无铅锡膏的基础知识百科 (3)_福英达焊锡膏
无铅锡膏的基础知识百科 (3)_福英达焊锡膏
上文介绍了无铅锡膏的印刷和点胶工艺，能够将锡膏涂覆在基板上。还有一种常见的工艺叫锡膏喷印，也能将锡膏涂覆在焊盘上。为了适应喷印工艺，衍生出了喷印无铅锡膏。在完成锡膏点的制作后，元器件会被贴装在锡膏点上。当所有贴装工作完成后，PCB会进入回流炉进行回流焊接或通过热压方式完成焊接。
锡膏喷印工艺
为改善SMT生产过程中锡膏点胶和印刷的不足和不稳定性，诞生了基于喷嘴-针头原理的非接触式锡膏喷射系统。喷印机的原理于喷墨打印机相似，通过施加瞬间高压将无铅锡膏喷射至基板上。喷印不需要改变Z轴运动，与接触式点胶相比，这显着提高了在各种表面上沉积锡膏的速度。 喷印还可以更容易地将焊膏沉积到不平整的基板表面上。用于喷印工艺的无铅锡膏目前主要是Sn42Bi58, Sn42Bi57.6Ag0.4和Sn96.5Ag3Cu0.5。由于喷锡时间短，操作灵活性高，低成本等优点，喷印工艺已得到广泛应用。
图1. 一种喷印机构造图。
无铅锡膏回流焊
当无铅锡膏被印刷在基板并完成元器件贴装后，PCB被送入回流炉中。在炉温的作用和氮气保护下，锡膏逐渐熔化。冷却后会熔融焊料会固化成为焊点。回流焊接包括预热区，恒温区，回流区和冷却区。回流曲线囊括了四个区域各自的温度变化速率，峰值温度和持续时间。预热区升温速率2-3℃之间，在该区域PCB被预热，助焊剂开始发挥润湿焊盘去除氧化层的作用, 溶剂开始挥发。到了恒温区助焊剂进一步润湿焊盘，溶剂进一步挥发。锡膏在回流区会加热到到峰值温度完全熔化并与焊盘形成金属间化合物。熔融焊料在冷却后固化成为焊点，晶粒得到细化，带来更优秀的机械强度。重要的是回流曲线会由于工艺不同而变化。
图2.回流炉构造图。
图3. 一种回流曲线。
脉冲热压焊
热压焊接需要用到热压机，常用于柔性电路焊接。热压是部分加热，而回流焊是整个PCB加热。热压机的热电极前面焊有热电偶，在电流和电阻的作用下产生焦耳热。当热压头接触并压住焊接面后开始加热。无铅锡膏逐渐融化并在助焊剂作用下润湿焊盘，在冷却后固化形成焊点。热压的压力需要得到精准调试以确保良好的热传导。此外，由于热压导致无铅锡膏瞬间受热，需要锡膏保持良好的防飞溅能力。
图4. 脉冲加热热压回流曲线。
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