无铅焊膏粘度及其稳定性研究

发布时间：2017-08-15 19:22

  本文关键词：无铅焊膏粘度及其稳定性研究

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【摘要】：表面组装技术(SMT)是目前电子组装行业中应用最为广泛一种技术工艺,具有组装尺寸小、可靠性高、生产能力强和成本低等特点。在SMT行业中,焊膏作为电子元器件和基板的关键连接材料,它的质量好坏直接影响到表面组装元器件的品质。随着电子组装行业无铅化的发展趋势,Sn-Ag-Cu焊料因具备良好的综合性能而得到越来越广泛的研究和应用,并且研究与其相匹配的助焊剂也成为了新的热点。由于焊剂组分会影响焊膏的粘度和稳定性等性能进而影响焊膏质量,因此开发无铅焊膏用助焊剂必须结合焊膏的性能。本文以Sn-3Ag-0.5Cu无铅焊膏为研究对象,运用溶解性测试,粘度测试,坍塌性测试,热重分析(TGA)等多种分析测试手段,系统研究了由不同焊剂组分制成的无铅焊膏的粘度和稳定性。确定了稳定的焊剂配方和焊剂配制方法,获得了成膜剂、溶剂和触变剂对焊膏的粘度、触变性和抗冷热坍塌性的影响,并对其相互关系和影响机理进行了一定的探讨。研究发现,成膜剂软化点越高,成膜剂粘度越大,制成的焊膏粘度越大,但成膜剂种类对触变性影响不大。醇类溶剂制成的焊膏粘度明显高于醇醚类焊膏,但触变性系数却明显低于醇醚类焊膏。对于同一类别的溶剂,溶剂分子量越大,溶剂本身的粘度越大,制得的焊膏粘度越大,但触变性系数差别不大。因此,作为焊剂中最主要的两种载体物质,成膜剂或溶剂本身粘度越大,制成的焊膏粘度越大。触变剂加入方式对焊剂状态、焊膏粘度及触变性均有影响,对于氢化蓖麻油和6650R聚酰胺蜡,低温分散方式加入比高温烧入方式加入制得的焊膏粘度和触变性系数高。此外,在6%氢化蓖麻油(HCO)基础上,复配6650R或乙二撑双硬脂酸酰胺(EBS)可以提高焊膏的粘度,复配乙撑双油酸酰胺(EBO)却降低焊膏的粘度。触变剂复配后,触变剂的总量增加,焊膏的触变性系数提高。成膜剂软化点越高,焊膏在室温和高温下的粘度越高,焊膏的抗冷热坍塌性越好。本文采用四种不同复配溶剂组分制成的焊膏的抗冷坍塌性表观一致且较好,其粘度分布为111.7～191.5 Pa.s。但它们的抗热坍塌性不同,这与溶剂的挥发特性有关。溶剂组分在150℃时的挥发量越大,制成的焊膏在高温下的粘度值越大,抗热坍塌性越好。含HCO较多的焊膏抗冷坍塌性优于含EBS较多的焊膏,但含EBS较多的焊膏抗热坍塌性优于含HCO较多的焊膏。这是由于HCO比EBS有室温下的粘度优势,但HCO触变剂的耐热性比EBS触变剂差。综合来看,5wt% HCO+5wt% EBS复配触变剂制成的焊膏的抗冷热坍塌性最佳。焊膏的抗冷坍塌性与焊膏在25℃温度下的无剪切粘度(或粘度和触变性)有关。为了获得较好的抗冷坍塌性,焊膏粘度必须大于l10 Pa.s且触变性系数大于0.525。焊膏的抗热坍塌性与焊膏在150℃温度下的粘度变化有关,该粘度变化与成膜剂软化点、溶剂挥发特性以及触变剂耐热性等因素有关。当成膜剂选择KE604或KE604+DERM-145,溶剂选择醇醚类和醇类复配,触变剂选择5wt% HCO +5wt% EBS(低温分散方式加入)时,制得的焊膏具有较好的抗冷热坍塌性,且粘度和触变性均符合印刷要求。
【关键词】：无铅焊膏 粘度 触变性 抗坍塌性 成膜剂 溶剂 触变剂
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG42
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 SMT概述10-13
• 1.1.1 焊膏印刷工艺11-12
• 1.1.2 回流焊工艺12-13
• 1.2 无铅焊膏的组成13-18
• 1.2.1 合金焊粉13-15
• 1.2.2 助焊剂15-18
• 1.3 无铅焊膏的性能18-24
• 1.3.1 焊膏的印刷性能18-22
• 1.3.2 焊膏的稳定性22-24
• 1.4 本课题的研究背景、目的及主要内容24-25
• 1.4.1 研究背景24
• 1.4.2 研究目的与内容24-25
• 第二章 实验过程及研究方法25-34
• 2.1 工艺路线25
• 2.2 成分设计25
• 2.3 焊膏制备25-30
• 2.3.1 原材料准备25-27
• 2.3.2 焊剂配制27-29
• 2.3.3 焊膏制备29-30
• 2.4 性能测试30-34
• 2.4.1 DSC/TG测试30
• 2.4.2 溶解性测试30
• 2.4.3 铺展性测试30-31
• 2.4.4 粘度测试31-32
• 2.4.5 坍塌性测试32-34
• 第三章 焊剂组分对无铅焊膏粘度的影响34-57
• 3.1 活性剂的研究34-35
• 3.2 成膜剂对焊膏粘度的影响研究35-39
• 3.2.1 成膜剂的溶解性35-36
• 3.2.2 成膜剂种类对焊膏粘度的影响36-39
• 3.3 溶剂对焊膏粘度的影响研究39-42
• 3.3.1 溶剂的溶解性39
• 3.3.2 溶剂种类对焊膏粘度的影响39-42
• 3.4 触变剂对焊膏粘度的影响研究42-51
• 3.4.1 触变剂加入方式对焊膏粘度的影响42-47
• 3.4.2 触变剂种类对焊膏粘度的影响47-51
• 3.5 分析与讨论51-56
• 3.5.1 焊膏的粘度及触变性51-53
• 3.5.2 焊膏粘度的影响因素53-54
• 3.5.3 焊膏的触变结构及触变性影响因素54-56
• 3.6 本章结论56-57
• 第四章 焊剂组分对无铅焊膏稳定性的影响57-90
• 4.1 成膜剂对焊膏抗冷热坍塌性的影响研究57-64
• 4.1.1 成分设计57
• 4.1.2 焊剂焊膏状态57-58
• 4.1.3 粘度测试结果58-60
• 4.1.4 坍塌性测试结果60-64
• 4.2 溶剂对焊膏抗冷热坍塌性的影响研究64-72
• 4.2.1 成分设计64-65
• 4.2.2 焊剂焊膏状态65
• 4.2.3 粘度测试结果65-67
• 4.2.4 坍塌性测试结果67-72
• 4.3 触变剂对焊膏抗冷热坍塌性的影响研究72-81
• 4.3.1 成分设计72
• 4.3.2 焊剂焊膏状态72-73
• 4.3.3 粘度测试结果73-75
• 4.3.4 坍塌性测试结果75-81
• 4.4 焊膏的性能验证81-83
• 4.5 分析与讨论83-88
• 4.5.1 焊膏的抗冷坍塌性83-85
• 4.5.2 焊膏的抗热坍塌性85-88
• 4.6 本章结论88-90
• 第五章 主要结论和展望90-91
• 参考文献91-96
• 攻读硕士期间发表的论文和申请的国家发明专利96-98
• 致谢98

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