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Q

錫粉粒徑對SMT印刷及焊接性能的影響

A
焊錫粉依粒度分為2#至6#:數字越大,粉末越細。粗粉流動性好,價格便宜,適合大墊;細粉(4#、5#)適合細間距IC、BGA,小孔徑填充良好,清晰度清晰。細粉末比表面積大,更容易氧化,對水分敏感,需要更嚴格的儲存控制。細粉漿往往黏度較高,印刷脫模較困難,對車間溫度和濕度要求較嚴格。

錫膏印刷後,焊盤邊緣出現明顯的毛刺,顯微鏡下可見錫粉堆積。根本原因是錫粉粒徑分佈太寬,D50太小,導致細粉比例過高。在刮刀的剪切力作用下,流動性異常增強,脫模時被拉出,形成尾料。實際的解決辦法是立即停止使用目前批次的錫膏,並送第三方檢測D10/D50/D90資料。同時,將刮刀壓力從0.45MPa降低到0.32MPa,速度從40mm/s降低到25mm/s。關鍵的預防措施是,每批錫膏入庫前,必須對供應商提供的雷射粒度分析報告進行驗證。 D50必須在20±2μm範圍內,D90不得超過38μm。

鋼網開口處錫膏體積一致性較差,同一PAD上連續三塊板缺焊率超過12%。症狀是SPI檢測圖顯示標準差SD>0.08mg。原因是錫粉的中值粒徑D50超過了鋼網厚度與孔徑比的允許上限。當鋼網厚度為0.12mm、開孔寬度為0.25mm時,理論上適當的D50應≤25μm,而目前使用的焊膏實測D50達到28.6μm。實際的解決方法是更換為D50=22.3μm的焊膏,並重做第一個SPI驗證。關鍵的預防措施是在引入新的網板時,必須採用公式(最大允許D50=開口寬度×網板厚度×1000÷15)反算粒徑邊界值。例如,0.25mm×0.12mm鋼網對應的上限為20μm。

回流焊接後,QFP元件接腳間頻繁發生微橋接,AOI誤報率高達35%。症狀是橋接集中在引腳間距0.4mm以下的區域,且大多發生在板的邊緣。原因是錫粉粒度太細,導致助焊劑黏度下降,熔融焊膏在表面張力的作用下沿著引腳側壁爬升。實際的解決方法是,將回流焊爐冷卻區的風速從1.8m/s降低到1.2m/s,以延長凝固時間,並在錫膏中混合5%重量的D50=35μm的粗粉,進行梯度複合。重點預防措施是,間距0.4mm以下的裝置,必須選用D50≥25μm的焊錫膏,禁止使用5型以上細粉牌號。

連續五塊板的SPI顯示焊盤中心空洞率>28%,X射線證實空洞集中在焊點底部。其症狀為空洞呈規則的圓形,直徑在80~120μm之間。原因是錫粉粒徑太集中,D10與D90相差<15μm,導致錫膏觸變性不足,無法保持形狀,刮​​刀停止時就塌陷。實用的解決方案是將焊膏混合時間從60秒延長至90秒,並改用雙行星真空攪拌機。關鍵的預防措施是,在接受焊膏時,必須要求供應商提供粒徑分佈峰寬值(Span=(D90-D10)/D50),該值應控制在1.4至1.8之間。

印刷後鋼網底部殘留的焊膏難以清洗,超音波清洗30分鐘後仍殘留頑固的附著力。其症狀為殘留物呈灰黑色塊狀,有金屬光澤。原因是錫粉粒徑D90超標,導致部分顆粒卡在鋼網鎳層微孔中。實際的解決方法是在進入超音波槽之前用60℃的純水預沖洗5分鐘,同時將清洗劑濃度從3.5%提高到4.2%。關鍵的預防措施是所有鋼網在首次使用前必須經過SEM掃描,確認孔壁粗糙度Ra<0.2μm。若超過標準,禁止使用D90>36μm的焊膏。

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