SMT焊膏質(zhì)量與測試焊講義

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1、SSMT焊膏質(zhì)量與測試焊摘??要：隨著電子封裝向高性能、高密度、微型化的發(fā)展，焊膏材料和技術(shù)顯得極為重要。本文討論了表面安裝技術(shù)（SMT）焊膏的焊粉質(zhì)量、焊劑載體要求以及焊膏的基本性能測試。SMT焊膏質(zhì)量與測試關(guān)鍵詞：焊膏、焊粉、焊劑載體TheQualityandTestingofSolderPasteforSMTAbstract:Becauseofthedevelopmentofhighdensity,highperformanceandminiaturizationinelectronicpackaging

2、,solderpastematerialandtechnologybecomemoreandmoreimportant.ThispaperdiscussedthequalityofSMTsolderpaste,includingpowderpreparation,fluxvehicleformulationandbasictesting.Keywords:solderpaste,solderpowder,fluxvehicle1引言焊膏是由合金焊粉、焊劑載體等組成的膏狀穩(wěn)定混合物。在表面安裝技術(shù)中起到粘固元件，

3、促進(jìn)焊料潤濕，清除氧化物、硫化物、微量雜質(zhì)和吸附層，保護(hù)表面防止再次氧化，形成牢固的冶金結(jié)合等作用。焊膏印刷是SMT的第一道工序，它影響著后續(xù)的貼片、再流焊、清洗、測試等工藝，并直接決定著產(chǎn)品的可靠性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電子產(chǎn)品72％的缺陷和失效與焊膏相關(guān)，因而焊膏的性能對于SMT來說是至關(guān)重要的。隨著細(xì)間距(FPT)、球柵陣列(BGA)、免清洗（NC）、0201等技術(shù)的迅速發(fā)展，以及有關(guān)法規(guī)對某些損害環(huán)境和健康的材料的限制或者禁止，對焊膏的成分與性能要求越來越高。在市場、環(huán)保、法律因素的約束和推動(dòng)下，國內(nèi)外的各種組織、

4、科研機(jī)構(gòu)和公司對焊膏的研究與開發(fā)日益深入。2合金焊粉焊粉的關(guān)鍵性能參數(shù)有形狀、尺寸分布和含氧量，而這些又取決于制粉技術(shù)。其制造方法主要有霧化法（如離心霧化、超聲霧化、多級快冷等）和化學(xué)電解沉積兩類方法[1]。我們采用了簡易的流體真空噴霧法，其基本原理是：在真空條件下，用感應(yīng)加熱熔融Sn63Pb37合金焊料棒，然后將金屬液流用高速高壓的噴射氮?dú)鈸羲槎F化為細(xì)小的金屬液滴，然后在冷卻媒質(zhì)中快速冷卻凝固成為粉末，最后進(jìn)行分級和收集。霧化法冷卻速度極快，大幅度減小了合金成分偏析，增加了合金固溶能力，成形粉末均勻細(xì)小。由

5、于采用保護(hù)氣氛，含氧量低。這種方法還具有球形率高、尺寸分布范圍小、污染小等優(yōu)點(diǎn)。不同方法制備的焊粉形貌如圖1(a)至(e)所示。圖1(a)中焊粉呈疏松多孔的海綿狀，不能使用。焊粉形狀最好是球形或者類球形，如圖1(f)[2]。球形焊粉的比表面小，能量低，在制造、存儲(chǔ)和印刷中不易氧化，而且印刷時(shí)不會(huì)堵塞網(wǎng)孔。焊粉的氧化會(huì)導(dǎo)致可焊性差、橋接、焊錫球等缺陷。圖1(b)中焊粉尺寸分布不均，球與球之間有粘接，形狀不規(guī)則，而且球的表面不光滑，有“小衛(wèi)星”顆粒和孔洞，見圖1(d)，也不能使用。球的表面缺陷會(huì)導(dǎo)致在焊接過程中受熱

6、升溫速度不一致、孔洞中殘留氣體、焊料飛濺形成焊珠等焊接問題。由Stokes公式F=6pahv（F是半徑為a的球形顆粒以速度v在黏性為h的介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)所受的力）可知，尺寸分布的變化直接影響著焊膏的粘性、流變性能，繼而影響到印刷質(zhì)量。圖1(c)為比較規(guī)則的球形焊粉，但還是有一些粘連。圖1(e)是規(guī)則焊粉表面形貌，其中黑色的為富錫相，而亮區(qū)為富鉛相。圖1(f)則為AMT公司的-325/+500目的規(guī)則球形焊粉。SMT焊膏常用的焊粉為光滑球形，尺寸分布為20~75微米，氧含量低于0.3％。?? （a）極其不規(guī)則焊粉???

7、?????（b）不規(guī)則焊粉??????????（c）較規(guī)則焊粉???? （d）b中A球表面孔洞??（e）較規(guī)則焊粉表面????????（f）規(guī)則球形焊粉圖1Sn63Pb37焊粉形貌比較SEM圖3焊劑載體免清洗要求焊劑載體保持傳統(tǒng)焊膏功能外，還要具備揮發(fā)性好、焊后殘留物少、無腐蝕、薄膜堅(jiān)硬呈惰性等特點(diǎn)。焊劑載體在焊膏中的比重一般為10％~20％，體積百分比為50~60％。作為焊粉載體，它起到結(jié)合劑、助熔劑、流變控制劑和懸浮劑等作用。它由成膜物質(zhì)、溶劑、活化劑（表面活性劑、催化劑）、緩蝕劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、觸變劑

8、等組成。為了達(dá)到免清洗效果，建議固形物、溶劑、活性劑分別占焊劑載體的25％、50％、10％左右。固形物采用熱固性樹脂以及人造合成樹脂，焊后在焊點(diǎn)表面形成堅(jiān)硬而透明的薄膜。一般應(yīng)采用多元醇類的混合物作為溶劑，建議選用高（約230℃）低（約160℃）沸點(diǎn)、高（30~1000cps）低（3~20cps）粘度的醇類調(diào)配成一定的粘性溶劑，使之在一個(gè)較寬的溫度范圍內(nèi)具有相應(yīng)的揮發(fā)速度，且150~2