【培训教材】锡膏基础知识生产工艺及使用问题讲解PPT(P77)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
焊锡膏 助焊剂 清洗剂 OSP 油墨
锡膏制造与相关参数
锡膏的特性和各项参数:
组成部分: 锡粉 主要指标:成分和大小
助焊剂 主要指标: 松香,活性剂,触变剂
和溶剂
锡粉的成分直接影响到锡膏 的熔点和可靠性等.锡粉的直 径大小分类按IPC标准可以分 为几类,市场上常见的是三号 和四号锡粉.
2、規則型:因為是球形的關係， 球徑大小也較規則，較適合 fine pitch印刷作業，另外球 型粉末在不活性氣體中製造， 所以焊錫氧化率較低。
锡粉的分布图:
锡膏的粘度和触变值:
良好的锡膏粘度值应在 160 Pa •s--240 Pa •s 之间.(PCU-205 10rpm 25wk.baidu.com)
触变值(TI)应在0.4-0.7 之间. TI=log(viscosity of 3
25
0.5 -
3°C/sec
0
50
100
200°C over 30 -
45sec
150
200
TAMURA无铅标准回流曲线
Preheat Recommended：180-200℃ final
time : 60-120 sec
・Too low.：Difficulty of peak temperature increase in solder ball increase in tombstone phenomenon
锡膏的回温与搅拌:
TAMURA锡膏从冷藏环 境中取出后需在常温下
N
回温1.5-3小时
G
TAMURA锡膏回温完成 后需要搅拌2-5分钟
O
N
K
G
印刷 PRINT
錫膏與印刷條件(參考值)
錫粉末形狀:不規則 規則
焊錫粉末最大粒徑 錫膏黏度(Pa.s) 鋼版厚度(mm) 鋼版的開口幅(mm) 鋼版與基板間隙(mm) 刮刀速度(mm/sec)
RMA-20-21 无铅:TLF-204-111
从焊接条件上可以分为 高温焊接和低温焊接用 锡膏
例:TAMURA低温:
TLF-401-11
低温焊接用锡膏曲线
焊錫粉末顆粒(一)
一、單位類別
1、mesh:使用每英吋網目篩 選所需焊錫粉末大小，通常
me 2 2 2 3 4 5 6 sh 0 5 7 2 0 0 0
锡珠产生的原因(二):
锡膏印刷量过大 钢网开孔不佳 印刷速度过慢
锡珠解决方案(参考):
改变钢网开孔方式 调整钢网厚度(例如:从
0.15mm改为0.12mm)
锡珠现象影像:
立碑现象的原因分析:
PCB板温不均匀 PAD水平高度不统一 钢网开孔方式不佳
PS:含有少量银元素的锡 膏此不良会有明显减少.
Merits
Demerits
User
Polyurethane
Economical Gap Printing
Solder oozing
Very Few
Polyurethane
Polyurethane
SUS SUS Coating
Sharp Printing
Solder oozing Not Economical
膏活化性能的一个指标
锡膏的测试(五):
溶熔性测试: 试验基板为陶器板
试验温度为锡膏熔点加上 50℃
合格品 不合格品
锡膏的测试(六):
焊接性测试: 试验基板为铜制板
试验温度为锡膏熔点加上 50℃
Sn-Pb-0.4Ag Sn-3Ag-0.5Cu
锡膏的分类:
从原料方面可以分为有 铅和无铅锡膏
例:TAMURA有铅
non-melting ・Too high：surface roughness
Melting Time
Temp. (℃)
Heating
Recommended：1～3℃/s
・Too fast：more slump increase in chip side ball in crease solder ball
用於不規則形狀之焊錫粉末。
0 0 05000
2、μ m:公制單位(10-3mm) ，
使用光學檢測篩選所需焊錫 球徑大小，粉末為規則形狀 (真圓形) 才適用。
μm 7 6 5 4 3 3 2 4 3 34715
焊錫粉末顆粒(二)
二、粉末形狀 1、不規則型:印刷後易下塌造成
短路，球徑大小也難一致， 較不適合fine pitch印刷作業。
立碑现象解析:
PCB预热不够,在进入回 流前焊点温度不均,造成 焊锡的熔融时间不统一, 一侧张力较大.
PAD焊点高度不水平 锡膏印刷不良 钢网未做防立碑处理(参
考)
空洞(VOID)现象解析:
Void Reflow
由于无铅锡膏的成分特性,存在于锡膏中的气体或产生的气 体相对于有铅锡膏难于“冒泡”而出!
0.65mm ○ ○
75μm 200~250
0.2 0.30~0.35
0.3~0.5 30-120
QFP 腳距 0.5mm
╳ ○ 50μm 180~220 0.18~0.15 0.22~0.25 0 40-100
0.3mm ╳ ○
30μm 160~200 0.08~0.10 0.12~0.15
0 30-90
rpm/viscosity of 30 rpm)
粘 度 300
200 100
TI is small
TI is big
3 10
30
转速(RPM)
存贮与运输
锡膏的存贮:
存贮温度的要求: 锡膏需保存在10℃以下, 根据原料不同,保质期为 制造成品后90天或者 180天.
存贮运输的要求: 需使用冷冻设备保存运 输或者利用冰袋.
・Too high：non-melting down of spread factor down of self alignment effect
Reflow peak and time
Recommended：235～240℃ over 220℃,20-60 sec
・Change in yield of void ・Too low：down of spread factor
63/3 63 37 7
183 共 晶 銲
並使焊點變得又硬又脆，使焊
錫
點產生斷裂，但其導電性奇佳。 含銀 62 36 2 179~18
*鋅(Zn)是錫膏中極欲排除雜
2%
3
質之一，無法與錫鉛融合，經
時變化後會析出，易造成焊點
斷裂。
锡膏中助焊剂的配比:
松香
活性剂 其它
溶剂
触变剂
A类
树脂
活性剂 其它
触变剂
Stencil Thickness(μ
m)
38-63
0.5
150-200
38-45 20-45
0.4
120-150
20-38
0.3
100-120
關於印刷速度
印刷速度如太快，會發
生虛印、漏印或錫膏量 不足(錫膏印刷時下降未 完全)。相反印刷速度太 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。
Time (s)
Cooling speed
recommended：2～5℃/s
・Too slow：Possibility joint Reliability down
溶剂
B类
添加剂:
卤化物 中性有机酸：活化锡铅表面 胺类：活化银表面 有机酸：高温下配合助焊剂除污 氯化胺（RA） 溶剂：溶解固化物、活性剂，需有挥发速率及沸点（坍塌、空洞） 触变剂：印刷成型 润湿剂 增黏剂：保持贴片后，REFLOW前黏性 防氧化剂：防止焊粉氧化，酚类 表面活性剂：降低焊剂表面张力，增加焊剂对焊粉及焊盘的亲润性 其它：厂家专利
相关测试参数:
金属含量 锡球 粘度 SIR (表面阻抗测试) 铜镜 铬酸银试纸
粘力 塌落性 可焊性 助焊剂绝缘性 酸度（mgKOH/g) 卤化物含量
影响粘度的因素:
焊膏中的金属含量 粘度 助焊剂的粘度 温度 焊膏寿命、储存情况 预搅拌
金属含量
锡膏的测试(一):
坍塌测试
Angle Adjustability
Difficult in Pressure Setting
Good for Stencil
Easy Control
Poor for Stencil
Very Few General Popular
锡粉直径与钢网开孔之间的联系(一)
reference
Relationship stencil opening and solder powder
Relationship stencil thickness and solder powder
Printing ability
Stencil opening Square pattern Round pattern
Thickness
Very –good
over 6 powder over 10 powder over 5 powder
– 回流后将样板放在10X 或20X的显微镜下观察
– 无成簇或大锡球
显微镜下的锡粉
锡膏的测试(三):
粘度测试 :
– 粘着力测试非常重要， 对于测试在高速贴片过 程中，锡膏对电子元件 的粘接能力
– 粘着力的测试方法依照 IPC-TM-650 的 2.4.44
锡膏的测试(四):
扩展率测试 : 扩展率是衡量锡
良好印刷狀態
錫膏量不足 印刷速度太快
錫膏量過多 印刷速度太慢
關於印刷壓力
印刷壓力過大時，鋼版 前端會彎曲，易造成錫 膏滲透，而產生小錫珠。 相反如印刷壓力不足， 無法達到良好印刷效果， 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。
印壓過強 造成滲漏 易發生短路
印壓不足 鋼版上錫膏殘留
易產生空焊
印刷不良模拟图片(一)
印刷速度太快 >> 调整印刷速度
钢网不下锡 >>调整脱网速度
刮刀压力过大 >>减小刮刀压力
印刷不良模拟图片(二)
减小印刷压力 减小刮刀速度 检查钢网是否与PCB对准
检查锡膏粘度与触变值
不良现象解析(参考):
锡珠产生的原因(一):
印刷过后网板上沾有流 挂的锡. 锡粉氧化 锡膏超过了保质期限
Good No-good
5 powder less 4 powder
8 powder less 7 powder
4 powder less 3 powder
锡粉直径与钢网开孔之间的联系(二)
stencil
Reference Data
Solder Powder (μm)
Pitch Size (mm)
触变值的大小与印刷关系:
Small(low) no-good no-good
good good
TI
Big （high)
Slump
good
Solder oozing
good
Paste rolling
Tacky to squeegee
no-good no-good
刮刀的类型:
Type
Material
整个过程中我们需要控 制氧气的含量.同时分 类时我们会根据要求而 筛选.
Liquid solder
Solder powder
有铅焊錫粉末合金
銲錫粉末=錫鉛合金或是添加其他特 合金 錫 鉛 銀 熔點(℃) 備
殊金屬
比例
註
*添加銀(Ag)金屬會使強度硬
度增加，連機械強度耐疲勞也 會增加。
*添加鉍(Bi)金屬會降低熔點
松香和活性剂都有预防氧化的功能, 松香还有去除氧化的功能. 触变剂的主要作用是防止各成分的分离. 溶剂的主要功能是溶解锡膏的各项成分, 使各成分能够均匀分布.
各成分的性能指标:
锡粉:可印刷性,锡球分布, 焊接温度.
松香:可印刷性,焊接特性, 预防潮湿的性能.
活性剂:焊接特性,锡球防 止性,粘度的稳定性.
– 冷坍塌测试，#1板在25 +/- 5C和湿度为50+/10%的环境下放置30分 钟
– 热坍塌测试，#2板在 150+/-10C的电炉上加 热10至15分钟，然后冷 却到室温
锡膏的测试(二):
锡球:
– 锡球测试是测试锡膏回 流后，在未润湿的底板 上出现的小锡球
– 测试方法依照IPC-TM650 的 2.4.43
回流焊接温度曲线
TAMURA有铅锡膏回流曲线
Decrease zone
250
210 170
Pre-heat zone
Refloe zone
Rate B
14°C/sec
Cooling zone
Peak temp.
210230°C
Rate C Cool 1 4°C/sec
130
130-170°C,60-120sec
触变剂:可印刷性,埸陷流 挂性(包括热流挂和冷流 挂)
溶剂:置放时间,热流挂和 印刷时间
Solder Powder Resin Activator Thixotropy Agent
Solvent
锡粉的制造过程:
锡粉由液态焊料通过离 心器的作用,最后经过 分类而得出我们所需要 的锡粉.
O2 control
锡膏制造与相关参数
锡膏的特性和各项参数:
组成部分: 锡粉 主要指标:成分和大小
助焊剂 主要指标: 松香,活性剂,触变剂
和溶剂
锡粉的成分直接影响到锡膏 的熔点和可靠性等.锡粉的直 径大小分类按IPC标准可以分 为几类,市场上常见的是三号 和四号锡粉.
2、規則型:因為是球形的關係， 球徑大小也較規則，較適合 fine pitch印刷作業，另外球 型粉末在不活性氣體中製造， 所以焊錫氧化率較低。
锡粉的分布图:
锡膏的粘度和触变值:
良好的锡膏粘度值应在 160 Pa •s--240 Pa •s 之间.(PCU-205 10rpm 25wk.baidu.com)
触变值(TI)应在0.4-0.7 之间. TI=log(viscosity of 3
25
0.5 -
3°C/sec
0
50
100
200°C over 30 -
45sec
150
200
TAMURA无铅标准回流曲线
Preheat Recommended：180-200℃ final
time : 60-120 sec
・Too low.：Difficulty of peak temperature increase in solder ball increase in tombstone phenomenon
锡膏的回温与搅拌:
TAMURA锡膏从冷藏环 境中取出后需在常温下
N
回温1.5-3小时
G
TAMURA锡膏回温完成 后需要搅拌2-5分钟
O
N
K
G
印刷 PRINT
錫膏與印刷條件(參考值)
錫粉末形狀:不規則 規則
焊錫粉末最大粒徑 錫膏黏度(Pa.s) 鋼版厚度(mm) 鋼版的開口幅(mm) 鋼版與基板間隙(mm) 刮刀速度(mm/sec)
RMA-20-21 无铅:TLF-204-111
从焊接条件上可以分为 高温焊接和低温焊接用 锡膏
例:TAMURA低温:
TLF-401-11
低温焊接用锡膏曲线
焊錫粉末顆粒(一)
一、單位類別
1、mesh:使用每英吋網目篩 選所需焊錫粉末大小，通常
me 2 2 2 3 4 5 6 sh 0 5 7 2 0 0 0
锡珠产生的原因(二):
锡膏印刷量过大 钢网开孔不佳 印刷速度过慢
锡珠解决方案(参考):
改变钢网开孔方式 调整钢网厚度(例如:从
0.15mm改为0.12mm)
锡珠现象影像:
立碑现象的原因分析:
PCB板温不均匀 PAD水平高度不统一 钢网开孔方式不佳
PS:含有少量银元素的锡 膏此不良会有明显减少.
Merits
Demerits
User
Polyurethane
Economical Gap Printing
Solder oozing
Very Few
Polyurethane
Polyurethane
SUS SUS Coating
Sharp Printing
Solder oozing Not Economical
膏活化性能的一个指标
锡膏的测试(五):
溶熔性测试: 试验基板为陶器板
试验温度为锡膏熔点加上 50℃
合格品 不合格品
锡膏的测试(六):
焊接性测试: 试验基板为铜制板
试验温度为锡膏熔点加上 50℃
Sn-Pb-0.4Ag Sn-3Ag-0.5Cu
锡膏的分类:
从原料方面可以分为有 铅和无铅锡膏
例:TAMURA有铅
non-melting ・Too high：surface roughness
Melting Time
Temp. (℃)
Heating
Recommended：1～3℃/s
・Too fast：more slump increase in chip side ball in crease solder ball
用於不規則形狀之焊錫粉末。
0 0 05000
2、μ m:公制單位(10-3mm) ，
使用光學檢測篩選所需焊錫 球徑大小，粉末為規則形狀 (真圓形) 才適用。
μm 7 6 5 4 3 3 2 4 3 34715
焊錫粉末顆粒(二)
二、粉末形狀 1、不規則型:印刷後易下塌造成
短路，球徑大小也難一致， 較不適合fine pitch印刷作業。
立碑现象解析:
PCB预热不够,在进入回 流前焊点温度不均,造成 焊锡的熔融时间不统一, 一侧张力较大.
PAD焊点高度不水平 锡膏印刷不良 钢网未做防立碑处理(参
考)
空洞(VOID)现象解析:
Void Reflow
由于无铅锡膏的成分特性,存在于锡膏中的气体或产生的气 体相对于有铅锡膏难于“冒泡”而出!
0.65mm ○ ○
75μm 200~250
0.2 0.30~0.35
0.3~0.5 30-120
QFP 腳距 0.5mm
╳ ○ 50μm 180~220 0.18~0.15 0.22~0.25 0 40-100
0.3mm ╳ ○
30μm 160~200 0.08~0.10 0.12~0.15
0 30-90
rpm/viscosity of 30 rpm)
粘 度 300
200 100
TI is small
TI is big
3 10
30
转速(RPM)
存贮与运输
锡膏的存贮:
存贮温度的要求: 锡膏需保存在10℃以下, 根据原料不同,保质期为 制造成品后90天或者 180天.
存贮运输的要求: 需使用冷冻设备保存运 输或者利用冰袋.
・Too high：non-melting down of spread factor down of self alignment effect
Reflow peak and time
Recommended：235～240℃ over 220℃,20-60 sec
・Change in yield of void ・Too low：down of spread factor
63/3 63 37 7
183 共 晶 銲
並使焊點變得又硬又脆，使焊
錫
點產生斷裂，但其導電性奇佳。 含銀 62 36 2 179~18
*鋅(Zn)是錫膏中極欲排除雜
2%
3
質之一，無法與錫鉛融合，經
時變化後會析出，易造成焊點
斷裂。
锡膏中助焊剂的配比:
松香
活性剂 其它
溶剂
触变剂
A类
树脂
活性剂 其它
触变剂
Stencil Thickness(μ
m)
38-63
0.5
150-200
38-45 20-45
0.4
120-150
20-38
0.3
100-120
關於印刷速度
印刷速度如太快，會發
生虛印、漏印或錫膏量 不足(錫膏印刷時下降未 完全)。相反印刷速度太 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。
Time (s)
Cooling speed
recommended：2～5℃/s
・Too slow：Possibility joint Reliability down
溶剂
B类
添加剂:
卤化物 中性有机酸：活化锡铅表面 胺类：活化银表面 有机酸：高温下配合助焊剂除污 氯化胺（RA） 溶剂：溶解固化物、活性剂，需有挥发速率及沸点（坍塌、空洞） 触变剂：印刷成型 润湿剂 增黏剂：保持贴片后，REFLOW前黏性 防氧化剂：防止焊粉氧化，酚类 表面活性剂：降低焊剂表面张力，增加焊剂对焊粉及焊盘的亲润性 其它：厂家专利
相关测试参数:
金属含量 锡球 粘度 SIR (表面阻抗测试) 铜镜 铬酸银试纸
粘力 塌落性 可焊性 助焊剂绝缘性 酸度（mgKOH/g) 卤化物含量
影响粘度的因素:
焊膏中的金属含量 粘度 助焊剂的粘度 温度 焊膏寿命、储存情况 预搅拌
金属含量
锡膏的测试(一):
坍塌测试
Angle Adjustability
Difficult in Pressure Setting
Good for Stencil
Easy Control
Poor for Stencil
Very Few General Popular
锡粉直径与钢网开孔之间的联系(一)
reference
Relationship stencil opening and solder powder
Relationship stencil thickness and solder powder
Printing ability
Stencil opening Square pattern Round pattern
Thickness
Very –good
over 6 powder over 10 powder over 5 powder
– 回流后将样板放在10X 或20X的显微镜下观察
– 无成簇或大锡球
显微镜下的锡粉
锡膏的测试(三):
粘度测试 :
– 粘着力测试非常重要， 对于测试在高速贴片过 程中，锡膏对电子元件 的粘接能力
– 粘着力的测试方法依照 IPC-TM-650 的 2.4.44
锡膏的测试(四):
扩展率测试 : 扩展率是衡量锡
良好印刷狀態
錫膏量不足 印刷速度太快
錫膏量過多 印刷速度太慢
關於印刷壓力
印刷壓力過大時，鋼版 前端會彎曲，易造成錫 膏滲透，而產生小錫珠。 相反如印刷壓力不足， 無法達到良好印刷效果， 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。
印壓過強 造成滲漏 易發生短路
印壓不足 鋼版上錫膏殘留
易產生空焊
印刷不良模拟图片(一)
印刷速度太快 >> 调整印刷速度
钢网不下锡 >>调整脱网速度
刮刀压力过大 >>减小刮刀压力
印刷不良模拟图片(二)
减小印刷压力 减小刮刀速度 检查钢网是否与PCB对准
检查锡膏粘度与触变值
不良现象解析(参考):
锡珠产生的原因(一):
印刷过后网板上沾有流 挂的锡. 锡粉氧化 锡膏超过了保质期限
Good No-good
5 powder less 4 powder
8 powder less 7 powder
4 powder less 3 powder
锡粉直径与钢网开孔之间的联系(二)
stencil
Reference Data
Solder Powder (μm)
Pitch Size (mm)
触变值的大小与印刷关系:
Small(low) no-good no-good
good good
TI
Big （high)
Slump
good
Solder oozing
good
Paste rolling
Tacky to squeegee
no-good no-good
刮刀的类型:
Type
Material
整个过程中我们需要控 制氧气的含量.同时分 类时我们会根据要求而 筛选.
Liquid solder
Solder powder
有铅焊錫粉末合金
銲錫粉末=錫鉛合金或是添加其他特 合金 錫 鉛 銀 熔點(℃) 備
殊金屬
比例
註
*添加銀(Ag)金屬會使強度硬
度增加，連機械強度耐疲勞也 會增加。
*添加鉍(Bi)金屬會降低熔點
松香和活性剂都有预防氧化的功能, 松香还有去除氧化的功能. 触变剂的主要作用是防止各成分的分离. 溶剂的主要功能是溶解锡膏的各项成分, 使各成分能够均匀分布.
各成分的性能指标:
锡粉:可印刷性,锡球分布, 焊接温度.
松香:可印刷性,焊接特性, 预防潮湿的性能.
活性剂:焊接特性,锡球防 止性,粘度的稳定性.
– 冷坍塌测试，#1板在25 +/- 5C和湿度为50+/10%的环境下放置30分 钟
– 热坍塌测试，#2板在 150+/-10C的电炉上加 热10至15分钟，然后冷 却到室温
锡膏的测试(二):
锡球:
– 锡球测试是测试锡膏回 流后，在未润湿的底板 上出现的小锡球
– 测试方法依照IPC-TM650 的 2.4.43
回流焊接温度曲线
TAMURA有铅锡膏回流曲线
Decrease zone
250
210 170
Pre-heat zone
Refloe zone
Rate B
14°C/sec
Cooling zone
Peak temp.
210230°C
Rate C Cool 1 4°C/sec
130
130-170°C,60-120sec
触变剂:可印刷性,埸陷流 挂性(包括热流挂和冷流 挂)
溶剂:置放时间,热流挂和 印刷时间
Solder Powder Resin Activator Thixotropy Agent
Solvent
锡粉的制造过程:
锡粉由液态焊料通过离 心器的作用,最后经过 分类而得出我们所需要 的锡粉.
O2 control