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探秘 SMT 贴片加工之锡膏全知道

2024-11-30
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一、锡膏种类知多少

锡膏在 SMT 贴片加工中起着至关重要的作用,其种类繁多,需根据不同产品特性进行选择。

(一)按照锡膏成分分类


1.有铅焊锡膏:


  • 有铅焊锡膏含有铅成分,虽然对环境和人体有一定危害,但焊接效果良好,成本也相对较低。在一些对环保要求不高的电子产品中应用广泛


  • 有铅锡膏印刷滚动性及落锡性好,对低至 0.4mm 间距焊盘也能完成精美的印刷;连续印刷时粘性变化极少,钢网上可操作寿命长,超过 12 小时仍不会变干,保持良好印刷效果;印刷后数小时仍保持原来形状,基本无塌落现象,贴片元件不易产生偏移;具有良好焊接性能,可在不同部位表现出适当润湿性;可适应不同档次焊接设备要求,无需在充氮环境下完成焊接,在较宽回流焊炉温范围内表现良好,升温 — 保温式或逐步升温式炉温设定方式均可使用;焊接后残留物极少,颜色浅且绝缘阻抗大,不腐蚀 PCB,可达到免洗要求;具有较佳 ICT 测试性能,不会产生误判;还可用于通孔滚轴涂布。


2.无铅焊锡膏:


  • 无铅焊锡膏成分环保,对人体危害小,主要应用于环保电子产品。随着对环保要求的提高,无铅技术在 SMT 加工行业已成为未来趋势。


  • 无铅锡膏主要包括锡 - 银 - 铜(SAC)、锡 - 铜(SC)、锡 - 铋(SB)等系列。SAC 系列锡膏以锡、银、铜为主要成分,具有良好的焊接性能、机械强度和可靠性。其中,SAC305(Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5)是最常用的无铅锡膏之一,广泛应用于消费电子、通讯设备等领域。SAC 系列锡膏熔点适中,能满足大多数 SMT 贴片加工需求。SC 系列锡膏以锡、铜为主要成分,成本相对较低,但焊接性能和可靠性略逊于 SAC 系列,通常应用于对成本要求较高、对焊接性能要求不太严格的场合。SB 系列锡膏以锡、铋为主要成分,具有较低熔点和良好润湿性,在低温焊接和特殊应用中有优势,但铋元素较软,可能导致焊接接头机械强度降低,选择时需权衡其低温焊接优势和机械强度不足。

(二)按照锡膏的熔点分类


1.高温锡膏:


  • 常用 Sn - Ag - Cu 305,0307 等,熔点一般在 217℃以上。高温锡膏焊接效果好,适用于对焊接温度要求较高的场合。


2.中温锡膏:


  • 如 Sn - Bi - Ag,熔点在 178℃左右,黏附力好。中温锡膏在一些特定的电子产品中表现出良好的性能。


3.低温锡膏:


  • 如 Sn - Bi,熔点为 138℃,主要用于不能承受高温回流焊的元件焊接,LED 行业应用较多。低温锡膏能有效保护不能承受高温回流焊焊接的原件和 PCB。


(三)按照锡粉的细度划分


根据锡粉颗粒直径大小分为不同等级号粉,3、4、5 号粉最为常用。越精密的产品,锡粉选择越小,但氧化面积会增大,圆形锡粉有助于提高印刷质量。


  • 锡粉的颗粒直径大小主要划分为三个等级,2 号粉是 45 至 75 微米,3 号粉是 25 至 45 微米,4 号是 20 至 38 微米。2 号粉用于标准的 SMT 加工器件,间距 50mil,当间距小 30mil 时,必须用 3 号粉。3 号粉用于小间距技术(30mil - 15mil),在间距为 15mil 或更小时,要用 4 号粉的锡膏。


  • 3 号粉价格相对便宜,常用在大型 smt 工艺上;4 号粉常用在有紧脚 IC、smt 芯片加工;5 号粉常用在非常精密的焊接元件,如手机、平板等要求高的产品。SMT 贴片加工的产品难度越高,对锡膏的选择就越重要,选择合适的锡膏有助于提高 smt 贴片加工的工艺。


二、锡膏存储有讲究



锡膏是敏感材料,容易受潮氧化变质,存储关键在于低温、低湿、密封且立式放置。


(一)存储条件


  1. 根据生产计划控制使用周期,存储时间不超过 3 个月。在 SMT 贴片加工中,合理安排生产计划,确保锡膏在规定时间内使用完毕,避免因存储时间过长而影响其性能。


  2. 入库按不同种类、批号、厂家分开放。不同种类、批号和厂家的锡膏可能在成分、性能等方面存在差异,分开存放便于管理和使用,避免混淆。


  3. 存储条件要求温度 4 - 8 度,相对湿度低于 50%,不能急冻。严格控制存储温度和湿度,确保锡膏处于稳定的状态。温度过高或湿度过大可能导致锡膏受潮氧化,影响焊接质量。同时,不能将锡膏急冻,以免破坏其性能。


  4. 使用应遵循先进先出原则,并作记录。遵循先进先出原则可以保证锡膏的新鲜度和质量,同时做好记录便于追溯和管理。


  5. 每周检测存储温度及湿度并记录。定期检测存储环境的温度和湿度,确保其始终符合要求。如果发现异常情况,应及时采取措施进行调整。


(二)运输要求


从供应商购入运输过程要放冰袋及泡沫箱,不可直接纸箱包装运输及暴露在阳光下直射,入库时需贴上购进日期。锡膏在运输过程中需要保持低温状态,冰袋和泡沫箱可以有效地隔热和保温,防止锡膏温度升高。直接纸箱包装运输可能无法提供足够的保护,而暴露在阳光下直射会使锡膏温度迅速升高,影响其性能。贴上购进日期可以方便管理和追溯锡膏的来源和使用时间。


三、锡膏使用需谨慎



锡膏使用有严格的要求,否则会影响焊接效果。


(一)回温要求


  1. 从冰箱取出锡膏需回温正常才可开盖使用,回温时间一般为 6 - 12h,具体看锡膏容量。这是因为锡膏在低温下保存,刚从冰箱取出时温度较低,若直接开盖使用,会使空气中的水汽凝结在锡膏表面,在回流焊过程中可能导致爆锡等问题。


  2. 回温方式为不开启瓶盖,放置于室温中自然解冻。这样可以避免水汽进入锡膏,确保锡膏的质量。


  3. 未开封回温超过 12 小时需放入冰箱重新冷冻再回温使用。如果回温时间过长,锡膏可能会受到环境因素的影响而变质,重新冷冻再回温可以保证锡膏的性能。


(二)搅拌要求


  1. 使用前充分搅拌,机器搅拌时间 3 - 4 分钟,人工搅拌按同一方向搅拌 2 - 3 分钟。搅拌的目的是使助焊剂与锡粉均匀分布,确保焊接效果。


  2. 搅拌目的是使助焊剂与锡粉均匀分布,用刮刀刮起部分锡膏,能顺滑滑落即达到要求。这样可以保证锡膏的流动性和印刷性能,提高焊接质量。


(三)使用有效期


  • 开盖后的锡膏使用有效期为 24H 内。这是因为锡膏在开盖后会逐渐暴露在空气中,助焊剂会挥发,锡粉也可能会氧化,影响焊接效果。


  • 未使用完的锡膏应收集好,不能与新锡膏混合使用,需放回冰箱保存并注明时间标签。混合使用可能会导致新锡膏变质,影响焊接质量。注明时间标签可以方便管理和追溯锡膏的使用情况。


(四)印刷及回流焊接要求


  1. 印刷过锡膏的 PCB 板不符合质量要求或超过 30 分钟没有贴片需清洗,保证无锡膏残留。如果 PCB 板上有锡膏残留,可能会影响后续的贴片和焊接质量。


  2. 锡膏印刷后尽量在 4h 内完成回流焊接,以免助焊剂挥发导致焊接不良。助焊剂挥发会影响锡膏的流动性和焊接性能,因此需要在规定时间内完成回流焊接。


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