1、 KOKIKOKI锡膏讲义锡膏讲义 目目 录录n一、顶圣公司简介n二、KOKI简介n三、何为锡膏（介绍）n四、锡膏的组成 1.合金 2.助焊剂n五、profile曲线图的分析n六、PCB板分类n七、界面合金二相图n八、电阻的划分n九、印刷中所出现的问题解析n十、形成焊点的基本条件及焊锡过程的基本要因一、顶圣公司简介一、顶圣公司简介 吴江市顶圣电子有限公司坐落于江苏省吴江市，是一家专业从事于电子耗材、零件、设备销售的台资企业，主要产品有：KOKI焊接材料、联新清洁液及SMT各项设备买卖等。拥有一批优秀的销售、品保技术及售后服务人员。在全面品质经营的基础上，致力于良好信誉的维护，以更高的素质、严谨
2、的态度、精良的技术和周到的售后服务，追求卓越和创新。二、KOKI公司介绍三、锡膏的介绍何谓锡膏？英文名称Solder paste（solder:焊料，paste:膏状体）目前因为最常用锡膏为Sn63/Pb37，锡的含量相对较高，所以后来就将其称为锡膏。早在古罗马期间人们就发现Sn/Pb组合可以用于焊接，因为这两者混合后熔点可以降至人们操作起来教容易的温度，所以延续至今。现在根据锡膏的合金成分是否含Pb分为有铅系列跟无铅系列两大类。含铅部分锡膏的合金成分主要有以下几种组合：Sn/Pb、Sn/Pb/Ag、Sn/Pb/Ag/Sb等等。无铅锡膏的合金成分有：Sn/Ag/Cu、Sn/Ag/Cu/Bi、S
3、n/Cu等等。四、锡膏的组成锡膏主要由合金（锡粉）和助焊剂两大部分组成1、合金（锡粉）：主要体现焊接的强度。锡膏的合金组成已由上部分锡膏的介绍中提及，在这里不再叙述。（1）锡粉颗粒-圆度通常情况下，对于三角形、长方形及球形的物体哪一个的滚动性最好？无庸质疑当然是球型的物体。但怎样用最简便的方法判定该物体是否为球体呢？Y X 其中Y与X为正交的坐标系，Y为长轴，X为短轴 我们规定1Y/X1.5为球形。但KOKI锡膏的 锡粉颗粒圆度的比例为 1Y/X1.2，更接近球体 滚动性更好，使刮刀不用费力锡膏就能从Pad间距落下 不易造成钢板塞孔从而导致印刷不良.（2）锡膏表示法注释在KOKI锡膏的型号表示
4、当中，具体表达的意思是这样的：如SE48-M955，SE：表示合金组成中的一般共晶体，熔点1830C48：表颗粒大小（20-45um）；M：表助焊剂活性之中等活性955：表助焊剂的型号。n常见的合金表示有：SE、SS、SSA、SS-ES。SS合金成分为：Sn62Pb36Ag2，熔点（1780C-1900C）SSA合金成分：Sn62.6Pb36.8Ag0.4Sb0.2，熔点（1500C-1700C）SS-ES合金成分：Sn63Pb36.5Ag0.5，熔点（1790C-1830C）n常见的粒度范围有：4、5、35、45、48、57、58、79等，分别代表4表示:20-50um;5表示:20-40u
5、m;35表示:38-53um;45表示:38-45um48表示:20-45um;57表示:25-38um;58表示:20-38um;79表:10-25umn 常见的助焊剂符号有：M:中等活性;A:活性;N:N2 活性（用于氮气制造程）（3）锡粉颗粒-大小锡粉颗粒越细小滚落进钢板孔里的锡膏就越多，不易造成空焊等印刷不良，但是否颗粒越小越好呢？首先我们来说说物质氧化的几大条件。在初中化学中我们了解到氧化必须具备三大因素：1、氧气2、温度3、水气。只有这三者缺一不可时物质才会产生氧化。其次在同等体积下V1=V2.2的表面积比1大，在 印刷完后过回焊炉时温度升高，炉子也 不能保证绝对的真空那这样就会存
6、在一 部分的空气在里面，使锡膏发生氧化，1 2 不能达到焊接的效果。综上所述，答案是否的，并不是颗粒越小越好的。但是整批的锡粉颗粒越均匀越好。业界规定90%的颗粒在规定其中即可，KOKI的比例达97%以上。2.助焊剂因为锡粉颗粒极小、极轻，难以使用。若将助焊剂直接加入调和成膏状则不断易于使用，且具备助焊剂除污及去氧化等功能。助焊剂主要体现焊接特性。主要由有机酸、溶剂、触变剂和松香四部分组成。（1）松香松香分天然松香Rosin和人工松香resin,因为前者在印刷后扳子晶莹剔透但在高温时会分解，所以有铅部分采用Rosin，无铅部分通常采用KOKI特殊研制的Resin，以耐回焊时的高温。总的来说松香
7、具黏滞性，略具清洁被焊金属的性能，且可隔离空气，防止被焊金属高温下氧化。（2）活化剂主要为有机酸、卤素，具有强有力清洁金属表面的能力众所周知卤素为一种剧毒物质，但其去氧化能力超强且价格便宜，所以有些锡膏厂商目前还在使用。业界规定卤素的含量小于3%可以称为不含卤素。但KOKI则可以对外宣称完全不含卤素。（3）溶剂（Solvents）包括乙醇、水等，可降低松香与活化剂的含量百分比，使其作用易于掌握，同时有助于助焊剂浓度的降低，在使用涂饰更均匀，效果更佳。溶剂是低沸点物质，在回焊炉的加热区挥发掉。（4）触变剂（抗垂流剂）（Thixrotropic）加入这种物质可使印刷后的锡膏仍为四四方方的，保持原有
8、的形状，不造成塌边导致短路等不良情况。总结：助焊剂能去除金属氧化膜及污物，且能在高温作业中将金属表面覆盖与空气隔离，使氧化无法进行，其作用有如一保护膜；此外助焊剂有降低焊锡表面张力增进金属表面的Wetting Power及Spreading activity等等。五、PROFILE曲线图目前我们使用的回焊炉（有铅部分）大致分为四区 Peak temp.0C 210-22500C5sec 250 200 150 pre_heat temp.Over2000C 100 140-170 00C/sec 30-40sec 50 ramp-up temp.1.5-3.00C/sec 60 120 180
9、 240 300 （sec.)各区特征描述：1.升温区（0-1400C，60-120Sec）在这个区中升温的主要目的是将锡膏中的溶剂挥发，避免低沸点的溶剂直接进入高温区产生氧化现象，将周围的锡膏一起爆出形成锡珠，注意在升温时斜率不宜过快，控制在1.5-3.00C/sec，让零件及PCB板达到所需温度。但在此期间温度不宜过高，否则将会使锡膏黏度大大降低，锡膏中的溶剂及助焊剂伴随着一些锡膏颗粒迅速流出失去原由印刷精度，由出口可以看出升温的结果可判断加热的温度是否太高或太低。2.预热区（1400C-1700C，60-120Sec）预热区的主要目的是让锡膏中的助焊剂开始发挥助焊的效果，将电路板、焊垫及
10、元件表面的氧化层腐蚀掉，促进焊接效果。在这个阶段应该注意：预热时间要冲足，否则当零件很密时会出现因热量不足排阻IC冷焊缺焊。相应的应该把时间调长：大概（90-100Sec）为最佳。但也不能过长，太长锡粉越易氧化，助焊剂也会过早挥发（溶剂可以在预热区挥发）总结：这个阶段的目的三点；1、让板子零件达到均温；2、活化助焊剂；3、开始去除氧化。3.加热区：(1830C,60-120sec)主要目的将锡膏温度提升至熔点以上，（若温度不足时，把Peak point往上调）则融锡不完全或有冷焊现象；若温度过度或时间过长，则也有损坏元件或电路板的顾虑。超过000时间控制在30-40sec 之间。峰值温度210
11、-2250时间为sec左右。.冷切区主要目的缩短融锡时间，增加产品的安全性，减少产品因过温而损坏。在该区中从peak点降温至1830曲线图陡峭一点，1830后曲线图平缓一点，为什么呢？快速冷切结晶的颗粒细，缓慢降温晶体颗粒大，1830C体积同等的两个物体表面积大的晶粒之间的接触 面积大，彼此之间的bonding stress也会比大 颗粒之间的强，但在结晶的同时晶体内部会产生 应力，而应力会对锡粉颗粒造成不稳定，要将它 去除，所以在固相时降温要慢，去除他的内应力。这个动作也叫做退火处理。六、PCB板分类板子对于我们的制程也是很重要的，一般以焊垫来分有四种：裸铜板、喷锡板、镀金板和OSP板。1、
12、裸铜板它有两大好处：成本低廉，焊接性好。缺点：不能久放，在拆封后2小时内必须用完，因为裸铜在空气中易氧化。裸铜板不能用于双面制程。2、喷锡板 Sn63Pb37 喷锡板的Wetting最好，因为镀层本身就是 Cu 与锡膏的成分一样，价钱也较低，焊接性较好3、化金板 Au Au镀层厚10-3um，不易氧化而Ni是易氧化的，那 Ni 为什么还要镀两种呢金属呢？只镀Au不可以吗？因为金与铜均是很软的金属，若直接让二者接触，Cu 则平整性不好，铜易被刮商且细小颗粒之间会互相渗透，而Ni是一种硬度很高的金属，目的就是隔开二者。化金板是以后PCB板的发展方向，对于精密元件平整性要求高的小板子尤为适用。4、O
13、SP板（有机保护膜）有机保护膜避免铜会刮伤平整性很高，但价格较前三者贵，由于OSP在高温时会分解，所以不能用于双面制程。七、界面合金二相图现阶段业界最常规的锡膏的合金成分就是Sn63/Pb37，为什么选用此比例呢？因为单一的Sn、Pb的熔点都在4000C以上，对于机器、板子及操作都带来诸多的不便，后来人们发现将Sn/Pb以一定的比例混合可温许多，在63：37时达最低熔点为1830C，看看合金二相图的画法。T 液相1830C 稠态 E 稠态 固相 固相 Sn100%Sn63/Pb37 Pb100%三相图的画法但现今人们为了达到各种需求又出现了三种合金混合的情况，那针对这种情况我们又该如何找出三者
14、共晶体的结晶点呢，也即熔点？在前面二相图的基础上我们再绘一个二相图即可。将二相图中得最低熔点的混合物记为E，另一合金为D，画二相图：T H熔点 E D 即得三相图八、电阻的划分电阻一般情况下分为一般电阻与精密电阻，那划分的标准是什么呢？主要是以误差的大小来分，一般我们称误差小于5%的为精密电阻，大于5%的为一般电阻。一般误差百分比有：1%，3%5%，10%，30%，也有分上限和下限 20%50%假如1000的误差为1%，那（1010，990）都是允许的。判断是否为精密电阻有个最简便的方法，电阻背面有条码，四个字以上就是精密电阻，三个字以下则为一般电阻。九、印刷中出现的问题及解析何谓一条SMT生
15、产线呢？最简单的是由印刷机、贴片机和回焊炉三部分组成。贴片机一般由高速机和泛用机组成，通常高速机会放在泛用机前。印刷中出现问题的环节主要在印刷与回焊两部分。主要出现的问题有：印刷不完整、边缘不整、厚度不均、元件偏移、锡珠、短路（桥接）、空焊、立碑效应等等。1、印刷不完整原因有以下几点：1）锡膏不足 2）锡膏黏度太大 3）钢板开错 4）印刷压力太小 5）印刷速度太快 6）印刷角度太大 7）刮刀太硬 8）钢板印刷间隙太小2、边缘不整原因：1）钢板制作不良，表面不规则且张力不够 2）钢板印刷间隙太小 3）电路板表面粗糙 4）锡膏黏度过低 5）刮刀严重磨损 6）印刷角度过小。3、厚度不均原因：1）PC
16、B、钢板、刮刀不平行 2）钢板张力不足 3）锡膏不足 4）锡膏拖带于刮刀后面 5）刮刀压力不足或不均 6）刮刀过硬或脱离太早7）印刷速度不均4、元件偏移原因：1）焊垫设计不当 2）防焊漆（solder Mask）不良 3）回焊温度控制不佳 4）输送带不稳5、锡珠 原因：1）锡膏氧化 2）印刷不良 3）元件预锡过厚 4）回焊时预热不当6、短路（桥接）原因：1）焊垫过宽间距过窄 2）锡膏印刷过厚 3）锡膏黏度不佳 4）元件置放不准 5）元件置放压力过大 6）回焊时预热不当 7）回焊均温性不佳7、空焊原因：1）钢板制作有误 2）焊垫有导通 3）元件脚共平 4）回焊时预热温度不当。8、立碑效应原因：1）焊垫大小不一 2）焊垫距离过远 3）焊垫散热设计不均 4）焊垫或元件断接点不洁或氧化 5）锡膏量两边不均 6）回焊均温性不佳十、形成焊点的基本条件及焊锡过程的基本要因1、形成焊锡的基本条件：1）应除去除被焊金属表面及焊锡表面的氧化层或被腐蚀层2）液态的焊锡可在焊点金属表面润湿（Wetting）及流动3）焊锡与被焊金属表面形成金属间化合物（Intermetallic Componnd)或合金层。2、焊锡过程的基本要因：1）加热 2）焊接面被润湿 3）焊锡流动 4）适宜的锡量5）焊锡凝固时不受振动
