Sn-Ag-Cu无铅焊膏的制备和性能研究

论文摘要

本文从助焊剂的选材着手,通过正交试验法选出助焊剂的最佳组分,并对助焊剂进行性能测试。然后将该助焊剂与Sn-Ag-Cu合金焊粉配置成无铅焊膏,按照标准对制备的焊膏与市售的焊膏进行性能对比。主要研究结果如下：助焊剂的主要成分包括松香、活性剂、成膜剂和溶剂。其中松香的选取是将精制氢化松香与水白松香以1：1进行复配；活性剂选择将柠檬酸与硬脂酸以2：1进行复配,并加入三乙醇胺作为辅助活性剂和酸度调节剂；成膜剂选定为聚乙二醇2000；免清洗助焊剂和松香型助焊剂中溶剂均为乙醇、丙三醇、二乙二醇丁醚,只是比例不同,前者为3：5：2,后者为3：4：3。研究表明：免清洗型助焊剂中对铺展面积指标影响顺序为活性剂>温度>松香>溶剂；松香型助焊剂对铺展面积指标影响顺序为温度>松香>溶剂>活性剂。根据标准对助焊剂进行检测：免清洗型助焊剂外观为乳白半透明液体,PH值为5.1,不挥发物含量为17.57%；松香型助焊剂为淡黄色透明液体,PH值为5.4,不挥发物含量为26.56%。两种助焊剂经稳定性测试后,均无明显的分层或结晶物析出现,可以满足使用要求。将优化后的助焊剂与Sn-Ag-Cu合金焊料混合制备焊膏,免清洗型焊膏中焊粉与助焊剂比值为8.8：1.2,而松香型焊膏为9：1。根据标准将制备焊膏与市售焊膏进行性能检测：焊料球测试中免清洗型焊膏、松香型焊膏和市售焊膏在放置时间为15±5mmin均为1级；放置时间为4h±15min时,松香型焊膏和市售焊膏等级为1级。免清洗焊膏铺展面积为36.72mm2,扩展率为84.52%；松香型焊膏铺展面积为39.84 mm2,扩展率为87.35%；市售焊膏为35.94 mm2,扩展率为85.48%。制备焊膏经回流焊接后,界面组织良好,均有明显的IMC层出现,免清洗型焊膏的IMC层为1～3μm,松香型焊膏的IMC层为3-5μm,均优于市售焊膏的IMC层（4～6μm）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 SMT概述
• 1.2.1 SMT工艺流程
• 1.2.2 国内外SMT发展现状
• 1.3 无铅焊膏概论
• 1.3.1 焊膏组成
• 1.3.2 焊膏的特性
• 1.3.3 无铅焊膏的研究现状
• 1.3.4 国内外焊膏的发展方向
• 1.4 本课题研究目的及内容
• 2 实验过程
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验内容
• 3 助焊剂成分选定
• 3.1 松香的选取
• 3.2 活化剂的选取
• 3.3 成膜剂的选取
• 3.4 溶剂的选定
• 3.4.1 免清洗型助焊剂溶剂的选定
• 3.4.2 松香型助焊剂溶剂的选定
• 3.5 其它添加剂
• 3.5.1 表面活性剂
• 3.5.2 缓蚀剂
• 3.6 本章小结
• 4 助焊剂的制备和检测
• 4.1 免清洗型助焊剂的制备
• 4.1.1 实验方案
• 4.1.2 实验结果与分析
• 4.2 松香型助焊剂的制备
• 4.2.1 实验方案
• 4.2.2 实验结果与分析
• 4.3 助焊剂的性能检测
• 4.3.1 外观、物理稳定性和颜色
• 4.3.2 酸度以及黏性实验
• 4.3.3 卤化物含量测试
• 4.3.4 不挥发物含量的测试
• 4.4 助焊剂的性能检测结果与分析
• 4.5 本章小结
• 5 焊膏的制备和检测
• 5.1 焊膏的制备
• 5.1.1 合金焊粉的选定
• 5.1.2 焊膏中助焊剂与合金焊粉比例的确定
• 5.2 焊膏性能测试
• 5.2.1 焊料球测试
• 5.2.2 扩展实验
• 5.3 焊点截面组织观察
• 5.3.1 焊接机理
• 5.3.2 实验结果与分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 7 展望
• 致谢
• 参考文献