印刷超细焊锡膏最大的利弊权衡在回流焊中

在六部 SMT 组装系列中，我们讨论了使用粉末焊锡膏对于提高丝网印刷的流程效益的好处，特别是针对面积比为 0.66 以下的面积。

由于 ~60% 的焊料瑕疵通常在印刷机上发生，这对于成功进行丝网印刷极其重要。如果沉积的焊锡膏不够，一般都是此原因导致出现小孔隙，工艺在 SMT 装配的初始环节就发生了故障，那返工就不可避免。

粉末更精细的焊锡膏能帮助克服 0.66 的限制。但是，如大多数改变一样，这里也有一个利弊权衡，这些材料的回流焊会更具挑战性。

表 1

据我们调查，这些原因都可以理解。首先，随着粒子尺寸的减小，体积相同的焊锡膏的总表面积（外露表面积）就相应增加。总表面积的增加也意味着总表面氧化物的增加，那么就需要增加助焊剂来消除这些氧化物。再次，如表 1 所示，选择粉末更精细的焊锡膏是为了用难度高的面积比来印刷更小的孔隙。从右往左看此图，我们可以发现，当孔径从 18mil 换到 6mil 时，可用助焊剂与外露表面积之间的比率有所下降。

也就是说，对于回流焊中粉末更精细的焊锡膏，我们现在面临着两个问题。第一个问题是焊锡膏本身的表面氧化物增多了。第二个问题是焊锡膏沉积的物理尺寸变得更小，可用的助焊剂也变少，因此，其物理尺寸对焊炉的环境更为敏感。

基于此，我们就会碰到与助焊剂耗尽相关的焊料瑕疵：葡萄效应、枕头效应、退锡、焊锡球、不良焊点及/或不良嵌条。

因此，我们只要能减少总热量的输入就可以增加合格工艺的机会。换句话说，在允许和合理的情况下：

• 降低峰值温度
• 缩短液相线以上时间
• 缩短焊炉加热段的总时间
• 尽可能靠近峰值温度曲线与浸泡温度曲线的升温斜度

再次提醒，这些小尺寸焊锡膏的沉积对焊炉的环境很敏感。

下面提供一些基本技巧：在减少表面氧化物和实际回流之前，用温度曲线的预加热段对焊锡膏进行准备。当焊锡膏还是高含量溶剂时，升温太快会导致细小的“爆炸”还有焊锡球/玻璃粉以及助焊剂的飞溅。升温太慢加上长时间浸泡会导致焊锡膏过早耗尽。升温斜率（非最大（+）斜率）或者我应该说是周围温度升到峰值温度的平均率为 1℃/秒，是一个比较好的中间值，也使计算更为简单；组装的初始周围温度是 25℃，无铅焊料的回流焊温度是 245℃，增幅为 220 度。1℃/秒的升温斜率指 220 度等同于 220 秒或 3 分钟 40 秒；4 分钟是个好目标。升温斜率可根据传送机的速度来调节，也就是将焊炉加热段的总长度除以 4 分钟，从而得出传送带速度。幸运的是，我们的 BTU 焊炉长 100 英寸，传送带速度就等于 25ipm（每分钟英寸数）。

大部分焊炉制造商都建议第一区的温度不要低于 100℃，以减少助焊剂蒸汽的产生（凝点）。对于起点温度我更倾向于低于 120℃，以减少焊锡膏“爆炸”的发生（除大型组装外）。我喜欢在焊炉各区间采用相同增幅来设置升温斜度（这也有利于降低元件间的增量△ T）。举个 110/130/150/170/190/210/230/250 的例子，对于一个相当简易的板子，尺寸为 8" x 10" x 0.062"，传送带速度为 25ipm (如上述建议的 BTU)，峰值温度为 235 – 245℃，液相线以上时间为 45 – 70 秒。

当然，这些是优化设定，只作参考。而对于非常厚的印刷电路板、大型元件以及尺寸非常小且需要不同浸泡温度曲线、更长炉内总时间的元件来说，挑战总是不断的。