無鉛焊錫膏在SMT貼片工藝中的應用技巧
來源:優(yōu)特爾錫膏 瀏覽: 發(fā)布時間:2025-08-05
在SMT(表面貼裝技術)貼片工藝中,無鉛焊錫膏因熔點高、潤濕性較差等特性,對工藝參數和操作細節(jié)的要求更嚴格。
掌握關鍵應用技巧可有效減少虛焊、橋連、錫珠等缺陷,提升焊點可靠性。
工藝全流程(準備、印刷、貼片、回流焊、檢測)梳理核心技巧:
焊膏準備:保障基礎性能
1. 嚴格儲存與回溫
無鉛焊錫膏需在2-10℃冷藏保存(避免助焊劑活性失效或金屬粉末氧化),取出后需室溫回溫4-6小時(禁止加熱回溫),避免因溫差導致焊膏吸潮(焊接時產生飛濺、氣孔)。
回溫后必須充分攪拌(手動攪拌5-10分鐘或氣動攪拌3-5分鐘),確保金屬粉末與助焊劑混合均勻,避免因沉降導致成分不均(影響印刷和焊接一致性)。
2. 控制使用環(huán)境
車間需恒溫(23±2℃)、恒濕(40%-60%RH),濕度過高易導致焊膏吸潮(回流時產生錫珠),過低則助焊劑易揮發(fā)(降低潤濕性)。
焊膏暴露在空氣中的時間不超過4小時(尤其含高活性助焊劑的型號),未用完的焊膏需單獨存放,禁止與新焊膏混合(避免污染或成分比例失衡)。
鋼網設計與印刷:控制焊膏量與形態(tài)
無鉛焊錫膏潤濕性差,需通過精準的鋼網設計和印刷參數確保焊膏量適中、圖形清晰,是減少后續(xù)缺陷的關鍵。
1. 鋼網參數優(yōu)化
厚度與開孔:根據元件類型調整,如0402以下小元件用0.12-0.15mm厚鋼網,BGA/CSP等陣列元件開孔直徑為焊盤直徑的80%-90%(避免焊膏過多導致橋連);大焊盤(如QFP引腳)開孔可略寬于焊盤(0.1-0.2mm),補償潤濕性不足。
開孔形狀:小焊盤用圓形或方形開孔(減少焊膏殘留),長條形焊盤(如連接器)用多個獨立開孔替代整體開孔(避免焊膏坍塌)。
鋼網材質:優(yōu)先選電鑄鋼網或激光切割+電解拋光鋼網(內壁光滑,減少焊膏殘留,確保脫模順暢)。
2. 印刷參數調試
刮刀:用聚氨酯刮刀(硬度70-80 Shore A),避免金屬刮刀刮傷鋼網;刮刀角度45°-60°(角度過小易導致焊膏量過多,過大則量不足)。
壓力與速度:壓力以剛好刮凈鋼網表面焊膏為宜(通常5-15N),速度20-50mm/s(速度過快易導致焊膏填充不足,過慢則易出現(xiàn)毛邊)。
脫模:采用分步脫模(鋼網先抬起0.5-1mm,停頓0.1-0.2s后完全抬起),避免焊膏圖形變形(尤其小焊盤和密間距元件)。
貼片環(huán)節(jié):減少焊膏擾動
貼片精度和壓力直接影響焊膏形態(tài),需避免因操作不當導致焊膏偏移、坍塌或飛濺。
1. 吸嘴選擇:根據元件尺寸選匹配吸嘴(如0201元件用φ0.3mm吸嘴),確保吸持穩(wěn)定,減少貼片時對焊膏的擠壓。
2. 貼片壓力:壓力需輕柔(通常0.1-0.5N),以元件底部與焊膏輕微接觸為宜,避免壓力過大導致焊膏被擠到焊盤外(形成橋連)。
回流焊:核心溫度曲線優(yōu)化
無鉛焊錫膏熔點高(如Sn-Ag-Cu共晶熔點217℃),回流焊溫度曲線是決定焊點質量的核心,需平衡“充分潤濕”與“元件耐熱”。
1. 曲線分段控制
預熱區(qū)(升溫段):溫度從室溫升至150-180℃,升溫速率≤3℃/s(建議1-2℃/s),避免升溫過快導致焊膏中的助焊劑揮發(fā)劇烈(產生錫珠或氣孔);時間60-120s,確保焊膏中溶劑緩慢揮發(fā)。
保溫區(qū)(活化段):溫度維持在180-200℃,時間60-90s,目的是激活助焊劑(去除焊盤和元件引腳的氧化物),同時避免溫度過高導致助焊劑提前失效。
回流區(qū)(峰值段):快速升溫至峰值溫度(通常比焊膏熔點高20-30℃,如Sn-Ag-Cu峰值235-250℃),峰值溫度保持時間20-40s(確保焊膏完全熔融并潤濕);需注意:元件最高耐受溫度(如多數電容≤260℃,IC≤250℃),避免超溫損壞。
冷卻區(qū):冷卻速率3-5℃/s(過快易導致焊點內應力過大,過慢易形成粗晶粒導致脆性增加),最終溫度降至100℃以下即可。
2. 設備要求:回流焊爐需具備良好的溫度均勻性(±5℃),避免局部溫差導致焊點質量不一致;氮氣氛圍可提升潤濕性(尤其密間距元件),氧含量建議控制在500ppm以下。
焊后檢測與工藝優(yōu)化;
1. 常見缺陷與解決
虛焊/潤濕不良:檢查回流曲線(是否峰值不足或保溫不夠)、鋼網開孔(是否焊膏量不足)、焊膏活性(是否過期或回溫不當)。
橋連:優(yōu)化印刷參數(降低壓力/速度)、縮小鋼網開孔(尤其密間距)、調整貼片壓力(避免擠壓焊膏)。
錫珠:控制車間濕度(避免焊膏吸潮)、優(yōu)化預熱段(緩慢升溫)、清潔鋼網(避免殘留焊膏)。
焊點脆化:調整冷卻速率(避免過快)、檢查焊膏成分(是否含過多雜質)。
2. 定期校準:每周校準鋼網張力、印刷機刮刀壓力/速度、回流焊爐溫度曲線(用測溫儀實測元件表面溫度),確保工藝穩(wěn)定性。
無鉛焊錫膏在SMT中的應用核心是“精準控制”:通過鋼網設計匹配焊膏量、優(yōu)化印刷參數保證圖形完整、調試回流曲線平衡潤濕與耐熱、結合檢測持續(xù)優(yōu)化工藝。
針對不同元件(小尺寸、密間距、高溫敏感型)需靈活調整參數,最終實現(xiàn)焊點可靠性與生產效率的平衡。
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