無鉛焊料用新型水基免清洗環(huán)保助焊劑的研究.pdf

1、隨著綠色化學(xué)的發(fā)展，無鉛焊料專用的水基免清洗助焊劑，在未來電子工業(yè)中具有重要的應(yīng)用價值。Sn-0.7Cu和Sn-3.0Ag-0.5Cu是目前電子封裝較常使用的兩種無鉛焊料，隨著無鉛焊接技術(shù)的發(fā)展，與其配套使用的免清洗助焊劑，成為國內(nèi)外研究的熱點。但目前表面組裝技術(shù)(SMT)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的免清洗助焊劑大多是存在安全隱患、且易造成環(huán)境污染的溶劑型免清洗助焊劑。發(fā)展“綠色”焊劑，用去離子水代替有機溶劑，開發(fā)性能優(yōu)良的水基免清洗助焊劑，不但能克服溶

2、劑型免清洗助焊劑的缺點，而且適應(yīng)無鉛焊料焊接工藝，也是當今微電子封裝材料領(lǐng)域的主要研究方向。
　　本論文結(jié)合Sn-0.7Cu和Sn-3.0Ag-0.5Cu無鉛焊料的特點，研制與這兩種無鉛焊料配套使用的新型環(huán)保型水基免清洗助焊劑。通過比較所選活化劑的沸點和酸度，測定活化劑的潤濕性能，并借助熱分析、鋪展性能試驗、腐蝕性能測試和掃描電鏡觀察評價所選活化劑的分解能力及焊后對板面造成殘留的污染程度，綜合以上結(jié)果選擇合適的活化劑及其最佳用量。

3、結(jié)果表明，低沸點d,l-蘋果酸和高沸點丁二酸復(fù)配可以提高活化性能;且這兩種酸在250℃都基本分解完全，分解后殘留的質(zhì)量低于0.6％，焊后給板面造成的殘留污染較少。本論文選用丁二酸和d,l-蘋果酸復(fù)配1.6％（質(zhì)量分數(shù)）制備的低固含量（低于3％）助焊劑，配合Sn-0.7Cu焊料的鋪展面積為59.92 mm2，擴展率為68.94％，配合Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料的鋪展面積為64.16 mm2，擴展率為71.36％，且對梳形試件和銅板的

4、腐蝕最小
　　鋪展性能實驗研究表明，丙三醇1％（質(zhì)量分數(shù)）為成膜劑，銅板表面干凈，焊板干燥。且加入丙三醇后助焊劑配合Sn-0.7Cu焊料的鋪展面積由59.92 mm2增至62.70mm2，擴展率由68.94％增至70.59％;配合Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料的鋪展面積由64.16 mm2增至67.35 mm2，擴展率由71.36％增至73.41％。選用乙二醇、乙二醇丁醚和異丙醇復(fù)配3％（質(zhì)量分數(shù)）作助溶劑，通過潤濕力和表面張力

5、測試優(yōu)選適合水性體系的表面活性劑，結(jié)果表明加入壬基酚聚氧乙烯(50)醚0.2％（質(zhì)量分數(shù)），助焊劑體系表面張由51.93×10-2N·m-1降至37.55×10-2N·m-1;最大潤濕力為3.44 mN，潤濕時間為1.89 s，總體潤濕性能較佳。
　　本文重點研究了活化劑、表面活性劑和緩蝕劑三種組分對助焊劑腐蝕性能的影響。采用交流阻抗法研究了各組分對銅電極緩蝕性能的影響;通過掃描電鏡觀察測試了各組分對梳形試件的腐蝕;借助熱分析研究

6、了組分殘留及相互作用。結(jié)果表明，隨活化劑酸性的減弱，助焊劑體系的腐蝕性逐漸減弱;壬基酚聚氧乙烯醚系列的非離子表面活性劑有助于降低體系的腐蝕性能;緩蝕劑苯并三氮唑(BTA)的添加能顯著改善助焊劑體系的緩蝕性能。研究結(jié)果表明:用壬基酚聚氧乙烯(50)醚0.2％（質(zhì)量分數(shù)）作表面活性劑、丁二酸和d,l-蘋果酸復(fù)配1.6％（質(zhì)量分數(shù)）作活化劑、BTA作緩蝕劑0.06％（質(zhì)量分數(shù)）制備的助焊劑體系的膜電阻最大，在濕熱條件下助焊劑對梳形試件的腐蝕明

7、顯降低，緩蝕性能最佳。熱分析結(jié)果表明，體系緩蝕性能的改善可能是有機酸與丙三醇發(fā)生的酯化反應(yīng)所致。
　　本文針對Sn-0.7Cu和Sn-3.0Ag-0.5Cu兩種無鉛焊料研制的低固體含量和低VOCs含量的水基免清洗助焊劑，根據(jù)SJ/T11273-2002行業(yè)標準對助焊劑進行了綜合性能檢測。結(jié)果表明，研制的助焊劑不含鹵素、腐蝕性小、低固體含量(2.15％)、低VOCs含量（低于5％），最大潤濕力為3.44 mN，潤濕時間1.89 s;