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PCBA加工錫膏成份、分類及選擇

time : 2019-08-24 10:08       作者:凡億pcb

PCBA加工流程中重要環節SMT貼片工藝離不開焊膏的使用,焊膏是PCBA加工中的重要原材料之一,PCBA加工焊膏怎么選擇影響SMT甚至是PCBA成品的質量,本文是關于PCBA加工中焊膏如何選用的探討。
 
焊膏是由合金焊料粉、糊狀助焊劑均勻混合而成的漿料或膏狀體,因為絕大多數焊膏的主要金屬成份是錫,所以焊膏也叫錫膏。錫膏是SMT工藝中不可缺少的焊接材料,廣泛用于再流焊中。焊膏在常溫下具有一定的粘性,可將電子元器件初粘在既定位置,在焊接溫度下,隨著溶劑和部分添加劑揮發,將被焊元器件互聯在一起形成永久連接。
 
目前涂布錫膏多數采用SMT鋼網漏印法,其優點是操作簡便、快速、精確、制后即刻可用。但同時也有焊點的可靠性差、易造成虛焊、浪費焊膏、成本高等缺點。
 
一、錫膏的成份
焊膏主要由合金焊料粉末和助焊劑組成。其中合金焊料粉占總重量的85%~90%,助焊劑占15%~20%。
組成 使用的主要材料 功能 合金焊料粉 Sn-Pb
Sn-Pb-Ag 元器件和電路的機械和電氣連接 焊劑系統 焊劑 松香、合成樹脂 凈化金屬表面,提高焊劑潤濕性 連接劑 松香、松香脂、聚丁烯 提供貼裝元器件所需粘性 活化劑 硬脂酸、鹽酸、聯胺、三乙醇胺 凈化金屬表面 溶劑 甘油、乙二醇 調節焊膏特性 觸變劑   防止分散、防止爆邊
 
合金焊料粉末
合金焊料粉末是焊膏的主要成分,也是PCBA加工中選擇焊膏最需考慮的因素。常用的合金焊料粉末有錫/鉛(Sn-pb)、錫/鉛/銀(Su-Pb-Ag)、錫/鉛/鉍(Su-Pb-Bi)等,常用的合金成分為63%Sn/37%Pb以及62%Sn/36%Pb/2%Ag。不同合金比例有不同的熔化溫度。
 
合金焊料粉末的形狀、粒度和表面氧化程度對焊膏性能的影響很大。合金焊料粉末按形狀分成無定形和球形兩種。球形合金粉末的表面積小、氧化程度低、制成的焊膏具有良好的印刷性能。合金焊料粉末的粒度一般在200~400目。粒度愈小,粘度愈大;粒度過大,會使焊膏粘接性能變差;粒度太細,則由于表面積增大,會使表面含氧量增高,也不宜采用。
 
助焊劑
在焊膏中,糊狀助焊劑是合金粉末的載體。其組成與通用助焊劑基本相同。為了改善印刷效果和觸變性,有時還需加入觸變劑和溶劑。通過助焊劑中活性劑的作用,能清除被焊材料表面以及合金粉末本身的氧化膜,使焊料迅速擴散并附著在被焊金屬表面。助焊劑的組成對焊膏的擴展性、潤濕性、塌陷、粘度變化、清洗性質、焊珠飛濺及儲存壽命均有較大影響。
 
二、錫膏的分類
焊膏的品種很多,對在PCBA加工中如何選擇造成一定的困擾,焊膏通常可按以下性能分類:
1、按合金焊料粉的熔點分
最常用的焊膏熔點為178-183℃.隨著所用金屬種類和組成的不同,焊膏的熔點可提高至250℃以上,也可降為150℃以下,可根據焊接所需溫度的不同,選擇不同熔點的焊膏。
2、按焊劑的活性分
參照通用液體焊劑活性的分類原則,可分為無活性(R),巾等活性(RMA)和活性(RA)三個等級,根據PCB和元器件的情況及清洗工藝要求進行選擇。
3、按焊膏的粘度分
粘度的變化范圍很尢,通常為100~60OPa·s,最高可達1000Pa·s以上。依據施膏工藝手段的不同進行選擇。
4、按清洗方式分
按清洗方式分為有機溶劑清洗、水清洗、半水清洗和免清洗等方式。從保護環境的角度考慮,水清洗、半水清洗和免清洗是現在PCBA加工中焊膏選擇和使用的發展方向。
類型 焊劑和活化劑 應用范圍 R 水白松香,非活性 航天、軍用 RMA 松香、非離子性鹵化物 軍事和其他可靠性電路組件 RA 松香、離子性鹵化物 消費類電子
 
三、表面組裝對錫膏的要求
在PCBA加工中對表面組裝的不同工藝或工序中,要求焊膏具有的性能不盡相同,大體需達到下述幾點要求:
1、焊膏在印刷前應能保持3~6個月。
2、印刷時和再流加熱前應具有的性能
  ? 印刷時應具有優良的脫模性;
  ? 印刷時和印刷后焊膏不易坍塌;
  ? 焯膏應具有一定的粘度。
3、再流加熱時應具有的性能
  ? 應具有良好的潤濕性能;
  ? 應形成最少量的焊料球;
  ? 焊料飛濺要少。
4、再流焊接后應具有的性能
  ? 要求焊劑中固體含量越低越好,焊后易清洗干凈;
  ? 焊接強度高;
  ? 錫膏質量。
 
四、錫膏的選用原則
錫膏質量關乎SMT加工成品的質量,劣質、失效錫膏易造成一些焊接缺陷,主要是虛焊問題,如何選擇錫膏,可根據焊膏的性能和使用要求,參考以下幾點:
1、焊膏的活性可根據印制電路板表面清潔程度來決定,一般采用RMA級,必要時采用RA級。
2、根據不同的涂覆方法選用不同粘度的焊膏,一般液體分配器用粘度為100~20OPa·s,絲網印刷用粘度為100~30OPa·s,漏模板印刷用粘度為200~60OPa·s。
3、精細間距印刷時選用球形、細粒度焊膏。
4、雙面焊接時,第一面采用高熔點焊膏,第二面采用低熔點焊背,保證兩者相差30~40℃,以防止第一面已焊元器件脫落。
5、當焊接熱敏元件時,應采用含鉍的低溶點焊膏。
6、采用免洗工藝時,要用不含氯離子或其它強腐蝕性化合物的焊膏。