树脂芯助焊剂性能研究

2010-8-20 17:03 来源: 微谱分析
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树脂芯助焊剂性能研究

秦俊虎,刘宝权,吕金梅,陈希
(云南锡业股份有限公司,云南昆明 65021 7)
摘要:树脂芯助焊剂性能对焊接质量有重要影响,为了解影响其性能的因素,研究了溶剂、活化剂及表面活性剂等的种类和配比对助焊剂性能的影响。结果表明,使用复合溶剂,按w(胺盐)为16.1%,w(有机酸)为2.0%,w(表面活性剂)为0.5%可配制成综合性能优良的助焊剂,其扩展率为80%,w(卤素)为0.07。
关键词:电子技术;焊锡丝;树脂芯助焊剂
中图分类号:TN604 文献标识码:A 文章编号:1001.2028(2008)04.0045.03
Research on performance of resin.core flux
QIN Jun•hu,LIU Bao•quan,LU Jin-mei,CHEN Xi
(Yunnan Tin Co ,Ltd,Kunming 650217,China)
Abstract:Tin wire’S welding quality is not only depends on the alloy material of tin wire,but also the performance of
resin•core flux.The factors afecting on its perform ance were analyzed,such as diferent solvents、activators and surfactants.
The result shows that expansion rate of flux is 80% and mass fraction of halogen is 0.07.the resin—core flux possesses excellent
comprehensive performance using,w(amine salt)=16.1%,w(organic acid)=2%,and w(surfactant)=0 5% as mixed solvents.
Key words:electron technology;soldering tin wire;resin—core flux
随着无铅化电子工业的发展,适用于手工焊接工艺的无铅焊锡丝的用量也相应增加。然而无铅锡丝相对于有铅锡丝,其焊接温度升高,可焊性降低。为适应无铅工艺,提高焊接性能,有必要研制高活性、低腐蚀和低卤素含量的树脂芯助焊剂。
1 实验
1.1 材料
焊接材料:铜板(牌号为T2,纯度99%以上)、Sn0.7Cu焊料。
助焊剂原料:氢化松香、乙醇、异丙醇、丙三醇、丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、柠檬酸、苹果酸、二甲胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐和环己胺盐酸盐等。
1。2 仪器
电动搅拌机、电子天平和Multicore Must SystemII可焊性测试仪。
1.3 实验步骤
1.3.1 活化液制备
设定一定温度,准确量取各种溶剂置于烧杯中并搅拌一定时间使其混合均匀,然后依次加入有机酸类活化剂,每种活化剂的搅拌时间为10 min,同时记录温度变化、活化液颜色及状态变化。
1.3.2 焊芯制备
把一定量的松香置于不锈钢容器中,缓慢加热到120℃,慢慢加入一定量的活化剂并使其温度保持在120℃左右,搅拌20 min,将其倒入不锈钢盘子里,冷却待用。
1.3-3 扩展率测定
设定可焊性测试仪温度250℃,准确称量焊芯焊剂0.008 g,线径 =1.5 mm,质量为0.4 g的焊丝S—Sn—Cu作为焊料(S代表软钎料),将其套在 =3 mm的相同类型的丝上绕成圆圈,然后把焊剂放在已处理好的紫铜片上并处在焊料的中间进行扩展率测试,其焊接时间为6~8 S,待焊料扩展完全后取下铜片,即完成了扩展率的测试。在扩展率的计算中,将测试前的焊料看成球状,计算出小球的等效体积,然后再计算小球的标称直径D,测出铜片上的焊点高度h,根据以下公式即可求出扩展率E。
按照上面的测试方法对同一助焊剂进行五次测试,分别计算出扩展率,然后取平均值,即可得出该种焊剂的扩展率。
2 结果与讨论
2.1 溶剂种类的影响
溶剂对助焊剂活性的影响主要通过其极性、挥发性和对活化剂溶解性等途径起作用,因此单一溶剂不能满足要求¨,所以在实验过程中固定活化剂和其它辅助固态物质用量,选择单独使用溶剂1或溶剂1,2混合使用,考察其对焊剂扩展率的影响。其中溶剂1为普通低沸点醇溶剂,溶剂2为高沸点多元醇。从表1可以看出:不同的溶剂体系对助焊剂活性有一定的影响,主要原因是溶剂不仅起溶解活化剂的作用,它还通过极性减少焊料的表面张力以促进润湿,故扩展率有所增加。
2.2 溶剂比例的影响
由表1可知:使用复合溶剂有助于活性剂的发挥,故本实验也同样固定活化剂和其它辅助固态物质用量,通过改变助焊剂中溶剂的比例使其达到优化的配比,由表2可知:适当增加助焊剂中溶剂2的比例,可以提高助焊剂的活性,但增加幅度并不明显。主要原因是在一定的活化液体系中,如果溶剂的比例变化幅度不大时,溶剂的溶解、极性等性质也没有更大的变化,所以助焊剂活性也相应地没有更大提高。
2.3 活化剂种类的影响
在焊接温度下,活化剂的活性主要表现在对氧化膜腐蚀作用的大小,在一般情况下活性越大,腐蚀性越大,其扩展率也越大。另外活化剂具有一定的活化温度,在活化温度以下,助焊剂呈惰性,在活化温度以上,助焊剂中活性剂的活性被激活,H 被大量迅速释放,在很短时间里迅速去除焊料和母材表面的氧化膜,为后期焊料熔化扩展和润湿母材打下良好基础。
实验比较了几种二元有机酸及盐酸胺盐对扩展率的影响。由图1可得:有机二元酸与盐酸胺盐比较,其活性相对不足,主要原因是胺盐在钎焊加热过程中分解为碱性和酸性两部分,析出的酸为盐酸,此酸为强酸,可以很快去除氧化层。而有机酸一般为弱酸,故其活性相对较弱,表现为其扩展率也相对较小。
2.4活性剂复合使用的影响
胺盐和二元有机酸的复合使用效果如图3所示:在胺盐和其它试剂不变的情况下,有机酸的含量增加,其扩展率先增加后减少。出现此种现象的原因是:复合使用可以使助焊剂具有不同的活化温度梯度,低温活化剂在焊接温度较低时具有活性,而且它还可以诱导、激发高温活化剂,可以使活化剂在焊接的整个温度范围内都具有活性,从而提高助焊剂的助焊效果,但当机酸含量超过一定量时,其活化剂中胺盐的相对比例减少,故其扩展率相应减少。
2.5 表面活性剂的影响
实验采用溴代烯醇作为表面活性剂,由图4可得:随着w(表面活性剂)的增加,扩展率先增加后减少。
其原因主要是有机表面活性剂可以改善焊剂的流动性和润湿性、降低焊剂的表面张力并在很宽的温度范围内包围金属表面,促进、引导焊料向四周扩展。从而形成光滑饱满的焊点。但当表面活性剂过量时,表面活性剂可能对助焊剂中活性物质的发挥起抑制作用,从而使其扩展率下降。
3 助焊剂综合性能评价
考虑到助焊剂的综合使用性能及卤素含量等方面的因素,本研究最终确定以下配方:W(溶剂)59.95%、w(溶剂2)21.45%、w(胺盐)16.10%、w(有机酸)2.00%、w(表面活 I~J)o.50%,并对此配方进行了性能测试结果表明:自制脂芯助焊剂具有卤素含量低,扩散性好、熔化速度快、飞散少和气味小等性能。本实验助焊剂还通过中国赛宝实验室(信息产业部电子第五研究所)测试,其结果如表3。
4 结论
(1)树脂芯助焊剂中溶剂不仅起溶解活性剂等固体物质的作用,而且可以起到辅助活性剂发挥的作用,故使用复配助焊剂溶剂为好。
(2)树脂芯助焊剂中活化剂的复配可以使活化剂在焊接的整个温度范围内都具有活性,从而提高助焊剂的助焊效果。
(3)适当加入表面活性剂可以提高助焊剂的助焊性能。
(4)通过实验制备出了综合性能优良的树脂用助焊剂新品种。