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无铅焊膏中活化剂成分调整测试

碟中谍

2015/09/28

私聊

物性测试综合讨论

原实验用SYS305无铅焊膏用助焊剂许多性能不够完善。焊后焊点不够饱满、光亮，周边有锯齿状回缩等表面缺陷。并且在实际板级封装的印刷过程中焊膏的粘度太高，容易粘板，不能进行连续印刷，并且不能在封装版上润湿。针对这些缺点本实验对SYS305无铅焊膏用活化剂配方进行了调整改善。

活化剂是助焊剂的关键组分。而在活化剂组分中，除了松香外，还有有机卤化物、有机酸和胺类可作为活化剂。目前，广泛使用烃基酸、芳香酸和羧酸等有机酸作活化剂，例如丁二酸、已二酸、戊二酸、苹果酸、谷氨酸、柠檬酸、酒石酸、苯甲酸和山梨酸等。

本次实验活化剂选用A酸、B酸、C酸，通过调整它们子之间的复配比例和在助焊剂中的含量来进行实验。然后将复配后的活化剂溶于一定质量的溶剂中制成助焊剂，冷却后制备焊膏做铺展实验，以铺展的情况为评定指标来判定助焊剂性能的好坏。

1、调整几种活化剂之间的复配比例

A酸、B酸、C酸复配实验，命名为C组，调配6种助焊剂进行测试。配方如表1所示。

表1 C组活化剂配方

配方号	溶剂总量（g）	A酸（g）	B酸（g）	C酸（g）	溶液总量（g）
C1	4	0.71	0.17	0.12	10
C2	4	0.5	0.04	0.46	10
C3	4	0.36	0.48	0.16	10
C4	4	0.24	0.19	0.57	10
C5	4	0.13	0.79	0.07	10
C6	4	0.04	0.4	0.56	10

对C组进行铺展测试，铺展测试情况见图1。测试结果见表2。

图1 C组铺展测试情况

表2 C组铺展测试结果

配方号	铺展情况	铺展面积（mm²）
C1	边缘有回缩、飞溅，焊点有腐蚀、气孔	85.306
C2	铺展面积较大，但边缘有飞溅	90.054
C3	焊点饱满	84.564
C4	腐蚀比较严重，存在残留物	82.438
C5	回缩严重	81.743
C6	回缩严重，存在残留物	83.771

通过铺展图对比，C组铺展面积都比较大，C3焊点饱满光亮，没有回缩、飞溅，铺展面积相对较大。
2、调整活化剂占助焊剂总量的百分比
根据活化剂对助焊剂的影响，调整活化剂在助焊剂中的百分比。在所用活化剂配比为C3组比例的基础上，调整占助焊剂总量的百分比，命名为D组，调配7种助焊剂进行测试。以D0组为对比。配方如表3所示。

表3 D组活化剂配方

配方号	百分比（%）	A酸（g）	B酸（g）	C酸（g）	溶液总量（g）
D0	0	0	0	0	10
D1	5	1.65	0.075	1.5	10
D2	6	1.85	0.16	1.69	10
D3	7	1.95	0.17	1.78	10
D4	8	2.05	0.18	1.87	10
D5	9	2.15	0.18	1.97	10
D6	11	2.25	0.19	2.06	10

（1）对D组进行铺展和润湿力测试，铺展测试情况见图2。

图2 D组铺展测试情况

润湿力测试，试验参数见表4。润湿力曲线图见图3。从中整理出的关键数据见表5。

表4实验操作参数

项目	参数
焊锡温度（℃）	260
浸入速度（mm/s）	4.0
退出速度（mm/s）	4.0
浸入时间（s）	10
浸入深度（mm）	2.0

图3 D组润湿力曲线

表5 润湿力实验数据记录结果

项目	D1	D2	D3	D4	D5	D6
最大润湿力F(mN)	6.327	6.441	6.533	6.22	6.33	6.458
润湿时间t(s)	0.92	0.97	0.90	0.96	0.86	0.91

润湿力测试结果显示，随着活化剂含量增加，最大润湿力呈增大趋势，在活化剂为7%时最大，即D3具有最大润湿力6.533 mN，并且润湿时间相对较短，0.9s。当活化剂含量大于7%时，最大润湿力递减，分析其原因是有机酸与有机胺发生中和反应，而产生的中和产物在钎焊温度下又会迅速分解为有机酸和有机胺，这样在降低腐蚀性的同时，还能保证助焊剂的活性。所以D3有最大润湿力，它的铺展效果也较好。