自焊錫膏問(wèn)世以來(lái),松香一直是其中糊狀焊劑的主要成分,即使是免清洗錫膏,助焊劑中也使用松香,這是因?yàn)樗上阌泻芏嗟膬?yōu)點(diǎn)。松香具有優(yōu)良的助焊性,并且焊接后松香的殘留物成膜性好,對(duì)焊點(diǎn)具有保護(hù)作用,有時(shí)即使不清洗,也不會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。特別是松香具有增黏作用,焊錫膏印刷能黏附片式元器件,不易產(chǎn)生移位現(xiàn)象,此外松香易與其他成分相混合,可起到調(diào)節(jié)黏度的作用,從而使錫膏中的金屬粉末不易沉淀和分層。更多的品牌錫膏使用改性松香,如KoKi錫膏中松香的顏色很淺,焊點(diǎn)光亮,近于無(wú)色。
由于松香型焊錫膏在使用后有時(shí)需要用清洗劑清洗,以去除松香殘留物,傳統(tǒng)的清洗劑是氟利昂(CFC-113),隨著環(huán)保意識(shí)的提高,人們發(fā)現(xiàn)氟氯烴類物質(zhì)有破壞大氣臭氧層的危害,已受到蒙特利爾公約的限時(shí)禁用,水溶性焊錫膏正是適應(yīng)環(huán)保的需要而研制的焊錫膏新品種。
水溶性焊錫膏在組成結(jié)構(gòu)上同松香型焊錫膏完全類似,其成分包括SnPb粉末和糊狀焊劑。但在糊狀焊劑中卻以其他的有機(jī)物取代了松香,在焊接后可以直接用50℃~60℃的純凈水進(jìn)行沖洗,以去除焊后的殘留物。
免清洗低殘留物焊錫膏也是適應(yīng)環(huán)保需要而開(kāi)發(fā)出的焊錫膏,顧名思義,它在焊接后不再需要清洗。其實(shí)它在焊接后仍具有一定量的殘留物,且殘留物主要集中在焊點(diǎn)區(qū),有時(shí)仍會(huì)影響到測(cè)試針床的檢測(cè)。
免清洗低殘留物焊錫膏的特點(diǎn)有兩個(gè),一是活性劑不再使用鹵素;二是減少了松香用量,增加其他有機(jī)物質(zhì)用量。實(shí)踐表明松香用量的減少是相當(dāng)有限的,這是因?yàn)橐坏┧上阌昧康偷揭欢ǔ潭?,必然?dǎo)致助焊劑活性的降低,而對(duì)于防止焊接區(qū)二次氧化的作用也會(huì)降低。
因此要想達(dá)到免清洗的目的,通常要求在使用免清洗低殘留物焊錫膏時(shí),采用氮?dú)獗Wo(hù)再流焊。采用氮?dú)獗Wo(hù)焊接可以有效增強(qiáng)焊錫膏的潤(rùn)濕作用,防止焊接區(qū)的二次氧化。
通常在使用免清洗低殘留物焊錫膏時(shí)應(yīng)對(duì)它的性能進(jìn)行全面、嚴(yán)格的測(cè)試,確保焊接后對(duì)印制板組件的電氣性能不會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響。但在用于高等級(jí)的電子產(chǎn)品中即使采用免清洗錫膏,通常還是應(yīng)該清洗,以真正保證產(chǎn)品的可靠性。
無(wú)鉛焊錫膏同錫鉛錫膏相比,不僅合金成分發(fā)生了變化,而且糊狀焊劑成分也發(fā)生了變化。
無(wú)鉛合金粉
理論上,已研發(fā)成功的無(wú)鉛合金都可以制成無(wú)鉛合金粉并配制成無(wú)鉛錫膏,但真正已商品化的無(wú)鉛合金僅為 SnAgCu系以及Sn-0.7Cu改性。目前人們又首選低Ag含量或用稀有元素改性的 SnAgCu以及Sn-0.7Cu無(wú)鉛合金,例如,Sn-3.0Ag-0.5c、Sn-3.0Ag-0.5Cu-1.0In、Sn-3.0Ag-.5Cu-0.5Co、Sn(0.5-1.0)Ag-0.5C+X、Sn-0.7Cu(Ni)Ge等。選低Ag含量的無(wú)鉛合金不僅可以降低成本,而且可以提高合金的韌性及綜合性能,近年來(lái)越來(lái)越多使用稀有元素改性的Sn-0.7Cu無(wú)鉛錫膏。
無(wú)鉛合金粉無(wú)論是何品種,但常用的仍是3號(hào)粉以及4號(hào)粉,合金粉的形狀仍為球形,氧含量控制在100×10-6以下。
糊狀焊劑成分
無(wú)鉛錫膏的糊狀焊劑成分沒(méi)有變化,即糊狀焊劑中仍含有松香或其他的樹(shù)脂、觸變劑、活性劑、溶劑、助印劑、抗氧劑,但上述成分的品種發(fā)生了改變,這是因?yàn)闊o(wú)鉛錫膏的再流焊溫度要比有鉛錫膏的再流焊溫度高出近30℃。以 SnAgCu為例,峰值溫度要高245℃~255℃,原有的成分(如松香、溶劑、活性劑)都不適應(yīng)如此高溫,否則會(huì)出現(xiàn)松香變黃甚至碳化、活性劑過(guò)早分解失效的現(xiàn)象,因此要改用耐高溫的松香以及沸點(diǎn)更高溶劑。一方面由于無(wú)鉛合金可焊性差,擴(kuò)展性低,應(yīng)提高焊劑中活性劑的性能和用量,但又由于無(wú)鉛合金中錫含量由原來(lái)的63%提高到96%以上,導(dǎo)致無(wú)鉛合金粉的活性提高,如果焊劑中的活性劑性能太強(qiáng)意味著配制成錫膏后的存放壽命縮短,因此,焊劑中的活性劑應(yīng)重新調(diào)整。另一個(gè)要考慮的問(wèn)題是,鉛是一種自潤(rùn)滑性好且密度高的金屬,無(wú)鉛合金中沒(méi)有鉛的存在,錫膏的自潤(rùn)滑性變差了,密度變輕了,這些都影響到無(wú)鉛錫膏的印刷性,因此,焊劑中的助印劑要更換或提高用量。由于上述性能的改變給無(wú)鉛錫膏的配方帶來(lái)很大的挑戰(zhàn),事實(shí)上,早期的無(wú)鉛錫膏均存在上述的問(wèn)題,如印刷時(shí)會(huì)發(fā)生堵孔現(xiàn)象、黏刮刀、焊接后飛珠多、焊盤潤(rùn)濕不到位等缺陷,因此我們?cè)谔暨x無(wú)鉛錫膏時(shí)要認(rèn)真評(píng)估。
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