SMT工艺材料
表面组装材料则是指SMT装联中所用的化工材料即SMT工艺材料.它主要包括以下几方面内容:锡膏.焊剂和贴片胶等.
一.锡膏
锡膏是由合金焊料粉和糊状助焊剂均匀搅拌而成的膏状体.它是SMT工艺中不可缺少的焊接材料广泛用于回流焊中.锡膏在常温下具有一定的粘性可将电子元件初粘在既定的位置在焊接温度下随着溶剂和部分添加剂挥发将被焊元件与PCB互联在一起形成永久连接.
目前涂布锡膏多数采用丝钢网漏印法其优点是操作简便.快速印刷后即刻可用.但其缺陷是:
1.难保证焊点的可靠性易造成虚焊.2.浪费锡膏成本较高.
现在有用计算机控制的自动锡膏点涂机可以克服上述缺陷.
1.锡膏的化学组成
锡膏主要由合金焊料粉末和助焊剂组成.其中合金焊料粉末占总重量的85%---90%助焊剂占10%---15%.
1)合金焊料粉末是锡膏的主要成分.常用的合金粉末如下:
Sn63%---Pb37% 熔解温度为:183
Sn62%---Pb36%---Ag2% 熔解温度为:179
Sn43%---Pb43%---Bi14% 熔解温度为:114-163
合金焊料粉末的形状.粒度和表面氧化程度对焊膏性能的影响很大.锡粉形状分成无定形和球形两种球形合金粉末的表面积小氧化程度低制成的锡膏具有良好的印刷性能.锡粉的粒度一般在200—400目.粒度愈小粘度愈大;粒度过大会使锡膏粘接性能变差;粒度太细表面积增大会使其表面含氧量增高.也不宜采用.
下表是SMT引脚间距与锡粉颗粒的关系
引脚间距/mm 0.8以上 0.65 0.5 0.4
颗粒直径/um 75以下 60以下 50以下 40以下
2).助焊剂
助焊剂是锡粉的载体其组成与通用助焊剂基本相同.为了改善印刷效果有时还需加入适量的溶剂.通过助焊剂中活性剂的作用能清除被焊材料表面以及锡粉本身的氧化物使焊料迅速扩散并附着在被焊金属表面.助焊剂的组成对锡膏的扩展性.润湿性.塌陷.粘度变化.清洗性.和储存寿命起决定性作用.
2.锡膏的分类
1).按锡粉合金熔点分
普通锡膏(熔点178—183度)
高温锡膏(熔点250度以上)
低温锡膏(熔点150度以下)
下表是不同熔点锡膏的再流焊温度
合 金 类 型 熔 化 温 度 /度 再 流 焊 温 度/度
Sn63/Pb37 183 208-223
Sn60/Pb40 183-190 210-220
Sn50/Pb50 183-216 236-246
Sn45/Pb55 183-227 247-257
Sn40/Pb60 183-238 258-268
Sn30/Pb70 183-255 275-285
Sn25/Pb75 183-266 286-296
Sn15/Pb85 227-288 308-318
Sn10/Pb90 268-302 322-332
Sn5/Pb95 305-312 332-342
Sn3/Pb97 312-318 338-348
Sn62/Pb36/Ag2 179 204-219
Sn96.5/Pb3.5 221 241-251
Sn95/Ag5 221-245 265-275
Sn1/Pb97.5/Ag1.5 309 329-339
Sn100 232 252-262
Sn95/Pb5 232-240 260-270
Sn42/Bi58 139 164-179
Sn43/Pb43/Bi14 114-163 188-203
Au80/Sn20 280 300-310
In60/Pb40 174-185 205-215
In50/Pb50 180-209 229-239
In19/Pb81 270-280 300-310
Sn37.5/Pb37.5/In25 138 163-178
Sn5/Pb92.5/Ag2.5 300 320-330
2).按助焊剂的活性分
无活性( R ) 中等活性(RMA) 活性(RA)
3).按清洗方式分
有机溶剂清洗型 水清洗型 免清洗型
3.使用注意事项
1).储存温度: 建议在冰箱内储存温度为5℃-10℃，请勿低于0℃。
2).出库原则：必须遵循先进先出的原则，切勿造成锡膏在冷柜存放时间过长。
3).解冻要求：从冷柜取出锡膏后自然解冻至少4个小时，解冻时不能打开瓶盖。
4).生产环境：建议车间温度为25±2℃相对湿度在45%-65%RH的条件下使用。
5).搅拌控制：取已解冻好的锡膏进行搅拌。机器搅拌时间控制约3分钟（视搅拌机转速而定），手工搅拌约5分钟，以搅拌刀提起锡膏缓慢流下为准。
6).使用过的旧锡膏：开盖后的锡膏建议在12小时内用完，如需保存，请用干净的空瓶子来装，然后再密封放回冷柜保存。
7).放在钢网上的膏量：第一次放在钢网上的锡膏量，以印刷滚动时不要超过刮刀高度的1/2为宜，做到勤观察、勤加次数少加量。
8).印刷暂停时：如印刷作业需暂停超过40分钟时，最好把钢网上的锡膏收在瓶子里以免变干造成浪费。
9).贴片后时间控制：贴片后的PCB板要尽快过回流炉，最长时间不要超过12个小时.
4.印刷作业时需要的条件
1)、刮刀； 刮刀质材: 最好采用钢刮刀，有利于印刷在PAD上的锡膏成型和脱膜。
刮刀角度: 人工印刷为45-60度；机器印刷为60度。
印刷速度: 人工30-45mm/min；印刷机40mm-80mm/min。
印刷环境: 温度在23±3℃相对湿度45%-65%RH。
2)、钢网； 钢网开孔：根据产品的要求选择钢网的厚度和开孔的形状、比例。
QFP\CHIP：中心间距小于0.5mm和0402的CHIP需用激光开孔。
检测钢网：要每周进行一次钢网的张力测试张力值要求在35N/cm以上。
清洁钢网: 在连续印刷5-10片PCB板时要用无尘擦网纸擦拭一次。最好不使用碎布。
3)、清洁剂：IPA溶剂：清洁钢网时最好采用IPA和酒精溶剂，不能使用含氯成份的溶剂，因为会破坏
锡膏的成份，影响整个品质。
二.助焊剂
1.助焊剂的特性:
助焊剂是SMT焊接过程中不可缺少的辅料.在波峰焊中助焊剂和焊锡分开使用而回流焊中助焊剂则作为焊膏的重要组成部分.焊接效果的好坏除了与焊接工艺.元器件和PCB的质量有关外助焊剂的选择是十分重要的.性能良好的助焊剂应具有以下作用:
(1).去除焊接表面的氧化物防止焊接时焊锡和焊接表面的再氧化降低焊锡的表面张力.
(2) .熔点比焊料低在焊料熔化之前助焊剂要先熔化才能充分发挥助焊作用.
(3) .浸润扩散速度比熔化焊料快通常要求扩展在90%左右或90%以上.
(4) .粘度和比重比焊料小粘度大会使浸润扩散困难比重大就不能覆盖焊料表面.
(5) .焊接时不产生焊珠飞溅也不产生毒气和强烈的刺激性臭味.
(6) .焊后残渣易于去除并具有不腐蚀.不吸湿和不导电等特性.
(7) .不沾性焊接后不沾手焊点不易拉尖.
(8) .在常温下贮存稳定.
2.助焊剂的化学组成:
传统的助焊剂通常以松香为基体.松香具有弱酸性和热熔流动性并具有良好的绝缘性.耐湿性.无腐蚀性.无毒性和长期稳定性是不多得的助焊材料.
目前在SMT中采用的大多是以松香为基体的活性助焊剂.由于松香随着品种.产地和生产工艺的不同其化学组成和性能有较大差异因此对松香优选是保证助焊剂质量的关键.
通用的助焊剂还包括以下成分:活性剂.成膜物质.添加剂和溶剂等.
a.活性剂:
活性剂是为了提高助焊能力而在焊剂中加入的活性物质.活性剂的活性是指它与焊料和被焊材料表面氧化物起化学反应以便清洁金属表面和促进润湿的能力.活性剂分为四轴飞行器活性剂如氯化锌.氯化铵等;有机活性剂如有机酸及有机卤化物等.通常四轴飞行器活性剂助焊性好但作用时间长.腐蚀性大不宜在电子装联中使用;有机活性剂作用柔和.时间短.腐蚀性小.电气绝缘性好适宜在电子装联中使用.活性剂含量约为2%-10%若为含氯化合物其含氯量应控制在0.2%以下.
b.成膜物质:
加入成膜物质能在焊接后形成一层紧密的有机膜保护了焊点和基板具有防腐蚀性和优良的电气绝缘性.常用的成膜物质有松香.酚醛树脂.丙烯酸树脂.氯乙烯树脂.聚氨酯等.一般加入量在10%-20%加入过多会影响扩展率使助焊作用下降.在普通家电或要求不高的电器装联中使用成膜物质装联后的电器部件不清洗以降低成本然而在精密电子装联中焊后仍要清洗.
c.添加剂:
添加剂是为适应工艺和环境而加入的具有特殊物理和化学性能的物质.常用的添加剂有:
(1).调节剂: 为调节助焊剂的酸性而加入的材料如三乙醇胺可调节助焊剂的酸度;在四轴飞行器助焊剂加入盐酸可抑制氧化锌生成.
(2).消光剂: 能使焊点消光在操作和检验时克服眼睛疲劳和视力衰退.一般加入四轴飞行器卤化物.四轴飞行器盐有机酸及其金属盐类如氯化锌.氯化锡.滑石.硬脂酸铜.钙等.一般加入量约5%.
(3).缓蚀剂: 加入缓蚀剂能保护印制板和无器件引线具有防潮.防霉.防腐蚀性能又保持了优良的可焊性.用缓蚀剂的物质大多是含氮化物为主体的有机物.
(4).光亮剂: 能使焊点发光可加入甘油.三乙醇胺等一般加入量约为1%.
(5).阻燃剂: 为保证使用安全提高抗燃性而加入的材料.
d.溶剂:
实用的助焊剂大多是液态的.为此必须将助焊剂的固体成分溶解在一定的溶剂里使之成为均相溶液.大多采用异丙醇和乙醇作为溶剂.
用作助焊剂中各种固体成分均具有良好的溶解性.
(1).对助焊剂中各种固体成分均具有良好的溶解性.
(2).常温下挥发程度适中在焊接温度下迅速挥发.
(3).气味小.毒性小.
4.助焊剂的分类:
(1).按状态分有液态.糊状和固态三类.
(2).按用途分有涂刷.喷涂和浸渍三类.
(3).按助焊剂的活性大小分为未活化.低活化.适度活化.全活化和高度活化五类. |
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