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免清洗助焊剂与SnAgCu无铅焊膏的制备及其性能研究

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摘要

第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 无铅焊料研究现状

1.2.1 无铅焊料关键技术

1.2.2 SnAgCu无铅焊料研究现状

1.2 焊膏用焊料合金粉末研究现状

1.3 焊膏用助焊剂研究现状

1.4.1 助焊剂分类

1.4.2 免清洗助焊剂配方研究现状

1.4.3 免清洗助焊剂的应用

1.4 本实验研究的目的及内容

第二章 实验和检测方法

2.1 引言

2.2 实验原料

2.3 工艺流程

2.4 助焊剂配置及其性能检测

2.4.1 实验设备及检测方法

2.5 焊膏配置及性能检测

2.5.1 实验设备

2.5.2 检测方法

第三章 松香基无卤素免清洗助焊剂制备及性能研究

3.1 引言

3.2 基质成分的优化

3.2.1 成膜剂

3.2.2 溶剂

3.2.3 触变剂

3.2.4 助焊剂基质配方的优化

3.3 有效成分的选取

3.3.1 活性剂

3.3.2 缓蚀剂

3.3.3 其他添加剂

3.4 助焊剂性能研究

3.4.1 物理性能

3.4.2 酸度及黏性

3.4.3 卤化物含量

3.4.4 腐蚀性

3.4.5 不挥发物含量

3.4.6 铺展工艺性能

3.4.7 助焊剂性能总结

3.5 本章小结

第四章 SnAgCu无铅焊膏的制备及性能研究

4.1 引言

4.2 焊膏制备

4.2.1 焊料合金粉末

4.2.2 焊锡膏中焊锡粉与助焊剂比例的确定

4.3 焊接曲线设计

4.4 焊膏性能研究

4.4.1 印刷性能及粘度

4.4.3 冷热塌陷实验

4.4.4 锡珠实验

4.4.5 焊点形貌与铺展性能

4.4.6 焊点微观组织

4.4.7 焊点剪切强度测试

4.5 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果

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摘要

随着电子产品向微型化、薄型化、高精度化的方向发展,表面组装技术(SMT)成为电子组装行业里最流行的技术和工艺之一。焊膏是SMT中不可缺少的材料,其性能直接影响到焊接品质,决定着电子产品的质量。本论文从助焊剂基质及有效成分的优化入手,制备出了性能优良的免清洗助焊剂,并对所配置的Sn-3.0Ag-0.5Cu焊膏综合性能进行了研究。
   采用旋转流变仪对焊膏粘度进行测试,采用力学试验机对焊点剪切强度进行测试,采用扫描电子显微镜(SEM)对焊点微观结构及断口形貌进行观察,采用EDS能谱仪对焊点组织结构的成分进行测试分析。主要研究结果如下:
   1)助焊剂由基质和有效成分组成。助焊剂基质组成为:氢化松香和聚合松香复配质量比2∶3;二甘醇、乙二醇单丁醚、溶剂A复配体积比1∶2∶1;ST、H作为触变剂,复配松香∶H∶ST∶复配溶剂的质量比为50∶2∶3.5∶35。以腐蚀性、润湿性为主要衡量指标,选择了丁二酸、己二酸作为主要活性剂,活性剂A作为辅助活性剂,三乙醇胺作为pH缓冲剂;丁二酸与己二酸的总量为5wt%,复配质量比3∶2;活性剂A的添加量为0.3wt%;三乙醇胺的添加量为3wt%;苯并三氮唑和8-羟基喹啉复配质量比为1∶1,添加量为1wt%。
   2)所研制的松香基无卤素免清洗助焊剂呈乳白色粘稠膏体,物理性能稳定,pH值为6.0,无卤素,腐蚀性小,不挥发物含量为31.5%,铺展面积38.18mm2,性能优良。
   3)与商用焊膏PNF306和ALPHAOM338焊膏相比,自制焊膏ZZ01具有适宜的粘度,优良的触变性能,可满足高端细间距印刷的要求;三种焊膏均具有优异的抗冷塌陷性能,ALPHAOM338焊膏抗热塌陷性能最佳,ZZ01焊膏次之;ALPHAOM338焊膏和ZZ01焊膏锡珠测试合格,PNF306焊膏锡珠测试不合格。三种焊膏的铺展面积依次为38.24mm2、36.05mm2、40.01mm2,ZZ01焊膏锡膏残留最少且薄而透明;ZZ01焊膏焊点IMC层薄、而且均匀致密;三种焊膏的剪切强度依次为45.12MPa、40.22MPa和48.82MPa,断裂模式为韧性断裂。

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