锡膏

有铅锡膏

有铅锡膏是由合金粉末和助焊剂以及一些添加剂混合而成的膏状体,是SMT贴片加工的专业焊接材料。有铅锡膏的合金成分主要为锡、铅,所以称之为有铅锡膏。

有铅锡膏

一、有铅锡膏熔点

有铅锡膏中Sn63Pb37是最为常用的类型,熔点为183℃。常用的有铅锡膏类型、熔点如下表

类型合金成分熔点(℃)
6337锡膏Sn63Pb37183
5545锡膏Sn55Pb45202
5050锡膏Sn55Pb45216
6040锡膏Sn55Pb45190

二、有铅锡膏成分

有铅锡膏是由合金粉末、助焊剂以及一些添加剂混合而成。

1、合金粉末

有铅锡膏的合金成分有很多种,其中以锡、铅主要成分的有铅锡膏在PCBA焊接过程中应用比较多,此外还有成分含银、铋、铜、锌的有铅锡膏。

有铅锡膏除了一些主要成分,其实还含有一些微量的杂质金属元素。如下表

序号(No.)成份(Ingredients)含量(Content)Wt%
1(Sn)% 63+/-0.5
2(Pb)%余量(Remain)
3(Cu)%0.01
4(Au)%0.05
5(Cd)%0.002
6(Zn)%0.002
7(Al)%0.001
8(Sb)%0.02
9(Fe)%0.02
10 (As)%0.01
11(Bi)%0.03
12(Ag)% 0.01
13(Ni)%0.005
:每种锡粉合金的具体成份请参看锡粉质量证明资料,均乎合J-STD-006标准。

2、助焊剂

助焊剂的成分主要有活化剂、触变剂、松香、溶剂等成分构成。

助焊剂成分

①活化剂

活化剂主要有胺、苯胺、联氨卤化盐、硬脂酸等材料做成。主要起到去除PCB焊盘和元件引脚的氧化物质,并降低锡、铅的表面张力的作用。

②触变剂

使锡膏具有触变性,即在剪切力(施加压力)的作用下具有流动性,在静止时保持形状,提高印刷性能。

③松香

松香是一种树脂或者采用合成树脂,可去除焊端的金属氧化物,并防止焊接金属表面的氧化,使锡膏具有粘性和粘着力。

④溶剂

溶剂由甘油、乙醇类、酮类等材料做成,主要起到溶解助焊剂各成分,提供流动性,调节黏度,在搅拌过程中起到调节均匀的作用。

三、有铅锡膏与无铅锡膏的区别对比

有铅锡膏和无铅锡膏都是一种锡膏,但它们之间有很大的区别。

1、外观

一般有铅锡膏的瓶子的颜色为白色,无铅锡膏瓶子的颜色为绿色,但还有一种无卤素锡膏,这时候可以通过查看瓶子表面是否写有“Pb”元素。有铅锡膏的颜色为灰黑色,无铅锡膏的颜色为灰白色,颜色略浅。

有铅锡膏无铅锡膏
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2、气味

有铅锡膏的气味要比无铅锡膏的气味大,但不建议去闻气体。

3、熔点

常规的有铅锡膏的熔点为183℃,无铅锡膏的熔点为217℃。

4、焊接性能

有铅锡膏的印刷性能和回流焊接性能好,无铅锡膏的润湿性能要差一些。

5、焊点亮度

有铅锡膏的焊点要比无铅锡膏的焊点普遍要亮。

6、价格

常规的有铅锡膏的成分为锡、铅,无铅锡膏的成分为锡、银、铜,有铅锡膏不含银成分,有铅锡膏的价格比无铅锡膏价格低。

四、有铅锡膏温度曲线解析

有铅锡膏温度曲线解析

有铅锡膏在回流焊的温度曲线中,一般分为预热区、保温区、焊接区、冷却区,每个区的温度及升温速度不一样,都会对整体的焊接效果产生非常大的影响。

1、预热区

在预热区,焊膏内的部分挥发性熔剂被蒸发,并降低对元器件之热冲击。

从室温升温至140℃,升温速率控制在1-3℃/秒之间,时间为60-120秒。若升温速度太快,则可能会引起锡膏的流移性及成份恶化,造成锡球及桥连等现象,同时会使元器件承受过大的热应力而受损。

2、保温区

在保温区助焊开始活跃,开始清除板子上元器件和引脚上的氧化物质,并使PCB在到达焊接区前各部分温度均匀。

从140℃至183℃(熔点),升温速率小于2℃/秒,时间要控制在50-90秒之间,尤其不要超过100秒,否则会影响可焊性,可能会导致出现焊接不良(如虚焊等)增多,或者可能会出现焊剂过多的堆积在焊点表面而造成焊点暗淡。

3、焊接区

锡膏中的金属颗粒熔化,在液态表面张力作用下形成焊点表面。

≥183℃以上的焊接时间控制60-90秒,最好不应少于60秒,其中≥200℃的时间应不少于40-60秒,而且峰值温度应不低于210-220℃,否则会因熔融时间过短或温度过低而导致焊接不良或上锡不饱满。

4、冷却区

离开焊接区后,基板进入冷却速度也十分重要,焊点强度会随冷却速率增加。

降温速率<4℃,冷却终止温度最好不高于75℃;若冷却速率太快,则可能会因承受过大的热应力而造成元器件受损,焊点有裂纹等不良现象;若冷却速率太慢,由可能会形成较大的晶粒结构,使焊点强度变差或元件移位。

上述回流焊温度曲线仅供参考,可作为使用者寻找在不同制程应用之最佳的基础。实际设定需结合产品性质、PCB、元器件分布状况及特点、设备工艺条件等因素综合考虑,事前不妨多做试验,以确保曲线的最佳化。

五、有铅锡膏注意事项

1、回温

锡膏从冰箱里拿出来需进行自然回温至室温状态,至少回温四个小时,回温期间不可以打开瓶盖,更不能用加热的方式进行回温。

2、搅拌

有铅锡膏回温完成之后,进行充分的搅拌,手工搅拌在四分钟以上,机器搅拌1-3分钟左右,视机器的转速来决定。

3、印刷

①. 印刷前须检查刮刀、钢网等用具。 

确保干净,没灰尘及杂物(必要时要清洗干净)以免锡膏受污染及影响落锡性;  刮刀口要平直,没缺口。 

钢网应平直,无明显变形。开口槽边缘上不可有残留的锡浆硬块或其他杂物。 

②. 应有夹具或真空装置固定底板,以免在印刷过程式中PCB发生偏移,并且可提高印刷后钢网的分离效果; 

③. 将钢网与PCB之间的位置调整到越吻合越好(空隙大会引至漏锡,水平方向错位会导致锡膏印刷到焊盘外); 

④. 刚开始印刷时所加到钢网上的锡膏要适量,一般A5规格钢网加200g左右、B5规格钢网加300g左右、A4规格钢网加400g左右; 

⑤. 随着印刷作业的延续,钢网上的锡膏量会逐渐减少,到适当时候应添加适量的新鲜锡膏。 

⑥. 印刷后钢网的分离速度应尽量地慢些。 

⑦. 连续印刷时,每隔一段时间(根据实际情况而定)应清洗钢网的上下面(将钢网底面粘附的锡膏清除,以免产生锡球),清洁时注意千万不可将水份或其他杂质留在锡膏及钢网上。 

⑧. 若锡膏在钢网上停留太久(或自钢网回收经一段较长时间再使用的锡膏),其印刷性能及粘性可能会变差,添加适量。

⑨. 应注意工作场所的温湿度控制,另外应避免强烈的空气流动,以免加速溶剂的挥发而影响粘性。

⑩. 作业结束前应将钢网上下面彻底清洁干净(特别注意孔壁的清洁)。

⑪.有铅锡膏暴露于空气中超过24小时,需要进行报废处理。

4、安全健康防护

①皮肤接触时,可用清水加肥皂清洗 

②不慎触及眼睛,可用清水冲洗15分钟并送医院处理 

③吞食时,可喝1-2杯清水或稀牛奶,并诱发呕吐和送医。

④避免与水汽、酸碱或氧化性东西接触。 

⑤操作员需戴上不渗透的手套和穿工作服

六、有铅锡膏特点

1、有铅锡膏印刷滚动性及落锡性好,对低至0.4mm间距焊盘也能完成精美的印刷;

2、有铅锡膏连续印刷时,其粘性变化极少,钢网上的可操作寿命长,超过12小时仍不会变干,仍保持良好的印刷效果;

3、有铅锡膏印刷后数小时仍保持原来的形状,基本无塌落现象,贴片元件也不会那么容易产生偏移;

4、有铅锡膏具有极佳的焊接性能,可在不同部位表现出适当的润湿性;

5、有铅锡膏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内仍可表现良好的焊接性能,用升温-保温式和逐步升温式两类炉温设定方式均可使用;

6、有铅锡膏焊接后残留物极少,颜色很浅且具有较大的绝缘阻抗,不会腐蚀PCB,可达到免洗的要求 ;

7、有铅锡膏具有较佳的ICT测试性能,不会产生误判;

8、有铅锡膏可用于通孔滚轴涂布。

七、有铅锡膏品牌

有铅锡膏以美国和日本的做得比较好,著名的品牌有:千住、阿尔法、田村、凯斯特、乐泰、亿铖达、唯特偶等。

有铅锡膏在西方发达国家已基本被杜绝使用,但在中国被禁止使用,但随着环保要求的提高,有铅锡膏的使用比例将会越来小,并会逐渐被禁止使用。


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