焊锡膏基础知识

金属含量/％ 印刷厚度 90 85 80 75 9 9 9 9
厚度/mil 热熔后焊剂厚度 4.5 3.5 2.5 2.0
从上表中可以看出，当金属含量从90％下降到75％，即助焊剂含量从10％上升到25 ％时，焊料的厚度从4.5mil减小到2mil。每批焊锡膏焊剂含量的微小变化，都会对焊 点质量产生很大影响。一般表面组装用的焊锡膏应含有88％～90％的金属成分。
3）ห้องสมุดไป่ตู้刀压力
印刷压力不足会引起焊锡膏刮不干净，如果压力过大又会导致模板背面渗漏，故一般把刮刀 的压力设定在5~12N/25mm。
4）印刷间隙
通常保持PCB与模板零距离
5）分离速度
锡膏印刷后，模板离开PCB的瞬时速度是关系印刷质量的参数，早期印刷机恒速分离，先 进的印刷机有一个微小的停留过程
三.影响印刷效果的因素 1.模板---主要表现为窗口的光滑度、宽厚比及面积比是否符合要求 2.焊锡膏---印刷后的图形质量取决焊锡膏的触变性能，模板抬起的瞬间，焊锡膏受窗口壁的
焊锡膏及印刷技术
一.焊锡膏的主要组成及分类 1.焊锡膏的组成 2.焊锡膏的分类 3.常见焊锡膏 4.焊锡膏黏度与涂布方法 二.焊锡膏的印刷技术 1.模板/钢板结构 2.模板窗口尺寸设计 3.印刷机工艺参数的调节 三.影响印刷效果的因素
一.焊锡膏的主要组成及分类
1.焊锡膏的组成 焊锡膏又称焊膏、锡膏，是将焊料粉末与具有助焊功能的糊状焊剂混合而成的一种浆料， 通常焊料粉末占90％左右，其余是化学成分 焊料粉末是由焊料合金融化后，采用高压惰性气体喷雾或超声法雾化制成，然后过筛就得 到不同粒度的焊料粉。焊料粉末的粒度、形态等对锡膏的质量有很大的影响。 1）焊料粉末 焊料粉末形态及其对焊锡膏性能的影响 焊料粉末形态分有规和无规两种，对焊锡膏性能影响见下表
按焊锡膏黏度分类
合金粉含量/％ 90 90 85 黏度值/Pa.s 900～1200 400～600 350～450 应用范围 漏板印刷 丝网印刷 分配器
3.常见焊锡膏
松香型焊锡膏；水溶性焊锡膏；免清洗低残留物焊锡膏；无铅焊锡膏 1）松香型焊锡膏：自锡膏问世以来，松香一直是助焊剂的主要成分，即使是免清洗锡膏， 助焊剂中也使用松香，这是因为松香有很多优点：如有优良的助焊性；有增黏作用；易 与其它成分相混合起到调节黏度的作用，使锡膏中的金属粉末不易沉淀、分层。 2）水溶性焊锡膏：因松香型焊锡膏使用后有时需要清洗剂清洗，以去除松香残留物，传 统的清洗剂是氟利昂，氟利昂破坏大气臭氧层，已限时禁用，水溶性焊锡膏正是适应环 保的需要的焊锡膏新品种。它与松香型焊锡膏结构上相似，在糊状焊剂中用以其它的有 机物取代松香，焊接后可以直接用纯净水冲洗，去掉焊后残留物。它的缺点黏结性能受 到一定限制，未能全面推广。 3）免清洗低残留物焊锡膏：焊接后不再需要清洗。特点一是活性剂不再使用卤素；二是 减少松香用量，增加其它有机物用量。实践表明松香用量低到一定程度必然导致助焊剂 活性降低，对于防止焊接区二次氧化的作用也会降低。因此要达到免清洗的目的，通常 要求在使用免清洗低残留物焊锡膏时，采用氮气保护再流悍，防止焊接区的二次氧化。 此外，在氮气的保护小，焊锡膏的残留物挥发速度比常态下明显加快，减少残留物的数 量。
4）无铅焊锡膏：随着人们环保意识的增强，铅对地球环境的危害越来越突出， 随着无铅焊锡膏成功开发，含铅锡膏将会逐步退出应用领域。无铅焊锡膏是将来的发展方 向。目前广泛使用的Sn-Ag-Cu焊锡膏已接近于Sn63的焊锡膏。下表列出了几种无铅焊锡 膏 合金组成 Sn-3.5Ag-0.7Cu Sn-Ag-Bi-Cu 融化温度/℃ 217 189-214 再流焊温度/℃ 235 230 性能特点 无毒、耐热疲劳性好 同Sn37Pb
3.印刷机工艺参数的调节
刮刀
1）刮刀的角度
刮刀的角度影响到刮刀对焊锡膏垂直方向力 的大小，夹角越小，垂直分力越大。刮刀角 度最佳设定应在45~60°，此时焊锡膏具有 良好的滚动性
锡膏 焊盘 模板 PCB 前进的力 推锡膏进入窗口的力 刮刀推力
2）刮刀的速度
刮刀速度快，焊锡膏所受力也变大，考虑到焊锡膏压入窗口的时间反而变短，如果刮刀速 度过快，焊锡膏不能滚动而仅在印刷模板上滑动，从而影响印刷质量。通常刮刀速度控制 在20~40mm/s,印刷效果较好。
2.焊锡膏的分类 按焊料合金融化温度分类
合金成分 Sn 96.3 10 5 62 63 43 50 88 93.5 35.9 36.9 Pb Ag 3.9 2 1.5 0.3 0.3 59 50 Sn62 Sn63 Bi59 Bi In Sn96 Sn10 标识 融化温度/℃ 固态线 221 268 296 199 183 139 118 液态线 221 299 301 199 183 139 118 高温场合 高温场合 高温场合 中温，高密度安装 中温，高密度安装 低温焊接 低温场合，抗疲劳好 用途
摩擦阻力作用，窗口壁的焊锡膏会被抬起。如果焊锡膏有良好的触变性，边缘的锡膏受到摩擦 力的作用，边缘部位的黏度比中心部位低，会补偿摩擦力的负面影响。焊锡膏触变性用触变系 数表示，通常要求在0.6~0.7左右。
3.印刷机的工艺参数---刮刀角度、压力，运行速度等
4.焊锡膏黏度与涂布方法
目前方法有两种，一种是金属模板印刷；另一种是通过点胶机滴涂。这两种方法需要 不同黏度的锡膏，见下表： 焊锡膏黏度/（Pa.s) 900~1200 350~450 适应方法 金属模板印刷 点胶机滴涂
二.焊锡膏的印刷技术
1.模板/钢板结构 外框是铸铝框架，中心是金属模板，框架和模板依靠张紧的丝网相连接，呈“钢-柔-钢”的结 构。通常钢板上的图形距钢板外边约50mm,丝网的宽带30~40mm. 2.模板窗口尺寸设计 1）模板良好漏印性的必要条件 当Fs>Ft时，即锡膏与PCB焊盘间的黏合力大于锡膏与窗口壁间的摩擦力时，有良好的印刷 效果，显然窗口壁应光滑。 当B>A时，即焊盘面积大于窗口壁面积时，也有良好的印刷效果。但窗口壁面积不宜过小， 否则焊锡量不足。 可见模板厚度、窗口大小、壁的光洁度直接影响到锡膏的印刷性。
物性 形状 粘度 塌落度 印刷性 含氧量 无规 雨滴状 大 大，焊后易桥连 易堵塞模板 大，焊后易出现飞珠 有规 球形 小 相对较小 好，特别适用于细间距QFP的印刷 小
从上表可以看出，粉末的形状以球状最佳
焊料粉末的粒度
一般控制在25～45µm,过粗的粉末（＞70µm）会导致焊锡膏黏结性能变差，随着细间 距QFP焊接的需要，越来越多的使用20µm以下的合金粉末。粒度越细的焊锡膏，印刷 性能佳，但是粒度越细，含氧量会提高，引起焊接过程中的“飞珠”出现。 2）糊状焊剂 用于制造焊锡膏的焊剂，其焊接功能与液态焊剂相同，但它还需具备： a) 高沸点，防止焊锡膏在再流焊过程中出现喷射； b）高的黏稠性，防止焊锡膏在存放过程中出现沉降； c）低卤素含量，防止再流焊后腐蚀元器件； d）低的吸潮性，防止焊锡膏在使用中吸收空气中的水蒸气而引起粉末氧化。 焊剂中通常含有一定量的松香、树脂和触变剂。触变剂使锡膏具有“触变性”，在印 刷过程中，锡膏受到刮刀力的作用，粘度降低，在通过模板窗口时能迅速下降到PCB 焊盘上，外力停止后粘度有迅速回升，因此能保证印刷后的图形分辨率高，从而保证 焊接后桥连缺陷的下降。 糊状焊剂在锡膏中的含量一般控制在8％～15%,焊剂的含量对焊锡膏的塌落度、黏度、 粘结性能有显著影响，特别是能影响焊接后焊料的堆积厚度，见下表
Fs:锡膏与PCB焊盘之间的黏合力 Ft:锡膏与模板窗口壁间的摩擦力
右图：宽厚比、面积比与窗口壁 光洁度对锡膏印刷效果的影响
实际生产中用宽厚比和面积比这两个参数来评估模板的漏印性能 宽厚比=窗口的宽度/模板厚度=W/H 主要适合验证细长形窗口模板的漏印性
面积比=窗口的面积/窗口孔壁的面积 =(L×W)/2×(L+W) ×H 主要适合验证方 形、圆形窗口模板的漏印性 对锡铅焊锡膏，当宽厚比≥1.6，面积比≥0.66时，模板具有良好的漏印性 对无铅焊锡膏，当宽厚比≥1.7，面积比≥0.70时，模板具有良好的漏印性 2)模板窗口的尺寸 通常印刷有铅焊锡膏可适当缩小模板窗口尺寸，而在印刷无铅焊锡膏可直接按焊 盘设计尺寸作为窗口尺寸