โซลเดอร์เพสต์ SMT ไร้สารตะกั่ว เป็นวัสดุบัดกรีที่สำคัญในเทคโนโลยี Surface Mount Technology (SMT) ใช้เพื่อสร้างการเชื่อมต่อโลหะผสมระหว่างส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ (เช่น ตัวต้านทาน, ตัวเก็บประจุ, LED, IC ฯลฯ) และแผ่นบัดกรีของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) คุณสมบัติหลักคือปราศจากสารตะกั่วและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (เป็นไปตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมระหว่างประเทศ เช่น ROHS, REACH) ซึ่งเข้ามาแทนที่โซลเดอร์เพสต์แบบมีสารตะกั่วแบบดั้งเดิม (เช่น Sn63/Pb37) เพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายจากสารตะกั่วต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม

I. องค์ประกอบพื้นฐาน

โซลเดอร์เพสต์ SMT ไร้สารตะกั่ว ประกอบด้วยผงดีบุก (โลหะผสม) และฟลักซ์ผสมกันในอัตราส่วนที่กำหนด:

• ผงดีบุก: คิดเป็นประมาณ 90% (โดยน้ำหนัก) เป็นส่วนประกอบหลักสำหรับการนำไฟฟ้าและการยึดติด โลหะผสมไร้สารตะกั่วทั่วไป ได้แก่:
  • ชุด Sn-Ag-Cu (เช่น Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5): โซลเดอร์เพสต์อุณหภูมิปานกลางถึงสูง เหมาะสำหรับกระบวนการ SMT ทั่วไป
  • ชุด Sn-Bi (เช่น Sn42/Bi58): โซลเดอร์เพสต์อุณหภูมิต่ำ เหมาะสำหรับส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อน
  • ชุด Sn-Ag-Bi (เช่น SnAg0.3Bi35): โซลเดอร์เพสต์อุณหภูมิปานกลางถึงต่ำ ปรับสมดุลจุดหลอมเหลวและคุณสมบัติทางกล
• ฟลักซ์: คิดเป็นประมาณ 10% (โดยน้ำหนัก) หน้าที่ของฟลักซ์ ได้แก่ การละลายออกไซด์บนพื้นผิวบัดกรี (Activator), การปรับความหนืดของโซลเดอร์เพสต์ (Solvent, Thixotropic agent), การป้องกันการเกิดออกซิเดชันระหว่างการบัดกรี (Antioxidant) และการรักษารูปร่างของโซลเดอร์เพสต์หลังการพิมพ์ (Anti-slump agent)

II. การจำแนกประเภท (ตามอุณหภูมิ Reflow)

โซลเดอร์เพสต์ SMT ไร้สารตะกั่ว สามารถแบ่งออกเป็นสี่ประเภทตามอุณหภูมิการบัดกรีแบบ Reflow:

III. การแนะนำโดยละเอียดเกี่ยวกับโซลเดอร์เพสต์ไร้สารตะกั่วอุณหภูมิต่ำ

โซลเดอร์เพสต์ไร้สารตะกั่วอุณหภูมิต่ำ เป็นส่วนสำคัญของโซลเดอร์เพสต์ SMT ไร้สารตะกั่ว โดยมีข้อได้เปรียบหลักคือจุดหลอมเหลวต่ำ (โดยทั่วไป ≤138℃) ใช้สำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความทนทานต่อความร้อนต่ำ เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อส่วนประกอบหรือ PCB จากการ Reflow ที่อุณหภูมิสูง

คุณสมบัติหลัก

• จุดหลอมเหลวต่ำ: จุดหลอมเหลวของโลหะผสมทั่วไป (เช่น Sn42/Bi58) อยู่ที่ประมาณ 138℃ (ต่ำกว่า 217℃ ของโซลเดอร์เพสต์อุณหภูมิสูงมาก) ช่วยลดความเสียหายจากความเครียดจากความร้อนต่อส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ (เช่น เม็ดไฟ LED, ส่วนประกอบที่บรรจุด้วยพลาสติก)
• การปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม: ปราศจากสารตะกั่ว ปราศจากฮาโลเจน (สำหรับบางผลิตภัณฑ์) เป็นไปตามข้อกำหนดของ ROHS, REACH และคำสั่งอื่นๆ ซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมของการผลิตอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่
• ประสิทธิภาพการบัดกรี:
  • การเปียกที่ดี: สามารถแพร่กระจายและเปียกผิวของแผ่นบัดกรีและขาของส่วนประกอบได้อย่างรวดเร็ว สร้างรอยบัดกรีที่สมบูรณ์
  • อัตราช่องว่าง/ฟองอากาศต่ำ: สูตรฟลักซ์พิเศษช่วยลดการเกิดก๊าซในระหว่างการบัดกรี ทำให้ลดอัตราการทำซ้ำ
  • การป้องกันการเชื่อมต่อข้าม: ไม่ยุบตัวง่ายหลังการพิมพ์ หลังการ Reflow แทบไม่เกิดการลัดวงจรระหว่างขา
• ความสามารถในการปรับกระบวนการ:
  • ช่วงหน้าต่างกระบวนการ Reflow ที่กว้าง: สามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่กว้างขึ้น เหมาะสำหรับอุปกรณ์บัดกรี Reflow หลากหลายเกรด
  • เหมาะสำหรับการพิมพ์ด้วยท่อ/การจ่ายด้วยเข็ม: บางรุ่น (เช่น X5) ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการจ่ายที่มีความแม่นยำสูง เหมาะสำหรับส่วนประกอบขนาดเล็ก
• การจัดเก็บและการใช้งาน:
  • ต้องเก็บในตู้เย็นที่อุณหภูมิ 5-10℃ มีอายุการเก็บรักษาประมาณ 6 เดือน
  • ก่อนใช้งาน ควรนำมาปรับอุณหภูมิห้อง 2-4 ชั่วโมง เพื่อหลีกเลี่ยงความชื้นที่ทำให้เกิดเม็ดดีบุก
  • คนให้เข้ากันก่อนใช้งาน ห้ามนำโซลเดอร์เพสต์ที่ไม่ได้ใช้กลับคืนภาชนะเดิม เพื่อป้องกันการปนเปื้อน

โลหะผสมและการใช้งานทั่วไป

โลหะผสมหลักของโซลเดอร์เพสต์ไร้สารตะกั่วอุณหภูมิต่ำคือชุด Sn-Bi (เช่น Sn42/Bi58); บางผลิตภัณฑ์จะเติมเงินในปริมาณเล็กน้อยเพื่อเพิ่มความแข็งแรงทางกล สถานการณ์การใช้งานหลัก ได้แก่:

• ผลิตภัณฑ์ LED ระดับไฮเอนด์: เช่น เม็ดไฟ LED, จอแสดงผล LED เพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพของแสงหรือการเสียรูปของบรรจุภัณฑ์เนื่องจากอุณหภูมิสูง
• ส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อน: เช่น เซ็นเซอร์, แผงป้องกันแบตเตอรี่, ส่วนประกอบที่บรรจุด้วยพลาสติก เพื่อป้องกันความเสียหายของโครงสร้างภายในจากอุณหภูมิสูง
• กรณีที่พื้นผิว SMT มีความทนทานต่อความร้อนต่ำ: เช่น PCB แบบยืดหยุ่น (FPC), PCB แบบบาง เพื่อลดความเสี่ยงของการเสียรูปจากความร้อน