锡膏发沙,发干的解决方案(第一期)

看懂焊锡膏发干现象的本质

众所周知,焊膏已逐渐成为电子产品的主要互连材料,它的质量高低、的稳定性直接决定了电子加工厂的装配直通率,并决定了最终产品的质量。据统计,70%的电子产品焊接缺陷都与焊膏有关,如普通锡珠、葡萄球、塌陷、残留(焊黑)等问题,但困扰焊膏行业的真正问题是焊膏在存放或使用过程中会出现诸如喷发剂、打磨之类的劣化问题,这在炎热和潮湿的夏季尤其明显(图1)。作为焊膏的制造商和原料焊粉和焊膏的供应商,您还在遭受这种苦难吗?

锡膏发沙,发干的解决方案(第一期)

图1 严重发干变质的焊锡膏宏观形貌

小编今天就来科普下焊锡膏在存储或使用中出现粘度变化,表观沙化、发粗,甚至发干和结块等现象的根源——“腐蚀”。

图2-a和2-b为表面出现“腐蚀”的焊锡粉形貌。

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图2-a 正常的焊锡膏清洗出的焊锡粉形貌

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图 2-b发干变质的焊锡膏洗出的焊锡粉微观形貌

一般金属腐蚀的根本原因是其热力学不稳定性,即金属及其合金处于比某些化合物(如氧化物、氢氧化物、盐等)更高的自由能状态。当存在动力学条件时,发生金属向低能量的转变,即发生腐蚀。

金属腐蚀是以电化学理论为基础的。电化学腐蚀要求有四个主要因素:阳极、阴极、电解质和构成电流通路。

焊锡中除Sn外含有Ag、Cu(或其他杂质)等相比较高电位的金属,在有助焊剂介质的作用下,形成无数个以Sn为负极、Ag/Cu等为正极的原电池,这就会发生如下反应:

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因而,焊锡粉在含水分的空气下的腐蚀可用下式总反应为表示:

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图3为丁二酸溶液浸泡焊锡粉前后的红外光谱,可以清楚看到了浸泡后的溶液含有羧基峰,因而在焊锡膏体系中,除了发生电化学腐蚀的氧化反应外,氧化亚锡这种偏碱性的两性氧化物还会发生成盐化学反应:

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图3 丁二酸溶液与焊锡粉发生化学反应前后的红外光谱

说到这里,大家是否了解了焊锡膏为什么会出现沙化、发干等变质现象?

这种现象为何在湿度和温度较高的夏季表现更为突出?

为何在高活性较高的焊剂类型下表现更为明显?

没错,根本原因是夏天除了高温外,环境湿度也很大,助焊剂和焊锡粉末表面层会加剧水分子的吸附,而水是一次电池反应的电解质,并会加剧助熔剂水解、的激发活性。因此,焊料粉末的表面层的反应加剧,并且恶性循环最终改变焊膏系统的物理性质。

这一期主要介绍焊锡膏“变质”的“腐蚀”机理,下一期小编将向各位介绍:

焊锡膏中的腐蚀类型及其钝化方法,敬请期待哦!