錫膏印刷及保存簡介

簡介為了對應高密度實裝技術，QFP、BGA等FinePitch化不斷進行更新。隨著FinePitch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0.65mm0.5mm0.3mm錫粉末形狀:不規則錫粉末形狀:規則○○╳○╳○焊錫粉末最大粒徑75μm50μm30μm錫膏黏度(Pa.s)200~250180~220160~200鋼版厚度(mm)0.20.18~0.150.08~0.10鋼版的開口幅(mm)0.30~0.350.22~0.250.12~0.15鋼版與基板間隙(mm)0.3~0.500刮刀速度(mm/sec)503020~10印壓(kg/cm2)2~1←←刮刀壓力(mm)0.20.2~0.150.1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)預熱昇溫預熱區本加熱區冷卻區錫膏1.溶劑揮發2.水氣蒸發1.溶劑蒸發2.Flux軟化3.Flux活性化1.Flux的活性作用2.錫膏溶融流動3.錫膏焊接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.短路2.跨橋3.立碑4.浮錫5.小錫珠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*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。合金比例錫鉛銀熔點(℃)備註63/376337183共晶銲錫含銀2%62362178~192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、μm:公制單位(10-3mm)，使用光學檢測篩選所需焊錫球徑大小，粉末為規則形狀(真圓形)才適用。二、單位對照表(參考值)mesh200250270325400500600μm74635344373125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finepitch印刷作業。2、規則型:因為是球形的關係，球徑大小也較規則，較適合finepitch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。3、半固液態:較常用於錫膏中。二、Flux比例1、體積比:粉末50vol%Flux50vol%。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*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。構成成分主要功能揮發型成分溶劑黏度調節及固型成分的分散固型成分樹脂主成分，催化助焊功能分散劑防止分離、流動特性活性劑除氧化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。