錫膏中助焊劑成分對焊點抗氧化性的影響研究
來源:優(yōu)特爾錫膏 瀏覽: 發(fā)布時間:2025-07-22
錫膏中助焊劑的成分(如活性劑、成膜劑、溶劑、添加劑等)是決定焊點抗氧化性的核心因素。
焊點在焊接后若長期暴露于空氣(含氧氣、水汽)或高溫環(huán)境中,易因氧化導(dǎo)致導(dǎo)電性下降、接觸電阻增大甚至焊點失效,而助焊劑通過焊接過程中的除氧化作用和焊接后的殘留保護膜作用,直接影響焊點的抗氧化能力。
助焊劑關(guān)鍵成分出發(fā),分析其對焊點抗氧化性的影響機制及研究方向:
活性劑:決定焊接時的除氧化效果,影響焊點基底的“潔凈度”
活性劑是助焊劑中去除焊盤、引腳表面氧化層(如CuO、SnO?)的核心成分,其類型和活性直接影響焊點與基底金屬的結(jié)合緊密性,進而影響后續(xù)抗氧化能力。
無機活性劑(如鹽酸鹽、氫氟酸衍生物):
活性極強,能高效去除厚重氧化層,但焊接后若殘留(未完全揮發(fā)或分解),會因具有腐蝕性(吸濕性),導(dǎo)致焊點表面形成電解質(zhì)環(huán)境,加速氧化(如Cu2?的電化學腐蝕),反而降低抗氧化性。
無機活性劑通常僅用于粗焊或低可靠性場景,且需嚴格控制殘留量。
有機活性劑(如有機酸、胺類衍生物、咪唑類):
活性適中,通過羧基(-COOH)、氨基(-NH?)等官能團與金屬氧化物反應(yīng)生成可溶性鹽(如羧酸銅),隨溶劑揮發(fā)去除。其殘留產(chǎn)物多為中性或弱酸性,腐蝕性低,且部分有機活性劑(如咪唑類)能與金屬表面形成配位鍵,形成初步保護膜,減少后續(xù)氧化。
活性劑的助焊劑焊點在150℃高溫存儲1000h后,氧化層厚度較傳統(tǒng)有機酸活性劑降低30%以上。
影響規(guī)律:活性劑需“活性匹配”——活性不足則無法徹底去除氧化層,導(dǎo)致焊點與基底結(jié)合不緊密,氧化易從界面處發(fā)生;活性過強(如過量無機活性劑)則殘留腐蝕物,加速氧化。
需通過調(diào)整活性劑種類(如復(fù)合有機活性劑)和濃度(通常占助焊劑總量5%-15%),在“除氧化”和“低殘留腐蝕”間平衡。
成膜劑:焊接后殘留的“物理屏障”,決定焊點表面的“防護能力”
成膜劑(如松香、合成樹脂、聚合物)在焊接過程中隨溶劑揮發(fā)后,會在焊點表面形成一層連續(xù)、致密的薄膜,是阻擋氧氣、水汽侵入焊點的物理屏障,其性能直接決定焊點長期抗氧化性。
松香類成膜劑(天然松香、氫化松香):
焊接后殘留的松香膜具有一定的疏水性和絕緣性,能隔絕空氣,但天然松香中的不飽和雙鍵(如樅酸)在高溫或光照下易氧化變質(zhì)(發(fā)黃、開裂),導(dǎo)致膜層完整性破壞,失去防護作用。
氫化松香通過飽和雙鍵提升了耐候性,其殘留膜在85℃/85%RH濕熱環(huán)境中,防護壽命較天然松香延長2-3倍。
合成樹脂成膜劑(如聚烯烴、環(huán)氧樹脂衍生物):
人工合成的樹脂膜具有更優(yōu)異的耐溫性(可耐受125℃以上高溫)和致密性,且分子結(jié)構(gòu)中不含易氧化基團(如雙鍵),能有效阻擋氧氣擴散。
環(huán)氧樹脂衍生物的助焊劑,焊點在鹽霧測試(5%NaCl,35℃,500h)后,表面氧化腐蝕面積僅為松香類的1/5。
影響規(guī)律:成膜劑需滿足“連續(xù)性+穩(wěn)定性”——膜層若因溶劑揮發(fā)過快(導(dǎo)致開裂)或過慢(導(dǎo)致膜層疏松)出現(xiàn)孔隙,氧氣和水汽會通過孔隙滲透至焊點表面,引發(fā)氧化。
成膜劑的分子量、玻璃化溫度(Tg)需與溶劑揮發(fā)速率匹配(如高Tg樹脂需搭配高沸點溶劑,避免膜層收縮開裂)。
溶劑:影響成膜劑的鋪展性與膜層完整性
溶劑的作用是溶解活性劑、成膜劑等成分,控制助焊劑的粘度和揮發(fā)速率,間接影響成膜劑的分布均勻性。
低沸點溶劑(如乙醇、丙酮,沸點60-80℃):
焊接預(yù)熱階段快速揮發(fā),易導(dǎo)致成膜劑“局部聚集”,形成厚薄不均的膜層(厚處易開裂,薄處防護不足),使焊點局部氧化加速。
高沸點溶劑(如乙二醇乙醚、松油醇,沸點150-200℃):
揮發(fā)速率與焊接升溫曲線匹配,成膜劑可均勻鋪展,形成連續(xù)致密的保護膜。
但溶劑沸點過高(如>250℃)會導(dǎo)致焊接后殘留,與成膜劑混合形成“粘性殘留”,吸附灰塵和水汽,反而促進氧化。
優(yōu)化方向:采用混合溶劑(如低沸點+高沸點按3:7比例復(fù)配),兼顧揮發(fā)速率與成膜均勻性,確保膜層無孔隙、無殘留積液。
添加劑:針對性提升抗氧化輔助功能
助焊劑中少量添加劑(如抗氧化劑、緩蝕劑、偶聯(lián)劑)可通過協(xié)同作用增強焊點抗氧化性:
抗氧化劑(如酚類、亞磷酸酯):
可捕捉焊接后殘留的自由基(如O??),抑制氧化反應(yīng)鏈的延續(xù),尤其在高溫環(huán)境下(如125℃以上),能將焊點氧化速率降低40%以上。
緩蝕劑(如苯并三唑、噻唑類):
與金屬表面(如Cu、Sn)形成化學吸附膜(通過N、S原子與金屬配位),阻斷金屬與氧氣的直接接觸,對銅基焊盤的防護效果尤為顯著(鹽霧測試中腐蝕面積減少60%)。
偶聯(lián)劑(如硅烷類):
增強成膜劑與金屬表面的附著力,避免膜層因熱應(yīng)力脫落(如溫度循環(huán)中膜層開裂),維持長期防護效果。
研究驗證方法:評估焊點抗氧化性的關(guān)鍵指標
為量化助焊劑成分對焊點抗氧化性的影響,需通過以下試驗驗證:
1. 高溫存儲試驗:將焊點置于125℃/150℃干燥空氣箱中,定期檢測表面氧化層厚度(通過SEM+EDS)和接觸電阻變化(氧化導(dǎo)致電阻增大≥20%視為失效)。
2. 濕熱循環(huán)試驗:在85℃/85%RH環(huán)境中進行1000h循環(huán),觀察焊點表面是否出現(xiàn)白銹(SnO?)或綠銹(Cu?(OH)?CO?),并通過電化學阻抗譜(EIS)評估氧化腐蝕速率。
3. 鹽霧測試:在5%NaCl鹽霧環(huán)境中暴露500h,統(tǒng)計焊點腐蝕面積占比,評估膜層的耐蝕性。
助焊劑成分對焊點抗氧化性的核心影響路徑;
助焊劑通過“活性劑潔凈基底→成膜劑形成屏障→添加劑抑制氧化反應(yīng)”的協(xié)同作用決定焊點抗氧化性。
優(yōu)化方向為:采用“中等活性有機活性劑(如咪唑類)+高耐溫成膜劑(如環(huán)氧樹脂衍生物)+混合溶劑+抗氧化劑/緩蝕劑”的配方體系,同時
控制殘留量(≤5%),實現(xiàn)“焊接后無腐蝕殘留+連續(xù)致密保護膜+高溫/濕熱環(huán)境下長期穩(wěn)定性”。
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