摘要: 为了正确评价焊锡膏的流变特性，我们需要选择合适的粘度计。Brookfield和Malcom两种粘度计及相应的粘度测试方法各有所长，各自依据不同的测试标准。焊膏生产商和使用者可以根据自身的需要进行选用，以更加适合自己的生产实际情况。

       关键词:焊膏，流变性，Brookfield粘度计，Malcom粘度计

       焊膏在SMT工业中起着重要的作用，一般来说，PCB板上的60%的焊接不良都与焊膏印刷有关。为了获得良好的印刷性能，就需要焊膏具有合适的流变性能，这样，对于焊膏生产厂商而言，选择合适的粘度计就显得尤其重要。

       目前焊膏供应商用来检测焊膏粘度主要有两种粘度计，一种是美国的Brookfield粘度计，一种是日本Malcom粘度计。这两种粘度计广泛应用于焊膏的研制和生产中，而日系和台系厂商以使用Malcom粘度计的居多。

       Brookfield粘度计的工作原理为：通过一个经校验过的铍-铜合金的弹簧带动一个转子在流体中持续旋转，旋转扭距传感器测得弹簧的扭变程度即扭矩，它与浸入样品中的转子被粘性拖拉形成的阻力成比例，扭矩因而与液体的粘度也成正比[1]。Malcom粘度计则采用了螺旋泵式传感器的同轴双重圆筒回转式粘度计。

       两种粘度测试方法各有所长，对焊膏的特性具有不同的表征。以下就详述两种粘度计的特点和使用。

      1.焊膏流变学知识

      焊膏本身是种非常复杂的物质，由合金粉末和助焊膏组成。焊膏被定义为高密度的悬浮体，固(金属颗粒)液(助焊膏)体积比为50%比50%，可以认为是一种均一的混合物。从流变学上看焊膏的状态是密集的合金粉末分散于非牛顿流体的助焊膏载体中。

       模板印刷过程非常重要，60%的组装缺陷和87%的回流焊接缺陷都是由于印刷问题产生的。通过对焊膏流变性的各种方法的研究，有助于我们了解形成各种印刷缺陷的原因，如跳件，桥联和虚焊。焊膏的一些印刷后行为，如粘性值和坍塌性也是由焊膏的流变性造成的。因此，建立起印刷行为和流变值间的联系是非常有用的。
在不同的剪切速率之下，焊膏的粘度不同，并且随着剪切速率的增加，其粘度减小，这种现象称为剪切变稀。这种特性适用于模板印刷，即在刮板作用下焊膏能够很好地滚动，并且顺利地填充模板网孔，在电路板上形成形状规则的焊型。

       首先谈一下流体力学的一些基本知识。

       设有上下两块平行放置而相距很近的平板，两板间充满着静止的液体。当液体运动时，运动着的流体内部相邻两流体层间由于分子运动而产生的相互作用力，称为流体的内摩擦力或粘滞力。流体运动时内摩擦力的大小，体现了流体粘性的大小。Δu/Δy表示速度沿法线方向上的变化率或速度梯度。实验证明，两流体层之间单位面积上的内摩擦力(或称为剪应力)τ与垂直于流动方向的速度梯度成比例关系。

       式中μ为比例系数，称为粘性系数，或动力粘度（viscosity），简称粘度。如果n=1，则为牛顿流体;n≠1，则为非牛顿流体。对于非牛顿流体而言，表观粘度μ与速度梯度有关。焊膏属于具有触变性的非牛顿流体，其表观粘度会随着剪切速率的增大而减小，同时环境温度，焊膏的安定性，焊膏中焊粉的粒径大小都会对其表观粘度造成影响。

       2. Brookfield粘度计

       Brookfield DV-E型粘度计是较常用的焊膏粘度测量设备。一般配有两套转子，一种是T形针转子，一种是螺旋针转子。它们需要和一些配件一起配合使用，这些配件包括升降支架、螺旋承接器、恒温水浴器等。

        Brookfield DV-Ⅱ型粘度计是在Brookfield DV-E型粘度计之上的升级产品，但可以使用和Brookfield DV-E型粘度计同样的转子，能和电脑进行联用，可以用于分析流变曲线。它可以显示不同转速和剪切速率下的粘度、剪切应力等曲线。

        IPC-TM-650标准中规定了使用Brookfield粘度计的焊膏测试标准，它针对不同粘度范围内的焊膏的测试方法做了不同的规定。如使用T形针测试时，对粘度范围在300-1600KCP 内的焊膏,会采用TF针；对粘度范围在50-300KCP内的焊膏，会采用TC针。使用螺旋针测试时，虽然对不同粘度范围内的焊膏的测试方法分别作了规定，但内容基本一致。

        3. Malcom粘度计

        Malcom粘度计是专门针对测试锡膏的粘度而研制的，具有很多优点：
     （1）可以连续测定非牛顿流体，并且再现性好；
     （2）内设有可打印出粘度测定结果的打印功能；
     （3）测定部是密闭式的，提高了温度调节功能，并且控温准确；
     （4）能够边搅拌边测试粘度；
     （5）可以自动测定JIS规格测定法

        在JIS Z3284标准中，使用的粘度计为Malcom螺旋式粘度计，螺旋式粘度计为外筒转动，有螺旋沟的内筒静止不动的构造，堆积在其内外筒之间的空隙或螺旋沟的焊锡膏，随着外筒的回转由导入口进入，由螺旋沟上来由排出口排出。此时，将焊锡膏所受印刷压力由内筒所受扭力而检知，由外筒的回转数求得粘度特性。更而由此粘度特性而算出其它的流动特性。

        它的测试方法和Brookfield粘度计用螺旋针的测试方法有很大的不同，Brookfield粘度计螺旋针测试方法，是使螺旋针定在5rpm下工作，然后直接读取当焊膏从螺旋针上部冒出时的粘度值。Malcom粘度计的测试方法则比较复杂，回转速度首先调整在10RPM，温度设定在25℃，约3分钟后确认被Rotor所吸取的焊锡膏出现在排出口后，停止Rotor回转，等到温度回复稳定为止，读取3分钟后的粘度值，接着设定3RPM的回转速度，在回转状态下放6分钟，读取6分钟后的粘度值，回转速度由3→4→5→10→20→30→10RPM变化，读取在3，10，30，10RPM时的粘度值。读取时间各为6，3，3，3，1~3，1~3，1分钟。