詳解錫膏的組成及特點(diǎn)
來源:優(yōu)特爾錫膏 瀏覽: 發(fā)布時(shí)間:2025-06-13
錫膏主要由焊料合金粉末、助焊劑(Flux)及其他添加劑按一定比例混合而成,各組分的特性共同決定了其焊接性能和工藝適應(yīng)性詳細(xì)組成及特點(diǎn)解析:
焊料合金粉末:焊接的核心物質(zhì)
成分與分類
有鉛合金:
典型如Sn63Pb37(錫63%、鉛37%),熔點(diǎn)約183℃,潤濕性好、強(qiáng)度高,曾廣泛用于電子焊接,但因鉛的毒性逐漸被淘汰,僅在對(duì)環(huán)保無要求的場景使用。
無鉛合金:
Sn99.3Cu0.7(SAC0307):熔點(diǎn)約227℃,成本低,適用于普通PCB焊接,但潤濕性略差。
Sn96.5Ag3.0Cu0.5(SAC305):熔點(diǎn)約217℃,綜合性能優(yōu)(強(qiáng)度、導(dǎo)電性、潤濕性好),是無鉛工藝主流選擇,常用于高可靠性產(chǎn)品。
低溫合金:如Sn42Bi58,熔點(diǎn)約138℃,用于熱敏元件或多層板焊接,但脆性較高,焊點(diǎn)可靠性需評(píng)估。
其他特殊合金:
含銀、鎳、鉍等元素的合金(如SnAgNi),可優(yōu)化熔點(diǎn)、強(qiáng)度或抗疲勞性,用于高頻、高功率器件。
顆粒特性
粒徑與型號(hào):
常用顆粒型號(hào)為3號(hào)粉(25 - 45μm)、4號(hào)粉(20 - 38μm)、5號(hào)粉(15 - 25μm),數(shù)字越大顆粒越細(xì),適用于精密焊接(如01005元件、BGA封裝)。
形狀與純度:
顆粒形狀分球形和不規(guī)則形,球形顆粒流動(dòng)性好、印刷精度高,常用于高端錫膏;純度需≥99.9%,雜質(zhì)(如鐵、鋅)會(huì)影響焊接效果。
助焊劑:保障焊接質(zhì)量的關(guān)鍵
助焊劑由樹脂、活化劑、溶劑、表面活性劑等組成,在焊接中起去除氧化膜、降低表面張力、促進(jìn)焊料流動(dòng)的作用,其成分直接影響錫膏的活性、殘留量和清洗性。
核心組分及作用
樹脂(成膜劑):
如松香(天然或合成),焊接后形成保護(hù)膜,防止焊點(diǎn)氧化,同時(shí)提供粘性,維持錫膏印刷后的形狀。
活化劑:
有機(jī)酸(如檸檬酸、己二酸)或有機(jī)胺,在加熱時(shí)分解出活性物質(zhì),去除焊盤和元件引腳表面的氧化層(如CuO、SnO?),促進(jìn)焊料潤濕。
溶劑:
乙醇、二醇類等,調(diào)節(jié)錫膏粘度,使其在印刷或點(diǎn)膠時(shí)具有良好的流動(dòng)性,焊接過程中揮發(fā)(需控制揮發(fā)速率,避免氣孔)。
表面活性劑:
降低焊料與基材間的表面張力,增強(qiáng)潤濕性,減少橋連、虛焊等缺陷。
分類與特點(diǎn)
按活性等級(jí):
R級(jí)(無活性):活化劑含量極低,殘留少,適用于航天等高可靠性場景,但焊接難度高。
RMA級(jí)(中等活性):活化劑適量,焊接后殘留較少,需輕度清洗,用于軍事、汽車電子。
RA級(jí)(活性):活化劑含量高,焊接效果好,但殘留較多,需徹底清洗,常用于消費(fèi)電子。
按清洗性:
免清洗型:助焊劑殘留少且無腐蝕性,無需清洗,適用于高密度PCB(如手機(jī)主)。
水溶性:殘留可溶于水,清洗方便,但需控制水質(zhì)防止離子殘留。
添加劑:優(yōu)化工藝性能
1. 觸變劑
如二氧化硅粉末,調(diào)節(jié)錫膏的觸變性——印刷時(shí)受刮刀壓力變稀,便于填充鋼網(wǎng)孔;印刷后恢復(fù)粘度,防止塌落或橋連,確保焊膏形狀穩(wěn)定。
2. 抗氧化劑
如酚類化合物,抑制焊料粉末在存儲(chǔ)和焊接過程中氧化,延長錫膏保質(zhì)期,減少焊點(diǎn)氣孔。
3. 流變調(diào)節(jié)劑
控制錫膏在不同溫度下的粘度變化,確保回流焊時(shí)焊料均勻流動(dòng),避免因粘度突變導(dǎo)致焊接不良。
錫膏的特性與應(yīng)用關(guān)聯(lián)
粘度:
受焊料粉含量、顆粒大小、助焊劑粘度影響,粘度不足易塌落,過高則印刷困難。
精密印刷(如0.3mm以下間距)需低粘度錫膏(50 - 100Pa·s)。
觸變性:良好的觸變性可使錫膏在印刷后保持形狀,避免元件貼裝時(shí)移位。
潤濕性: 由焊料合金成分和助焊劑活性決定,潤濕性差會(huì)導(dǎo)致冷焊、虛焊,SAC305等合金搭配RA級(jí)助焊劑潤濕性最佳。
保質(zhì)期與儲(chǔ)存穩(wěn)定性:
無鉛錫膏保質(zhì)期通常3 - 6個(gè)月(冷藏條件),助焊劑中的溶劑揮發(fā)或焊料粉氧化會(huì)導(dǎo)致粘度升高、活性下降,需嚴(yán)格控制儲(chǔ)存環(huán)境。
不同應(yīng)用場景的組成差異
精密電子(如手機(jī)芯片):采用5號(hào)粉球形焊料+免清洗RMA級(jí)助焊劑,確保細(xì)間距印刷精度和板面清潔。
汽車電子(高可靠性需求):使用SAC305合金+中等活性助焊劑,兼顧耐高溫性和焊點(diǎn)強(qiáng)度。
低溫焊接(熱敏元件):采用SnBi合金+高活性助焊劑,補(bǔ)償?shù)蜏叵碌臐櫇裥圆蛔恪?/p>
通過合理設(shè)計(jì)各組分的配比和特性,錫膏可適應(yīng)不同電子產(chǎn)品的焊接需求,而了解其組成是優(yōu)化工藝、解決焊接缺陷的基礎(chǔ)。
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