SMT錫膏用錫粉加工設(shè)備類型及發(fā)展研究

章 繼，王欣瑞，楊仕印

（昆明鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650208）

在長(zhǎng)期的發(fā)展中，電氣錫焊料得到了較為長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，當(dāng)下已經(jīng)呈現(xiàn)出絲、條、棒、珠等多種類型的錫料。電子錫焊料的發(fā)展，主要是受到我國(guó)內(nèi)電子工業(yè)的高速成長(zhǎng)，因此相比較一些國(guó)外的產(chǎn)品而言，具有著較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。但是在一些精細(xì)化的產(chǎn)品以及某些高端應(yīng)用領(lǐng)域，我國(guó)始終生產(chǎn)工藝存在著一定的落后問(wèn)題，因此就需要在未來(lái)的發(fā)展中，可以得到全面的發(fā)展。

1 錫粉現(xiàn)狀

在當(dāng)下全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中，對(duì)于焊錫粉的總體需求量普遍在20000噸上下，其中一半以上都來(lái)自于中國(guó)大陸地區(qū)。我國(guó)當(dāng)下在全國(guó)共有20多家錫粉生產(chǎn)廠家，總體產(chǎn)能在1.6噸左右，占據(jù)著全球生產(chǎn)量的八成以上。

在當(dāng)下市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的過(guò)程中，使得消費(fèi)類電子產(chǎn)品成為了當(dāng)下焊錫粉應(yīng)用的最重要領(lǐng)域。當(dāng)下的手機(jī)、筆記本為主導(dǎo)的電子產(chǎn)業(yè)，所使用的焊錫膏類型，主要是T3、T4粒徑的焊錫粉。而在全球?qū)τ阱a粉的使用上，基本上都是對(duì)這兩種類型錫粉的使用。另外，伴隨著當(dāng)下電子元器件的精細(xì)化程度不斷的提升，出現(xiàn)變窄技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，因此T5、T6、T7類型的焊錫粉，越來(lái)越得到了人們的重視。這種類型的焊錫粉，也被稱為超細(xì)粉，在未來(lái)的發(fā)展中，勢(shì)必會(huì)成為焊錫粉工業(yè)生產(chǎn)的主要發(fā)展方向。當(dāng)下在細(xì)分的制備技術(shù)方面，主要應(yīng)用的是超聲霧化技術(shù)與離心霧化技術(shù)。傳統(tǒng)的氣霧化技術(shù)，由于在使用的過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致制備的錫粉良品率不足，已經(jīng)不再受到人們的使用。當(dāng)下在進(jìn)行制備的過(guò)程中，主要采用的是合金熔煉、霧化選粉以及篩分選粉以及包裝等諸多的環(huán)節(jié)。而在國(guó)外的研究中，主要采用的焊錫粉技術(shù)也基于多樣性的發(fā)展。特別是在一些企業(yè)當(dāng)中，已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了集霧化制粉、氣動(dòng)精密分選、篩分技術(shù)一體化的生產(chǎn)技術(shù)，這樣的焊錫粉加工制造工作，可以很好的滿足SMT韓粉的高效、節(jié)能、環(huán)保的連續(xù)化生產(chǎn)，這樣的產(chǎn)品在生產(chǎn)出來(lái)之后，可以有著較高的質(zhì)量[1]。

2 錫膏現(xiàn)狀

當(dāng)下全世界每年對(duì)于焊錫膏的需求量，基本上都在2.5噸左右，同時(shí)我國(guó)成為了當(dāng)下全世界最大的電子制造基地，眾多的外國(guó)廠商都在中國(guó)境內(nèi)開(kāi)展了錫膏生產(chǎn)廠。錫膏是一種在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)加工中，所不可或缺的一種基礎(chǔ)材料。同時(shí)也是在使用SMT工藝組裝過(guò)程中的基礎(chǔ)技術(shù)。在未來(lái)的發(fā)展中，其電子產(chǎn)品逐漸呈現(xiàn)出集成化、復(fù)雜化的趨勢(shì)，因此普遍的都將SMT工藝技術(shù)，取代了傳統(tǒng)的THT工藝，這樣就使得在錫膏的未來(lái)發(fā)展中，有著更加廣闊的前景。另外，錫膏不僅僅是當(dāng)下普通消費(fèi)類電子在使用SMT貼片加工工藝當(dāng)中的重要材料，還被有效的應(yīng)用到了一些LED芯片倒裝固晶工藝當(dāng)中。

3 SMT貼片中錫膏的保存以使用環(huán)境

首先在收到錫膏之后，需要馬上放入到冰箱當(dāng)中，并保持在3℃~7℃下環(huán)境進(jìn)行保存。需要注意的是，避免對(duì)錫膏出現(xiàn)冷凍的保存。在錫膏進(jìn)行印刷之前，首先要將其從冰箱中拿出，同時(shí)在投入印刷工序之前，還要完成兩個(gè)步驟。首先，需要避免錫膏的開(kāi)封操作，要能夠在室溫的環(huán)境下，放置4~6h左右，以此讓錫膏可以自然的恢復(fù)到常溫。而在錫膏溫度達(dá)到了室溫之后，還要保障投入印刷之前，可以進(jìn)行充分的攪拌，這樣就可以讓錫膏當(dāng)中的各種成分充分的分布其中。而在攪拌的過(guò)程中，還要使用一些專用的攪拌設(shè)備，基于同一個(gè)方向進(jìn)行攪拌處理[2-4]。

4 錫粉的加工設(shè)備以及未來(lái)發(fā)展方向

4.1 錫粉品質(zhì)

在當(dāng)下的錫粉加工過(guò)程中，企業(yè)對(duì)于錫粉往往有著針對(duì)性的要求。首先，在錫粉的形貌方面，也就是錫粉顆粒的外形，其正常的錫粉呈現(xiàn)出光滑的圓球形。而在不正常的錫粉顆粒外形上，可以分為不同的種類，分別為衛(wèi)星球、孿生球以及破損球等不同的類型。

4.2 錫粉含氧量

在當(dāng)下錫粉當(dāng)中的含氧量方面，主要由三個(gè)不同的部分所構(gòu)成，分別是氧化氧、溶解氧以及吸附氧這三種不同的類型。因此，在對(duì)其材料進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，一旦沒(méi)有出現(xiàn)朗繆爾特征，就可以表示其中吸附氧并不存在。

而在一些含氧量過(guò)高的錫粉，就會(huì)使得在錫膏回流的過(guò)程中，出現(xiàn)錫珠不良的問(wèn)題。而在錫粉當(dāng)中的含氧量過(guò)低的情況下，會(huì)使得錫膏的外觀較為的粗糙，甚至?xí)霈F(xiàn)發(fā)干的問(wèn)題。

因此，通常情況下，對(duì)于含氧量的控制上，T3錫粉需要在70-100ppm，而T4錫粉則需要控制氧含量在80-120ppm之間。

4.3 錫粉的氧化物含量

在錫粉當(dāng)中存在的氧化物，主要是由于在生產(chǎn)加工的過(guò)程中，受到其內(nèi)部原料錫錠的影響。在使用質(zhì)量較高的錫錠進(jìn)行錫粉的生產(chǎn)加工之后，可以很好的控制氧化物的出現(xiàn)。而一旦使用了一些回收之后的錫錠，就會(huì)導(dǎo)致錫粉當(dāng)中氧化物含量較高。

4.4 錫粉的合金比例

在生產(chǎn)SMT錫膏所使用的錫粉設(shè)備的發(fā)展過(guò)程中，基本上可以分為氣霧化法、離心霧化法、超聲波霧化法、改良型離心霧化法這幾個(gè)發(fā)展過(guò)程，以此就可以生產(chǎn)出不同標(biāo)準(zhǔn)不同質(zhì)量的細(xì)分。

4.4.1 氣體霧化法

在使用氣體霧化法的過(guò)程中，主要就是利用高速的氣流，經(jīng)過(guò)噴嘴流出，以此對(duì)熔融液體實(shí)現(xiàn)沖碎、霧化成小液滴的效果。在之后的沉降處理，并通過(guò)冷卻的方式，固化成粉末顆粒。這樣的技術(shù)方式，有著制粉率較高、產(chǎn)量大的優(yōu)勢(shì)。但是在實(shí)際的生產(chǎn)加工過(guò)程中，基本上產(chǎn)品都是基于橢球形的形狀，同時(shí)在表面較為的粗糙，同時(shí)有著微粉的吸附，在其中的含氧量也較高。當(dāng)下粉末粒度分布較為的廣泛，同時(shí)在為細(xì)分的比例方面也偏高，而在后續(xù)的加工處理過(guò)程中，處理的工藝難度較高，在氮?dú)庀姆矫?，加大的提升了生產(chǎn)加工的成本投入，當(dāng)下已經(jīng)不再使用這種技術(shù)工藝。

4.4.2 離心霧化法

采用離心霧化法的方式，就是一種從熔化裝置當(dāng)中，對(duì)其金屬液晶到相撞致。導(dǎo)流到旋轉(zhuǎn)盤的中心位置，之后由于慣性與離心拋甩的作用，以此讓金屬液沿著徑向分布，并在旋轉(zhuǎn)盤上形成一種薄薄的液膜。而在液膜到達(dá)到了旋轉(zhuǎn)盤的邊緣之后，就可以被液化成液滴。對(duì)于這些液滴而言，可以凝固成粉末，并生產(chǎn)出高圓度的多種型號(hào)的金屬粉末。

在旋轉(zhuǎn)盤離心霧化的過(guò)程中，最初是由美國(guó)公司研發(fā)出來(lái)，并由于生產(chǎn)過(guò)程中其粉末在尺寸、形貌的可控性優(yōu)勢(shì)，主要受到了全世界的重視。同時(shí)，在生產(chǎn)加工的過(guò)程中，其低廉的生產(chǎn)成本，也讓該技術(shù)得到了更加廣泛的推廣，當(dāng)下已經(jīng)成為制備金屬或者合金粉末的一種十分重要的方法。

相比較傳統(tǒng)的氣體霧化工藝而言，這種技術(shù)在使用的過(guò)程中，其采用的是離心霧化的方式，因此制備出來(lái)的焊錫粉在氣粉的控制上較為的便捷，生產(chǎn)出阿里的球形也較為良好。另外，氧化的程度也相對(duì)較小，在粒度方面十分容易被控制。這種工藝在生產(chǎn)的過(guò)程中，其成品率往往可以的達(dá)到50%~60%的程度。

4.4.3 超聲波霧化法

對(duì)于這種超聲波霧化法，是近些年來(lái)研發(fā)出來(lái)的全新技術(shù)。生產(chǎn)加工的過(guò)程中，主要是利用超聲波的方式，對(duì)其熔化的金屬液滴，在超聲波換能器的作用下，成功的霧化成粉末。相比較上述兩種方法而言，這種方法在操作的過(guò)程中，可以最大程度上保證焊錫粉的球形度，同時(shí)在粉末的粒度分布上較窄，并控制了其中的含氧量。

在使用超聲波霧化技術(shù)的過(guò)程中，首先其焊錫粉的含氧量較低，球形度也較為良好，在粒度方面較為的均勻。而在設(shè)備以及工工方面也操作的較為簡(jiǎn)單，并良好的把控了產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)，能耗方面也較小，成本投入也相對(duì)較低。

4.4.4 改良型離心霧化法

在當(dāng)下的技術(shù)發(fā)展中，基于傳統(tǒng)的離心霧化法進(jìn)行了改良與優(yōu)化，因此建立出了改良型的離心霧化發(fā)。在該技術(shù)的使用中，所需要使用的設(shè)備尺寸較小，其霧化倉(cāng)空間在直徑1.8m左右，同時(shí)在加工的過(guò)程中，采用的是全密封操作，另外氮?dú)獾南牧糠矫嬉草^少，這樣在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，其轉(zhuǎn)速相對(duì)較高。這種技術(shù)的先進(jìn)性在于，對(duì)于霧化盤進(jìn)行了全面的升級(jí)設(shè)計(jì)。同時(shí)，在中心粒徑方面可以進(jìn)行調(diào)整。而在成品率可以幾近100%的程度，無(wú)論是在質(zhì)量方面，還是在含氧量的控制上，都可以將其實(shí)現(xiàn)良好的控制。

4.5 未來(lái)發(fā)展

在當(dāng)下的工業(yè)化發(fā)展中，在SMT當(dāng)中實(shí)現(xiàn)無(wú)鉛的加工方式越來(lái)越成為可能。進(jìn)行無(wú)鉛錫膏的加工制作，已經(jīng)成為人們關(guān)注的重要課題內(nèi)容。這種錫膏的性能優(yōu)勢(shì)較為的明顯。當(dāng)下無(wú)鉛錫膏分為多種不同的類型。其中免清洗錫膏是當(dāng)下SMT生產(chǎn)工藝當(dāng)中的一種常見(jiàn)類型，是基于特殊合金成本，以及氧化物含量較少的球形錫粉進(jìn)行煉制而已呈。當(dāng)下在SMT錫膏在使用的過(guò)程中，可以很好的應(yīng)用在一些連續(xù)性的陰衰當(dāng)中。在這種產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，可以很好的在高信賴度的低離子性活化劑系統(tǒng)，讓其中殘留較少的絕緣阻抗。

在SMT封裝工藝當(dāng)中，是一種基于高密度錫膏生產(chǎn)工藝的類型，以此將生產(chǎn)超精度球形錫粉所使用的助劑、添加劑，在經(jīng)過(guò)自動(dòng)配比之后，以此與進(jìn)料設(shè)備進(jìn)行充分的混合。而在反應(yīng)爐過(guò)載之后，其安全裝置與中央控制中心，都需要在自動(dòng)配比設(shè)備的控制下進(jìn)行操作。對(duì)于加工之后的成品，送入到自動(dòng)控溫?cái)嚢璨圻^(guò)載，以此可以讓SMT專用的錫粉有著較高的工藝簡(jiǎn)化程度，同時(shí)設(shè)備的造價(jià)也相對(duì)較低。在未來(lái)的發(fā)展中，需要結(jié)合起當(dāng)下的技術(shù)工藝，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的分析與設(shè)計(jì)，對(duì)其設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的改良，以此可以很好的滿足設(shè)備的使用需求。

在SMT專用工藝下的無(wú)鉛錫膏，在印刷過(guò)程中，具備著良好的流動(dòng)性，同時(shí)落錫性也較為的良好。對(duì)于一些低于0.3mm間距的焊盤而言，也可以在使用的過(guò)程中，完成精美的印刷效果。對(duì)于這種連續(xù)的印刷工作而言，其粘性的變化較少。而在鋼網(wǎng)的可操作性時(shí)間方面，可以很好的控制在8小時(shí)之間，并不會(huì)出現(xiàn)粘度的變化。以此，可以很好的保障在加工的過(guò)程中，其連續(xù)印刷的效果良好。而在實(shí)際的連續(xù)印刷過(guò)程中，由于粘性的變化較少，以此在鋼網(wǎng)的可操作性時(shí)間上，不會(huì)出現(xiàn)圖形的坍塌，以此對(duì)貼片組件方面的質(zhì)量影響。另外，可以很好的應(yīng)用到不同檔次下的焊接設(shè)備上。這樣的工藝下，并不需要在充氮的環(huán)境下開(kāi)展，可以完成高效率的焊接工作。而在一些較寬的回流焊爐當(dāng)中，可以表現(xiàn)出良好的焊接性能。而在SMT專用焊膏焊接之后，所出現(xiàn)的殘留較少，使得在焊點(diǎn)上較為飽滿的情況下，可以有著較大的絕緣抗組，進(jìn)而就可以實(shí)現(xiàn)免洗的效果。

對(duì)于這種設(shè)備的出現(xiàn)，可以很好的滿足當(dāng)下眾多的焊接需求。同時(shí)，在當(dāng)下市場(chǎng)高速發(fā)展下，出現(xiàn)越來(lái)越多的產(chǎn)品，對(duì)于錫粉的要求也越來(lái)越高。因此，就需要在未來(lái)的發(fā)展中，可以很好的實(shí)現(xiàn)加工工藝的優(yōu)化與升級(jí)，這樣使得形成較高的加工效果。另外，還要在發(fā)展的過(guò)程中，加大對(duì)錫粉的研究，以此設(shè)計(jì)出更多先進(jìn)的加工工藝[5]。

5 總結(jié)

綜上所述，對(duì)于當(dāng)下的電子產(chǎn)品制造而言，錫粉是一種十分重要的原材料，因此就需要在實(shí)際的使用過(guò)程中，可以很好的進(jìn)行錫粉加工工藝方面的優(yōu)化與升級(jí)，以此最大程度上提升生產(chǎn)加工的整體質(zhì)量，保障設(shè)備可以在使用的過(guò)程中，提升設(shè)備的性能。