第三章表面組裝工藝材料

第三章表面組裝工藝材料3.1SMT工藝材料的用途與應(yīng)用要求工藝材料按用途可以分為兩大類(lèi)用于焊接和貼片的材料：焊料、焊膏、膠黏劑輔助類(lèi)工藝材料：焊劑、清洗劑、熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)等電子裝配的核心——連接技術(shù)：焊接技術(shù)焊接技術(shù)的重要性——焊點(diǎn)是元器件與印制電路板電氣連接和機(jī)械連接的連接點(diǎn)。焊點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度就決定了電子產(chǎn)品的性能和可靠性。焊接方法（釬焊技術(shù)）手工烙鐵焊接浸焊波峰焊再流焊軟釬焊焊接學(xué)中，把焊接溫度低于450℃的焊接稱(chēng)為軟釬焊，所用焊料為軟釬焊料。

軟釬焊特點(diǎn)釬料熔點(diǎn)低于焊件熔點(diǎn)。加熱到釬料熔化，潤(rùn)濕焊件。焊接過(guò)程焊件不熔化。焊接過(guò)程需要加焊劑。（清除氧化層）焊接過(guò)程可逆。（解焊）

電子焊接——是通過(guò)熔融的焊料合金與兩個(gè)被焊接金屬表面之間生成金屬間合金層（焊縫），從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)被焊接金屬之間電氣與機(jī)械連接的焊接技術(shù)。當(dāng)焊料被加熱到熔點(diǎn)以上，焊接金屬表面在助焊劑的活化作用下，對(duì)金屬表面的氧化層和污染物起到清洗作用，同時(shí)使金屬表面獲得足夠的激活能。熔融的焊料在經(jīng)過(guò)助焊劑凈化的金屬表面上進(jìn)行浸潤(rùn)、發(fā)生擴(kuò)散、溶解、冶金結(jié)合，在焊料和被焊接金屬表面之間生成金屬間結(jié)合層（焊縫），冷卻后使焊料凝固，形成焊點(diǎn)。焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度與金屬間結(jié)合層的結(jié)構(gòu)和厚度有關(guān)。二.錫焊機(jī)理錫焊過(guò)程——焊接過(guò)程是焊接金屬表面、助焊劑、熔融焊料和空氣等之間相互作用的復(fù)雜過(guò)程表面清潔焊件加熱熔錫潤(rùn)濕擴(kuò)散結(jié)合層冷卻后形成焊點(diǎn)物理學(xué)——潤(rùn)濕、黏度、毛細(xì)管現(xiàn)象、熱傳導(dǎo)、擴(kuò)散、溶解化學(xué)——助焊劑分解、氧化、還原、電極電位冶金學(xué)——合金、合金層、金相、老化現(xiàn)象電學(xué)——電阻、熱電動(dòng)勢(shì)材料力學(xué)——強(qiáng)度（拉力、剝離疲勞）、應(yīng)力集中焊接過(guò)程中焊接金屬表面（母材）、助焊劑、熔融焊料之間相互作用1.助焊劑與母材的反應(yīng)（1）松香去除氧化膜——松香的主要成分是松香酸，融點(diǎn)為74℃。170℃呈活性反應(yīng)，300℃以上無(wú)活性。松香酸和Cu2O反應(yīng)生成松香酸銅。松香酸在常溫下和300℃以上不能和Cu2O起反應(yīng)。（2）溶融鹽去除氧化膜——一般采用氯離子Cl-或氟離子F-

，使氧化膜生成氯化物或氟化物。（3）母材被熔融——活性強(qiáng)的助焊劑容易熔融母材。（4）助焊劑中的金屬鹽與母材進(jìn)行置換反應(yīng)。2.助焊劑與焊料的反應(yīng)（1）助焊劑中活性劑在加熱時(shí)能釋放出的HCl與SnO起還原反應(yīng)。（2）活性劑的活化反應(yīng)產(chǎn)生激活能，減小界面張力，提高浸潤(rùn)性。（3）焊料氧化，產(chǎn)生錫渣。3.焊料與母材的反應(yīng)潤(rùn)濕、擴(kuò)散、溶解、冶金結(jié)合，形成結(jié)合層錫焊機(jī)理（1）潤(rùn)濕（2）擴(kuò)散（3）溶解（4）冶金結(jié)合，形成結(jié)合層潤(rùn)濕角θ焊點(diǎn)的最佳潤(rùn)濕角

Cu----Pb/Sn15~45°

當(dāng)θ=0°時(shí)，完全潤(rùn)濕；當(dāng)θ=180°時(shí)，完全不潤(rùn)濕θ=焊料和母材之間的界面與焊料表面切線之間的夾角（1）潤(rùn)濕液體在固體表面漫流的物理現(xiàn)象潤(rùn)濕是物質(zhì)固有的性質(zhì)潤(rùn)濕是焊接的首要條件分子運(yùn)動(dòng)潤(rùn)濕條件（a）液態(tài)焊料與母材之間有良好的親和力，能互相溶解?；ト艹潭热Q于：原子半徑和晶體類(lèi)型。因此潤(rùn)濕是物質(zhì)固有的性質(zhì)。（b）液態(tài)焊料與母材表面清潔，無(wú)氧化層和其它污染物。清潔的表面使焊料與母材原子緊密接近，產(chǎn)生引力，稱(chēng)為潤(rùn)濕力。當(dāng)焊料與被焊金屬之間有氧化層和其它污染物時(shí)，妨礙金屬原子自由接近，不能產(chǎn)生潤(rùn)濕作用。這是形成虛焊的原因之一。分子運(yùn)動(dòng)表面張力

表面張力——在不同相共同存在的體系中，由于相界面分子與體相內(nèi)分子之間作用力不同，導(dǎo)致相界面總是趨于最小的現(xiàn)象。由于液體內(nèi)部分子受到四周分子的作用力是對(duì)稱(chēng)的，作用彼此抵消，合力=0。但是液體表面分子受到液體內(nèi)分子的引力大于大氣分子對(duì)它的引力，因此液體表面都有自動(dòng)縮成最小的趨勢(shì)。熔融焊料在金屬表面也有表面張力現(xiàn)象。大氣大氣液體內(nèi)部分子受力合力=0液體表面分子受液體內(nèi)分子的引力＞大氣分子引力表面張力與潤(rùn)濕力熔融焊料在金屬表面潤(rùn)濕的程度除了與液態(tài)焊料與母材表面清潔程度有關(guān)，還與液態(tài)焊料的表面張力有關(guān)。表面張力與潤(rùn)濕力的方向相反，不利于潤(rùn)濕。表面張力是物質(zhì)的本性，不能消除，但可以改變。分子運(yùn)動(dòng)表面張力在焊接中的作用

再流焊——當(dāng)焊膏達(dá)到熔融溫度時(shí)，在平衡的表面張力的作用下，會(huì)產(chǎn)生自定位效應(yīng)（selfalignment）。表面張力使再流焊工藝對(duì)貼裝精度要求比較寬松，比較容易實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化與高速度。同時(shí)也正因?yàn)椤霸倭鲃?dòng)”及“自定位效應(yīng)”的特點(diǎn)，再流焊工藝對(duì)焊盤(pán)設(shè)計(jì)、元器件標(biāo)準(zhǔn)化有更嚴(yán)格的要求。如果表面張力不平衡，焊接后會(huì)出現(xiàn)元件位置偏移、吊橋、橋接、等焊接缺陷。波峰焊——波峰焊時(shí)，由于表面張力與潤(rùn)濕力的方向相反，因此表面張力是不利于潤(rùn)濕的因素之一。SMD波峰焊時(shí)表面張力造成陰影效應(yīng)

?熔融合金的粘度與表面張力是焊料的重要性能。

?優(yōu)良的焊料熔融時(shí)應(yīng)具有低的粘度和表面張力，以增加焊料的流動(dòng)性及被焊金屬之間的潤(rùn)濕性。

?錫鉛合金的粘度和表面張力與合金的成分密切相關(guān)。配比（W%）表面張力(N/cm)粘度（mPa?s)SnPb20804.67×10-32.7230704.7×10-32.4550504.76×10-32.1963374.9×10-31.9780205.14×10-31.92錫鉛合金配比與表面張力及粘度的關(guān)系（280℃測(cè)試）粘度與表面張力分子運(yùn)動(dòng)焊接中降低表面張力和黏度的措施①提高溫度——升溫可以降低黏度和表面張力的作用。升高溫度可以增加熔融焊料內(nèi)的分子距離，減小焊料內(nèi)分子對(duì)表面分子的引力。②適當(dāng)?shù)慕饘俸辖鸨壤猄n的表面張力很大，增加Pb可以降低表面張力。63Sn/37Pb表面張力明顯減小。

η表

粘面度張

力

T（℃）

1020304050Pb含量%

溫度對(duì)黏度的影響

250℃時(shí)Pb含量與表面張力的關(guān)系

mn/m

540520

500

480③增加活性劑——能有效地降低焊料的表面張力，還可以去掉焊料的表面氧化層。④改善焊接環(huán)境——采用氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接可以減少高溫氧化。提高潤(rùn)濕性金屬原子以結(jié)晶排列，原子間作用力平衡，保持晶格的形狀和穩(wěn)定。當(dāng)金屬與金屬接觸時(shí)，界面上晶格紊亂導(dǎo)致部分原子從一個(gè)晶格點(diǎn)陣移動(dòng)到另一個(gè)晶格點(diǎn)陣。擴(kuò)散條件：相互距離（金屬表面清潔，無(wú)氧化層和其它雜質(zhì)，兩塊金屬原子間才會(huì)發(fā)生引力）

溫度（在一定溫度下金屬分子才具有動(dòng)能）（2）擴(kuò)散四種擴(kuò)散形式：表面擴(kuò)散；晶內(nèi)擴(kuò)散；晶界擴(kuò)散；選擇擴(kuò)散。PbSn表面擴(kuò)散向晶粒內(nèi)擴(kuò)散分割晶粒擴(kuò)散選擇擴(kuò)散表面擴(kuò)散、晶內(nèi)擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散、選擇擴(kuò)散示意圖Cu表面熔融Sn/Pb焊料側(cè)晶粒

金屬間結(jié)合層Cu3Sn和Cu6Sn5金屬間結(jié)合層Cu3Sn和Cu6Sn5放大1,000倍的QFP引腳焊點(diǎn)橫截面圖以63Sn/37Pb焊料為例，共晶點(diǎn)為183℃

焊接后（210-230℃）生成金屬間結(jié)合層：Cu6Sn5和Cu3Sn（3）溶解母材表面的Cu分子被熔融焊料融蝕（4）冶金結(jié)合，形成結(jié)合層（金屬間擴(kuò)散、溶解的結(jié)果）什么是潤(rùn)濕過(guò)程？本意：固體表面上的一種流體被另一不相混溶流體取代的過(guò)程，特別是指用水或水溶液取代表面上氣體的過(guò)程。

3.2焊料潤(rùn)濕過(guò)程可分為三類(lèi)：沾濕（adhesion）浸濕（immersions）鋪展（spreading）（1）浸濕固體浸入液體的過(guò)程。固-氣界面完全為固-液界面替代。其特征是：固體表面上的氣體完全被液體所取代，而氣-界面沒(méi)有發(fā)生變化。典型例子：洗衣服時(shí)，將衣服浸在水中。（2）沾濕液體與固體由不接觸到接觸，變液氣-界面和固-氣界面為固-液界面的過(guò)程。典型的例子：粘稠的油滴落在地面上。其特征是：液體在取代固體表面上氣體的同時(shí)，也減少了相應(yīng)的氣-液界面。（3）鋪展以固-液界面取代固-氣界面的同時(shí)，液滴表面自動(dòng)展開(kāi)的過(guò)程。典型例子：水滴灑在水泥地上。其特征是：液體在取代固體表面上氣體的同時(shí)，還因液面的展開(kāi)，多了一個(gè)氣-液界面。潤(rùn)濕過(guò)程的描述方法：設(shè)有一個(gè)液滴落在光滑的固體表面上，當(dāng)液滴在固體表面處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，在三相交界處，自固-液界面經(jīng)液體內(nèi)部到氣-液界面的夾角就叫做接觸角。不同潤(rùn)濕方式與接觸角的關(guān)系為：浸濕：θ≤90°沾濕：θ≤180°鋪展：θ=0°或不存在其中，沾濕在任何接觸角時(shí)都能發(fā)生，浸濕只在θ≤90°時(shí)才發(fā)生，鋪展除了θ=0°外都不發(fā)生，因此，要在理論上為潤(rùn)濕給出一個(gè)統(tǒng)一的接觸角判據(jù)是不可能的。關(guān)于潤(rùn)濕的定義：習(xí)慣上，人為規(guī)定，以接觸角90°為界，當(dāng)θ>90°為不潤(rùn)濕；當(dāng)θ≤90°為潤(rùn)濕。對(duì)于沾濕，雖然θ>90°也能發(fā)生，但因其潤(rùn)濕表面的程度很小，將它視為不潤(rùn)濕也無(wú)妨。原則上，潤(rùn)濕與否的界定不適用于鋪展，鋪展的條件依然是θ=0°或不存在。例：水滴在干凈玻璃板上

例：汞滴到玻璃板上，或水滴到防水布、荷葉上等、關(guān)于潤(rùn)濕的分類(lèi)小結(jié)：例：水滴灑在水泥地上焊料的作用：用來(lái)連接兩種或多種金屬表面，同時(shí)在被連接金屬的表面之間起冶金學(xué)橋梁作用的金屬材料。原理：潤(rùn)濕兩個(gè)金屬表面，同時(shí)在焊料與金屬間存在擴(kuò)散，在界面處形成新的金屬合金層，利用合金層的作用將焊料與金屬結(jié)合成一個(gè)整體。指熔化了的焊料借助潤(rùn)濕作用，在被焊金屬表面形成一個(gè)附著層，使焊料與母材金屬的原子相互接近，達(dá)到原子引力起作用的距離，我們稱(chēng)這個(gè)過(guò)程為熔融焊料對(duì)金屬母材表面的潤(rùn)濕。

良好的潤(rùn)濕是形成良好焊點(diǎn)的先決條件！焊料的潤(rùn)濕過(guò)程：一般是用附著在母材表面的焊料與母材的接觸角（潤(rùn)濕角）σ來(lái)判別優(yōu)劣。接觸角（潤(rùn)濕角）σ：指沿焊料附著層邊緣所作的切線與焊料附著于母材的界面的夾角。接觸角θ越小，潤(rùn)濕性能越好。如何判斷焊料潤(rùn)濕的優(yōu)劣？如何判斷焊料潤(rùn)濕的優(yōu)劣？Sn-Pb合金二相圖鉛（Pb）占比溫度/oF共晶是指在相對(duì)較低的溫度下，共晶焊料發(fā)生共晶物熔合的現(xiàn)象，是一個(gè)液態(tài)可同時(shí)生成兩個(gè)固態(tài)的平衡反應(yīng)點(diǎn)。其熔化溫度稱(chēng)共晶溫度。Sn在Pb中的固溶體，稱(chēng)為α相Pb在Sn中的固溶體，稱(chēng)為β相Pb-Sn合金溶液，稱(chēng)為L(zhǎng)相L+α相L+β相共晶點(diǎn)熔點(diǎn)適當(dāng)?shù)?、凝固快、無(wú)脆化用良好的浸潤(rùn)作用抗腐蝕性強(qiáng)良好的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度價(jià)格便宜且材料來(lái)源豐富能滿(mǎn)足自動(dòng)化生產(chǎn)要求對(duì)焊料的總體要求：應(yīng)用注意事項(xiàng)：正確選擇溫度范圍，避免脆化和顯著的蠕變現(xiàn)象發(fā)生；蠕變：固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象。如拉伸橡皮條、巖石的擠壓等。蠕變強(qiáng)度：材料在一定溫度達(dá)到一定恒定應(yīng)變速率時(shí)所需要的應(yīng)力。該值越小，越容易發(fā)生蠕變。

應(yīng)用注意事項(xiàng)：焊接溫度盡量低，時(shí)間盡量短，以減少硬而脆的金屬化合物的產(chǎn)生；特殊情況下，需要使用低溫焊料（如焊接熱敏感SMD）或高溫焊料（如焊接功率器件）；防止溶蝕現(xiàn)象發(fā)生；

溶蝕：被焊接金屬會(huì)在熔融焊料合金中熔解的現(xiàn)象。解決方法：引腳鍍Ni或焊料加銀。防止焊料氧化和沉積。氧化（SnO2）導(dǎo)致焊料失效、沉積（Ag）影響焊接設(shè)備正常工作。雖然從焊接質(zhì)量到可靠性，錫鉛合金一直是最優(yōu)質(zhì)的、廉價(jià)的焊接材料。但是，Pb會(huì)對(duì)環(huán)境及人類(lèi)健康造成危害。

當(dāng)Pb在人體內(nèi)達(dá)到一定量時(shí)，會(huì)影響體內(nèi)蛋白質(zhì)的正常合成，破壞中樞神經(jīng)，造成神經(jīng)和再生系統(tǒng)紊亂、呆滯、貧血、高血壓等癥狀。

鉛中毒屬重金屬中毒，難以排泄，存在逐漸積累的問(wèn)題。

無(wú)鉛焊料主要以Sn為主，添加Ag、Zn、Cu、Sb（銻tī）、Bi（鉍bì）、In等金屬元素。通過(guò)焊料合金化來(lái)改善合金性能，提高可焊性。無(wú)鉛焊料1991年和1993年：美國(guó)參義院提出“ReadBill”，要求將電子焊料中鉛含量控制在0.1%g下，遭到美國(guó)工業(yè)界強(qiáng)烈反對(duì)而夭折。1998年：日本修訂家用電子產(chǎn)品再生法，驅(qū)使企業(yè)界開(kāi)發(fā)無(wú)鉛電子產(chǎn)品。2000年1月：Sn-3.9Ag-0.6Cu用于再流焊，Sn-0.7Cu或Sn-3.5Ag用于波峰焊。2000年6月：美國(guó)IPCLead-FreeRoadmap第3版發(fā)表，建議美國(guó)企業(yè)界于2001年推出無(wú)鉛化電子產(chǎn)品，2004年實(shí)現(xiàn)全面無(wú)鉛化。無(wú)鉛焊料發(fā)展歷程2000年8月：日本JEITALead-FreeRoadmap1.3版發(fā)表，建議日本企業(yè)界于2003年實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)鉛電子組裝。2003年2月13日，歐洲議會(huì)與歐盟部長(zhǎng)會(huì)議組織，正式批準(zhǔn)WEEE和RoHS的官方指令生效，強(qiáng)制要求自2006年7月1日起，在歐洲市場(chǎng)上銷(xiāo)售的電子產(chǎn)品必須為無(wú)鉛的電子產(chǎn)品。（個(gè)別類(lèi)型的電子產(chǎn)品暫時(shí)除外）。2003年3月，中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部提議自2006年7月1日起投放市場(chǎng)的國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)管目錄內(nèi)的電子信息產(chǎn)品不能含有Pb。無(wú)鉛焊料發(fā)展歷程Sn－Ag二元合金

Sn－Ag系焊料作為錫鉛替代品已在電子工業(yè)使用了多年。典型的組成比例是Sn96.5-Ag3.5，其熔點(diǎn)為221℃。這種焊料所形成的合金組織是由不含銀的純?chǔ)拢璖n和微細(xì)的Ag3Sn相組成的二元共晶組織。添加Ag所形成的Ag3Sn因?yàn)榫Я＜?xì)小，對(duì)改善機(jī)械性能有很大的貢獻(xiàn)。隨著Ag含量的增加，其屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度也相應(yīng)增加。從強(qiáng)度方面來(lái)說(shuō)，添加1-2％以上的Ag就能與Sn-Pb共晶焊錫相同或者超過(guò)它。添加3％以上的Ag，強(qiáng)度值顯著比Sn-Pb共晶焊錫要高，但超過(guò)3.5％以后，拉伸強(qiáng)度相對(duì)降低。Sn-Ag-Cu三元合金

在Sn-Ag合金里添加Cu，能夠在維持Sn-Ag合金良好性能的同時(shí)稍微降低熔點(diǎn)，而且添加Cu以后，能夠減少所焊材料中銅的浸析。Sn－Ag－Cu無(wú)鉛焊料是目前被認(rèn)為最接近實(shí)用化的Sn－Pb焊料替代品，也是目前無(wú)鉛焊料得首選。典型的組成比例是Sn3.0Ag0.5Cu，熔點(diǎn)為216~217℃。Sn與次要元素Ag和Cu之間的冶金反應(yīng)是決定應(yīng)用溫度、同化機(jī)制及機(jī)械性能的主要因素。在這三元素之間有三種可能的二元共晶反應(yīng)。在溫度動(dòng)力學(xué)上Sn更適合與Ag或Cu反應(yīng)，來(lái)形成Ag3Sn或Cu6Sn5金屬間化合物。Ag3Sn細(xì)微結(jié)晶具有相當(dāng)長(zhǎng)的纖維狀組織。Ag與Cu一樣也是幾乎不能固溶于β-Sn的元素。較硬的Ag3Sn和Cu6Sn5粒子在錫基質(zhì)的錫銀銅三重合金中，可通過(guò)建立一個(gè)長(zhǎng)期的內(nèi)部應(yīng)力，有效地強(qiáng)化合金。這些硬粒子也可有效地阻擋疲勞裂紋的蔓延。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的形成可分隔較細(xì)小的錫基質(zhì)顆粒。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子越細(xì)小，越可以有效地分隔錫基質(zhì)顆粒，結(jié)果是得到整體更細(xì)小的微組織。這有助于顆粒邊界的滑動(dòng)機(jī)制，因此延長(zhǎng)了提升溫度下的疲勞壽命。Sn3.0Ag0.5Cu焊點(diǎn)中Sn先結(jié)晶，以枝晶狀（樹(shù)狀）出現(xiàn)，中間夾Cu6Sn5和Ag3Sn。當(dāng)Cu含量在0.5~1.3﹪，Ag含量在3.0~3.5﹪時(shí)可以得到比較好的合金性能。Sn－Cu系焊料合金

Sn－Cu系合金中的合金化合物比較復(fù)雜，在共晶點(diǎn)處可以看作Sn-Cu6Sn5的二元合金，熔點(diǎn)為227℃。該合金不含Ag、價(jià)格低，現(xiàn)在主要在重視經(jīng)濟(jì)的單面基板波峰焊方面廣泛使用。由于Cu6Sn5不像Ag3Sn那樣穩(wěn)定，所以在微細(xì)共晶組織在100℃保持?jǐn)?shù)十小時(shí)就會(huì)消失，變成分散的Cu6Sn5顆粒的粗大組織同時(shí)在Cu和Cu6Sn5之間會(huì)生成Cu3Sn。因此Sn-Cu系焊錫的高溫保持性能和熱疲勞等可靠性比Sn-Ag系合金差。為了細(xì)化該合金中的Cu6Sn5相，曾經(jīng)嘗試添加微量的Ag、Ni、等元素。僅僅添加0.1﹪的Ag，即可使塑性提高50﹪。另外，添加Ni具有減少焊錫渣量的效果，已經(jīng)逐漸穩(wěn)定地用作波峰焊生產(chǎn)使用的焊錫。Sn－Zn系列

Sn－Zn系無(wú)鉛合金的典型組成比例為Sn8.8Zn，熔點(diǎn)是199℃，被認(rèn)為是最有發(fā)展?jié)摿Φ臒o(wú)鉛焊料。Sn、Zn元素以固溶體的形式構(gòu)成合金，說(shuō)明了Sn－Zn有較好的互熔性。Zn能均勻致密的分散在Sn中。但由于存在潤(rùn)濕性和抗氧化性差等問(wèn)題曾被認(rèn)為是一種并不理想的無(wú)鉛焊料。近年來(lái)對(duì)Sn－Zn系合金潤(rùn)濕的研究取得了明顯進(jìn)展，在Sn－Zn中添加Bi焊料是目前研究較為廣泛的無(wú)鉛合金材料。Bi是一種表面活性元素，在熔融狀態(tài)下，Bi元素能夠向溶體表面富集，導(dǎo)致合金的表面張力減小。因此，Bi的加入提高了合金的潤(rùn)濕性能，研究表明在Sn－8.8Zn為共晶合金的基礎(chǔ)上加入Bi雖然提高了合金的潤(rùn)濕性，但往往伴隨著焊料力學(xué)性能的下降，通過(guò)調(diào)節(jié)合金中Zn的含量，能夠減少初生Zn相的生成，在提高潤(rùn)濕性（縮短潤(rùn)濕時(shí)間）的條件下降低由于Bi的加入帶來(lái)的力學(xué)性能惡化效果。Sn8Zn3Bi合金是一種典型的Sn－Zn系無(wú)鉛焊料，其潤(rùn)濕性、熱學(xué)特性、力學(xué)性能等性能匹配良好。對(duì)于防止Sn－Zn系焊料的抗氧化一般可以通過(guò)在焊料中添加微量金屬的辦法來(lái)解決。Sn－Bi系焊料合金

Sn－Bi系合金是典型的低熔點(diǎn)無(wú)鉛焊料，Sn-Bi熔點(diǎn)為139℃。Bi是除Pb以外離Sn較近元素，Bi是元素周期中排在第Ⅴ主族（氮族）元素的末位，Bi的非金屬性明顯比Pb強(qiáng)，Bi是菱狀晶體（類(lèi)似金屬晶體），具有脆性，在Sn合金里添加Bi的焊錫，可以形成從共晶點(diǎn)的139℃到232℃的熔化溫度范圍非常寬的合金。該合金形成化合物，并且共晶成分形成單純的共晶組織。然而基體中固溶大量的Bi是別的合金所沒(méi)有得特色。Sn-Bi共晶合金應(yīng)用于主板封裝已經(jīng)超過(guò)20年。SnBi合金的導(dǎo)電/導(dǎo)熱性能不及SnPb合金，Bi與Sn有較好的互熔性，但Sn-Bi合金硬度高，延伸性低，不能拉成絲。在Sn-58Bi中添加Ag具有改善該合金塑性的效果，其延伸率的變化非常明顯。隨Ag量的增加，在0.5wt﹪Ag出現(xiàn)延伸率的峰值。但是含Bi焊料在遇到含鉛合金包括元器件端焊頭重的鉛以及PCB焊盤(pán)中的含鉛涂層時(shí)，其焊點(diǎn)強(qiáng)度會(huì)明顯下降，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因之一是Sn、Pb、三元素混熔后會(huì)形成Sn-Pb-Bi三元共晶析出，該合金的熔點(diǎn)僅為97℃左右。因此含Bi的焊料一定要杜絕Pb的存在。定義：合金焊料粉末和觸變性的焊劑系統(tǒng)均勻混合的乳濁液。作用：在常溫下，焊膏可將電子元器件初步粘在既定位置。當(dāng)被加熱到一定溫度時(shí)，隨著焊劑的揮發(fā)，合金焊料粉末被熔化，從而將被焊元器件和焊盤(pán)互聯(lián)在一起，冷卻形成永久連接的焊點(diǎn)。3.4

焊膏焊膏的組成和功能焊膏的特性與影響因素焊膏是一種特殊的流體，屬于觸變流體；焊膏的黏度在恒定剪切力下持續(xù)減小，即在印刷刮板的行程末端，焊膏就粘不到刮板上了。恒定剪切率下的黏度變化黏度=剪切應(yīng)力/剪切率觸變流體：在恒溫恒壓和恒剪切速率作用下剪切應(yīng)力（或者黏度）隨時(shí)間遞減的流體。牛頓流體：只要該流體受力（無(wú)論大?。﹦t馬上可以流動(dòng)，且其黏度只與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)，與流體所受的力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等無(wú)關(guān)。例如，水就是一種牛頓流體。焊膏的熔點(diǎn)與焊接溫度主要取決于合金焊料粉末的成分和配比焊膏的其他特性：印刷特性——印刷工藝對(duì)黏度的影響焊膏的黏度——與轉(zhuǎn)速（剪切力）、金屬含量、粉末顆粒和環(huán)境溫度等均有關(guān)。焊膏的金屬組成

焊膏金屬的百分含量會(huì)影響焊膏的擴(kuò)展空間、焊縫的大小和厚度等；增加金屬百分含量有助于控制焊縫的體積；典型值75%-90%。焊料粉末顆粒的尺寸

焊料顆粒以球型為宜，總表面積大，一致性好。且要與SMD相匹配。焊膏的其他特性：SMT工藝對(duì)焊膏的要求保存穩(wěn)定性好；印刷時(shí)，易脫模，不坍塌；黏度適當(dāng)，保持時(shí)間長(zhǎng)；熔融狀態(tài)下，有較好的潤(rùn)濕性能；焊劑具有高絕緣性和低腐蝕性；易于清洗，焊接強(qiáng)度高；減少焊料的飛濺和焊料球的產(chǎn)生。焊料球常見(jiàn)于元器件引腳周?chē)约霸谝_和焊盤(pán)的間隙等地方，有些也出現(xiàn)在離焊點(diǎn)很遠(yuǎn)的位置。它們一般成群地，離散地，以小顆粒狀出現(xiàn)。其產(chǎn)生的主要原因是在金屬焊點(diǎn)的形成過(guò)程中，熔融的金屬合金的飛濺所致。SMT工藝對(duì)焊膏的要求焊膏的發(fā)展方向與SMD器件和組裝技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng)——要求焊膏顆粒更小、尺寸更均勻；——較強(qiáng)的焊接黏度、更低的焊接溫度等。環(huán)保要求越來(lái)越高——水溶性焊膏清洗技術(shù)；——免清洗焊膏的應(yīng)用；——無(wú)鉛焊膏的開(kāi)發(fā)。為什么要使用焊劑？由于金屬表面同空氣接觸后都會(huì)生成一層氧化膜，溫度越高，氧化層越厚。這層氧化膜阻止液態(tài)焊錫對(duì)金屬的浸潤(rùn)作用，猶如玻璃上沾上油就會(huì)使水不能浸潤(rùn)玻璃一樣。因此，必須采用一種特殊的物質(zhì)清除氧化膜以及焊點(diǎn)上的污染物。3.3助焊劑

助焊劑是一種促進(jìn)焊接的化學(xué)物質(zhì)。在焊接過(guò)程中，它是一種不可缺少的輔助材料，其作用極為重要。助焊劑通常是以松香為主要成分的混合物，是保證焊接過(guò)程順利進(jìn)行的輔助材料。焊接是電子裝配中的主要工藝過(guò)程,助焊劑的主要作用是清除焊料和被焊母材表面的氧化物,使金屬表面達(dá)到必要的清潔度。它防止焊接時(shí)表面的再次氧化,降低焊料表面張力,提高焊接性能。1.助焊劑的作用－潤(rùn)濕荷葉表面的水珠液體—固體表面漫流－潤(rùn)濕表面張力—附著力1.助焊劑的作用（助焊劑的作用）自然界中除純金和鉑外，置放在空氣中的所有金屬在室溫下都會(huì)產(chǎn)生氧化，表面形成氧化層。防礙焊接的發(fā)生。三個(gè)作用：清除金屬表面的氧化層保持干凈表面不再氧化熱傳導(dǎo)助焊劑的特性

a.能快速去除表面氧化物，防止再氧化，降低表面張力。

b.焊劑的熔點(diǎn)比焊料低，在焊料熔化前，焊劑可充分發(fā)揮助焊作用；

c.焊劑的表面張力要比焊料小，潤(rùn)濕擴(kuò)展速度比熔融焊料快，擴(kuò)展率>85%；

d.黏度和比重比熔融焊料小，容易被置換.助焊劑的比重可以用溶劑來(lái)稀釋?zhuān)话憧刂圃?.82～0.84；

e.焊接時(shí)不產(chǎn)生焊珠飛濺，不產(chǎn)生毒氣和強(qiáng)烈的刺激氣味，有利于保護(hù)環(huán)境；f.焊后殘留物少，易去除，并且基本無(wú)腐蝕、不吸濕，不導(dǎo)電、不粘手；g.免清洗型助焊劑要求固體含量＜2.0wt%,不含鹵化物，焊后殘留物少，不產(chǎn)生腐蝕作用，絕緣性能好，絕緣電阻＞1×1011Ω；h.水清洗、半水清洗和溶劑清洗型助焊劑要求焊后易清洗；i.常溫下儲(chǔ)存穩(wěn)定。a.按焊劑狀態(tài)分：液態(tài)、糊狀、固態(tài)三類(lèi)。b.按焊劑活性大小分：低活性（R）、中等活性（RMA）、高活性（RA）和特別活性（RSA）。c.按焊劑中固體含量分：低固含量≤2%、中固含量＞2.0，≤5、高固含量＞5。d.按活性劑類(lèi)別分：松香、有機(jī)酸焊劑、有機(jī)胺鹵化物焊劑、水溶性酸類(lèi)焊劑、有機(jī)酸焊劑。e.按焊劑主要化學(xué)成份分：無(wú)機(jī)焊劑、有機(jī)焊劑和樹(shù)脂焊劑。f．按焊劑殘留物溶解性能分：樹(shù)脂型（有機(jī)溶劑清洗型）、水溶型和免清洗三類(lèi)。2.助焊劑的分類(lèi)無(wú)機(jī)系列焊劑 無(wú)機(jī)系列焊劑通常使用活性劑為無(wú)機(jī)鹽和無(wú)機(jī)酸，其特點(diǎn)是活性大，腐蝕性較大，能夠用水清洗，一般SMT中幾乎不用。有機(jī)系列焊劑 有機(jī)系列焊劑包括有機(jī)酸、有機(jī)胺、有機(jī)鹵化物等物質(zhì)。其活性相對(duì)較弱，但具有活性時(shí)間短，加熱迅速分解、留下殘留物基本上呈惰性、吸濕性也小，電絕緣性能好等特點(diǎn)，有利用于采用溶劑或水清洗。樹(shù)脂系列焊劑 樹(shù)脂系列焊劑由松香或合成樹(shù)脂材料添加一定量的活性劑組成，其助焊性能好，而樹(shù)脂可起成膜劑的作用，焊后殘留物能形成一致密的保護(hù)層，對(duì)焊接表面具有一定的保護(hù)性能。

焊劑免清洗低活性（R）類(lèi)中等活性（RMA）類(lèi)全活性（RA）類(lèi)無(wú)機(jī)酸及鹽類(lèi)有機(jī)酸及鹽類(lèi)有機(jī)胺及鹽類(lèi)有機(jī)溶劑類(lèi)無(wú)揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC類(lèi)）樹(shù)脂型水溶性(有機(jī)溶劑清洗型)3.助焊劑的組成通常焊劑的組成包括以下成份：活性劑、成膜劑、添加劑和溶劑。a.活性劑活性劑是為了提高助焊能力而加入的活性物質(zhì)，它對(duì)凈化焊料和被焊件表面起主要作用。在焊劑中活性劑的添加量較少，通常為1%～5%，通常無(wú)機(jī)活性劑助焊性能好，但作用時(shí)間長(zhǎng)，腐蝕性大，不宜在SMT中使用。有機(jī)型水溶性活性劑，焊劑低溫時(shí)活性較小，焊后腐蝕性小，易于清洗。b.成膜劑 焊劑中加入成膜劑，能在焊接后形成一層緊密的有機(jī)膜，保護(hù)焊點(diǎn)和基板，使其具有防腐蝕性和優(yōu)良的電絕緣性。常用的成膜劑有天然樹(shù)脂、合成樹(shù)脂及部分有機(jī)化合物。如松香及改性松香、酚醛樹(shù)脂和硬脂酸脂類(lèi)等。 一般成膜劑加入量為10%～20%，甚至高達(dá)40%，加入量過(guò)大會(huì)影響擴(kuò)展率，使助焊作用下降，并在PCB上留下過(guò)多的殘留物。c.添加劑添加劑是為了適應(yīng)焊接工藝和工藝環(huán)境的需要而加入的具有特殊物理和化學(xué)性能的物質(zhì)。 通常加入的添加劑有：PH調(diào)節(jié)劑和潤(rùn)濕劑、光亮劑、消光劑、緩蝕劑、阻燃劑、發(fā)泡劑等。

?PH調(diào)節(jié)劑可降低焊劑的酸性；

?潤(rùn)濕劑的作用是加大焊料和被焊件之間的潤(rùn)濕性，增強(qiáng)可焊性。

?為了使焊點(diǎn)光亮，可添加少量光亮劑，光亮劑的添加量不宜太多，應(yīng)控制在2%以下。

?在焊劑中加入消光劑，使焊點(diǎn)消光，這對(duì)組裝密度高的產(chǎn)品尤為重要，可克服檢驗(yàn)時(shí)眼睛的疲勞，特別是在自動(dòng)化生產(chǎn)中，不因視覺(jué)錯(cuò)誤而影響產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)。消光劑的量應(yīng)控制在5%以下。?焊劑中加入緩蝕劑，能保護(hù)PCB和元器件引線，使之具有防潮、防鹽霧、防腐蝕性能，又保持良好的可焊性。緩蝕劑一般添加量在1%以下。?為保證焊劑存放及使用安全，需加入降低其易燃性的物質(zhì)。?在焊劑采用發(fā)泡涂布的場(chǎng)合，需加入發(fā)泡劑。d.溶劑

SMT中通常使用液態(tài)焊劑，為此，必須焊劑組成中的固體或液體成分溶解在溶劑里，使之成為均相溶液。常用的溶劑有：乙醇、異丙醇、水等。水溶性助焊劑的溶劑可以是水，也可以是低級(jí)脂肪酸（乙醇、異丙醇）等有機(jī)溶劑。焊接時(shí)若水分未揮發(fā)干凈，在焊料槽中會(huì)產(chǎn)生焊料飛濺。而以乙醇或異丙醇作溶劑的水溶性焊劑不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。（1）外觀：透明（免清洗）、無(wú)沉淀物、混濁、分層現(xiàn)象。（2）發(fā)泡能力：松香型焊劑固體含量大于5％。免洗焊劑采用噴射。（3）擴(kuò)展率（焊劑活性能力指標(biāo)）：

R≥75％；RMA≥80％；RA≥90％；低固態(tài)免清洗≥80％

4、焊劑性能指標(biāo)（4）相對(duì)潤(rùn)濕力（焊劑活性能力指標(biāo)）：采用潤(rùn)濕平衡測(cè)試儀（可焊性測(cè)試儀）進(jìn)行測(cè)試，屬于定量性。（5）焊后殘?jiān)稍锒龋好馇逑垂に囉?，避免殘?jiān)竭^(guò)多污染物。方法：焊后1.5小時(shí)，白堊粉－PCB－毛刷－無(wú)殘留。（6）固體含量：松香型≥15％；水溶性8％～10％；免清洗1％～3％（7）鹵素含量：無(wú)溶劑焊劑中鹵素含量的％。焊劑的腐蝕性是考核焊劑的重要指標(biāo)，首先考慮鹵素含量。

R型／RMA：不應(yīng)使絡(luò)酸銀試紙變白或淺黃。

RA型：0.07％～0.2％。免清洗：無(wú)（8）水萃取液的電阻率（Ω.cm）：焊劑在水溶液中的電阻率。焊劑在水溶液中的會(huì)電離出各種離子而導(dǎo)致水電阻率降低，特別是鹵素含量超過(guò)0.2％時(shí)，明顯降低。反映焊劑好壞。R型／RMA≥5＊105；RA≥5＊104。（9）銅鏡腐蝕：銅鏡70－80nm涂覆焊劑24小時(shí)，銅層的腐蝕情況。直接反映焊劑的腐蝕強(qiáng)弱。

R：無(wú)變化，RMA：焊劑不應(yīng)使銅膜有穿透性腐蝕。（10）絕緣電阻：將焊劑涂覆到PCB上，高溫、高濕環(huán)境中放置一段時(shí)間后測(cè)絕緣電阻，從而評(píng)估焊劑的抗電強(qiáng)度。

R型／RMA／免清洗：1＊1012（一級(jí)），1＊1011（二級(jí)）RA1＊1011（一級(jí)），1＊1010（二級(jí)）5.常用焊劑介紹常見(jiàn)的四種類(lèi)型助焊劑：松香型、水溶性、低固含量免清洗、無(wú)VOC焊劑。（VOC－揮發(fā)有機(jī)化合物－對(duì)臭氧層破壞）松香型焊劑：松香焊劑分為以下幾種類(lèi)型

松香焊劑無(wú)活性松香型（R）焊劑中等活性松香型（RMA）焊劑全活性松香型（RA）焊劑?無(wú)活性松香焊劑，就是將純松香溶于乙醇或異丙醇等溶劑中組成的焊劑，它的助焊性能較弱，腐蝕性較小，殘留物基本上無(wú)腐蝕，留在基板上形成一層保護(hù)膜，但有時(shí)有粘性和吸濕性，一般不清洗。?中等活性焊劑由松香加活性劑組成。活性劑通常為有機(jī)酸、有機(jī)堿或有機(jī)胺鹽。有時(shí)三種同時(shí)使用效果更好。中等活性焊劑助焊性比無(wú)活性焊劑強(qiáng)，殘留物腐蝕性比R型大，一般焊后需清洗。若所用活性劑中不含鹵素或含量極低，采用活性比普通松香小的改性樹(shù)脂作成膜劑，且組裝產(chǎn)品要求不高，焊后也可不清洗。?活性松香焊劑與中等活性松香焊劑相似，也是松香加活性劑。但活性劑比例更高，活性更強(qiáng)，腐蝕性顯著增強(qiáng)，焊后必須清洗。b.水溶性助焊劑 水溶性助焊劑的最大特點(diǎn)是焊劑組份在水中溶解度大，活性強(qiáng)、助焊性能好，焊后殘留物可用水清洗。水溶性焊劑分為兩類(lèi)：一類(lèi)是無(wú)機(jī)型水溶性焊劑，另一類(lèi)是有機(jī)型水溶性焊劑。水溶性焊劑由活性劑、成膜劑、添加劑和溶劑組成。水溶性焊劑具有以下特性：助焊性較強(qiáng)，能適應(yīng)各種元器件引線的焊接，去氧化能力強(qiáng)于松香型和免清洗焊劑。焊后殘留物易于水清洗，且不污染環(huán)境。清洗后PCB滿(mǎn)足潔凈度要求，不腐蝕、不降低電絕緣性能。貯存穩(wěn)定，無(wú)毒性。

使用水溶性焊劑應(yīng)注意的問(wèn)題：在使用過(guò)程中，需經(jīng)常添加專(zhuān)用的稀釋劑調(diào)節(jié)活性劑濃度，以確保良好的焊接效果。由于水溶性焊劑不含松香樹(shù)脂，錫鉛合金焊料的防氧化更為必要。焊料防氧化劑必須具有水溶性。采用純度較高的離子水清洗，溫度以45℃～60℃為宜，有時(shí)可達(dá)70℃～80℃焊接的PCB板經(jīng)水清洗后要用離子凈度儀測(cè)定其離子殘留量，考核水清洗效果是否達(dá)到要求。c.免清洗助焊劑 免清洗助焊劑是指焊后只含微量無(wú)害焊劑殘留物而無(wú)需清洗組裝板的焊劑。 從保護(hù)臭氧層和滿(mǎn)足SMT高密度組裝的需要出發(fā)，采用免清洗焊劑的焊接技術(shù)是解決上述問(wèn)題最有效途徑。 免清洗焊劑必然是固含量低的焊劑，一般在2%以下，最高不超過(guò)5%，這類(lèi)低固含量的免清洗焊劑由于焊后殘留物極少，無(wú)腐蝕性，具有良好的穩(wěn)定性，不經(jīng)清洗即能使產(chǎn)品滿(mǎn)足長(zhǎng)期使用的要求。免清洗焊劑應(yīng)符合以下要求：可利用浸漬、發(fā)泡、噴射或噴霧等多種方式涂布。與元器件、PCB所用材料及現(xiàn)有設(shè)備配伍性好。無(wú)毒性、氣味小、操作安全、焊接時(shí)煙霧少、不污染環(huán)境。可焊性好，焊接質(zhì)量高，不致因焊劑質(zhì)量造成虛焊、漏焊、豎碑、橋接、拉尖和焊料球等焊點(diǎn)缺陷，焊點(diǎn)疵點(diǎn)率低。焊后殘留物極少，組裝板板面干凈，色淺、無(wú)粘性、無(wú)腐蝕性、具有較高的耐濕性和表面絕緣電阻。焊后組裝板離子殘留物要符合免清洗潔凈度要求。具有較長(zhǎng)的貯存期，一般為一年以上。室溫放置時(shí)不會(huì)隨溫度變化而出現(xiàn)沉淀或分層等現(xiàn)象，具有良好的穩(wěn)定性。

d.無(wú)揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的免清洗焊劑 近年來(lái)已開(kāi)發(fā)出新一代無(wú)VOC免清洗助焊劑，以去離子水代替醇作為溶劑，再加入活性劑、發(fā)泡劑、潤(rùn)濕劑、非VOC溶劑等按一定比例配制。 水基無(wú)VOC免清洗助焊劑對(duì)波峰焊的預(yù)熱過(guò)程提出了新的要求。如果在波峰焊前，水未完成揮發(fā)，當(dāng)接觸熔融焊料時(shí)會(huì)引起焊料飛濺，且可能在通孔的焊點(diǎn)上吹出穿洞。低殘?jiān)竸┡c傳統(tǒng)松香型助焊劑的區(qū)別。(低殘?jiān)馇逑粗竸┙榻B)A.概念的區(qū)別傳統(tǒng)松香助焊劑如Rosin（R）、RMA(RosinMildlyActivated)、RA(RosinActivated)。

盡管免清洗和低殘留的術(shù)語(yǔ)可以互換，遍及整個(gè)電子工業(yè)，但實(shí)際上他們完全不同，低殘留是和助焊劑成份有關(guān)，免清洗是與裝配有關(guān)，免清洗免去了去除助焊劑殘留物的清洗步驟，免清洗步驟通常包含低殘?jiān)竸┑氖褂?，以便省略去除焊劑殘留物的步驟。焊接后遺留的助焊劑殘留物一定不能影響電性能，并形成一層有益涂層。

B.固體含量的不同典型的松香基助焊劑的成份包括35％的松香、5％的活性劑以及60％其他添加物。固體含量總數(shù)為40％。而在低殘留助焊劑中固體含量?jī)H在0.5％～4％之間，這種較少的固體含量的助焊劑，焊后其殘?jiān)z留在PCB上。作為免清洗工藝的過(guò)程，這是非常防護(hù)。但對(duì)焊接能力差的零件的焊接將更艱難，這導(dǎo)致需要改善焊接元件的處理和儲(chǔ)存，要保證足夠的焊接能力。

C.活性劑的鹵素含量在免清洗工藝中活性劑的類(lèi)型是非常重要，以決定被使用的助焊劑類(lèi)型。RA或一些RMA助焊劑，典型地使用含鹵素的輕度活性劑，這些活性去除氧化層非常有效,改善潤(rùn)濕性，提高部件引腳的焊接能力。然而，這種含鹵素的助焊劑殘留物，暴露在水、潮濕或水的環(huán)境下，在板上就可形成腐蝕性酸，降低可靠性。這些殘留物也能變成電導(dǎo)體，并影響電性能，因此鹵素殘留物需要清潔，防止腐蝕問(wèn)題。

大多數(shù)免清洗助焊劑是無(wú)鹵素的，以便減少腐蝕問(wèn)題，所使用的低殘留助焊劑都是微弱的有機(jī)酸，這種助焊劑殘留物對(duì)PCB裝配是無(wú)害的。

6.助焊劑的選用要根據(jù)產(chǎn)品對(duì)清潔度和電性能的具體要求進(jìn)行選擇：

a.一般情況下軍用及生命保障類(lèi)如衛(wèi)星、飛機(jī)儀表、潛艇通信、保障生命的醫(yī)療裝置、微弱信號(hào)測(cè)試儀器等電子產(chǎn)品必須采用清洗型的助焊劑；

b.通信類(lèi)、工業(yè)設(shè)備類(lèi)、辦公設(shè)備類(lèi)、計(jì)算機(jī)等類(lèi)型的電子產(chǎn)品可采用免清洗或清洗型的助焊劑；

c.一般家用電器類(lèi)電子產(chǎn)品均可采用免清洗型助焊劑或采用RMA（中等活性）松香型助焊劑可不清洗。

二、粘結(jié)劑(貼片膠)施加貼片膠工藝目的貼片膠的分類(lèi)及其組成

貼片膠的性能指標(biāo)及其評(píng)估常用貼片膠1.施加貼片膠工藝目的當(dāng)表面貼裝元件與插裝元件混裝，且分布于PCB的兩邊時(shí)，一般采用在貼裝元件的一面點(diǎn)膠（或刮膠）、貼片、固化然后翻面、插件、過(guò)波峰焊這種工藝，所以施加貼片膠的目的之一是用貼片膠把表面貼裝元件暫時(shí)固定在PCB的焊盤(pán)位置上，防止在傳遞過(guò)程中或插裝元器件、波峰焊等工序中元件掉落。另外還有一目的是在雙面再流焊工藝中，為防止已焊好元件面上大型器件因焊料受熱熔化而掉落，也需要用貼片膠起作輔助固定作用。

貼片膠應(yīng)用在當(dāng)今的許多電路板設(shè)計(jì)中，表面安裝CHIP元件被安排在板的底部，通孔元件以及拉動(dòng)表面安裝元件安排在板的頂部，這種情況我們稱(chēng)作混裝技術(shù)裝配，而在板的兩面只有表面安裝元件，我們稱(chēng)作表面安裝裝配。對(duì)于混裝技術(shù)裝配，底部的CHIP元件需要膠的涂布，以便在隨后的貼片和波峰焊工序中元件不掉下來(lái)。對(duì)于雙面表貼工藝，焊料的表面張力足夠保持底邊的CHIP元件在再流焊時(shí)不掉，但是，當(dāng)大的元件在底部通過(guò)再流焊時(shí)，焊料的表面張力不足以保持元件不掉，這種類(lèi)型的元件也需要施加貼片膠。

2.貼片膠的分類(lèi)及其組成

貼片膠的分類(lèi)貼片膠按照分類(lèi)方式的不同，有三種分類(lèi)如下：

（1）按貼片膠的粘結(jié)材料分類(lèi)：

?

環(huán)氧樹(shù)脂貼片膠

?丙烯酸樹(shù)脂貼片膠

?改性環(huán)氧樹(shù)脂貼片膠

?聚氨脂貼片膠

（2）按固化方式分類(lèi)：

?熱固化型貼片膠

?光固化型貼片膠

?光熱雙重固化型貼片膠

?超聲固化型貼片膠（3）按涂布方式分類(lèi)：

?針式轉(zhuǎn)移用貼片膠

?壓力注射用貼片膠

?模板印刷用貼片膠

貼片膠的組成材料貼片膠通常由粘接材料、固化劑、填料以及其他添加劑組成。粘接材料--核心，一般采用環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、改性環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨脂等作為粘接材料，其中環(huán)氧樹(shù)脂用途最為廣泛，其次為丙烯酸樹(shù)脂。固化劑的作用是使粘接材料以一定的溫度在一定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行固化。填料的加入改善了貼片膠的某些特性，如電絕緣性能和高溫性能得到增強(qiáng)

貼片膠中除粘接材料、固化劑、填料外還需有其它添加劑來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的目的，常用的添加劑有顏料、潤(rùn)濕劑和阻燃劑。

3.貼片膠的性能指標(biāo)及其評(píng)估

貼片膠的性能指標(biāo)是評(píng)估各種貼片膠質(zhì)量?jī)?yōu)劣的具體依據(jù)。了解貼片膠的性能就能在生產(chǎn)中對(duì)所施加的貼片膠進(jìn)行選擇。粘度:貼片膠的一項(xiàng)重要指標(biāo)，不同的粘度適用于不同的涂敷工藝。影響貼片膠粘度的因素有二個(gè)：第一溫度，溫度越高，貼片膠的粘度越低；第二壓力，壓力越大，貼片膠的剪切速率越高，粘度越低，粘度

屈服強(qiáng)度

貼片膠固化前抵抗外力破壞的能叫屈服強(qiáng)度，它用屈服值來(lái)表征。當(dāng)外力小于屈服強(qiáng)度時(shí)，貼片膠仍保持固態(tài)形狀，當(dāng)外力大于屈服強(qiáng)度時(shí)會(huì)呈現(xiàn)流體的流動(dòng)行為。故貼片膠依靠屈服強(qiáng)度保持元件貼裝后進(jìn)入固化爐之前的過(guò)程中承受一定的外力震動(dòng)而不出現(xiàn)位移，一旦外力大于屈服強(qiáng)度，則元件出現(xiàn)位移。影響屈服強(qiáng)度的因素，不僅與貼片膠本身的品質(zhì)、粘接物表面狀態(tài)有關(guān)，而且與貼片膠涂布后的形狀有關(guān)，常用形狀系數(shù)表示，即膠點(diǎn)的底面積直徑W與膠點(diǎn)高度H之比。形狀系數(shù)越高，屈服強(qiáng)度越低。最佳W/H比為2.7~4.5。

涂布性

貼片膠的涂布性，主要反應(yīng)在通過(guò)各種涂敷工藝所涂敷的膠點(diǎn)其尺寸大小、形狀是否合適，膠點(diǎn)是否均勻一致。膠點(diǎn)的形狀和一致性取決于膠劑的流變學(xué)特性：屈服點(diǎn)與塑性粘度。貼片膠的涂布性可以通過(guò)實(shí)際的涂敷工藝反映出來(lái)。在壓力注射點(diǎn)膠工藝中，貼片膠的涂布性反映在膠點(diǎn)外觀光亮、飽滿(mǎn)、不拉絲、無(wú)拖尾，并有良好的外形和適宜的幾何尺寸。在模板印刷中其涂布性反應(yīng)在膠點(diǎn)的理想形狀和實(shí)際形狀基本一樣，膠點(diǎn)挺括，不塌陷。

粘接強(qiáng)度

粘接強(qiáng)度是貼片膠的關(guān)鍵性能指標(biāo)。粘接強(qiáng)度有幾個(gè)方面的要求：第一，在元件貼裝后固化前，元件經(jīng)歷傳輸、震動(dòng)后貼片膠能保持元件不位移。第二，元件固化后貼片膠保持元件具有足夠的粘接強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。

第三，在波峰焊時(shí),固化后的貼片膠具有能保證元件不位移、不脫落的粘接強(qiáng)度。第四，波峰焊后的貼片膠，已完成粘接使命，當(dāng)SMA出現(xiàn)元件損壞時(shí)，要求貼片膠在一定溫度下，其粘接力很低，便于更換不合格的元器件，而不影響PCB的性能。

4.常用貼片膠常用貼片膠有兩大類(lèi)：環(huán)氧樹(shù)脂貼片膠和丙烯酸類(lèi)貼片膠。下面分別介紹。（1）環(huán)氧樹(shù)脂貼片膠

環(huán)氧樹(shù)脂貼片膠是SMT中最常用的一種貼片膠。其成分主要由環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、填料以及其他添加劑組成。環(huán)氧樹(shù)脂貼片膠的固化方式以熱固化為主。

環(huán)氧樹(shù)脂屬熱固型、高粘度粘接劑，可以做成液態(tài)、膏狀、薄膜和粉劑等多種形式。熱固型粘接劑固化后再加熱也不會(huì)軟化，不能重新建立粘接連接。熱固性又可分為單組分和雙組分。單組分環(huán)氧樹(shù)脂貼片膠其樹(shù)脂和固化劑混合在一起，它使用方便，質(zhì)量穩(wěn)定，但要求冷藏保存和高溫快速固化，以加快其聚合反應(yīng)速度，一般在帶有空氣循環(huán)的普通固化爐內(nèi)進(jìn)行固化。雙組分環(huán)氧樹(shù)脂貼片膠其樹(shù)脂和固化劑分別包裝，使用時(shí)，將環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑充分混合引起環(huán)氧固化和聚合反應(yīng)而使貼片膠固化。這種貼片膠保存條件不苛刻，但使用時(shí)的配比常常不準(zhǔn)，影響性能，目前很少用。

（2）丙稀酸類(lèi)貼片膠

丙稀酸類(lèi)貼片膠是SMT中常用的另一大類(lèi)貼片膠其成分主要由丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂、光固化劑和填料組成。屬光固化型的貼片膠。丙稀酸類(lèi)樹(shù)脂也屬熱固型粘接劑，常用單組分系統(tǒng)。其特點(diǎn)是性能穩(wěn)定，固化時(shí)間短且固化充分，工藝條件容易控制，儲(chǔ)存條件常溫避光存放，時(shí)間可達(dá)一年，但粘接強(qiáng)度和電氣性能不及環(huán)氧型高。

六、清洗劑1.污染物的種類(lèi)2.清洗機(jī)理與溶劑的