In a six-part SMT assembly series, we discussed the advantages of using fine powder solder pastes to improve process yields for stencil printing, especially in areas where the area ratio is below 0.66.
由於約 60% 的焊錫缺陷通常發生在印刷機階段，因此將重點放在網版印刷上對於成功至關重要。若塗佈的焊錫膏不足——這在觀察這些細小開口時通常會發生——則該製程已在 SMT 組裝的最初步驟就已失敗，而返工也將在所難免。
採用更細的焊膏粉末有助於克服 0.66 的限制。然而，如同大多數變更一樣，這其中存在取捨——此類材料的回流焊接過程會變得更加困難。
圖 1
經我們調查後，其原因不難理解。首先，隨著顆粒尺寸減小，相同體積的焊膏總表面積（暴露表面積）會增加。總表面積的增加也意味著總氧化物量的增加，而為了去除這些氧化物，對助焊劑的需求隨之提高。 其次，如圖 1 所示，選擇更細粉體的焊膏，是為了印刷具有高開口率且具挑戰性的微小開口。從圖表右至左觀察，可以發現，當開口尺寸從 18mil 縮小至 6mil 時，可用助焊劑與暴露表面積的比率隨之降低。
換言之，在回流更細顆粒的焊膏時，有兩個不利因素會對我們造成影響。首先是焊膏本身表面氧化層的增加；其次是焊膏沉積層的物理尺寸——由於尺寸較小，可用的助焊劑較少，因此對回流爐環境的敏感度也高得多。
正因如此，我們開始出現與助焊劑耗盡相關的焊錫缺陷：葡萄狀、枕頭狀、脫濕、焊錫球、焊點暗沉，以及／或焊角品質不佳。
話雖如此，任何能降低總熱輸入的措施，都能擴大我們成功所需的製程窗口。換言之，在可行且合理的範圍內：
- 降低峰值溫度
- 縮短在液相線以上的時間
- 縮短烤箱加熱階段的總時間
- 盡可能將曲線移近「上升」曲線與「滯留」曲線之間的交點
再次提醒，請記住這些極微量的膏狀沉積物對烤箱環境非常敏感。
以下是一些基本要點。溫度曲線中的預熱階段，是在去除表面氧化物及進行實際回流之前，對焊錫膏進行預處理。當焊錫膏仍富含溶劑時，若升溫過快，可能會引發微小「爆炸」，並產生焊錫球／焊錫珠及助焊劑飛濺。反之，若升溫過慢且滯留時間過長，則可能導致焊錫膏過早耗盡。 升溫速率（而非最大正斜率），或者該說，從環境溫度升至峰值溫度時的平均速率若設定為 1°C/s，便是一個理想的折衷方案，且能讓計算變得相當簡單；假設組件在 25°C 的環境溫度下開始回流，無鉛焊料的回流溫度為 245°C，溫差為 220 度。 以 1°C/s 的升溫速率計算，220 度相當於 220 秒，即 3 分 40 秒；4 分鐘是一個理想的目標時間。升溫速率可透過輸送帶速度進行調整，其計算方式為：將烤箱加熱區的總長度除以 4 分鐘，即可得出輸送帶速度。 所幸，我們的 BTU 烤箱長度為 100 英吋，對應的輸送帶速度為 25ipm（英吋/分鐘）。
Most oven manufactures suggest that the first zone be not less than 100°C to reduce flux vapors (condensation point). I prefer to start out less than 120°C to reduce solder paste “explosions” (large assemblies are an exception). I like to use the same delta between oven zones to create a gradual ramp (it also helps reduce delta T between components). An example is 110/130/150/170/190/210/230/250 and a belt speed of 25ipm (for our BTU oven suggested above) for a fairly simple board measuring 8″ x 10″ x 0.062″ with a peak temperature at 235-245°C and time above liquidus of 45-70 seconds.
當然，這些只是最佳設定，僅供參考。實際操作中總會遇到各種挑戰，例如極厚的 PCB、大型元件以及極小的元件，這類情況可能需要採用不同的滯留曲線，或在烘箱中延長總處理時間等。
