钎料膏的组成：了解组合、性质和用途

钎料膏是由合金钎料粉、糊状钎剂和一些添加剂混合而成的膏状体。它是一种均匀的、稳定的混合物，有一定黏性和良好触变特性。在常温下钎料膏可将电子元器件初粘在既定位置，当钎料膏被加热到一定温度时，随着溶剂和部分添加剂的挥发、合金粉的熔化，钎料膏再流使被焊元器件与焊盘互连在一起，经冷却形成永久连接的焊点。

1.合金钎料粉

合金钎料粉是钎料膏的主要成分，约占钎料膏重量的85%～90%，它是形成焊点和实现PCB板和元器件互连的重要材料。常用的合金钎料粉有锡-铅（Sn-Pb）、锡-铅-银（Sn-Pb-Ag）和锡-铅-铋（Sn-Pb-Bi）等。合金钎料粉的成分和配比以及合金粉的形状、粒度和表面氧化程度对钎料膏的性能影响很大。

不同的合金钎料粉的成分和配比有不同的熔点、特性和用途分别见表4-22和表4-23。

表4-22 不同合金钎料的熔点Table 4-22 Melting point of solder alloys

表4-23 常用钎料膏的金属成分、熔点、性质及用途Table 4-23 Melting point and properties of solder paste

最常用的合金成分为Sn63Pb37和Sn62Pb36Ag2。其中，尤其值得提出的是含银体系，通常称其为掺银钎料。它具有较好的物理特性和优良的焊接性，且不具腐蚀性，适用范围极广，其熔点仅为179～180℃，且2%银的加入可提高焊点的机械强度，还可防止银离子在与元器件接触过程中发生迁移。尤其是多层陶瓷电容器往往具有Ag-Pd镀层，当采用只含Sn-Pb的钎料膏时，银镀层会与钎料的接触表面发生“熔蚀”现象，从而降低了焊点的结合强度。Sn62Pb36Ag2钎料膏的物理特性见表4-24。

表4-24 Sn62Pb36Ag2钎料膏的物理特性Table 4-24 Properties of Sn62Pb36Ag2 solder paste

2.钎剂

在钎料膏中，钎剂可以看成是合金钎料粉的载体。其主要作用是清除被焊件以及合金粉表面的氧化物，使钎料迅速扩散并附着在被焊金属表面。钎料膏中钎剂的组成与波峰焊及浸焊中用的钎剂基本相同，除活性剂、成膜剂、润湿剂、稳定剂及溶剂外，为改善黏接性、触变性和印刷性，还需加入胶黏剂、增稠剂、触变剂和其他添加剂。一般占整个钎料膏质量的8%～10%。钎剂的组成对钎料膏的扩展性、润湿性、坍落度、黏度变化、清洗性、焊珠飞溅及储存寿命均有较大影响。

根据钎料膏的特性，钎料膏中的钎剂除具备通用钎剂的基本要求外，还应具备以下特点：

①钎剂与钎料合金粉要能混合均匀。

②要采用高沸点溶剂，防止再流焊时产生飞溅。

③高黏度，使合金钎料粉与钎剂不会分层。

④低吸湿性，防止因水蒸气引起的飞溅。

⑤氯离子含量低。

钎料膏中的钎剂包括活性剂、成膜剂、胶黏剂、润湿剂、触变剂、溶剂及增稠剂及其他添加剂。(www.xing528.com)

（1）活性剂 与通用液体钎剂一样，活性剂的主要作用是去除钎料粉和被焊件表面的氧化层，使焊接时表面张力减小，增加元器件引脚和焊盘的润湿性，提高可焊性。对微细间距元器件，因为要采用小颗粒直径的钎料粉，表面积大，要求活性高；而对免清洗钎料膏，为了使腐蚀性试验合格，并具的较高的表面绝缘电阻值，活性又不能太高。常用的活性剂有：

①一元酸：丁酸、辛酸、C17-20饱和脂肪酸、亚油酸、油酸、对一羟基苯甲酸、对一甲氧基苯甲酸等。

②二元酸：丙二酸、丁二酸、己二酸、癸二酸、苹果酸，β-羰基戊二酸、柠檬酸等。

③胺：单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、苯并三唑单乙醇胺，环己胺、四乙基氢氧化胺。

④胺盐：二乙胺·HBr、二乙胺·HC1、环己胺·HBr、环己胺·HCl、二苯胍·HBr、四正丙胺·HBr、二乙醇胺·HBr。

钎料膏的活性与添加的活性剂有关。活性剂量太少，可能因活性差而影响焊接效果。但活性剂量过多又会引起残留量增加，甚至使腐蚀性增强，特别是对钎剂中的卤素含量更需严格控制。对免清洗钎料膏，钎剂中卤素含量必须小于0.05%（质量分数），甚至完全不含卤素，其活性主要靠加入有机酸来达到。

（2）成膜剂和胶黏剂 成膜剂和胶黏剂的主要作用是防止合金钎料粉进一步氧化，并具有一定的黏接作用，有利于元器件位置的临时固定，以免发生位移。另外，其对钎料膏的黏度和流变性有较大影响。其含量太低会使润湿性变差，扩展率降低，并产生钎料膏塌落等缺陷。但松香或合成树脂含量高又会增加焊后残留里，对免清洗钎料膏不利。常用的成膜剂和胶黏剂有：

1）各类松香，如：普通松香、水白松香、聚合松香及改性松香；

2）其他聚合物：环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚氨酯、聚丁烯、聚乙烯基丙烯酸、多聚甲醛、聚酞亚胺硅氧烷及羟乙基纤维素等。

其中，有些组分兼具多种性能，如松香和聚丙烯酸，既有活性又有黏接性，还起增稠作用。另外，上面所列聚合物既是胶黏剂又是增稠剂。在钎料膏中可根据需要只加一种成分或两种同时加入。

（3）润湿剂 润湿剂的作用是增加钎料膏和被焊件之间润湿性，有利于合金钎料粉的扩展。它具有较好的可焊性，同时对焊后残留物的清洗有利。为增加润湿性，通常加入各类表面活性剂，尤其以非离子型表面活性剂使用较多。

（4）触变剂 钎料膏的触变性是指钎料膏的黏度随时间、温度、抗剪强度等因素而发生变化的特性。为改善触变性，需加入触变剂，常用的有蓖麻油、氢化蓖麻油、蓖麻蜡、脂肪酸酰胺、羟基脂肪酸、硬脂酸盐类等。

（5）溶剂和增稠剂 溶剂的作用主要是溶解活性剂、成膜剂、胶黏剂、润湿剂、触变剂以及其他添加剂，使钎剂能与合金钎料粉成为均匀的混合物。除加入低沸点的溶剂外，通常还需加入高沸点溶剂，起增稠作用。所用溶剂的沸点由钎料膏所需干燥时间的长短而确定，尤其要注意溶剂本身的吸水性不可太强。低沸点溶剂有利于钎料膏干燥，但钎料膏工作寿命缩短。而高沸点溶剂可相对增加钎料膏工作寿命和可印性，但要控制好溶剂的挥发温度和时间，以防溶剂挥发不彻底，因飞溅而使元器件移位或产生钎料球。常用的溶剂有：

1）一元醇：乙醇、异丙醇、新戊醇、辛醇、苯甲醇、十二醇、松油醇等。

2）多元醇及醚：乙二醇、丁二醇、甘油、二丙二醇、山梨糖醇、乙二醇醚、2-丁氧基乙醇、二甘醇二乙醚等。

3）酯及其他：邻苯二甲酸二丁酯、亚磷酸二丁酯、磷酸三丁酯、二甲苯、N-甲基吡咯烷酮等。

3.其他添加剂

为改进钎料膏的耐蚀性，焊点的光亮度以及阻燃性能等，有时还需在钎剂的配方中加入抗蚀剂、消光剂、光亮剂及阻燃剂等。

随着对钎料膏特性的不同要求，所加钎剂成分也各不相同。对水清洗钎料膏，选择的钎剂成分应在水中有较大的溶解度；而对免清洗钎料膏，则要选择在再流焊温度条件下能挥发、升华、分解或转化的成分为好。但由于钎料膏对爆剂黏结性和黏度的特殊要求，免清洗钎料膏要达到焊后肉眼见不到残留物非常困难，只能要求残留物尽量少，表面绝缘电阻和离子洁净度能达到免清洗要求。