如何看待溫度對錫膏助焊劑的影響
如何看待溫度對錫膏助焊劑的影響
作為錫膏配方的一部分，助焊劑是對改進焊接效果不可或缺的材料。助焊劑能夠起到去除氧化層，改變焊接表面張力和調(diào)節(jié)錫膏粘度等作用。因此助焊劑的選擇對錫膏印刷性和點膠性至關重要。眾所周知，溫度是影響化學反應的的重要因素。因此溫度對助焊劑活性也會有很大的影響。
環(huán)境溫度對助焊劑影響
由于多數(shù)情況溫度會加快化學反應速率。如果儲存時溫度把控不到位，錫膏的助焊劑成分性質(zhì)會發(fā)生變化從而影響焊接性。因此，錫膏一般需要儲存在0-10℃的冷藏箱中。此外，生產(chǎn)車間溫度需要控制在30℃以下。有時候在完成錫膏印刷工作后會暫停幾個小時，然后再繼續(xù)開始錫膏印刷作業(yè)或者將印刷完的PCB板進行回流。這段停機時間使得錫膏長時間停留在鋼網(wǎng)上或者PCB上，增加了錫膏接觸空氣的機會，且如果環(huán)境溫度高會加快的溶劑揮發(fā)，使得錫膏發(fā)干，粘度下降，回流后出現(xiàn)錫膏立碑等問題。
回流焊接溫度影響
助焊劑的活性溫度范圍需要覆蓋整個回流焊接過程?；亓鬟^程中的升溫速度和停留時間會影響助焊劑的性能。對于無鉛錫膏，預熱階段通常持續(xù)數(shù)十至上百秒，且升溫速率一般是1.5℃-3℃。在預熱區(qū)，過快的升溫速率會使助焊劑溶劑成分快速揮發(fā)，焊盤還沒有完全被潤濕，從而導致生成的焊點形狀不均勻?；亓鲄^(qū)升溫速率略有不同，通?？刂圃?.5℃-3℃左右。由于經(jīng)歷了預熱區(qū)和恒溫區(qū)，溫度上升到了較高的水平，且助焊劑成分在不斷揮發(fā)。為了讓剩余助焊劑更好輔助潤濕，需要較快的升溫速率確保達到錫膏熔點時助焊劑仍能起到潤濕作用。
錫膏助焊劑配方溫度的影響
在調(diào)配助焊劑時的配方溫度也對助焊劑的性能有影響。比如觸變劑在高溫下容易分解。如果配方溫度太高，助焊劑就會因為觸變性分解而粘度下降，從而導致熱坍塌。Kwon et al. (2019)對SAC305焊粉與松香助焊劑制成錫膏并對配方溫度進行了研究。Kwon et al.采用了100℃，150℃和200℃的助焊劑配方溫度，在150℃加熱條件下，錫膏坍塌率隨助焊劑配方溫度升高而升高 (圖1)。可以知道，當配方溫度越高，錫膏的抗坍塌性能越差。此外，由圖2可以發(fā)現(xiàn)過高的配方溫度錫膏會造成更嚴重的錫膏橋連現(xiàn)象。
圖1.熱坍塌率和助焊劑配方溫度的關系 (Kwon et al, 2019)。
圖2. SAC305錫膏固化后橋梁情況，配方溫度:（a)100℃; (b)150℃; (c)200℃ (Kwon et al, 2019)。
深圳市福英達對高可靠性無鉛錫膏生產(chǎn)有著相當成熟的經(jīng)驗和技術。福英達無鉛錫膏囊括低溫系列和中高溫系列。Sn42Bi58共晶錫膏和SnBiAg系列無鉛錫膏能用于低溫焊接環(huán)境，減少熱應力帶來的焊盤翹曲等問題。SnAg3Cu0.5系列中溫錫膏熔點217℃左右，焊點推拉力和導電性優(yōu)秀。對于高溫環(huán)境如功率器件等設備封裝，福英達共晶金錫錫膏能發(fā)揮出其高熔點(280℃)的特點。
參考文獻
Kwon, S., Lee, H.J. & Yoo, S. (2019), “Effects of flux formulation temperature on printing and wetting properties of Sn–3.0Ag–0.5Cu solder”. Journal Materials Science: Materials in Electron 30, pp. 8493–8501.
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