焊锡浆印刷工艺流程(焊锡浆印刷工艺有哪些)

导语：焊锡浆印刷工艺

描 述

焊锡膏是由助焊剂和金属颗粒组成的一种触变性的悬浮液。外观呈糊状。通常金属颗粒占质量百分比90-90.5%；体积百分比大约为50%。

作用

焊锡膏在回流焊过程中提供焊锡中间体,形成具有足够机械强度和电气强度的焊点。其中的助焊剂在焊接过程中通过物理化学变化影响焊点的焊接质量。

1．1．1焊锡膏化学组成

如前所述，焊膏由金属颗粒和助焊剂系统组成，

1．1．1．1助焊剂

自然界中绝大多数金属暴露在空气中时都会在其表面形成氧化层，妨碍焊接。因此在焊接进行前应清除氧化层。所以助焊剂的最基本功能就是用于净化焊接金属表面和焊料表面、帮助焊接。

实际上，因为助焊剂融点低于金属焊料，所以融化的助焊剂还能起到辅助热传递的作用；促使热从热源区向焊接区传递，加速焊料均匀熔化。除此之外，助焊剂还能通过降低熔融焊料的表面张力来提高浸润效果。

助焊剂主要由以下几种成分组成：

M助焊剂

---除去焊盘表面、元件引脚表面的金属氧化物

---防止表面再氧化

M活化剂

---激活助焊剂，除去金属氧化物

M溶剂

---溶解组分

---提供流动性

M触变剂

---防止焊膏结块

---改善印刷特性

1．1．1．2 焊锡膏合金颗粒（焊料）

焊料是易熔金属，它在母材表面能形成合金，并与母材结合为整体。在焊锡膏中的焊料通常是球形的金属粉末。因为球形粉末在定体积下总表面积最小，这就减少了表面氧化的面积。另外，球形粉末外形一致性好，容易进入模板孔隙。

焊料颗粒尺寸有较严格的要求。太小容易被氧化，太大则很难进入模板孔。焊料金属颗粒直径的选择基本原则是孔的宽度必须大于3倍金属颗粒的直径。

通常焊料颗粒直径与适用的开孔间距对应关系见下表：

实际应用中对于12mil以下的间距因为元件制造价格昂贵，生产中应用难度大等原因多改用BGA等其他封装形式。以降低成本和技术难度。

合金成分直接影响焊接特性，因此合金成分的选择尤其重要。通常使用的成分是63Sn/37Pb，62Sn/36Pb/2Ag。

电子线路的焊接通常使用的温度在180-300摄氏度之间，实际操作中多用210－250摄氏度。因为元器件在高温条件下极易损坏；有些热敏元件耐热温度更低。焊料的熔点必须满足这一基本要求。而且在熔融状态下焊料合金在被焊金属表面的流动性，浸润能力要良好。在这里有一个要强调的地方是，焊料熔点不是焊接温度；实际操作中的焊接温度要高于熔点。

另一个重要的要求是在快速凝固冷却时要有良好的组织结构、机械性能、导电性能，和抗腐蚀，抗环境温湿度变化的能力。

最后一点，焊料金属要来源广泛，价格低廉，并且易于加工、运输和贮存。

1．1．2焊锡膏的特性

1．1．2．1 流变性能

M 触变性和假塑性流变

焊锡膏中混有一定量的触变剂，具有假塑性流体性质，具体表现为：

----随着剪切力增大，黏度迅速降低，但下降到一定程度，即趋于稳定。

----在一不变剪切力下，液体的流动特性是一条迟滞回线。

这一特性，使焊锡膏在印刷时，在刮刀推力作用下，黏度迅速下降，在模板开孔部位时因黏度下降得很低，所以能迅速填充模板开孔，沉降到PCB上；当外力停止时，焊锡膏黏度在稍作迟滞后迅速回升，所以，焊锡膏在离开模板时仍然能保持外形的完整。而短暂的迟滞使焊锡膏能在PCB与模板分离的瞬间不会粘连到模板上。

M 三个流变指标

粘度--定义为流动变形的阻力(h ＝t/D);很大程度上影响焊膏在印刷模板上的滚动性。

触变指数---定义为在剪切率增加时，黏度比的改变。

{TI=[Log(h1/ h2)-Log(D2))/Log(D2/D1)]。影响焊膏与模板孔隙的离。

触变值---定义为迟滞回线的面积。

1．1．2．2黏性

黏性的主要作用是固定元件。黏性不足会导致元件在PCB板上移动。黏性太强，会在焊膏与模板分离使造成困难，还会因为焊膏下落不充分导致印浆质量差，因为不合适的黏性导致膏条滚动性很差。

黏性的主要受影响于：时间,温度和湿度。因为黏性会随着温度的上升而明显下降，所以印刷焊锡膏时的理想温度一般为23摄氏度左右。

1．1．2．3塌陷性

塌陷指焊锡膏在印刷到焊盘上以后，随着时间的延长，焊锡膏被按照模板开孔的形状会逐渐改变，原本垂直的立面会逐渐塌落。主要影响是容易形成焊料球：落在焊盘外的焊膏在回流焊过程中没有被熔融的焊锡拉回，因而在焊盘旁边形成焊料球。

1．1．2．4 助焊剂活性

助焊剂的活性对焊接工艺有很大的影响：通常活性越强，腐蚀也越大；从而决定PCB是否需要清洗。助焊剂活性低时，需要使用氮气作为焊接保护气体。

根据其活性分类分为R,RMA,RA几种：

R：低活性。

RMA：中等活性

RA：高活性

1．1．2．5 其它性质

M绝缘电阻（SIR） --- 按照PerIPC-SF-818标准应大于级108

M残余固体含量。完全蒸发后固体的残余量。

M 电迁移。即水溶液中的电阻率。

M铜镜腐蚀性。检查助焊剂对铜层的腐蚀性。

M铬酸银试纸。检查助焊剂中卤化物的含量。

M颜色。

M 助焊剂残余。正常焊接情况下的助焊剂残留量。

1．1．3 焊锡膏的贮存

为了防止金属颗粒氧化、吸潮和助焊剂系统挥发。通常在2－8 摄氏度、30－60％RH密封情况下能储存三个月。

1．1．4 焊锡膏的分类

焊锡膏按照不同的分类原则有多种不同的分类方法，例如前面提到的按照助焊剂活性分类，以及下面两种方法分类。

按照溶剂不同

M酒精类(ex.AlphametalsLR725,737)

M水(ex.AlphametalsWS609)

M有机物

M无机物

按照清洗工艺不同

MCFC清 洗（含氯氟烃类清洗剂）

M水清洗 (ex.AlphametalsWS609)

M免清洗 (ex.AlphametalsLR725,737,HeraeusF360)

1．1．5 代号系列

焊锡膏的生产商一般是按照一定规则命名产品代号的。从中我们可以看出很多有用的信息。

1．1． 6焊锡膏的选择

焊锡膏的选择首先要根据产品的要求选择使用哪类产品，然后再根据焊锡膏的性能进行选择。好的焊膏具有良好的可印刷性，可焊性，稳定的质量。

除此之外，焊膏印刷中对焊锡膏的选择通常遵循以下规则,钢模板的垂直厚度应该至少是焊膏中最大焊球直径的三倍(H>=3Dmax)，钢模板上孔的宽度至少是焊膏中最大焊球直径的三倍(W>=3Dmax)。

1．1． 7回顾与展望

从环保的要求发展来看，焊锡膏从CFC清洗到水清洗再到免清洗，并一直向着免清洗的方向发展，逐渐由污染到绿色环保的方向发展，并将继续下去。

从SMT技术的发展方向看，逐步向适用于超小间距组装工艺的焊膏发展，这就要求更细小的金属颗粒，更好的特性。

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