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由于电子器件的集成化和全球电子产品的无铅化发展,研究和开发具有高性能的无铅焊料已经成为电子工业界的热点。与此同时,无铅焊料的应用也对助焊剂的性能提出了更高的要求,因此研究与无铅焊料相匹配的助焊剂对促进电子产品的微型化和环境保护有着重要的意义。 本文首先从助焊剂的有效成分着手,通过配方均匀试验设计和正交试验设计等方法确定助焊剂的最优组分,然后将优化的助焊剂与 CuSn0.3Ag0.7无铅焊粉按照一定的比例混合并配制出低银无铅焊锡膏,最后对其性能进行测试,研究结果如下: 1.选用的成膜剂成分为松香,其在助焊剂的体系中占26.67wt.%,采用UM7*(73)配方均匀设计的试验方法对松香A、松香B、松香C进行复配,且以松香体系100%计算,其重量百分比分别为73.3wt.%、9.5wt.%、17.2wt.%。此外,选取的活性剂为有机酸,在助焊剂体系中占12.5wt.%,采用UM1*1(113)配方均匀设计的试验方法对酸A、酸B、酸C进行试验,以有机酸体系100%计算,则其占比依次为7.1wt.%、63.4wt.%、29.6 wt.%。其次,选择的溶剂为醇类和醚类,其在助焊剂的体系中占55wt.%,采用UM9*(93)配方均匀设计的试验方法对溶剂A、溶剂B、溶剂C进行复配试验,以溶剂体系为100%计算,其混合比例分别为47.3wt%、2.9wt.%、49.8wt.%。选用的添加物为氢化蓖麻油、三乙醇胺、OP-10和苯并三氮唑,添加物在助焊剂的体系中占5.58wt.%,采用L9(34)正交试验的试验方法对氢化蓖麻油、三乙醇胺、OP-10和苯并三氮唑进行复配试验,以添加物体系100%计算,则其依次占比为19.35wt.%、16.12wt.%,25.8wt.%,38.7wt.%。最后,采用U6*(64)均匀设计的试验方法对助焊剂中的松香、溶剂、活性剂和添加物进行优化试验,以助焊剂体系100%计算,则其依次占比为26.67wt.%、55wt.%、12.5wt.%、5.85wt.%。试验结果表明,按照上述比例制成的助焊剂物理性能稳定,在储存期间无结晶和分层现象,其PH值为6.4,具有不含卤素元素、对铜板无腐蚀以及挥发物含量少等特点。 2.本试验选用型号为3号(粒径为25μ m-45μ m)和4号(粒径为20μ m-38μ m)的Sn99Ag0.3Cu0.7低银无铅锡粉与上述助焊剂按质量比为88.5:11.5配制锡膏,并将得到的锡膏同样记为3号和4号,由粘度测试试验可知,3号锡膏的粘度系数为0.46,4号锡膏的粘度系数为0.48,满足锡膏对粘度的要求。 3.坍塌试验中,自制的两种锡膏抗冷热坍塌性能良好,在温度为25℃和150℃的环境中,用0.1mm和0.2mm厚度钢网印刷得到的锡膏图形在规定间距处均未出现桥连现象。此外,将本助焊剂与市场上常用的3号和4号 Sn99Ag0.3Cu0.7低银无铅锡粉混合进行锡珠试验可知,两种锡膏的锡珠测试等级为1级。另外,将两种自制锡膏与铜板经过回流焊后,使用金相显微镜观察发现两种锡膏得到的焊点均有明显的IM C层出现,金属间化合物呈半岛状或栅栏状镶嵌于焊料合金中,3号锡膏的IM C厚度大约为4.82μm左右;4号锡膏的IM C厚度大约为4.56μm左右,满足无铅焊料对金属间化合物厚度的需求。