焊膏选择与评估方法
锡膏评估内容
锡膏评估内容目的：从锡膏的成分，性能，焊接外观以及可靠性方面进行详细评估。
一．测试项目及相关的仪器，标准依据二．评估内容及方法1.锡粉的合金组成1）目的：确认合金的成分与不纯物比例是否符合测试标准规格。
2）测试标准：请参考J-STD-0063）测试仪器：火花直读光谱仪4）测试方法：A）从锡膏中取样约250g，并用溶剂洗净锡膏中的flux。
B）加热使其成为锡块。
C）将锡块样本放置在火花放射光谱仪上，进行测试。
D）约在30 秒之后，电脑将自动打印出设定测试的合金不纯物比例的列表。
5）判定标准：合金比例与不纯物比例必须符合J-STD-006 的标准规格。
6）测试结果记录2.锡粉的粒径与形状1）目的：良好的锡粉形状与粒径范围,将有助于印刷时的下锡性。
2）测试标准J-STD-005 IPC-TM-650 2.2.143) 测试仪器：激光粒度仪4）测试方法：使用80 倍以上的显微镜观察锡粉外观。
并利用随机取样的方式计算出锡粉的粒径分布范围，同时观察锡粉的形状是否呈现为“真球形”或者是“不定形状”。
5) 测试结果记录3. 粘度测试/触变性测试1）目的：测试锡膏粘度以及触变系数（TI）,确保锡膏的印刷品质及保持良好的下锡性。
2）测试标准：JIS-Z-31973）测试仪器：Malcom PCU-205 型粘度计,刮刀，超声波清洗器4）测试方法：A）将焊锡膏放在室温（25℃）里2-3 小时。
B）打开锡膏罐，用刮刀小心搅拌1-2 分钟C）将锡膏放在容器的恒温槽D）回转速度调整在10RPM，温度设定在25.0℃，约3 分钟确认被转子所吸取的锡膏出现在排出口上，停止回转，等到温度回复稳定。
E）温度调整稳定后，设定10RPM。
读取3 分钟后的读数。
F）接着设定3RPM 的回转速度，在回转状态下于6 分钟时读数，再设定30RPM 的回转速度，在回转状态下于3 分钟时读数。
G）设置模式为option A,仪器会自动设置回转速度10→3→4→5→10→20→30→10RPM 变化，读取3，10，30，10RPM 时的粘度值。
焊膏工艺性要求及性能检测方法
焊膏工艺性要求及性能检测方法史建卫袁和平(1哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点试验室，黑龙江，哈尔滨 1500012日东电子科技(深圳)有限公司，深圳，518103)摘要：本文简述了焊膏的基本知识和工艺要求，并对焊膏部分特性指标的检测方法给以描述。
关键词：焊膏，印刷性，焊球，粘度，塌陷性，润湿性1.引 言90年代初伴随电子产品不断的向短、小、轻、薄化方向发展，元器件的尺寸不断减小、更微小型化，SOIC，QFP，CSP，BGA和FC等器件得到大量应用，这些更小型和窄间距的器件对焊膏工艺性提出了更高要求。
焊膏是一种膏状流体，要正确使用焊膏，满足细间距要求，必须对其基本知识及工艺性要求有所了解和掌握，必须小心控制焊膏的部分特性指标才能达到最佳的生产效果。
2.焊膏的基本知识焊膏是因为SMT采用再流焊而产生的一种焊接材料，它采用印刷工艺即丝网漏印和模板漏印方法沉积在焊盘上，元器件经贴片后靠焊膏的粘滞力定位，经再流焊炉焊接在所需要的焊盘上，完成所需的电连接。
在完成整个焊接过程中焊膏有两次流动过程，第一次是焊膏在印刷刮板和丝网/模板强力下流动，沉积在焊盘上，第二次流动是在再流焊炉中加热焊膏至熔融状态下流动，完成焊接过程，再流焊也因此得名。
电子级焊膏通常是由钎料合金粉和软钎剂载体（软钎剂、溶剂、活化剂和调节流变特性的介质等）组成，它是根据其粘度、流动性及网版的种类来设计配方的。
焊膏按合金成分分类有高温焊膏(250℃以上)，常用焊膏(179℃～183℃)，低温焊膏(150℃以下)；按清洗方式分类为有机溶剂清洗类，水清洗类，半水清洗类，免清洗类；按助焊剂活性分类有“R”级（无活性），“RMA”级（中度活性），“RA”（完全活性），“SRA”（超活性）。
丝网和模板印刷中，锡膏典型合金粉比重含量为88～91％，体积接近50％，滴注形式为85～86％。
典型的合金成分有铅、锡、银、铜等，直径为25～75微米，其中细间距印刷(≤0.5mm)使用25～45微米，传统使用45～75微米。
锡膏的评估
锡膏的评估学会怎样通过一个稳健的焊锡系统评估的模式来为公司节省经费。
焊接系统是化学可兼容性过程的一个重要部分，应该彻底地评估，以得到维持或改进。
一个焊接系统可定义为所有具有助焊剂的化学物质，诸如锡膏、波峰焊接助焊剂和多数的返工材料。
为了本评估的目的，我们认为波峰焊接系统用的焊锡条和锡线严格地说是一种商品，不是系统评估的部分。
我们使用一个在下面将要详细描述的6σ 程序来进行焊接系统的评估分析。
在过去三年里，通用电气公司(General Electric Company)已经使用6σ 程序来评估和引入工艺。
在6σ 程序中使用的统计工具与方法适合于一个焊接系统评估所要求的分析类型。
在我们的焊接系统评估开始时，我们决定任何认可的系统必须至少与我们现有的系统一样好，不管价格。
与工业中其它人的讨论使我们相信我们现有的焊接系统是一个非常令人敬畏的敌人。
我们的目标是以许多标准来评估许多的供应商。
我们将认可所有比我们现有系统表现更好的系统。
通过认可几个不同的系统，采购部门将能够讨价还价，而不陷入唯一来源。
当我们简单地宣布我们计划进行评估时，我们现在的焊锡系统供应商将其价格降低39%! 认可几个不同的系统给你机会节约公司的资金。
要评估哪些制造商？评估中我们的第一步是决定我们要求的锡膏(solder paste)类型。
我们的板有密间距(fine pitch，小于20-mil)、侵入式回流焊接(通孔引脚在锡膏中pin-in-paste)、双面回流焊接和胶点。
通过考查我们的工艺过程和几个锡膏制造商一起工作，我们决定我们需要免洗、低残留物、探针可测试的(pin testable)、63锡/37铅、90%金属含量的锡膏。
提前决定这些需求缩短了涉及索求报价的时间与工作。
简单地询求每年多少重量的锡膏将使供应商判断我们的需求，引导他们适当地报价不同的产品。
专门确定我们所要求的锡膏是比较不同制造商类似产品的最好方法。
其次，我们决定应该让哪些供应商来完成评估。
锡 膏 评 估 验 证 流 程
锡膏的基本数据认证
8.润湿性试验
扩散程度 1
2 3 4
扩散状态
由焊锡膏融解的焊锡，把试验板濡润，扩散到所涂布焊锡膏面积以 上的状态。
涂布焊锡膏处完全为焊锡所濡润的状态。
分厘卡：符合JIS B 7502者或等同于或优于彼的量测装置。
测试方法： (1)将铜板浸没于二甲苯中并以#500砂纸研磨以去除氧化膜 。 (2)研磨之后以异丙醇将附着至铜板表面的污物清除，并置于空气中至完全干燥。 (3)将铜板置于温度约为150℃的烘箱中1小时以实施氧化处理。 (4)将铜板自烘箱中取出并冷却至室温，精秤约0.3克的锡膏至铜板上。 (5)将铜板置于温度为220-230℃的加热板上30秒，令锡膏熔化扩散。 (6)冷却至室温后，以异丙醇将残余的助焊剂去除，并风干。 (7)以分厘卡量测焊锡扩散后的高度并计算扩散率。
质量分类 ：助焊剂的质量分类依助剂的活性度、助焊剂成份的氯含有量、 绝缘抵抗值、铜板腐蚀及铜镜腐蚀之有无，如表分类。
备 注：(1)评价是以96小时后及168小时后的值，24小时后的值如达到96小 时后的基准值以下亦可。 (2)条件A:温度40℃，相对湿度90%，168 小时。条件B:温度85℃，相对湿度85%，168小时。
錫膏的基本資料認証
7.擴散性試驗成份
計算方法： D-H
擴散率(%) ＝ --------------- x 100 D
其中 H：擴散之銲錫的高度（扣除空板厚度）； D：假設擴散的銲錫為球體時，其直徑（mm）； D ＝ 1.24V1/3
V：重量/比重 判定標準：由於無鉛的擴散率尚未制定標準，但是以目前的經驗，其擴散率
焊膏评估(Evaluating Solder Paste)
焊膏评估(Evaluating Solder Paste)1评估项目1.1金属粉末百分（质量）含量(Solder Paste Metal Content By Weight)1.2润湿(Wetting)1.3塌落(Slump)1.4粘附性(Tack)1.5焊料球(Solder Ball)1.6工作寿命(Worklife)1.7粘度(Viscosity)1.8合金成份(Alloy)1.9粒径(Powder Size)1.10卤素含量1.11一次通过率2评估方法2.1金属粉末百分（质量）含量(Solder Paste Metal Content By Weight)2.1.1试样约50g焊膏。
2.1.2设备、仪器和材料a)天平(Balance)：精确到0.01g;b)加热设备（如热风枪）;c)焊剂溶剂(Solvent)。
2.1.3试验步骤a)称取10~50g(精确到0.01g)的焊膏放入已称重的耐热容器内;b)在合金液相线上25o C熔化焊膏后，冷却至室温;c)用Solvent清洗焊膏残留物后，将样品烘干;d)称取容器重量，计算出焊膏含金属的重量。
利用下面的公式计算焊膏的金属含量：(焊膏中金属的重量/焊膏原始重量)*100%=金属含量%2.1.4评估标准按此试验方法进行分析时，合金粉末百分（质量）含量的实测值与规格值偏差应不大于±1%。
2.2润湿(Wetting)2.2.1试样与所用基板焊盘性能相似的无氧铜片，尺寸为76mm*25mm*0.8mm。
2.2.2设备、仪器和材料a)平整的热板;b)10倍的放大镜；c)液态的铜清洗剂（如50g磷酸三钠、50g磷酸氢钠加1L的水的溶液）；d)去离子水；e)异丙醇；f)焊剂清洗剂；g)模板：尺寸为76mm*25mm*0.2mm,模板上至少开有三个直径为6.5mm的圆形孔，孔距最小为10mm。
2.2.3 步骤a)将裸铜板用60~80o C液态铜清洗剂清洗15min~20min，然后进行水洗、异丙醇漂洗，干燥，在去离子水中放10min，在空气中晾干;b) 在样板上进行印刷焊膏;c)将热平板控制在焊膏中合金粉未的液相线温度以上25o C±3o C;d)用热风枪加热焊膏，接触总时间不得超过20s;e)用20倍放大镜观察试样。
焊锡膏的选型评估
焊锡膏的选型评估焊锡膏是sMT工艺中一项非常重要的焊接材料,基本上所有的sMT工艺要求都是围绕焊锡膏的性能特性而制定的,如车间温湿度控制、锡膏印刷、回流焊接温度设定参数等。
焊锡膏自身的性能优劣决定了SMT生产的顺畅性及制造出的电器产品的长期可靠性,如绝缘电阻大小,铜板腐蚀是否合格等,决定了我们的产品在卖到客户手上后多长时间会出故障,是否能够给客户提供高可靠性的电器产品。
因此,焊锡膏的选型是sMT工艺准备中一项重要的工作,要很好地完成这项工作,我们必须清楚地了解焊锡膏的各项特性及性能评估方法,从而才能准确地从市场上众多的品牌中挑选出适合我们自身产品特点的焊锡膏。
焊锡膏是由金属合金粉末、助焊剂及部分添加剂混合而成的具有一定粘性和触变特性的膏状体,这两种材料的特性决定了焊锡膏的最终性能,下面我们从合金粉末和助焊剂特性两大块分别介绍焊锡膏的选用方法。
一、金属合金粉末特性1、金属合金含量合金含量指的是焊锡膏中的金属合金占整个焊锡膏重量的百y 分比,而非体积百分比。
焊料太少,在同样的印刷体积下,焊接后形成的焊点上锡高度不足,焊接强度可能下降,焊点内针孔的几率会增加。
但是焊料含量过多,桥连的几率也会增加,因此,必须选择合适的百分比。
一般情况下,对于模板印刷,焊锡膏的合金含量在85%-90%,对于采用注射式的方法的,合金含量可以降低到80%-85%。
2、合金粉末形状及大小分布合金粉末形状一般分为球形和不定形两种,因球形在一定体积下总表面积最小,最小的表面积可以减少金属表面氧化的程度,而且球形的粉末形状一致性较好,可以保证焊锡膏良好的印刷性能,不易堵塞模板的开孔。
一般要求金属合金粉末中90%以上的颗粒必须呈球形,球形的定义采用以下方法:用光学测量显微镜测试,放大倍数足以测定各合金粒度的长、宽,长宽的比小于1.5的颗粒定义为球形。
根据合金粉末大小分布范围的不同,可以将悍锡膏分为6类,表1主要列出了我们比较常用的第3-6类合金粉末。
焊锡技术之SMT焊膏质量与测试
焊锡技术之SMT焊膏质量与测试焊膏是由合金焊粉、焊剂载体等组成的膏状稳定混合物。
在表面安装技术中起到粘固元件，促进焊料润湿，清除氧化物、硫化物、微量杂质和吸附层，保护表面防止再次氧化，形成牢固的冶金结合等作用。
焊膏印刷是SMT的第一道工序，它影响着后续的贴片、再流焊、清洗、测试等工艺，并直接决定着产品的可靠性。
据统计，电子产品72％的缺陷和失效与焊膏相关，因而焊膏的性能对于SMT来说是至关重要的。
随着细间距(FPT)、球栅阵列(BGA)、免清洗（NC）、0201等技术的迅速发展，以及有关法规对某些损害环境和健康的材料的限制或者禁止，对焊膏的成分与性能要求越来越高。
在市场、环保、法律因素的约束和推动下，国内外的各种组织、科研机构和公司对焊膏的研究与开发日益深入。
2合金焊粉焊粉的关键性能参数有形状、尺寸分布和含氧量，而这些又取决于制粉技术。
其制造方法主要有雾化法（如离心雾化、超声雾化、多级快冷等）和化学电解沉积两类方法[1]。
我们采用了简易的流体真空喷雾法，其基本原理是：在真空条件下，用感应加热熔融Sn63Pb37合金焊料棒，然后将金属液流用高速高压的喷射氮气击碎而雾化为细小的金属液滴，然后在冷却媒质中快速冷却凝固成为粉末，最后进行分级和收集。
雾化法冷却速度极快，大幅度减小了合金成分偏析，增加了合金固溶能力，成形粉末均匀细小。
由于采用保护气氛，含氧量低。
这种方法还具有球形率高、尺寸分布范围小、污染小等优点。
不同方法制备的焊粉形貌如图1(a)至(e)所示。
图1 (a)中焊粉呈疏松多孔的海绵状，不能使用。
焊粉形状最好是球形或者类球形，如图1 (f)[2]。
球形焊粉的比表面小，能量低，在制造、存储和印刷中不易氧化，而且印刷时不会堵塞网孔。
焊粉的氧化会导致可焊性差、桥接、焊锡球等缺陷。
图1 (b)中焊粉尺寸分布不均，球与球之间有粘接，形状不规则，而且球的表面不光滑，有“小卫星”颗粒和孔洞，见图1 (d)，也不能使用。
焊膏印刷质量检测
焊膏印刷质量检测（桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林541004）摘要：介绍了焊膏印刷检测的必要性和焊膏印刷质量的常用检测方法，分析了焊膏印刷中常见的故障，解析了其原因和处理方法, 阐述了如何利用检测数据和在SMT制造过程中焊膏印刷质量检测必须达到的要求。
关键词：焊膏；印刷；检测quality detection of Solder paste printing(Guilin University of electronic technology, Mechanical and Electrical Engineering ,Guilin Guangxi541004,China)Abstract: Introduces the importance of solder paste printing and the detection methods for solder paste printing quality, analyzes the common faults in the solder paste printing, parse the causes and treatment methods, expounds how to use the test data and in the process of SMT manufacturing solder paste printing quality detection must meet the requirements.Key word:solder paste；inspection；quality control一.引言自SMT 发展以来，焊膏印刷质量关系到产品的最终质量，据资料统计该工序将可能产生60%～70%的缺陷。
为此，必须通过检测手段尤其是在线检测来降低缺陷，确保成本合理、可靠生产。
随着高密度封装的 BGA（ball grid array）甚至CSP（Chip Scale Package）的大幅使用，本着减少后段 X-ray检测、降低检测和返修成本的需求，提高印刷质量、减少印刷工序对后段工序的影响就变得非常重要，而且优质的印刷工艺还可以减少后段贴片和焊接工序带来的偏移、扭曲、桥连等缺陷产生的概率。
无铅锡膏评估方法
簡化無鉛切換的焊膏評估方法摘要進行無鉛焊膏評估時，為了能夠進行統計分析，需要先定義以下內容：1、 定義需要評估工藝的各部分內容：評估範圍越小、越簡單，結果就越容易進行表徵和測量。
最好是進行多次小試驗，而不是進行涉及許多變數的大試驗。
2、 定義需要評估的因數：在鋼網印刷工藝，不同的無鉛焊膏就是一個因數，其他因數包括不同的印刷速度、印刷間隔時間等。
3、 定義回應變數：我們必須瞭解哪些工藝特性對某一工藝有著至關重要的作用。
這些變數應該進行測量。
一旦收集到試驗結果，就可以進行統計分析了。
進行無鉛焊膏的比較的規則就是：最好焊膏的工藝精確度（結果一致性最好）和準確度最好（與目標值結果接近）。
簡介隨著2006年7月1日實施無鉛的時間限的日益臨近，許多電子製造商都開始啟動無鉛工藝切換的相關工作，無鉛切換涉及的兩個最大材料問題就是焊膏和元器件。
本文將提供評估無鉛焊膏的實戰建議，以確保所選擇的焊膏與目前錫鉛焊膏相比，其組裝直通率相當或更好。
統計考慮因為人們通常認為無鉛工藝更難以控制（由於無鉛印刷和回流存在更多的限制），所以在無鉛焊膏評估時使用統計方法非常必要，沒有正確的統計方法，就難以對不同待評估焊膏的性能進行準確地評價和排序。
用戶可以使用統計方法對變數進行充分表徵分析，在每個工藝過程中都存在變數，但目標結果的變數越多，運作效率就越低。
統計可以反映常規因數變數和特殊因數變數的區別，其中常規因數變數是可控並可預期的，特殊因數變數是不可控並不可預期的。
在SMT工藝中缺陷產生的原因通常是特殊因數變數。
進行無鉛焊膏評估時，為了能夠進行統計分析，需要先定義以下內容：1、 定義需要評估工藝的各部分內容：評估範圍越小、越簡單，結果就越容易進行表徵和測量。
最好是進行多次小試驗，而不是進行涉及許多變數的大試驗。
下面將會介紹評估不同無鉛焊膏印刷性能的一個例子。
2、 定義需要評估的因數：在鋼網印刷工藝，不同的無鉛焊膏就是一個因數，其他因數包括不同的印刷速度、印刷間隔時間等。
焊膏的技术要求包括
焊膏的技术要求包括焊膏是一种用于电子焊接的材料，具有优异的导电和导热性能。
在电子制造业中，焊膏被广泛应用于电路板组装和焊接工艺中，它不仅可以提高焊接的精度和可靠性，还能减少焊接过程中的能量损耗和材料浪费。
对于焊膏的技术要求，我们需要考虑以下几个方面：1.成分和特性：焊膏的成分和特性会直接影响焊接质量和效果。
一般来说，焊膏应具有良好的粘附性、可塑性和可焊性，能够在高温下快速熔化和流动，从而实现焊接点的连接。
同时，焊膏的成分应符合环保要求，不含有害物质。
2.粘度和流动性：焊膏的粘度和流动性对于焊接的精度和可靠性至关重要。
过高或过低的粘度都会影响焊膏的涂布和分布，导致焊接点的不均匀或不完全。
因此，焊膏应具有适中的粘度和流动性，以确保焊接点的良好润湿和覆盖。
3.熔点和熔化速度：焊膏的熔点和熔化速度应与焊接工艺相匹配。
熔点过高会导致熔化时间过长和焊接点的热损伤，熔点过低则可能导致焊接点的不稳定或不牢固。
因此，选择合适的焊膏熔点和熔化速度对于确保焊接质量和效率至关重要。
4.残留物和清洁性：焊膏在焊接过程中会产生一定的残留物，如果这些残留物不能有效清除，将会对电子器件的性能和可靠性产生负面影响。
因此，焊膏应具有良好的清洁性，残留物应易于清除，不会对电路板和器件产生腐蚀或污染。
5.包装和储存：焊膏的包装和储存也是技术要求中重要的一部分。
焊膏应采用密封良好的包装，以防止水分和氧气的侵入，从而保持其性能稳定。
同时，焊膏在储存期间应避免受到高温和阳光直射，以免影响其使用寿命和质量。
焊膏的技术要求包括成分和特性、粘度和流动性、熔点和熔化速度、残留物和清洁性，以及包装和储存等方面。
通过合理选择焊膏的性能参数和质量要求，可以提高焊接质量和效率，保证电子产品的可靠性和稳定性。
锡膏评估体系K-148
实业有限公司COMPANY LIMITEDK-148Sn96.5Ag3.0Cu0.5Lead-free, No-clean solder paste (ROL0)验证报告地址：东莞市Telephone: 0769-Fax: 0769-This data recommendations presented are based on tests, which we consider reliable. We advise that all chemical product be used only by or under the direction of technically qualified personnel who are aware of the potential hazards involved and the necessity for reasonable care in their handling.COMPANY LIMITED一、锡膏型号及品牌-----------------------------------------------------------------2二、无铅锡膏规格书-----------------------------------------------------------------3三、测试项目及相关的仪器--------------------- -------------------------------------4四、测试项目及结果1)合金及不纯物成分分析--------------------------------------------------------52)锡粉粒径与形状--------------------------------------------------------------63)锡粉氧含量------------------------------------------------------------------74)粘度/触变指数---------------------------------------------------------------85)金属含量--------------------------------------------------------------------96)锡球测试-------------------------------------------------------------------107)坍塌测试----------------------------------------------------------------11-128)扩展率---------------------------------------------------------------------139)卤素含有量 ----------------------------------------------------------------1410)卤化物含量-----------------------------------------------------------------1511)水溶液电阻 ----------------------------------------------------------------1612)铜镜测试-------------------------------------------------------------------1713)铜板测试-------------------------------------------------------------------1814)表面绝缘阻抗------------------------------------------------------------19-2015)电迁移------------------------------------------------------------------21-2216)粘着力---------------------------------------------------------------------2317)回流曲线-------------------------------------------------------------------24五、总结--------------------------------------------------------------------------25COMPANY LIMITED 一、锡膏型号及品牌K系列COMPANY LIMITED二、无铅锡膏规格书编号 项目 规格 测试方法/标准1 外观 平滑膏状，表面光亮2 合金及不纯物组成 Sn96.5Ag3.0Cu0.5 J-STD-0063 液相温度 221℃ DSC4 锡粉粒径 20-38 J-STD-0055 锡粉形状 球形 IPC-TM-650 2.2.146 金属含量 88.5±0.5% IPC-TM-650 2.2.207 卤素含量 0.05%以下 IPC-TM-650 2.3.358 比重 7.410 助焊剂种类 ROL0 J-STD-004可靠性测试编号 测试项目 测试结果 测试标准1 铬酸银测试 PASS 试纸未变色 IPC-TM-650 2.3.332 铜镜测试 PASS 铜镜未透光 IPC-TM-650 2.3.323 铜板腐蚀测试 PASS 铜板未腐蚀 IPC-TM-650 2.6.154 表面绝缘阻抗 PASS 1×109IPC-TM-650 2.6.3.35 电子迁移测试 PASS 1×108以上，无迁移现象 IPC-TM-650 2.6.14.16 扩展率测试 75%以上 JIS-Z-3197 8.3.1.1合金组成标准范围主成分 RoHS控制成分 其他杂质锡 Sn 银Ag铜Cu铅Pb镉Cd金Au镍Ni铟In锌Zn铝Al锑Sb铁Fe砷As铋BiREM 2.8-3.2 0.4-0.60.05max0.002max0.05max0.01max0.1max0.002max0.005max0.05max0.02max0.03max0.10maxCOMPANY LIMITED三、测试项目及相关的仪器：编号 测试项目 测试设备 标准火花直读光谱仪 J-STD-0061 合金及不纯物组成分析2 锡粉粒径与形状 激光粒度仪 J-STD-005，J-STD-006IPC-TM-650 2.2.143 锡粉氧含量 电子天平，油酸4 粘度 Malcom PCU-205 JIS-Z-3197 8.2.15 金属含量 电子天平，陶瓷杯 IPC-TM-650 2.2.206 锡球测试 陶瓷基板，加热板 IPC-TM-650 2.4.437 坍塌性 印刷钢板，烘箱 IPC-TM-650 2.4.358 扩展率 铜板，加热板 JIS-Z-3197 8.3.1.19 卤化物含量 硝酸银溶液，碱式滴定管 IPC-TM-650 2.3.3510 铬酸银测试 铬酸银试纸 IPC-TM-650 2.3.3311 水溶液电阻 HANNA HI873312 铜镜测试 可程式恒温恒湿实验机，铜镜 IPC-TM-650 2.3.3213 铜板腐蚀测试 可程式恒温恒湿实验机，铜片 IPC-TM-650 2.6.1514 表面结缘阻抗 可程式恒温恒湿实验机，梳形电路板 IPC-TM-650 2.6.3.315 电子迁移试验 可程式恒温恒湿实验机，梳形电路板 IPC-TM-650 2.6.14.116 粘着力测试 粘着力测试仪器 IPC-TM-650 2.4.4417 回流曲线 回流焊COMPANY LIMITED四、测试项目及测试结果：1．锡粉的合金组成1）目的：确认合金的成分与不纯物比例是否符合测试标准规格。
锡膏知识
活性剂分子量
活ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ剂强度
活性剂温度
对水的溶解度
小→大
强→弱
低→高
易→难
触变剂主要用来帮助合金粉悬浮、调节焊膏粘度以及印刷性能，起到印刷中防止出现拖尾、粘接等现象，一般由溶剂、乳化石蜡等组成， 作为增添剂或副溶剂，起着调解剂的作用，其中溶剂一般都是高熔点的溶剂。
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基材树脂主要有松香脂、合成树脂等，常用基材树脂占剂重量比为 20---30%，主要作用是去除氧化膜，形成保护膜防止焊接过程中合金粉 进一步氧化，另外在免清洗焊接中形成机械、化学性质稳定的膜，对焊接部位起到一定保护作用。溶剂可使金属颗粒在钎料膏中形成糊状 体，起到调节均匀性的作用，要求其不易吸湿，对焊膏寿命有一定影响。 二、焊膏的粘度试验 首先要知道焊膏的“触变性”。焊膏是一种假塑性流体，有触变性。其粘度随时间、温度、剪切强度等因素而发声变化。焊膏在低剪切率（慢 或不流动）的环境下是粘稠的，随着流动性的增加和剪切率的增加，其粘度回逐渐变稀。同样，在固定的剪切率下，粘度也会随着时间的 增加而下降。一旦剪切力停止，粘度就立即回升。理论上，最终返回初始的状态，恢复过程也许需要几小时。焊膏的这种特性在流变学中 称为“触变性”。 焊膏的粘度主要与焊膏合金粉含量、粉末尺寸、焊剂粘度有关，各厂家对焊膏粘度的要求是随应用范围的不同而不同。粘度太高，会粘连 网孔；太低无法保形且无法粘固元器件。粘试验一般用日本的 MALCOM 或美国的 BROOKFIELD 产的测。我们分别介绍。 （1）美国 Brookfield （博力飞）产的 DV-II+Pro 系列 美国 Brookfield 公司生产的各种旋转粘度计是粘度测定的一种世界标准。DV-II+是博力飞 Brookfield 公司粘度计系列中的实验室仪器，它 可以与博力飞 Brookfield 产品系列的其它配件如超低粘度承接器、小量样品承接器、升降平台、螺旋承接器、恒温水浴或加热器等一起使 用， 以及在 DV-II+基础上的威-博力飞锥/板粘度计， 从而构成适应范围宽广而全面的粘度测量系统。所有 Brookfield 粘度计， 包括威博力飞锥/板粘度计， 均通过一个经校验过的铍-铜合金的弹簧带动一个转子在流体中持续旋转， 旋转扭矩传感器测得弹簧的扭变程度即扭 矩， 它与浸入样品中的转子被粘性拖拉形成的阻力成比例， 扭矩因而与液体的粘度也成正比。DV-II+型粘度计测定相当广范围的液体粘 度， 粘度范围与转子的大小和形状以及转速的有关。因为， 对应于一个特定的转子， 在流体中转动而产生的扭转力一定的情况下， 流 体的实际粘度于转子的转速成反比， 而剪切应力与转子的形状和大小均有关系。对于一个粘度已知的液体， 弹簧的扭转角会随着转子转 动的速度和转子几何尺寸的增加而增加， 所以在测定低粘度液体时， 使用大体积的转子和高转速组合， 相反， 测定高粘度的液体时， 则 用细小转子和低转速组合。DV-II+型粘度计采用液晶显示， 显示信息包括粘度、温度、剪切应力/剪切率、扭矩、转子号/转速等。0-10mV 和 0-1V 的模拟信号输出端子可用于连接外部显示器件和记录设备， 而 RS-232C 数字信号输出接口则可以用于连接电脑等外围数据处理 系统。 仪器分四个规格：LVDV-II+Pro，RVDV-II+Pro，HADV-II+Pro，HBDV-II+Pro。第一种是测低粘度的，后两种是测高粘度的。一般用测中 粘度的 RVDV-II+Pro。可测量的粘度范围：LVDV-II+Pro：1-6M RVDV-II+Pro：100-40M HADV-II+Pro：200-80M HBDV-II+Pro：800-320M。 测出的数据为 cp，可转换为 Pa.s。 DV-II+PRO 粘度计测焊膏粘度需配升降支架才能用。升降支架（英文名：Helipath）专为测试胶状物，膏体，霜体，油灰腻子，明胶和其 他非牛顿流体的粘度而设计的，能够保持粘度测量值的前后一致，对具有假塑性和触变性行为的流体粘度的测量有较好的效果。升降支架 只能进行流体的单点粘度测量，无法绘制流体的流变曲线。当测量样品具有假塑性或触变性时，使用普通粘度计无法测量流体粘度时选用 此种配置。 测试参数：温度为 25±0.5℃（需保证），转速为 5rpm，时间为 2min。 （2）日本 Malcom 产的 PUC-200 系列 Malcom PCU-200 螺旋粘度测试仪不但可以用来测试低转速下，焊膏涂覆的动态粘度，而且更重要的是可以测试动态粘度。事实上，Malcom 可以模拟焊膏在丝网板上的粘贴力，通过转速的变化，可以发现焊膏修剪的灵敏度。这样，利用 Malcom 粘度测试仪，用户不但可以测试 批与批之间的粘度变化，而且可以预测焊膏在丝网印刷时焊膏的特性。 Malcom 螺旋粘度测试仪利用了一个专利的双圆柱的螺旋泵方法。内部圆柱具有螺旋凹槽，类似于一个螺钉,与一个转矩传感器相连，外部 的圆柱具有一个铲式输入口和输出口，它以一个恒定的转速转动。由于几何形状是两个圆柱，这个装置就是一种泵式结构。操作时,焊膏被 铲入圆柱间的空隙中，由于泵速是恒定的，凹槽的长度是一定的,所以修剪的速度和时间是一定的，知道这两个值和转矩之后，就可以知道 粘度和粘合力等参数，从而得到成功的丝网印刷的效果。 Malcom PCU-200 有三个规格：PCU-201，PCU-203，PCU-205。一般是用测中粘度的 PCU-203。而 PCU-201 是测低粘度的，PCU-205 是测高粘度的。 测量参数：温度为 25±0.5℃（需保证），转速为 10rpm，时间为 15min。 焊膏的粘度范围一般为 600---1400kcps。 粘度试验中还有两个比较重要的参数---触变性系数 Ti 和剪切力恢复系数 R%。高触变系数（Ti）意味着焊膏 在高剪切率下更容易变稀，即 在相同的钢网开孔尺寸和相同的刮刀压力下，高 Ti 的焊膏在钢网上有更好的滚动性。 通常来说，触变系数 Ti 在 0.5---0.6 之间，系数高说明触变性好，有利于印刷。而剪切力恢复系数 R%则越小越好。 粘度试验主要测试各种焊膏的粘度，触变系数以及模拟在印刷过程中的粘度变化，从而可以比较各种焊膏的粘度和印刷中粘度变化情况。 先设计一个转速和时间表：
锡膏评估报告
焊膏评估(Evaluating Solder Paste)1评估项目1.1 金属粉末百分（质量）含量(Solder Paste Metal Content By Weight)1.2 润湿(Wetting)1.3 塌落(Slump)1.4 粘附性(Tack)1.5 焊料球(Solder Ball)1.6 工作寿命(Worklife)1.7 粘度(Viscosity)1.8 合金成份(Alloy)1.9 粒径(Powder Size)1.10 卤素含量1.11 一次通过率2 评估方法2.1 金属粉末百分（质量）含量(Solder Paste Metal Content By Weight)2.1.1 试样约50g焊膏。
2.1.2 设备、仪器和材料a) 天平(Balance)：精确到0.01g;b) 加热设备（如热风枪）;c) 焊剂溶剂(Solvent)。
2.1.3 试验步骤a)称取10~50g(精确到0.01g)的焊膏放入已称重的耐热容器内;b)在合金液相线上25oC熔化焊膏后，冷却至室温;c)用Solvent清洗焊膏残留物后，将样品烘干;d)称取容器重量，计算出焊膏含金属的重量。
利用下面的公式计算焊膏的金属含量：(焊膏中金属的重量/焊膏原始重量)*100%=金属含量%2.1.4评估标准按此试验方法进行分析时，合金粉末百分（质量）含量的实测值与规格值偏差应不大于±1%。
2.2 润湿(Wetting)2.2.1 试样与所用基板焊盘性能相似的无氧铜片，尺寸为76mm*25mm*0.8mm。
2.2.2 设备、仪器和材料a) 平整的热板;b) 10倍的放大镜；c) 液态的铜清洗剂（如50g磷酸三钠、50g磷酸氢钠加1L的水的溶液）；d) 去离子水；e) 异丙醇；f) 焊剂清洗剂；g) 模板：尺寸为76mm*25mm*0.2mm,模板上至少开有三个直径为6.5mm的圆形孔，孔距最小为10mm。
2.2.3 步骤a)将裸铜板用60~80oC液态铜清洗剂清洗15min~20min，然后进行水洗、异丙醇漂洗，干燥，在去离子水中放10min，在空气中晾干;b) 在样板上进行印刷焊膏;c)将热平板控制在焊膏中合金粉未的液相线温度以上25oC±3oC;d)用热风枪加热焊膏，接触总时间不得超过20s;e)用20倍放大镜观察试样。
助焊剂评估项目及方法
flux 评估项目及方法1.目的：规范助焊剂导入流程，测试助焊剂性能，确认并确保焊点各项可靠度要求2.范围：波焊锡炉制程与小锡炉制程。
3.相关资料：ANSI/J-STD-004,IPC-TM-650,IPC-A-610D, Bell core TR-NWT-0000784.定义：无。
5.作业程序与权责：如果IPC-TM-650测试法有更新,以最新IPC规定为主。
5.1.作业流程5.1.1.发出评估邀请函，请厂商提供合适于XX基本要求无铅Flux型号5.1.2.小批量测试(2~10pcs)5.1.3.请厂商提供基础测试报告.5.1.4.200pcs量试5.1.5.Flux可靠性测试(第三方测试)5.1.6.开立PCN,PCR量试1条线5.1.7.逐步导入所有线别以上流程5.1.2~5.1.7如未通过,则请厂商改良助焊剂,重复5.1.1.具体流程图如下5.3.5.2.测试方法5.2.1.铜镜测试(Copper Mirror Test)：助焊剂之侵蚀特性必须符合IPC-TM-650测试法2.3.32所示，如附件一。
5.2.2.铬酸银试纸测试(Chlorides and Bromides by Silver Chromate Method)：氯与溴必须符合IPC-TM-650测试法2.3.33所示，如附件二。
5.2.3.污点测试(Fluorides By Spot T est)：氟必须符合IPC-TM-650测试法2.3.35.1所示，如附件三。
5.2.4.侵蚀测试(Corrosion Test)：助焊剂侵蚀残余必须符合IPC-TM-650测试法2.6.15所示，如附件四。
5.2.5.表面绝缘组抗(Surface Insulation Resistance (SIR) Test)：助焊剂之表面绝缘组抗必须符合IPC-TM-650测试法2.6.3.3所示，如附件五。
5.2.6.电迁移(Electrochemical Migration Resistance Test):电迁移必须符合IPC-TM-650测试法2.6.14.1如附件六5.2.7.助焊剂残留特性测试：5.2.7.1.外观测试：使用量试助焊剂上线生产后，取3 PCS置于Chamber中，于55℃/85% R.H.下作Burn-in 24小时后进行外观检验。
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焊膏选择与评估方法
焊膏是SMT生产中十分重要的一种材料，它一般采用印刷工艺或者滴涂工艺沉积在焊盘上，元器件经贴片后靠焊膏的粘着力定位，经再流焊炉焊接在所需要的焊盘上，完成所需的电与机械连接。
焊膏印刷作为SMT的第一道工序，对于后续的工艺：贴片、再流焊、清洗、测试等有着直接影响，对产品的可靠性也有非常重要的关系。
据统计，电子产品72%的缺陷和失效与焊膏相关，因而焊膏的性能对于SMT来说是至关重要的。
而目前上面上各种档次各种品牌的焊膏有很多，这样，如何选择合适的焊膏，也就是如何对焊膏各方面的性能进行评估就成为SMT生产中不得不考虑的问题。
正文
焊膏评估，可以分为材料特性评估和工艺特性评估两个部分。
焊膏材料特性评估通常包括焊膏黏度、焊膏颗粒尺寸、绝缘电阻等焊膏材料本身所有的物理化学指标；工艺特性则是指焊膏在SMT实际生产中的应用特性，包括：可印刷性、塌陷、润湿性、焊球等同SMT工艺相关的性能。
对于各种焊膏，其基本成分组成都包括合金粉末、助焊剂、其他添加剂，虽然成分都大致相同，但是因为设计焊膏时有着不同的使用目的，造成了各种焊膏使用范围的不同。
这一点就要求SMT工程师在选择焊膏时，首先需要明确焊膏所用于的产品，是用于精密高可靠性产品还是民品，是要求清洗的产品还是免清洗的产品。
在明确了这些之后，就可以从众多的焊膏产品中选择出合适的几种，然后再做进一步的焊膏评估以选择出最合适的。
在整个评估试验进行之前，先将选用的各种焊膏进行编号处理，以便以后试验中进行各种性能数据的比较。
一、焊膏合金颗粒试验
合金颗粒是焊膏中的重要组成部分，也是起到焊接作用的部分，通常占焊膏总重量的88％～91％。
颗粒粉末的大小和形状对于焊膏的粘性和印刷性能有着直接的影响。
试验需要使用一台显微镜，要求附带的分析设备可以对摄像范围内颗粒的直径进行测量。
试验过程主要是使用膏状助焊剂将焊膏稀释，并
置于载物玻片上，如图1所示。
需要注意的是，在显微镜观察时候，必须要选择界面内颗粒清楚的部分，有些相连的颗粒需要排除，以免对试验结果产生影响。
图1 使用膏状助焊剂稀释焊膏以观测
在选择测量了足够多的样本后，就可以对数据进行分析。
对于焊膏中的合金粉末，要求如下（J-STD-006）：
二、焊膏黏度试验
焊膏是一种假塑性流体，有触变性。
其黏度随时间、温度、剪切强度等因素而发生变化。
焊膏的黏度主要与焊膏合金粉末含量、粉末尺寸、焊剂黏度相关，对黏度的要求随应用方法的不同而异。
黏度太高，会粘
连网孔；太低无法保形且无法粘固元器件。
黏度试验主要测试各种焊膏的黏度，触变系数以及模拟在印刷过程中的黏度变化，从而可以比较各种焊膏黏度和印刷中的黏度变化情况。
试验中使用了黏度计PCU－205，对粘度进行测试，通过改变转速，模拟实际的印刷效果，以得到剪切力恢复情况。
转速变化情况如下表：
按照上表设置好黏度计的转速后，就可以将焊膏放入黏度计中，按照设置完成一个周期的循环后，就可以得到焊膏在不同周期时的黏度。
按照下面的计算公式，就可以得到焊膏的触变系数Ti和计算剪切力恢复情况R％。
触变系数Ti值计算公式：Ti＝log （3rpm时粘度/30rpm 时的粘度）；计算剪切力恢复情况使用公式：
通常来说触变系数Ti在0.5～0.6之间，系数高说明触变性好有利于印刷，而剪切力恢复系数R％则小的较好。
另外，黏度测试也可以按照IPC-650 2.4.44[1]进行。
三、焊膏可印刷性测试
焊膏的工艺特性中，可印刷性考察焊膏在印刷到印制电路板时的沉积、成型方面的情况，主要通过两个试验来观察焊膏的可印刷性。
实验时，可以使用实际生产所用的设备，这么可以得到焊膏在实际生产时所产生的效果，更有比较价值。
1、焊膏沉积高度测量
印刷采用厚度0.1mm（4 mil）的模板，开孔由16个16mil的圆形焊盘组成，如图2所示。
印刷后使用高度测量装置测量4处位置的焊膏高度，共印刷5块样板，这样可以得到20组测量数据。
标准偏差作为评判标准，测量数据之间的变化越小，标准偏差越小，印刷一致性更好。
2、焊膏漏印情况测量
印刷采用厚度0.1mm（4 mil）的模板，开孔包括圆形焊盘和矩形焊盘，如图3所示。
使用实际设备将焊膏印刷到表面平整的覆铜板上。
每种焊膏作5块样板，然后对印刷情况在显微镜下进行观察，理想印刷图形应边缘平整、无拉尖、缺损、桥连现象。
如果图形有桥连、缺陷损、拉尖，就记录为故障，并记录。
四、塌陷测试
模板厚度0.2mm，将焊膏印刷到光滑的覆铜板上，在如下两种情况下放置：室温（25℃和50％RH）放置10－20分钟
炉中（150 ℃±10 ℃）放置10－15分钟
然后使用显微镜观察塌陷情况，并拍照，统计塌陷情况并列表比较，如下表所示。
五、润湿性测试
润湿性测试主要考察焊膏在焊盘表面的润湿能力和对焊盘表面氧化的处理能力。
这儿使用了两种测试方法。
在回流时，采用每种焊膏推荐的温度曲线，同时各种焊膏的回流时间控制在基本相同的范围内。
1、润湿性测试1
本测试PCB使用高Tg的FR-4层压板，采用两种表面处理：OSP和化学浸Ni/Au。
润湿性测试试验根据IPC-TM-650 2.4.45标准进行，采用厚0.2mm，开口直径6.5mm的模板。
进行两组润湿性试验，每种焊膏印刷6次。
在回流时，采用每种焊膏推荐的温度曲线，同时各种焊膏的回流时间控制在基本相同的范围内。
将焊膏印刷到PCB上，每种焊膏印刷2块，一块Ni/Au板，一块OSP 板，分别将编号不同的板在不同时间内放置于PCB中，0号板在印刷后就放置于回流炉中，5号板在间隔5小时后放于回流路中。
回流后在显微镜下测量焊料直径，并与回流之前的直径进行比较。
焊膏润湿典型图如下所示：
2、润湿性测试2
此测试采用焊膏覆盖面积递减的形式印刷到焊盘上，最大印刷量为焊盘的100%，相邻焊盘焊膏印量按照5%依次递减，最小印量为25%。
回流后得到焊料在Ni/Au以及OSP两种表面的覆盖情况，将每个焊盘的覆盖情况分别测量并与两种表面处理的全润湿的焊盘进行比较。
测试
使用Fr-4印制板，表面处理OSP和化学浸Ni/Au，模板厚度0.15mm，PCB尺寸100×100mm，图形设计如下：
回流后，在显微镜下观察各种焊膏在两种表面处理情况下的润湿情况，测量在印刷量到多少时可以完全润湿焊盘，得到结果做成直方图以方便比较，如下图8所示：
根据比较结果，可以得到在不同表面处理情况下焊膏的润湿性比较数据，综合两种表面处理情况下各种焊膏的润湿性能，可以评定出不同焊膏润湿性的好坏。
六、焊球测试
本试验从质量上检验在回流焊接过程中焊膏的溅落情况，目的测定焊膏中焊粉的氧化程度和加杂的水汽，焊膏回流的性能。
焊球测试根据IPC-TM-650 2.4.43标准进行，使用带阻焊油墨的PCB 表面替代铝基板，焊膏通过厚度0.2mm，开口直径6.5mm的模板印刷到阻焊油墨上，每种焊膏印刷4次。
回流后检查焊球。
按照IPC的标准，对焊球情况进行统计，最终得到结果，如下表所示。
总结
以上介绍了对焊膏评估的一些方法，在实际使用时，应该尽量使评估时的环境和参数接近生产的情况。
另外，还有一些测试方法，如表面绝缘阻抗，如果产品需要也要对焊膏这方面的性能进行测评，这些可以
参看IPC的有关标准。
同时，可能对实际使用者更看重焊膏的工艺特性，评估的时候只要做这方面的也可以了。
总之，在选择焊膏的时候，首先根据产品的需要，然后在具体评估焊膏各方面的性能，以得到最合适于产品的焊膏。
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