焊錫膏保存使用

1.保存方法

錫膏的保管要控制在1-10℃的環(huán)境下；錫膏的使用期限為6個(gè)月（未開封）；不可放置于陽光照射處。

2.使用方法（開封前）

開封前須將錫膏溫度回升到使用環(huán)境溫度上（25±2℃），回溫時(shí)間約3-4小時(shí)，并禁止使用其他加熱器使其溫度瞬間上升的做法；回溫后須充分?jǐn)嚢?，使用攪拌機(jī)的攪拌時(shí)間為1-3分鐘，視攪拌機(jī)機(jī)種而定。

3.使用方法（開封后）

1)將錫膏約2/3的量添加于鋼網(wǎng)上，盡量保持以不超過1罐的量于鋼網(wǎng)上。

2)視生產(chǎn)速度，以少量多次的添加方式補(bǔ)足鋼網(wǎng)上的錫膏量，以維持錫膏的品質(zhì)。

3)當(dāng)天未使用完的錫膏，不可與尚未使用的錫膏共同放置，應(yīng)另外存放在別的容器之中。錫膏開封后在室溫下建議24小時(shí)內(nèi)用完。

4)隔天使用時(shí)應(yīng)先行使用新開封的錫膏，并將前一天未使用完的錫膏與新錫膏以1：2的比例攪拌混合，并以少量多次的方式添加使用。

5)錫膏印刷在基板后，建議于4-6小時(shí)內(nèi)放置零件進(jìn)入回焊爐完成著裝。

6)換線超過1小時(shí)以上，請于換線前將錫膏從鋼板上刮起收入錫膏罐內(nèi)封蓋。

7)錫膏連續(xù)印刷24小時(shí)后，由于空氣粉塵等污染，為確保產(chǎn)品品質(zhì)，請按照“步驟4）”的方法。

8)為確保印刷品質(zhì)建議每4小時(shí)將鋼板雙面的開口以人工方式進(jìn)行擦拭。

9)室內(nèi)溫度請控制與22-28℃，濕度RH30-60%為最好的作業(yè)環(huán)境。

10)欲擦拭印刷錯(cuò)誤的基板，建議使用工業(yè)酒精或工業(yè)清洗劑

焊錫膏,主要由助焊劑和焊料粉組成（FLUX &SOLDER POWDER）

（一）、助焊劑的主要成份及其作用：

A、活化劑(ACTIVATION)：該成份主要起到去除PCB銅膜焊盤表層及零件焊接部位的氧化物質(zhì)的作用，同時(shí)具有降低錫、鉛表面張力的功效；

B、觸變劑(THIXOTROPIC) ：該成份主要是調(diào)節(jié)焊錫膏的粘度以及印刷性能，起到在印刷中防止出現(xiàn)拖尾、粘連等現(xiàn)象的作用；

C、樹脂（RESINS）：該成份主要起到加大錫膏粘附性，而且有保護(hù)和防止焊后PCB再度氧化的作用；該項(xiàng)成分對零件固定起到很重要的作用；

D、溶劑（SOLVENT）：該成份是焊劑組份的溶劑，在錫膏的攪拌過程中起調(diào)節(jié)均勻的作用，對焊錫膏的壽命有一定的影響；

（二）、焊料粉：

焊料粉又稱錫粉主要由錫鉛、錫鉍、錫銀銅合金組成，一般比例為SN63/PB37、SN42BI58、SN96.5CU0.5AG3.0和SN99CU0.7AG0.3。概括來講錫粉的相關(guān)特性及其品質(zhì)要求有如下幾點(diǎn)：

A、錫粉的顆粒形態(tài)對錫膏的工作性能有很大的影響：

A-1、重要的一點(diǎn)是要求錫粉顆粒大小分布均勻，這里要談到錫粉顆粒度分布比例的問題；在國內(nèi)的焊料粉或焊錫膏生產(chǎn)廠商，大家經(jīng)常用分布比例來衡量錫粉的均勻度：以25~45μm的錫粉為例，通常要求35μm左右的顆粒分度比例為60%左右，35μm 以下及以上部份各占20%左右；

A-2、另外也要求錫粉顆粒形狀較為規(guī)則；根據(jù)“中華人民共和國電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《錫鉛膏狀焊料通用規(guī)范》（SJ/T 11186-1998）”中相關(guān)規(guī)定如下：“合金粉末形狀應(yīng)是球形的,但允許長軸與短軸的最大比為1.5的近球形狀粉末。如用戶與制造廠達(dá)成協(xié)議，也可為其他形狀的合金粉末?！痹趯?shí)際的工作中，通常要求為錫粉顆粒長、短軸的比例一般在1.2以下。

A-3、如果以上A-1及A-2的要求項(xiàng)不能達(dá)到上述基本的要求，在焊錫膏的使用過程中，將很有可能會(huì)影響錫膏印刷、點(diǎn)注以及焊接的效果。

B、各種錫膏中錫粉與助焊劑的比例也不盡相同，選擇錫膏時(shí)，應(yīng)根據(jù)所生產(chǎn)產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝、焊接元器件的精密程度以及對焊接效果的要求等方面，去選擇不同的錫膏；

B-1、根據(jù)“中華人民共和國電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《錫鉛膏狀焊料通用規(guī)范》（SJ/T 11186-1998）”中相關(guān)規(guī)定，“焊膏中合金粉末百分(質(zhì)量)含量應(yīng)為65%-96%,合金粉末百分(質(zhì)量)含量的實(shí)測值與訂貨單預(yù)定值偏差不大于±1%”；通常在實(shí)際的使用中，所選用錫膏其錫粉含量大約在90%左右，即錫粉與助焊劑的比例大致為90：10；

B-2、普通的印刷制式工藝多選用錫粉含量在89-91.5%的錫膏；

B-3、當(dāng)使用針頭點(diǎn)注式工藝時(shí)，多選用錫粉含量在84-87%的錫膏；

B-4、回流焊要求器件管腳焊接牢固、焊點(diǎn)飽滿、光滑并在器件（阻容器件）端頭高度方向上有1/3至2/3高度焊料爬升，而焊錫膏中金屬合金的含量，對回流焊焊后焊料厚度（即焊點(diǎn)的飽滿程度）有一定的影響；為了證實(shí)這種問題的存在，有關(guān)專家曾做過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)摘抄其最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表供參考：(表暫缺）

從上表看出，隨著金屬含量減少，回流焊后焊料的厚度減少，為了滿足對焊點(diǎn)的焊錫量的要求，通常選用85%~92%含量的焊膏。

C、錫粉的“低氧化度”也是非常重要的一個(gè)品質(zhì)要求，這也是錫粉在生產(chǎn)或保管過程中應(yīng)該注意的一個(gè)問題；如果不注意這個(gè)問題，用氧化度較高的錫粉做出的焊錫膏，將在焊接過程中嚴(yán)重影響焊接的品質(zhì)。

什么是焊料

焊料是一種熔點(diǎn)比被焊金屬熔點(diǎn)低的易熔金屬。焊料熔化時(shí)，在被焊金屬不熔化的條件下能潤浸被焊金屬表面，并在接觸面處形成合金層而與被焊金屬連接到一起。在一般電子產(chǎn)品裝配中，俗稱為焊錫。

常用焊料具備的條件:

1)焊料的熔點(diǎn)要低于被焊工件。

2)易于與被焊物連成一體，要具有一定的抗壓能力。

3)要有較好的導(dǎo)電性能。

4)要有較快的結(jié)晶速度。

常用焊料的種類

根據(jù)熔點(diǎn)不同可分為硬焊料和軟焊料；根據(jù)組成成分不同可分為錫鉛焊料、銀焊料、銅焊料等。在錫焊工藝中，一般使用錫鉛合金焊料。

1)錫鉛焊料——是常用的錫鉛合金焊料，主要由錫和鉛組成，還含有銻等微量金屬成分。

錫鉛焊料主要用途:廣泛用于電子行業(yè)的軟釬焊、散熱器及五金等各行業(yè)波峰焊、浸焊等精密焊接。特殊焊接工藝以及噴涂、電鍍等。經(jīng)過特殊工藝調(diào)質(zhì)精煉處理而生產(chǎn)成的抗氧化焊錫條,具有獨(dú)特的高抗氧化性能,浮渣比普通焊料少,具有損耗少、流動(dòng)性好,可焊性強(qiáng)、焊點(diǎn)均勻、光亮等特點(diǎn).

錫鉛焊料條

錫鉛焊料標(biāo)準(zhǔn):GB/T8012-2000/GB/T3131-2001

2)共晶焊錫——是指達(dá)到共晶成分的錫鉛焊料，合金成分是錫的含量為61．9%、鉛的含量為38．1%。在實(shí)際應(yīng)用中一般將含錫60%，含鉛40%的焊錫就稱為共晶焊錫。在錫和鉛的合金中，除純錫、純銅和共晶成分是在單一溫度下熔化外，其他合金都是在一個(gè)區(qū)域內(nèi)熔化的，所以共晶焊錫是錫鉛焊料中性能最好的一種。

Eutectic solders(共晶焊錫)：兩種或更多的金屬合金，具有最低的熔化點(diǎn)，當(dāng)加熱時(shí)，共晶合金直接從固態(tài)變到液態(tài)，而不經(jīng)過塑性階段。

常用焊料的形狀：

焊料在使用時(shí)常按規(guī)定的尺寸加工成形，有片狀、塊狀、棒狀、帶狀和絲狀等多種。

1)絲狀焊料——通常稱為焊錫絲，中心包著松香，叫松脂芯焊絲，手工烙鐵錫焊時(shí)常用。松脂芯焊絲的外徑通常有0．5mm、0．6mm、0．8mm、1．Omm、1．2mm、1．6mm、2．Omm、2．3mm、3．Omm等規(guī)格。

2)片狀焊料——常用于硅片及其他片狀焊件的焊接。

3)帶狀焊料——常用于自動(dòng)裝配的生產(chǎn)線上，用自動(dòng)焊機(jī)從制成帶狀的焊料上沖切一段進(jìn)行焊接，以提高生產(chǎn)效率。

4)焊料膏——將焊料與助焊劑拌和在一起制成，焊接時(shí)先將焊料膏涂在印制電路板上，然后進(jìn)行焊接，在自動(dòng)貼片工藝上已經(jīng)大量使用。

在20世紀(jì)70年代的表面貼裝技術(shù)(Surface Mount Technology，簡稱SMT)，是指在印制電路板焊盤上印刷、涂布焊錫膏，并將表面貼裝元器件準(zhǔn)確的貼放到涂有焊錫膏的焊盤上，按照特定的回流溫度曲線加熱電路板，讓焊錫膏熔化，其合金成分冷卻凝固后在元器件與印制電路板之間形成焊點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)冶金連接的技術(shù)。

焊錫膏是伴隨著SMT應(yīng)運(yùn)而生的一種新型焊接材料。焊錫膏是一個(gè)復(fù)雜的體系，是由焊錫粉、助焊劑以及其它的添加物混合而成的膏體。焊錫膏在常溫下有一定的粘性，可將電子元器件初粘在既定位置，在焊接溫度下，隨著溶劑和部分添加劑的揮發(fā)，將被焊元器件與印制電路焊盤焊接在一起形成永久連接。

焊錫膏過程設(shè)備

在錫膏印刷過程中，印刷機(jī)是達(dá)到所希望的印刷品質(zhì)的關(guān)鍵。今天可購買到的絲印機(jī)分為兩種主要類型：實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)。每個(gè)類型有進(jìn)一步的分類，因?yàn)槊總€(gè)公司希望從實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)類型的印刷機(jī)得到不同的性能水平。例如，一個(gè)公司的研究與開發(fā)部門(R&D)使用實(shí)驗(yàn)室類型制作產(chǎn)品原型，而生產(chǎn)則會(huì)用另一種類型。還有，生產(chǎn)要求可能變化很大，取決于產(chǎn)量。因?yàn)榧す馇懈钤O(shè)備是不可能分類的，最好是選擇與所希望的應(yīng)用相適應(yīng)的絲印機(jī)。

在手工或半自動(dòng)印刷機(jī)中，錫膏是手工地放在模板/絲網(wǎng)上，這時(shí)印刷刮板(squeegee)處于模板的另一端。在自動(dòng)印刷機(jī)中，錫膏是自動(dòng)分配的。在印刷過程中，印刷刮板向下壓在模板上，使模板底面接觸到電路板頂面。當(dāng)刮板走過所腐蝕的整個(gè)圖形區(qū)域長度時(shí)，錫膏通過模板/絲網(wǎng)上的開孔印刷到焊盤上。

在錫膏已經(jīng)沉積之后，絲網(wǎng)在刮板之后馬上脫開(snap off)，回到原地。這個(gè)間隔或脫開距離是設(shè)備設(shè)計(jì)所定的，大約0.020"~0.040"。脫開距離與刮板壓力是兩個(gè)達(dá)到良好印刷品質(zhì)的與設(shè)備有關(guān)的重要變量。

如果沒有脫開，這個(gè)過程叫接觸(on-contact)印刷。當(dāng)使用全金屬模板和刮刀時(shí)，使用接觸印刷。非接觸(off-contact)印刷用于柔性的金屬絲網(wǎng)。

刮板(squeegee)類型

刮板的磨損、壓力和硬度決定印刷質(zhì)量，應(yīng)該仔細(xì)監(jiān)測。對可接受的印刷品質(zhì)，刮板邊緣應(yīng)該鋒利和直線。刮板壓力低造成遺漏和粗糙的邊緣，而刮板壓力高或很軟的刮板將引起斑點(diǎn)狀的(smeared)印刷，甚至可能損壞刮板和模板或絲網(wǎng)。過高的壓力也傾向于從寬的開孔中挖出錫膏，引起焊錫圓角不夠。

常見有兩種刮板類型：橡膠或聚氨酯(polyurethane)刮板和金屬刮板。當(dāng)使用橡膠刮板時(shí)，使用70-90橡膠硬度計(jì)(durometer)硬度的刮板。當(dāng)使用過高的壓力時(shí)，滲入到模板底部的錫膏可能造成錫橋，要求頻繁的底部抹擦。為了防止底部滲透，焊盤開口在印刷時(shí)必須提供密封(gasketing)作用。這取決于模板開孔壁的粗糙度。

金屬刮刀也是常用的。隨著更密間距元件的使用，金屬刮刀的用量在增加。它們由不銹鋼或黃銅制成，具有平的刀片形狀，使用的印刷角度為30~45°。一些刮刀涂有潤滑材料。因?yàn)槭褂幂^低的壓力，它們不會(huì)從開孔中挖出錫膏，還因?yàn)槭墙饘俚?，它們不象橡膠刮板那樣容易磨損，因此不需要鋒利。它們比橡膠刮板成本貴得多，并可能引起模板磨損。

使用不同的刮板類型在使用標(biāo)準(zhǔn)元件和密腳元件的印刷電路裝配(PCA)中是有區(qū)分的。錫膏量的要求對每一種元件有很大的不同。密間距元件要求比標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝元件少得多的焊錫量。焊盤面積和厚度控制錫膏量。

一些工程師使用雙厚度的模板來對密腳元件和標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝焊盤施用適當(dāng)?shù)腻a膏數(shù)量。其它工程師采用一種不同的方法 - 他們使用不需要經(jīng)常鋒利的更經(jīng)濟(jì)的金屬刮刀。用金屬刮刀更容易防止錫膏沉積量的變化，但這種方法要求改良的模板開孔設(shè)計(jì)來防止在密間距焊盤上過多的錫膏沉積。這個(gè)方法在工業(yè)上變得更受歡迎，但是，使用雙厚度印刷的橡膠刮板也還沒有消失。

模板(stencil)類型

重要的印刷品質(zhì)變量包括模板孔壁的精度和光潔度。保存模板寬度與厚度的適當(dāng)?shù)目v橫比(aspect ratio)是重要的。推薦的縱橫比為1.5。這對防止模板阻塞是重要。一般，如果縱橫比小于1.5，錫膏會(huì)保留在開孔內(nèi)。除了縱橫比之外，如IPC-7525《模板設(shè)計(jì)指南》所推薦的，還要有大于0.66的面積比(焊盤面積除以孔壁面積)。IPC-7525可作為模板設(shè)計(jì)的一個(gè)良好開端。

制作開孔的工藝過程控制開孔壁的光潔度和精度。有三種常見的制作模板的工藝：化學(xué)腐蝕、激光切割和加成(additive)工藝。

1）化學(xué)腐蝕(chemically etched)模板

金屬模板和柔性金屬模板是使用兩個(gè)陽性圖形通過從兩面的化學(xué)研磨來蝕刻的。在這個(gè)過程中，蝕刻不僅在所希望的垂直方向進(jìn)行，而且在橫向也有。這叫做底切(undercutting) - 開孔比希望的較大，造成額外的焊錫沉積。因?yàn)?0/50從兩面進(jìn)行蝕刻，其結(jié)果是幾乎直線的孔壁，在中間有微微沙漏形的收窄。

因?yàn)殡娢g刻模板孔壁可能不平滑，電拋光，一個(gè)微蝕刻工藝，是達(dá)到平滑孔壁的一個(gè)方法。另一個(gè)達(dá)到較平滑孔壁的方法是鍍鎳層(nickel plating)。拋光或平滑的表面對錫膏的釋放是好的，但可能引起錫膏越過模板表面而不在刮板前滾動(dòng)。這個(gè)問題可通過選擇性地拋光孔壁而不是整個(gè)模板表面來避免。鍍鎳進(jìn)一步改善平滑度和印刷性能?？墒牵鼫p小了開孔，要求圖形調(diào)整。

2）激光切割(laser-cut)模板

激光切割是另一種減去(subtractive)工藝，但它沒有底切問題。模板直接從Gerber數(shù)據(jù)制作，因此開孔精度得到改善。數(shù)據(jù)可按需要調(diào)整以改變尺寸。更好的過程控制也會(huì)改善開孔精度。激光切割模板的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是孔壁可成錐形?；瘜W(xué)蝕刻的模板也可以成錐形，如果只從一面腐蝕，但是開孔尺寸可能太大。板面的開口稍微比刮板面的大一點(diǎn)的錐形開孔(0.001"~0.002"，產(chǎn)生大約2°的角度)，對錫膏釋放更容易。

激光切割可以制作出小至0.004"的開孔寬度，精度達(dá)到0.0005"，因此很適合于超密間距(ultra-fine-pitch)的元件印刷。激光切割的模板也會(huì)產(chǎn)生粗糙的邊緣，因?yàn)樵谇懈钇陂g汽化的金屬變成金屬渣。這可能引起錫膏阻塞。更平滑的孔壁可通過微蝕刻來產(chǎn)生。激光切割的模板如果沒有預(yù)先對需要較薄的區(qū)域進(jìn)行化學(xué)腐蝕，就不能制成臺(tái)階式多級模板。激光一個(gè)一個(gè)地切割每一個(gè)開孔，因此模板成本是要切割的開孔數(shù)量而定。

3）電鑄成型(electroformed)模板

制作模板的第三種工藝是一種加成工藝，最普遍地叫做電鑄成型。在這個(gè)工藝中，鎳沉積在銅質(zhì)的陰極心上以形成開孔。一種光敏干膠片疊層在銅箔上(大約0.25"厚度)。膠片用紫外光通過有模板圖案的遮光膜進(jìn)行聚合。經(jīng)過顯影后，在銅質(zhì)心上產(chǎn)生陰極圖案，只有模板開孔保持用光刻膠(photoresist)覆蓋。然后在光刻膠的周圍通過鍍鎳形成了模板。在達(dá)到所希望的模板厚度后，把光刻膠從開孔除掉。電鑄成型的鎳箔通過彎曲從銅心上分開 - 一個(gè)關(guān)鍵的工藝步驟。箔片準(zhǔn)備好裝框，制作模板的其它步驟。

電鑄成型臺(tái)階式模板可以做得到，但成本增加。由于可達(dá)到精密的公差，電鑄成型的模板提供良好的密封作用，減少了模板底面的錫膏滲漏。這意味著模板底面擦拭的頻率顯著地降低，減少潛在的錫橋。

結(jié)論

化學(xué)腐蝕和激光切割是制作模板的減去工藝?；瘜W(xué)蝕刻工藝是最老的、使用最廣的。激光切割相對較新，而電鑄成型模板是最新時(shí)興的東西。

為了達(dá)到良好的印刷結(jié)果，必須有正確的錫膏材料(黏度、金屬含量、最大粉末尺寸和盡可能最低的助焊劑活性)、正確的工具(印刷機(jī)、模板和刮刀)和正確的工藝過程(良好的定位、清潔拭擦)的結(jié)合。

焊錫膏吞吐量

吞吐量定義為：在給定的時(shí)間周期內(nèi)，可以生產(chǎn)出多少合格的印刷電路板。

影響一條SMT生產(chǎn)線產(chǎn)量的因素是多種多樣的，經(jīng)常提到的一個(gè)因素是錫膏印刷設(shè)備的周期。過去，“機(jī)器周期”用作主要設(shè)備生產(chǎn)吞吐量的一個(gè)重要指標(biāo)，但對一臺(tái)模板印刷機(jī)或其它電子制造設(shè)備來說，它僅僅是量度真實(shí)產(chǎn)量的一個(gè)因素。電子制造業(yè)經(jīng)常交換使用周期和吞吐量兩個(gè)術(shù)語，事實(shí)上，它們在機(jī)器性能的量度工作中是兩種不同的因素。

焊錫膏周期

周期的定義是機(jī)器可以完成的電路板的裝卸、對位等基本功能任務(wù)的速度。一般包含以下內(nèi)容：電路板進(jìn)出機(jī)器的運(yùn)動(dòng)、電路板按已定目標(biāo)（模板基準(zhǔn)標(biāo)記）進(jìn)行校正、電路板運(yùn)動(dòng)到其必須的位置，以及電路板傳送到下道工序的時(shí)間。機(jī)器主要功能的實(shí)際完成（在本例中是錫膏的實(shí)際印刷）一般要依賴于定義機(jī)器周期的各個(gè)公認(rèn)元素。大多數(shù)情況下，錫膏印刷設(shè)備的供應(yīng)商只把機(jī)器的周期定義為印刷電路板送進(jìn)、送出機(jī)器，以及印刷電路板按已定目標(biāo)（模板基準(zhǔn)標(biāo)記）校正的過程。

很多時(shí)候真正的印刷動(dòng)作并不包括在錫膏印刷機(jī)的周期內(nèi)。印刷動(dòng)作在很大程度上依賴于使用的錫膏和生產(chǎn)的基板尺寸。大多數(shù)現(xiàn)代錫膏印刷設(shè)備刮板的的運(yùn)動(dòng)速度可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于實(shí)際錫膏印刷的要求。許多客戶仍在使用那些必須緩慢印制的錫膏，這經(jīng)常成為錫膏印刷工藝周期的一個(gè)主要時(shí)間因素。正是由于材料會(huì)產(chǎn)生很多影響變量，設(shè)備制造商便將周期的定義內(nèi)容縮減為自己可控的那些項(xiàng)目。

我們應(yīng)該把機(jī)器周期定義考慮得更寬泛一些，以使更好地理解機(jī)器吞吐量與設(shè)備利用率。更寬泛的定義除了包括上述所有功能，還需加上機(jī)器執(zhí)行的所有“間接”(overhead)功能?！伴g接”功能定義是：不直接包括在電路板傳送和準(zhǔn)確印刷錫膏的實(shí)際操作中的所有其它機(jī)器功能。大多數(shù)的現(xiàn)代錫膏印刷機(jī)都可以執(zhí)行許多“間接”功能，如模板清洗、二維(2D)印后檢驗(yàn)、模板上錫膏的涂覆等，有些更先進(jìn)的系統(tǒng)甚至提供對錫膏印刷的三維(3D)印后檢驗(yàn)、慢速脫離(snap-off)、定位支撐針的安裝，以及對統(tǒng)計(jì)過程控制和其它管理與質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集功能，作為機(jī)器的附加功能。

當(dāng)采用機(jī)器周期的這種擴(kuò)展定義時(shí)，很難對錫膏印刷機(jī)設(shè)備作出比較，因?yàn)橐话闱闆r下這些功能代替了手工和離線的保證工藝質(zhì)量功能。必須花時(shí)間來徹底理解每個(gè)“間接”功能如何完成自己的任務(wù)，才能夠?qū)C(jī)器的性能作出正確的評估。在證明某項(xiàng)功能的價(jià)值時(shí)，機(jī)器執(zhí)行間接任務(wù)的速度當(dāng)然是主要考慮因素，同時(shí)，還必須考慮機(jī)器將以怎樣的精確度和可重復(fù)性執(zhí)行間接操作。許多印刷設(shè)備能夠并行地執(zhí)行幾個(gè)“間接”功能，這樣不會(huì)由于增加功能造成吞吐量的實(shí)際損失。如果機(jī)器可以并行地執(zhí)行兩、三個(gè)“間接”功能，并且仍能提供“最佳”的精確度和可重復(fù)性，則該機(jī)器（按照上述擴(kuò)展定義方法）就具有最快的機(jī)器周期。

如何有效評估印刷機(jī)的實(shí)際吞吐量？

為了有效評估一臺(tái)印刷機(jī)的實(shí)際吞吐量，必須考慮以下變量：

周期，及測量電路板上板、定位、送至印刷高度、回到傳送高度、下板的過程。但不包括實(shí)際的印刷動(dòng)作。

印刷參數(shù)，包括：施加的力量、刮板運(yùn)動(dòng)及速度參數(shù)等。這些參數(shù)受電路板尺寸、元件密度、元件間距以及錫膏構(gòu)成(由于不同的流變學(xué)特性，大型元件一般意味著不同的速度)的影響。

錫膏印刷周期的優(yōu)化需要使用可以快速印刷的錫膏。電路路尺寸越大，實(shí)際印刷動(dòng)作對周期長短的影響就越重要。如果我們的錫膏每秒只能印刷 2 英寸，用它加工一塊 12 英寸電路板的過程要耗時(shí) 6 秒種。如果換用一臺(tái)每秒印刷 8 英寸的錫膏，則印刷時(shí)間可以降低為 1.5 秒。

是否使用刮板或封閉印刷頭？

封閉印刷頭節(jié)省了將錫膏涂覆在模板上的時(shí)間。即使使用了自動(dòng)錫膏涂覆系統(tǒng)，機(jī)器也要花時(shí)間將新的錫膏涂在模板上。當(dāng)要從一種電路板轉(zhuǎn)換到另一種電路板時(shí)，封閉印刷頭更顯示出獨(dú)有的優(yōu)勢。因?yàn)樗械腻a膏都已經(jīng)裝在封閉印刷頭中。在清潔模板前，只需從模板上刮去很少量的錫膏。并且由于下一種產(chǎn)品的錫膏已經(jīng)裝在印刷頭中了，錫膏的浪費(fèi)量也很少。

錫膏涂覆：在使用刮板時(shí)，如何向模板涂覆錫膏。影響它的因素包括涂覆方法（人工或自動(dòng)涂覆），以及開孔密度和PCB的尺寸，這些將決定錫膏補(bǔ)充的頻率。

操作軟件的“易用性”

軟件必須易于使用。所有可控功能的操作都必須易于理解。軟件界面必須盡可能直觀以簡化操作。這有助于機(jī)器的組裝、轉(zhuǎn)換以及正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對系統(tǒng)長期生產(chǎn)的產(chǎn)量有很大影響。

模板清洗頻率與方法。

所有的錫膏印刷工藝都需要按某種頻度來清潔模板。模板擦拭的頻度是多種變量的函數(shù)，包括模板設(shè)計(jì)、印刷電路板的最后表面處理（熱風(fēng)整平 HASL、浸銀、浸鎳/金、有機(jī)可焊性保護(hù)層OSP，等）、印刷過程中電路板的支持，等。即使是最優(yōu)設(shè)計(jì)的錫膏印刷工藝也必須進(jìn)行模板清潔，所以我們必須對某臺(tái)機(jī)器如何完成這一功能作出評估。所有的現(xiàn)代錫膏印刷設(shè)備均提供模板清洗功能。必須清楚是否需要在執(zhí)行模板清潔功能時(shí)使用真空或溶劑來協(xié)助清洗工作。

模板至電路板的慢速脫離距離與速度。所有系統(tǒng)都各不相同，由于密度越來越高，有些 PCB 板需要更慢的分離速度，以改善模板與沉積錫膏的分離。

印后檢驗(yàn)

大多數(shù)現(xiàn)代錫膏印刷設(shè)備都提供二維(2D)印后檢驗(yàn)功能，有些還可以為關(guān)鍵設(shè)備的錫膏沉積提供三維(3D)印后檢驗(yàn)功能。所有的 2D 和 3D 印后檢驗(yàn)系統(tǒng)的工作各不相同，所以，要了解可測量的各個(gè)變量、方法，以及懂得如何使用結(jié)果數(shù)據(jù)，這對評估附加工作的價(jià)值非常重要。

裝配與轉(zhuǎn)換方案，包括相關(guān)的 MTTA。

當(dāng)從一種產(chǎn)品變更為另一種產(chǎn)品時(shí)，需要進(jìn)行大量的錫膏印刷設(shè)備的轉(zhuǎn)換工作。許多錫膏印刷流程在一天里要進(jìn)行數(shù)次轉(zhuǎn)換。必須清楚你的設(shè)備要花多少時(shí)間才能從一種產(chǎn)品轉(zhuǎn)換到另一種產(chǎn)品。哪些產(chǎn)品轉(zhuǎn)換變量對機(jī)器的優(yōu)化運(yùn)行特別重要？

工藝統(tǒng)計(jì)控制策略（SPC）

如上所述，吞吐量是在給定時(shí)間周期內(nèi)裝配完成的合格電路板數(shù)量。工藝質(zhì)量對實(shí)現(xiàn)最高吞吐量至關(guān)重要，因此必須盡可能“實(shí)時(shí)”地了解工藝運(yùn)行的情況。我們不能在生產(chǎn)運(yùn)行結(jié)束后才通過發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行補(bǔ)救式的優(yōu)化工作。我們必須提倡一種“前瞻”式的生產(chǎn)，防止形成一種只被用來發(fā)現(xiàn)缺陷的“反應(yīng)”式生產(chǎn)。

焊錫膏清除方法

問題：可以用小刮鏟來將誤印的錫膏從板上去掉嗎？這會(huì)不會(huì)將錫膏和小錫珠弄到孔里和小的縫隙里？解答：用小刮鏟刮的方法來將錫膏從誤印的板上去掉可能造成一些問題。一般可行的辦法是將誤印的板浸入一種兼容的溶劑中，如加入某種添加劑的水，然后用軟毛刷子將小錫珠從板上去除。寧愿反復(fù)的浸泡與洗刷，而不要猛烈的干刷或鏟刮。在錫膏印刷之后，操作員等待清洗誤印的時(shí)間越長，越難去掉錫膏。誤印的板應(yīng)該在發(fā)現(xiàn)問題之后馬上放入浸泡的溶劑中，因?yàn)殄a膏在干之前容易清除。

避免用布條去抹擦，以防止錫膏和其他污染物涂抹在板的表面上。在浸泡之后，用輕柔的噴霧沖刷經(jīng)?？梢詭椭サ舨幌Ｍ械腻a膏。同時(shí)還推薦用熱風(fēng)干燥。如果使用了臥式模板清洗機(jī)，要清洗的面應(yīng)該朝下，以允許錫膏從板上掉落。

照例，注意一些細(xì)節(jié)可以消除不希望有的情況，如錫膏的誤印和從板上清除為固化的錫膏。在所希望的位置沉積適當(dāng)數(shù)量的錫膏是我們的目標(biāo)。弄臟了的工具、干涸的錫膏、模板與板的不對位，都可能造成在模板底面甚至裝配上有不希望有的錫膏。在印刷工藝期間，在印刷周期之間按一定的規(guī)律擦拭模板。保證模板坐落在焊盤上，而不是在阻焊層上，以保證一個(gè)清潔的錫膏印刷工藝。在線的、實(shí)時(shí)的錫膏檢查和元件貼裝之后回流之前的檢查，都是對減少在焊接發(fā)生之前工藝缺陷有幫助的工藝步驟。

對于密間距(fine-pitch)模板，如果由于薄的模板橫截面彎曲造成引腳之間的損傷，它會(huì)造成錫膏沉積在引腳之間，產(chǎn)生印刷缺陷和/或短路。低粘性的錫膏也可能造成印刷缺陷。例如，印刷機(jī)運(yùn)行溫度高或者刮刀速度高可以減小錫膏在使用中的粘性，由于沉積過多錫膏而造成印刷缺陷和橋接。

總的來講，對材料缺乏足夠的控制、錫膏沉積的方法和設(shè)備是在回流焊接工藝中缺陷的主要原因。

什么類型的裝配板的分板(depaneling)設(shè)備提供最好的結(jié)果？

有幾種分板系統(tǒng)提供各種將裝配板分板的技術(shù)。照例，在選擇這種設(shè)備時(shí)應(yīng)該考慮許多因素。不管有沒有定線(routing)、鋸割(sawing)或沖切(blanking)用來將單個(gè)的板從組合板分開，分板過程中穩(wěn)定的支撐是最重要的因素。沒有支撐，產(chǎn)生的應(yīng)力可能損傷基板和焊接點(diǎn)。扭曲板、或在分板期間給裝配產(chǎn)生應(yīng)力都可能造成隱藏或明顯的缺陷。雖然鋸割經(jīng)?？梢蕴峁┳钚〉拈g隙，但是用工具的剪切或沖切可以提供較清潔的、更加受控的結(jié)果。

為了避免元件損傷，許多裝配商企圖在要求分板的時(shí)候?qū)⒃附狱c(diǎn)保持在距離板的邊緣至少5.08mm。敏感的陶瓷電容或二極管可能要求格外的小心與考慮。

焊膏的回流焊接是用在SMT裝配工藝中的主要板級互連方法，這種焊接方法把所需要的焊接特性極好地結(jié)合在一起，這些特性包括易于加工、對各種SMT設(shè)計(jì)有廣泛的兼容性，具有高的焊接可靠性以及成本低等；然而，在回流焊接被用作為最重要的SMT元件級和板級互連方法的時(shí)候，它也受到要求進(jìn)一步改進(jìn)焊接性能的挑戰(zhàn)，事實(shí)上，回流焊接技術(shù)能否經(jīng)受住這一挑戰(zhàn)將決定焊膏能否繼續(xù)作為首要的SMT焊接材料，尤其是在超細(xì)微間距技術(shù)不斷取得進(jìn)展的情況之下。下面我們將探討影響改進(jìn)回流焊接性能的幾個(gè)主要問題，為發(fā)激發(fā)工業(yè)界研究出解決這一課題的新方法，我們分別對每個(gè)問題簡要介紹如下：

焊錫膏元件固定

雙面回流焊接已采用多年，在此，先對第一面進(jìn)行印刷布線，安裝元件和軟熔，然后翻過來對電路板的另一面進(jìn)行加工處理，為了更加節(jié)省起見，某些工藝省去了對第一面的軟熔，而是同時(shí)軟熔頂面和底面，典型的例子是電路板底面上僅裝有小的元件，如芯片電容器和芯片電阻器，由于印刷電路板（PCB）的設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，裝在底面上的元件也越來越大，結(jié)果軟熔時(shí)元件脫落成為一個(gè)重要的問題。顯然，元件脫落現(xiàn)象是由于軟熔時(shí)熔化了的焊料對元件的垂直固定力不足，而垂直固定力不足可歸因于元件重量增加，元件的可焊性差，焊劑的潤濕性或焊料量不足等。其中，第一個(gè)因素是最根本的原因。如果在對后面的三個(gè)因素加以改進(jìn)后仍有元件脫落現(xiàn)象存在，就必須使用SMT粘結(jié)劑。顯然，使用粘結(jié)劑將會(huì)使軟熔時(shí)元件自對準(zhǔn)的效果變差。

焊錫膏未焊滿

未焊滿是在相鄰的引線之間形成焊橋。通常，所有能引起焊膏坍落的因素都會(huì)導(dǎo)致未焊滿，這些因素包括：1，升溫速度太快；2，焊膏的觸變性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢復(fù)太慢；3，金屬負(fù)荷或固體含量太低；4，粉料粒度分布太廣；5；焊劑表面張力太小。但是，坍落并非必然引起未焊滿，在軟熔時(shí)，熔化了的未焊滿焊料在表面張力的推動(dòng)下有斷開的可能，焊料流失現(xiàn)象將使未焊滿問題變得更加嚴(yán)重。在此情況下，由于焊料流失而聚集在某一區(qū)域的過量的焊料將會(huì)使熔融焊料變得過多而不易斷開。

除了引起焊膏坍落的因素而外，下面的因素也引起未滿焊的常見原因：1，相對于焊點(diǎn)之間的空間而言，焊膏熔敷太多；2，加熱溫度過高；3，焊膏受熱速度比電路板更快；4，焊劑潤濕速度太快；5，焊劑蒸氣壓太低；6；焊劑的溶劑成分太高；7，焊劑樹脂軟化點(diǎn)太低。

焊錫膏斷續(xù)潤濕

焊料膜的斷續(xù)潤濕是指有水出現(xiàn)在光滑的表面上（1.4.5.），這是由于焊料能粘附在大多數(shù)的固體金屬表面上，并且在熔化了的焊料覆蓋層下隱藏著某些未被潤濕的點(diǎn)，因此，在最初用熔化的焊料來覆蓋表面時(shí)，會(huì)有斷續(xù)潤濕現(xiàn)象出現(xiàn)。亞穩(wěn)態(tài)的熔融焊料覆蓋層在最小表面能驅(qū)動(dòng)力的作用下會(huì)發(fā)生收縮，不一會(huì)兒之后就聚集成分離的小球和脊?fàn)疃d起物。斷續(xù)潤濕也能由部件與熔化的焊料相接觸時(shí)放出的氣體而引起。由于有機(jī)物的熱分解或無機(jī)物的水合作用而釋放的水分都會(huì)產(chǎn)生氣體。水蒸氣是這些有關(guān)氣體的最常見的成份，在焊接溫度下，水蒸氣具極強(qiáng)的氧化作用，能夠氧化熔融焊料膜的表面或某些表面下的界面（典型的例子是在熔融焊料交界上的金屬氧化物表面）。常見的情況是較高的焊接溫度和較長的停留時(shí)間會(huì)導(dǎo)致更為嚴(yán)重的斷續(xù)潤濕現(xiàn)象，尤其是在基體金屬之中，反應(yīng)速度的增加會(huì)導(dǎo)致更加猛烈的氣體釋放。與此同時(shí)，較長的停留時(shí)間也會(huì)延長氣體釋放的時(shí)間。以上兩方面都會(huì)增加釋放出的氣體量，消除斷續(xù)潤濕現(xiàn)象的方法是：1，降低焊接溫度；2，縮短軟熔的停留時(shí)間；3，采用流動(dòng)的惰性氣氛；4，降低污染程度。

焊錫膏低殘留物

對不用清理的軟熔工藝而言，為了獲得裝飾上或功能上的效果，常常要求低殘留物，對功能要求方面的例子包括“通過在電路中測試的焊劑殘留物來探查測試堆焊層以及在插入接頭與堆焊層之間或在插入接頭與軟熔焊接點(diǎn)附近的通孔之間實(shí)行電接觸”，較多的焊劑殘?jiān)?huì)導(dǎo)致在要實(shí)行電接觸的金屬表層上有過多的殘留物覆蓋，這會(huì)妨礙電連接的建立，在電路密度日益增加的情況下，這個(gè)問題越發(fā)受到人們的關(guān)注。

顯然，不用清理的低殘留物焊膏是滿足這個(gè)要求的一個(gè)理想的解決辦法。然而，與此相關(guān)的軟熔必要條件卻使這個(gè)問題變得更加復(fù)雜化了。為了預(yù)測在不同級別的惰性軟熔氣氛中低殘留物焊膏的焊接性能，提出一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)的模型，這個(gè)模型預(yù)示，隨著氧含量的降低，焊接性能會(huì)迅速地改進(jìn)，然后逐漸趨于平穩(wěn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著氧濃度的降低，焊接強(qiáng)度和焊膏的潤濕能力會(huì)有所增加，此外，焊接強(qiáng)度也隨焊劑中固體含量的增加而增加。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所提出的模型是可比較的，并強(qiáng)有力地證明了模型是有效的，能夠用以預(yù)測焊膏與材料的焊接性能，因此，可以斷言，為了在焊接工藝中成功地采用不用清理的低殘留物焊料，應(yīng)當(dāng)使用惰性的軟熔氣氛。

焊錫膏間隙

間隙是指在元件引線與電路板焊點(diǎn)之間沒有形成焊接點(diǎn)。一般來說，這可歸因于以下四方面的原因：1，焊料熔敷不足；2，引線共面性差；3，潤濕不夠；4，焊料損耗棗這是由預(yù)鍍錫的印刷電路板上焊膏坍落，引線的芯吸作用（2.3.4）或焊點(diǎn)附近的通孔引起的,引線共面性問題是新的重量較輕的12密耳（μm）間距的四芯線扁平集成電路(QFP棗Quad flat packs)的一個(gè)特別令人關(guān)注的問題,為了解決這個(gè)問題,提出了在裝配之前用焊料來預(yù)涂覆焊點(diǎn)的方法(9),此法是擴(kuò)大局部焊點(diǎn)的尺寸并沿著鼓起的焊料預(yù)覆蓋區(qū)形成一個(gè)可控制的局部焊接區(qū),并由此來抵償引線共面性的變化和防止間隙,引線的芯吸作用可以通過減慢加熱速度以及讓底面比頂面受熱更多來加以解決,此外,使用潤濕速度較慢的焊劑,較高的活化溫度或能延緩熔化的焊膏(如混有錫粉和鉛粉的焊膏)也能最大限度地減少芯吸作用.在用錫鉛覆蓋層光整電路板之前,用焊料掩膜來覆蓋連接路徑也能防止由附近的通孔引起的芯吸作

焊錫膏成球不良

BGA成球常遇到諸如未焊滿,焊球不對準(zhǔn),焊球漏失以及焊料量不足等缺陷,這通常是由于軟熔時(shí)對球體的固定力不足或自定心力不足而引起。固定力不足可能是由低粘稠,高阻擋厚度或高放氣速度造成的；而自定力不足一般由焊劑活性較弱或焊料量過低而引起。

BGA成球作用可通過單獨(dú)使用焊膏或者將焊料球與焊膏以及焊料球與焊劑一起使用來實(shí)現(xiàn); 正確的可行方法是將整體預(yù)成形與焊劑或焊膏一起使用。最通用的方法看來是將焊料球與焊膏一起使用，利用錫62或錫63球焊的成球工藝產(chǎn)生了極好的效果。在使用焊劑來進(jìn)行錫62或錫63球焊的情況下,缺陷率隨著焊劑粘度,溶劑的揮發(fā)性和間距尺寸的下降而增加，同時(shí)也隨著焊劑的熔敷厚度，焊劑的活性以及焊點(diǎn)直徑的增加而增加，在用焊膏來進(jìn)行高溫熔化的球焊系統(tǒng)中，沒有觀察到有焊球漏失現(xiàn)象出現(xiàn)，并且其對準(zhǔn)精確度隨焊膏熔敷厚度與溶劑揮發(fā)性，焊劑的活性，焊點(diǎn)的尺寸與可焊性以及金屬負(fù)載的增加而增加，在使用錫63焊膏時(shí)，焊膏的粘度，間距與軟熔截面對高熔化溫度下的成球率幾乎沒有影響。在要求采用常規(guī)的印刷棗釋放工藝的情況下，易于釋放的焊膏對焊膏的單獨(dú)成球是至關(guān)重要的。整體預(yù)成形的成球工藝也是很的發(fā)展的前途的。減少焊料鏈接的厚度與寬度對提高成球的成功率也是相當(dāng)重要的。

焊錫膏形成孔隙

形成孔隙通常是一個(gè)與焊接接頭的相關(guān)的問題。尤其是應(yīng)用SMT技術(shù)來軟熔焊膏的時(shí)候，在采用無引線陶瓷芯片的情況下，絕大部分的大孔隙(>0.0005英寸/0.01毫米)是處于LCCC焊點(diǎn)和印刷電路板焊點(diǎn)之間，與此同時(shí),在LCCC城堡狀物附近的角焊縫中,僅有很少量的小孔隙，孔隙的存在會(huì)影響焊接接頭的機(jī)械性能,并會(huì)損害接頭的強(qiáng)度,延展性和疲勞壽命,這是因?yàn)榭紫兜纳L會(huì)聚結(jié)成可延伸的裂紋并導(dǎo)致疲勞，孔隙也會(huì)使焊料的應(yīng)力和 協(xié)變增加,這也是引起損壞的原因。此外,焊料在凝固時(shí)會(huì)發(fā)生收縮,焊接電鍍通孔時(shí)的分層排氣以及夾帶焊劑等也是造成孔隙的原因。

在焊接過程中,形成孔隙的械制是比較復(fù)雜的，一般而言,孔隙是由軟熔時(shí)夾層狀結(jié)構(gòu)中的焊料中夾帶的焊劑排氣而造成的(2,13)孔隙的形成主要由金屬化區(qū)的可焊性決定,并隨著焊劑活性的降低,粉末的金屬負(fù)荷的增加以及引線接頭下的覆蓋區(qū)的增加而變化,減少焊料顆粒的尺寸僅能銷許增加孔隙。此外,孔隙的形成也與焊料粉的聚結(jié)和消除固定金屬氧化物之間的時(shí)間分配有關(guān)。焊膏聚結(jié)越早，形成的孔隙也越多。通常,大孔隙的比例隨總孔隙量的增加而增加.與總孔隙量的分析結(jié)果所示的情況相比,那些有啟發(fā)性的引起孔隙形成因素將對焊接接頭的可靠性產(chǎn)生更大的影響,控制孔隙形成的方法包括:1,改進(jìn)元件/衫底的可焊性;2,采用具有較高助焊活性的焊劑;3,減少焊料粉狀氧化物;4,采用惰性加熱氣氛.5,減緩軟熔前的預(yù)熱過程.與上述情況相比,在BGA裝配中孔隙的形成遵照一個(gè)略有不同的模式(14).一般說來.在采用錫63焊料塊的BGA裝配中孔隙主要是在板級裝配階段生成的.在預(yù)鍍錫的印刷電路板上,BGA接頭的孔隙量隨溶劑的揮發(fā)性,金屬成分和軟熔溫度的升高而增加,同時(shí)也隨粉粒尺寸的減少而增加;這可由決定焊劑排出速度的粘度來加以解釋.按照這個(gè)模型,在軟熔溫度下有較高粘度的助焊劑介質(zhì)會(huì)妨礙焊劑從熔融焊料中排出,因此,增加夾帶焊劑的數(shù)量會(huì)增大放氣的可能性,從而導(dǎo)致在BGA裝配中有較大的孔隙度.在不考慮固定的金屬化區(qū)的可焊性的情況下,焊劑的活性和軟熔氣氛對孔隙生成的影響似乎可以忽略不計(jì).大孔隙的比例會(huì)隨總孔隙量的增加而增加,這就表明,與總孔隙量分析結(jié)果所示的情況相比,在BGA中引起孔隙生成的因素對焊接接頭的可靠性有更大的影響,這一點(diǎn)與在SMT工藝中空隙生城的情況相似。

當(dāng)錫膏至于一個(gè)加熱的環(huán)境中，錫膏回流分為五個(gè)階段　首先，用于達(dá)到所需粘度和絲印性能的溶劑開始蒸發(fā)，溫度上升必需慢(大約每秒3°C)，以限制沸騰和飛濺，防止形成小錫珠，還有，一些元件對內(nèi)部應(yīng)力比較敏感，如果元件外部溫度上升太快，會(huì)造成斷裂。

助焊劑活躍，化學(xué)清洗行動(dòng)開始，水溶性助焊劑和免洗型助焊劑都會(huì)發(fā)生同樣的清洗行動(dòng)，只不過溫度稍微不同。將金屬氧化物和某些污染從即將結(jié)合的金屬和焊錫顆粒上清除。好的冶金學(xué)上的錫焊點(diǎn)要求“清潔”的表面。

當(dāng)溫度繼續(xù)上升，焊錫顆粒首先單獨(dú)熔化，并開始液化和表面吸錫的“燈草”過程。這樣在所有可能的表面上覆蓋，并開始形成錫焊點(diǎn)。

這個(gè)階段最為重要，當(dāng)單個(gè)的焊錫顆粒全部熔化后，結(jié)合一起形成液態(tài)錫，這時(shí)表面張力作用開始形成焊腳表面，如果元件引腳與PCB焊盤的間隙超過4mil，則極可能由于表面張力使引腳和焊盤分開，即造成錫點(diǎn)開路。

冷卻階段，如果冷卻快，錫點(diǎn)強(qiáng)度會(huì)稍微大一點(diǎn)，但不可以太快而引起元件內(nèi)部的溫度應(yīng)力。

回流焊接要求總結(jié)：

重要的是有充分的緩慢加熱來安全地蒸發(fā)溶劑，防止錫珠形成和限制由于溫度膨脹引起的元件內(nèi)部應(yīng)力，造成斷裂痕可靠性問題。

其次，助焊劑活躍階段必須有適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和溫度，允許清潔階段在焊錫顆粒剛剛開始熔化時(shí)完成。

時(shí)間溫度曲線中焊錫熔化的階段是最重要的，必須充分地讓焊錫顆粒完全熔化，液化形成冶金焊接，剩余溶劑和助焊劑殘余的蒸發(fā)，形成焊腳表面。此階段如果太熱或太長，可能對元件和PCB造成傷害。

錫膏回流溫度曲線的設(shè)定，最好是根據(jù)錫膏供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行，同時(shí)把握元件內(nèi)部溫度應(yīng)力變化原則，即加熱溫升速度小于每秒3°C，和冷卻溫降速度小于5° C。

PCB裝配如果尺寸和重量很相似的話，可用同一個(gè)溫度曲線。

重要的是要經(jīng)常甚至每天檢測溫度曲線是否正確。

焊錫膏總 結(jié)

焊膏的回流焊接是SMT裝配工藝中的主要的板極互連方法，影響回流焊接的主要問題包括：底面元件的固定、未焊滿、斷續(xù)潤濕、低殘留物、間隙、焊料成球、焊料結(jié)珠、焊接角焊縫抬起、TombstoningBGA成球不良、形成孔隙等,問題還不僅限于此,在本文中未提及的問題還有浸析作用,金屬間化物,不潤濕,歪扭,無鉛焊接等.只有解決了這些問題,回流焊接作為一個(gè)重要的SMT裝配方法,才能在超細(xì)微間距的時(shí)代繼續(xù)成功地保留下去。

焊錫膏攪拌

1）手工攪拌：將錫膏從冰箱中取出，待回復(fù)室溫后再打開蓋（在25℃下，約需等三至四個(gè)小時(shí)），以攪拌刀將錫膏完全攪拌。如果封蓋破裂，錫膏會(huì)因吸收濕氣變成錫塊。

2）用自動(dòng)攪拌機(jī)：如果錫膏從冰箱中取出后，只有短暫的回溫，便需要利用自動(dòng)攪拌機(jī)。使用自動(dòng)攪拌，并不會(huì)影響錫膏的特性。經(jīng)過一段攪拌的時(shí)間后，錫膏會(huì)漸漸回溫。如果攪拌時(shí)間過長，可能會(huì)導(dǎo)致錫膏比操作室溫還高，造成錫膏整塊傾倒在板材上，而在印刷時(shí)產(chǎn)生流動(dòng)（bleeding），因此千萬要小心。由于不同的機(jī)器，室溫及其它條件的變化，會(huì)造成需要不同的攪拌時(shí)間，因此在進(jìn)行之前，請準(zhǔn)備足夠的測試。

焊錫膏印刷條件

刮刀 金屬制品或氨基鉀酸脂制品（硬度80-90度）

刮刀角度 50-70度

刮刀速度 20-80㎜/s

印刷壓力 10-200 KPa

焊錫膏安裝時(shí)間

在施印錫膏后六小時(shí)內(nèi)，完成零件安裝工作，如果擱置太久，將導(dǎo)致錫膏硬化，使得零件插置失誤。

焊錫膏注意事項(xiàng)

1） 個(gè)人之生理反應(yīng)、變化不同。為求慎重，在操作時(shí)，應(yīng)盡量避免吸入溶劑在操作時(shí)釋放的煙氣，同時(shí)避免皮膚及粘膜組織接觸太長時(shí)間。

2）錫膏中含有機(jī)溶劑。

3）如果錫膏沾上皮膚，用酒精擦拭干凈后，以清水徹底沖洗。

無鉛焊錫膏的成分及最佳合金成分比較

在無鉛錫膏的成分中，主要是由錫/銀/銅三部分組成，由銀和銅來代替原來的鉛的成分。

一、根本的特性和現(xiàn)象

在錫/銀/銅系統(tǒng)中，錫與次要元素(銀和銅)之間的冶金反應(yīng)是決定應(yīng)用溫度、固化機(jī)制以及機(jī)械性能的主要因素。按照二元相位圖，在這三個(gè)元素之間有三種可能的二元共晶反應(yīng)。銀與錫之間的一種反應(yīng)在221°C形成錫基質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和ε金屬之間的化合相位(Ag3Sn)。銅與錫反應(yīng)在227°C形成錫基質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和η金屬間的化合相位(Cu6Sn5)。銀也可以與銅反應(yīng)在779°C形成富銀α相和富銅α相的共晶合金?？墒牵诂F(xiàn)時(shí)的研究中1，對錫/銀/銅三重化合物固化溫度的測量，在779°C沒有發(fā)現(xiàn)相位轉(zhuǎn)變。這表示很可能銀和銅在三重化合物中直接反應(yīng)。而在溫度動(dòng)力學(xué)上更適于銀或銅與錫反應(yīng)，以形成Ag3Sn或Cu6Sn5金屬間的化合物。因此，錫/銀/銅三重反應(yīng)可預(yù)料包括錫基質(zhì)相位、ε金屬之間的化合相位(Ag3Sn)和η金屬間的化合相位(Cu6Sn5)。

和雙相的錫/銀和錫/銅系統(tǒng)所確認(rèn)的一樣，相對較硬的Ag3Sn和Cu6Sn5 粒子在錫基質(zhì)的錫/銀/銅三重合金中，可通過建立一個(gè)長期的內(nèi)部應(yīng)力，有效地強(qiáng)化合金。這些硬粒子也可有效地阻擋疲勞裂紋的蔓延。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的形成可分隔較細(xì)小的錫基質(zhì)顆粒。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子越細(xì)小，越可以有效的分隔錫基質(zhì)顆粒，結(jié)果是得到整體更細(xì)小的微組織。這有助于顆粒邊界的滑動(dòng)機(jī)制，因此延長了提升溫度下的疲勞壽命。

雖然銀和銅在合金設(shè)計(jì)中的特定配方對得到合金的機(jī)械性能是關(guān)鍵的，但發(fā)現(xiàn)熔化溫度對0.5~3.0%的銅和3.0~4.7%的銀的含量變化并不敏感。

機(jī)械性能對銀和銅含量的相互關(guān)系分別作如下總結(jié)2：當(dāng)銀的含量為大約3.0~3.1%時(shí)，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度兩者都隨銅的含量增加到大約1.5%，而幾乎成線性的增加。超過1.5%的銅，屈服強(qiáng)度會(huì)減低，但合金的抗拉強(qiáng)度保持穩(wěn)定。整體的合金塑性對0.5~1.5%的銅是高的，然后隨著銅的進(jìn)一步增加而降低。對于銀的含量(0.5~1.7%范圍的銅)，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度兩者都隨銀的含量增加到4.1%，而幾乎成線性的增加，但是塑性減少。

在3.0~3.1%的銀時(shí)，疲勞壽命在1.5%的銅時(shí)達(dá)到最大。發(fā)現(xiàn)銀的含量從3.0%增加到更高的水平(達(dá)4.7%)對機(jī)械性能沒有任何的提高。當(dāng)銅和銀兩者都配制較高時(shí)，塑性受到損害，如96.3Sn/4.7Ag/1.7Cu。

最佳合金成分

合金95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu被認(rèn)為是最佳的。其良好的性能是細(xì)小的微組織形成的結(jié)果，微組織給予高的疲勞壽命和塑性。對于0.5~0.7%銅的焊錫合金，任何高于大約3%的含銀量都將增加Ag3Sn的粒子體積分?jǐn)?shù)，從而得到更高的強(qiáng)度?？墒?，它不會(huì)再增加疲勞壽命，可能由于較大的Ag3Sn粒子形成。在較高的含銅量(1~1.7%Cu)時(shí)，較大的Ag3Sn粒子可能可能超過較高的Ag3Sn粒子體積分?jǐn)?shù)的影響，造成疲勞壽命降低。當(dāng)銅超過1.5%(3~3.1%Ag)，Cu6Sn5粒子體積分?jǐn)?shù)也會(huì)增加?？墒?，強(qiáng)度和疲勞壽命不會(huì)隨銅而進(jìn)一步增加。在錫/銀/銅三重系統(tǒng)中，1.5%的銅(3~3.1%Ag)最有效地產(chǎn)生適當(dāng)數(shù)量的、最細(xì)小的微組織尺寸的Cu6Sn5粒子，從而達(dá)到最高的疲勞壽命、強(qiáng)度和塑性。

據(jù)報(bào)道，合金93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu是217°C溫度的三重共晶合金3?？墒?，在冷卻曲線測量中，這種合金成分沒有觀察到精確熔化溫度。而得到一個(gè)小的溫度范圍：216~217°C。

這種合金成分提高現(xiàn)時(shí)研究中的三重合金成分最高的抗拉強(qiáng)度，但其塑性遠(yuǎn)低于63Sn/37Pb。合金95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu比95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的屈服強(qiáng)度低。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的疲勞壽命低于95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu。如果顆粒邊界滑動(dòng)機(jī)制主要決定共晶焊錫合金，那么95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，而不是93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu，應(yīng)該更靠近真正的共晶特性。

另外，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu比93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

與63Sn/37Pb比較

3.0~4.7%Ag和0.5~1.7%Cu的合金成分通常具有比63Sn/37Pb更高的抗拉強(qiáng)度。例如，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu和93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu在強(qiáng)度和疲勞特性上比63Sn/37Pb好得多。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性較63Sn/37Pb低，而95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的塑性比63Sn/37Pb還高。與96.5Sn/3.5Ag比較

95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu具有216~217°C的熔化溫度(幾乎共晶)，比共晶的96.5Sn/3.5Ag低大約4°C。當(dāng)與96.5Sn/3.5Ag比較基本的機(jī)械性能時(shí)，研究中的特定合金成分在強(qiáng)度和疲勞壽命上表現(xiàn)更好?？墒?，含有較高銀和銅的合金成分，如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性比93.6Sn/4.7Ag低。

與99.3Sn/0.7Cu比較

3.0~4.7%Ag和0.5~1.5%Cu的錫/銀/銅成分合金具有較好的強(qiáng)度和疲勞特性，但塑性比99.3Sn/0.7Cu低。

推薦

錫/銀/銅系統(tǒng)中最佳合金成分是95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，它具有良好的強(qiáng)度、抗疲勞和塑性。可是應(yīng)該注意的是，錫/銀/銅系統(tǒng)能夠達(dá)到的最低熔化溫度是216~217°C，這還太高，以適于現(xiàn)時(shí)SMT結(jié)構(gòu)下的電路板應(yīng)用(低于215°C的熔化溫度被認(rèn)為是一個(gè)實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn))。

總而言之，含有0.5~1.5%Cu和3.0~3.1%Ag的錫/銀/銅系統(tǒng)的合金成分具有相當(dāng)好的物理和機(jī)械性能。相當(dāng)而言，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu成本比那些含銀量高的合金低，如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu。在某些情況中，較高的含銀量可能減低某些性能。

設(shè)定錫膏回流溫度曲線

正確的溫度曲線將保證高品質(zhì)的焊接錫點(diǎn)。

一、測試方法

在使用表面貼裝元件的印刷電路板(PCB)裝配中，要得到優(yōu)質(zhì)的焊點(diǎn)，一條優(yōu)化的回流溫度曲線是最重要的因素之一。溫度曲線是施加于電路裝配上的溫度對時(shí)間的函數(shù)，當(dāng)在笛卡爾平面作圖時(shí)，回流過程中在任何給定的時(shí)間上，代表PCB上一個(gè)特定點(diǎn)上的溫度形成一條曲線。幾個(gè)參數(shù)影響曲線的形狀，其中最關(guān)鍵的是傳送帶速度和每個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定。帶速?zèng)Q定機(jī)板暴露在每個(gè)區(qū)所設(shè)定的溫度下的持續(xù)時(shí)間，增加持續(xù)時(shí)間可以允許更多時(shí)間使電路裝配接近該區(qū)的溫度設(shè)定。每個(gè)區(qū)所花的持續(xù)時(shí)間總和決定總共的處理時(shí)間。

每個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定影響PCB的溫度上升速度，高溫在PCB與區(qū)的溫度之間產(chǎn)生一個(gè)較大的溫差。增加區(qū)的設(shè)定溫度允許機(jī)板更快地達(dá)到給定溫度。因此，必須作出一個(gè)圖形來決定PCB的溫度曲線。接下來是這個(gè)步驟的輪廓，用以產(chǎn)生和優(yōu)化圖形。

在開始作曲線步驟之前，需要下列設(shè)備和輔助工具：溫度曲線儀、熱電偶、將熱電偶附著于PCB的工具和錫膏參數(shù)表?？蓮拇蠖鄶?shù)主要的電子工具供應(yīng)商買到溫度曲線附件工具箱，這工具箱使得作曲線方便，因?yàn)樗克璧母郊?除了曲線儀本身)

許多回流焊機(jī)器包括了一個(gè)板上測溫儀，甚至一些較小的、便宜的臺(tái)面式爐子。測溫儀一般分為兩類：實(shí)時(shí)測溫儀，即時(shí)傳送溫度/時(shí)間數(shù)據(jù)和作出圖形；而另一種測溫儀采樣儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，然后上載到計(jì)算機(jī)。

熱電偶必須長度足夠，并可經(jīng)受典型的爐膛溫度。一般較小直徑的熱電偶，熱質(zhì)量小響應(yīng)快，得到的結(jié)果精確。

有幾種方法將熱電偶附著于PCB，較好的方法是使用高溫焊錫如銀/錫合金，焊點(diǎn)盡量最小。

另一種可接受的方法，快速、容易和對大多數(shù)應(yīng)用足夠準(zhǔn)確，少量的熱化合物(也叫熱導(dǎo)膏或熱油脂)斑點(diǎn)覆蓋住熱電偶，再用高溫膠帶(如Kapton)粘住。

還有一種方法來附著熱電偶，就是用高溫膠，如氰基丙烯酸鹽粘合劑，此方法通常沒有其它方法可靠。 附著的位置也要選擇，通常最好是將熱電偶尖附著在PCB焊盤和相應(yīng)的元件引腳或金屬端之間。

錫膏特性參數(shù)表也是必要的，其包含的信息對溫度曲線是至關(guān)重要的，如：所希望的溫度曲線持續(xù)時(shí)間、錫膏活性溫度、合金熔點(diǎn)和所希望的回流最高溫度。

開始之前，必須理想的溫度曲線有個(gè)基本的認(rèn)識。理論上理想的曲線由四個(gè)部分或區(qū)間組成，前面三個(gè)區(qū)加熱、最后一個(gè)區(qū)冷卻。爐的溫區(qū)越多，越能使溫度曲線的輪廓達(dá)到更準(zhǔn)確和接近設(shè)定。大多數(shù)錫膏都能用四個(gè)基本溫區(qū)成功回流。

預(yù)熱區(qū)，也叫斜坡區(qū)，用來將PCB的溫度從周圍環(huán)境溫度提升到所須的活性溫度。在這個(gè)區(qū)，產(chǎn)品的溫度以不超過每秒2~5°C速度連續(xù)上升，溫度升得太快會(huì)引起某些缺陷，如陶瓷電容的細(xì)微裂紋，而溫度上升太慢，錫膏會(huì)感溫過度，沒有足夠的時(shí)間使PCB達(dá)到活性溫度。爐的預(yù)熱區(qū)一般占整個(gè)加熱通道長度的25~33%。

活性區(qū)，有時(shí)叫做干燥或浸濕區(qū)，這個(gè)區(qū)一般占加熱通道的33~50%，有兩個(gè)功用，第一是，將PCB在相當(dāng)穩(wěn)定的溫度下感溫，允許不同質(zhì)量的元件在溫度上同質(zhì)，減少它們的相當(dāng)溫差。第二個(gè)功能是，允許助焊劑活性化，揮發(fā)性的物質(zhì)從錫膏中揮發(fā)。一般普遍的活性溫度范圍是120~150°C，如果活性區(qū)的溫度設(shè)定太高，助焊劑沒有足夠的時(shí)間活性化，溫度曲線的斜率是一個(gè)向上遞增的斜率。雖然有的錫膏制造商允許活性化期間一些溫度的增加，但是理想的曲線要求相當(dāng)平穩(wěn)的溫度，這樣使得PCB的溫度在活性區(qū)開始和結(jié)束時(shí)是相等的。市面上有的爐子不能維持平坦的活性溫度曲線，選擇能維持平坦的活性溫"para" label-module="para">

今天，最普遍使用的合金是Sn63/Pb37，這種比例的錫和鉛使得該合金共晶。共晶合金是在一個(gè)特定溫度下熔化的合金，非共晶合金有一個(gè)熔化的范圍，而不是熔點(diǎn)，有時(shí)叫做塑性裝態(tài)。本文所述的所有例子都是指共晶錫/鉛，因?yàn)槠涫褂脧V泛，該合金的熔點(diǎn)為183°C。

理想的冷卻區(qū)曲線應(yīng)該是和回流區(qū)曲線成鏡像關(guān)系。越是靠近這種鏡像關(guān)系，焊點(diǎn)達(dá)到固態(tài)的結(jié)構(gòu)越緊密，得到焊接點(diǎn)的質(zhì)量越高，結(jié)合完整性越好。

作溫度曲線的第一個(gè)考慮參數(shù)是傳輸帶的速度設(shè)定，該設(shè)定將決定PCB在加熱"para" label-module="para">

接下來必須決定各個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定，重要的是要了解實(shí)際的區(qū)間溫度不一定就是該區(qū)的顯示溫度。顯示溫度只是代表區(qū)內(nèi)熱敏電偶的溫度，如果熱電偶越靠近加熱源，顯示的溫度將相對比區(qū)間溫度較高，熱電偶越靠近PCB的直接通道，顯示的溫度將越能反應(yīng)區(qū)間溫度。明智的是向爐子制造商咨詢了解清楚顯示溫度和實(shí)際區(qū)間溫度的關(guān)系。本文中將考慮的是區(qū)間溫度而不是顯示溫度。表一列出的是用于典型PCB裝配回流的區(qū)間溫度和溫度確定后，必須輸入到爐的控制器?？纯词謨陨掀渌枰{(diào)整的參數(shù)，這些參數(shù)包括冷卻風(fēng)扇速度、強(qiáng)制空氣沖擊和惰性氣體流量。一旦所有參數(shù)輸入后，啟動(dòng)機(jī)器，爐子穩(wěn)定后(即，所有實(shí)際顯示溫度接近符合設(shè)定參數(shù))可以開始作曲線。下一部將PCB放入傳送帶，觸發(fā)測溫儀開始記錄數(shù)據(jù)。為了方便，有些測溫儀包括觸發(fā)功能，在一個(gè)相對低的溫度自動(dòng)啟動(dòng)測溫儀，典型的這個(gè)溫度比人體溫度37°C(98.6°F)稍微高一點(diǎn)。例如，38°C(100°F)的自動(dòng)觸發(fā)器，允許測溫儀幾乎在PCB剛放入傳送帶進(jìn)入爐時(shí)開始工作，不至于熱電偶在人手上處理時(shí)產(chǎn)生誤觸發(fā)。

二、測試結(jié)果分析

首先，必須證實(shí)從環(huán)境溫度到回流峰值溫度的總時(shí)間和所希望的加熱曲線居留時(shí)間相協(xié)調(diào)，如果太長，按比例地增加傳送帶速度，如果太短，則相反。

選擇與實(shí)際圖形形狀最相協(xié)調(diào)的曲線。應(yīng)該考慮從左道右(流程順序)的偏差，例如，如果預(yù)熱和回流區(qū)中存在差異，首先將預(yù)熱區(qū)的差異調(diào)正確，一般最好每次調(diào)一個(gè)參數(shù)，在作進(jìn)一步調(diào)整之前運(yùn)行這個(gè)曲線設(shè)定。這是因?yàn)橐粋€(gè)給定區(qū)的改變也將影響隨后區(qū)的結(jié)果。我們也建議新手所作的調(diào)整幅度相當(dāng)較小一點(diǎn)。一旦在特定的爐上取得經(jīng)驗(yàn)，則會(huì)有較好的“感覺”來作多大幅度的調(diào)整。

當(dāng)最后的曲線圖盡可能的與所希望的圖形相吻合，應(yīng)該把爐的參數(shù)記錄或儲(chǔ)存以備后用。雖然這個(gè)過程開始很慢和費(fèi)力，但最終可以取得熟練和速度，結(jié)果得到高品質(zhì)的PCB的高效率的生產(chǎn)。

在20世紀(jì)70年代的表面貼裝技術(shù)(Surface Mount Assembly，簡稱SMT)，是指在印制電路板焊盤上印刷、涂布焊錫膏，并將表面貼裝元器件準(zhǔn)確的貼放到涂有焊錫膏的焊盤上，按照特定的回流溫度曲線加熱電路板，讓焊錫膏熔化，其合金成分冷卻凝固后在元器件與印制電路板之間形成焊點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)冶金連接的技術(shù)。

焊錫膏是伴隨著SMT應(yīng)運(yùn)而生的一種新型焊接材料。焊錫膏是一個(gè)復(fù)雜的體系，是由焊錫粉、助焊劑以及其它的添加物加以混合，形成的乳脂狀混合物。焊錫膏在常溫下有一定的勃度，可將電子元器件初粘在既定位置，在焊接溫度下，隨著溶劑和部分添加劑的揮發(fā)，將被焊元器件與印制電路焊盤焊接在一起形成永久連接。

研究表明，助焊劑不僅能去除被焊金屬表面的氧化物，而且能夠防止焊接時(shí)基體金屬被氧化，比促使熱從熱源區(qū)向焊接區(qū)傳遞，促使焊料的熔化并潤濕被焊金屬表面，并且還能降低熔融焊料的表面張力。而在焊錫膏中，除了這些作用外，助焊劑還起到承載合金粉末的作用。焊錫膏的助焊劑的主要成分有活化劑、觸變劑、樹脂和溶劑等。助焊劑的成分和含量對焊錫膏的勃度、潤濕性能、抗熱塌性能、黏結(jié)性能有很重要的影響。