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Sn-Ag-Cu系无铅焊锡膏组成优化与性能研究

作　者: 刘宏斌
导　师: 赵麦群
学　校: 西安理工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 助焊剂焊锡膏回流工艺配方均匀设计模板印刷
分类号: TN405
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文通过对实验室已开发的Sn3Ag2.8Cu无铅焊锡膏及助焊剂的性能及原有回流焊接工艺进行分析总结,从回流工艺和助焊剂成分方面出发,针对存在的问题,进行优化,开发出一种性能优良的助焊剂。用该助焊剂配制无铅焊锡膏,对其印刷性能和焊点缺陷进行了研究。最后通过相关测试对助焊剂与焊锡膏进行综合评价,给出部分技术参数和性能指标。主要取得以下成果:1.实验室原有助焊剂在原焊接工艺下可以形成焊点,在实际回流工艺中氧化严重,根源为原配方与实际工艺不匹配;松香成分选择不当造成原助焊剂性能不稳定;溶剂含量过高,使粘度过低、且在室温下挥发严重。2.通过调整松香的成分及复配比例,改善了助焊剂的稳定性;开发了新的溶剂体系并优选出复配比例,改善了助焊剂的挥发性能,并增强了助焊剂溶剂体系的溶解能力;改进了活性剂的成分及复配比例,提高了助焊剂的活性和活性持续性;增加了成膜剂,提高助焊剂的保护能力;添加了触变剂,提高助焊剂的粘度和触变性能。3.以铺展面积为指标,采用正交试验对松香、活性剂、成膜剂及表面活性剂四个因素进行优化,得到一种助焊性能优良的助焊剂,其pH值为5、密度为1.37g/ml、不挥发物含量为29.58%,为乳白色半透明膏状体,性能稳定、无腐蚀。4.对该助焊剂配制焊锡膏进行印刷性能测试,确定了取得最佳印刷性能时的合金含量为87.5%;通过对焊点气孔含量的研究,在改进回流工艺下,活性区时间增加到105s时,气孔含量最小,达到7.82%。5.通过锡球试验,按JIS Z3284对本焊锡膏进行评价,评定结果定为1级;通过可焊性试验,得到本焊锡膏的扩展率87.51%。焊后焊点饱满、光亮、无虚焊,并能充分润湿元件引脚;焊后残留物为无色透明固体,无粘性,且残留少。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 前言  8-18
  1.1 选题背景  8
  1.2 表面贴装技术概述  8-12
    1.2.1 表面贴装技术  8-10
    1.2.2 表面贴装工艺流程  10-11
    1.2.3 无铅回流工艺及设备  11-12
  1.3 焊锡膏的组成  12-17
    1.3.1 无铅焊料及焊料粉发展现状  12-14
    1.3.2 助焊剂的发展现状  14-17
  1.4 本课题研究目的及内容  17-18
2 实验室原有配方助焊剂成分与不足分析  18-26
  2.1 原有助焊剂配方及制备工艺  18-19
    2.1.1 原有助焊剂配方  18
    2.1.2 原有配方助焊剂制备工艺  18-19
  2.2 助焊剂性能分析  19-21
    2.2.1 助焊剂外观与稳定性  19
    2.2.2 助焊剂粘度、活性与成膜性能分析  19-21
  2.3 原有配方助焊剂制备工艺与回流工艺分析  21-23
    2.3.1 制备工艺分析  21
    2.3.2 回流焊接工艺分析  21-23
  2.4 焊锡膏印刷性能分析  23
  2.5 本章小结  23-26
3 助焊剂成分改进与性能优化  26-48
  3.1 实验室回流工艺的改进  26-29
    3.1.1 回流过程分析  26-28
    3.1.2 回流焊机结构及参数设定分析  28
    3.1.3 实验室回流工艺改进  28-29
  3.2 松香成分改进及配比选择  29-32
    3.2.1 松香的助焊机理及性质  29-31
    3.2.2 实验方法  31
    3.2.3 实验结果及分析  31-32
  3.3 成膜剂与触变剂的筛选  32-33
    3.3.1 成膜剂选择  32
    3.3.2 触变剂选择  32-33
  3.4 溶剂成分改进及配比选择  33-36
    3.4.1 溶剂筛选原则  33
    3.4.2 实验方案、步骤及仪器  33-36
    3.4.3 实验结果及分析  36
  3.5 活性剂成分改进及配比选择  36-41
    3.5.1 活性剂工作机理  36-37
    3.5.2 实验方案  37-38
    3.5.3 试样制备及试样参数  38-39
    3.5.4 测定方法  39
    3.5.5 实验结果及分析  39-41
  3.6 助焊剂配方正交优化  41-47
    3.6.1 正交实验理论依据  41-42
    3.6.2 实验参数及实验步骤  42
    3.6.3 正交试验结果及分析  42-45
    3.6.4 补充优化试验及结果  45-47
  3.7 本章小结  47-48
4 焊锡膏印刷性能及焊点缺陷研究  48-58
  4.1 焊锡膏印刷工艺理论  48-51
    4.1.1 实验参数设定及实验步骤  49-50
    4.1.2 实验结果及分析  50-51
  4.2 焊点气孔含量影响因素研究  51-54
    4.2.1 焊点气孔理论分析  51-52
    4.2.2 不同合金粒度及比例对气孔含量的影响  52-53
    4.2.3 不同保温时间对焊点气孔含量的影响  53-54
  4.3 锡球的产生及成膜剂含量对其影响研究  54-57
    4.3.1 实验步骤  55
    4.3.2 实验结果  55
    4.3.3 成膜剂对锡球产生的影响机理  55-57
  4.4 本章小结  57-58
5 助焊剂与焊锡膏的性能测试  58-68
  5.1 助焊剂的性能测试  58-62
    5.1.1 性能测试方法  58-59
    5.1.2 助焊剂性能测试结果  59-62
  5.2 焊锡膏性能测试  62-64
    5.2.1 性能测试方法  62-63
    5.2.2 性能测试结果及分析  63-64
  5.3 焊锡膏焊接效果对比  64-66
    5.3.1 实验方法  64-65
    5.3.2 焊接效果试验结果  65-66
  5.4 本章小结  66-68
6 结论  68-70
致谢  70-72
参考文献  72-76
附录  76-78
硕士期间发表的论文和专利  78

Sn-Ag-Cu系无铅焊锡膏组成优化与性能研究

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