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锡膏合金成分对焊接和工艺制程的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2009-10-31  浏览次数:634

6.锡膏 Solder Paste Or Solder Cream
 6.1.概况
目前电子业用于SMT熔焊(Reflow)的锡膏规范,现行者为J–STD–005(1995.1.)已取代著名的美国联邦规范QQ–S–571,而下一代新版本的J–STD–005A亦正在修订中。“锡膏”顾名思义是将零件脚(不管是伸脚、勾脚或BGA用的球脚等)以其黏着力(Tack Force)暂时加位定位,再经高温使熔焊成为焊点之特殊焊料是也。
锡膏的组成是由锡铅合金的小粒微球(正式称焊锡粉Solder Powder),再混以特殊高黏度的助焊膏混合物(称为助焊性黏合剂Flux Binder)而成灰色的膏体,可供印刷黏着或其它方式施工,而在板面焊垫上予以适量分布配给,做为多点同时熔焊的焊料用途。
锡膏本身是一种多相的“非牛顿流体”(指流速不受外力与黏度的支配而受到剪率(Shear Rate)的主宰,如蕃茄酱即是),其中含有特殊专密的(Propritary)“抗垂流剂”(Thixotropic Agent,又称为摇变剂),使锡膏具有可顺利印刷以及着落在定点后,即不再轻易流动的特性,以防止密垫之间的相互垂流而坍塌。其中所加入的助焊剂需不可具有腐蚀性,并以容易清洗清除为原则。目前“免洗”的流行,故熔焊后焊点附近所被逐出的有机物,亦需对整体组装品无害才行。
 
6.2.锡粉Solder Powder
     锡粉系由熔融的液态焊锡,经由喷雾(Atomizing)或自转甩出于氮气中,再经冷却坠落及筛除掉一些长形或不规则状的粒子,而得到尽量要求大小一致的球体。为刻意方便印刷中的流动及印着点的堆积实在起见,各种等级的锡膏中,其球径大小之百分比分配也各有不同,但主球体重量比值在82–92%之间,当然各种小粒焊球的成份必须保持稳定一致,则是无庸置疑的事。不过经分析Sn63/Pb37的焊粒后,事实上还是会发现纯锡或是Sn10/Pb90等不同成份的小球存在,这可能是供货商刻意为调整特殊需求而加入的。
再者锡粉表面难免不会氧化,“表面积/体积”比值愈大者则氧化机会也愈大。氧物物当然不利于熔焊的进行,而且还容易引发溅出而形成焊后的不良锡球。又当锡粉之粒径及外形相差过于悬殊时,对网版或钢板印刷甚至注射法的施工都很不利,常会造成出口的堵塞(Log jams)。不过经验中也曾学习到锡粉中还须备有着某种“不均匀外形”者之比率存在,如此方可减少熔焊前预热中锡膏的坍塌(Slump),当然最好还是由Binder来控制此种缺陷才是正途。总之锡粉的球状均匀度(Uniformity ﹠Sphere)已经成为品管的要项之一了。

 
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