生產(chǎn)廠家詳解錫膏選型與工藝全解析
來源:優(yōu)特爾錫膏 瀏覽: 發(fā)布時間:2025-07-28
錫膏作為電子焊接的核心材料,其選型與工藝控制直接決定焊點質(zhì)量、產(chǎn)品可靠性及生產(chǎn)效率。
選型核心維度和全流程工藝要點兩方面進行系統(tǒng)解析,覆蓋從材料匹配到生產(chǎn)落地的全鏈條邏輯。
錫膏選型:從核心參數(shù)到場景匹配
錫膏選型需圍繞“材料特性→工藝兼容→產(chǎn)品需求”三角模型,核心參數(shù)包括合金體系、助焊劑類型、粉末特性,并結(jié)合產(chǎn)品場景(如可靠性、溫度敏感、成本)綜合決策。
1. 合金體系:決定焊接溫度與可靠性(核心基礎(chǔ))
如前文所述,合金體系是選型的“骨架”,直接關(guān)聯(lián)焊接溫度、機械性能和耐環(huán)境性,需優(yōu)先確定:
按熔點分:高溫(>210℃,如SAC305)、中溫(180-210℃,如SAC-Ni)、低溫(<180℃,如Sn58Bi),匹配元件/基板耐熱性(如PCB鍍層耐溫≤240℃時,避免選高溫合金)。
按可靠性分:高可靠性(汽車/醫(yī)療,選SAC系列)、一般可靠性(消費電子,選Sn-Cu)、低溫敏感場景(LED/傳感器,選Sn-Bi-Ag)。
按環(huán)保分:無鉛是主流(鉛<0.1%),僅特殊場景(軍工舊標(biāo)準(zhǔn))允許鉛錫合金(Sn63Pb37),需嚴(yán)格合規(guī)。
2. 助焊劑:決定焊接“活性”與焊點潔凈度
助焊劑占錫膏質(zhì)量的8-12%,作用是去除氧化層、促進潤濕、防止二次氧化,其類型直接影響焊接效果和后續(xù)工藝(如是否需要清洗):
按活性(ROHS)分:
RMA(中等活性):適用于一般裸銅或鍍錫PCB,焊后殘留物少,無需清洗,主流消費電子常用。
RA(高活性):含較強活性劑(如有機酸),適合氧化嚴(yán)重的鍍層(如鍍鎳、OSP板),但殘留物可能導(dǎo)電,需清洗(如醫(yī)療、汽車電子)。
OA(超低活性):適合高頻/高阻抗電路(如射頻模塊),避免殘留物影響電性能,成本較高。
按殘留物分:
免清洗型:殘留物少且穩(wěn)定(絕緣、無腐蝕性),適合批量生產(chǎn)(如手機主板),是主流選擇。
清洗型:殘留物需用溶劑去除,適合高可靠性場景(如航空航天),但增加工藝成本。
3. 粉末特性:影響印刷精度與焊點形態(tài)
錫膏中的合金粉末占比88-92%,其粒度、形狀、均勻性決定印刷適配性(尤其是細(xì)間距元件)和焊點致密度:
粒度(目數(shù)/微米):
粗粉(25-45μm,3號粉):適合焊盤間距≥0.5mm的普通元件(如電阻、電容),印刷不易堵鋼網(wǎng),成本低。
細(xì)粉(15-38μm,4號粉):適合間距0.3-0.5mm的QFP、SOP,或小型焊盤(如0201元件),焊點更細(xì)膩。
超細(xì)粉(5-25μm,5號粉):用于間距<0.3mm的BGA、CSP,需高精度印刷設(shè)備,成本高。
形狀:
球形粉:流動性好,印刷后錫膏成型穩(wěn)定,焊點空洞少(主流選擇)。
不規(guī)則粉(破碎粉):成本低,但流動性差,易導(dǎo)致印刷不均,僅用于低精度場景。
錫膏焊接全流程工藝:從儲存到缺陷控制
錫膏工藝的核心是“穩(wěn)定性”——從儲存到印刷、回流,每一步都需嚴(yán)格控制參數(shù),避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致缺陷。
1. 錫膏儲存與預(yù)處理:保證材料活性
儲存:錫膏需在2-10℃冷藏(類似疫苗),避免助焊劑失效或合金氧化,保質(zhì)期通常6個月(從生產(chǎn)日計)。
回溫:從冰箱取出后,需在室溫(23±3℃)靜置2-4小時(按錫膏量,500g約3小時),避免冷凝水混入(否則焊接時會產(chǎn)生氣泡/空洞)。
攪拌:回溫后必須攪拌(手動或自動攪拌器),使合金粉與助焊劑均勻混合(手動攪拌約1分鐘,自動攪拌30秒-1分鐘),避免局部濃度不均導(dǎo)致印刷缺陷。
2. 印刷工藝:決定錫膏成型精度(關(guān)鍵步驟)
印刷是將錫膏轉(zhuǎn)移到PCB焊盤的過程,核心參數(shù)包括鋼網(wǎng)設(shè)計、印刷參數(shù)、設(shè)備精度:
鋼網(wǎng)設(shè)計:
厚度:根據(jù)焊盤大小選擇(0.12-0.15mm常用,小焊盤選薄鋼網(wǎng)防橋連,大焊盤選厚鋼網(wǎng)保證錫量)。
開孔:開孔尺寸≈焊盤尺寸的90-95%(避免錫膏溢出),細(xì)間距元件開孔需做防拉絲處理(如圓角)。
印刷參數(shù):
刮刀壓力:10-30N(根據(jù)鋼網(wǎng)厚度,壓力過大會刮凈錫膏,壓力過小會殘留過多)。
印刷速度:20-50mm/s(速度過快易導(dǎo)致錫膏成型不完整,過慢效率低)。
脫模速度:0.5-2mm/s(慢脫模適合細(xì)間距,避免錫膏被鋼網(wǎng)帶走導(dǎo)致缺錫)。
3. 回流焊工藝:焊點成型的“熔爐”
回流焊通過溫度曲線使錫膏經(jīng)歷“預(yù)熱→活化→回流→冷卻”四階段,最終形成焊點,曲線參數(shù)需與合金熔點匹配:
曲線四階段核心作用:
1. 預(yù)熱(80-150℃,60-120秒):去除錫膏中溶劑,避免回流時爆沸;同時使元件緩慢升溫,減少熱沖擊。
2. 恒溫(150-180℃,60-90秒):助焊劑活化,去除焊盤/元件引腳的氧化層(關(guān)鍵階段,溫度不足則氧化層未除,導(dǎo)致虛焊)。
3. 回流(≥合金熔點+20-30℃):合金熔化并潤濕焊盤/引腳,形成焊點(時間10-30秒,過長易導(dǎo)致助焊劑揮發(fā)過度,焊點發(fā)脆)。
例:Sn58Bi(熔點138℃)回流峰值160-170℃;SAC305(熔點217℃)回流峰值240-250℃。
4. 冷卻(≤100℃/秒):快速冷卻使焊點結(jié)晶細(xì)密,提高強度(冷卻過慢易導(dǎo)致晶粒粗大,韌性下降)。
常見缺陷與解決方法
選型與工藝的匹配邏輯;
錫膏選型與工藝需形成“閉環(huán)”:
選低溫合金(如Sn-Bi),回流焊需降低峰值溫度,但需注意其脆性——工藝上可通過優(yōu)化冷卻速度(加快冷卻)減少晶粒粗大,彌補韌性不足;
焊盤有氧化(如OSP板),需選高活性助焊劑(RA型),但工藝上需增加清洗步驟,避免殘留物腐蝕;
用細(xì)粉錫膏(5號粉),印刷設(shè)備需高精度(如進口印刷機),否則易因設(shè)備振動導(dǎo)致錫膏成型不均。
錫膏選型的本質(zhì)是“需求匹配”——從產(chǎn)品的可靠性、成本、精度要求出發(fā),鎖定合金、助焊劑、粉末特性;而工藝的核心是“參數(shù)控制”——通過嚴(yán)格的儲存、印刷、回流管理,將材料特性轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的焊點質(zhì)量。
兩者結(jié)合,才能實現(xiàn)“零缺陷”焊接。