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锡膏印刷及保存简介


簡介
為了對應高密度實裝技術,QFP、BGA等Fine Pitch化不斷進行更新。 隨著Fine Pitch化進展,發生錫珠、冷焊、立碑、 短路等與印刷不良有很大關係,所以印刷條件 與錫膏使用管理就相當重要。 Reflow是SMT焊接的最後製程,影響其著裝基 板的性能及信賴性是極為重要的製程。 請依當時條件,多方實驗調整,以配合所需製 程。

焊點形成
1.焊錫與焊點金屬表面中有氧化膜 包覆著。 2.焊錫經加熱後Sn與Pb原子便自由 作動,同時Flux也將氧化膜除去。 3.錫膏中Sn-Pb與焊點中金屬原子產 生新的合金成長層。

助焊劑(Flux)的作用
錫膏=焊錫粉末+助焊劑 其中助焊劑功用 1.除氧化 去除金屬表面其錫膏的氧化膜(化學作用) ,使焊點成為較容易焊接的表面, 但是無除去油質及灰塵等作用。 2.降低表面張力/催化助焊 降低溶融後的表面張力,增加焊錫擴散性,幫助合金成長層的產生。 3.防止二度氧化作用 在進行焊接時,溶融焊錫與焊點金屬表面與大氣接觸進行氧化作用,Flux 在做完除氧化後,會覆蓋焊接點與焊點金屬表面,來防止焊接點產生二度 氧化。

錫膏與印刷條件(參考值)
QFP 腳距 0.65mm 錫粉末形狀:不規則 錫粉末形狀:規 則 焊錫粉末最大粒徑 錫膏黏度(Pa.s) 鋼版厚度(mm) 鋼版的開口幅(mm) 鋼版與基板間隙(mm) 刮刀速度(mm/sec) 印壓(kg/cm2) 刮刀壓力(mm) ○ ○ 75?m 200~250 0.2 0.30~0.35 0.3~0.5 50 2~1 0.2 0.5mm ╳ ○ 50?m 180~220 0.18~0.15 0.22~0.25 0 30 ← 0.2~0.15 0.3mm ╳ ○ 30?m 160~200 0.08~0.10 0.12~0.15 0 20~10 ← 0.1

關於印刷速度
印刷速度如太快,會發生虛印、漏印或錫膏量不足(錫膏印刷時 下降未完全)。相反印刷速度太慢,錫膏雖有充分時間下降,但鋼版 與基板接觸時間過長,而使錫膏流至反面,造成錫膏拉絲而出現小 錫珠。當錫膏黏度太低,再連續印刷時易造成滲漏下塌而產生短路。 良好印刷狀態 錫膏量不足 印刷速度太快 錫膏量過多 印刷速度太慢

關於印刷壓力
印刷壓力過大時,鋼版前端會彎曲,易造成錫膏滲透,而產生 小錫珠。相反如印刷壓力不足,也無法達到良好印刷效果,可能會 造成漏印虛印等等現象。適當印刷壓力不但可保護鋼版、刮刀更可 確保產品良率穩定。 印壓過強 造成滲漏 易發生短路 印壓不足 鋼版上錫膏殘留 易產生空焊

關於基板與鋼版間隙
所謂間隙是指基板與鋼版之間的間隔,如果間隙過大時很容易 發生錫膏流進反面的鋼版,造成錫膏量過多,易產生短路。相反間 隙過小容易發生印刷後錫膏量不足使印刷形狀崩潰,產生空焊現象。

間隙過大導致錫膏滲漏

間隙過小導致印刷量不足

關於REFLOW(迴焊)

預熱昇溫 1.溶劑揮發 2.水氣蒸發 錫 膏

預 熱 區 1.溶劑蒸發 2.Flux軟化 3.Flux活性化

本加熱區 1.Flux的活性 作用 2.錫膏溶融流 動 3.錫膏焊接 1.短路 2.跨橋 3.立碑 4.浮錫 5.小錫珠

冷卻區 1.接點接著 2.焊點凝固

焊接不 良原因

1.預熱時下塌 2.預熱時的氧化(小錫珠) 3.溫度不均

1.焊接強度 2.耐疲勞性

錫膏分類與種類
一、依據供給法區分 1、印刷用 2、其他供給方法:如管狀、針筒狀等等…… 二、依據助焊劑區分 1、免洗型:RMA(高性賴性) 、RA(高作業性) 2、洗淨型:溶劑洗、水洗等等…… 三、依據焊錫粉末合金區分 1 、共晶(63/37) 、含銀(62/36/2) 、低溫、高溫、及特殊錫膏 四、依據Reflow區分 1、熱風式、急加熱、N2爐等等…… 五、依據產品區分 1、主機板、卡類、家電、通訊等等……

錫膏的組成
錫膏成分 錫膏 =焊錫粉末+助焊劑 PASTE=POWDER+FLUX 銲錫粉末=錫鉛合金或是添 加特殊金屬 助焊劑=揮發型成份+固型 成份

焊錫粉末合金
銲錫粉末=錫鉛合金或是添加其他特殊金屬 合金比例 錫 63/37 含銀2% 63 62 鉛 37 36 2 銀 熔點(℃) 183 178~192 備 註 共晶銲錫

*添加銀(Ag)金屬會使強度硬度增加,連機械強度耐疲勞也會增加。 *添加鉍(Bi)金屬會降低熔點並使焊點變得又硬又脆,使焊點產生斷 裂,但其導電性奇佳。 *鋅(Zn)是錫膏中極欲排除雜質之一,無法與錫鉛融合,經時變化後 會析出,易造成焊點斷裂。

焊錫粉末顆粒(一)
一、單位類別 1、mesh:使用每英吋網目篩選所需焊錫粉末大小, 通常用於不規則形狀之焊錫粉末。 2、? m:公制單位(10-3mm) ,使用光學檢測篩選所 2 ? m: (10 需焊錫球徑大小,粉末為規則形狀(真圓形) 才適用。 二、單位對照表(參考值)

mesh 200 250 270 325 400 500 600 ?m 74 63 53 44 37 31 25

焊錫粉末顆粒(二)
二、粉末形狀 1、不規則型:印刷後易下 塌造成短路,球徑大小 也難一致,較不適合fine pitch印刷作業。 pitch 2、規則型:因為是球形的 關係,球徑大小也較規 則,較適合fine pitch印 刷作業,另外球型粉末 在不活性氣體中製造, 所以焊錫氧化率較低。

助焊劑(Flux)種類及比例調配
一、Flux種類 1、液態:較常用於DIP生產線上,Flow中的Flux。 2、固態:較常出現於錫絲的中間,或是BGA做 Rework中使用。 Rework 3、半固液態:較常用於錫膏中。 二、 Flux比例 1、體積比:粉末50 vol% Flux 50 vol% 。 2、重量比:一般印刷用Flux含量為9~11%。 * Flux含量低於9%或高於11%皆會造成印刷上困難。

助焊劑(Flux)成分及作用
三、Flux成分及作用 Flux =揮發型成分+固型成分
構 成 成 分 揮發型成分 溶劑 樹脂 固型成分 分散劑 活性劑 主 要 功 能 黏度調節及固型成分的分散 主成分,催化助焊功能 防止分離、流動特性 除氧化

*當錫膏暴露於空氣中太久易產生錫珠及空焊,因Flux中 揮發溶劑揮發過多助焊效果不佳造成空焊,另外Flux 主成成分樹脂易吸濕,經Refiow產生錫爆。

錫膏保存及使用注意事項
一、保存方式 由於錫膏為化學製品,保存於冷藏庫中(5~10℃ )可降低活性, 增長使壽命,避免放置於高溫處,易使錫膏劣質化。 二、回溫 冷藏時活性大大降低,所以使用前一定要將錫膏置室溫中(回溫4 小時),恢復活性,方可表現最佳焊接狀態。 三、攪拌 1.攪拌是使錫粉末與Flux均勻混合,但如攪拌時間過長會破壞錫 粉末形狀甚至黏度。 2.如果攪拌前,錫膏表面產生硬塊,將表面硬塊除去方可使用。 3.不同型號、廠牌錫膏請勿混合使用,以避免發生不良之現象。


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