無鉛錫膏-高溫有鉛錫膏熔點(diǎn)溫度曲線及成分區(qū)別
焊膏是將焊料合金粉末與助焊劑混合而成的一種漿料，通常合金比重占90%左右，其余部分為助焊劑。焊膏是一個(gè)復(fù)雜的物料系統(tǒng)，制造過程涉及流體力學(xué)、金屬冶煉學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理學(xué)等綜合知識(shí)。焊膏的選擇和使用至關(guān)重要，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，電子產(chǎn)品品質(zhì)缺陷有70%左右與焊膏印刷有關(guān)。無鉛化后此問題更加嚴(yán)重，無鉛錫膏其中由于焊膏的選擇不當(dāng)而導(dǎo)致的品質(zhì)問題及可靠性問題非常明顯。
1.無鉛錫膏熔點(diǎn)
首先從電子焊接工藝的要求出發(fā)，為了不破壞元器件的基本特性，所用無鉛焊料熔點(diǎn)必須接近錫鉛共晶焊料的熔點(diǎn)183℃，這是由于熔點(diǎn)高的焊料將超過電子元件的耐熱溫度，同時(shí)由于再流焊爐制約，因此不可以使用熔點(diǎn)高的焊料。其次從可焊性的觀點(diǎn)出發(fā)，必須與電子元件及印制板的鍍層銅、鎳、銀等有良好的潤(rùn)濕。從電子產(chǎn)品的可靠性出發(fā)，為了形成良好的冶金結(jié)合的焊點(diǎn)，焊料本身的機(jī)械強(qiáng)度是非常重要的。特別要求焊點(diǎn)具有耐熱疲勞性能，這是由于電子產(chǎn)品在使用過程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象而產(chǎn)生熱膨脹，同時(shí)在不使用時(shí)溫度下降會(huì)產(chǎn)生收縮，如此反復(fù)循環(huán)將在焊點(diǎn)處發(fā)生熱疲勞現(xiàn)象。2.無鉛錫膏溫度
焊膏在電子組裝過程中的不同工藝階段有不同的性能要求：使用前焊膏應(yīng)具有較長(zhǎng)的儲(chǔ)存壽命，在一定時(shí)間內(nèi)不發(fā)生化學(xué)變化，不發(fā)生焊料與助焊劑分離，不發(fā)生黏度變化，并且要求吸濕性小、低毒、無腐蝕性；印刷時(shí)應(yīng)具有良好的印刷性能，包括順利填充模板且無溢出，脫模順利且不堵塞模板開孔或點(diǎn)涂管嘴；無鉛錫膏成型要好無重大形狀缺陷，放置一段時(shí)間后不發(fā)生塌陷；具有較長(zhǎng)的工作壽命，印刷后放置于常溫下可保持在一定的時(shí)間內(nèi)不變質(zhì)；回流焊接是應(yīng)具有良好的潤(rùn)濕性能，焊料在母材上鋪展良好；不發(fā)生飛濺現(xiàn)象，盡量減少焊接過程中產(chǎn)生的焊料球；焊后應(yīng)具有良好的焊接強(qiáng)度，確保時(shí)間組裝的可靠性；焊后殘留物有良好的穩(wěn)定性，絕緣且無腐蝕作用，且易于清洗。尤其是焊接過程中所需的要求，如圖1所示，焊接過程中焊膏活化溫度必須覆蓋整個(gè)釬焊溫度，一般從80℃開始發(fā)揮到冷卻后180℃{無鉛}或150℃{有鉛}，整個(gè)變化過程中助焊劑焊后重量損失率可達(dá)94.48%。
3.無鹵無鉛錫膏
焊膏可印刷性是評(píng)估焊膏在印刷到線路板時(shí)的沉積高度和印刷效果。印刷高度評(píng)估時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)方差計(jì)算，取標(biāo)準(zhǔn)差最小的，可獲得一致性好的焊膏。印刷效果主要看印刷圖邊緣是否平整，有無拉尖、缺損、橋連現(xiàn)象，并記錄取最終最佳印刷效果、值得注意的是印刷效果所用模板應(yīng)具有圓形和矩形孔，矩形孔須有水平、垂直及45°三個(gè)方向。4.低溫?zé)o鉛錫膏
焊膏保型性是評(píng)估焊膏印刷后在一定溫度及濕度條件下，由于重力及焊劑表面張力作用而導(dǎo)致焊膏塌陷圖形模糊，引起的焊接時(shí)引腳橋連缺陷。塌陷測(cè)試可參考IPC-TM-650。5.無鉛錫膏的成分
無鉛焊料是指含鉛低于1000ppm{IS09453、IEC61190-1-3標(biāo)準(zhǔn)}，無鉛焊料種類在JIS Z 3283標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了11種合金共21類，ISO和IEC正在討論中。無鉛合金主要是在Sn證加入Ag、Cu、Bi、Zn、Ni、In、Sb、Al、Mn、Ti、Ce等元素，按不同搭配和百分比組成二元、三元和四元合金，甚至五元合金，以獲得良好的工藝性能和可靠性。需要指出的是，焊料合金中的某種元素超過一定量才能被認(rèn)為是該合金的組成元素6.無鉛錫膏熔點(diǎn)
無鉛焊膏用助焊劑選擇時(shí)主要考慮活性及清潔度。一般根據(jù)PCB和元件的存放時(shí)間、引腳材料或表面鍍層的氧化程度選擇焊膏活性；根據(jù)探針測(cè)試、表面清潔度和產(chǎn)品要求選擇不同清洗工序焊膏。7.無鉛錫膏規(guī)格
目前無鉛焊料的配方很多，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇最合適的無鉛焊料合金。圖10為影響焊接可靠性的主要因素，無鉛錫膏料合金在降低對(duì)銅溶解率、提高焊點(diǎn)光亮度以及低的熱膨脹系數(shù)、均勻的金屬間化合物、優(yōu)異的力學(xué)性能、抗錫溫性能、抗氧化和腐蝕性能、康店偏移性能、抗蠕變性能及抗熱和機(jī)械疲勞性能方面都有新的要求。表5給出NCMS提出的一般性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。8.無鉛錫膏比例
同時(shí)由于布線、阻焊膜、元件標(biāo)記、加工精度及印刷機(jī)導(dǎo)致水平度的影響，印刷時(shí)PCB焊盤與鋼網(wǎng)之間存在的間隙很容易漏出過小的顆粒造成沾污。不同合金比重的焊膏印刷工藝窗口是不同的，比重太小會(huì)增加塌陷及針孔的出現(xiàn)，過高會(huì)使焊膏印刷性變差，一般模板漏印合金顆粒占焊膏總重量的88%~91%，對(duì)于點(diǎn)涂等注射方法，含量可低至80%~85%。驗(yàn)證焊膏顆�？赏ㄟ^顯微鏡{帶分析設(shè)備}對(duì)所攝像范圍內(nèi)的顆粒直徑進(jìn)行測(cè)量9.無鉛錫膏密度
選擇焊膏時(shí)必須從材料特性和工藝特性進(jìn)行考慮，并依據(jù)測(cè)試方法進(jìn)行評(píng)估。焊膏材料特性包括顆粒度、黏度、熔點(diǎn)及表面絕緣電阻等，工藝特性包括可印刷性、抗熱塌性、潤(rùn)濕性、焊球可控性、可檢查性{探針測(cè)試}、可靠性{絕緣電阻及電遷測(cè)試}及抗腐蝕性等{影響模板壽命及焊點(diǎn)質(zhì)量}。無鉛錫膏從目前企業(yè)實(shí)際情況來看，大多數(shù)都不具備檢測(cè)能力。因此對(duì)技術(shù)人員來說，通過日常的經(jīng)驗(yàn)積累，掌握焊膏的經(jīng)驗(yàn)判斷方法是可行的。（1）焊料顆粒是將合金熔化后，通過高壓惰性氣體噴霧或超聲波霧化形成，再通過多次過篩得到統(tǒng)一的尺寸，其形狀、大小及比重對(duì)于焊膏的黏度及印刷性有直接的影響。韓料顆粒形狀分為無規(guī)則和球形兩種，無規(guī)則顆粒焊膏黏度更高，因?yàn)轭w粒直接由著“互鎖”作用導(dǎo)致流動(dòng)性差，而球形顆粒的延展性更高。焊料顆粒太大不易印刷，太小則會(huì)增加單位體積的焊膏表面積而易被氧化，造成空洞、焊球等缺陷。.
10.無鉛錫膏價(jià)格
無鉛錫膏的價(jià)格每公斤200元，量多更便宜。
11.無鉛錫膏種類
根據(jù)錫粉的顆粒直徑大小，可將錫膏分為1、2、3、4、5、6等級(jí)的錫膏，其中3、4、5號(hào)粉是最為常用的。越精密的產(chǎn)品，錫粉就需要小一些，但錫粉越小，也會(huì)相應(yīng)的增加錫粉的氧化面積。此外錫粉的形狀為圓形有利于提高印刷的質(zhì)量。SMT貼片加工的產(chǎn)品難度越高，對(duì)錫膏的選擇就越重要，合適產(chǎn)品需求的錫膏才能有效減少錫膏印刷的質(zhì)量缺陷，提高回流焊接的品質(zhì)，并降低生產(chǎn)的成本。導(dǎo)致流動(dòng)性差，而球形顆粒的延展性更高。焊料顆粒太大不易印刷，太小則會(huì)增加單位體積的焊膏表面積而易被氧化，造成空洞、焊球等缺陷。
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