如何看待温度对锡膏助焊剂的影响
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如何看待温度对锡膏助焊剂的影响
作为锡膏配方的一部分，助焊剂是对改进焊接效果不可或缺的材料。助焊剂能够起到去除氧化层，改变焊接表面张力和调节锡膏粘度等作用。因此助焊剂的选择对锡膏印刷性和点胶性至关重要。众所周知，温度是影响化学反应的的重要因素。因此温度对助焊剂活性也会有很大的影响。
环境温度对助焊剂影响
由于多数情况温度会加快化学反应速率。如果储存时温度把控不到位，锡膏的助焊剂成分性质会发生变化从而影响焊接性。因此，锡膏一般需要储存在0-10℃的冷藏箱中。此外，生产车间温度需要控制在30℃以下。有时候在完成锡膏印刷工作后会暂停几个小时，然后再继续开始锡膏印刷作业或者将印刷完的PCB板进行回流。这段停机时间使得锡膏长时间停留在钢网上或者PCB上，增加了锡膏接触空气的机会，且如果环境温度高会加快的溶剂挥发，使得锡膏发干，粘度下降，回流后出现锡膏立碑等问题。
回流焊接温度影响
助焊剂的活性温度范围需要覆盖整个回流焊接过程。回流过程中的升温速度和停留时间会影响助焊剂的性能。对于无铅锡膏，预热阶段通常持续数十至上百秒，且升温速率一般是1.5℃-3℃。在预热区，过快的升温速率会使助焊剂溶剂成分快速挥发，焊盘还没有完全被润湿，从而导致生成的焊点形状不均匀。回流区升温速率略有不同，通常控制在2.5℃-3℃左右。由于经历了预热区和恒温区，温度上升到了较高的水平，且助焊剂成分在不断挥发。为了让剩余助焊剂更好辅助润湿，需要较快的升温速率确保达到锡膏熔点时助焊剂仍能起到润湿作用。
锡膏助焊剂配方温度的影响
在调配助焊剂时的配方温度也对助焊剂的性能有影响。比如触变剂在高温下容易分解。如果配方温度太高，助焊剂就会因为触变性分解而粘度下降，从而导致热坍塌。Kwon et al. (2019)对SAC305焊粉与松香助焊剂制成锡膏并对配方温度进行了研究。Kwon et al.采用了100℃，150℃和200℃的助焊剂配方温度，在150℃加热条件下，锡膏坍塌率随助焊剂配方温度升高而升高 (图1)。可以知道，当配方温度越高，锡膏的抗坍塌性能越差。此外，由图2可以发现过高的配方温度锡膏会造成更严重的锡膏桥连现象。
图1.热坍塌率和助焊剂配方温度的关系 (Kwon et al, 2019)。
图2. SAC305锡膏固化后桥梁情况，配方温度:（a)100℃; (b)150℃; (c)200℃ (Kwon et al, 2019)。
深圳市福英达对高可靠性无铅锡膏生产有着相当成熟的经验和技术。福英达无铅锡膏囊括低温系列和中高温系列。Sn42Bi58共晶锡膏和SnBiAg系列无铅锡膏能用于低温焊接环境，减少热应力带来的焊盘翘曲等问题。SnAg3Cu0.5系列中温锡膏熔点217℃左右，焊点推拉力和导电性优秀。对于高温环境如功率器件等设备封装，福英达共晶金锡锡膏能发挥出其高熔点(280℃)的特点。
参考文献
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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