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表面贴装技术(SMT)锡膏助焊剂成分作用(锡膏助焊剂清洗的必要性探讨)

发布日期:2023-03-10 发布者:合明科技 浏览次数:3501

表面贴装技术(SMT)主要包括:锡膏印刷,精确贴片,回流焊接. 其中锡膏印刷质量对表面贴装产品的质量影响很大,据业内评测分析约有60%的返修板子是因锡膏印刷不良引起的,在锡膏印刷中,有三个重要部分,焊膏、钢网模板、和印刷设备,如能正确选择,可以获得良好的印刷效果锡膏的应用涂布工艺,可分为两种方式:一种是使用钢网作为印刷版把锡膏印刷到PCB上,适合大批量生产应用,是目前最常用的涂布方式;另一种是注射涂布,即锡膏喷印技术,与钢网印刷技术最明显的不同就是喷印技术是一种无钢网技术,独特的喷射器在PCB上方以极高的速度喷射锡膏,类似于喷墨打印机。 

一、SMT锡膏的成份:锡膏是将焊料粉末与具有助焊功能的糊状助焊剂(松香、稀释剂、稳定剂等)混合而成的一种浆料。就重量而言,80~90%是金属合金就体积而言,50%金属 / 50%焊剂

 (一).SMT锡膏的成份:

金属合金以往,焊料的金属粉末主要是锡铅(Sn/Pb)合金粉末,伴随着无铅化及ROHS绿色生产的推进,有铅锡膏已渐渐淡出了SMT制程,对环境及人体无害的ROHS对应的无铅锡膏已经被业界所接受。

1.      目前,ROHS无铅焊料粉末成份,是由多种金属粉末组成,目前的几种无铅焊料配比共晶有,锡Sn-银Ag-铜Cu、锡Sn-银Ag-铜Cu-铋Bi、锡Sn-锌Zn,其中锡Sn-银Ag-铜Cu配比的使用最为广泛。

2.      锡Sn-银Ag-铜Cu:具有良好的耐热疲劳性和蠕变性,熔化温度区域狭窄;不足的是冷却速度较慢,焊锡表面易出现不平整的现象。锡Sn-银Ag-铜Cu-铋Bi:熔点较Sn-Ag-Cu合金低,润湿性较Sn-Ag-Cu合金良好,拉伸强度大;缺点熔化温度区域大。

3.      锡Sn-锌Zn:低熔点,较接近有铅锡膏的熔点温度,成本低;缺点是润湿性差,容易被氧化且因时间加长而发生劣化。

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(二)助焊剂的主要作用:

1.使金属颗粒成为膏状,以适应印刷工艺;

2.控制锡膏的流动性;

3.清除焊接面和锡膏的氧化物,提高焊接性能;

4.减缓锡膏在室温下的化学反应;

5.提供稳固的SMT贴片时所需要的粘着力;

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二、SMT锡膏的物理特性粘性:锡膏具有粘性,常用的粘度符号为:µ;单位为:kcp.s 锡膏在印刷时,受到刮刀的推力作用,其粘度下降,当到达网板开口孔时,粘度达到最低,故能顺利通过网板孔沉降到PCB的焊盘上,随着外力的停止,锡膏的粘度又迅速的回升,这样就不会出现印刷成型的塌落和漫流,得到良好的印刷效果。粘度是锡膏的一个重要特性,从动态方面,在印刷行程中,其粘性越低对流动性越好,易于流入钢网孔内;从静态方面考虑,印刷后,锡膏停留在钢网孔内,其粘度高,则保持其填充的形状,而不会往下塌陷。

三、影响锡膏粘度的因素:锡膏合金粉末含量对粘度的影响,锡膏中合金粉末的增加引起粘度的增加。锡膏合金粉末颗粒大小对粘度的影响,颗粒度增大时粘度会降低。温度对锡膏粘度的影响,温度升高粘度下降,印刷的最佳环境温度为23±3 ℃。剪切速率对锡膏粘度的影响,剪切速率增加粘度下降。

四、锡膏粉末的颗粒度:根据PCB的组装密度(有无窄间距)来选择锡膏合金粉末的颗粒度,常用的合金粉末颗粒的尺寸分为四种颗粒度等级。

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五、锡膏助焊剂残留物的清洗必要性:

现如今,电子产品领域的革新正在发生,消费类产品的使用环境发生了很大变化,在很大程度上可谓是存在于恶劣的环境中。比如数亿家庭所使用的智能电表充满着电子元件,按使用要求只能存在于户外环境。牙刷、冰箱、内置于足球和网球拍中的加速度计量器等也聚集着电子元件,所有这些产品都会经历恶劣的环境条件。每当温度或湿度变化时,残留物耐受量就会减少。通常情况下,对1级电子产品的可靠性没有很高的期望值,但当我们将它们置于室外,情况就变了,恶劣环境会导致它们失效。

从技术角度的观点来看,我们所定义的免洗助焊剂和免洗锡膏,都是依据相关的技术标准来定义的(比如IPC,JIS标准),特别是满足腐蚀性和表面绝缘电阻等技术指标,那么可以称为免洗锡膏和免洗助焊剂。所以并不是常人所能看到的残留物多少来定义免洗还是清洗,比方说:满足铜镜实验、绝缘电阻的指标特别是高温高湿后的绝缘电阻数据指标,达到标准要求就可称为免洗锡膏和免洗助焊剂,不能满足的不可称为免洗锡膏或助焊剂。从规范的角度来说,市面上称为免洗锡膏和助焊剂的产品,视同是能够满足(比如IPC,JIS标准)标准条件下所定义的。

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随着技术发展的更新迭代和市场需求不断提高,PCBA电路板(线路板)电子组件产品体积越来越小,重量越来越轻,功能越来越强大,密度越来越高,脚间距越来越小。原来所使用的焊接材料如助焊剂和锡膏,在更高可靠性要求的条件下不能用原有的标准来衡量产品的可靠性要求,为了保证电子产品有更好的可靠性保障,就需要将这些免洗锡膏和免洗助焊剂的残留物进行清除,从而得到更高可靠性的保障。这就是现在我们常常碰到的用免洗锡膏和助焊剂还需要进行清洗工艺的原由。

 

 


Tips:

【阅读提示】

以上为本公司一些经验的累积,因工艺问题内容广泛,没有面面俱到,只对常见问题作分析,随着电子产业的不断更新换代,新的工艺问题也不断出现,本公司自成立以来不断的追求产品的创新,做到与时俱进,熟悉各种生产复杂工艺,能为各种客户提供全方位的工艺、设备、材料的清洗解决方案支持。

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