4號(20~38μm)焊錫粉是焊料市場的主流,本文選用不同形貌SnAg3.0Cu0.5的4號焊錫粉與同一種助焊劑配制成焊錫膏進行測試。將不同形貌的焊錫粉編號為A~H,焊錫粉放大2000倍的表面光潔度如圖1所示,SEM圖中從A到H焊錫粉的表面逐漸光滑。將A~H焊錫粉與同一助焊劑配制焊錫膏編號為1#~8#,選用綜合性能較好,且已投入生產的A500助焊劑與各種焊錫粉配制焊錫膏。配制焊錫膏的工藝參數(shù)完全相同,即助焊劑A500質量百分比11.5%,焊錫粉質量百分比88.5%。
采用激光粒度分析儀LS230檢測焊錫粉的粒度分布,A~H的粒度分布均符合4號粉標準(SJ/T11391—2009)的要求,采用測氧儀RO500測定焊錫粉的氧含量,氧含量在80~110mg/kg之間。按照SJ/T11186-1標準,采用PCU-205粘度測試儀測定焊錫膏的粘度值,直至焊錫膏發(fā)砂后停止測試。本實驗對焊錫膏的粘度值測試方式有兩種,一是連續(xù)24h的測試,二是每周一次每次15min連續(xù)8周的測試,測試后的焊錫膏放回冷藏柜中儲存。
1#~8#焊錫膏連續(xù)測試24h粘度值隨時間的變化趨勢如圖2所示。1#~8#焊錫膏連續(xù)測試8周,每次測試15min的粘度值隨時間變化趨勢圖如圖3所示。焊錫膏外觀如圖4所示(左邊是已砂化焊錫膏,右邊是常規(guī)焊錫膏)。
從圖2中看出,8個焊錫膏樣品的初始粘度均在150~170Pa·s之間,隨著測試時間的延長,除8#焊錫膏以外其他焊錫膏的粘度均增大。其中1#焊錫膏測試4h后砂化,2#焊錫膏測試6h后砂化,3#、4#焊錫膏測試10h后砂化,5#焊錫膏測試12h后砂化,6#焊錫膏測試14h后砂化,焊錫膏砂化后不再繼續(xù)測試。7#焊錫膏測試12h后粘度值開始增加,但增長速率較為緩慢,8#焊錫膏在24h內粘度值很穩(wěn)定。一般來說,焊錫膏的粘度變化幅度越大,出現(xiàn)砂化時間越短,說明焊錫膏的穩(wěn)定性越差。焊錫膏通常是需要連續(xù)印刷,連續(xù)測試焊錫膏的粘度可以間接判斷焊錫膏在連續(xù)使用過程中的穩(wěn)定性。測試時間越長,粘度變化越小的焊錫膏印刷時的穩(wěn)定性越好,反之,焊錫膏印刷時的穩(wěn)定性越差。
從圖3看出,1#、2#焊錫膏連續(xù)測試不到8周砂化,3#~8#焊錫膏在8周測試時間內未砂化,但3#~6#焊錫膏粘度變化較大,粘度變化超過20%,不利于焊錫膏印刷使用。7#、8#焊錫膏粘度值穩(wěn)定,保質期較長。
觀察A到H的焊錫粉表面光潔度圖1可以發(fā)現(xiàn),A、B焊錫粉表面凸凹不平,龜裂深淺不等,C和D焊錫粉表面凹坑比A、B的要少,但是粉體表面粘附著部分微小的粉末,并且有龜裂。E和F焊錫粉表面幾乎沒有凹坑,但龜裂很多。焊錫粉G表面的龜裂比F的少,表面較前幾種光滑,粉末光亮;焊錫粉H表面光滑,有少許較小龜裂,顏色較G暗,粉末表面有一層保護膜。凹坑與龜裂對于相同體積的焊錫粉來說會增加焊錫粉的比表面積。因此焊錫粉表面粗糙度的增加和龜裂的增多會導致焊錫膏的儲存穩(wěn)定性變差。圖2、圖3兩種不同的測試方法對1#~8#焊錫膏的測試結果說明焊錫粉表面越光滑越好,所制備焊錫膏的使用穩(wěn)定性和儲存穩(wěn)定性也越好。
焊錫粉表面光潔度能影響焊錫膏的穩(wěn)定性,焊錫粉表面越光滑,焊錫膏穩(wěn)定性越好。