无铅焊料用无VOC免清洗助焊剂的研究

摘要

本文通过优化设计和正交试验方法研制了两种Sn-3.8Ag-0.7Cu焊料和Sn-0.7Cu焊料用无VOC(volatile organic compound,VOC)助焊剂V1、V2,并且根据《SJ/T 11273-2002免清洗液态助焊剂》的规定对该助焊剂进行了性能检测。结果表明,两种助焊剂去离子水的含量在90％以上,无松香无卤素,固体含量低,密度较小接近于水,润湿力均在6mN以上,扩展率分别达到76.32％和75.91％,腐蚀性小无残留,免清洗,助焊性能良好,绝缘电阻值高达到108Ω,符合行业标准。并且具有不易燃、不污染环境、不危害健康等优势,是性能优良的绿色环保焊剂。 无铅焊料用无VOC助焊剂用水作溶剂,水的表面张力大,不溶解传统活化剂。对不同的有机酸进行润湿力测试,选定润湿力较强的有机酸,并采用两种及其以上的酸混合作复配组分,得到较好的润湿效果,丁二酸和羟基酸X的复合,丁二酸、戊二酸、己二酸和羟基酸Y的复合,表现出较强的润湿性。采用正交试验优化助溶剂,醇类比醚类效果要好,丙三醇、二甘醇、乙二醇表现出较好的润湿性能。非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-7)对有些无VOC助焊剂起到了较好的降低表面张力的作用；酯类的加入不能明显的改善润湿性,但是乙酸异戊酯的加入使焊点形貌更加规则。 观察焊剂残留物,使用V1焊后的试件线路干净,几乎没有残留物,对线路腐蚀性小,电气可靠性较高；使用V2焊后的试件线路阳极端头出现了少量明显的枝晶形成,这些焊剂残留物对于PCB的电气可靠性存在潜在的威胁。导线端处没有出现漏锡现象,挂锡基本均匀。 通过差热分析和红外分析,探讨了助焊剂的作用机理。研究了助焊剂残留物,结果表明,助焊剂的残留物是羧酸酯、羧酸盐或两者的混合物。初步推测助焊剂的高温反应机理,一是发生缩合反应,生成一种饱和链状羧酸酯；一是酸和金属基板反应生成羧酸盐。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2选题意义

1.2.1助焊剂的发展

1.2.2无VOC免清洗助焊剂

1.3无VOC免清洗助焊剂的研究现状

1.4本课题研究的主要内容

1.4.1无VOC免清洗助焊剂的成分研究

1.4.2无VOC免清洗助焊剂性能测试

1.4.3简要机理分析

第2章无铅焊料用无VOC免清洗助焊剂的配方设计原则及试验方案

2.1配方设计原则

2.1.1活化剂的作用及影响

2.1.2助溶剂的选取

2.1.3表面活性剂研究

2.1.4润湿剂研究

2.2试验方案

2.3本章小结

第3章无铅焊料用无VOC免清洗助焊剂的研制

3.1活化剂对润湿性能的影响

3.1.1活化剂作用机理

3.1.2试验研究

3.2助溶剂对润湿性的影响

3.2.1助溶剂的选取

3.2.2试验研究

3.3表面活性剂对润湿性的影响

3.3.1表面活性剂的特性

3.3.2试验研究

3.4配方优化及改进

3.5本章小结

第4章无铅焊料用无VOC免清洗助焊剂的性能检测及可靠性分析

4.1无VOC免清洗助焊剂的性能指标测定

4.1.1外观、物理稳定性测定

4.1.2密度测定

4.1.3酸度测定

4.1.4粘性测定

4.1.5粘附性测定

4.1.6卤化物含量测定

4.1.7不挥发物含量测定

4.1.8扩展率测试

4.1.9腐蚀性测试

4.1.10润湿力的测定

4.2无VOC免清洗助焊剂的可靠性研究

4.2.1绝缘电阻测试及产物测试

4.2.2焊接缺陷测试

4.3本章小结

第5章无铅焊料用无VOC助焊剂作用机理探讨

5.1常温时助焊剂的性质

5.2高温情况下助焊剂性质的变化

5.2.1差热分析

5.2.2红外分析

5.3本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢