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回流焊机技术

锡膏性能对焊接质量的影响

  • 更新时间2015-05-21 16:20:54
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详细描述

 一、概述
  SMT中主要工艺程序,包括印刷、贴装和焊接。锡膏印刷是其中的关键工艺,据有关资料统计,由焊膏印刷所造成的焊接缺陷占SMT 总缺陷的6o ~ 7o ,因此,焊膏品质的优劣对焊接质量有着重要的影响。如何从各类焊膏中选出性能优良的焊膏,焊膏的性能对焊接质量的影响怎样,这些都是从事SMT 工作的同行们首先面临、也十分关心的问题,为此,我们对几种焊膏的性能进行了摸底测试,在此基础上就焊膏性能对焊接质量的影响作了初步的探讨,希望能对我厂的SMT 生产有所帮助。
 
二、 焊膏的构成:  焊膏是一种均质混合物,由焊料合金粉、助焊剂和一些添加剂等混合而成的具有一定粘度和良好触变性的膏状体。
2.1 焊料合金粉
    焊料合金粉是焊膏的主要成分,约占焊膏重量85 ~9o ,是形成焊点的主要原料。焊料合金粉种类较多,常用焊料合金粉有以下几种:锡一铅(Sn—Pb)、锡一铅一银(Sn—Pb—Ag)、锡一铅一铋(Sn—Pb—Bi)以及无铅焊料合金粉等。
2.2 焊剂系统
    焊剂是焊料合金粉的载体,其主要作用是清除合金焊料粉及焊件表面的氧化物,降低焊料的表面张力,使焊料良好的润湿被焊材料表面。从清洗方面来分,焊剂主要分为三类:有机溶剂清洗型、水清洗型和免清洗型。其中低残渣免清洗焊剂可免除印制板焊后清洗以及对环境造成的不良影响,由此类焊剂制成的焊膏是目前最为先进的焊膏。
2.3 添加剂
    包括粘结剂、触变剂、溶剂等。
2.3.1 粘结剂
    粘结剂的主要作用是保证焊膏被印刷到焊盘上后,使焊膏在焊接前保持良好地粘附力。
2.3.2 触变剂
    触变剂的主要作用是使焊膏具备良好的印刷性。
2.3.3 溶剂
    溶剂可调节焊膏的粘度。常用溶剂为乙醇或异丙醇等,要求既能在室温下容易挥发、具备良好的印刷性及脱版性,又能在焊接过程中快速挥发,不飞溅,避免出现塌陷、焊料球和桥接等缺陷。
 
三、焊膏的性能测试与分析
    焊膏的性能包括外观、粘度、可焊性、焊接强度、触变性、塌落度、粘接性、腐蚀性、焊料合金粉的成份、含量、粒度及分布、焊料的氧化度、工作寿命和储存期限等。
3.1 外观
    应为灰色、均匀不分层的膏状体。
3.2 焊料合金粉含量
    焊料合金粉的含量对焊膏涂敷和焊接效果影响很大,应选用含量为85 ~ 92% 的焊膏,金属粉含量过低,焊膏易出现塌陷、桥连、漏焊及焊料球等缺陷,影响产品的质量;而含量增加时,焊膏稠度增加,有利于形成饱满的焊点,且利于焊膏的脱版和释放。另外,金属含量的增加,使得金属颗粒排列紧密,因而在熔化时更容易结合而不被吹散,减小“塌落 ,避免出现焊料球。
    由此可见,若合金焊料粉的含量不符合标准交会埋下许多质量隐患,因此,用户对这项指标应作严格要求,有条件者可进行必要的测试。
3.3 焊料合金粉的形状、粒度及分布
    焊料粉的形状有球形和椭圆形两种,球形印刷适应范围宽、表面积小、氧化度低、焊点不亮;椭圆形印刷适应范围窄、氧化度高、焊点不够光亮,易出现焊料球、漏印等缺陷,因此一般多选用球形焊料粉。焊料粉的粒度对焊接质量的影响很大,粒度过小,则焊料的总表面积增大,氧化严重,易产生焊料球并引起极坏的坍塌现象,保形性差,分辨率低,出现桥连;粒度过大,焊膏则不能漏过模板,从而造成焊点不饱满、连接不良,这种情况在细间距印刷中尤其明显。一般来说焊料粉颗粒的大小应是模板最小漏孔尺寸的1/4~ 1/5,且该尺寸以外的焊料颗粒数应不超过1o 。焊料粉的粒度分布也十分重要,若颗粒大小均匀、一致性好,且符合尺寸要求的颗粒数在9o 以上,则印刷出的焊膏线条挺括、图形清晰、分辨率高、焊接效果好;反之,颗粒大小差别过大,则印刷出的焊膏边界不清、易产生塌陷、桥接、焊料球等,影响焊接质量。
3.4 粘度
    焊膏的粘度对焊接质量的影响很大,粘度过小,焊膏易塌陷,出现桥接和焊料球;粘度过大,则会产生漏焊,导致连接不良。因此,应选择合适的粘度。对于0.5引线间距的模板印刷,应选用粘度为800~1300Kcps的焊膏。
3.5 粘力
    焊膏应有一定的粘力,以保证SMD元件在焊接前不致移位或脱落,同时保证焊膏对焊盘的粘附力大于其对模板开口侧壁的粘附力,使焊膏能很好地脱板。粘力的测定一般采用测定焊膏持粘力的方法进行。
3.6 塌落度
应尽量小。
3.7 焊料粉的氧化度
    实验表明:焊料球的发生率与焊料粉的氧化度有关。氧化度一般应控制在0.05% 以下,最大极限为0.15 。
3.8 焊料球
    其测试方法是在一个光滑的陶瓷片上印刷上适量的焊膏,观察焊膏熔化后的陶瓷片上形成小球的收敛性,有无小晕环,以及光洁度、残留物等情况。
3.9 可焊性
    可焊性主要指焊膏对被焊件的润湿能力,它取决于焊剂的活性和焊料粒子的氧化程度。活性太高,则去氧化膜能力强,有利于焊接,但铺展面积过大,易出现桥接;活性太低,则去氧化膜能力弱,易产生焊料球。所以要根据具体情况选择适当活性的焊膏。
    其测定方法是将30X 30ram 的紫铜片脱脂并除去氧化膜,中心印刷上直径为6mm、厚度为0.25ram 的焊膏,在温度为230~5~下加热10秒钟,以铺展面积比原有面积增加20% ~5O 为好。
3.10 触变性
    即在刮板压力作用下,焊膏出现“稀化 现象,使其容易漏过模板,印刷完后,焊膏又恢复到原来的粘度而呈现良好的印刷分辨率,分而获得优异的焊接质量。
3.11 焊接强度
    焊膏焊接后应具有足够的机械强度,以确保电路板组件的可*连接,保证其电性能和机械性能·
3.12 工作寿命与储存期限
    工作寿命是指从焊膏印刷到不能再贴放元件的时间。实际使用时应在焊膏要求的储厚期限内使用。焊膏的储存期限一般为3~6个月,应密封冷藏,尽量缩短保存时间。
 

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