含Zn无铅焊膏的制备及其性能研究

发布时间：2017-07-31 21:13

  本文关键词：含Zn无铅焊膏的制备及其性能研究

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【摘要】：SnAgCu305(SAC305)无铅钎料由于具有良好的润湿性、可焊性、物理及机械性能等,现在被广泛使用于电子制造行业以代替传统的Sn-Pb焊料,但是,国内无铅锡膏的性能及研发要远远落后于国外同类产品。同时,随着电子产品向小型化发展,焊点的尺寸逐渐减小,这就导致由跌落、振动引起的可靠性问题逐渐被提上了日程。然而,SAC305焊膏的抗跌落、振动可靠性并不是特别突出,同样需要开发具有更高可靠性的无铅焊膏。本论文通过优化助焊剂配方来制得性能较好的助焊剂,与合金粉按一定比例制成焊膏,并通过添加微量合金元素以提高产品的性能。本论文用旋转流变仪对焊膏进行粘度、触变系数测试,用ATV共晶回流炉对BGA焊点进行真空和空气条件下的焊接,用PTR-1102微焊点强度测试仪对焊点进行剪切性能测试,用金相显微镜观察焊点显微组织,用扫描电子显微镜对焊点微观组织以及断口形貌进行观察。本论文得到的主要结论如下:(1)助焊剂配方:成膜剂由30wt.%日本荒川KE604和15wt.%DMER-145二聚松香复配组成;触变剂由5wt.%氢化蓖麻油和5wt.%乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)组成;根据TGA测试结果及抗冷坍塌性能为依据,选用溶剂成分为18wt.%己醚、10wt.%丁醚和10wt.%戊二醇;以TGA测试结果、溶解性、铺展面积、和腐蚀性为依据,选择1.6wt.%己二酸、1.4wt.%丁二酸和2wt.%戊二酸三种有机酸复配,再以PH值和残留率确定二乙醇胺的加入量为1wt.%;缓蚀剂的总量为0.8wt.%,8-羟基喹啉和苯并三氮唑质量比为1:1复配;抗氧化剂选用0.1wt.%的对苯二酚,除臭剂选用0.1wt.%的薄荷;(2)研制出的助焊剂为奶黄色的流动性较好的粘稠膏体,稳定性较好,PH值介于5.5与6.0之间,接近6.0,不含卤素,腐蚀性较小,不挥发物含量为34.79%。与国外同类焊膏对比,所研制的焊膏都具有合适的粘度、触变系数和抗冷热坍塌性,可以满足细间距印刷,同时焊料球测试合格;(3)为了提高焊膏的抗跌落性能,在SAC体系内加入微量合金元素Zn并制作成焊膏。自制的SAC305焊膏、加Zn的自制焊膏和成熟的商用焊膏相比,三者的铺展率分别为88.20%、86.30%和89.80%,均具有良好润湿性。金相和SEM显示,加入Zn之后,金属间化合物(IMC)层厚度小且生长较规律,IMC颗粒变小。剪切实验说明,真空条件下回流比空气中回流得到的焊点强度大,且加入Zn之后,剪切强度增强,这些和焊点的组织紧密相连,焊点的断裂模式都为韧性断裂。
【关键词】：无铅焊膏 可靠性 助焊剂 润湿性
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG42
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 引言13
• 1.2 焊膏中助焊剂研究现状13-16
• 1.2.1 助焊剂分类14
• 1.2.2 免清洗型助焊剂的研究现状14-16
• 1.2.3 免清洗助焊剂的应用16
• 1.3 材料无铅化的可靠性问题16-17
• 1.4 Sn Ag Cu无铅焊料的研究现状17-21
• 1.4.1 Sn Ag Cu钎料合金特点17
• 1.4.2 Sn Ag Cu钎料存在的主要问题17-18
• 1.4.3 无铅钎料中加入微量元素的研究现状18-21
• 1.5 本论文研究的目的及内容21-22
• 第2章 实验材料及方法22-33
• 2.1 引言22
• 2.2 实验材料22-23
• 2.3 实验流程23
• 2.4 助焊剂配制及检测方法23-25
• 2.4.1 助焊剂的配制23-24
• 2.4.2 性能检测24-25
• 2.5 焊膏配制及检测方法25-33
• 2.5.1 焊膏制备过程25-26
• 2.5.2 焊膏性能测试设备及方法26-33
• 第3章 助焊剂制备及性能研究33-60
• 3.1 引言33-34
• 3.2 助焊剂成分的选取34-57
• 3.2.1 成膜剂的选取34-39
• 3.2.2 触变剂的选取39-46
• 3.2.3 溶剂的选取46-51
• 3.2.4 活性剂的选取51-57
• 3.2.5 其它添加剂57
• 3.3 助焊剂性能研究57-59
• 3.3.1 物理性质57
• 3.3.2 酸度及粘度57-58
• 3.3.3 卤化物含量58
• 3.3.4 腐蚀性58
• 3.3.5 不挥发物含量58
• 3.3.6 助焊剂性能总结58-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第4章 Sn Ag Cu无铅焊膏的制备及性能研究60-76
• 4.1 引言60
• 4.2 焊膏制备60-66
• 4.2.1 合金焊粉的选定60-62
• 4.2.2 焊膏中助焊剂与合金粉末比例的确定62-63
• 4.2.3 焊接曲线的设计63-66
• 4.3 焊膏性能的研究66-74
• 4.3.1 印刷性能及粘度66-67
• 4.3.2 冷热坍塌结果67-68
• 4.3.3 焊料球实验结果68-69
• 4.4.4 焊点形貌及铺展率结果69-70
• 4.4.5 焊点微观组织70-72
• 4.4.6 焊点推剪强度测试72-74
• 4.5 本章小结74-76
• 结论76-78
• 参考文献78-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 李国伟;雷永平;夏志东;史耀武;张冰冰;;无铅焊膏用助焊剂活性物质的研究[J];电子元件与材料;2007年12期

2 李仕明;余春;陆皓;;锗元素对Sn-3.5Ag合金/铜界面反应的影响[J];机械工程材料;2009年09期

3 徐冬霞;雷永平;夏志东;郭福;史耀武;;电子组装无铅钎料用助焊剂的研究现状及趋势[J];上海交通大学学报;2007年S2期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 邓涛;免清洗助焊剂与SnAgCu无铅焊膏的制备及其性能研究[D];中南大学;2012年

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本文编号：601149