45. 10 34. 30
53. 90 33. 57
48. 70 33. 90
原料 柠檬酸三胺
铺展面积 S /mm2
53. 30
硬脂酸 42. 70
DL -苹果酸 三乙醇胺
56. 70
47. 90
润湿角 θ/(°)
27. 29
36. 05
27. 25
31. 45
原料
精制氢 化松香
水白松 香 邻苯二甲酸 乙二酸
铺展面积 S /mm2
251. 20
44. 30
47. 50 近球形
润湿角 θ/(°) 原料
31. 80 乳酸
34. 04
34. 31 不润湿
铺展面积 S /mm2
35. 90
润湿角 θ/(°)
40. 60
经过对活性剂的选择我们确定了以无水柠檬酸
表 1显示 :选用无水柠檬酸和 DL -苹果酸时的 铺展面积大 , 分别为 57. 4 mm2 和 56. 7 mm2, 润湿角 小 , 均在 30°以下 。其中 DL -苹果酸要比无水柠檬 酸在铺展面积和润湿角上稍佳 , 但是 DL -苹果酸价 格昂贵 , 并结合两者发泡性和残留物 , 选定以无水柠 檬酸做为活性剂 。 磺基水杨酸和乙二酸在此发生了 不润湿 , 表明其高温活性极差 , 没有去除氧化物的能 力。此外 , 磺基水杨酸的发泡性极强 , 焊后残留很 多 。 分析认为磺基水杨酸极强的发泡性是造成其不 具备去除氧化物能力的主要原因 。三乙醇胺作为一 种碱性活性剂在助焊剂中的作用非常重要 , 它可以
基金项目 :陕西省自然科学研究计划项目基金资助项目 (项目编号 :2002E111)。 作者简介 :王伟科 (1979 - ), 男 , 硕士 , 主要从事新型功能材料的研究工作 。
2006年 1月 王伟科等 :焊膏用免清洗助焊剂的制备与研究
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在发达国家全面禁止 , 我国也已限制其用量 , 最终必 将全面禁止 。为顺应这一要求 , 采用低固含量免清 洗焊接技术成为一个有效的解决途径 。低固含量免 清洗助焊剂与传统的松香基清洗型助焊剂相比 , 除 了要求良好的助焊性能和确保与焊粉的相容性外 , 对固含量的要求表现的极为苛刻 , 一般要求其质量 分数 ≤5%, 松香的质量分数不能超过 3%[ 1] 。 免清 洗助焊剂在我国还处于实验研究阶段 , 其使用领域 也仅限于小规模的民用之中 。自从禁止氟利昂 (CFC)以来 , 免洗助焊剂在发达国家的研究及应用 受到足够的重视 。国外一些大公司也已经开始使用 免洗助焊剂代替传统松香型助焊剂 , 如美国的 IBM 公司 , 摩托罗拉公司 , 加拿大的北方电讯公司等都采 用了免洗助焊剂和锡膏 。 目前这些公司又将目标定 在对低固含量免清洗助焊剂的研制上 [ 2] 。因此 , 低 固含量免清洗助焊剂的研制必将成为免清洗助焊剂
W ANG W e i - ke, ZHAO M a i - qun, WU Tao (X i′an Un iversity of technology, X i′an 710048, Ch ina)
Ab stract:Acco rding to the prope rty of the com positions in No - clean so ldering flux, se lec t activa to r, solvent, film form e r and accessories individually. H om ogen izing each group a t certain tem pe ra ture to m ake flux and test the prope rties of the flux according to the standa rd. T ake the pow de r o f tin, silver and copper solde r as the basis to m ake so lde r paste and simu late so ldering. The resu lt show s that the activator w hich
定 , 从而更加贴切地反映活性剂的助焊活性 。此外 , 本实验还可以直观地反映活性剂发挥活性后残留物
的状况 , 从而对活性剂在焊剂中的用量有所参考 。 实验选取了 17种有机 酸 、有机 胺作为测 试对
象 。 选用 符合 GB5231 的 无氧 铜片 (TU1)作为 基 板 。 该基板必须是常态曝露于大气环境下自然氧化 一年左右, 表面光滑 ,规格为 25 mm ×25 mm ×0. 8 mm 。 将符合规格的 TU1板用丙酮在超 声波清洗机中清 洗 15 m in, 水冲洗后在酒精里浸泡 30 m in后放入干 燥箱中干燥备用 。 选取质量为 0. 2 g的 Sn3Ag2. 8Cu 近球形焊料 。 活性剂以纯物质进行实验 , 固态活性 剂要求研为粉末 。 实验是在 360 ℃的箱式电阻炉内 进行 。首先将准备好的 TU1板置于实验台上 , 在表 面中部放上钎料 , 表面用活性物质覆盖 (约 0. 02 g)。 为了减少焊料的氧化 , 活性物质应尽量将焊料完全 包覆 。然后将其缓慢送入 360 ℃的箱式炉内 , 保温 90 s取出冷却并照相 。用透明纸覆盖在焊点表面描 绘出焊点轮廓 , 将 其扫描到计算 机上 , 处理 后导入 Auto CAD 中 , 利用填充功能计算出面积并且记录结 果 。 或者对焊点进行直径测量 , 求其平均值计算出 面积 。结果记录见表 1。
w as m ade up o f o rganic ac id and organic am ine com p lex satisfied the pro spective dem and. The com pound solvent m e t the three dem ands o f bo iling po in t, v iscosity and po larity group. The diversified properties o f the no - clean solde ring flux m et the standard requ irem en ts, actualized the dem and of no - clean and solved the prob lem be tw een so lde rability and caustic ity. The properties o f the so lde r paste is fine, no corrosion, low so lid and it can be sto red fo r a long tim e.
关键词 :助焊剂 ;焊锡膏 ;免清洗 ;活性剂 中图分类号 :TN6 文献标识码 :A 文章编号 :1001 - 3474(2006)01 - 0008 - 06
Preparation and Study of N o - clean F lux U sed forM ak ing Solder Paste
摘 要 :根据免清洗助焊剂各组份的特点 , 分别对其活性剂 、溶剂 、成膜剂以及添加物进行筛选 和处理 。在一定温度下对各组份进行均匀化处理并制备出助焊剂 , 依据标准对所制备的焊剂进行 性能测试 。 以自制的锡银铜系焊粉为基础制备焊膏并做焊接模拟 。结果表明 :采用有机酸和有机 胺复配制备的活性物质满足预期要求 ;复配溶剂满足沸点 、黏度和极性基团三大原则 ;所制备的免 清洗焊剂多项性能满足规范要求 , 达到了免清洗的要求 , 解决了助焊性与腐蚀性的矛盾 ;所制备的 焊膏焊接性能良好 , 无腐蚀 , 固体残留量低 , 存储寿命较长 。
传统的助焊剂多以大量的松香作为活性剂 , 也 常采用腐蚀性较大的酸类 。而免清洗助焊剂要求很 少的松香含量或者无松香 , 在达到助焊性要求下活 性物质的腐蚀性要尽量的低 。 低残留免清洗助焊剂 中 , 松香质量分数一般都在 3%以下 。 这样低的松 香含量就不可能象传统的松香类助焊剂那样把一些
有害物质包裹起来 , 未用完的活性剂和金属活性剂 化合物不能完全地溶解在松香中 , 从而使化合物可 能发生水解反应 , 反应产物和未用完的活性剂可能 构成导电通道 , 同时可能产生腐蚀 PCB或元器件等 问题 。 因此 , 对免清洗低残留助焊剂的活性剂必须 慎重选择 。 采用有机酸作为活性物质配以适当量的 松香效果最好 。 有机酸由于其作用柔和 , 带来的腐 蚀性极小 , 一般不会造成较大的危害 。 此外为了调
开发的目标 。 本文研制出的低固含量免清洗助焊剂 , 以良好
的助焊性能为前提 , 综合考虑多种活性剂并进行选 择和处理 , 在不影响高温活性前提下将其低温腐蚀 性降为最低 。以正交试验优化助焊剂组分 , 并参考 《免清洗液 态助 焊剂标 准的 技术 要点 》[ 3] 和 《G B / T15829. 1 - 1995》[ 4] , 对研制的低固 含量免清洗助 焊剂进行了性能研究 。 以 SnAgCu系无铅焊粉为基 础制备焊膏 , 回流焊接后分析焊点形貌和焊接过渡 层组织 。 1 免清洗助焊剂的原料选择 1. 1 活性剂的选取
节焊剂的 pH 值 , 我们在有机酸中 加入一定量的有 机胺 , 进行酸碱复配处理 。
焊剂的活性一般要在焊接过程中才能得到最大
发挥 , 这就要求在选取活性物质中尽量与其使用工 艺联系起来 , 进行活性剂的焊接模拟 , 以期更加确切 地反应活性剂的助焊能力 。 为此 , 我们考虑使用纯 的活性剂作为助焊材料 , 进行焊接工艺模拟来表征 活性剂的助焊能力 , 对比寻求更好效果的助焊活性 剂 。 考虑用一定量的纯活性剂覆盖定量的焊料 , 进 行模拟焊接后对其焊点进 行铺展性和润湿 角的测
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电 子 工 艺 技 术 第 27卷第 1期
作为酸度调节剂 、焊点光亮剂[ 5] 。 而且本次实验结 果显示 :它虽然是一种碱性物质 , 但其作为活性剂时 的助焊性还是比较出色的 。所以考虑到该物质的多 功能性 , 在此选择将其列为添加剂 。