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技術資料8 錫膏發干原因分析

1、錫珠產生原因及對策
   焊錫珠現象是表面貼裝過程中的主要缺陷之一,它的產生是一個復雜的過程,也是最煩人的問題,要完全消除它,是非常困難的。 
   一般來說,焊錫珠的產生原因是多方面,綜合的。焊膏的印刷厚度、焊膏的組
成及氧化度、模板的制作及開口、焊膏是否吸收了水分、元件貼裝壓力、元器件及焊盤的可焊性、再流焊溫度的設置、外界環境的影響都可能是焊錫珠產生的原因。

   焊膏的選用直接影響到焊接質量。焊膏中金屬的含量、焊膏的氧化度,焊膏中合金焊料粉的粒度及焊膏印刷到印制板上的厚度都能影響焊珠的產生。
A、焊膏的金屬含量。焊膏中金屬含量其質量比約為89%~91.5%當金屬含量增加時,焊膏的黏度增加,就能有效地抵抗預熱過程中汽化產生的力。另外,金屬含量的增加,使金屬粉末排列緊密,使其在熔化時更容易結合而不被吹散。此外,金屬含量 的增加也可能減小焊膏印刷后的″塌落″,因此,不易產生焊錫珠。
B、焊膏的金屬氧化度。在焊膏中,金屬氧化度越高在焊接時金屬粉末結合阻力越大,焊膏與焊盤及元件之間就越不浸潤,從而導致可焊性降低。
C、焊膏中金屬粉末的粒度。焊膏中粉末的粒度越小,焊膏的總體表面積就越大,從而導致較細粉末的氧化度較高,因而焊錫珠現象加劇。我們的實驗表明:選用較細顆粒度的焊膏時,更容易產生焊錫珠。
D、焊膏在印制板上的印刷厚度。焊膏印刷后的厚度是漏板印刷的一個重要參數,通常在0.12mm-0.20mm之間。焊膏過厚會造成焊膏的″塌落″,促進焊錫珠的產生。

2、錫膏發干問題分析
   錫膏在使用過程中粘度上升、甚至發干會引發諸多問題,如印刷不良、漏印、下錫量減少、器件移位、飛片等,都會導致焊接良率大幅下降。造成錫膏發干的可能因素很多,大致可概括為使用條件原因和錫膏品質原因,但從本質上講,都是由于助焊劑與錫粉發生化學反應所引起。


一. 使用條件
1. 回溫:為了減緩助焊劑和錫粉的反應速度,延長保存時間,錫膏通常都需冷藏儲存。在使用前必須將錫膏置于室溫進行回溫。一般來說500g裝的錫膏必須至少回溫2小時以上,以使錫膏的溫度與環境溫度相同并禁止使用。回溫不足就打開密閉的罐蓋,會導致空氣中的水汽因為溫差而凝結并進入錫膏,從而引起發干。 
  另外需要提醒的是,若使用錫膏自動攪拌機,則應縮短或取消回溫過程。自動攪拌機一般采用離心式設計,高速旋轉會使錫膏溫度上升(上升幅度取決于攪拌時間)。


2. 環境溫度及濕度:推薦使用環境溫度為20-25℃,相對濕度30%-60%。溫度過高會加快錫膏中溶劑的揮發速度及錫膏助焊劑與錫粉的反應速度(通常溫度每升高10℃,化學反應速度約增加一倍),因此錫膏更易發干;溫度過低又會影響錫膏的粘度及流變性能,易發生印刷缺陷。同樣,濕度過高會使進入錫膏的水汽大大增加;濕度過低又會加快錫膏中溶劑的揮發速率。

二. 錫膏品質 
   錫膏品質問題是造成發干的最主要原因。這里所指的品質問題并非指供應商生產控制問題而造成的品質波動(事實上由這類波動引發發干的情況很少),而是指由于錫膏本身的設計缺陷所造成的不穩定。 
   錫膏是由錫粉和助焊劑混合而成,因此錫粉質量及助焊劑的穩定性都會對錫膏使用壽命產生影響,其中助焊劑的穩定性是決定錫膏是否容易發干的關鍵因素。
   所謂助焊劑的穩定性是指在常溫下其物理、化學性能較為穩定,不易結晶或與金屬發生反應等。眾所周知,助焊劑的主要作用是去除焊料及母材表面的氧化物,這是一個化學反應過程。助焊劑要起到這一作用就必須具有活性,助焊劑的活性系統是焊接得以順利進行的關鍵,活性越強去除氧化物的能力也越強,反之則弱。由于具有活性,錫膏在儲存及使用過程中,助焊劑與錫粉的反應始終存在,只是在低溫下反應速度非常緩慢,而在焊接溫度時則快速發生。因此,常溫下助焊劑與錫粉的反應速度決定了錫膏的使用壽命。 
   設計合理的錫膏助焊劑活性系統必須同時滿足兩個條件,即在焊接溫度時具有強大活性以完成焊接,同時在室溫時又能保持惰性。為達到這一目的,必須對活性基團進行特殊處理,使其在室溫下不顯示活性,而當溫度上升到一定程度時能快速釋放活性。易發干的錫膏往往活性系統中的活性基團在常溫下就較為活躍,因此在印刷時,隨著水汽及氧氣的介入,加快了助焊劑與錫粉發生反應的速度,引起發干。
三. 結論 
   錫膏在儲存和使用過程中始終存在化學反應。雖然這種反應是不可避免的,但設計合理的錫膏在正常使用條件下的反應速度應相當緩慢,使其使用壽命足以應付正常的生產需求。 易發干的錫膏往往是由于配方設計上的缺陷所造成。此外,保證符合要求的使用環境及規范操作可延長錫膏使用壽命。其它因素如溶劑在使用中揮發等也會對使用壽命產生影響,但不是主要因素

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