錫膏的配方和熬制工藝對smt貼片加工有什么影響?
錫膏配方決定其物理特性,如黏度與觸變性,合理配方使錫膏良好附著元件且易脫模。熬制工藝把控溫度與時間,影響錫膏均勻性與活性。優質配方結合精準熬制,可提升SMT貼片精度,減少橋接等缺陷,保障產品質量穩定可靠。本文將深度剖析錫膏的配方和熬制工藝對smt貼片加工有什么影響?并詳細解讀熬制過程中的關鍵工藝參數,揭示它們如何共同作用于SMT貼片加工的每一個環節,為提升產品質量提供系統性的技術指導。
一、錫膏配方對SMT貼片加工的影響
1. 合金成分對焊接性能的影響:不同的焊錫粉合金成分在SMT貼片加工中表現出截然不同的焊接性能。以Sn - Ag - Cu合金為例,其具有較高的熔點(一般在217℃ - 221℃之間),相比傳統的Sn - Pb合金(共晶熔點為183℃),在焊接過程中需要更高的溫度。
這就要求SMT貼片加工中的回流焊設備,能夠提供相應的高溫環境,并且對溫度曲線的控制精度要求更高。如果溫度控制不當,過高的溫度可能會導致電子元器件過熱損壞,而過低的溫度則無法使焊錫粉充分熔化,從而造成虛焊、假焊等焊接缺陷,此外Sn - Ag - Cu合金的機械性能較好,焊點強度高,適用于對可靠性要求較高的電子產品,如航空航天、汽車電子等領域。
但由于其熔點較高,潤濕性相對較差,在焊接一些精密元器件時,可能需要調整助焊劑的配方或增加助焊劑的含量,以提高焊接效果。而對于一些對成本較為敏感且對可靠性要求不是特別高的消費類電子產品,可能會選擇Sn - Cu等合金體系的錫膏,雖然其性能略遜于Sn - Ag - Cu合金,但在滿足基本焊接要求的前提下,能夠有效降低生產成本。
2. 助焊劑配方對焊接質量的影響:助焊劑的配方直接影響著錫膏的焊接質量。活化劑的種類和含量是影響焊接效果的關鍵因素之一。如果活化劑的活性不足,無法徹底去除焊盤和焊錫粉表面的氧化物,就會導致焊接不牢固,出現虛焊、開路等問題。
而活化劑活性過高,雖然能夠快速去除氧化物,但可能會在焊接后留下過多的殘留物,這些殘留物可能具有腐蝕性,會影響電子產品的長期可靠性,此外樹脂的種類和含量也會影響,錫膏的粘附力和焊點的成型效果。粘附力不足可能導致電子元器件在貼裝過程中發生位移,影響焊接精度;而粘附力過大,則可能在焊接后難以清洗,同樣會對電子產品的性能產生不良影響。
溶劑和觸變劑的合理搭配則是保證錫膏,在印刷和儲存過程中具有良好性能的關鍵。合適的溶劑能夠使錫膏在印刷時具有良好的流動性,順利通過模板的開口轉移到電路板上,同時在儲存時又能保持穩定的粘度,防止錫膏干涸或分層。觸變劑則確保錫膏在印刷過程中不會出現塌陷現象,保證印刷圖形的清晰度和準確性,從而為后續的焊接提供良好的基礎。
3. 添加劑對錫膏性能的優化:抗氧化劑的添加可以有效延長錫膏的使用壽命。在SMT貼片加工過程中,錫膏通常需要在一定的環境條件下儲存和使用,空氣中的氧氣會逐漸使焊錫粉氧化,導致錫膏的焊接性能下降。
抗氧化劑能夠抑制這種氧化反應的發生,保持焊錫粉的活性,使錫膏在較長時間內都能維持良好的焊接效果,如一些含有特殊抗氧化成分的錫膏,在常溫下密封儲存的保質期可以延長至6個月甚至更久,這對于電子產品制造企業來說,可以減少錫膏的浪費,降低生產成本。
穩定劑的作用則是提高錫膏在不同環境條件下的穩定性。電子產品制造環境可能存在溫度、濕度等變化,這些因素都可能對錫膏的性能產生影響。穩定劑能夠調節錫膏的化學性質,使其在不同環境下都能保持相對穩定的粘度、活性等性能指標,確保SMT貼片加工過程的一致性和可靠性。
流平劑的加入可以改善焊點的外觀質量和電氣性能。在焊接過程中,流平劑能夠促使熔化的焊錫粉在焊盤上更加均勻地鋪展,形成光滑、平整的焊點。這樣不僅可以提高焊點的美觀度,更重要的是能夠減少焊點表面的凹凸不平,降低電阻,提高焊點的電氣導通性能,對于一些高頻電路等對電氣性能要求較高的電子產品尤為重要。
二、錫膏熬制工藝對SMT貼片加工的影響
1. 原料混合工藝:錫膏的熬制首先從原料混合開始,這一過程看似簡單,實則對錫膏的樶終性能有著深遠影響。在混合焊錫粉和助焊劑時,需要精確控制兩者的比例,以確保錫膏具有合適的成分組成,如若焊錫粉的比例過高,可能會導致錫膏過于黏稠,印刷困難,且在焊接后容易出現焊點不飽滿、空洞等缺陷;而助焊劑比例過高,則可能會使焊點表面殘留物過多,影響電子產品的可靠性。
混合過程中的攪拌速度和時間也需要嚴格把控。攪拌速度過快,可能會導致焊錫粉顆粒受到過度剪切力而變形甚至破碎,影響其在印刷和焊接過程中的性能;攪拌速度過慢,則無法使焊錫粉和助焊劑充分均勻混合,導致錫膏成分不均勻,不同部位的錫膏性能存在差異,同樣攪拌時間過短,混合不充分;攪拌時間過長,可能會使助焊劑中的一些成分揮發或發生化學反應,改變錫膏的性能。
通常在實際生產中會采用雙行星攪拌機等專業設備,在真空環境下以特定的轉速(如50 - 100rpm)攪拌一定時間(如5 - 10分鐘),以實現原料的初步均勻混合,同時盡量減少對原料的不良影響。
2. 研磨分散工藝:經過初步混合的錫膏還需要進行研磨分散,以進一步細化顆粒并使各成分更加均勻地分布。研磨過程中,通過三輥軋機等設備,將錫膏在間隙極小(一般為0.05 - 0.1mm)的軋輥間反復擠壓。對于精密錫膏,可能需要進行3 - 5次的研磨,以確保金屬顆粒與助焊劑充分融合,并且使顆粒分布均勻,達到目標粒徑的要求(如D50≤目標粒徑的±10%)。
在研磨過程中溫度控制至關重要,過高的溫度會導致助焊劑中的溶劑揮發,改變錫膏的粘度和成分比例,同時也可能使焊錫粉發生氧化,影響焊接性能,因此通常會采用冷卻裝置對研磨設備進行降溫,確保研磨過程在適宜的溫度范圍內進行,此外研磨設備的清潔度也不容忽視,如果設備內部殘留有其他雜質,可能會混入錫膏中,影響錫膏的純度和性能,進而在SMT貼片加工中引發焊接缺陷。
3. 均質攪拌與脫泡工藝:研磨后的錫膏轉入真空攪拌機進行均質攪拌,這一步驟的目的是通過高速攪拌(如200 - 300rpm)產生的剪切力,使金屬顆粒在助焊劑中更加均勻地分散,同時調整錫膏的粘度,使其穩定在合適的范圍內(一般為50 - 150Pa?s)。
在均質攪拌過程中,需要實時檢測錫膏的粘度,通過旋轉黏度計等設備進行監控,確保不同批次的錫膏粘度一致性誤差小于5%,以保證SMT貼片加工過程中錫膏印刷和焊接性能的穩定性,同時由于在之前的混合和研磨過程中,錫膏可能會混入一些空氣形成氣泡,這些氣泡在焊接過程中可能會導致焊點出現空洞等缺陷,影響焊接質量,因此在均質攪拌后,還需要進行脫泡工藝。
一般采用抽真空的方式,在一定的真空度下(如-0.08MPa至-0.1MPa)保持一段時間(如10 - 20分鐘),使錫膏中的氣泡逸出,從而提高錫膏的質量,為后續的SMT貼片加工提供良好的基礎。
三、錫膏配方解析:多元組分協同作用
① 金屬粉末:導電與力學支撐的基礎
1. 主要成分及比例
1.1 錫鉛合金曾是傳統錫膏的主流選擇,但隨著環保要求的提高,無鉛錫膏逐漸占據主導地位。目前常用的無鉛錫粉主要是由錫、銀、銅三種金屬組成的三元合金體系。典型的成分比例約為 Sn96.5%、Ag3.0%、Cu0.5%,這種特定比例能夠在保證良好導電性的同時,兼顧一定的熔點特性和力學性能。
當然根據不同的應用場景和客戶需求,也存在其他多種配比方案,如在一些對高溫環境有較高耐受性的場合,可以適當增加銀的含量以提高熔點;而對于成本較為敏感的產品,則可能在允許范圍內微調各元素比例以平衡性能與成本。
1.2 金屬粉末的粒度分布也是一個重要的考量因素,一般細顆粒度的錫粉有助于提高印刷精度,使焊點的尺寸更加精確,從而適應高密度集成的 SMT貼片加工需求,然而過細的粉末可能會導致氧化風險增加。
并且在儲存和使用過程中容易團聚結塊,相反較粗的粉末雖然流動性較好,但可能會影響印刷分辨率和焊點的平整度,因此合理的粒度分布通常是通過激光粒度分析儀進行精確控制的,以確保既能滿足精細印刷的要求,又能保持良好的分散性和穩定性。
2. 對 SMT貼片加工的影響
2.1 在絲網印刷階段,合適粒度分布的金屬粉末能夠順利通過鋼網開口,均勻地沉積在 PCB 焊盤上。如果粉末太粗,可能會出現堵塞網孔的情況,導致印刷不全或厚度不均;而粉末過細則可能因靜電吸附等原因造成脫網困難,同樣會影響印刷質量。一旦印刷不良,后續的貼裝元件就會出現偏移、傾斜等問題,嚴重影響 SMT貼片加工的準確性和良品率。
2.2 到了回流焊階段,金屬粉末的熔化行為直接關系到焊點的形成質量。理想的錫粉應在設定的溫度區間內迅速且完全熔化,與其他成分充分混合形成均勻的液態合金。如果熔化不完全,會產生虛焊現象,即元件引腳與焊盤之間未能有效連接,這將導致電路斷路或接觸電阻增大,降低產品的電氣性能和可靠性。而且未熔化的錫粉顆粒,還可能在振動環境下脫落,引發潛在的故障隱患。
② 助焊劑系統:促進潤濕與清潔的關鍵
1. 化學成分及功能
1.1 助焊劑是一種復雜的混合物,主要包括活性劑、溶劑、觸變劑和其他添加劑。活性劑是助焊劑的核心成分,常見的有有機酸類、胺類化合物等。它們的主要作用是在加熱過程中去除金屬表面的氧化物薄膜,露出新鮮的金屬表層,從而提高錫膏對金屬表面的潤濕能力,如松香基助焊劑中的松香酸,就是一種有效的活性劑,能夠在較低的溫度下分解,并與金屬氧化物反應生成可溶性的鹽類,將其從金屬表面清除掉。
1.2 溶劑主要用于溶解活性劑和其他固體成分,調節助焊劑的粘度和揮發速率。常用的溶劑包括萜烯類、醇類等有機溶劑。合適的溶劑體系可以使助焊劑具有良好的流動性和鋪展性,便于在錫粉表面形成均勻的保護膜,同時溶劑的揮發速度也需要精心控制,太快會導致預干燥過度,太慢則可能在回流焊前無法完全揮發干凈,殘留物過多會影響焊點的外觀和電氣性能。
1.3 觸變劑賦予助焊劑特殊的流變性質,使其在靜止狀態下具有較高的粘度以防止沉淀分層,而在受到剪切力時(如攪拌、涂抹等操作)粘度迅速降低,變得易于流動。這對于維持錫膏的穩定性和施工性能非常重要。典型的觸變劑有氫化蓖麻油衍生物等。
2. 對 SMT貼片加工的影響
2.1 在印刷工序中,助焊劑的存在有助于改善錫膏的轉移效率。它可以降低錫膏與鋼網之間的摩擦力,使錫膏更容易從鋼網轉移到 PCB 焊盤上,并且能夠在焊盤表面更好地鋪展成型,減少邊緣塌陷和橋接現象的發生概率。良好的鋪展性還能確保焊點的三維形狀符合設計要求,有利于后續元件的正確貼裝和牢固焊接。
2.2 進入回流焊爐后,助焊劑先于金屬粉末發揮作用。它繼續發揮活化作用,進一步清理金屬表面的微小污染物和氧化層,為金屬間的冶金結合創造有利條件,同時隨著溫度升高,大部分溶劑逐漸揮發逸出,僅留下少量的活性殘余物參與焊接反應。但如果助焊劑用量過多或配方不合理,可能會導致過多的煙霧產生,污染爐膛環境,甚至影響到相鄰焊點的質量和設備的正常運行,此外過量的助焊劑殘留還可能在長期使用過程中吸潮腐蝕焊點,縮短產品的使用壽命。
③ 流變調節劑:掌控黏度與觸變性的藝術
1. 種類與作用原理
1.1 除了上述提到的觸變劑外,還有一些專門的流變調節劑用于精細調整錫膏的整體流變特性。這些物質大多是高分子聚合物或膠體粒子,它們可以通過改變自身在體系中的結構形態來影響錫膏的粘度和觸變性,如某些改性纖維素醚類化合物可以在水中膨脹形成凝膠網絡結構,當加入到錫膏中時,能夠限制錫粉顆粒的運動自由度,從而提高錫膏的靜態粘度。而在動態條件下(如攪拌或擠壓),這種網絡結構會被破壞,使得錫膏暫時變為低粘度流體,方便施工操作。
1.2 另一些無機納米粒子也被用作流變調節劑,它們利用自身的高比表面積吸附周圍的液體分子,形成一個松散的聚集體結構。在不同的剪切速率下,這個聚集體會發生可逆的拆解和重組過程,從而實現對錫膏粘度的有效調控。這種動態響應特性使得錫膏,既能在日常儲存中保持穩定的狀態,又能在實際使用時快速適應各種加工工藝的需求。
2. 對 SMT貼片加工的影響
2.1 適當的流變調節可以使錫膏,在不同的加工階段表現出樶佳的性能狀態。在印刷時,較低且穩定的粘度保證了錫膏能夠順暢地通過鋼網的小孔,準確地落在焊盤位置上,并且不會因為自身重力而下陷變形。這對于實現高精度的 SMT貼片加工至關重要,尤其是在超小型元件和細間距引腳的情況下,任何微小的位置偏差都可能導致短路或開路故障。
2.2 在貼片完成后至回流焊前的這段時間里,錫膏需要在室溫下保持足夠的粘性以固定住元件的位置,此時流變調節劑所形成的微弱交聯結構起到了關鍵作用,防止元件因外界震動或其他因素而移位。當進入回流焊升溫階段后,隨著溫度上升,流變調節劑的作用減弱,錫膏逐漸轉變為熔融狀態,完成樶終的焊接過程。整個過程就像一場精心編排的舞蹈,每個動作都在精確的時間點上發生,確保了 SMT貼片加工的高成功率和高質量輸出。
四、錫膏熬制工藝詳解:匠心獨運鑄就精品
① 配料準備:精準計量開啟優質之旅
1. 原料檢驗與預處理
1.1 在正式熬制之前,所有的原材料都苾須經過嚴格的質量檢驗。對于金屬粉末而言,要檢測其純度、粒度分布是否符合標準要求,必要時還需進行微觀形貌觀察和化學成分分析。助焊劑的各種成分也要逐一核對含量和活性指標,確保所使用的每一種原料都處于好的狀態。特別是對于那些容易受潮或變質的原料,如某些有機酸類活性劑,更需要妥善保存并在使用前進行檢查。
1.2 根據確定的配方比例,采用高精度的電子秤對各類原料進行精確稱量。即使是微小的重量差異也可能會對樶終的錫膏性能產生影響,因此在這個階段不允許有任何馬虎。為了提高稱量的準確性和效率,許多現代化工廠采用了自動化的配料系統,該系統可以根據預設的程序自動完成多種原料的稱量和投放工作,大大減少了人為誤差的可能性。
2. 預混合初步融合
將稱量好的金屬粉末緩緩倒入裝有適量溶劑的容器中,啟動低速攪拌機進行初步混合。這個過程的目的是讓金屬粉末充分浸潤在溶劑環境中,打破初始的大團簇結構,為后續更細致的分散做好準備。需要注意的是此時的攪拌速度不宜過高,以免引入過多的氣泡或造成金屬粉末飛濺損失。一般控制在幾百轉每分鐘的速度范圍內,持續攪拌一段時間直到肉眼看不到明顯的干粉堆積為止。
② 高速分散:納米級均勻分布的追求
1. 設備選型與參數設置
1.1 完成預混合后,接下來的關鍵是要將金屬粉末徹底分散成單個顆粒狀態,這就需要借助專業的高速分散機來實現。這類機器配備了強力的轉子葉片,能夠在極高的轉速下產生強烈的剪切力和沖擊力,迫使金屬粉末克服相互之間的吸引力而分散開來。在選擇分散機時,要考慮其功率大小、轉速范圍以及容器材質等因素。通常選用不銹鋼材質的容器以避免雜質混入,并根據生產規模選擇合適的機型。
1.2 針對不同類型的錫膏配方和產量需求,設定相應的分散時間和轉速至關重要,一般分散時間會在幾十分鐘到數小時不等,轉速則可以達到數千轉甚至更高。在這個過程中操作人員,密切關注設備的運行狀況和錫膏的溫度變化,適時調整冷卻措施防止過熱導致的不良反應發生。因為過高的溫度不僅會使溶劑加速揮發損失,還可能引發不必要的化學反應改變錫膏的性質。
2. 實時監測與反饋調整
2.1 先進的生產設備通常會配備在線監測裝置,實時采集錫膏的各項物理參數數據,如粘度、溫度等。通過對這些數據的分析和對比歷史記錄,技術人員可以及時了解當前的分散效果是否達到預期目標。
如果出現異常情況,比如粘度突然升高超出了正常范圍,就需要立即停機檢查原因并采取糾正措施。可能是由于加入了過多的固體成分,或者是分散過程中產生了過多的熱量,導致了溶劑濃縮等原因造成的。只有不斷地監測和調整,才能保證每一批次生產的錫膏都具有穩定一致的性能品質。
③ 研磨細化:級致光滑表面的打磨
1. 磨介的選擇與添加
1.1 為了使金屬粉末達到更高的分散程度和更細的平均粒徑,常常需要在分散結束后進行額外的研磨處理。這時會選擇特定的研磨介質輔助完成這一任務,樶常見的就是陶瓷珠子或氧化鋯珠子。這些小珠子具有硬度高、耐磨性好的特點,能夠在研磨罐內與錫膏一起,做高速運動時對金屬粉末施加巨大的壓力,將其碾碎磨細。根據錫膏的類型和所需的細膩程度不同,所選用的研磨珠子的直徑也會有所區別,一般在零點幾毫米到幾毫米之間不等。
1.2 按照一定的比例將研磨珠子加入到,已經初步分散好的錫膏中,然后密封好研磨罐并將其安裝,在專用的研磨機上開始工作。研磨機的工作原理是通過偏心輪帶動研磨罐做行星式運動,使內部的珠子和錫膏不斷碰撞摩擦,從而達到細化的目的。在整個研磨過程中,同樣要對時間和轉速進行嚴格控制,避免過度研磨導致金屬粉末過度破碎產生新的缺陷或者引入過多的雜質污染錫膏。
2. 終點判斷與出料篩選
2.1 那么何時停止研磨才算合適呢?這就需要依靠經驗和科學的檢測手段相結合來判斷所謂的“終點”。一方面可以通過取樣觀察錫膏的顏色變化來判斷大致進度,新鮮的金屬粉末顏色較亮而有光澤,隨著研磨時間的延長會逐漸變得暗淡無光;另一方面更準確的方法是用激光粒度儀,定期檢測錫膏中金屬粉末的粒徑分布情況,當達到預定的目標值時就可以考慮結束研磨了。
2.2 研磨完成后,首先要做的是將錫膏與研磨珠子分離出來。這通常是通過過濾網篩來實現的,把含有錫膏的混合物倒入帶有合適目數濾網的容器中,靜置片刻讓珠子沉降下去后,再傾倒出上層清液即可得到純凈的錫膏產品。得到的錫膏還需要再次經過嚴格的質量檢測合格后,才能包裝入庫等待發貨給客戶用于 SMT貼片加工生產線上了。
五、配方與工藝聯動效應:全方位賦能 SMT貼片加工
① 印刷性能的綜合體現
1. 脫模順暢與否
一個優秀的錫膏配方搭配精湛的熬制工藝,必然帶來出色的印刷性能表現之一就是脫模順暢。當錫膏應用于 SMT貼片加工的第壹道工序——絲網印刷時,能否輕松地從鋼網上脫離下來,而不拖泥帶水是一個關鍵指標。這取決于錫膏內部的結構和表面張力狀況。
合理的配方設計使得錫膏具有一定的觸變性,即在靜止時呈現較高的粘度以保證良好的定型能力,但在受到刮刀施加的壓力時又能瞬間,變為低粘度流體順利流出網孔。再加上熬制過程中對流變調節劑的精準運用,確保了這種特性的穩定性和一致性。這樣一來無論是手動印刷還是高速自動化印刷,都能保證每一次印刷的結果,清晰完整邊緣整齊無拉尖拖影等瑕疵出現,大大提高了生產效率降低了次品率。
2. 填充率與一致性
除了脫模順暢之外另一個重要的印刷性能指標,就是填充率及其一致性所謂填充率,是指實際印刷到焊盤上的錫膏體積占理論計算,所需體積的比例越高越好理想情況下,應接近百分之百這表明幾乎沒有浪費,且能保證足夠的焊料供應給后面的焊接工序使用。
要想獲得高的填充率就要保證錫膏,具有良好的流動性和抗塌落能力,而這又回到了前面的配方設計和熬制工藝上來,只有兩者配合才能做到既讓錫膏足夠柔軟,可以填滿每一個角落又不致于稀軟流淌失去形狀。同時為了保證整塊板上所有焊點的填充量一致,還要錫膏本身具備良好的均質性,這也是為什么在熬制過程中要反復強調,分散均勻的重要性所在,只有這樣才不會出現局部厚薄不均的現象,影響到整體的焊接質量和可靠性。
② 貼裝穩定性的重要保障
1. 初粘強度的控制
在 SMT貼片加工流程中緊接著印刷之后,下一個步驟就是把各種電子元器件準確地,放置到涂覆有錫膏的相應位置上去,這個時候就體現出了錫膏的另一個重要特性——初粘強度所謂初粘強度就是指剛剛貼上去的元件,與下面的錫膏之間的附著力大小適中,既不能讓元件輕易掉落也不能太強,以至于難以返修調整位置。
這就涉及到錫膏配方中粘結劑的選擇和使用量問題,合適的粘結劑可以在常溫下快速固化提供足夠的握持力,但又不至于永久固化妨礙后續的回流焊操作。而在熬制過程中對溫度和時間的精確控制,也能影響到粘結劑的效果發揮得恰到好處,從而保證了貼裝的穩定性提高了生產線的效率,減少了因掉件而導致的損失。
2. 抗移位能力的提升
除了初粘強度之外還有一個相關的指標,叫做抗移位能力指的是在傳送帶運輸或者機械臂,搬運的過程中元件是否會相對于原來的位置發生移動,如果發生了明顯的位移就會影響到焊接的準確性,甚至可能造成短路等問題的出現。為了避免這種情況的發生,我們在設計錫膏配方的時候,就要考慮加入一些能夠增強內聚力的組分,并且在熬制過程中優化它們的分布狀態,使得錫膏具有一定的彈性緩沖作用,吸收掉一部分外來的沖擊能量保護元件不被輕易撼動位置。
另外還可以通過調整錫膏的整體密度,使其略大于水的密度這樣在一定程度上,也能增加底部的重量起到穩定的作用,總之這些都是圍繞著如何更好地服務于 SMT貼片加工的實際需求,展開的細節優化工作體現了專業精神和技術水平的高度融合。
③ 回流焊效果的決定因素
1. 熔程匹配度
進入到回流焊階段這是整個 SMT貼片加工的核心環節之一,在這里我們將見證錫膏由固態轉變為液態然后,再凝固成具有一定強度的金屬互聯結構的神奇過程,在這個轉變過程中要保證錫膏的熔程與所使用的溫度曲線相匹配。
也就是說當爐溫上升到某個特定區間的時候,錫膏剛好開始熔化并且在接下來的一段時間內保持液態,以便充分潤濕周圍的金屬表面形成良好的冶金結合界面,之后再緩慢冷卻結晶形成堅固可靠的焊點。
這就要求我們在制定錫膏配方時要充分考慮,各種金屬材料的特性尤其是它們的共晶點溫度,以此來確定合適的合金組成比例,然后在熬制過程中嚴格控制雜質含量。因為這些雜質往往會改變合金的實際熔點,導致熔程偏離預期的范圍影響焊接質量。
2. 空洞率與潤濕角
評價回流焊效果好壞的兩個直觀指標,一個是空洞率另一個是潤濕角所謂空洞率,是指在形成的焊點內部存在的微小空隙,所占的比例越低越好因為這些空洞,會成為應力集中的地方,容易導致裂紋的產生降低焊點的機械強度和疲勞壽命。
造成空洞的原因有很多,其中包括錫膏本身的排氣性能不佳,或回流過程中升溫過快,來不及排出氣體等等,所以在配方設計時要盡量選擇那些容易釋放氣體的成分,并且在熬制過程中加強真空脫泡處理,以減少殘留氣體的含量改善排氣性能,降低空洞率的發生概率。
至于潤濕角則是衡量錫膏對金屬表面,潤濕程度的一個角度越小表示潤濕效果越好,越有利于形成飽滿圓潤的焊點,提高電氣性能和導熱系數,通常情況下我們會希望潤濕角小于十五度,才算是比較理想的狀態,這也需要通過調整配方中的活性劑種類和用量,及控制熬制過程中的相關參數來實現。
④ 錫膏的組成與作用
錫膏是一種由多種成分組成的膏狀混合物,主要包含焊錫粉、助焊劑以及其他添加劑。這些成分相互協作,共同完成在SMT貼片加工中的焊接任務。
1. 焊錫粉:作為錫膏的主要成分,焊錫粉通常占錫膏總質量的85% - 92%。它由各種金屬合金組成,常見的合金體系有錫鉛(Sn - Pb)、錫銀銅(Sn - Ag - Cu)、錫銅(Sn - Cu)等。不同的合金成分決定了焊錫粉的熔點、機械性能以及電氣性能等關鍵特性。
如傳統的Sn - Pb合金具有良好的焊接性能和較低的熔點,但由于鉛的毒性,在環保要求日益嚴格的今天,逐漸被無鉛的Sn - Ag - Cu等合金所取代。焊錫粉的顆粒大小和形狀也對錫膏的性能有著重要影響,一般顆粒越小,錫膏的印刷精度越高,能夠滿足更加精細的電子元器件焊接需求。
但同時也增加了氧化的風險;而較大顆粒的焊錫粉則在印刷過程中具有更好的流動性,但可能會影響焊點的平整度和細密間距的焊接效果。通常,焊錫粉的顆粒形狀要求盡量接近球形,這樣在印刷和焊接過程中能夠更均勻地分布和融合,有助于形成高質量的焊點。
2. 助焊劑:助焊劑在錫膏中所占比例一般為8% - 15%,雖然含量相對較少,但卻是不可或缺的關鍵成分。它主要由樹脂、活化劑、溶劑和觸變劑等組成,每一種成分都發揮著獨特的作用。
樹脂能夠提供粘附力,使錫膏在印刷后能夠保持形狀,便于電子元器件的貼裝,同時在焊接過程中防止焊錫粉飛散;活化劑的主要作用是去除焊錫粉以及電路板焊盤表面的氧化物,這些氧化物會阻礙焊接的順利進行,活化劑通過化學反應將其去除,降低合金表面的張力,增強焊錫粉對焊盤的潤濕性,使焊接更加牢固。
溶劑則用于調節錫膏的粘度,使其在儲存和印刷過程中具有合適的流動性,便于操作;觸變劑能夠改善錫膏的流變性,防止印刷后錫膏發生塌陷,同時保證在儲存過程中錫膏不分層、不開裂,維持其穩定性。
3. 添加劑:為了進一步優化錫膏的性能,還會添加一些特殊的添加劑,如抗氧化劑、穩定劑和流平劑等,它們的含量通常在1% - 5%左右。抗氧化劑可以減緩焊錫粉在儲存和使用過程中的氧化速度,延長錫膏的保質期;穩定劑有助于保持錫膏的化學穩定性,防止其在不同環境條件下發生性能變化;流平劑則能夠改善焊接后焊點的表面平整度,使焊點更加光滑、美觀,同時也有助于提高焊點的電氣性能和機械強度。
六、錫膏也是SMT貼片加工的靈魂介質
SMT貼片加工已成為電子產品生產的核心技術之一,從智能手機到汽車電子,從工業控制設備到醫療設備,幾乎所有電子設備的生產都離不開高效的SMT貼片加工生產線。而在這條生產線上,有一種看似不起眼卻舉足輕重的材料——錫膏。它宛如一座無形的橋梁,連接著元器件與PCB板,承載著電流傳導和機械固定的重任。
可以說沒有優質的錫膏,就沒有可靠的SMT貼片加工成果。那么究竟是什么賦予了錫膏如此關鍵的使命呢?答案就在于其精心調配的配方和嚴格把控的熬制工藝。這兩個方面猶如鳥之雙翼、車之兩輪,缺一不可,共同塑造了錫膏的性能特征,進而深刻影響著SMT貼片加工的整體質量和效率。
七、實戰案例分享:成功背后的經驗教訓
① 某知名手機廠商的案例分析
1. 背景介紹
該手機廠商面臨著激烈的市場競爭壓力,急需推出一款輕薄小巧功能強大的新型智能手機,為了滿足市場需求他們決定采用,高密度集成方案這意味著主板上的元件,布局極其緊湊很多元件之間的間距都非常小,這對 SMT貼片加工提出了很高的挑戰,尤其是對錫膏的性能要求更為苛刻,不僅要保證每個焊點的質量可靠,還要確保不會發生橋接短路等問題,否則整個項目都將功虧一簣。
2. 解決方案與實施過程
針對客戶的特殊情況供應商專門研發了一種,適用于高密度集成的特種錫膏該錫膏采用了獨特的合金配方,降低了銀的含量以降低成本,同時又不影響基本的電氣性能,更重要的是優化了助焊劑系統的配方,增強了其活性提高了對微小焊盤的潤濕能力,和爬升高度減少了橋接的風險。
在熬制工藝上也做了相應的改進,增加了一道特殊的過濾工序,去除了可能存在的大顆粒雜質,進一步提高了印刷精度。此外還在現場派駐了技術支持團隊,全程跟蹤指導客戶調整生產工藝參數,確保每一個環節都能做到樶好。
3. 成果展示與客戶反饋
經過雙方的努力這款新型智能手機,終于如期上市并取得了巨大的成功銷量,遠超預期成為了市場上的一款爆款產品。客戶對該供應商提供的錫膏給予了高度評價,認為正是得益于其性能表現,才使得他們的產品設計得以完鎂,實現同時也為他們節省了大量的,生產成本和時間成本提升了企業的競爭力。這個案例充分說明了正確的錫膏配方加上精細的熬制工藝,確實能夠為客戶創造價值幫助企業贏得市場認可。
② 新能源汽車電池管理系統的應用實例
1. 項目概況與難點剖析
新能源汽車產業的發展越來越多的汽車零部件,開始采用先進的電子控制技術,其中電池管理系統就是一個典型的例子,它負責監控和管理車輛的動力鋰電池組的工作狀態,涉及到大量的傳感器信號采集和數據處理功能,復雜可靠性要求極高,而且工作環境惡劣經常處于高溫高濕的條件下,工作這對所使用的電子元器件和焊接材料都提出了嚴峻的挑戰,特別是錫膏須能夠在惡劣環境下長期保持穩定的性能,不變劣才能保證整個系統的安全可靠運行。
2. 定制化方案設計與驗證測試
為了滿足該項目的特殊需求工程師們進,行了深入的研究分析終確定了一套基于耐高溫無鉛錫膏的解決方案,并對原有的配方進行了多輪修改試驗重點解決了以下幾個問題,一是提高了錫膏的抗氧化能力和耐腐蝕性能,二是調整了熔程范圍使其更適合汽車級元器件的標準,三是加強了與陶瓷基板的兼容性避免了開裂脫落等問題的發生。
在熬制工藝方面也進行了創新嘗試,引入了一種新的鈍化處理方法有效地抑制了錫粉的表面,氧化延長了保質期限提高了存儲穩定性。隨后進行了一系列的嚴苛的環境模擬測試,包括高溫老化試驗濕熱循環試驗振動沖擊試驗等,結果表明該定制版的錫膏,完全滿足了項目的各項指標要求,達到了預期的設計目標。
3. 實際應用效果與社會價值
目前該套解決方案已經在多家,知名車企的新車型中得到廣泛應用,不僅提高了電池管理系統的整體性能,和可靠性還降低了維護成本延長了使用壽命,受到了行業內外的廣泛好評,也為推動我國新能源汽車產業的技術進步,做出了積極貢獻。這個案例再次證明了只要深入了解客戶的需求,不斷創新突破技術瓶頸,就能夠開發出適合特殊應用場景的,優秀產品為企業和社會創造更大的價值。
③ 因錫膏配方問題導致的焊接缺陷:某電子產品制造企業在生產一款智能手機主板時,為了降低成本,選用了一款價格較為低廉的錫膏。該錫膏的合金成分中銅含量相對較高,而銀含量較低。在SMT貼片加工過程中,雖然起初的印刷過程較為順利,但在回流焊后,發現大量的焊點出現了虛焊和開裂的現象。
經過分析由于銅含量較高,焊點的機械性能變差,在電子產品使用過程中,受到溫度變化、震動等因素的影響,焊點容易出現開裂,同時較低的銀含量導致焊錫的潤濕性不足,無法與電路板焊盤和電子元器件引腳充分融合,從而產生虛焊。這一案例充分說明了錫膏配方中合金成分的不合理選擇會對SMT貼片加工的焊接質量產生嚴重的負面影響,不僅增加了產品的不良率,還可能導致產品在使用過程中出現故障,影響企業的聲譽和經濟效益。
④ 熬制工藝不當引發的質量問題:另一家電子制造企業在生產電腦硬盤控制板時,由于對錫膏熬制工藝的把控不夠嚴格,在原料混合過程中,攪拌時間過短,導致焊錫粉和助焊劑混合不均勻。在SMT貼片加工的印刷環節,就出現了錫膏印刷不均勻的情況,部分電路板上的焊盤錫膏量過多,而部分則過少。
在焊接后錫膏量過多的地方出現了橋連短路的問題,錫膏量過少的地方則出現了虛焊,此外由于研磨分散工藝不到位,錫膏中的顆粒大小不均勻,一些較大的顆粒在印刷過程中堵塞了模板的開口,進一步影響了印刷質量。這一系列問題導致該批次產品的合格率大幅下降,企業不得不花費大量的時間和成本進行返工和檢測,嚴重影響了生產效率和企業的利潤。
錫膏的配方和熬制工藝對SMT貼片加工有著至關重要的影響。合理的錫膏配方能夠確保在SMT貼片加工過程中,滿足不同電子產品對焊接性能、可靠性等方面的要求;而精準、嚴格的熬制工藝則是保證錫膏質量穩定性的關鍵,從原料混合到研磨分散,再到均質攪拌與脫泡,每一個環節都直接關系到錫膏在SMT貼片加工中的表現。
對于電子產品制造企業來說,要想在激烈的市場競爭中立足,就苾須高度重視錫膏的選擇和質量控制,深入了解錫膏的配方和熬制工藝對SMT貼片加工的影響規律,通過不斷優化工藝參數,選擇合適的錫膏產品,來提高SMT貼片加工的質量和效率,降低生產成本,提升產品的市場競爭力。
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錫膏的配方和熬制工藝對smt貼片加工有什么影響?錫膏配方中金屬含量及合金類型至關重要,關乎焊接強度與導電性。熬制時升溫速率需嚴格控制,否則易產生氣泡或氧化。恰當配方搭配精細熬制工藝,能讓錫膏在SMT貼片中熔融充分,潤濕性好,有效降低虛焊風險,提高生產良品率。