糖浆一样滑落而下,然后分段断裂落下到容器罐内,则表明粘度合适。如果锡膏不能滑落,则太稠,粘度太高;如果一直落下而没有断裂,则太稀,粘度太低。粘度太高或太低均应对锡膏进行调整(锡膏的标准粘度约为500kcps~1200kcps800kcps比较适用于钢网丝印,而注射方式则要求粘度要较低方可)

 

* 已开盖过的锡膏,原则上一天内用完,最长不超过厂家建议的放置时间;

 

* 根据印制板的幅面及焊点的多少,决定第一次加到网板上的焊膏量,一般第一次加200300克,印刷一段时间后再适当加入一点,将锡膏在刀头上的滚动高度控制在1~75px

 

* 在钢网上放置超过30分钟未用的锡膏,若要继续使用,则应先将锡膏装入空罐子内用机器搅拌4~5分钟才可以,同时清洗钢网;

 

* 焊膏印刷后应在24小时内贴装完,超过时间应把PCB焊膏清洗后重新印刷;

 

* 批量丝印结束后,将钢网上用过锡膏装入空罐子内,下次优先使用,不可将其与新的或未使用的锡膏混合放置;

 

* 为防止助焊剂挥发,印锡膏工位空气流动要小;

 

* 焊膏印刷时间的最佳温度为23℃±3℃,温度以相对湿度55±5%为宜。湿度过高,焊膏容易吸收水汽,在再流焊时产生锡珠;因此,在天气湿度大时,要特别关注SMT的品质。另外,水溶性锡膏对环境要求特别严格,湿度必须低于70%

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