焊膏助焊劑的揮發率不是一個孤立的參數;它與焊膏印刷厚度、回流焊預熱區的加熱升溫速率以及在均熱區的停留時間密切相關。當我們在東莞一家汽車電子廠調試01005元件時,發現輸送帶速度從70公分/分鐘提高到90公分/分鐘後,錫膏接頭的空洞率從12%激增到38%。根本原因是助焊劑在進入峰值區域之前尚未完全揮發,導致熔融焊粉因氣流擾動而從原來的焊盤位置移位。
助焊劑中的低沸點溶劑(例如乙醇和丙酮)通常在 120°C 至 150°C 範圍內以濃縮方式逸出。若回流焊預熱區的升溫速率超過2.5°C/s,焊膏表面的助焊劑將立即蒸發並造成微爆炸。這不僅帶走了一些焊粉,導致接頭處焊錫不足,而且還會在焊膏邊緣積聚油性殘留物。這正是我們多次遇到的QFN元件單面潤濕缺陷的主要原因。將升溫速率降低至 1.8°C/s 並將 140°C 以上的浸泡時間延長至 65 秒後,相同焊膏的焊料橋連率從 7.3% 下降至 1.1%。
不同品牌的焊膏的助焊劑配方差異很大。日本某焊膏在135℃恆溫120秒後可達到92%溶劑揮發,而國產某中溫焊膏在相同條件下僅揮發67%。這意味著,如果後者與前者的溫度曲線設定一起使用,大量助焊劑將不可避免地被帶入回流區,最終在焊膏接頭的根部形成碳化殘留物。顯微鏡下可見明顯黑邊,平均推力測試值下降23%。
印刷過程中鋼網孔徑大小也間接調節助焊劑的揮發效率。當使用0.1毫米厚的鋼網印刷0.3毫米×0.15毫米QFN焊盤時,焊膏用量比理論值少18%,導致助焊劑相對富集。即使溫度曲線保持不變,焊膏接頭表面也更容易出現因助焊劑溢出而形成的淺色光暈。此現像在濕度高於65%RH的梅雨季節特別突出,因為吸濕焊劑的沸點一般會升高8℃至12℃。
我們驗證了相同焊膏在氮氣和空氣氣氛下焊點形態的差異。 In在氮氣環境下,助焊劑揮發起始溫度延遲5℃,峰值揮發速率延遲18秒。結果是焊膏接點的潤濕角平均降低了6.2°,但氧化錫渣的量反而增加了0.03 mg/mm²。這表明,改變助焊劑的揮發節律後,還原反應窗口被壓縮,必須同步調整均熱區的終點溫度,以維持焊膏接頭的冶金結合品質。




