焊料性质对焊接的影响四.doc

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1、焊料性质对焊接的影响四6.锡膏SolderPasteOrSolderCream6.1.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（TackForce）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SolderPowder），再混以特殊高黏度的助焊膏混合物（

2、称为助焊性黏合剂FluxBinder）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（ShearRate）的主宰，如蕃茄酱即是），其中含有特殊专密的（Propritary）“抗垂流剂”（ThixotropicAgent，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

3、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SolderPowder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

4、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。氧化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（Logjams）。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﹠Spher

5、e）已经成为品管的要项之一了。6.3.锡粉粒径的选择当锡膏中的锡粉粒子愈小时，其形成焊点后向外逸出不良锡球之机会也就愈大。此乃因其“表面积／体积”的比值愈大时，也需要较多的助焊剂以减少其氧化，因而一些较小粒子者（15μm以下）就很容易在熔焊时从主体中被“冲挤”出来。故各型锡膏配置时必须订定其选用粒径大小（Particlesize），与其重量百分比的分配（SizeDistribution）两种参数，以适应印刷时开口的大小及减少不良锡球的产生。   下二表即J–STD–005中6种型别锡膏的锡粉粒经与分配情形． 表：按标称粒度重量

6、百分比所组成之三种粗粒锡膏膏型Type粒度之上限大粒度之粒径者(须在1﹪以下)正确粒度范围者(须在80﹪以上)较小粒度者(须在10﹪以下)1160Microns150Microns150-175Microns20Microns280Microns75Microns75-45Microns20Microns350Microns45Microns45-25Microns20Microns 表：按标准粒度重量百分比所组成之三种细粒锡膏膏型Type粒度之上限大粒度之粒径者(须在1﹪以下)正确粒度范围者(须在80﹪以上)较小粒度者(须在

7、10﹪以下)140Microns38Microns38-20Microns20Microns230Microns25Microns25-15Microns15Microns320Microns15Microns15-5Microns5Microns 6.4.锡膏中有机物的影响锡膏的黏度太低时，不但所印膏体定位困难（至少保持2–3小时不变形），且很容易造成坍塌及熔焊后的搭桥短路。由于其黏度又与环境温度有直接的关系，故未操作使用时，应储存在冰箱中（还可防止吸湿）。从实验结果得知，每上升4℃时其黏度值即下降10％。因而锡膏的印刷及零

8、件的放置区，其室温的降低及稳定是何等重要了。且零件放置前及引脚黏妥后的预热温度与时间均不宜过头，以减短路与锡球的发生。再者溶剂含量也是造成不良锡球原因之一，溶剂太多自然容易出现搭桥。而当助焊剂之软化点（SoftteningPoint）太低时搭桥比例也会增大；但若其软化点太高时