焊膏选择和评估方法

焊膏选择与评定办法焊膏是SMT生产中十分重要的一种材料，它普通采用印刷工艺或者滴涂工艺沉积在焊盘上，元器件经贴片后靠焊膏的粘着力定位，经再流焊炉焊接在所需要的焊盘上，完毕所需的电与机械连接。焊膏印刷作为SMT的第一道工序，对于后续的工艺：贴片、再流焊、清洗、测试等有着直接影响，对产品的可靠性也有非常重要的关系。据统计，电子产品72%的缺点和失效与焊膏有关，因而焊膏的性能对于SMT来说是至关重要的。而现在上面上多个档次多个品牌的焊膏有诸多，这样，如何选择适宜的焊膏，也就是如何对焊膏各方面的性能进行评定就成为SMT生产中不得不考虑的问题。正文

焊膏评定，能够分为材料特性评定和工艺特性评定两个部分。焊膏材料特性评定普通涉及焊膏黏度、焊膏颗粒尺寸、绝缘电阻等焊膏材料本身全部的物理化学指标；工艺特性则是指焊膏在SMT实际生产中的应用特性，涉及：可印刷性、塌陷、润湿性、焊球等同SMT工艺有关的性能。

对于多个焊膏，其基本成分构成都涉及合金粉末、助焊剂、其它添加剂，即使成分都大致相似，但是由于设计焊膏时有着不同的使用目的，造成了多个焊膏使用范畴的不同。这一点就规定SMT工程师在选择焊膏时，首先需要明确焊膏所用于的产品，是用于精密高可靠性产品还是民品，是规定清洗的产品还是免清洗的产品。在明确了这些之后，就能够从众多的焊膏产品中选择出适宜的几个，然后再做进一步的焊膏评定以选择出最适宜的。

在整个评定实验进行之前，先将选用的多个焊膏进行编号解决，方便后来实验中进行多个性能数据的比较。

一、焊膏合金颗粒实验

合金颗粒是焊膏中的重要构成部分，也是起到焊接作用的部分，普通占焊膏总重量的88％～91％。颗粒粉末的大小和形状对于焊膏的粘性和印刷性能有着直接的影响。

实验需要使用一台显微镜，规定附带的分析设备能够对摄像范畴内颗粒的直径进行测量。实验过程重要是使用膏状助焊剂将焊膏稀释，并置于载物玻片上，如图1所示。需要注意的是，在显微镜观察时候，必须要选择界面内颗粒清晰的部分，有些相连的颗粒需要排除，以免对实验成果产生影响。图1

使用膏状助焊剂稀释焊膏以观察

在选择测量了足够多的样本后，就能够对数据进行分析。对于焊膏中的合金粉末，规定以下（J-STD-006）：二、焊膏黏度实验

焊膏是一种假塑性流体，有触变性。其黏度随时间、温度、剪切强度等因素而发生变化。焊膏的黏度重要与焊膏合金粉末含量、粉末尺寸、焊剂黏度有关，对黏度的规定随应用办法的不同而异。黏度太高，会粘连网孔；太低无法保形且无法粘固元器件。黏度实验重要测试多个焊膏的黏度，触变系数以及模拟在印刷过程中的黏度变化，从而能够比较多个焊膏黏度和印刷中的黏度变化状况。

实验中使用了黏度计PCU－205，对粘度进行测试，通过变化转速，模拟实际的印刷效果，以得到剪切力恢复状况。转速变化状况以下表：按照上表设立好黏度计的转速后，就能够将焊膏放入黏度计中，按照设立完毕一种周期的循环后，就能够得到焊膏在不同周期时的黏度。按照下面的计算公式，就能够得到焊膏的触变系数Ti和计算剪切力恢复状况R％。触变系数Ti值计算公式：Ti＝log（3rpm时粘度/30rpm时的粘度）；计算剪切力恢复状况使用公式：

普通来说触变系数Ti在0.5～0.6之间，系数高阐明触变性好有助于印刷，而剪切力恢复系数R％则小的较好。

另外，黏度测试也能够按照IPC-6502.4.44[1]进行。三、焊膏可印刷性测试

焊膏的工艺特性中，可印刷性考察焊膏在印刷到印制电路板时的沉积、成型方面的状况，重要通过两个实验来观察焊膏的可印刷性。实验时，能够使用实际生产所用的设备，这样能够得到焊膏在实际生产时所产生的效果，更有比较价值。1、焊膏沉积高度测量

印刷采用厚度0.1mm（4mil）的模板，开孔由16个16mil的圆形焊盘构成，如图2所示。印刷后使用高度测量装置测量4处位置的焊膏高度，共印刷5块样板，这样能够得到20组测量数据。原则偏差作为评判原则，测量数据之间的变化越小，原则偏差越小，印刷一致性更加好。2、焊膏漏印状况测量

印刷采用厚度0.1mm（4mil）的模板，开孔涉及圆形焊盘和矩形焊盘，如图3所示。使用实际设备将焊膏印刷到表面平整的覆铜板上。每种焊膏作5块样板，然后对印刷状况在显微镜下进行观察，抱负印刷图形应边沿平整、无拉尖、缺损、桥连现象。如果图形有桥连、缺点损、拉尖，就统计为故障，并统计。四、塌陷测试

焊膏印刷后，在一定温度和湿度条件下，由于重力和表面张力的作用，造成图形塌落并从最初边界向外界扩展。这种塌落会引发焊膏的流溢，造成焊接过程中的引脚间桥接缺点。

根据IPC-TM-6502.4.35原则，根据原则图设计焊盘，制作模板以及PCB，如图5所示：模板厚度0.2mm，将焊膏印刷到光滑的覆铜板上，在以下两种状况下放置：

室温（25℃和50％RH）放置10－20分钟

炉中（150℃±10℃）放置10－15分钟

然后使用显微镜观察塌陷状况，并拍照，统计塌陷状况并列表比较，以下表所示。五、润湿性测试

润湿性测试重要考察焊膏在焊盘表面的润湿能力和对焊盘表面氧化的解决能力。这儿使用了两种测试办法。在回流时，采用每种焊膏推荐的温度曲线，同时多个焊膏的回流时间控制在基本相似的范畴内。1、润湿性测试1

本测试PCB使用高Tg的FR-4层压板，采用两种表面解决：OSP和化学浸Ni/Au。润湿性测试实验根据IPC-TM-6502.4.45原则进行，采用厚0.2mm，开口直径6.5mm的模板。进行两组润湿性实验，每种焊膏印刷6次。在回流时，采用每种焊膏推荐的温度曲线，同时多个焊膏的回流时间控制在基本相似的范畴内。

将焊膏印刷到PCB上，每种焊膏印刷2块，一块Ni/Au板，一块OSP板，分别将编号不同的板在不同时间内放置于PCB中，0号板在印刷后就放置于回流炉中，5号板在间隔5小时后放于回流路中。回流后在显微镜下测量焊料直径，并与回流之前的直径进行比较。焊膏润湿典型图以下所示：

2、润湿性测试2

此测试采用焊膏覆盖面积递减的形式印刷到焊盘上，最大印刷量为焊盘的100%，相邻焊盘焊膏印量按照5%依次递减，最小印量为25%。回流后得到焊料在Ni/Au以及OSP两种表面的覆盖状况，将每个焊盘的覆盖状况分别测量并与两种表面解决的全润湿的焊盘进行比较。测试使用Fr-4印制板，表面解决OSP和化学浸Ni/Au，模板厚度0.15mm，PCB尺寸100×100mm，图形设计以下：回流后，在显微镜下观察多个焊膏在两种表面解决状况下的润湿状况，测量在印刷量到多少时能够完全润湿焊盘，得到成果做成直方图以方便比较，以下图8所示：

根据比较成果，能够得到在不同表面解决状况下焊膏的润湿性比较数据，综合两种表面解决状况下多个焊膏的润湿性能，能够评定出不同焊膏润湿性的好坏。

六、焊球测试

本实验从质量上检查在回流焊接过程中焊膏的溅落状况，目的测定焊膏中焊粉的氧化程度和加杂的水汽，焊膏回流的性能。

焊球测试根据IPC-TM-6502.4.43原则进行，使用带阻焊油墨的PCB表面替代铝基板，焊膏通过厚度0.2mm，开口直径6.5mm的模板印刷到阻焊油墨上，每种焊膏印刷4次。回流后检查焊球。按照IPC的原则，对焊球状况进行统计，最后得到成果，以下表所示。总结

以上介绍了对焊膏评定的某些办法，在实际使用时，应当尽量使评定时的环境和参数靠近生产的状况。另外，尚有某些测试办法，如表面绝缘阻抗，如果产品需要也要对焊膏这方面的性能进行测评，