一种新型无铅钎料助焊剂的制备及性能研究

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无铅焊膏是电子封装行业的主要耗材,伴随着电子产品向着超大规模发展,对大功率焊膏要求也越来越高;再加上目前焊膏的研究主要集中在无铅钎料上,对无铅钎料用助焊剂的研究较少。因此本文研制一种适用于大功率器件封装的低银无铅助焊剂,且其对环境无污染,并制备性能优异的无铅焊膏。  本文以助焊剂的稳定性,润湿性为评定标准,初步选定助焊剂的主要成分,通过正交试验优化助焊剂的配方,制备出一种适用于大功率器件的助焊剂,并将其与 AMETCH助焊剂、唯特偶助焊剂进行润湿性能的比较。将三种助焊剂与合金粉末 Sn-07Ag-05Cu+Bi+Ni(简称 SACBN07,为专利产品)按照一定质量配比混合,制备焊膏,并与市售 SAC305无铅焊膏和SAC0307无铅焊膏进行印刷性能、润湿性能、剪切强度等的比较。主要研究内容及结果如下:  1.以助焊剂组分的相容性为衡量标准,确定成膜剂中普通松香和氢化松香的质量比为1:1,溶剂中异丙醇、乙二醇丁醚和二乙二醇甲醚的质量比为6:2:2;以助焊剂的润湿铺展性能为衡量标准,确定活性剂由硬脂酸、癸二酸和己二酸组成,质量比为2:3:3;其中活性剂含量在15%,成膜剂包括松香和聚乙二醇2000共37.5%,此时助焊剂为淡黄色粘稠膏状,均一、稳定,密度为1.047 g?mL-1,无卤素,对环境无污染;  2.对三种助焊剂进行润湿性和腐蚀性的比较,得到铺展面积大小为:AMETCH助焊剂>自制助焊剂>唯特偶助焊剂,自制助焊剂由于缓蚀剂的调节作用对铜板无腐蚀作用,而 AMETCH助焊剂对铜板有明显腐蚀性,因此对助焊剂活性和腐蚀性的综合考虑,自制助焊剂的活性最优;  3.通过反复的印刷工艺试验,确定焊膏的配比,其中自制助焊剂和SACBN07合金粉末的质量配比为14.3:85.7,美国 AMETCH助焊剂:SACBN07合金粉末为12.5:87.5,唯特偶助焊剂:SACBN07合金粉末为11.7:88.3,此时三种焊锡膏的粘度适中,印刷脱模性好,厚度均匀,说明自制助焊剂与市售助焊剂一样具有优良的触变性能,焊后焊点规则、饱满,满足细间距印刷要求;对五种焊膏进行锡珠试验,得出自制焊膏与市售焊膏一样满足标准中的1级要求,焊点周围均无锡珠的产生;  4.对自制助焊剂的活性剂进行热失重分析,得出三种有机酸在265℃左右分解,说明在这个分解温度之前自制助焊剂配合无铅钎料回流焊时都具有良好的润湿铺展性能,满足钎焊温度高的器件的焊接要求;在各自适宜的回流工艺下,其中自制助焊剂、AMETCH助焊剂和唯特偶助焊剂分别与SACBN07合金粉末制备三种焊膏,润湿铺展率分别为86%,88.1%,83.33%,两种市售 SAC305,SAC0307焊膏为84.33%,73.33%,前三种焊膏合金粉末相同,助焊剂不同,得出自制助焊剂的润湿性优于唯特偶助焊剂,但是稍微低于 AMETCH助焊剂;且自制助焊剂和 SACBN07合金粉末混合的焊膏的润湿性能高于市售SAC305焊膏,SAC0307焊膏;  5.五种焊膏的剪切试验中,剪切强度分别为71.905 MPa,72 MPa,71.656 MPa,64.689 MPa,43.541 MPa,在1#,2#,3#焊膏中,剪切强度差别不大,由于助焊剂的含量少,因此不同助焊剂对焊膏的剪切性能的影响不大,又由于合金粉末SACBN07中Bi和Ni的添加使得1#,2#,3#焊膏的剪切强度均高于4#,5#焊膏两种市售焊膏。
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