表面貼裝技術(shù)(SMT)錫膏助焊劑成分作用(錫膏助焊劑清洗的必要性探討)
表面貼裝技術(shù)(SMT)主要包括:錫膏印刷,精確貼片,回流焊接. 其中錫膏印刷質(zhì)量對表面貼裝產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大,據(jù)業(yè)內(nèi)評測分析約有60%的返修板子是因錫膏印刷不良引起的,在錫膏印刷中,有三個重要部分,焊膏、鋼網(wǎng)模板、和印刷設(shè)備,如能正確選擇,可以獲得良好的印刷效果錫膏的應用涂布工藝,可分為兩種方式:一種是使用鋼網(wǎng)作為印刷版把錫膏印刷到PCB上,適合大批量生產(chǎn)應用,是目前最常用的涂布方式;另一種是注射涂布,即錫膏噴印技術(shù),與鋼網(wǎng)印刷技術(shù)最明顯的不同就是噴印技術(shù)是一種無鋼網(wǎng)技術(shù),獨特的噴射器在PCB上方以極高的速度噴射錫膏,類似于噴墨打印機。
一、SMT錫膏的成份:錫膏是將焊料粉末與具有助焊功能的糊狀助焊劑(松香、稀釋劑、穩(wěn)定劑等)混合而成的一種漿料。就重量而言,80~90%是金屬合金就體積而言,50%金屬 / 50%焊劑
(一).SMT錫膏的成份:
金屬合金以往,焊料的金屬粉末主要是錫鉛(Sn/Pb)合金粉末,伴隨著無鉛化及ROHS綠色生產(chǎn)的推進,有鉛錫膏已漸漸淡出了SMT制程,對環(huán)境及人體無害的ROHS對應的無鉛錫膏已經(jīng)被業(yè)界所接受。
1. 目前,ROHS無鉛焊料粉末成份,是由多種金屬粉末組成,目前的幾種無鉛焊料配比共晶有,錫Sn-銀Ag-銅Cu、錫Sn-銀Ag-銅Cu-鉍Bi、錫Sn-鋅Zn,其中錫Sn-銀Ag-銅Cu配比的使用最為廣泛。
2. 錫Sn-銀Ag-銅Cu:具有良好的耐熱疲勞性和蠕變性,熔化溫度區(qū)域狹窄;不足的是冷卻速度較慢,焊錫表面易出現(xiàn)不平整的現(xiàn)象。錫Sn-銀Ag-銅Cu-鉍Bi:熔點較Sn-Ag-Cu合金低,潤濕性較Sn-Ag-Cu合金良好,拉伸強度大;缺點熔化溫度區(qū)域大。
3. 錫Sn-鋅Zn:低熔點,較接近有鉛錫膏的熔點溫度,成本低;缺點是潤濕性差,容易被氧化且因時間加長而發(fā)生劣化。
(二)助焊劑的主要作用:
1.使金屬顆粒成為膏狀,以適應印刷工藝;
2.控制錫膏的流動性;
3.清除焊接面和錫膏的氧化物,提高焊接性能;
4.減緩錫膏在室溫下的化學反應;
5.提供穩(wěn)固的SMT貼片時所需要的粘著力;
二、SMT錫膏的物理特性粘性:錫膏具有粘性,常用的粘度符號為:μ;單位為:kcp.s 錫膏在印刷時,受到刮刀的推力作用,其粘度下降,當?shù)竭_網(wǎng)板開口孔時,粘度達到最低,故能順利通過網(wǎng)板孔沉降到PCB的焊盤上,隨著外力的停止,錫膏的粘度又迅速的回升,這樣就不會出現(xiàn)印刷成型的塌落和漫流,得到良好的印刷效果。粘度是錫膏的一個重要特性,從動態(tài)方面,在印刷行程中,其粘性越低對流動性越好,易于流入鋼網(wǎng)孔內(nèi);從靜態(tài)方面考慮,印刷后,錫膏停留在鋼網(wǎng)孔內(nèi),其粘度高,則保持其填充的形狀,而不會往下塌陷。
三、影響錫膏粘度的因素:錫膏合金粉末含量對粘度的影響,錫膏中合金粉末的增加引起粘度的增加。錫膏合金粉末顆粒大小對粘度的影響,顆粒度增大時粘度會降低。溫度對錫膏粘度的影響,溫度升高粘度下降,印刷的最佳環(huán)境溫度為23±3 ℃。剪切速率對錫膏粘度的影響,剪切速率增加粘度下降。
四、錫膏粉末的顆粒度:根據(jù)PCB的組裝密度(有無窄間距)來選擇錫膏合金粉末的顆粒度,常用的合金粉末顆粒的尺寸分為四種顆粒度等級。
五、錫膏助焊劑殘留物的清洗必要性:
現(xiàn)如今,電子產(chǎn)品領(lǐng)域的革新正在發(fā)生,消費類產(chǎn)品的使用環(huán)境發(fā)生了很大變化,在很大程度上可謂是存在于惡劣的環(huán)境中。比如數(shù)億家庭所使用的智能電表充滿著電子元件,按使用要求只能存在于戶外環(huán)境。牙刷、冰箱、內(nèi)置于足球和網(wǎng)球拍中的加速度計量器等也聚集著電子元件,所有這些產(chǎn)品都會經(jīng)歷惡劣的環(huán)境條件。每當溫度或濕度變化時,殘留物耐受量就會減少。通常情況下,對1級電子產(chǎn)品的可靠性沒有很高的期望值,但當我們將它們置于室外,情況就變了,惡劣環(huán)境會導致它們失效。
從技術(shù)角度的觀點來看,我們所定義的免洗助焊劑和免洗錫膏,都是依據(jù)相關(guān)的技術(shù)標準來定義的(比如IPC,JIS標準),特別是滿足腐蝕性和表面絕緣電阻等技術(shù)指標,那么可以稱為免洗錫膏和免洗助焊劑。所以并不是常人所能看到的殘留物多少來定義免洗還是清洗,比方說:滿足銅鏡實驗、絕緣電阻的指標特別是高溫高濕后的絕緣電阻數(shù)據(jù)指標,達到標準要求就可稱為免洗錫膏和免洗助焊劑,不能滿足的不可稱為免洗錫膏或助焊劑。從規(guī)范的角度來說,市面上稱為免洗錫膏和助焊劑的產(chǎn)品,視同是能夠滿足(比如IPC,JIS標準)標準條件下所定義的。
隨著技術(shù)發(fā)展的更新迭代和市場需求不斷提高,PCBA電路板(線路板)電子組件產(chǎn)品體積越來越小,重量越來越輕,功能越來越強大,密度越來越高,腳間距越來越小。原來所使用的焊接材料如助焊劑和錫膏,在更高可靠性要求的條件下不能用原有的標準來衡量產(chǎn)品的可靠性要求,為了保證電子產(chǎn)品有更好的可靠性保障,就需要將這些免洗錫膏和免洗助焊劑的殘留物進行清除,從而得到更高可靠性的保障。這就是現(xiàn)在我們常常碰到的用免洗錫膏和助焊劑還需要進行清洗工藝的原由。
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