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1、焊膏通用工艺3.1 工艺目的把适量的SnPb焊膏均匀地施加在PCB的焊盘上,以保证贴片元器件与PCB相对应的焊盘达到良好的电气连接，并具有足够的机械强度。3.2 施加焊膏技术要求 施加焊膏要求：a. 施加的焊膏量均匀,一致性好。焊膏图形要清晰,相邻的图形之间尽量不要粘连。焊膏图形与焊盘图形要一致,尽量不要错位。b. 在一般情况下，焊盘上单位面积的焊膏量应为0.8mg/mm2左右。对窄间距元器件，应为0.5mg/mm2左右。c. 印刷在基板上的焊膏与希望重量值相比，可允许有一定的偏差，至于焊膏覆盖每个焊盘的面积，应在75%以上。采用免清洗技术时，要求焊膏全部位于焊盘上。d. 焊膏印刷后，应无严重
2、塌落，边缘整齐，错位不大于0.2mm，对窄间距元器件焊盘，错位不大于0.1mm。基板表面不允许被焊膏污染。采用免清洗技术时，可通过缩小模板开口尺寸的方法，使焊膏全部位于焊盘上。3.3 表面组装工艺材料焊膏焊膏是表面组装再流焊工艺必需材料。常温下，由于焊膏具有一定的黏性，可将电子元器件暂时固定在PCB的既定位置上。当焊膏加热到一定温度时，焊膏中的合金粉末熔融再流动，液体焊料浸润元器件的焊端与PCB焊盘，冷却后元器件的焊端与PCB焊盘被焊料互联在一起,形成电气和机械连结的焊点。3.3.1 焊膏的分类a 按合金粉末的成分分：有铅和无铅，含银和不含银；b 按合金熔点分：高温、中温和低温；c 按合金粉末
3、的颗粒度可分为：一般间距和窄间距用；d 按焊剂的成分分：免清洗、有机溶剂清洗和水清洗e 按焊剂活性可分为：R（非活性）、RMA（中等活性）、RA（全活性）。 f 按黏度可分为：印刷用和滴涂用。3.3.2 焊膏的组成焊膏是由合金焊料粉、糊状焊剂和一些添加剂混合而成的具有一定粘性和良好触变特性的膏状体。 表3-1 焊膏的组成与功能组成功能合金粉末元器件和电路的机械和电气连接焊剂活化剂元器件和电路的机械和电气连接粘接剂提供贴装元器件所需的粘性润湿剂增加焊膏和被焊件之间润湿性溶剂调节焊膏特性触变剂改善焊膏的触变性其它添加剂改进焊膏的抗腐蚀性、焊点的光亮度及阻燃性能等 3.3.2.1 合金粉末合金粉末是
4、焊膏的主要成分，合金粉末的组成、颗粒形状和尺寸是决定焊膏特征以及焊点质量的关键因素。目前最常用焊膏的金属组分为Sn63Pb37和Sn62Pb36Ag2。表3-2 常用焊膏的金属组分、熔化温度与用途金属组份熔化温度用 途液相线固相线Sn63Pb37183共晶适用于普通表面组装板，不适用于含Ag、Ag/Pa材料电极的元器件。Sn60Pb40183188用途同上。Sn62Pb36Ag2179共晶适用于含Ag、Ag/Pa材料电极的元器件。（不适用于水金板）。Sn10Pb88Ag2268290适用于耐高温元器件及需要两次再流焊表面组装板的首次再流焊（不适用于水金板）Sn96.5Ag3.5221共晶适用于
5、要求焊点强度较高的表面组装板的焊接（不适用于水金板）。Sn42Bi58138共晶适用于热敏元器件及需要两次再流焊表面组装板的第二次再流焊。常用的合金粉末颗粒尺寸分为四个类型，对窄间距元器件，一般选用25-45 m 。 表3-3 四种粒度等级的焊膏80%以上的颗粒尺寸 （m)大颗粒要求微粉颗粒要求 1型 75150150m的颗粒应少于1%75m的颗粒应少于1%3型 204545m的颗粒应少于1%4型 203838m的颗粒应少于1%合金粉末颗粒形状有球形和不定形（针状、棒状）。合金粉末表面氧化物含量应小于0.5%，最好控制在80ppm以下。3.3.2.2 焊剂焊剂是净化焊接表面，提高润湿性，防止焊
6、料氧化和确保焊膏质量以及优良工艺性的关键材料。焊剂的组成对焊膏的扩展性、润湿性、塌落度、粘性变化、清洗性、焊珠飞溅及储存寿命均有较大的影响。 表3-4 焊剂的主要成分和功能焊剂成分使用的主要材料功能树脂松香、合成树脂净化金属表面、提高润湿性粘接剂松香、松香脂、聚丁烯提供贴装元器件所需的粘性活化剂胺、苯胺、联氨卤化盐、硬脂酸等净化金属表面溶剂甘油、乙醇类、酮类调节焊膏工艺特性其它触变剂、界面活性剂、消光剂防止分散和塌边、调节工艺性3.3.3 对焊膏的技术要求要求焊膏与PCB焊盘、元件端头或引脚可焊性（浸润性）要好, 焊接时起球少，焊点强度较高；要求储存期和室温下使用寿命长；焊膏粘度要满足工艺要求
7、，既要保证印刷时具有优良的印刷性、脱模性，又要保证良好的触变性（保形性），印刷后焊膏不塌落。3.3.3.1 焊膏应用前a 焊膏制备后到印刷前的储存期内，在210下冷藏（或在常温下）保存一年（至少3-6个月），焊膏的性能应保持不变；b 焊膏中的金属粉末与焊剂不分层；c 吸湿性小，低毒、无臭、无腐蚀性。3.3.3.2 焊膏应用时a 要求焊膏的粘度随时间变化小。室温下连续印刷时，要求焊膏不易干燥，印刷性（滚动性）好，有较长的工作寿命。b 具有良好的脱模性，连续印刷时，不堵塞模板漏孔；c 印刷后保持原来的形状和大小，不产生塌落具有良好的触变性（保形性），；d 印刷后常温下放置1224小时，至少4小时，
8、其性能保持不变；3.3.3.3 再流焊时a 再流焊预热过程中，要求焊膏塌落变形小；b 再流焊时润湿性好，焊料飞溅少，形成最少量的焊料球；c 良好的润湿性能；3.3.3.4 再流焊后a 形成的焊点有足够的强度，确保不会因加电、振动等因素出现焊接点失效；b 焊后残留物稳定性好，无腐蚀，有较高的绝缘电阻，溶剂清洗与水清洗型焊膏要求焊后清洗性好。3.3.4 影响焊膏特性的主要参数3.3.4.1 合金焊料成份、焊剂的组成以及合金焊料与焊剂的配比合金焊料成份、焊剂的组成以及合金焊料与焊剂的配比是决定焊膏的熔点、焊膏的印刷性、可焊性以及焊点质量的关键参数A-B-C线液相线A-D、C-E线固相线D-F、E-G
9、线溶解度曲线D-B-E线共晶点L区液体状态L+a、L+b区二相混合状态 a+b区凝固状态要求焊膏的合金组分尽量达到共晶或近共晶。由于共晶焊料有共晶点，当温度达到共晶点时焊料全部呈液相状态，因此焊点凝固时形成的结晶颗粒最致密，焊点强度最高。 图3-1 Sn/Pb合金二元晶相图合金焊料与焊剂的配比是以合金焊料在焊膏中的重量百分含量来表示的。合金焊料重量百分含量直接影响焊膏的黏度和印刷性，因此要根据不同的焊剂系统以及施加焊膏的方法选择合适的合金焊料重量百分含量。一般合金焊料粉百分含量在7590%。免清洗焊膏和模板印刷工艺用的合金焊料粉百分含量高一些，一般在8590%，滴涂工艺用的合金焊料粉百分含量低
10、一些，在7585%。3.3.4.2合金焊料粉末颗粒尺寸、形状和分布焊料合金粉末颗粒的尺寸、形状及其均匀性是影响焊膏性能的重要参数，影响焊膏的印刷性、脱摸性和可焊性。细小颗粒的焊膏印刷性比较好，特别对于高密度、窄间距的产品，由于模板开口尺寸小，必须采用小颗粒合金粉末，否则会影响印刷性和脱摸性。一般焊料颗粒直径约为模板开口尺寸的1/5。小颗粒合金粉的焊膏印刷图形的清晰度高，但容易产生塌边，由于细小颗粒的表面积大，被氧化的程度和机会也多。因此，组装密度不高时，在不影响印刷性的情况下可适当选择粗一点的合金粉末，既有利于提高可焊性，又可降低焊膏的成本。合金粉末的形状也会影响焊膏的印刷性、脱摸性和可焊性。
11、球形颗粒的合金粉末组成的焊膏粘度较低，印刷后焊膏图形容易塌落，印刷性好，适用范围广，尤其适用于高密度窄间距的丝网与金属模板印刷，同时适用于滴涂工艺。球形颗粒的表面积小，含氧量低，焊点光亮，有利于提高焊接质量。因此目前一般都采用球形颗粒。不定形颗粒的合金粉末组成的焊膏粘度高，印刷后焊膏图形不易塌落，由于不定形颗粒的尺寸大，印刷性较差，只适用于组装密度较低的金属模板及较粗的丝网印刷。另外由于不定形颗粒的表面积大，含氧量高，影响焊接质量和焊点亮度。因此目前一般都不采用不定形颗粒。但由于不定形颗粒的加工成本较低，因此在组装密度不大、要求不高、以及穿心电容等较大焊接点的场合可以应用。合金粉末颗粒的均匀性
12、也会影响焊膏的印刷性和可焊性，要控制较大颗粒与微粉颗粒的含量，见表4。大颗粒影响漏印性，过细的微粉颗粒在再流焊预热升温阶段容易随溶剂的挥发飞溅，形成小锡珠。因此20m微粉颗粒应控制在10%以下。3.3.4.3 粘度焊膏是一种触变性流体，在外力的作用下能产生流动。粘度是焊膏的主要特性指标，它是影响印刷性能的重要因素：粘度太大，焊膏不易穿出模板的漏孔，印出的图形残缺不全影响焊膏粘度的主要因素：合金焊料粉的百分含量：合金含量高，粘度就大； 焊剂百分含量高，粘度就小。 粘 度 合金粉末含量（%） 图3-2 合金焊料粉含量与黏度的关系粉末颗粒大小：合金粉末颗粒尺寸增大，粘度减小，粉末颗粒尺寸减少，粘度增
13、加。温度：温度增加，焊膏粘度减小，温度降低，焊膏粘度增加。 粘 粘 度 度 T（） 粒度（m） 图3-3 温度对黏度的影响 图3-4 合金粉末粒度对黏度的影响3.3.4.4 触变指数和塌落度焊膏是触变性流体，焊膏的塌落度主要与焊膏的粘度和触变性有关。触变指数高，塌落度小；触变指数低，塌落度大。触变指数和塌落度主要是由合金焊料与焊剂的配比，即合金粉末在焊膏中的重量百分含量有关，还与焊剂载体中的触变剂性能和添加量有关。3.3.4.5 工作寿命和储存期限 工作寿命是指在室温下连续印刷时，焊膏的粘度随时间变化小，焊膏不易干燥，印刷性（滚动性）稳定，同时焊膏从被涂敷到PCB上后到贴装元器件之前和再流焊不失效，一般要求在常温下放置1224小时，至少4小时，其性能保持不变。储存期限是指在规定的保存条件下，焊膏从出厂到性能不致严重降低，能够不失效的正常使用之前的保存期限，一般规定在210下保存一年，至少36个月。3.3.5 无铅焊料简介3.3.5.1 无铅焊料的发展动态铅及其化合物会给人类生活环境和安全带来较大的危害。电子工业中大量使用Sn/Pb合金焊料是造成污染的重要来源之一。日本首先研制出无铅焊料并应用到实际生产中，并提出2003年禁止使用。美国和欧洲提出2006年禁止使用。另外，特别强调电子产品的废品回收
