如何看待溫度對(duì)錫膏助焊劑的影響
如何看待溫度對(duì)錫膏助焊劑的影響
作為錫膏配方的一部分，助焊劑是對(duì)改進(jìn)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(duì)錫膏印刷性和點(diǎn)膠性至關(guān)重要。眾所周知，溫度是影響化學(xué)反應(yīng)的的重要因素。因此溫度對(duì)助焊劑活性也會(huì)有很大的影響。
環(huán)境溫度對(duì)助焊劑影響
由于多數(shù)情況溫度會(huì)加快化學(xué)反應(yīng)速率。如果儲(chǔ)存時(shí)溫度把控不到位，錫膏的助焊劑成分性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化從而影響焊接性。因此，錫膏一般需要儲(chǔ)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(shí)候在完成錫膏印刷工作后會(huì)暫停幾個(gè)小時(shí)，然后再繼續(xù)開(kāi)始錫膏印刷作業(yè)或者將印刷完的PCB板進(jìn)行回流。這段停機(jī)時(shí)間使得錫膏長(zhǎng)時(shí)間停留在鋼網(wǎng)上或者PCB上，增加了錫膏接觸空氣的機(jī)會(huì)，且如果環(huán)境溫度高會(huì)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(wèn)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(gè)回流焊接過(guò)程?；亓鬟^(guò)程中的升溫速度和停留時(shí)間會(huì)影響助焊劑的性能。對(duì)于無(wú)鉛錫膏，預(yù)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(yù)熱區(qū)，過(guò)快的升溫速率會(huì)使助焊劑溶劑成分快速揮發(fā)，焊盤還沒(méi)有完全被潤(rùn)濕，從而導(dǎo)致生成的焊點(diǎn)形狀不均勻。回流區(qū)升溫速率略有不同，通常控制在2.5℃-3℃左右。由于經(jīng)歷了預(yù)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(rùn)濕，需要較快的升溫速率確保達(dá)到錫膏熔點(diǎn)時(shí)助焊劑仍能起到潤(rùn)濕作用。
錫膏助焊劑配方溫度的影響
在調(diào)配助焊劑時(shí)的配方溫度也對(duì)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(huì)因?yàn)橛|變性分解而粘度下降，從而導(dǎo)致熱坍塌。Kwon et al. (2019)對(duì)SAC305焊粉與松香助焊劑制成錫膏并對(duì)配方溫度進(jìn)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)?？梢灾溃?dāng)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(guò)高的配方溫度錫膏會(huì)造成更嚴(yán)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(guān)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(dá)對(duì)高可靠性無(wú)鉛錫膏生產(chǎn)有著相當(dāng)成熟的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。福英達(dá)無(wú)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(wú)鉛錫膏能用于低溫焊接環(huán)境，減少熱應(yīng)力帶來(lái)的焊盤翹曲等問(wèn)題。SnAg3Cu0.5系列中溫錫膏熔點(diǎn)217℃左右，焊點(diǎn)推拉力和導(dǎo)電性優(yōu)秀。對(duì)于高溫環(huán)境如功率器件等設(shè)備封裝，福英達(dá)共晶金錫錫膏能發(fā)揮出其高熔點(diǎn)(280℃)的特點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
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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