无铅药芯焊丝用助焊剂及复合粉焊膏的制备与性能研究

摘要

随着电子工业成为科学技术、先进制造业以及全球经济发展的动力，焊丝、助焊剂和焊膏已成为决定电器系统性能、成本、尺寸和可靠性的关键封装材料。
　　 本论文主要从研究助焊剂的配方出发，制备用于Sn-0.7Cu药芯焊丝的低松香助焊剂，同时对本实验室自行设计和制备的Sn-Bi-Cu系和Sn-Bi-Cu-Ag系复合粉进行表征，选择具有优良焊接性能的复合粉体，并制备与其相匹配的助焊剂，研发具有良好应用前景的电子封装用复合粉焊膏。本论文的主要研究内容如下：
　　 (1)通过对活化剂的优选以及正交试验确定助焊剂的优选配方，并对该配方进一步优化，制备用于Sn-0.7Cu药芯焊丝的低松香助焊剂。该助焊剂结合Sn-0.7Cu焊丝在焊接过程中流动性好，仅产生少量烟雾且几乎无气味，焊后残留少，焊点饱满有光泽，可广泛应用于手工焊领域。
　　 (2)对本实验室自行设计和制备的Sn-Bi-Cu系和Sn-Bi-Cu-Ag系复合粉的内部结构、熔点、表面氧化率、外观形貌、球形度等进行表征，并结合该系列复合粉包含低温和高温两个相的特点，为其开发配套的助焊剂制成复合粉焊膏。对复合粉焊膏在220℃的温度下进行初步焊接可靠性分析，研究结果表明：该系列复合粉焊膏的焊接可靠性良好，其物理化学性能，焊点的力学性能、导电性能、导热性能、焊点界面等均符合电子封装领域对焊膏的要求，与市场上应用较为广泛的Sn-Ag-Cu焊膏相比，其焊点的导电性和导热性具有明显的优势。
　　 (3)用Sn-Bi-Cu系和Sn-Bi-Cu-Ag系复合粉焊膏在印刷电路板上进行焊接实验，研究结果表明：在大焊盘和小焊盘上的焊点饱满有光泽，BGA焊点上无锡珠出现，热坍塌测试中无桥连、无坍塌现象，电子元器件在焊盘上焊接牢固，无立碑、脱落缺陷出现，在电子封装领域具有良好的应用前景。