焊膏分类及焊膏使用介绍

焊膏组成成分及焊膏使用介绍,焊膏性能的影响。

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焊膏分类及焊膏使用介绍

焊膏概述：

隨著再流焊技術的應用，焊膏已成為表面組裝技術（SMT）中最要的工藝材料，近年來獲得飛速發展。在表面組裝件的回流焊中，焊膏被用來實施表面組裝元器件的引線或端點與印製板上焊盤的連接。焊膏塗覆是表面組裝技術一道關鍵工序，它將直接影響到表面組裝件的焊接品質和可靠性。

由焊膏產生的缺陷占SMT中缺陷的60％—70％，所以規範合理使用焊膏顯得尤為重要。本文結合本部門使用的經驗來介紹焊膏的一些特性和使用儲存的方法。

焊膏的構成：

焊膏是一種均質混合物，由合金焊料粉，糊狀焊劑和一些添加劑混合而成的具有一定粘性和良好觸變性的膏狀體。在常溫下，焊膏可將電子元器件初粘在既定位置，當被加熱到一定溫度時（通常1830C）隨著溶劑和部分添加劑的揮發，合金粉的熔化，使被焊元器件和焊盤連在一起，冷卻形成永久連接的焊點。對焊膏的要求是具有多種塗布方式，特別具有良好的印刷性能和再流焊性能，並在貯存時具有穩定性。

焊膏的主要成分：

合金焊料粉，合金焊料粉是焊膏的主要成分，約占焊膏重量的85％—90％。常用的合金焊料粉有以下幾種：錫 – 鉛（Sn – Pb）、錫 – 鉛 – 銀（Sn – Pb – Ag）、錫 – 鉛 – 鉍（Sn – Pb – Bi）等。

焊膏的主要成分配比：

合金焊料粉的成分和配比以及合金粉的形狀、粒度和表面氧化度對焊膏的性能影響很大，因此製造工藝較高。

幾種常用合金焊料粉的金屬成分、熔點，最常用的合金成分為Sn63Pb37。

Sn63Pb37和Sn62Pb36Ag2,其中Sn63Pb37的熔點為183C，共晶狀態，摻入2％的銀以後熔點為179℃，為共晶狀態，它具有較好的物理特性和優良的焊接性能，且不具腐蝕性，適用範圍廣，加入銀可提高焊點的機械強度。

合金焊料粉的形狀：合金焊料粉的形狀可分為球形和橢圓形（無定形），它們對焊膏性能的影響見表1.由此可見，球形焊料具有良好的性能。

常見合金焊料粉的顆粒度為（200/325）目，對細間距印刷要求更細的金屬顆粒度。合金焊

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料粉的表面氧化度與製造過程和形狀、尺寸有關。相對而言，球狀合金焊料粉的氧化度較小，通常氧化度應控制在0.5％以內，最好在10％—4％以下。

一般，由印刷鋼板或網版的開口尺寸或注射器的口徑來決定選擇焊錫粉顆粒的大小和形狀。不同的焊盤尺寸和元器件引腳應選用不同顆粒度的焊料粉，不能都選用小顆粒，因為小顆粒有大得多的表面積，使得焊劑在處理表面氧化時負擔加重，表二為常用焊膏Sn62Pb36Ag2的物理特性。

表1 合金焊料粉的形狀對焊膏性能的影響

表2 Sn62Pb36Ag2焊膏的物理特性

2.2 焊劑

在焊膏中，焊劑是合金焊料粉的載體，其主要的作用是清除被焊件以及合金焊料粉的表面氧化物，使焊料迅速擴散並附著在被焊金屬表面。

對焊劑的要求主要有以下幾點：

a 焊劑與合金焊料粉要混合均勻；

b 要採用高沸點溶劑，防止再流焊時產行飛濺；

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c 高粘度，使合金焊料粉與溶劑不會分層；

d 低吸濕性，防止因水蒸汽引起飛濺；

e 氯離子含量低。

焊劑的組成：通常，焊膏中的焊劑應包括以下幾種成分：活性劑、成膜劑和膠粘劑、潤濕劑、觸變劑、溶劑和增稠劑以及其他各類添加劑。

焊劑的活性：對焊劑的活性必須控制，活性劑量太少可能因活性差而影響焊接效果，但活性劑量太多又會引起殘留量的增加，甚至使腐蝕性增強，特別是對焊劑中的鹵素含量更需嚴格控制，表3列出了三種不同的鹵素含量對其性能的影響。對免清洗焊膏，焊劑中鹵素含量必須小於0.05％，甚至完全不含鹵素，其活性主要靠加入有機酸來達到。

表3 不同鹵素含量的焊劑

焊劑中鹵素含量

焊膏的組成及分類

焊膏中的合金焊料粉與焊劑的通用配比見表四。

表4 焊膏中焊料粉與焊劑的配比

成分 重量比（％） 體積比（％）

合金焊料粉 85—90 60—50

焊劑 15—10 40—50

其實，根據性能要求，焊劑的重量比還可擴大至8％—20％。焊膏中的焊劑的組成及含量對塌落度、粘度和觸變性等影響很大。

金屬含量較高（大於90％）時，可以改善焊膏的塌落度，有利於形成飽滿的焊點，並且由於焊劑量相對較少可減少焊劑殘留物，有效防止焊球的出現，缺點是對印刷和焊接工藝要求較嚴格；金屬含量較低（小於85%）時，印刷性好，焊膏不易粘刮刀，漏版壽命長，潤濕

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性好，此外加工較易，缺點是易塌落，易出現焊球和橋接等缺陷。對通常的再流焊工藝，金屬含量控制在88％—92％範圍內，氣相再流焊可控制在85％左右。對細間距元器件的再流焊，為避免塌落，金屬含量可大於92％，焊膏的分類可以按以下幾種方法：

按熔點的高低分：一般高溫焊膏為熔點大於250℃，低溫焊膏熔點小於1500C，常用的焊膏熔點為1790C—1830C，成分為Sn63Pb37和Sn62Pb36Ag2。

按焊劑的活性分：一般可分為無活性（R），中等活性（RMA）和活性（RA）焊膏。常用的為中等活性焊膏。

按清洗方式分為有機溶劑清洗型，水清洗型，半水清洗型和免清洗型焊膏。常用的一般為免清洗型焊膏，在要求比較高的產品中可以使用需清洗的的焊膏。

焊膏的應用特性

SMT對焊膏有以下要求：

應用前具有的特性：

焊膏應用前需具備以下特性：

具有較長的貯存壽命，在0—100C下保存3 — 6個月。貯存時不會發生化學變化，也不會出現焊料粉和焊劑分離的現象，並保持其粘度和粘接性不變。

吸濕性小、低毒、無臭、無腐蝕性。

塗布時以及回流焊預熱過程中具有的特性：

能採用絲網印刷、漏版印刷或注射滴塗等多種方式塗布，要具有良好的印刷性和滴塗性，脫模性良好，能連續順利進行塗布，不會堵塞絲網或漏版的孔眼以及注射用的管嘴，也不會溢出不必要的焊膏。

有較長的工作壽命，在印刷或滴塗後通常要求能在常溫下放置12—24小時，其性能保持不變。

在印刷或塗布後以及在再流焊預熱過程中，焊膏應保持原來的形狀和大小，不產生堵塞。

再流焊加熱時具有的特徵：

良好的潤濕性能。要正確選用焊劑中活性劑和潤濕劑成分，以便達到潤濕性能要求。

不發生焊料飛濺。這主要取決於焊膏的吸水性、焊膏中溶劑的類型、沸點和用量以及焊料粉中雜質類型和含量。

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形成最少量的焊球。它與諸多因素有關，既取決於焊膏中氧化物含量、合金粉的顆粒形狀及分佈等因素，同時也與印刷和再流焊條件有關。

再流焊後具有的特性：

具有較好的焊接強度，確保不會因振動等因素出現元器件脫落。

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