锡膏的制造与使用概述

锡膏的制造与使用概述

一、锡膏的定义与组成

锡膏是由合金焊料粉末、助焊剂及其他添加剂均匀混合而成的膏状焊接材料，在电子组装中起着连接电子元器件与印刷电路板（PCB）的关键作用 。

1. 合金焊料粉末：作为锡膏的核心成分，决定了焊点的物理和机械性能，常见的合金体系包括：

◦ SnAgCu（SAC）系列：最广泛应用的无铅焊料，如SAC305（3.0%Ag，0.5%Cu，其余为Sn），具有良好的润湿性、机械强度和可靠性，适用于大多数消费电子、通信设备等领域。

◦ SnBi系列：含铋（Bi）的合金，熔点较低（约138℃），常用于热敏元器件焊接，但焊点脆性相对较大，需合理控制使用。

◦ SnZn系列：成本较低且无铅环保，但润湿性较差，主要用于对成本敏感且对性能要求不极高的产品。

2. 助焊剂：由树脂、活化剂、溶剂、表面活性剂、触变剂等组成，其作用是去除焊接表面的氧化物，降低焊料表面张力，增强润湿性，防止焊接过程中再次氧化。

◦ 树脂：作为助焊剂的基体，提供黏附力，保护焊接部位在焊接后免受环境侵蚀。

◦ 活化剂：如有机酸、有机胺盐等，在焊接温度下分解，去除金属表面氧化物。

◦ 溶剂：溶解其他成分，调节锡膏的黏度和工作寿命，常用的有醇类、二醇类等。

◦ 表面活性剂：降低焊料与被焊金属表面的界面张力，提高润湿性。

◦ 触变剂：赋予锡膏良好的触变性，使其在印刷时能顺利转移，印刷后保持形状稳定，防止塌落。

3. 其他添加剂：包括抗氧化剂、缓蚀剂等，可进一步提升锡膏的性能和储存稳定性。

二、锡膏的制造流程

1. 原材料准备

◦ 合金焊料粉末制备：采用雾化法生产，将熔融的合金通过高压气体或水雾化成细小的球形或近球形粉末，再根据不同粒度要求进行筛选分级。

◦ 助焊剂配制：按配方将树脂、活化剂、溶剂等原料依次加入反应釜中，在一定温度和搅拌条件下充分溶解混合，制成均匀的助焊剂溶液。

2. 混合搅拌：将筛选好的合金焊料粉末与助焊剂按比例加入双行星搅拌机中，在真空环境下进行低速搅拌，使焊料粉末均匀浸润在助焊剂中，形成初步的膏状混合物。此过程需严格控制搅拌速度、时间和温度，避免因过热导致助焊剂成分分解或焊料粉末氧化。

3. 研磨分散：将初步混合的膏体通过三辊轧机进行研磨分散。三辊轧机的三个辊筒以不同速度旋转，通过辊筒间的剪切力和压力，使合金粉末进一步细化，同时确保助焊剂与粉末充分均匀混合，消除颗粒团聚现象，提高锡膏的均匀性和细腻度。

4. 真空搅拌与均质：研磨后的锡膏再次进入真空搅拌机，在真空环境下进行高速搅拌均质，进一步调整锡膏的黏度、触变性等流变性能，使其达到产品标准要求。搅拌过程中实时监测锡膏的黏度，根据检测结果微调搅拌参数，确保不同批次锡膏性能的一致性。

5. 包装：将制备好的锡膏装入不同规格的包装容器中，如针筒、罐子或桶装。针筒包装适用于点胶工艺，罐子和桶装常用于印刷工艺。包装过程在洁净环境中进行，防止杂质污染，包装完成后密封保存，注明产品型号、批号、生产日期等信息。

三、锡膏的使用流程

1. 储存：锡膏对储存条件要求严格，通常需储存在2 - 10℃的冷藏环境中，以减缓助焊剂与合金粉末的化学反应，延长保质期，一般保质期为3 - 6个月 。储存过程中避免剧烈震动和挤压，防止锡膏性能发生变化。

2. 回温：使用前将锡膏从冷藏环境中取出，在室温（25±3℃）下放置4 - 8小时进行回温，使锡膏温度达到室温，避免因温差导致水汽凝结在锡膏表面，影响焊接质量。回温过程中不得打开包装，回温后的锡膏需尽快使用，一般建议在24小时内用完。

3. 搅拌：回温后的锡膏在使用前需进行搅拌，可采用手工搅拌或机械搅拌方式。手工搅拌需使用不锈钢搅拌棒沿同一方向搅拌3 - 5分钟，使锡膏各成分重新混合均匀；机械搅拌可使用专门的锡膏搅拌机，设置合适的转速和时间（如1 - 2分钟，转速20 - 50转/分钟），搅拌后观察锡膏状态，确保无结块、无分层现象。

4. 印刷/点胶

◦ 印刷：通过锡膏印刷机将锡膏转移到PCB的焊盘上。印刷时，刮刀以一定速度和压力推动锡膏通过钢网的开口，将锡膏精确地涂覆在焊盘上。钢网的厚度和开口尺寸根据元器件的类型和尺寸进行设计，确保锡膏的涂覆量准确，以实现良好的焊接效果。

◦ 点胶：使用点胶机将针筒包装的锡膏精确地点涂在PCB的指定位置，适用于小批量生产、BGA等特殊元器件焊接或返修场景。点胶过程中需控制好点胶量、点胶速度和针头高度，保证锡膏点的形状和尺寸符合要求。

5. 贴装元器件：将电子元器件准确贴装到涂覆有锡膏的PCB焊盘上，可采用手工贴装或自动贴片机贴装。自动贴片机通过视觉系统定位，将元器件准确放置在锡膏上，确保元器件引脚与焊盘对齐。

6. 回流焊接：将贴装好元器件的PCB送入回流焊炉中进行焊接。回流焊炉通常分为预热区、保温区、回流区和冷却区四个温区：

◦ 预热区：PCB和元器件缓慢升温，使锡膏中的溶剂逐渐挥发，避免因温度骤升导致元器件损坏或锡膏飞溅。升温速率一般控制在1 - 3℃/s。

◦ 保温区：保持一定温度（约150 - 180℃），使助焊剂充分活化，去除焊盘和元器件引脚表面的氧化物，增强润湿性。

◦ 回流区：温度迅速上升至锡膏的熔点以上（无铅锡膏熔点一般在217℃左右），锡膏中的合金粉末熔化，在表面张力作用下填充元器件与焊盘之间的间隙，形成牢固的焊点。此阶段需确保温度达到峰值且保持适当的时间（一般峰值温度比熔点高20 - 40℃，高温停留时间30 - 90秒）。

◦ 冷却区：焊点快速冷却凝固，形成稳定的金属间化合物，完成焊接过程。冷却速率一般控制在3 - 6℃/s，过快或过慢的冷却速度都会影响焊点的性能。

7. 清洗（可选）：焊接完成后，根据产品要求和助焊剂残留情况，可对PCB进行清洗，去除助焊剂残留、氧化物等杂质，提高产品的电气性能和外观质量。常用的清洗方法有溶剂清洗、水基清洗和半水基清洗等。

四、使用注意事项

1. 环境要求：锡膏使用环境应保持清洁、干燥，温度控制在20 - 26℃，相对湿度在40% - 60%，避免潮湿、灰尘等环境因素影响锡膏性能和焊接质量。

2. 防止污染：使用过程中避免锡膏与其他物质接触，防止杂质混入；取用锡膏的工具需保持清洁，不同批次、型号的锡膏不得混用。

3. 废弃处理：废弃的锡膏和清洗废液需按照环保要求进行处理，避免对环境造成污染。