SMT錫膏用錫粉加工設備類型及發展研究

章 繼，王欣瑞，楊仕印

（昆明鐵道職業技術學院，云南 昆明 650208）

在長期的發展中，電氣錫焊料得到了較為長遠的發展，當下已經呈現出絲、條、棒、珠等多種類型的錫料。電子錫焊料的發展，主要是受到我國內電子工業的高速成長，因此相比較一些國外的產品而言，具有著較強的競爭力。但是在一些精細化的產品以及某些高端應用領域，我國始終生產工藝存在著一定的落后問題，因此就需要在未來的發展中，可以得到全面的發展。

1 錫粉現狀

在當下全球經濟的發展中，對于焊錫粉的總體需求量普遍在20000噸上下，其中一半以上都來自于中國大陸地區。我國當下在全國共有20多家錫粉生產廠家，總體產能在1.6噸左右，占據著全球生產量的八成以上。

在當下市場規模不斷擴大的過程中，使得消費類電子產品成為了當下焊錫粉應用的最重要領域。當下的手機、筆記本為主導的電子產業，所使用的焊錫膏類型，主要是T3、T4粒徑的焊錫粉。而在全球對于錫粉的使用上，基本上都是對這兩種類型錫粉的使用。另外，伴隨著當下電子元器件的精細化程度不斷的提升，出現變窄技術的發展趨勢，因此T5、T6、T7類型的焊錫粉，越來越得到了人們的重視。這種類型的焊錫粉，也被稱為超細粉，在未來的發展中，勢必會成為焊錫粉工業生產的主要發展方向。當下在細分的制備技術方面，主要應用的是超聲霧化技術與離心霧化技術。傳統的氣霧化技術，由于在使用的過程中，會導致制備的錫粉良品率不足，已經不再受到人們的使用。當下在進行制備的過程中，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節。而在國外的研究中，主要采用的焊錫粉技術也基于多樣性的發展。特別是在一些企業當中，已經初步實現了集霧化制粉、氣動精密分選、篩分技術一體化的生產技術，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、節能、環保的連續化生產，這樣的產品在生產出來之后，可以有著較高的質量[1]。

2 錫膏現狀

當下全世界每年對于焊錫膏的需求量，基本上都在2.5噸左右，同時我國成為了當下全世界最大的電子制造基地，眾多的外國廠商都在中國境內開展了錫膏生產廠。錫膏是一種在電子產品的生產加工中，所不可或缺的一種基礎材料。同時也是在使用SMT工藝組裝過程中的基礎技術。在未來的發展中，其電子產品逐漸呈現出集成化、復雜化的趨勢，因此普遍的都將SMT工藝技術，取代了傳統的THT工藝，這樣就使得在錫膏的未來發展中，有著更加廣闊的前景。另外，錫膏不僅僅是當下普通消費類電子在使用SMT貼片加工工藝當中的重要材料，還被有效的應用到了一些LED芯片倒裝固晶工藝當中。

3 SMT貼片中錫膏的保存以使用環境

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

4 錫粉的加工設備以及未來發展方向

4.1 錫粉品質

在當下的錫粉加工過程中，企業對于錫粉往往有著針對性的要求。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

在當下錫粉當中的含氧量方面，主要由三個不同的部分所構成，分別是氧化氧、溶解氧以及吸附氧這三種不同的類型。因此，在對其材料進行檢測的過程中，一旦沒有出現朗繆爾特征，就可以表示其中吸附氧并不存在。

而在一些含氧量過高的錫粉，就會使得在錫膏回流的過程中，出現錫珠不良的問題。而在錫粉當中的含氧量過低的情況下，會使得錫膏的外觀較為的粗糙，甚至會出現發干的問題。

因此，通常情況下，對于含氧量的控制上，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

在錫粉當中存在的氧化物，主要是由于在生產加工的過程中，受到其內部原料錫錠的影響。在使用質量較高的錫錠進行錫粉的生產加工之后，可以很好的控制氧化物的出現。而一旦使用了一些回收之后的錫錠，就會導致錫粉當中氧化物含量較高。

4.4 錫粉的合金比例

在生產SMT錫膏所使用的錫粉設備的發展過程中，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發展過程，以此就可以生產出不同標準不同質量的細分。

4.4.1 氣體霧化法

在使用氣體霧化法的過程中，主要就是利用高速的氣流，經過噴嘴流出，以此對熔融液體實現沖碎、霧化成小液滴的效果。在之后的沉降處理，并通過冷卻的方式，固化成粉末顆粒。這樣的技術方式，有著制粉率較高、產量大的優勢。但是在實際的生產加工過程中，基本上產品都是基于橢球形的形狀，同時在表面較為的粗糙，同時有著微粉的吸附，在其中的含氧量也較高。當下粉末粒度分布較為的廣泛，同時在為細分的比例方面也偏高，而在后續的加工處理過程中，處理的工藝難度較高，在氮氣消耗方面，加大的提升了生產加工的成本投入，當下已經不再使用這種技術工藝。

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中，對其金屬液晶到相撞致。導流到旋轉盤的中心位置，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，并在旋轉盤上形成一種薄薄的液膜。而在液膜到達到了旋轉盤的邊緣之后，就可以被液化成液滴。對于這些液滴而言，可以凝固成粉末，并生產出高圓度的多種型號的金屬粉末。

在旋轉盤離心霧化的過程中，最初是由美國公司研發出來，并由于生產過程中其粉末在尺寸、形貌的可控性優勢，主要受到了全世界的重視。同時，在生產加工的過程中，其低廉的生產成本，也讓該技術得到了更加廣泛的推廣，當下已經成為制備金屬或者合金粉末的一種十分重要的方法。

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

4.4.3 超聲波霧化法

對于這種超聲波霧化法，是近些年來研發出來的全新技術。生產加工的過程中，主要是利用超聲波的方式，對其熔化的金屬液滴，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程中，可以最大程度上保證焊錫粉的球形度，同時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的過程中，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。而在設備以及工工方面也操作的較為簡單，并良好的把控了產品的質量。同時，能耗方面也較小，成本投入也相對較低。

4.4.4 改良型離心霧化法

在當下的技術發展中，基于傳統的離心霧化法進行了改良與優化，因此建立出了改良型的離心霧化發。在該技術的使用中，所需要使用的設備尺寸較小，其霧化倉空間在直徑1.8m左右，同時在加工的過程中，采用的是全密封操作，另外氮氣的消耗量方面也較少，這樣在電機轉動的過程中，其轉速相對較高。這種技術的先進性在于，對于霧化盤進行了全面的升級設計。同時，在中心粒徑方面可以進行調整。而在成品率可以幾近100%的程度，無論是在質量方面，還是在含氧量的控制上，都可以將其實現良好的控制。

4.5 未來發展

在當下的工業化發展中，在SMT當中實現無鉛的加工方式越來越成為可能。進行無鉛錫膏的加工制作，已經成為人們關注的重要課題內容。這種錫膏的性能優勢較為的明顯。當下無鉛錫膏分為多種不同的類型。其中免清洗錫膏是當下SMT生產工藝當中的一種常見類型，是基于特殊合金成本，以及氧化物含量較少的球形錫粉進行煉制而已呈。當下在SMT錫膏在使用的過程中，可以很好的應用在一些連續性的陰衰當中。在這種產品的生產制造，可以很好的在高信賴度的低離子性活化劑系統，讓其中殘留較少的絕緣阻抗。

在SMT封裝工藝當中，是一種基于高密度錫膏生產工藝的類型，以此將生產超精度球形錫粉所使用的助劑、添加劑，在經過自動配比之后，以此與進料設備進行充分的混合。而在反應爐過載之后，其安全裝置與中央控制中心，都需要在自動配比設備的控制下進行操作。對于加工之后的成品，送入到自動控溫攪拌槽過載，以此可以讓SMT專用的錫粉有著較高的工藝簡化程度，同時設備的造價也相對較低。在未來的發展中，需要結合起當下的技術工藝，實現針對性的分析與設計，對其設備進行進一步的改良，以此可以很好的滿足設備的使用需求。

在SMT專用工藝下的無鉛錫膏，在印刷過程中，具備著良好的流動性，同時落錫性也較為的良好。對于一些低于0.3mm間距的焊盤而言，也可以在使用的過程中，完成精美的印刷效果。對于這種連續的印刷工作而言，其粘性的變化較少。而在鋼網的可操作性時間方面，可以很好的控制在8小時之間，并不會出現粘度的變化。以此，可以很好的保障在加工的過程中，其連續印刷的效果良好。而在實際的連續印刷過程中，由于粘性的變化較少，以此在鋼網的可操作性時間上，不會出現圖形的坍塌，以此對貼片組件方面的質量影響。另外，可以很好的應用到不同檔次下的焊接設備上。這樣的工藝下，并不需要在充氮的環境下開展，可以完成高效率的焊接工作。而在一些較寬的回流焊爐當中，可以表現出良好的焊接性能。而在SMT專用焊膏焊接之后，所出現的殘留較少，使得在焊點上較為飽滿的情況下，可以有著較大的絕緣抗組，進而就可以實現免洗的效果。

對于這種設備的出現，可以很好的滿足當下眾多的焊接需求。同時，在當下市場高速發展下，出現越來越多的產品，對于錫粉的要求也越來越高。因此，就需要在未來的發展中，可以很好的實現加工工藝的優化與升級，這樣使得形成較高的加工效果。另外，還要在發展的過程中，加大對錫粉的研究，以此設計出更多先進的加工工藝[5]。

5 總結

綜上所述，對于當下的電子產品制造而言，錫粉是一種十分重要的原材料，因此就需要在實際的使用過程中，可以很好的進行錫粉加工工藝方面的優化與升級，以此最大程度上提升生產加工的整體質量，保障設備可以在使用的過程中，提升設備的性能。