锡膏制作工艺详解:从原料到应用

锡膏是电子焊接的核心材料，制作工艺需精准控制原料配比、微观结构及性能参数，最终适配电子组装的印刷、焊接需求。

从原料制备→锡膏配制→质量检测→存储→应用工艺全流程详解：

核心原料：焊锡粉末与助焊剂的制备:

 锡膏的核心成分为 “焊锡粉末（占比85-90%）” 和 “助焊剂（占比10-15%）”，两者的性能直接决定锡膏的焊接效果。

 1. 焊锡粉末的制备（核心原料）

 焊锡粉末是锡膏的“骨架”，其成分、粒度、形状、氧化度是关键指标（无铅锡膏常见成分为Sn-Ag-Cu，如SAC305；有铅为Sn-Pb等）。

 步骤1：金属原料提纯与配比

选用高纯度金属单质（如Sn纯度≥99.99%，Ag≥99.95%，Cu≥99.9%），按目标合金成分精确称量（如SAC305：Sn 96.5%、Ag 3.0%、Cu 0.5%），确保杂质（如Fe、Zn、Al等）含量＜50ppm（避免影响焊点强度）。

步骤2：合金熔炼

将金属原料投入真空熔炼炉（或惰性气体保护炉，如N₂、Ar），升温至合金熔点以上30-50℃（如SAC305熔点217℃，熔炼温度约250-300℃），搅拌使金属完全熔合，同时通过真空脱气（去除H₂、O₂等气体）和精炼剂（如硼砂）除杂，确保合金成分均匀、无气泡。

步骤3：雾化制粉（关键工艺）

熔炼后的合金液通过雾化法制成粉末，核心是将液态合金破碎成细小颗粒，控制粒度（如Type 3：25-45μm；Type 5：20-38μm，适配细间距焊接）和形状（球形度越高，锡膏流动性越好）。

气体雾化：高压惰性气体（N₂或Ar）从喷嘴高速喷出，冲击合金液流，使其破碎成液滴，冷却后形成粉末（球形度高，粒度分布窄，适合精密焊接）。

离心雾化：合金液滴落在高速旋转的圆盘上，被离心力甩出破碎成粉末（效率高，成本较低，适合中粗粒度）。

雾化后需筛分（通过不同目数筛网），筛选出符合粒度要求的粉末，同时检测氧化度（用激光粒度仪、SEM分析球形度和表面氧化层厚度，氧化度过高会导致焊接润湿性差）。

 2. 助焊剂的制备（功能核心）

 助焊剂决定锡膏的焊接活性、粘度、触变性及残渣特性，由多种成分复配而成：

 基础树脂（如松香、合成树脂）：提供粘性，防止元器件脱落，调节残渣特性（如免洗型用低残渣树脂）。

活化剂（如有机酸、有机胺盐）：去除焊盘/引脚表面氧化层（R-COOH + MeO → R-COOMe + H₂O），需控制活性强度（避免腐蚀）。

溶剂（如乙醇、乙二醇乙醚）：溶解其他成分，调节助焊剂粘度（溶剂挥发速度影响印刷后锡膏的稳定性）。

触变剂（如氢化蓖麻油、气相二氧化硅）：赋予锡膏触变性（静置时粘稠，受力印刷时流动，印刷后保持形状不坍塌）。

添加剂：抗氧化剂（防止焊锡粉末氧化）、表面活性剂（改善润湿性）、缓蚀剂（减少活化剂对PCB的腐蚀）等。

 制备流程：

1. 按配方称量各成分，将溶剂加热至50-80℃（加速树脂溶解）；

2. 依次加入树脂、活化剂、触变剂，高速搅拌（1000-3000rpm）30-60分钟至均匀；

3. 真空脱泡（去除搅拌产生的气泡），过滤（1-5μm滤膜）去除颗粒杂质，得到澄清透明的助焊剂。

 锡膏配制：焊锡粉末与助焊剂的混合

 将焊锡粉末与助焊剂按比例混合（粉末85-90wt%，助焊剂10-15wt%），核心是实现均匀分散，避免团聚和气泡。

 混合设备：真空行星搅拌机（兼具公转和自转，产生强剪切力）或双螺杆混合机。

工艺参数：

真空度：-0.08~-0.1MPa（防止空气混入形成气泡）；

转速：公转50-150rpm，自转200-500rpm；

时间：30-60分钟（根据锡膏粘度调整，确保粉末完全被助焊剂包覆）；

温度：控制在25±5℃（避免溶剂挥发导致粘度上升）。

关键指标：混合后锡膏应均匀无颗粒感，粘度（用旋转粘度计测，25℃下通常100-300Pa·s）、触变指数（TI=1rpm粘度/10rpm粘度，一般2.5-4.0）符合要求。

质量检测与分装；

混合后的锡膏需通过严格检测，确保性能达标：

理化性能：粘度、触变指数、固含量（溶剂挥发后剩余物比例）、焊锡粉末粒度分布（激光粒度仪）。

焊接性能：

润湿性测试（铺展率≥80%，焊点无虚焊、针孔）；

焊球测试（印刷后加热，焊球数量≤规定值，避免短路）；

腐蚀性测试（铜镜腐蚀、IPC-B-25测试，确保无腐蚀）。

环保合规：检测铅、镉、汞等受限物质（符合RoHS、REACH），无铅锡膏铅含量＜1000ppm。

 分装：合格锡膏在洁净车间（Class 1000级）分装至 syringe（针管）或罐式包装，真空密封（防止吸潮和溶剂挥发），贴标签（标注型号、批次、保质期、存储条件）。

 存储与预处理（保障使用性能）；

 锡膏对温湿度敏感，需严格控制存储与使用前处理：

 存储：0-10℃低温冷藏（减缓助焊剂老化和焊锡粉末氧化），保质期通常6个月（从生产日起）。

使用前预处理：

1. 回温：从冰箱取出后，室温（23±2℃）静置4-8小时（避免冷凝水进入锡膏）；

2. 搅拌：用手动或自动搅拌器搅拌2-3分钟（使焊锡粉末与助焊剂重新均匀分散，恢复触变性）。

 应用工艺（从印刷到焊接）；

 锡膏的最终应用需匹配SMT（表面贴装技术）全流程，核心步骤包括：

 1. 印刷：

通过钢网（激光雕刻或化学蚀刻，开孔尺寸匹配焊盘）将锡膏转移到PCB焊盘上；

关键参数：印刷速度（20-50mm/s）、刮刀压力（5-15N）、钢网与PCB间距（0.1-0.3mm），确保锡膏厚度均匀（±10%）、无桥连/漏印。

2. 贴片：

贴片机将元器件精准放置在印刷好的锡膏上，锡膏的粘性（助焊剂作用）暂时固定元器件。

3. 回流焊：

通过回流焊炉加热，使锡膏经历“预热→恒温→回流→冷却”四阶段：

预热（150-180℃）：挥发溶剂，激活活化剂，避免元器件热冲击；

恒温（180-200℃）：进一步去除氧化层，防止焊锡粉末提前熔化；

回流（峰值230-260℃，无铅锡膏）：焊锡粉末熔化，润湿焊盘/引脚，形成合金焊点（如Cu₆Sn₅金属间化合物，确保连接强度）；

冷却：焊点快速凝固（冷却速率5-10℃/s），避免晶粒粗大导致焊点脆性。

4. 检测：

外观检测（AOI）、X射线检测（BGA等隐蔽焊点），确保无虚焊、桥连、空洞（空洞率＜5%）。

锡膏制作是“金属冶金（制粉）→化学复配（助焊剂）→精密混合（锡膏）→工艺适配（应用）”的系统工程，每一步都需控制微观结构（粉末粒度、

助焊剂活性）和宏观性能（粘度、触变性），最终实现电子元器件与PCB的可靠连接，广泛支撑消费电子、汽车电子、医疗设备等领域的精密制造。