电路板焊接中锡膏的管理与印刷

一、焊膏冷藏储存

电路板生产经常用到的锡膏是由锡合金的正圆小球，搭配一半体积的有机辅料，均匀掺和而成。但由于两者比重相差极大，放置过久后难免会出现分离沉淀的现象，且当储存温度较高时其分离现象还将更为恶化，甚至氧化现象也较容易发生，对印刷性与流变性乃至后来的焊锡性都会产生不良影响。故只能置于冰箱中(5—7℃)冶藏以保証其用途与寿命。

二、乾燥环境

锡膏很容易吸水(Hygroscopic)，一旦吸入水份后各种特性将大幅劣化，难免在后续作业中製造很多烦恼(例如鍚球)，故现场印刷环境中的相对溼度不可超过50％，温度范围应保持在22—25℃，并应彻底避免吹风以减少乾涸的发生。否则会很容易失去印刷性并造成锡膏的氧化，进而亦将耗损掉助焊剂在除鏽功能方面的能量，导致脚面与垫面原本应有除鏽能力之不足，甚至可能引发坍塌搭桥、四处飞溅的锡球’并使得黏著时间(Tack Time)也为之缩短。

三、回温后开封使用

锡膏离开冰箱后，一定要在乾燥的室温环境中，放置4—6小时达到其内外均温后才能开封使用。不要被容器外表已经不冷所骗过，必须内外彻底回温后才可开封。凡当锡膏之整体温度低于室内之露点(Dew Point)时，锡膏外表会将空气中的水份予以冷凝而附著成水珠。所谓露点是指气温不断下降中，空气中的水气会持续增多，直到饱和〈100RH〉爲止，其所对应的温度即称爲"露点"。冰箱取出的空杯其表面很快会有水珠附著就是这个道理。而且锡膏也不宜快速加温回温，以防助焊剂或其他有机物的分离。

未开封前已回温的锡膏，要连瓶一起放在公转与自转合併的搅拌机中，并就容器之不同位向予以定时转动，以达到内盛锡膏整体均质的目的。正确开封的锡膏，还要用小型压舌片採固定方向温和搅拌约1-3分钟，使整体之分佈更爲均匀，不宜强烈与过度搅拌，以免锡膏受损及在剪应力(Shear Force)方面的弱化，进而可能导致坍塌甚至焊后搭桥短路的发生。

图1、良好的锡膏不但在印刷时不可糊涂与变形，正常压力踩脚时也不可发生坍塌与移位，

否则回焊后一定会出现搭桥短路的麻烦。

钢板上的锡膏若未能全数用完而必须刮回储存时，则应另外单独存放，不可与新膏混和。爲了节省成本起见，当旧膏再次回到钢板上用于较低阶产品时，亦应另掺较多量的新膏以调和使用。搭配比例则以方便印刷之施工爲原则，也有品质较严的业者则宁可不用旧膏。至于有铅与无铅锡膏当然是绝对不能混用，必须要将钢板彻底用溶剂（IPA)洗淨，才能换膏。

四、钢板开口(Aperture)

通常无铅锡膏  (例如SAC305)  中的金属比重，较有铅者轻约17% (SAC305为7.44；有铅Sn63者为8.4)，且无铅者之沾锡性较差，故助焊剂在比率上也会多加一些(达11—12％bywt)，以加强去鏽助焊之能力。如此将使得锡膏对钢板之黏著性增大，在浓稠不易推动的状况中，印后必须要放慢向下之脱板速度，以减少印膏发生局部拉起与带走漏印的麻烦。

焊性良好的有铅鍚膏，其钢板开口(Aperture)一般要比PCB的承垫(Pads)需小一点，一来可节省用膏，二来也可达到减少外溢短路的烦恼。但无铅锡焊性较差，常需放大开口与承垫的比率爲1：1 ，甚至超过承垫到达扩印(Overprint)的地步才行。事实上无铅锡膏癒合时的内聚力很大，很容易就会把外缘部份拉回到中央来。再者输送轨道上待印的PCB，到达定位上升触及钢板底面之际，其待印板底部的支撑一定要够强才行。也就是说在刮刀动态施压中板子不可出现下沉之变形，以减少诸多后患的发生。印刷檯面之左右爲X轴，远近爲Y轴，板厚爲Z轴，必须要将正确的板厚读値输入电脑，以达到待印板上的钢板与轨道平齐，刮印中才不致造成刮刀的受损。其板厚要用千分卡（Caliper)仔细测量与输入才不致发生差错。

五、刮刀速度与压力

电路板厂家的刮刀速度平均爲1-3吋/秒，印速加快时印压也会增大，致使刮刀与钢板的磨擦加剧，连带温度上升又将破坏锡膏的抗剪力，进而会使黏度转稀，造成锡膏著落的不良与容易坍塌。以及于钢板下缘的溢出甚至搭桥短路，而且还会使得刮刀磨损增加。故通常只要找到良好印速后，即不可任意加快。但施工时若发现锡膏太稠、不易脱离钢板，著床性不佳时；则亦可稍行加速约1吋/秒，以便浓稠度得以减弱而方便施工。

图2、左图说明正常速度与压力下刮刀行走后的钢板表面，不应出现任何锡膏的残迹，

清洁溜溜光可鑑人才是正常现象。上左爲Type 4锡膏的印样，上右爲Type 3的印样。

当刮刀用力向前推行的同时，也会产生一种向下的压力(Downward Pressure)，迫使锡膏通过钢板开口而到达垫面。对无锡膏而言，每当行走1吋中将产生1-1.5磅的向下压力；此时所刮过的钢板表面应呈现清洁光泽的外观，正如同汽车挡风玻璃被雨刷刮过的整洁清爽一般，即爲其最适压力的表徵。换句话说良好刮压的钢板，其表面不应残留任何锡膏的痕迹。

凡当刮压太重时，则印膏中心处会出现掠过性的浮刮（Scooping)缺点，也会发生溢出(Bleed Out)情形。有时可从著膏区的绿漆边缘处，看到一连串锡粒的残存，或外侧锡粒已被压扁者，均爲已发生Bleed Out的明証。倘若刮压不足以致钢板表面尚留有锡膏残迹时，其藕断丝连下又将出现印膏局部被撕起带走的“撕印”(Torn Prints)，更将引发覆盖不足或提早乾涸等问题。事实上刮压与印速 (Print Speed)成正比，只要降慢印速即可减轻刮压，此等由于重压而发生的问题也都将自然消失了。

图3、左爲刮刀下沉太多所造成印膏的浮刮现象，中爲钢板开口不洁所引发的溢出与糊印，

右爲待印板印妥后下降脱模太快所造成的撕印。

刮刀不宜太长，否则涂抹面积太广，左右两侧超出待印区域之无效印面，只会造成提早乾涸的负面效应而已。採用短刀时两侧溢出者应以手动方式栘回印区之内，以免动静差别太久而造成锡膏的变性。

六、缓脱之降(Separation Distance)

当板面已完成锡膏印刷之作业，该加工板即将在各顶柱移开后，会先行自动缓降以脱离不鏽钢模板。但由于模板开口与印膏两者尚有黏著力量，因而当板面的印膏欲自开口处下降脱离之际，其动作必须缓慢温柔，以免牵动印膏造成不根之狗耳(Dog Ear)现象。直到印膏已全部安全降离脱出模板开口为止，才可对待印板进行较快速的续降与平移动作。此段安全性缓降之落差即称之为“缓脱降距”。通常此段小心翼翼的降距约为0.1吋(即100mil)。困难印品如CSP等圆垫而言，其降速应保持在0.1一0.2 in／sec至于其他不太关键的印垫则可加快到0.3—0.5 i n／sec之降速。凡当生产已顺利时，此段降距的耗时还可予减缩短，以提高效率节省全线直通所需的时间。至于难度高的产品则应从延缓其降速做起，以减少品质问题。

图4、此亦爲印后下降脱模太快所拉扯出现的狗耳（Dog Ear)^现象。

七、著膏板隙(Print一Gap or Snap一Off)

是指待印板上升触及钢板底面之际’刻意在两板间预留出的细小间隙而言。此一小段垂直间隙，可协助钢板开VI将锡膏释放在承垫上的动作，并稍可增加锡膏印著的厚度。但当锡膏之黏度较稀时，则此种垂直间隙则应加以减缩，以免印膏自著落区向外溢出(Bleed Out)，进而导致相邻印膏间的搭桥短路。

在已校正之印机决定上述板隙之前，须先将待印板的精确板厚读值(包括绿漆白字在内)输入电脑中；一般均将其板隙设定为0，即所谓的轻贴式印刷(On Contact Printing)。此种设定值将可使钢板开VI与承垫之间，出现一种密贴套圈式(GaSketing)的闭合作用，可防止印膏之外溢，并可得到分佈均匀高矮一致的锡膏厚度。

八、钢板(模板)的清洁

使用过的钢板应加以清洁，务使底面与各开口中不致积累太多的残渣，甚至乾涸结壳而不易清除。操作中钢板底面可常规採用滚动布轮(已沾IPA)式的初步清洁，若发现无法奏效时则可戴手套採己沾异丙醇(IPA)之抹布，或专用清洁液沾溼之抹布用力擦洗。此种专用清洁液应不至对开口中仍存在的锡膏造成伤害。通常每印完2-5板子时，即应对钢板底面进行初步清洁。