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锡膏作为在表面贴装技术(SMT)中使用的一种焊接材料,主要由微细的锡粉和助焊剂组成。根据不同的分类标准,锡膏可以分为以下几类:
按环保标准分类:
有铅锡膏:含有金属铅成分。虽然有铅锡膏属于不环保产品,对环境会造成污染且危及人体健康,但在SMT贴片中它的焊接效果好,并且使用成本比较低廉,因而受到很多国内厂商的青睐。
无铅锡膏:并非绝对不含金属铅,只是其含量极其微小可以忽略不计。这种焊锡产品价格高,但对环境友好,对人体没有任何危害性,是属于环保的焊接材料。
按照焊接温度分类:
低温锡膏:常用的低温锡膏主要由金属锡铋两种合金精制而成,其熔点是138°C。当SMT贴片中电子元器件或者电路板没办法承受回流焊峰值温度200°C以上的高峰时,必须先用这种熔点比较低的锡膏进行SMT贴片,可保护不能承受高温回流焊焊接的电子元器件与电路板,一般使用在LED硬板的贴片工艺等。
中温锡膏:常用的中温无铅锡膏由金属锡银铋三种金属合金所制成,一般的中温锡膏熔点在170摄氏度左右。有些中温锡膏包含有铅类的Sn63Pb37锡膏、无铅SnAgCu合金(SAC305)以及以SnAgCu为基础上优化可靠性的高可靠性中温焊料。这种锡膏拥有很好的粘附性,印刷性能极好,焊接效果好,焊点饱满光泽,适用于一般电子元件的焊接,适用于大多数的制造。
高温锡膏:通常是指由金属锡银铜三种金属合金所制成的锡膏,是常用的无铅锡膏。这种锡膏的温度一般在217°C以上,其SMT回流焊峰值温度曲线比较高,焊接效果也很好。适用于高温焊接元件与PCB,如在LED贴片加工中高温无铅锡膏的可靠性相对比较高,不易脱焊裂开。
按照上锡方式分类:
点胶锡膏:适用于特定的上锡需求,在一些对锡膏量和位置精度要求较高的情况下使用。
印刷锡膏:这是较为常见的一种,通过印刷工艺将锡膏涂覆在电路板上,适用于大规模生产,能够满足较高的生产效率和精度要求。
按照包装方式分类:
罐装锡膏:传统的包装方式,具有一定的容量,适合不同规模的生产使用。
针筒锡膏:便于精确控制锡膏的挤出量,常用于一些精密焊接或小批量、多品种的生产场景。
按照卤素含量分类:
有卤锡膏:含有卤素成分。
无卤锡膏:不含卤素成分,在一些对卤素敏感的电子设备(如某些高端电子产品、绿色环保产品)的制造中会使用。
按合金焊料粉的颗粒大小分类:可分为3号、4号、5号、6号、7号、8号粉等不同种类的锡膏。其中3号与4号粉锡膏是电子厂贴片常用的型号,5号以上种类的锡膏主要使用在特殊领域。电路板上面的焊盘尺寸越细密,使用的锡膏种类粉号就越大。但是这种细密种类的锡膏,由于金属合金锡粉的尺寸比较小,不易保存在储存中容易被氧化。
按焊剂活性分类:
无活性(R):除天然松香外,并无其他添加催化剂。一般用于航天、航空电子产品的焊接。
中等活性(RMA):除天然松香外,加以卤素为主的催化剂,助焊效果较R强。常用于军事和其他高可靠性电路组件。
活性(RA):与R、RMA类同,但所添加的催化剂极强,故助焊效果极佳,但腐蚀性也极强。通常用于消费类电子的产品。
低温锡膏的性能特点:
熔点低:熔点为138°C,在焊接过程中所需的温度较低,从而减少了对电子元件的热冲击,降低了焊接过程中的热应力,有助于保护对温度敏感的元件,如某些塑料、陶瓷或电池等。
适合特殊元件和工艺:适用于那些无法承受高温焊接的元件或PCB,如散热器模组焊接、LED焊接、高频焊接等。常用于LED硬板的贴片工艺,因为LED等元件可能对高温比较敏感,低温锡膏可以避免高温对其造成损害。
良好的印刷性:具有优良的印刷性,能够消除印刷过程中的遗漏凹陷和结块现象。在印刷过程中可以较好地填充钢网上的开孔,并且脱模性能较好,能够确保焊盘上沉积的锡膏有很好的形状及足够的体积量。
润湿性较好:能够使焊点光亮均匀饱满,并且在回焊时不会产生无锡珠和锡桥。同时,低温锡膏的长期粘贴寿命长,钢网印刷寿命也较长,适合较宽的工艺制程和快速印刷。
成分特点及影响:低温锡膏中的铋成分会使焊接后的牢固度相对较差,不过其合金成分也使其具有很高的焊接能力,并且完全符合RoHS标准。
中温锡膏的性能特点:
适中的熔点:熔点一般在170°C左右,介于低温和高温锡膏之间,这个熔点使其适用于大多数标准的电子元件和PCB的焊接,是较为通用的一种锡膏。
良好的粘附性和印刷性能:拥有很好的粘附性,印刷性能极好,能够在印刷过程中准确地将锡膏涂覆在焊盘上,并且在贴片过程中能够较好地固定元件,防止元件偏移。
焊接效果好:焊接效果好,焊点饱满有光泽。在中温条件下能够实现较好的焊接连接,保证焊点的电气性能和机械性能。例如在一些消费类电子产品、通信设备等的电路板焊接中表现良好。
适用范围广:适用于一般的电子元件的焊接,适用于大多数的制造场景,无论是在大规模生产还是小批量生产中都能发挥较好的作用。
高温锡膏的性能特点:
高熔点:熔点通常在217°C以上,高温锡膏一般由锡、银、铜等金属元素组成。这种高熔点使得它适用于高温焊接元件与PCB,在一些对焊点可靠性要求较高的场合,如汽车电子、航天和军事设备等高温环境下工作的设备器件的焊接中应用较多。
印刷和操作性能好:印刷滚动性及下锡性好,对低至0.3mm间距焊盘也能完成精确的印刷。在连续印刷时,其粘性变化极小,钢网上的可操作寿命长,超过8小时仍不会变干,仍保持良好的印刷效果。锡膏印刷后数小时仍保持原来的形状、无坍塌,贴片元件不会产生偏移。
焊接性能佳:具有极佳的焊接性能,可在不同部位表现出适当的润湿性,可适应不同档次焊接设备的要求,无需在充氮环境下完成焊接,在较宽的回流焊炉温范围内仍可表现出良好的焊接性能。焊接后残留物极少,无色且具有较高的绝缘阻抗,不会腐蚀PCB板,可达到免清洗的要求,并且具有较佳的ICT测试性能,不会产生误判。
机械强度高:高温锡膏的合金成分决定了它具有较高的机械强度,焊接后的焊点牢固可靠,不易脱焊裂开,在一些对焊点机械性能要求较高的应用场景中具有优势,例如在需要承受较大机械应力的电路板上的焊接。
锡粉成分的影响:
低温锡膏中的铋:低温锡膏中的铋元素使得锡膏熔点降低,满足对温度敏感元件的焊接需求。但铋是一种较脆的成分,会导致焊接后的牢固度相对不好,不过它也使低温锡膏具有适合不耐温的PCB或元件的焊接工艺、降低板面工艺对焊接设备要求、粘性适中、焊点光亮饱满等特点。
中温锡膏中的银和铋:中温锡膏中的银元素有助于提高焊点的导电性和焊接强度,铋元素则对熔点和焊接性能有一定的影响。这些元素的组合使得中温锡膏在一般电子元件焊接中能够达到较好的平衡,既保证了一定的焊接强度,又能适应较为广泛的焊接条件。
高温锡膏中的银和铜:高温锡膏中的银和铜元素有助于提高锡膏的熔点和机械强度。银具有良好的导电性和抗氧化性,铜可以提高锡膏的热稳定性和机械性能。锡银铜合金(SAC)制成的高温锡膏在高温环境下能够保持良好的焊接性能,焊点牢固可靠,不易脱焊裂开,适用于高温焊接元件与PCB的焊接。
锡的主导作用:锡是锡膏中的主要焊接成分,具有良好的导电性和导热性,这是确保焊接质量的基础。它能够在熔化后填充在焊接部位,形成电气连接和机械连接。然而,锡本身并不具有很强的机械性能,所以在一些对焊点机械强度要求较高的情况下,需要添加其他元素来改善。
其他合金元素的影响:
助焊剂成分的影响:
改善润湿性:助焊剂中的活性成分可以提高焊锡合金的润湿性,使其更容易在焊接点上扩展开,与焊接表面充分接触,从而获得更好的焊接接触和连接。例如,在焊接过程中,助焊剂能够使锡膏更好地附着在焊盘和元件引脚上,确保焊接的完整性。
去氧化作用:助焊剂可以在焊接过程中去除焊接表面的氧化物,确保焊接界面的金属部分能够充分接触,从而提高焊接质量和可靠性。因为金属表面在空气中容易氧化形成氧化层,这会阻碍焊接过程中金属之间的良好结合,助焊剂能够去除这些氧化层,使得锡与被焊接的金属表面直接接触,提高焊接效果。
降低焊接温度:活性助焊剂可以降低焊接温度,使焊锡在较低的温度下达到液态,减少对焊接组件和基板的热影响,有助于避免热损伤。这对于一些对温度敏感的元件或者在需要控制热输入的焊接工艺中非常重要,比如在焊接塑料封装的电子元件或者多层电路板时,降低焊接温度可以减少对元件和电路板的损害。
减少焊接缺陷:助焊剂有助于减少焊接缺陷,如冷焊、焊接虚焊、焊接锡丝等问题,提高焊接的可靠性和一致性。通过改善润湿性、去除氧化层等作用,助焊剂能够使焊接过程更加稳定,减少因焊接不良导致的各种问题,保证焊点的质量和稳定性。
促进流动性:助焊剂有助于焊锡的流动,使其更均匀地分布在焊接点上,减少焊接不良,提高焊点的可靠性。在焊接过程中,良好的流动性可以使锡膏在熔化后更好地填充焊盘和引脚之间的间隙,形成均匀的焊点,避免出现局部锡量不足或者过多的情况。
其他添加剂成分的影响:
溶剂成分:溶剂用于调整锡膏的黏度和流动性。合适的溶剂选择和含量可以影响锡膏的涂敷性能、挥发性和焊接后的残留物。如果溶剂挥发性过快,可能导致锡膏在印刷过程中干涸,影响印刷质量;如果挥发性过慢,可能在焊接后留下过多的残留物。此外,溶剂的种类和性质也会影响锡膏的稳定性和保存期限。
表面活性剂和触变剂:表面活性剂可以降低锡膏与钢网、焊盘之间的表面张力,提高锡膏的脱模性能和印刷性,确保锡膏能够顺利地从钢网转移到焊盘上。触变剂则可以调节锡膏的黏度随剪切力的变化特性,使锡膏在印刷时具有合适的流动性,而在静止时又能保持一定的形状,防止锡膏在印刷后出现坍塌现象,保证焊点之间的绝缘性。
PCBA电路板/线路板清洗剂W3000介绍
电路板/线路板清洗剂W3000 是针对 PCBA 焊后清洗开发的一款碱性水基清洗剂,是一款环保洗板水。能够快速有效的去除焊后锡膏、助焊剂及油污、灰尘等残留物质。适用于超声波和喷淋清洗工艺。该产品采用我公司专利技术研发,清洗力强,气味清淡,不含卤素,无闪点。温和的配方使其对敏感金属合金具有良好的材料兼容性,是一款理想的环保型水基清洗剂。
电路板/线路板清洗剂W3000的产品特点:
1、清洗负载能力高,可过滤性好,具有超长的使用寿命,维护成本低。
2、能够有效清除元器件底部细小间隙中的残留物,清洗之后焊点保持光亮。
3、配方温和,特别适用于较长接触时间的清洗应用。对 PCBA 上各种零器件无影响,材料兼容性好。
4、不含卤素,无闪点,使用安全,不需要额外的防爆措施。
5、无泡沫,适合用在喷淋清洗工艺中。
6、不含固态物质,被清洗件和清洗设备上无残留,无发白现象。
电路板/线路板清洗剂W3000的适用工艺:
W3000环保洗板水适用在超声波清洗工艺和喷淋清洗工艺中。
电路板/线路板清洗剂W3000产品应用:
W3000环保洗板水主要用于去除PCBA 焊接工艺后的锡膏、助焊剂残留。对油污也有一定的溶解性。
超声波清洗工艺:
W3000用在超声波清洗工艺中,可批量清洗结构复杂的电子组装件,对于底座低间隙的助焊剂残留物也能达到很好的清洗效果。在超声波清洗工艺中,将待清洗件浸没在清洗槽中,利用超声波在清洗剂中的空化作用、加速度作用及直进流作用,和清洗剂对污垢的超强溶解性相结合,使污垢层被溶解、分散、乳化,或剥离而达到清洗目的。