免清洗无铅焊膏的SMT生产应用及焊接质量.pdf

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1、黝钟中国电子制造技术论坛会免清洗无铅焊膏的SMT生产应用及焊接质量朱小军，张玮，禹胜林南京电子技术研究所，南京1313信箱111分箱，210013摘要：本文以合金成分为96．5Sn3A90．5cu的免清洗无锚焊膏作为对象，研究了其印刷、贴片、同流焊I：艺曲线及焊接质量，探索了其在现有的SMT生产线上应_【=

2、J的可行性。试验结果表明该免清洗无铅焊膏能用于现行的SMT生产线。关键词：免清洗无铅焊膏96．5Sn3A90．5Cu印刷贴片回流焊工艺曲线焊接质量1引言随着国际电子装联无铅化的发展和铅等有毒物质禁用法律法规条文的颁布，电子产品无铅化

3、已是必然趋势；国内也掀起了无铅化研究的热潮。对于SMTT艺，无铅化指的是被焊电子元器件的外引线(包括表面涂层)、焊膏或焊料以及印制板焊盘(包括表面涂层)都必须是无铅材料。最可能被广泛应用的无铅焊料为Sn．Ag．Cu共晶，美国推荐成分为95．5Sn3．9A90．6Cu，欧洲推荐成分为95．5Sn3．8A90．7Cu，同本推荐为96．5Sn3A90．5Cu，其中同本的无铅化发展走在世界前列，因此笔者选用了合金成分为96．5Sn3A90．5Cu的免清洗：无铅焊膏作为研究对象，摸索了其在现有的有铅SMT生产线上应用的可行性，以解决实现完全无铅化

4、生产设备改进(或更换)投资巨大的困难。2焊膏印刷2．1无铅焊膏的选择本文选择了免清洗无铅焊膏作为对象，96．5Sn3A90．5Cu合金熔点为217"C，63Sn37Pb合金熔点为183"C，焊接温度就相应地有所提高，因此焊膏应具有很好的抗热崩塌性能；助焊剂级别为J．STD．004的ROLO，活性偏低，而耐高温性能增强，焊后可不清洗。2．2模版印刷焊膏印刷时所使用的模版是影响印刷效果的关键，其制作工艺设备成了决定因素，笔者对比了不锈钢模版和高聚物模版，发现采用了激光高聚物模电子整机无铅化焊辏技术研讨会175g晚3,it中国电子制造技术论坛

5、会版技术以后，无铅焊膏的脱模性更好，不粘版，印刷质量较高，印刷速度也得到提高，有效保证了无铅焊膏的印刷质量。2．3焊膏粘度的测量焊膏的粘度对于印刷是个很重要的指标，粘度过低会造成印刷时焊膏冷塌落，而过高则会影响印刷的速度和焊膏的脱模性。为了能更好的了解现在应用的免清洗63Sn37Pb焊膏的使用状态，采用MALCOM的焊膏粘度检测仪对96．5Sn3A90．5Cu的免清洗无铅焊膏和63Sn37Pb免清洗焊膏(都为汉高乐泰公司的摩帝可焊品)进行了对比测量，结果如表l所示。从结果可以看出，采用的免清洗无铅焊膏与现在使用的有铅焊膏粘度相当，适用于

6、现行的印刷工艺，实践证明采用高聚物模版印刷无铅焊膏同有铅焊膏一样可以获得高质量印刷效果和高速度的印刷。表1焊膏粘度测量测量方法旋转法测试条件viscosityrange：typeA，10-1000X103mPa·S；RPM：10；ShearRate：0．6XN·Seg‘1＼捍膏种类63Sn37Pb96．5Sn3A90．5Cu测量数八温度(。C)20．321．7粘度(mPa·s)157156．73贴片贴片时，为了提高无铅焊接质量，增加焊点的可靠性，贴片精度应比有铅焊膏有所提高，以减少由于贴片而带来的焊后片式元器件的偏移；采用目前现有的贴片

7、机进行无铅应用，取得的贴片效果与有铅没有什么差别。4回流焊工艺曲线采用无铅焊膏进行回流焊接，其回流工艺窗口变得很窄，根本原因是现在应用的印刷电路板和表面贴装元器件的耐温能力有限，目前一般印制板耐热的极限温度为240。C，元器件为235。C，而焊膏的熔点很高，96．5Sn3A90．5Cu免清洗无铅焊膏的熔点为2170C，导致其回流焊接的温度较高，一般回流温度176电子整机无铅化焊接技术研讨会牙泓中国电子制造技术论坛会至少要2270C以上。现在SMT生产线上使用的回流焊设备为7个加热温区的红外热风再流焊设备，其加热效率和控温精度是较好的，能

8、满足无铅加热的工艺温度控制要求。设定无铅回流焊工艺曲线时，考虑到元器件和印制板的耐热能力，峰值温度为2350C～2400C；为了能达到较高的回流温度，防止元器件局部过热和印制板变形，焊料获得较好的润湿，预热浸润过程的温度LL63Sn37Pb有所提高，时间也延长了；由于现有条件下，能采用的峰值温度低(2350C～2400C)，而焊膏的熔点又高(2170c)，要保证焊膏的充分熔化和铺展，焊膏液相线以一I-的加热时间应该延长。图1为笔者应用96．5Sn3A90．5Cu免清洗无铅焊青时采用的无铅回流焊工艺曲线。根据上面论述的无铅回流焊工艺曲线特

9、点以及焊膏的特性曲线，确定的回流焊工艺曲线规范为：预热浸润温度为1500c～1900C，停留时间为60～120s；2170C以上时间为60～90s：峰值温度为2350C～2400C，停留时间为10～20s；