锡膏检验标准.docx
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锡膏检验标准
日本錫膏工業標準一
日本工業標準JIS錫膏Z3284-1994
1.範圍日本工業標準係規範錫膏在電子、電氣或通訊設備的線路連接相關的使用上.
註：
1.本規範引用下列下列標準：
JISC6408印刷線路板所用銅片之通論
JISH3100銅和銅合金、薄板及銅片
JISZ3197錫膏助焊劑合成松香的檢驗方法
JISZ3282軟性錫膏
JISZ8801篩選測試
2.與本規範有關連之國際標準
ISO9454-1：
1990軟性錫膏助焊劑的分類和資格第一部份：
分類，標籤和包裝
ISO9455-1：
1990軟性錫膏助焊劑檢驗方法第一部份：
測定揮發性、熱重損失試驗
2.定義為使本規範易於達成目的，定義名詞如下：
（1）錫膏：
錫鉛合金粉末和膏狀助焊劑的混合物。
（2）助焊劑活性：
助焊劑能夠提昇液態融錫在基板表面之沾錫力程度。
（3）助焊劑效率：
助焊劑的功效表現在焊接過程中。
（4）活性劑：
用以提昇助焊劑能力。
（5）合成松香：
助焊劑中天然或合成松香。
（6）松香：
自松樹所提煉之樹脂，加以蒸餾所得之自然硬性樹脂，或稱橡膠松香、木材松香，或酸性指數為130以上之長油松香。
（7）改良式松香：
不同松香種類之混合松香，但無法歸類於松香分類之中。
（8）松香助焊劑：
助焊劑的主要成份為松香，形式為溶劑之溶液或膏狀物。
（9）助焊劑殘留物：
溶錫加熱之後，殘留於基板之上的助焊劑物質。
（10）塌陷：
錫膏印刷後乾燥或加熱中，其外觀上的改變。
（11）黏滯力：
錫膏黏著於基板上的力量。
（12）錫球：
在錫膏熔化之後，基板表面，出現許多小球狀顆粒。
（13）錫濺：
錫膏凝固後，散佈不一的形狀
（14）不沾錫：
溶錫無法黏著於基板表面上。
3.種類錫膏種類的定義是取決於不同錫鉛球粉末等級、錫球的外形、尺寸和助焊劑成份品質等分類：
如下列表一
表一錫膏種類
錫膏
助焊劑
合金
種類
等
級
錫粉
區
分
主要行為
活動成份
包含氟化物
品質分類
外形
尺寸
Sn-Pb
Sn95Pb5,Sn65Pb35,
Sn63Pb37,Sn60Pb40,
Sn55Pb45,Sn50Pb50,
E
A
S
I
1
2
3
4
5
1
2
3
1
2
a
b
1
2
3
a
b
c
d
e
F（包含）
N（不包含）
I
II
III
Pb-Sn
Pb55Sn45,Pb60Sn40,
Pb65Sn35,Pb70Sn30,
Pb80Sn20,Pb90Sn10,
Pb95Sn5,Pb98Sn2
Sn-Pb-Bi
Sn43Pb43Bi14
A
Bi-Sn
Bi58Sn42
Sn-Pb-Ag
Sn62Pb36Ag2
Sn-Ag
Sn96.5Ag3.5
Sn-Sb
Sn95Sb5
Pb-Ag
Pb97.5Ag2.5
Pb-Ag-Sn
Pb97.5Ag1.5Sn1
註
1．等級E之錫膏是用在如電子設備儀器中之高品質的焊點需求上。
2．等級A之錫膏是用在一般普通的電路、電氣設備中。
4.品質錫鉛粉末和助焊劑的品質如下要求
4.1錫膏錫鉛粉末須依標準JISZ3282製作，並混合均勻，錫粉表面須平滑有光澤，且沒有其他小粒子黏附。
其它粉末表面的狀態必須經由買賣雙方協議
（1）錫粉的外觀錫粉將被區分為球型（S）和不規則（I）兩種，球型意指錫粉型。
（2）錫鉛粉末尺寸的分類
（a）球型錫粉尺寸的分類：
如表二
表二球狀錫粉尺寸的分類Unit:
m
型號
錫粉尺寸
超過下列尺寸之粉末大小的質量百分比低於1%
粉末介於下列尺寸的質量百分比佔90%以上
粉末低於下列尺寸的質量百分比在10%以下
S-1
150
150to22
22
S-2
75
75to22
22
S-3
63
63to22
22
S-4
45
45to22
22
S-5
38
38to22
22
表二所述的尺寸以
（1）中縱橫比較小的值為參考值
表二以外的尺寸需經由買賣雙方協議
（b）不規則型錫粉尺寸的分類如表三
表三不定型錫粉尺寸的分類Unit:
m
型號
錫粉尺寸
超過下列尺寸之錫粉大小的質量百分比低於1%
錫粉不超過以下排列尺寸的質量百分比佔90%以上
錫粉低於下列尺寸的質量百分比在10%以下
I-1
150
150to22
22
I-2
75
75to22
22
I-3
63
63to22
22
I-4
45
38to22
22
表三所述的尺寸以
（1）中縱橫比較小的值為參考值
表三以外的尺寸由買賣雙方協議
4.2助焊劑和錫膏
（1）助焊劑的分類如表四
表四助焊劑分類
助焊劑區分
成份
主要成份
活化物質
氟化物
（1）合成樹脂
1. 松香
2. 改良松香
3. 合成松香
1.沒有添加
2.氯化銨
3.有機酸、有機銨鹽
F（包含）
C（不包含）
（2）有機物質
1.水性性
2.非水溶性
（3）無機物質
a.水溶性
a.鹵化銨
b.鹵化鋅
c.鹵化錫
d.磷酸
e.鹽酸
b.非水溶性
2）品質分類助焊劑品質依助焊劑活性、氯化物含量、電子絕緣電阻、腐蝕試驗及銅鏡腐蝕試驗作區分，如下列表五
表五助焊劑品質分類
型號
活性
助焊劑成份
絕緣電阻
（1）
腐蝕試驗
銅鏡腐蝕
狀態（A）
（1）
狀態（B）
（2）
I
低
0.03以下
11011min
510min
無
無
II
中
介於0.03到0.1
11011min
110min
無
III
高
介於0.1到0.5
11011min
110min
無
注意事項
（1）分別評估在96h和168h之量測值，若96h之量測值恰達到此參考值，則
在24h之量測值一定低於參考值。
（2）條件A：
溫度40ＯＣ，相對濕度90%，168h。
（3）條件B：
溫度85ＯＣ，相對濕度85%，168h。
5.檢驗程序
5.1錫鉛粉末外觀和表面判定、粒徑分類，見附錄一。
5.2助焊劑中氟化物含量試驗，見附錄二
5.3氯含量試驗、銅片腐蝕試驗、助焊劑含量試驗，須依JISZ3197標準
5.4電路絕緣電阻試驗，見附錄三。
5.5 銅片腐蝕試驗，見附錄四。
其他印刷性、流動性、塌陷性、黏滯力、潤濕與抗潤濕性、錫球試驗、錫膏殘留物清洗性、電子遷移等試驗，須經買賣雙方的協議。
以上檢驗標準請參考附錄五到十四，表格中的資料請參考附錄十五。
6.檢測
錫膏以5.檢測程序檢驗，其結果必須符合4.品質的標準，而其它檢測標準需由買賣雙方互相協議。
7. 包裝
為了防止錫膏在功能維持、輸送、儲存時所造成的污染或損壞，錫膏應當有適當的包裝做為防護措失。
8. 成品的說明
成品須標示錫膏合金之種類及等級、錫球形狀和尺寸符號、FLUX之等級、FLUX的品質分類及FLUX分類
如Sn40Pb60A/S-3/111F/I/15
9. 標示
錫膏的包裝應包含下列項目：
（1） 錫膏的種類及等級
（2） 粉末的形狀及大小
（3） FLUX的種類
（4） FLUX的品質分類
（5） FLUX含量
（6） 淨重
（7） 製造號碼或批號
（8） 製造日期或符號
（9） 製造廠商或符號
優質錫膏印刷質量探討前言表面貼裝技術自本世紀六十年代問世以來，經過三十年的不斷發展，貼裝設備快速化、高精度、適合柔性生產的方向發展；表面貼裝器件向高集成化、超小型封裝發展、表面貼裝典型的製程流程是：
錫膏印刷到貼裝器件到回流焊接到測試。
在表面貼裝製程控制過程中，優秀的錫膏印刷質量，就要對錫膏選擇、網版製作和印刷過程中製程參數及製程管理等進行嚴格控制。
一、 錫膏的選擇錫膏（SolderPaste）是一種回流焊製程要求的混合物，包含金屬粉狀的焊料、焊劑、作為載體的有機材料、各種成分的懸浮媒質以及其他添加劑。
錫膏選擇的基本原則是：
①合金粉末的顆粒大小及形狀；②金屬粉末的含量；③焊劑類型；④錫膏的穩定性。
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1. 焊料顆粒的尺寸一般為-200mel/+325mel，即至少99％重量百分比的粉末顆粒能通過200（孔/in2）mel網，少於20％重量百分比的粉末顆粒能通過325mel的網，該尺寸以外的顆粒以不多於10％為宜。
在有0.5mm腳間距的器件印刷錫膏時，焊料顆粒尺寸應比常規小，可以選用顆粒尺寸是-300mel+500mel的錫膏。
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2. 焊料粉末的形狀取決粉末的氧化物含量，也決定著錫膏的可印性。
球形焊料粉末在固定體積下總表面積最小，減少了可能發生的表面氧化的面積，並且一致性好，為使錫膏具備優良的印刷性能創造了條件。
借助錫膏黏度測試儀可以從顯示器上檢測到焊粉末的形狀。
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3. 錫膏中金屬的含量決定著焊縫的尺寸。
隨著金屬所占百分含量的增加，焊縫尺寸也增加。
但在給定黏度下，隨金屬含量的增加，焊料的橋連的傾向也相應增大。
錫膏厚度一定時，金屬含量對回流焊厚度的影響金屬含量％ 厚度 （in）C醪y風}繿
錫膏 回流焊後焊料S瓫?
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回流焊後要求器件管腳焊接牢固，焊量飽滿、光滑並在器件（阻容器件）端頭高度方向上有1/3—2/3高度的焊料。
從上表可以看出隨著金屬含量的減少，回流焊後焊料的厚度減少，為了滿足對焊點的焊錫膏量的要求，通常選用85％--92％金屬含量的錫膏，錫膏製作廠商一般將金屬含量控制在89％或90％，使用效果越好。
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4. 焊劑是錫膏載體的主要組分之一，現有的錫膏焊劑有三大類型：
R型（松香焊劑），RMA型（適度活化的松香）以用RA型（全部活化的松香）。
一般採用的是含有RMA型焊劑是以松香和稱為活化劑的鹽溶液組成的。
這種焊劑靠鹽啟動，適合於消除輕微的氧化膜及其它污染，增加了熔化的焊料與焊盤、元件端焊頭或孔線之間的潤濕作用。
它還可以作為回流焊之前的臨時性粘合劑，使表面貼裝器件在放置和傳送過程中，始終固定在相應位置而不發生偏移，有些品牌的貼片機特別是高速貼片機，由於貼裝速度快，貼片頭和印刷板均要高速移動，此時這種特性尤為重要。
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5. 錫膏在印刷後到回流焊前，要經過傳輸、貼片等製程，錫膏在空氣中有一段停留時間。
另外，工作環境溫度有時也有波動，而且在新品項目試生產過程中，由於貼片機供料器可器件封裝形式等問題，有些器件要求手工進行貼放，因此錫膏在空氣中停留的時間相對更長一些，這就要求錫膏的穩定性要好，焊劑的損失要慢，工作壽命要長。
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6. 錫膏是觸變性流體，當有恒定截斷應力或拉伸應力作用時，錫膏黏度隨時間的延長而減小，這就意味著其結構逐漸瓦解，錫膏黏度隨作用於其上的截斷應力的增加而降低，同時其黏度對溫度也很敏感，隨溫度的升高黏度降低。
印刷範圍所用錫膏黏度為300-700Pa.s.增加截斷應力和升高溫度對具有相同多金屬含量和焊劑載體的錫膏黏度的影響錫膏製作廠商，會在按固定配方配置錫膏之後，對錫膏黏度進行測量。
根據錫膏的敏感特性，在使用錫膏前除對其進行測試，一方面抽測錫膏品質穩定性，同時可以保證生產中使用的錫膏度與出廠配置錫膏黏度基本一致，發揮最好的使用效應。
此時要注意的是：
測試設備及黏度單位是否與錫膏製作廠商使用的一致，如不一致要進行換算後方可得出正確的結論。
二、 網版製作錫膏印刷是表面貼裝製程中第一個關鍵製程，特別是對於細間距的組裝件，由於器件引線尺寸和引線線間隔很小，錫膏印刷需要精細的製程控制，而印刷錫膏用的印刷範圍是關鍵的製程設備之一。
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1. 製作廠商選擇選擇網版製作廠商很重要。
選定前，要對廠商的設備先進性、交貨週期、價格及售後服務進行綜合評定，同時應注意到網版製作的幾個關鍵：
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① 框架材料:
為了滿足強度要求又便於印刷操作，多採用中空鋁合金型材，製作廠商應具有與用戶絲印機相適應的型材材料。
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② 印刷網版及加工方法：
對於有細腳間距元件的錫膏印刷來說，網版宜選用不銹鋼箔板鐳射切割的加工製程製作廠商應具備先進的鐳射切割設備，滿足0.5mm腳間距器件的漏印要求及用戶要求的印刷漏印最大範圍。
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③ 網版框架與網版的繃緊技術也是一個重要環節，繃網要平、要緊，保證錫膏印製板厚度的均勻一致性。
黏結膠的黏性要求不受網版清洗劑的影響，不得出現多次印刷後脫網現象。
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④ 網版MARK點要求製作精細，根據絲印機的要求可以加工成蝕透或半饋透，半蝕透的MARK點上塗黑膠，塗膠要求平整、圓滑。
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2. 網版厚度的選擇網版厚度要根據印製板上最小腳間距器件的情況而定，通常的經驗數為：
器件規格 網版厚度p惛B悞0葈
1.27mmQFP 0.25mm-0.3mmlA鈬In}
0.65mmQFP 0.18mm-0.2mm4Q=梃抾?
0.5mmQFP 0.12mm-0.15mm畗舋疦
3. 網版開口尺寸的選擇：
為了控制焊接過程中出現錫球或橋接等質量問題，網版開口的尺寸通常情況下比焊盤圖形尺寸略小，特別是對於0.5mm以下細間距器件來說，開口寬度應比相應焊盤寬度縮減15％-20％，由此引起的焊料量缺少可以通過適當加長焊盤長度方向設計尺寸來彌補。
當設計已經定型或由於電路要求器件改型（如器件電極高度增加）而無法改變焊盤尺寸時，如發現回流焊後焊料量不足，爬升不夠，可以在製作網版時將開口尺寸在焊盤長度方向上適當加大，但這樣做由於錫膏超出焊盤印到了負責制板阻焊層上，會導致在器件端頭周圍出現錫珠，應慎重使用。
三、 製程控制根據不同的產品，在印刷程式中設置相應的印刷製程參數，如工作溫度、工作壓力、刮刀速度、網版自動清潔週期等，同時要制定嚴格的製程管理制定及製程規程。
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1. 嚴格按照指定品牌在有效期內使用錫膏，平日錫膏保存在冰箱中，使用前要求置於室溫6小時以上，之後方可開蓋使用，用後的錫膏單獨存放，再用時要確定品質是否合格。
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2. 生產前操作者使用專用不銹鋼棒攪拌錫膏使其均勻，並定時用黏度測試儀對錫膏黏度進行抽測。
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3. 當日當班印刷首塊印刷析或設備調整後，要利用錫膏厚度測試儀對錫膏印刷厚度進行測定，測試點選在印刷板測試面的上下，左右及中間等5點，記錄數值，要求錫膏厚度範圍在網版厚度-10％-網版厚度+15％之間。
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4. 生產過程中，對錫膏印刷質量進行100％檢驗，主要內容為錫膏圖形是否完整、厚度是否均勻、是否有錫膏拉尖現象。
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5. 當班工作完成後按製程要求清洗網版。
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6. 在印刷實驗或印刷失敗後，印製板上的錫膏要求用超聲波清洗設備進行徹底清洗並晾乾，以防止再次使用時由於板上殘留錫膏引起的回流焊後出現錫球。
結束語經實踐，通過生產過程中對錫膏印刷的全程控制，可以確保產品獲得良好的焊接質量，並有利於質量問題的跟蹤和分析。
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锡膏
erpaster也称焊锡膏,灰色或灰白色膏体,比重界乎:
7.2-8.5.一般为五百克密封瓶装,也有特别定做的如针筒包装或一公斤包装,与传统焊锡膏相比,多了金属成分.于零到十度间低温保存（五至七度最佳）,日前也有常温保存锡膏面市,效果仍不甚理想.
通常使用3#粉径（25-45微米）之合金粉（因不同需要也有可能用到更细如4#及2.3#粗粉）与百分之八到十二的助焊膏在真空（氮气保护）环境之均速搅拌而成
按环保分类为:
有铅锡膏如:
锡铅/锡铅银等与无铅锡膏如:
锡银铜/锡铜/锡铋等
按使用温度分为:
高如锡铜或锡银铜系/常如锡银铋系/低温如锡铅铋/锡铋等锡膏
按是否需清洗分为:
清洗型和免洗型.
按活性分为:
高RA/中RMA/低R型
广泛应用于SMT（表面元件贴装）行业!
编辑本段
焊锡膏的主要成分及特性
成分及其作用
大致讲来,焊锡膏的成分可分成两
锡膏
个大的部分,即助焊剂和焊料粉（Flux&Solderpowder）。
（一）.助焊剂的主要成分及其作用：
A.活化剂（Activation）：
该成分主要起到去除PCB铜膜焊盘表层及零件焊接部位的氧化物质的作用,同时具有降低锡,铅表面张力的功效；
B.触变剂（Thixotropic）：
该成份主要是调节焊锡膏的粘度以及印刷性能,起到在印刷中防止出现拖尾、粘连等现象的作用；
C.树脂（Resins）：
该成份主要起到加大锡膏粘附性，而且有保护和防止焊后PCB再度氧化的作用；该项成分对零件固定起到很重要的作用；
D.溶剂（Solvent）：
该成份是焊剂成份的溶剂，在锡膏的搅拌过程中起调节均匀的作用，对焊锡膏的寿命有一定的影响；
焊料粉
（二）、焊料粉：
焊料粉又称锡粉主要由锡铅合金组成，一般比例为63/3
锡膏
7;另有特殊要求时，也有在锡铅合金中添加一定量的银、铋等金属的锡粉。
概括来讲锡粉的相关特性及其品质要求有如下几点：
A、锡粉的颗粒形态对锡膏的工作性能有很大的影响：
A-1、重要的一点是要求锡粉颗粒大小分布均匀，这里要谈到锡粉颗粒度分布比例的问题；在国内的焊料粉或焊锡膏生产厂商，大家经常用分布比例衡量锡粉的均匀度：
以25~45um的锡粉为例，通常要求35um左右的颗粒分度比例为60%左右的颗粒分度比例为60%左右，35um以下及以上部分各占20%左右；
A-2、另外也要求锡粉颗粒形状较为规则；根据“中华人民共和国电子行业标
锡膏
准《锡铅膏状焊料通用规范》（SJ/T11186-1998）”中相关规定如下：
“合金粉末形状应是球形的，但允许长轴与短轴的最大比为1.5的近球形状粉末。
如用户与制造厂达成协议，也可为其他形状的合金粉末。
”在实际的工作中，通常要求为锡粉颗粒长、短轴的比例一般在1.2以下。
A-3、如果以上A-1及A-2的要求项不能达到上述基本的要求，在焊锡膏的使用过程中，将很有可能会影响锡膏印刷、点注以及焊接的效果。
B、各种锡膏中锡粉与助焊剂的比例也不尽相同，选择锡膏时，应根据所生产产品、生产工艺、焊接元器件的精密程序以及对焊接效果的要求等方面，去选择不同的锡膏;
B-1、根据“中华人民共和国电子行业标准《锡铅膏状焊料通用规范》（SJ/T11186-1998）”中相关规定，“焊膏中合金粉末百分（质量）含量应为65%-96%，合金粉末百分（质量）含量的实测值与订货单预定值偏差不大于/-1%；通常在实际的使用中，所选用锡膏其锡粉含量大约在90%左右，即锡粉与助焊剂的比例大致为90:
10；
B-2、普通的印刷制式工艺多选用锡粉含量在89-91.5%的锡膏；
B-3、当使用针点点注式工艺时，多选用锡粉含量在84-87%的锡膏；
B-4、回流焊要求器件管脚焊接牢固、焊点饱满、光滑并在器件（阻容器件）端头高度方向上有1/3至2/3高度焊料爬升，而焊锡膏中金属合金的含量，对回流焊焊后焊料厚度（即焊点的饱满程度
锡膏
）有一定的影响；为了证实这种问题的存在，有关专家曾做过相关的实验，现摘抄其最终实验结果如下表供参考：
从上表看出，随着金属含量减少，回流焊后焊料的厚度减少，为了满足对焊点的焊锡量的要求，通常选用85%~92%含量的焊膏。
C、锡粉的“低氧化度”也是非常重要的一个品质要求，这也是锡粉在生产或保管过程中应该注意的一个问题；如果不注意这个问题，用氧化度较高的锡粉做出的焊锡膏，将在焊接过程中严重影响焊接的品质。
编辑本段
无铅锡膏的成分及最佳合金成分比较
根本的特性和现象
在无铅锡膏在成分中，主要是由锡/银/铜三部分组成，由银和铜来代替原来的铅的成分。
一、根本的特性和现象
锡膏
在锡/银/铜系统中，锡与次要元素（银和铜）之间的冶金反应是决定应用温度、固化机制以及机械性能的主要因素。
按照二元相位图，在这三个元素之间有三种可能的二元共晶反应。
银与锡之间的一种反应在221°C形成锡基质相位的共晶结构和ε金属之间的化合相位（Ag3Sn）。
铜与锡反应在227°C形成锡基质相位的共晶结构和η金属间的化合相位（Cu6Sn5）。
银也可以与铜反应在779°C形成富银α相和富铜α相的共晶合金。
可是，在现时的研究中1，对锡/银/铜三重化合物固化温度的测量，在779°C没有发现相位转变。
这表示很可能银和铜在三重化合物中直接反应。
而在温度动力学上更适于银或铜与锡反应，以形成Ag3Sn或Cu6Sn5金属间的化合物。
因此，锡/银/铜三重反应可预料包括锡基质相位、ε金属之间的化合相位（Ag3Sn）和η金属间的化合相位（Cu6Sn5）。
和双相的锡/银和锡/铜系统所确认的一样，相对较硬的Ag3Sn和Cu6Sn5粒子在锡基质的锡/银/铜三重合金中，可通过建立一个长期的内部应力，有效地强化合金。
这些硬粒子也可有效地阻挡疲劳裂纹的蔓延。
Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的形成可分隔较细小的锡基质颗粒。
Ag3Sn和Cu6Sn5粒子越
锡膏
细小，越可以有效的分隔锡基质颗粒，结果是得到整体更细小的微组织。
这有助于颗粒边界的滑动机制，因此延长了提升温度下的疲劳寿命。
虽然银和铜在合金设计中的特定配方对得到合金的机械性能是关键的，但发现熔化温度对0.5~3.0%的铜和3.0~4.7%的银的含量变化并不敏感。
机械性能对银和铜含量的相互关系分别作如下总结2：
当银的含量为大约3.0~3.1%时，屈服强度和抗拉强度两者都随铜的含量增加到大约1.5%，而几乎成线性的增加。
超过1.5%的铜，屈服强度会减低，但合金的抗拉强度保持稳定。
整体的合金塑性对0.5~1.5%的铜是高的，然后随着铜的进一步增加而降低。
对于银的含量（0.5~1.7%范围的铜），屈服强度和抗拉强度两者都随银的含量增加到4.1%，而几乎成线性的增加，但是塑性减少。
在3.0~3.1%的银时，疲劳寿命在1.5%的铜时达到最大。
发现银的含量从3.0%增加到更高的水平（达4.7%）对机械性能没有任何的提高。
当铜和银两者都配制较高时，塑性受到损害，如96.3Sn/4.7Ag/1.7Cu。
最佳合金成分
合金95.4Sn/3.1Ag/
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