SMT焊膏的主要成分和特点是什么？

从广义上讲，焊膏的成分可分为两个主要部分，即助焊剂和焊料粉。

（1） 焊剂的主要成分及其作用：A.活化：该成分主要用于去除PCB铜膜焊盘和零件焊接零件表面的氧化物，具有降低锡和铅表面张力的作用；B.THIXOTROPIC：其主要功能是调节粘度和印刷性能焊膏，并防止印刷过程中的拖尾和粘附；C.树脂（RESINS）：该组件的主要功能是增强焊膏的附着力，保护PCB焊接后，防止其再次氧化，这对零件的固定非常重要；D.溶剂：该成分是助焊剂成分的溶剂，在焊膏搅拌过程中起着调节均匀性的作用，对焊膏的使用寿命有一定的影响。

（2） 焊锡粉：焊锡粉，又称锡粉，主要由锡铅合金组成，一般比例为63/37，当有特殊要求时，会在锡铅合金中加入一定量的银、铋等金属制成锡粉。一般来说，锡粉的相关特性和质量要求如下：A.锡粉的颗粒形式对焊膏的工作性能有很大的影响：重要的是锡粉的粒径应均匀分布，这涉及到锡粉粒径分布比的问题。在国内的焊锡粉或焊锡膏制造商中，焊锡粉的均匀性通常是通过分布率来衡量的。以25-45μm锡粉为例，通常要求35μm左右颗粒的折射率约为60%，35μm以下及以上部分各占20%左右；此外，还需要锡粉颗粒的形状。根据中华人民共和国电子行业标准《锡铅膏焊料通用技术条件》（SJ/T 11186-1998）的有关规定：“合金粉末的形状应为球形，但长轴与短轴的最大比值为1.5。如果用户与制造商达成一致，它也可用于其他形状的合金粉末。”在实际工作中，通常要求焊料粉末颗粒的长度与短轴之比一般小于1.2，这些要求不能满足基本要求，在使用焊膏时，很可能会影响焊膏的印刷、点胶和焊接效果。这是因为。B.不同焊膏中焊料粉末与助焊剂的比例也不同。在选择焊膏时，应根据所生产的产品、生产工艺、焊接元件的精度和焊接效果的要求选择不同的焊膏：根据《中华人民共和国电子工业标准铅膏焊料通用技术条件》（SJ/T 11186-1998）的有关规定，“焊膏中合金粉末的百分比（质量）含量应为65%-96%，合金粉末百分比（重量）含量的测量值不得偏离订单顺序的预定值±1%”。通常在实际使用中，所选焊膏的焊料粉末含量约为90%，即焊料粉末与焊料粉末的比例通量大致为90:10；大多数常见的印刷工艺使用锡粉含量为89-91.5%的焊膏；使用针点工艺时，主要使用焊料粉末含量为84-87%的焊膏；回流焊要求器件的引脚焊接牢固，焊点饱满光滑，在器件端部（电阻容器）的高度方向上有1/3至2/3高度的焊料爬升，焊膏中金属合金的含量对回流焊后焊料的厚度（即焊点的饱满度）有一定的影响。为了确认这个问题的存在，相关专家进行了相关实验，现在显示了最终的实验结果

随着金属含量的降低，回流焊接后的焊料厚度也会减小，为了满足焊点中焊料量的要求，通常使用85%至92%含量的焊膏。C.锡粉的“低氧化度”也是一个非常重要的质量要求，也是锡粉生产或储存过程中需要注意的问题。如果不注意这个问题，用氧化程度高的焊料粉末制成的焊膏在焊接过程中会严重影响焊接质量。

焊膏的分类和选择标准一般来说，首先选择焊膏的一般类别，然后根据合金成分、粒度、粘度等指标进行选择。

（1） 分类：

A.普通松香清洁型[分为RA（松香活化）和RMA（松香温和活化）]：这种焊膏在焊接过程中表现出良好的“镀锡速度”，可以保证良好的“焊接效果”。焊接工作完成后，PCB表面会有更多的松香残留，可以用合适的清洁剂进行清洁，清洁后的板表面光滑干净，无残留，保证了清洁后的板面具有良好的绝缘阻抗，可以通过各种电气性能的技术测试；

B.NC（NO CLEAN）：这种焊膏焊接完成后，PCB板表面相对光滑清洁，残留物较少，可以通过各种电气性能技术进行测试，不需要再次清洁，缩短了生产过程，加快了生产进度，同时保证了焊接质量；

C.水溶性焊膏[WMA（水溶性浆料）]：由于技术原因，早期生产的焊膏通常在PCB板表面残留过多，电气性能不理想，严重影响产品质量。当时，CFC清洁剂氟氯化碳主要用于清洁，许多国家已经禁止使用氟氯化碳，因为它不利于环境保护。为了满足市场需求，水溶性焊膏应运而生，焊接工作完成后，残留物可以用水清洗，这不仅降低了客户的生产成本，而且符合环保要求。

（2） 选择标准：

1.合金成分：一般来说，选择Sn63/Pb37焊料合金成分可以满足焊接要求；对于具有银（Ag）或钯（Pd）涂层的器件的焊接，通常选择合金成分为Sn62/Pb36/Ag2的焊膏；对于使用不耐热冲击的设备进行PCB焊接，请选择含有铋的焊料粉末。

2.焊膏的粘度：在SMT的工作流程中，有一个移动、放置或处理PCB的过程，从印刷（或点样）焊膏和粘贴组件到回流加热过程。在此过程中，为了确保印刷（或尖头）的焊膏不变形，附着在PCB焊膏上的组件不移位，要求焊膏在PCB进入回流焊热之前具有良好的附着力和保留时间。A.焊膏的粘度指数（即粘度）以“Pa·S”为单位。其中200-600Pa·焊膏更适合针式点胶或自动化程度较高的生产工艺设备；印刷过程对焊膏的粘度要求相对较高，因此印刷过程中使用的焊膏粘度一般为600-1200Pa·S左右，适合手工或机械印刷；B.高粘度焊膏具有焊点成桩效果好的特点，更适合细间距印刷；低粘度焊膏具有下落速度快、无需清洗和刷涂、印刷过程中节省时间的特点；C.焊膏粘度的另一个特点是，它的粘度会随着焊膏的搅拌而变化，搅拌时粘度会降低；当停止搅拌并稍微静置时，其粘度会恢复到原始形状。这对于选择不同粘度的焊膏非常重要。此外，焊膏的粘度与温度有很大关系，一般来说，其粘度随着温度的升高而逐渐降低。

3.网眼（MESH）：国内大多数焊膏制造商使用焊料粉末的“粒度”来分类不同焊膏，而许多外国制造商或进口焊膏使用“网状”的概念来对不同的焊膏进行分类。网孔（mesh）的基本概念是指筛网每平方英寸面积上的网孔数量。在实际的锡粉生产过程中，大多数具有几层不同网眼的筛网都是用来收集锡粉的，因为每层筛网的网眼尺寸不同，所以通过每层网眼的锡粉粒径也不相同，最终收集到的锡粉颗粒粒径也是一个区域值。A.从上述概念来看，焊膏的网眼指数越大，焊膏中焊料粉末的粒径越小；网眼越小，焊膏中的焊料粉末颗粒就越大。请参考下表进行比较：

B.如果焊膏制造商根据焊膏的网眼指数选择焊膏，则应根据PCB上距离最小的焊点之间的间距来确定：如果焊点间距较大，可以选择网眼较小的焊膏；相反，当每个焊点之间的间距较小时，应选择网眼数较大的焊膏；通常，粒径约为模板开口的1/5。

应注意焊膏的使用

（1） 焊膏的储存要求：焊膏应密封储存在恒温恒湿的冰箱中，储存温度应为0°C-10°C。如果温度过高，焊膏中的合金粉末和助焊剂会发生化学反应，导致粘度和活性降低，影响其性能；如果温度过低，助焊剂中的树脂会结晶，焊膏会变质。在储存过程中，更重要的是要保持“恒温”，如果在短时间内，焊膏在各种环境中不断重复改变不同的温度，这也会改变焊膏中助焊剂的性能，从而影响焊膏的焊接质量。

（2） 使用前要求：当焊膏从冷冻柜（或冰箱）中取出时，应处于密封状态，等待其恢复到室温后再打开，大约需要2-3小时。如果从冷冻柜中取出后立即打开，温差会导致焊膏凝结并凝结成水分，从而导致回流焊接过程中形成焊珠；但是，不可能通过加热将焊膏恢复到室温，快速加热会使焊膏中助焊剂的性能变差，从而影响焊接效果。这也是焊膏厂家在使用过程中需要注意的一个问题。

（3） 使用时注意事项：1。刮刀压力：确保印刷焊点边缘清晰，表面光滑，厚度合适；2.刮刀速度：为保证焊膏相对于刮刀滚动而非滑动，正常情况下10-20mm/s为宜；3.印刷方式：接触式印刷为宜；此外，在使用时，应充分搅拌焊膏，然后根据印刷设定量将其加入印刷网中。在长期印刷的情况下，由于焊膏中溶剂的挥发，会影响印刷过程中焊膏的脱模性能，因此存放焊膏的容器不能重复使用（只能使用一次），印刷后模板上剩余的焊膏应存放在其他干净的容器中，下次使用时，应检查剩余的焊膏是否有结块或固化，如果太干，应在使用前加入供应商提供的焊膏稀释剂进行稀释。操作员工作时，应注意避免焊膏与皮肤直接接触。此外，印刷基板应每天进行焊接。

（4） 工作环境要求：焊膏工作场所的最佳条件是：温度20-25°C，相对湿度50-70%，清洁、无尘、防静电。

回流曲线的调整

回流焊的目的：使表面贴装电子元件（SMD）和PCB正确可靠地焊接在一起；工艺原理：当焊料、元件和PCB的温度达到焊料的熔点温度以上时，焊料熔化，填充元件和PCB之间的间隙，然后冷却并固化焊料形成焊点；

流程：

1.第一加热区（预热区）加热的目的：将焊膏、PCB和元件的温度从室温升高到预定的预热温度，预热温度低于焊料的熔点。升温部分的一个重要参数是“升温速率”，一般应取值为1-2.0°C/S。由于PCB和组件的吸热速率不同，每个组件的升温速率也会不同，导致PCB表面的温度分布呈梯度。由于本节中所有点的温度都低于焊料的熔点，因此“温度梯度”的存在并不是什么大问题。在第一个升温区的末端，温度约为100度-110度；时间约为30-90秒，60秒左右较为合适。

2.隔热区（也称为干透区）“隔热”的目的是让焊膏中的助焊剂有足够的时间清洁焊点并去除焊点的氧化膜，同时使PCB和元件有足够的时候达到温度平衡并消除“温度梯度”；该阶段应设置为60-120秒；在保温段的末端，温度为140-150度。

3.第二加热区的温度从150度左右上升到183度，这个温度区是活化剂的活化期，是PCB板温度均匀一致的区域，一般时间为30-45秒，时间不宜过长，否则会影响焊接效果。

4.焊接区：焊料在焊接区熔化，达到PCB和元件引脚良好钎焊的目的。当焊接区域的温度开始迅速上升时，组件仍会以不同的速率吸收热量，从而再次产生温差，因此有必要控制温度并消除这种温差。一般来说，该部分的最高温度应比焊料的熔点（183度）高出30-40度以上，时间应为30-60秒左右，但225度以上的时间应控制在10秒内，215度以上的温度应控制在20秒内；如果温度过高，元件会损坏，如果温度过低，会导致一些焊点受潮和焊接不良。为了避免和克服上述缺陷，强制热风回流焊接效果更好。

5.冷却区目的：使焊料固化，形成焊接接头，并尽可能消除焊点的内应力；冷却速度应小于4度/秒，冷却到75度就足够了。总之，建立回流焊温度曲线的原则是，焊接区域的温升速率应尽可能小，进入焊接区域的后半部分后，应迅速增加加热速率，并缩短焊接区域最高温度的时间控制，使PCB和SMD受热冲击的影响较小，生产前必须花很长时间调整温度曲线，应根据产品特点和批次选择具有多个温度区的回流焊设备。

在使用焊膏的过程中，从焊膏的印刷、贴片的放置到回流焊，我们经常遇到各种各样的问题，这些问题往往困扰着焊膏的用户，如何分析和解决这些问题也成为我们焊膏制造商面临的问题。因此，焊膏生产企业非常有必要不断提高营销人员的专业素质和业务水平，并在产品交付给用户后协助用户正确及时地处理这些问题，这也可以反映供应商的服务实力。在这里，我将简要介绍几个常见问题和原因分析，这些也是过去服务客户时遇到的常见问题，供读者和用户参考：

（1） 双面芯片焊接时，元器件脱落双面焊接在SMT表面贴装工艺中越来越常见，在正常情况下，用户会先在第一面打印、安装元器件和焊料，然后再加工另一面，在这个过程中，元器件脱落的问题并不常见；为了节省工艺和成本，一些客户省略了焊接第一侧的第一侧，但同时焊接两侧，结果是焊接过程中组件脱落成为一个新问题。这种现象是由于焊膏熔化后焊料在元件上的垂直固定力不足造成的，主要原因有：1。部件太重；2.构件焊脚可焊性差；3.焊膏的润湿性和可焊性差；如果第二和第三个原因得到改善，这种现象仍然存在，我们建议客户首先使用红胶固定这些掉落的组件，然后进行回流焊和波峰焊，问题基本可以解决。

（2） 焊接后PCB表面的焊珠：这是SMT焊接过程中常见的问题，特别是在使用新供应商产品的早期阶段，或者生产过程不稳定时。在与用户客户合作并通过大量实验后，我们最终分析出焊珠的原因可能如下：

PCB板在回流焊接过程中未完全预热；

2.回流焊温度曲线设置不合理，进入焊接区域前板面温度与焊接区域温度差距较大；

3.焊膏从冷库中取出时未能完全恢复到室温；

4.焊膏打开后暴露在空气中的时间过长；

5.贴片过程中有锡粉溅到PCB板表面；

6.印刷或搬运过程中，PCB板上有油渍或水分粘附；

7.焊膏中的助焊剂本身不合理，有非挥发性溶剂或液体添加剂或活化剂；上述第一和第二个原因也可以解释为什么新更换的焊膏容易出现这样的问题，主要原因是当前的温度曲线与使用的焊膏不匹配，这要求客户在更换供应商时获得他们的焊膏可以适应的温度曲线；第三、第四和第六个原因可能是用户操作不当造成的；第五个原因可能是焊膏未正确储存或焊膏超过保质期，导致焊膏不粘或粘度过低，导致安装过程中焊料粉末飞溅；第七个原因是焊膏供应商本身的生产技术。

（3） 焊接完成后，板材表面有许多未清除的残留物。客户普遍反映，焊接后PCB表面有很多残留物，这不仅影响电路板表面的光滑度，而且对PCB的电气性能也有一定的影响。残留物超标的主要原因可以从以下几个方面进行分析：

1.在推广焊膏的过程中，如果由于未能充分了解客户的板材状况和具体需求或其他因素导致产品选择不当；例如，客户明确表示他需要使用不干净、无残留物的焊膏，但焊膏制造商提供了松香树脂基焊膏，导致使用后出现大量焊后残留物。在这种情况下，焊膏制造商需要特别注意产品推广，以确保他们准确把握客户需求，避免类似问题的发生。

2.锡膏中松香树脂含量高或质量差；这通常反映了焊膏生产商缺乏技术。（4） 打印过程中可能会出现以下问题：涂抹、纸张粘附、图像模糊等。这个问题在印刷过程中比较常见，经过深入分析，我们总结出主要原因包括以下几个方面：

1.焊膏粘度不足，难以满足印刷工艺要求；这个问题可能是由于焊膏的选择不当，或者焊膏超过了建议的有效期。建议与供应商沟通和协调，以找到解决方案。

2.印刷质量问题可能源于机器设置不当或操作员操作不规范。例如，如果刮刀的速度和压力设置不当，将直接影响打印质量。此外，操作员的熟练程度，包括对打印速度、压力控制和打印次数的掌握，也对最终的打印结果有重大影响。

3.网板与基板间隙过宽；

4.焊膏流动性差；

5.使用焊膏前，搅拌不彻底，导致焊膏混合不均匀。

6.在丝网印刷操作过程中，发现丝网上的乳胶掩模涂层不均匀。

7.焊膏中的金属含量不足，这是由于助焊剂成分比例高造成的。

（5） 焊点中锡量不足或不均匀：焊点上锡量不足的原因主要包括以下几点：

1.焊膏中助焊剂的活性不足，导致PCB焊盘或SMD焊接位置的氧化层未完全去除。

2.助焊剂在焊膏中的润湿效果不好。

3.检测到PCB焊盘或SMD焊接区域有明显的氧化和腐蚀。

4.溢流焊接过程中，如果预热时间过长或预热温度过高，会导致焊膏中助焊剂活性的丧失。5.如果发现某些焊点的锡层不满，可能是由于焊膏在使用前没有充分搅拌，导致助焊剂和焊料粉末没有充分混合均匀。

6.回流焊区域温度低；

7.在焊点区域中施加的焊膏量不足。

（6） 焊点不光滑或有光泽：在SMT焊接技术领域，客户通常对焊点的亮度有一定的期望。虽然这确实是日常工作中常见的问题，但很多时候这种要求更多的是客户的主观感受。事实上，对于焊点的亮度没有统一的评价标准。简而言之，焊点的主要原因如下：

1.不使用银焊膏焊接的产品与使用银焊膏焊料焊接的产品之间存在明显的差异。因此，客户在选择焊膏时，向供应商详细说明他们对焊点性能的具体要求非常重要。

2.焊膏中的锡粉发生氧化反应。

3.焊膏中的助焊剂含有特定的添加剂，可以产生消光效果。

4.焊接完成后，焊点表面经常有松香或树脂残留，这在实际操作中更为常见。特别是在松香焊膏的情况下，尽管松香助焊剂可以使焊点看起来比没有清洁助焊剂更亮，但残留物的存在往往会降低这种效果，特别是在较大的焊点或集成电路（IC）引脚上。如果你能在焊接后清洁焊点，相信焊点的光泽度会显著提高。5.在回流焊过程中，如果预热温度设置过低，可能会导致焊点表面残留非挥发性物质。

（7） 元件移位操作：“元件移位”是焊接过程中可能导致其他问题的隐患，如果在进入回流焊接之前没有发现这个问题，可能会导致更严重的问题。构件位移的主要原因可以从以下几个方面进行分析：

焊膏的粘度不足，导致在搬运和振荡过程中出现无零件移动的现象。

2.焊膏已超过推荐使用寿命，其中的焊剂已经变质。

3.在放置过程中，如果吸嘴的气压没有正确调整，导致压力不足，或者放置机发生机械故障，这可能会导致组件放置不准确。

4.印刷和放置操作完成后，在搬运过程中是否遇到振动或采取了不当的搬运方法；

5.焊剂在焊膏中的比例过高，焊剂的流动性导致回流焊接过程中元件发生偏移。（8） 焊接后组件的垂直放置：与其他焊接方法相比，“焊接后的直立组件”是表面贴装技术（SMT）焊接过程中的一个独特问题，这种现象相对常见。

经过深入分析，我们认为造成这一问题的主要原因可以概括如下：

1.回流焊温度曲线设置不合理，导致在焊接区域进入之前无法完全进行干燥和渗透步骤，导致PCB板上出现明显的“温度梯度”。这种现象在焊接区域表现为每个焊点上焊膏熔化时间的不均匀，导致组件两端应力存在显著差异，最终导致“竖立”缺陷的发生。

2.回流焊过程中，预热阶段的温度设置过低。

3.焊膏在使用前没有充分搅拌，导致助焊剂在焊膏中分布不均。

4.在进入回流焊区域之前，一些组件会发生位置偏移。

当SMD元件的可焊性不佳时，也可能引发此类问题。

在使用焊膏时，除了上述问题外，还有一些需要注意的地方。例如，不同品牌的焊膏在性能上可能会有所不同。根据市场调研，一些知名品牌的焊膏在助焊剂成分比和质量控制方面更加严格，这使得它们在焊接结果方面更加稳定。例如，品牌A的焊膏的活化剂活性在较宽的温度范围内是稳定的，这降低了由于环境温度变化而导致的焊接失败的风险。这是因为该品牌在活化剂的研发和生产中采用了先进的化学合成技术，使其活化剂的分子结构更加稳定，从而提高了在各种工作条件下的性能。

此外，随着电子产品向小型化和高密度发展，对焊膏的需求也在增加。从目前的行业趋势来看，细间距印刷和微焊接技术已逐渐成为主流。这要求焊膏在粒径、形状和助焊剂性能方面具有更高的标准。例如，对于0.3mm以下的细间距焊点，焊膏的焊料粉末粒径需要更加均匀，粒径偏差需要控制在较小的范围内。以一家高端电子产品制造企业为例，当他们生产新一代智能手机主板时，他们要求焊膏的焊粉粒径在20-30微米之间mm、 颗粒指数比约为30mm应达到70%以上，远高于普通焊膏的标准。这是因为在如此小的焊点间距下，不均匀的焊料粉末颗粒会导致短路或虚焊等问题。

同时，在当今日益严格的环保要求下，焊膏的环保性能也成为一个重要的考虑因素。由于铅的毒性，传统的含铅焊膏在许多应用中受到限制。无铅焊膏应运而生，但无铅焊膏和含铅焊膏在焊接性能方面存在一定差异。无铅焊膏的熔点通常高于含铅焊膏，这需要调整回流曲线的设置。例如，焊料区的最高温度可能需要提高到240-250摄氏度左右，并且需要延长保持时间，以确保焊膏能够充分熔化并形成良好的焊点。然而，提高温度和延长时间可能会对一些热敏元件造成损坏，这需要在产品设计和工艺优化之间取得平衡。例如，对于一些温度敏感芯片，可以使用局部散热或优化电路板布局来减少热冲击。

此外，焊膏在大规模生产过程中的自动化应用也带来了一些挑战。在自动化印刷和放置过程中，需要仔细考虑焊膏供应的稳定性、粘度的一致性以及与自动化设备的兼容性。如果焊膏的供应不均匀，可能会导致印刷不足或过度，从而影响焊点的质量。粘度不一致可能会导致印刷图形失真或模糊。例如，在高速自动化印刷设备中，要求焊膏的粘度在长时间内保持稳定，以确保焊膏在高速印刷过程中能够准确地转移到印刷模板上。这需要优化焊膏配方，并在生产过程中严格控制生产环境的温度和湿度等因素。

总之，焊膏在现代电子制造中起着至关重要的作用，从其成分、分类、使用注意事项到新技术和环保要求下可能出现的问题和发展，我们需要继续深入研究和探索，以提高电子产品的焊接质量和可靠性。