主题:【第八届原创】无铅焊膏中活化剂成分调整测试

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原实验用SYS305无铅焊膏用助焊剂许多性能不够完善。焊后焊点不够饱满、光亮,周边有锯齿状回缩等表面缺陷。并且在实际板级封装的印刷过程中焊膏的粘度太高,容易粘板,不能进行连续印刷,并且不能在封装版上润湿。针对这些缺点本实验对SYS305无铅焊膏用活化剂配方进行了调整改善。

活化剂是助焊剂的关键组分。而在活化剂组分中,除了松香外,还有有机卤化物、有机酸和胺类可作为活化剂。目前,广泛使用烃基酸、芳香酸和羧酸等有机酸作活化剂,例如丁二酸、已二酸、戊二酸、苹果酸、谷氨酸、柠檬酸、酒石酸、苯甲酸和山梨酸等。

本次实验活化剂选用A酸、B酸、C酸,通过调整它们子之间的复配比例和在助焊剂中的含量来进行实验。然后将复配后的活化剂溶于一定质量的溶剂中制成助焊剂,冷却后制备焊膏做铺展实验,以铺展的情况为评定指标来判定助焊剂性能的好坏。

1、调整几种活化剂之间的复配比例

A酸、B酸、C酸复配实验,命名为C组,调配6种助焊剂进行测试。配方如表1所示。

表1  C组活化剂配方


配方号

溶剂总量(g)

A酸(g)

B酸(g)

C酸(g)

溶液总量(g)

C1

4

0.71

0.17

0.12

10

C2

4

0.5

0.04

0.46

10

C3

4

0.36

0.48

0.16

10

C4

4

0.24

0.19

0.57

10

C5

4

0.13

0.79

0.07

10

C6

4

0.04

0.4

0.56

10


对C组进行铺展测试,铺展测试情况见图1。测试结果见表2。

图1  C组铺展测试情况

表2  C组铺展测试结果


配方号

铺展情况

铺展面积(mm2

C1

边缘有回缩、飞溅,焊点有腐蚀、气孔

85.306

C2

铺展面积较大,但边缘有飞溅

90.054

C3

焊点饱满

84.564

C4

腐蚀比较严重,存在残留物

82.438

C5

回缩严重

81.743

C6

回缩严重,存在残留物

83.771


通过铺展图对比,C组铺展面积都比较大,C3焊点饱满光亮,没有回缩、飞溅,铺展面积相对较大。
2、调整活化剂占助焊剂总量的百分比
根据活化剂对助焊剂的影响,调整活化剂在助焊剂中的百分比。在所用活化剂配比为C3组比例的基础上,调整占助焊剂总量的百分比,命名为D组,调配7种助焊剂进行测试。以D0组为对比。配方如表3所示。

表3  D组活化剂配方


配方号

百分比(%)

A酸(g)

B酸(g)

C酸(g)

溶液总量(g)

D0

0

0

0

0

10

D1

5

1.65

0.075

1.5

10

D2

6

1.85

0.16

1.69

10

D3

7

1.95

0.17

1.78

10

D4

8

2.05

0.18

1.87

10

D5

9

2.15

0.18

1.97

10

D6

11

2.25

0.19

2.06

10


(1)对D组进行铺展和润湿力测试,铺展测试情况见图2。

图2  D组铺展测试情况


润湿力测试,试验参数见表4。润湿力曲线图见图3。从中整理出的关键数据见表5。

表4实验操作参数


项目

参数

焊锡温度(℃)

260

浸入速度(mm/s)

4.0

退出速度(mm/s)

4.0

浸入时间(s)

10

浸入深度(mm)

2.0


图3  D组润湿力曲线

表5 润湿力实验数据记录结果



项目

D1

D2

D3

D4

D5

D6

最大润湿力F(mN)

6.327

6.441

6.533

6.22

6.33

6.458

润湿时间t(s)

0.92

0.97

0.90

0.96

0.86

0.91



润湿力测试结果显示,随着活化剂含量增加,最大润湿力呈增大趋势,在活化剂为7%时最大,即D3具有最大润湿力6.533 mN,并且润湿时间相对较短,0.9s。当活化剂含量大于7%时,最大润湿力递减,分析其原因是有机酸与有机胺发生中和反应,而产生的中和产物在钎焊温度下又会迅速分解为有机酸和有机胺,这样在降低腐蚀性的同时,还能保证助焊剂的活性。所以D3有最大润湿力,它的铺展效果也较好。
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