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表面贴装技术 优化以取得成功(第三部分):通量化学

在我们关于优化钢网 印刷工艺的后续讨论中(参见第1部分、第2部分),助焊剂的化学成分类型——特别是水洗 与免洗 之间的区别——也起着重要作用。 焊膏对其所处环境非常敏感。水洗 类焊膏因其性质,比免洗 松香/树脂基焊膏更具吸湿性,因此对温度和湿度的敏感度更高。随着超精细钢网 印刷所需的焊膏沉积尺寸不断减小,这种敏感度会显著增加,尤其在精细间距 元器件 印刷中。

助焊剂在许多复杂功能中发挥作用,包括:

从化学角度来看:

  • 去除现有的表面氧化层
  • 推广润湿
  • 传递热能
  • 提供抗氧化屏障(以控制回流过程中发生的再氧化)

身体方面:

  • 充当载体或媒介
  • 悬浮焊料合金粉 颗粒
  • 提供固定用的钉子元器件
  • 让焊膏在钢网
  • 打印后保持光圈形状
  • 在免洗 配方领域,在回流焊后起到保护性包覆的作用

为了实现这些功能,助焊剂配方中包含以下几类化学物质:溶剂、活化剂或活化剂组合、流变改性剂,以及在免洗 配方中使用的松香/树脂。点击此处了解有关助焊剂化学成分的更深入信息

为了探讨如何改进表面贴装技术 工艺,我将仅关注助焊剂成分中松香/树脂(或其缺失,下文统称“树脂”)的部分。从生产之日起,在未开封罐装或卡匣之前,免洗 配方便表现出优异的性能。 树脂基配方具有以下优势:在未开封且冷藏的条件下,保质期更长;钢网 寿命更长;在季节变化中表现更稳定;整体打印性能更佳(如下所示);粘性更强,能将元器件 固定到位;并在回流 过程中,为焊料合金粉 提供更好的抗氧化性。

两张叠加的变异性量表图显示了免洗 和水洗 通量范围内的测量值。

图1.钢网 的打印结果。

作为一名技术支持工程师,我进行过许多钢网 的打印测试。 图1验证了我一贯观察到的钢网 打印结果,展示了免洗 与水洗 打印性能的典型对比。树脂是一种粘性物质,它会增强粘附力(外部吸引力,即焊膏与其他表面的粘附)和内聚力(内部吸引力,即焊膏自身的粘附)属性 。与任何事物一样,这两者需要保持平衡。但在本例中,内聚力有助于焊膏从钢网 孔中脱出,保持形状,并防止“下垂”。 焊膏的粘附性是在其被涂布到PCB 焊盘上的过程中体现的。当印制电路板(PWB)从钢网 降下时,焊膏对焊盘的附着力有助于焊膏从钢网 孔中脱出。对于超精细钢网 印刷,这些力对于确保成功至关重要,因为焊膏可附着的表面积非常小。

两张显微镜照片显示了一处呈深色、布满凹坑的表面,其上可见一个圆形的焊点或气孔。

图2。水溶性, 左; 免洗, 右。

到目前为止,我相信很多人都会认同我之前的观点。不过,我接下来的说法可能会让一些人感到意外:我甚至认为,在大多数情况下,免洗 型焊膏的回流效果会比水洗 型配方更好。如图2所示,这一点在超细焊膏沉积中尤为明显。

所用材料为6型粉末焊膏,搭配6mil的钢网 孔径和3mil厚的钢网 ,并采用高温保温 工艺曲线。这些条件代表了回流环境下的最坏情况,但在比较免洗 和水洗 焊膏时,却反映出一种普遍趋势。图片显示,水洗 焊膏产生了看似冷焊点的现象,但实际上是活化剂已耗尽。 由于抗氧化性极差,粉末颗粒发生氧化而无法聚合,这种现象被称为“葡萄球 ”。而在完全相同的回流曲线 条件下,免洗 焊膏在回流过程中表现良好,聚合效果相当理想。­­

树脂的抗氧化性能确实优于其水洗型 的同类产品。尽管水洗型 配方在去除现有表面氧化层方面起初更有效,但在回流 过程中,其对再氧化的防护效果却不如前者。

在接下来的讨论中,我们将探讨面积比相同的圆形和方形孔径在转印效率 方面的差异。