SMT貼片加工無鉛錫膏工藝優(yōu)化指南

在SMT貼片加工中，無鉛錫膏工藝的優(yōu)化對于確保電子產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率至關(guān)重要。

無鉛錫膏相較于有鉛錫膏，在成分和特性上存在差異，這使得其工藝控制更為關(guān)鍵。本文將詳細(xì)闡述無鉛錫膏工藝的各個環(huán)節(jié)以及優(yōu)化方法，助力SMT貼片加工從業(yè)者提升工藝水平。

無鉛錫膏特性；

無鉛錫膏主要由錫、銀、銅等合金成分構(gòu)成，其合金配比會顯著影響錫膏的熔點、潤濕性、機(jī)械性能等關(guān)鍵特性。

例如，常見的Sn-Ag-Cu合金無鉛錫膏，熔點通常在217℃ - 227℃ 之間，高于有鉛錫膏的183℃熔點。這種較高的熔點要求在焊接過程中設(shè)置更高的溫度參數(shù)，同時也對電子元件和PCB基板的耐熱性提出了挑戰(zhàn)，在潤濕性方面，無鉛錫膏由于成分的改變，其在金屬表面的鋪展和附著能力與有鉛錫膏有所不同，這可能導(dǎo)致焊接時出現(xiàn)潤濕不良等問題，影響焊點質(zhì)量。

工藝前準(zhǔn)備工作；

錫膏儲存與取用

無鉛錫膏應(yīng)儲存在5℃ - 25℃的冷藏環(huán)境中，濕度控制在40% - 60%RH。這是因為適宜的溫濕度條件能夠有效減緩錫膏中助焊劑的揮發(fā)和錫粉的氧化，延長錫膏的使用壽命和保持其性能穩(wěn)定，取用錫膏時需提前從冷藏庫取出，在室溫下解凍4 - 8小時，嚴(yán)禁使用加熱設(shè)備加速解凍，否則會破壞錫膏的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能。

錫膏攪拌；

解凍后的錫膏在使用前必須進(jìn)行充分?jǐn)嚢?。機(jī)械攪拌時，轉(zhuǎn)速宜控制在50 - 100轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為3 - 5分鐘；人工攪拌則需以緩慢、均勻的速度進(jìn)行，時間約為5 - 8分鐘攪拌的目的在于使錫膏中的合金粉末和助焊劑充分混合，恢復(fù)其均勻的狀態(tài)和良好的流動性，確保在印刷過程中錫膏能夠均勻地涂布在PCB焊盤上。

印刷工藝優(yōu)化；

鋼網(wǎng)選擇；

鋼網(wǎng)的材質(zhì)、厚度和開口設(shè)計對錫膏印刷質(zhì)量起著決定性作用。材質(zhì)方面，不銹鋼激光切割鋼網(wǎng)因其高精度和良好的耐磨性成為首選。對于一般的SMT貼片加工，鋼網(wǎng)厚度可在0.1mm - 0.15mm之間選擇；針對精細(xì)間距元件（如0.5mm以下引腳間距的QFP、BGA等），應(yīng)選用0.08mm - 0.1mm的超薄鋼網(wǎng)、開口設(shè)計需根據(jù)焊盤尺寸和形狀進(jìn)行精準(zhǔn)定制，常見的開口形狀有矩形、圓形、橢圓形等，為了改善錫膏的脫模效果，可對開口進(jìn)行適當(dāng)?shù)膱A角處理或采用特殊的開口設(shè)計（如針對QFN元件的十字分割開口） 。

印刷設(shè)備參數(shù)調(diào)整；

刮刀速度：根據(jù)PCB上元器件的大小和密度進(jìn)行調(diào)整，一般為10mm/s - 50mm/s。對于較小的元件和精細(xì)間距的焊盤，刮刀速度應(yīng)較慢，以確保錫膏能夠充分填充到焊盤上；對于較大的元件和間距較大的焊盤，可適當(dāng)提高刮刀速度，提高印刷效率。

 刮刀壓力；通常設(shè)置在0.8kg/cm2 - 1.5kg/cm2之間、壓力過小會導(dǎo)致錫膏印刷量不足，壓力過大則可能使鋼網(wǎng)變形，影響印刷精度，甚至損壞鋼網(wǎng)和PCB在實際生產(chǎn)中，需要通過試印和對印刷效果的檢查來確定最佳的刮刀壓力。

脫模速度；脫模速度不宜過快，一般控制在0.5mm/s - 2mm/s緩慢的脫模速度有助于錫膏完整地從鋼網(wǎng)開口轉(zhuǎn)移到PCB焊盤上，減少錫膏的拉尖和橋接等缺陷。

印刷環(huán)境控制；

印刷車間的環(huán)境溫度應(yīng)保持在23℃ ± 2℃，相對濕度控制在45% - 55%穩(wěn)定的溫濕度環(huán)境可以避免錫膏因吸濕或溶劑揮發(fā)過快而導(dǎo)致的性能變化，保證印刷質(zhì)量的穩(wěn)定性、此外，印刷車間應(yīng)保持清潔，減少灰塵和雜質(zhì)對錫膏和PCB的污染，防止因異物混入而產(chǎn)生焊接缺陷。

貼片工藝要點；

（一）貼片機(jī)參數(shù)設(shè)置

 貼裝精度：確保貼片機(jī)的貼裝精度滿足元器件的貼裝要求。對于0402及以上尺寸的元件，貼裝精度一般要求達(dá)到±0.05mm；對于0201和01005等微小尺寸元件，貼裝精度需控制在±0.03mm以內(nèi)定期對貼片機(jī)進(jìn)行精度校準(zhǔn)和維護(hù)，保證其長期穩(wěn)定的工作精度。

貼裝壓力：根據(jù)元器件的類型和尺寸調(diào)整貼裝壓力。壓力過小可能導(dǎo)致元器件貼裝不牢固，在回流焊過程中出現(xiàn)移位或立碑等問題；壓力過大則可能損壞元器件或使錫膏擠出焊盤，造成短路。一般來說，對于片式電阻電容等小型元件，貼裝壓力可設(shè)置在0.5N - 1.5N；對于IC等較大尺寸的元器件，貼裝壓力可適當(dāng)增加到1.5N - 3N 。

（二）元器件放置方向和順序：

合理規(guī)劃元器件的放置方向和順序，有助于提高貼片效率和質(zhì)量。對于有極性的元器件（如電解電容、二極管等），應(yīng)確保其放置方向正確；對于尺寸較大或重量較重的元器件，應(yīng)優(yōu)先貼裝，以避免在后續(xù)的貼片過程中因振動或碰撞而導(dǎo)致已貼裝元件的移位。同時，根據(jù)PCB的布局和工藝流程，優(yōu)化貼片機(jī)的貼片路徑，減少貼片機(jī)的運(yùn)動距離和時間，提高生產(chǎn)效率。

回流焊工藝優(yōu)化：

回流焊溫度曲線設(shè)置：

1. 預(yù)熱區(qū)：升溫速度控制在1.5℃/s - 3℃/s，使PCB和元器件均勻升溫，避免因溫度變化過快而產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致元件損壞或PCB變形、預(yù)熱區(qū)的溫度一般設(shè)置在120℃ - 150℃，時間為60 - 120秒。

2. 保溫區(qū)；溫度維持在150℃ - 180℃，時間為30 - 60秒在此區(qū)域助焊劑充分活化，去除元器件引腳和PCB焊盤表面的氧化物，提高焊接的潤濕性。

3. 回流區(qū)；峰值溫度應(yīng)高于無鉛錫膏的熔點20℃ - 30℃，即達(dá)到235℃ - 255℃，并保持20 - 40秒，確保錫膏充分熔化，形成良好的焊點。但需注意，峰值溫度過高或持續(xù)時間過長會導(dǎo)致焊點氧化、元器件過熱損壞等問題。

4. 冷卻區(qū)；冷卻速度控制在3℃/s - 5℃/s，快速冷卻可以使焊點結(jié)晶細(xì)密，提高焊點的機(jī)械強(qiáng)度和電氣性能。冷卻區(qū)的溫度應(yīng)迅速降至100℃以下。

5. 回流焊設(shè)備維護(hù)

定期對回流焊設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，包括清潔爐膛、檢查加熱元件和風(fēng)扇的工作狀態(tài)、校準(zhǔn)溫度傳感器等。爐膛內(nèi)的助焊劑殘留和灰塵積累會影響熱傳遞效率和溫度均勻性，導(dǎo)致焊接質(zhì)量不穩(wěn)定；加熱元件和風(fēng)扇的故障會直接影響溫度曲線的控制；溫度傳感器的不準(zhǔn)確則會使實際溫度與設(shè)定溫度出現(xiàn)偏差，因此，嚴(yán)格的設(shè)備維護(hù)是保證回流焊工藝穩(wěn)定的重要保障。

常見缺陷及解決措施；

錫珠

1. 產(chǎn)生原因：焊盤和元件引腳可焊性差、模板開口與焊盤對位不準(zhǔn)、Z軸壓力過大、預(yù)熱區(qū)和活化區(qū)升溫速度過快、模板開口及輪廓不清晰等。

2. 解決方法：檢查并確保焊盤、元件引腳和錫膏未氧化；精確調(diào)整模板開口與焊盤的對位；調(diào)整Z軸壓力至合適范圍；優(yōu)化預(yù)熱區(qū)和活化區(qū)的升溫速度；定期檢查模板開口及輪廓，必要時更換模板。

橋接

產(chǎn)生原因：焊錫膏質(zhì)量問題（如金屬含量偏高、印刷時間過長）、錫膏過多或粘度低、印刷對位不準(zhǔn)或壓力過大、貼放元器件壓力過大、鏈速和升溫速度過快導(dǎo)致錫膏中溶劑來不及揮發(fā)等。

解決方法：定期更換或補(bǔ)充新錫膏，保持錫膏的良好性能；選擇合適粘度（如190 ± 30Pa·S）的錫膏；精確調(diào)整印刷對位和壓力；控制貼放元器件的壓力；優(yōu)化回流溫度曲線，調(diào)整鏈速和爐溫，使錫膏中的溶劑充分揮發(fā) 。

焊點錫少；

1. 產(chǎn)生原因：錫膏量不足、機(jī)器停止后再印刷導(dǎo)致錫膏干結(jié)、模板開口堵塞、錫膏品質(zhì)變差、焊盤和元器件可焊性差、回流時間不足等。

2. 解決方法：增加模板厚度或印刷壓力，確保足夠的錫膏量；停機(jī)后再次開機(jī)前檢查并清理模板；選用可焊性良好的焊盤和元器件；適當(dāng)增加回流時間。

假焊

1. 產(chǎn)生原因：元器件和焊盤可焊性差、再流焊溫度和升溫速度不當(dāng)、印刷參數(shù)不正確、印刷后滯流時間過長導(dǎo)致錫膏活性變差等。

2. 解決方法：嚴(yán)格篩選PCB和元器件，確保其焊接性能良好；根據(jù)錫膏特性和元器件要求優(yōu)化回流焊溫度曲線；調(diào)整刮刀壓力和速度，保證良好的印刷效果；錫膏印刷后盡快進(jìn)行貼片和回流焊，縮短滯流時間。

通過對無鉛錫膏工藝各個環(huán)節(jié)的深入了解和精細(xì)控制，以及對常見缺陷的有效預(yù)防和解決，SMT貼片加工企業(yè)能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)市場競爭力。在實際生產(chǎn)過程中，還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗，持續(xù)優(yōu)化工藝參數(shù)，以適應(yīng)不斷發(fā)展的電子制造行業(yè)的需求。