印刷超細銲錫膏最大的妥協是回流

在含6部份的表面黏著技術系列中，我們討論了使用細粉末銲錫膏以改善鋼板印刷良率的優點，特別是對於表面積比低於0.66的區域。

因為約60%的焊接缺陷通常發生在印刷機，對於鋼板印刷而言專注在此是成功的關鍵。若銲錫膏沈積不夠，一般是此原因造成小孔隙，在表面黏著技術組裝中的製程初期就會失效，因此重工是不可避免的。

較細粉末銲錫膏可以克服0.66的限制。然而，如同大多的變更會有需要妥協的地方—回流這些材料將更具挑戰。

圖1

經研究後，這些原因是可理解的。首先，對相同體積的銲錫膏而言，當顆粒尺寸減少時，總表面積（暴露的表面積）會增加。總表面積增加也意謂著總表面氧化物的增加，用以去除氧化物的助焊劑需求也就增加。接著如圖1所示，選擇較細粉末銲錫膏的原因是要印刷小面積比的較小開孔。從表格右至左，當我們將開孔從18mil改至6mil時，可以看出可用的助焊劑與暴露表面積比會減少。

換句話說，使用較細粉末銲錫膏在回流中會面臨兩個問題。第一個問題是銲錫膏本身增加表面氧化物。第二個問題是銲錫膏沈積的物理尺寸更小及少量可用的助焊劑，因此對於爐內環境會更敏感。

有鑑於此，我們開始面臨與助焊劑耗盡相關的焊接缺陷：葡萄狀焊點、雙球效應、虛焊、焊球、昏暗焊點和/或不良焊縫。

意即任何可以減少總熱輸入的方法都能擴大製程容許範圍。換句話說，在可能情況和在合理範圍內：

• 降低峰值溫度
• 縮短液相線上的時間
• 縮短爐內加熱區的總時間
• 盡可能將升溫至峰值溫度曲線接近浸潤溫度曲線

再次提醒極小的銲錫膏沈積對於爐環境是非常敏感的。

以下為一些基本技巧。還原表面氧化物和實際回流前，使用溫度曲線的預熱區段對銲錫膏進行準備升溫太快而銲錫膏仍處於多溶劑狀態會導致小的「爆炸」並產生焊球/焊球和助焊劑飛濺。升溫太慢及使用較長的浸潤會導致銲錫膏過早耗盡。升溫速率（非最大斜率）或從室溫至峰值溫度以1°C/s的平均速率是不錯的設定值且計算上也很簡單；組裝開始為室溫 25°C無鉛焊料於245°C回流，增加220度。升溫速率1°C/s代表220度等於220秒或3分鐘40秒；可以設為4分鐘。根據輸送帶速度可以調整升溫速率，爐內加熱區的總長度除以4分鐘即是輸送帶速度。幸運的是我們的BTU爐是100英吋相當於輸送帶速度為25ipm（每分鐘英吋數）。

大多數的爐製造商建議第一區不應低於100°C以減少助焊劑蒸發（冷凝點）。我傾向低於120°C以減少銲錫膏「爆炸」（大型組裝商例外）。我喜歡使用同樣的爐區差值作為漸近升溫（它也可減少元件間的溫度差值）。例如：110/130/150/170/190/210/230/250、輸送帶速度25ipm（上述我們的BTU爐建議）、相對簡單的電路板尺寸8" x 10" x 0.062"、峰值溫度235-245°C及液相線上時間為45-70秒。

當然這些是最佳設定並僅作為指南。總是會有許多新挑戰像是非常厚的印刷電路板、大型元件及需要不同浸潤溫度曲線和較長爐內總時間的極小元件等。