一.錫膏 常識簡介
無鉛錫膏系列是基於當今SMT生產工藝的一種免清洗型焊錫膏。採用特殊的助焊膏與氧化物含量極少的球形錫粉煉製而成。具卓越的連續印刷解像性;此外,本制品所含有的助焊膏,採用具有高信賴度的低離子性活化劑系統,使其在回焊之後的殘留物極少且具有相當高的絕緣阻抗,無需清洗也能擁有極高的可靠性。另外,本公司無鉛錫膏可提供不同合金成份、不同錫粉粒徑以及不同的金屬含量,以滿足客戶不同產品及工藝的要求。
二. 產品特點
1. 印刷滾動性及落錫性好,對低至0.3mm間距焊盤也能完成精美的印刷(T6);
2. 連續印刷時,其粘性變化極少,鋼網上的可操作壽命長,超過12小時仍不會變干,仍保持良好的印刷效果;
3. 印刷后數小時仍保持原來的形狀,基本無塌落,貼片元件不會產生偏移;
4. 具有 的焊接性能,可在不同部位表現出適當的潤濕性;
5. 可適應不同檔次焊接設備的要求,無需在充氮環境下完成焊接,在較寬的回流焊爐溫範圍內仍可表現良好的焊接性能。用“升溫---保溫式”或“逐步升溫式”兩類爐溫設定方式均可使用;
6. 焊接后殘留物極少,顏色很淺且具有較大的絕緣阻抗,不會腐蝕PCB,可達到免洗的要求;
7. 具有較佳的ICT測試性能,不會產生誤判;
8. 有針對BGA產品而設計的配方,可解決焊接BGA方面的難題。
9. 可用於通孔滾軸塗布(Paste in hole)工藝。
三. 技術特性
1. 產品檢驗所採用的主要標準和方法:ANSI/J-STD-004/005/006;JIS Z 3197-86;JIS Z 3283-86;IPC-TM-650
2. 錫粉合金特性
1.合金成份注:每種錫粉合金的具體成份請參看錫粉質量証明資料,均乎合J-STD-006標準。
2.錫粉顆粒分布(可選)
3.合金物理特性
序號(No.) |
成份(Ingredients) |
含量(Content)Wt% |
1 |
錫 (Sn) % |
96-99% |
2 |
鉛 (Pb) % |
<0.001 |
3 |
銅 (Cu) % |
0.5-0.7 |
4 |
金 (Au) % |
≤0.05 |
5 |
鎘 (Cd) % |
≤0.002 |
6 |
鋅 (Zn) % |
≤0.002 |
7 |
鋁 (Al) % |
≤0.001 |
8 |
銻 (Sb) % |
≤0.02 |
9 |
鐵 (Fe) % |
≤0.02 |
10 |
砷 (As) % |
≤0.01 |
11 |
鉍 (Bi) % |
≤0.03 |
12 |
銀 (Ag) % |
0.3-3.0 |
13 |
鎳 (Ni) % |
≤0.005 |
熔點 |
217 ℃ |
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合金比重 |
8.4 g/cm3 |
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硬度 |
14 HB |
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熱導率 |
50 J/M.S.K |
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拉伸強度 |
44 Mpa |
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延伸率 |
25 % |
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導電率 |
11.0% of IACS |
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4) 錫粉形狀:球形
4.錫膏特性(以Sn63/Pb37 T3為例)
3.助焊劑特性
金屬含量 |
85~91wt%(± 0.5) |
重量法(可選調) |
助焊劑含量 |
9~15wt%(± 0.5) |
重量法(可選調) |
粘度 |
900 Kcps ±10% Brookfield (5rpm) |
Sn63, T3,90%metal for printing |
2000 Poise ±10% Malcolm (10rpm) |
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觸變指數 |
0.60 ± 0.05 |
In house |
擴展率 |
>92% |
Copper plate(Sn63,90%metal) |
坍塌試驗 |
合格 |
J-STD-005 |
錫珠試驗 |
合格 |
In house |
粘着力(Vs暴露時間) |
48gF (0小時) |
IPC-TM-650 ± 5% |
56gF (2小時) |
68gF (4小時) |
44gF (8小時) |
鋼網印刷持續壽命 |
>12小時 |
In house |
保質期 |
半年 |
5~10℃密封貯存 |
四. 應用
1. 如何選取用本系列錫膏
客戶可根據自身產品及工藝的要求選擇相應的合金成份、錫粉大小及金屬含量(查看本資料相關內容),對於一般無鉛系焊接體系,我們建議選擇Ag3.0/Cu0.5/Sn96.5(焊接含銀電極)合金成份,錫粉大小一般選T3(mesh –325/+500,25~45
2. 使用前的準備
1) “回溫”
錫膏通常要用冰箱冷藏,冷藏溫度為5~10℃為佳。故從冷箱中取出錫膏時,其溫度較室溫低很多,若未經“回溫”,而開啟瓶蓋,則容易將空氣中的水汽凝結,並沾附于錫漿上,在過回焊爐時(溫度超過200℃),水份因受強熱而迅速汽化,造成“爆錫”現象,產生錫珠,甚至損坏元器件。
回溫方式:不開啟瓶蓋的前提下,放置於室溫中自然解凍; 回溫時間:4小時左右
注意:①未經充足的“回溫”,千萬不要打開瓶蓋; ②不要用加熱的方式縮短“回溫”的時間。
2) 攪拌
錫膏在“回溫”后,于使用前要充分攪拌。
目 的: 使助焊劑與錫粉之間均勻分布,充分發揮各種特性;
攪拌方式: 手工攪拌或機器攪拌均可; 攪拌時間: 手工:4分鐘左右 機器:1~3分鐘;
攪拌效果的判定:用刮刀颳起部分錫膏,刮刀傾斜時,若錫膏能順滑地滑落,即可達到要求.
(適當的攪拌時間因攪拌方式、裝置及環境溫度等因素而有所不同,應在事前多做試驗來確定)。
3. 印刷
大量的事實表明,超過半數的焊接不良問題都與印刷部分有關,故需特別注意。
Ø 鋼網要求
與大多數錫膏相似,若使用高品質的鋼網和印刷設備,本系列錫膏更能表現出優越的性能。無論是用於蝕刻還是光刻的鋼網,均可完美印刷。對於印刷細間距,建議選用光刻鋼網效果較好。對於0.65~0.4mm間距,一般選用0.12~0.20mm厚度的鋼網。鋼網的開口設計方式對焊接品質尤為重要,客戶若需要,本公司可提供這方面的技術支持。
Ø 印刷方式
人工印刷或使用半自動和自動印刷機印刷均可。
Ø 鋼網印刷作業條件
本系列錫膏為非親水性產品,對濕度並不敏感,可以在較高的濕度( 相對濕度為80%)條件下仍能使用。
以下是我們認為比較理想的印刷作業條件。針對某些特殊的工藝要求作相應的調整是十分必要的。
刮刀硬度 |
60 ~ 90HS(金屬刮刀或聚胺甲酸脂刮刀) |
刮印角度 |
450 ~ 600 |
印刷壓力 |
(2 ~ 4)× 105pa |
印刷速度 |
正常標準: 20 ~ 40mm/sec |
印刷細間距時:15 ~ 20mm/sec |
印刷寬間距時:50 ~ 100mm/sec |
環境狀況 |
溫度: 25 ± 3℃ |
相對濕度:40 ~ 70% |
氣流: 印刷作業處應沒有強烈的空氣流動 |
Ø 印刷時需注意的技術要點:
印刷前須檢查刮刀、鋼網等用具。
確保乾淨,沒灰塵及雜物(必要時要清洗乾淨),以免錫膏受污染及影響落錫性;
刮刀口要平直,沒缺口;
鋼網應平直,無明顯變形。開口槽邊緣上不可有殘留的錫漿硬塊或其他雜物;
②. 應有夾具或真空裝置固定底板,以免在印刷過程中PCB發生偏移,並且可提高印刷后鋼網的分離效果;
③. 將鋼網與PCB之間的位置調整到越吻合越好(空隙大會引至漏錫,水平方向錯位會導致錫膏印刷到焊盤外);
④. 剛開始印刷時所加到鋼網上的錫膏要適量,一般A5規格鋼網加200g左右、B5為300g左右、A4為400g左右;
⑤. 隨着印刷作業的延續,鋼網上的錫膏量會逐漸減少,到適當時候應添加適量的新鮮錫膏;
⑥. 印刷后鋼網的分離速度應儘量地慢些;
⑦. 連續印刷時,每隔一段時間(根據實際情況而定)應清洗鋼網的上下面(將鋼網底面粘附的錫膏清除,以免產生錫球),清潔時注意千萬不可將水份或其他雜質留在錫膏及鋼網上;
⑧. 若錫膏在鋼網上停留太久(或自鋼網回收經一段較長時間再使用的錫膏),其印刷性能及粘性可能會變差,添加適量本公司的專用調和劑,可以得到相應的改善;
⑨. 應注意工作場所的溫濕度控制,另外應避免強烈的空氣流動,以免加速溶劑的揮發而影響粘性;
⑩. 作業結束前應將鋼網上下面徹底清潔乾淨,(特別注意孔壁的清潔)。
4. 印刷后的停留時間
錫膏印刷后,應儘快完成元器件的貼裝,並過爐完成焊接,以免因擱置太久而導致錫膏表面變干,影響元件貼裝及焊接效果,一般建議停留時間 不超過12小時。
5. 回焊溫度曲線(參看附頁曲線圖)
6.焊接后殘留物的清除
本系列無鉛錫膏在焊接后的殘留物極少且顏色很淡,呈透明狀,具有相當高的絕緣阻抗,不必清洗。如客戶一定要清洗,建議使用一般合符自身工藝要求的清洗劑。
7. 回焊后的返修作業
經回焊后,若有少量不良焊點,則可用電烙鐵、錫線、助焊劑進行返修作業,但建議客戶在返修時 使用與本錫膏體系相兼容的錫線和助焊劑,以免產生某些不良反應。
五. 包裝與運輸
每瓶500g,寬口型塑膠(PE)瓶包裝,並蓋上內蓋密封封裝,送貨時可用泡沫箱盛裝,每箱 20瓶,保持箱內溫度不超過35℃。
六. 儲存及有效期
當客戶收到錫膏后應儘快將其放進冰箱儲存,建議儲存溫度為5℃~10℃。
l 溫度過高會相應縮短其使用壽命,影響其特性;
l 溫度太低(低於0℃)則會產生結晶現象,使特性惡化;
在正常儲存條件下,有效期為6個月。
注:錫漿從冰箱中被取出后,要先于室溫中“回溫”(4小時左右)后,才能打開瓶蓋使用。
七. 健康與安全方面應注意事項
注意:以下資料僅提供給使用者作參考,用戶在使用前應了解清楚。
詳細內容請查閱本品物料安全數據表(MSDS)
本制品不含受管制的特定化學物質,也不含有機溶劑中毒預防規則中所規制的有機溶劑,但仍需作必要的防範措施,以確保人體健康及安全。對於含鉛成份的產品,其操作應依據勞動安全衛生法及鉛中毒預防規則執行。
- 錫膏是一種化學產品,混合了多種化學成份,應切記避免多次數近距離嗅聞其氣味,更不可食用。
- 在焊接過程中,錫膏中的助焊劑產生的部分煙霧會對人體的呼吸系統產生刺激,長時間或一再暴露在其廢氣中可能會產生不適,因此應確保作業現場通風良好,焊接設備必須安裝充足的排氣裝置,將廢氣排走。
- 應有必要的防範措施避免錫膏接觸皮膚和眼睛。若不慎接觸到皮膚,則應立即用沾有酒精的布將該處擦乾淨,再用肥皂和清水徹底清洗乾淨。若不慎讓錫膏接觸眼睛,則需立即用清水沖洗10分鐘以上,並儘快送醫院醫治。
- 作業過程中不允許飲食、抽煙,作業后須先用肥皂或溫水洗手后才能進食。
- 雖然本品之溶劑系統閃點極高,但仍然易燃,應避免接近火源。若不慎着火,可用二氧化碳或化學干粉滅火器進行滅火,千萬不可用水滅火。
- 廢棄的錫膏和清理后沾有錫膏污漬的清潔布不能隨意掉棄,應將其裝入封密容器中,並按國家和地方的相關法規處置。
以下是我們建議的熱風回流焊工藝所採用的溫度曲線,可以用作回焊爐溫度設定之參考。該溫度曲線可有效減少錫膏的垂流性以及錫球的發生,對絕大多數的產品和工藝條件均適用。
- 預熱區 (加熱通道的25~33%)
在預熱區,焊膏內的部分揮發性溶劑被蒸發,並降低對元器件之熱衝擊:
要求:升溫速率為1.0~3.0℃/秒;
若升溫速度太快,則可能會引起錫膏的流移性及成份惡化,造成錫球及橋連等現象。同時會使元器件承受過大的熱應力而受損。
- 浸濡區 (加熱通道的33~50%)
在該 區助焊開始活躍,化學清洗行動開始,並使PCB在到達回焊區前各部溫度均勻。
要求:溫度:140~180℃ 時間:70~130秒 升溫速度:<3℃/秒
- 回焊區
錫膏中的金屬顆粒熔化,在液態表面張力作用下形成焊點表面。
要求: 溫度:245~250℃ 時間:230℃以上30~70秒(Important) 高于240℃時間為20~30秒。
若峰值溫度過高或回焊時間過長,可能會導致焊點變暗、助焊劑殘留物碳化變色、元器件受損等。
若溫度太低或回焊時間太短,則可能會使焊料的潤濕性變差而不能形成高品質的焊點,具有較大熱容量的元器件的焊點甚至會形成虛焊。
- 冷卻區
離開回焊區后,基板進入冷卻區,控制焊點的冷卻速度也十分重要,焊點強度會隨冷卻速率增加而增加。
要求:降溫速率<4℃ 冷卻終止溫度 不高于75℃
若冷卻速率太快,則可能會因承受過大的熱應力而造成元器件受損,焊點有裂紋等不良現象。
若冷卻速率太慢,則可能會形成較大的晶粒結構,使焊點強度變差或元件移位。
注:
Ø 上述溫度曲線是指焊點處的實際溫度,而非回焊爐的設定加熱溫度(不同)
Ø 上述回焊溫度曲線僅供參考,可作為使用者尋找在不同製程應用之 曲線的基礎。實際溫度設定需結合產品性質、元器件分布
狀況及特點、設備工藝條件等因素綜合考慮,事前不妨多做試驗,以確保曲線 化。
Ø 本型號系列錫膏除可採用上述“升溫-保溫”型加熱方式外,也可採用“逐步升溫”型加熱方式。