３８·焊接设备与材料·文章编号：１００２—０２５Ｘ（２００９）１０—００３８—０４焊接技术第３８卷第１０期２００９年１０月锡膏用助焊剂在钎焊过程中作用机理的探讨金霞，郭建军，顾小龙，杨倡进，刘晓刚（浙江省冶金研究院亚通电子有限公司，浙江杭州３１００２１）摘要：根据锡膏用助焊剂中各组分的特点．分析了溶剂、活化剂、成膜剂、表面活性剂以及稳定剂在焊接过程中与钎料、母材之间的作用机理。并就降低表面张力、调整黏度、去除氧化膜及成膜原理进行了初步探讨。关键词：焊锡膏；助焊剂；钎焊；机理中图分类号：ＴＧ４２５．１文献标志码：Ｂ鲜有报道．为此．笔者这里作了初步探讨。０概述焊粉的性能研究主要集中于颗粒粒度、抗氧化性、颗料尺寸分布、二元或多元合金不同成分分配比等方面：７１。根据经验所得在焊接过程中这些物性的不足可以通过性能优异的助焊剂来弥补。助焊剂作为锡焊膏中的辅料。不仅可以提供优良的助焊性能，而且还直接影响锡膏的印刷性能和储存寿命。助焊剂一般包括溶剂、活化剂、表面活性剂、流变调节剂、热稳定剂等Ｚ８－－９］，对焊膏的扩展性、润湿性、塌落度、黏度变化、清洗、焊珠、飞溅等均有重大影响。因此，助焊剂品质的优劣直接决定着锡膏的质量．进而影响着最终的焊接质量。所以本文对锡膏焊接机理的探讨侧重于助焊剂在焊接过程中的作用机理．也就是焊剂中各组分的作用机理。信息设备随着１３趋微型化和高性能化发展的需求，促使表面安装技术’１。５１（ＳＭＴ）成为电子组装的主流技术，其中锡膏焊接是ＳＭＴ工艺中关键的工序。直接决定着电子产品的性能和质量。锡膏由超细合金焊粉和焊剂组成．是一种均匀的、在动力学上稳定的混合物。它可在一定的焊接条件下与被焊母材发生冶金结合。以形成可靠与一致性的焊接点：６１。其中锡膏的焊接机理主要体现在焊剂与焊粉、被焊母材的相互作用机理上，虽然整个焊接过程只有短短的３。５ｍｉｎ。但却是个极其复杂的化学和物理过程，不仅涉及了物理学上的挥发、润湿、铺展、包覆，还囊括了分解、酸碱中和、氧化还原等诸多化学反应。由于针对此焊接机理的专项研究国内外收稿Ｅｌ期：２００９—０３—０４基金项目：浙江省科技计划项目基金资助（２００８Ｆ１０２５）１溶剂的作用机理溶剂在助焊剂中主要起载体作用，它使活性剂、便，维修容易，运行稳定可靠，可大大减小人工操作的弊端，使得焊接过程稳定，对接焊缝质量提高及焊管形状尺寸精度提高，而且可以大大提高生产效率。其优越性明显，应用前景广阔。北京：电子工业出版社．１９９０．［３］逯燕玲，李巍．摩擦焊机可编程序控制系统的研制［Ｊ］．电焊机，２００３，３３（９）：３２－３４．［４］ＷｏｈｅｒｓＭ，ＶｅｎｅｍａＢ．Ｂｕｔｔｗｅｌｄｉｎｇｏｆｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｐｉｐｅｓ［Ｊ］．ＷｅｌｄｉｎｇｉｎｔｈｅＷｏｒｌｄ．１９８５．２３（９—１０）：２０２—２０７．［５］诸邦田．电子电路实用抗干扰技术［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，１９９４．参考文献：［１］阳代军，霍立兴，张玉凤．塑料压力管道焊接技术的发展现状［Ｊ］．焊接技术，２００３．３２（２）：３－７．［２］耿文学，华熔．微机可编程序控制器的原理、使用及应用实例【Ｍ］．作者简介：逯燕玲（１９５７一），女，副教授，１９８２年毕业于西安交通大学焊接专业，现从事材料成型及控制的教学与研究工作．万方数据ＷｅｌｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶ０１．３８Ｎｏ．１０Ｏｃｔ．２００９成膜剂以及锡粉等固体原料均匀地混合在一起．具有一定的黏性。焊接前将贴片元件长时间地固定在相应的位置不脱落和桥连（短路），此外，它还使锡膏在钎焊过程中具有较好的流动性并在挥发时带走多余的热量。良好的溶剂，既对钎焊表面有良好的保护作用，又兼具适当的黏度。所以溶剂选材一般遵从三大原则：沸点、黏度和极性基团。这是因为高沸点的溶剂保护效果较好，但黏度太大，钎焊时不易挥发千净，易形成黏性残留：低沸点的溶剂黏度太低。在钎焊预热过程中被快速蒸发。造成元器件热塌落和飞溅的不良现象。因丽锡膏溶剂首先均采用高低沸点榴结合的方法。此外，溶剂中的含一ＯＨ亲水基团越多。焊剂的活性越能碍到发挥。含有疏水基团Ｒ～的分子量越大，溶剂的极性越小，焊剂的活性越差。此时单一的溶剂无法兼顾以上要求，所以常采用高低熔点和黏度的多溶荆复配原则来制备。这样综合制备的锡膏溶剂具有适当的挥发速率和黏性，钎焊时保证了助焊剂缓慢减少。从而确保其中的活化剂等成分在完成任务前始终处于游离状态以释放其持续的活性。否则活化剂将产生“干涸”。无法去除氧化膜，造成焊粉不熔化或者虚焊的后果。２活化剂的作用机理活化荆ｏ¨４］的主要作用是在钎焊温度下去除焊盘和钎料表面的氧化物。从而提高钎料和焊盘之间的润湿性。活化剂的化学活性主要表现在其亲氧方面，也就是说在达到钎焊温度前充分地将钎料和母材表面上的氧化物还原或置换。形成新的金属盐类化合物或金属离子的配位化合物。这些化合物能够溶解在松香中形成残渣，有的其本身具有良好的助焊性能，在钎焊时能够增强焊剂的润湿能力。例如硬脂酸铜具有比硬脂酸更好的助焊作用。就目前广泛使用的锡膏来看，无论是有铅还是无铅系列，活化剂均可分为含卤和无卤两类，欧美系锡膏偏重于前者，而日系锡膏则偏重于后者。含卤的锡膏通常活性较强，且它的活性和腐蚀性联系在一起。可以说活性越强，焊后残留物的腐蚀性也越强。但不管是含卤还是无卤的锡膏，其中活化剂的主要成分均为有机酸，因为有机酸有最小的离子污染残留物和离万方数据－焊接设备与材料·３９的表面抗绝缘性。常用的是脂肪族二元酸、芳香酸、氨基酸或柠檬酸。由于钎焊温度是一个区间温度，单一有视酸的活性温度通常是一个点，当温度低于活性、温度时有机酸呈惰性；只有在活性温度以上。有机酸中的活性才能被激活，Ｈ＋离子大量电离，在很短的时问内就能迅速去除焊粉和母材表面的氧化膜．保证钎料熔化后２种金属可以直接接触反应。由于这种作用时间很短，单一的活化剂通常无法提供这么大的钎焊区间范围。故一般考虑将该钎焊稳定范围内几种分解温度不同的有机酸进行复配‘１５１。复配后的活性物质具有连续的活性温度区闯．在钎焊过程中一方西有充足的活性去除基板表面氧化物；另一方面。多余的活化剂在升温过程中又会逐渐分解或升华。大大减小了焊后腐蚀。同时复配的活化剂因具有不同的活化温度梯度，在钎焊温度较低时即可发挥出活性，然后诱导、激活高温活化剂。另外，为了调节焊剂的酸度值，有机酸中常添加一定量的有机胺，进行酸碱的复配处理。有机胺也可以提高焊接效果，因为其本身含有的氨基一ＮＨ：具有活性。并且在焊接后还能同多余的酸中和。以减小焊后腐蚀。在此为解决焊接性与腐蚀性的矛盾，一般对活性成分采取了特殊的微胶囊化处理技术。即利用成膜剂将复配后的活性物质进行包覆，这样在室温状态下活性物质表现出极好的惰性．从而较好地解决了贮存的问题：１６］。所以在钎焊过程中，不论是何种酸碱复配的活性物质．在初始加热时首先均从被包覆的成膜剂中释放出来。并很快发生分解生成相应的酸和碱，然后迅速与爝粉和母材表面的氧化物发生一系列的化学反应：Ｒ—ＣＯＯＨ：ＭＮＨ２·ＨＸ—Ｒ—ＣＯＯＨ＋ＭＮＨ２·ＨＸ复配物首先在低温下分解：Ｒ—ＣＯＯＨ—Ｒ—ＣＯＯ、Ｈ＋酸电离出相应的Ｈ＋：ＭｅＯ＋２Ｈ＋一Ｍｅ２＋＋Ｈ：０氧化物与电离的Ｈ＋反应；２ＭＮＨ２·ＨＸ＋ＭｅＯ＿２ＭＮＨ２＋ＭｅＸ２＋Ｈ２０氧化物与有机胺反应。式中：Ｒ—ＣＯＯＨ代表Ｒ酸；ＭＮＨ２－ＨＸ代表Ｍ胺。生成的ＭｅＸ：及金属离子的羧酸盐溶解在溶剂中。与清洁的金属表面分离开来。随着温度的升高，钎料熔化后通过表面活性剂的帮助，很快润湿和铺展４０·焊接设备与材料·在已除去氧化膜而裸露的铜层表面．形成冶金结合，生成牢同和稳定的Ｃｕ６Ｓｎ，，Ｃｕ，Ｓｎ等合金层，从而顺利地完成钎焊。含卤锡膏的钎焊机理与无卤锡膏并无太大差别，所不同的是在原材料上多添加了微量的长链共价键卤化物作为活性剂。这样在回流温度下，含共价键的卤化物快速断裂分解．生成卤盐与氧化膜发生化学作用以完成钎焊．具体反应机理如下：Ｒ·ＨＣｌ＿Ｒ＋ＨＣｌ长链卤化物加热分解，这里卤盐也可以是溴盐：２ＨＣｌ＋ＭｅＯ＿ＭｅＣｌ２＋Ｈ２０。因卤盐通常要比有机酸的活性强得多．并且在室温下的活性也很强．直接加入会影响焊膏的储藏和使用时间，所以在使用时大都通过间接方法得到。３表面活性剂的作用机理表面活性剂的主要作用是降低焊剂的表面张力。增加焊剂对焊粉和焊盘的亲润性。因为焊剂在加热过程中呈液态。任何液体又存在表面张力．使液体达到最小表面积而呈球状．从而不润湿钎料和钎焊表面。因此通过添加极性比较大的表面活性物质．使焊剂分子内部具有较大的极性来减小焊剂表面张力。促使焊剂与钎料和被钎焊表面产生范德华力或化学作用力而接触良好。表面活性剂可以是非离子型、阴离子型、阳离子型、两性及氟炭类表面活性剂’１７１。锡膏中最常使用ＯＰ系列作为表面活性剂：１８３，它属于非离子型表面活性剂．可以增进助焊剂对被钎焊材料的均匀润湿作用．使得焊点和钎缝规正、饱满‘１９１。表面活性剂因为其特殊的结构能有效地降低熔融钎料表面张力。促进钎料的润湿，但钎焊后会留下吸湿性残留，所以用量不能过多－２１－２２３。４成膜剂的作用机理最早的锡膏产品中成膜物质大都是松香或松香的改性物。一般占助焊剂体系的５５％一６５％。目前各国申请的专利中也大都含有松香。松香是一种树脂酸混合物，具有一个三环菲骨架且含有二个双键的一元羧酸。松香在锡膏中有着诸多的优点，这也是其虽然钎焊后残留较大，但一直很难被替代的原因。首先它具万方数据焊接技术第３８卷第１０期２００９年１０月有酸性，钎焊时可起到一定的活化作用。其次松香作为载体，能调节焊剂的黏性。这种载体的流体特性不仅使锡膏在贮藏和运输过程中保持稳定，而且在其使用过程中不影响焊剂中其他试剂的性能发挥。再次，松香能够把一些有害物质包裹起来。未用完的活性物质也能包裹在松香中以减少吸潮及腐蚀。最后松香还有一个特性就是在常温下为玻璃态，无活性，钎焊后可防止印刷线路板的再次氧化。只是在使用过程中，不能单纯使用普通松香、氢化松香以及歧化松香等，因为只使用这几种松香和溶剂配成的焊剂在使用过程中易析出大量结晶物￥２０］。因此．常常使用松香改性产品来预防：２Ⅲ］。现在的成膜物大都选用合成高分子树脂材料。这类物质具有良好的电气性能，常温下起保护膜作用不显活性．在２００～３００℃的焊接温度下显示活性。硅改性丙烯酸树脂具有无腐蚀、防潮及三防性能优异的特点。可将其作为黏度调节剂和成膜剂。另外，还可加入少量的松香甘油酯作成膜剂，以防止锡膏分层。５稳定剂的作用机理稳定剂通常指防氧化剂、热稳定剂、缓蚀剂。防氧化剂：主要功能是防止钎料氧化，一般为酚类、改性纤维素，多元酚醛树脂、缩醛、聚醚和多元醇等。对苯二酚具有良好的抗氧化作用和热稳定性，但其含有苯环基团使得该物质有一定的毒性。故其在使用中含量受到严格控制，用量一般控制在０．１％（质量分数）左右。缓蚀剂：加入缓蚀剂能保护印制板和元器件引线，具有防潮、防霉、防腐蚀性能．又保持了优良的焊接性。用缓蚀剂的物质大多是以氮化物为主体的有机物，如苯并三氮唑（ＢＴＡ）是铜的高效缓蚀剂。其加入可以抑制助焊剂中的活性物质对铜板产生的腐蚀。苯并三氮唑（ＢＴＡ）与铜反应生成不溶性聚合物沉淀膜，防止铜在空气中被腐蚀生成铜绿。根据化学分析和Ｘ射线分析，膜的经验式是ＢＴＡ—Ｇｕ３Ｃ１２·Ｈ２０和（ＢＴＡ２Ｇｕ）２ＧｕＣｌ２·Ｈ２０，且聚合物和金属铜的表面平行，非常稳定。ＢＴＡ在Ｃｕ：０层上成膜比在ＣｕＯ层上成膜更容易，而且膜的厚度厚了近１倍。ＢＴＡ的浓度大于１０－３ｍｏＬ／Ｌ时．就可以很好地抑制铜的腐蚀：矧，有良好的保护作用。６触变剂的作用机理锡膏的黏度非常重要。很大部分是通过溶剂来获得，但单靠溶剂还无法满足ＳＭＴ需求。因为锡膏在钎焊时不仅需要一定的黏度，而且这种黏度还必须伴随使用过程的不同而不同。即还须具备一定的触变性能。因此常加入流变性添加剂以配合各种生产工艺的特殊要求。触变剂的主要作用是赋予锡膏一定的触变性能，即锡膏在受力状态下黏度变小，以便于锡膏印刷。印刷完毕，在不受力状态，其黏度增大，以保持固有形状。防止锡膏塌陷。这里假塑性材料是最好的选择。触变剂可以分为无机类和有机类：无机类有硅粒、陶土颗粒；有机类有氢化蓖麻油的酰胺类化合物。常用的流变性添加剂是蓖麻油衍生物，这一类化合物是天然的高碳水化合物，可用于ＲＭＡ或免洗型锡膏中。而聚乙烯乙二醇或是聚乙烯乙二醇的衍生物，则是水洗锡膏的首选流变性添加剂，因为它们有很好的水溶性。无论如何，目前锡膏的流体特性大都是采用天然触变的．其原因是较难减少因时间变化而引起的黏度的变化。７结语锡膏钎焊是个复杂且包含多种化学物理变化的过加上不同的锡膏焊剂配方原料种类繁多，各不相同。所以具体的去膜、润湿及钎焊机理还有待进一步的研究和探讨。参考文献：［１］史耀武，雷永平，夏志东，等．无铅焊膏的设计与展望［Ｊ］．电子元件与材料，２００８，２７（９）：３１—３４．［２］张文典．实用表面组装技术［Ｍ］．北京：电子１＝业出版社，２００６．［３］雷永平．李国伟，夏志东。等．无铅焊膏用低松香型无卤素免清洗助焊剂［Ｐ］．中国专利：２００７１０１００３３２．７．２００７—１０－１０．［４］王友山，史耀武，雷永平，等．无铅焊膏用松香型助焊剂活化点的研究［Ｊ］．电子工艺技术，２００５，２６（６）：３１１－３１４．［５］吴兆华，周德俭．表面组装技术基础［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００２．［６］ＪｅｍｉｅＳ，ＷａｎｇＨ．再论焊膏［Ｊ］．中国电子商情，２００３，２３（１１）：１３．［７］杨剑，吴志兵．黄艳，等．无铅焊膏研究进展［Ｊ］．化学研究与应用，２００５。１８（５）：４７２－－４７８．［８］肖尚明．焊膏配用焊剂的研制［Ｊ］．电子工艺技术，１９９８，１９（２）：万方数据５８－６０．［９］李圣波．低固含量免清洗助焊剂［Ｐ］．中国专利：９７１０６０５７．６，２００２一０７—２４．［１０］ＣｈａｎＹＣ，ＡｌｅｘＣＫＳｏ．ＧｒｏｗｔｈｋｉｎｅｔｉｃｓｔｕｄｉｅｓｏｆＣｕ—ＳｎｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｅｃｏｍｐｏｕｎｄａｎｄｉｔｓｅｆｆｅｃｔｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＬＣＣＣＳＭＴｓｏｌｄｅｒｊｏｉｎｔｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．，１９９８，Ｂ５５：５－１３．［１１］ＨｉｔｅｓｈｉＡ，ＴａｋａｓｈｉＳｈｉｏｊｉ，ＳｈｕａｓｕｋｅＮａｇａｓａｋｉ．ｅｔａ１．Ｓｏｌｄｅｒｐｏｗｄｅｒ，ｆｌｕｘ，ｓｏｌｄｅｒｐａｓｔｅ，ｓｏｌｄｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄ。ｓｏｌｄｅｒｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄａｎｄｓｏｌｄｅｒｅｄｊｏｉｎｔｐｒｏｄｕｃｔ［Ｐ］．ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ，００４６６２７Ａ１，２００２—０４—２５．［１２］王伟科，赵麦群，王娅辉，等．助焊剂活性物质的制备与研究［Ｊ］．电子元件与材料，２００５，２５（３）：３３—３６．［１３］ＨｉｔｏｓｈｉＡ，ＴａｋａｓｈｉＳｈｏｊｉ，ＳｈｕｎａｕｋｅＮａｇａｓａｋｉ，ｅｔａ１．Ｆｌｕｘｆｏｒｓｏｌｄｅｒｐａｓｔｅ［Ｐ］．ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ，０２００８３６Ａ１，２００３－１０－３０．［１４］Ｕｉｆｉｅｈ，Ｓｏｓｅｋｅ—Ｋｏｙｒｏ，Ｗｅｌｌｍａｒ，ｅｔａ１．Ｆｌｕｘｉｎｇａｇｅｎｔｓ［Ｐ］．ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ，６４３２２２１Ｂ１，２００２—８—１３．［１５］ＤｏｎａｌｄＷ，ＨｅｎｄｅｒｓｏｎａｎｄＪａｍｅｓＳｐａｌｉｋ．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｆｏｒｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｎｏ－ｄｅａｎｆｌｕｘ［Ｐ］．ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ，００２５６７３ＡＩ，２００１—１０－０４．［１６］王伟科，赵麦群，朱丽霞，等．焊膏用水溶性免清洗助焊剂的研究［Ｊ］．新技术新丁艺，２００６，２７（３）：５７－６０．［１７］陈昕，肖辉．电子封装用无卤素免清洗助焊剂的研制［Ｊ］．山东化Ｔ，２００８。３７（３）：１７—２０．［１８］ＢｅｎｓｏｌＡ，ＡｎｄｒｅｗＤａｖｉｄＰｒｉｃｅ，ＬｅｅｌａＪｏｓｅｐｈｉｎｅＳｏｑｕｅｉｒａ，ｅｔａ１．Ｓｏｌｄｅｒｐａｓｔｅｆｌｕｘｓｙｓｔｅｍ［Ｐ］．ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ，０２２１７４８ＡＩ。２００３—１２—０４．［１９］李国伟，雷永平，夏志东．等．无铅焊膏用助焊剂的制备与研究［Ｊ］．电子元件与材料，２００７，２６（８）：２４—２７．［２０］ＱｌｌａｎｇＨＤ．Ｅｐｏｘｙｂａｓｅｄ，ＶＯ￥－ｆｌｅｅｓｏｌｄｅｒｉｎｇｆｌｕｘ［Ｐ］．ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ，５９０４７８２．１９９９—０５－１８．［２１］ＨｉｓａｙｕｋｉＡ，ＴａｇｕｅｈｉＴ．ＫａｗａｍａｔａＹＪ，ｅｔａ１．Ｔｈｅｒｍｏ—ｓｅｔｔｉｎｇｓｏｌｄｅｒｉｎｇｆｌｕｘａｎｄｓｏｌｄｅｒｉｎｇＰｒｏｅｅｓ８［Ｐ］．ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ，００１９０７５Ａ１．２００１—０９—０６．［２２］Ｃａｐｏｔ．ＺｈｏｕＬ，Ｚｈｕｘｉｏｑｕｉ，ｅｔａ１．Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｂｌｅｆｌｕｘｉｎｇａｇｅｎｔｓａｎｄｆｌｕｘｉｎｇａｄｈｅｓｉｖｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｔｈｅｒｅｆｒｏｍ［Ｐ］．ＩｎｔｅｒａｔｉｏｎａｌＰａｔｅｎｔ，ＰＣＴ／可￥９８／１５０３１．［２３］Ｔａｇｕｃｈｉ，Ｔａｋａｕｒａ，Ｔａｄｏｋｏｒｏ，ｅｔａ１．Ｓｏｌｄｅｒｐａｓｔｅｓ［Ｐ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＰａｔｅｎｔＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，１３４８５１３Ａ１，２００３－１０－０１．［２４］ＨａｔａｓｕｈｉｒｏＭ，ＩｋｕｔａＮ．ＳｏｌｄｅｒｉｎｇｆｌＵＸｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｓｏｌｄｅｒｐａｓｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ［Ｐ］．ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ，５３３４２６１，１９９４－０８－０２．［２５］ＭａｓｔｅｒＲＮ，ＳｔａｒｒＯｒｉｏｎＫ，ＭａｒｉａＧ，ｅｔａ１．Ｎｏｃｌｅａｎｆｌｕｘｆｏｒｆｌｕｐｃｈｉｐａｓｓｅｍｂｌｙ［Ｐ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰａｔｅｎｔ．ＰＣＴ，ＵＳ９９，０５８６８．［２６］张天胜．缓蚀剂［Ｍ］．北京：化学１二业出版社．２００２．作者简介：金霞（１９７８一），女，工程师，硕士，主要从事助焊剂和电子封装焊料的研发工作．锡膏用助焊剂在钎焊过程中作用机理的探讨
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：
金霞， 郭建军， 顾小龙， 杨倡进， 刘晓刚
浙江省冶金研究院,亚通电子有限公司,浙江,杭州,310021焊接技术
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根据免清洗助焊剂各组份的特点,分别对其活性剂、溶剂、成膜剂以及添加物进行筛选和处理.在一定温度下对各组份进行均匀化处理并制备出助焊剂,依据标准对所制备的焊剂进行性能测试.以自制的锡银铜系焊粉为基础制备焊膏并做焊接模拟.结果表明:采用有机酸和有机胺复配制备的活性物质满足预期要求;复配溶剂满足沸点、黏度和极性基团三大原则;所制备的免清洗焊剂多项性能满足规范要求,达到了免清洗的要求,解决了助焊性与腐蚀性的矛盾;所制备的焊膏焊接性能良好,无腐蚀,固体残留量低,存储寿命较长.
3.学位论文 刘宏斌 Sn-Ag-Cu系无铅焊锡膏组成优化与性能研究 2008
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。
4.期刊论文 其它 -化工科技市场2002,25(1)
电废料金属回收工艺 (欧盟国) 电气和电子设备(EEE)的生产是世界制造业中发展最快的领域之一.EEE的新应用正在以巨大的速度发展,使得电气和电子废物量也迅速增长,在欧盟国以每5年16%～28%的速度增长.逐渐增多的电气和电子废弃设备促使欧盟决心要加大废弃物的回收和再利用.电气/电子废弃物由铜、铅、铝、各种贵金属、塑料等物质和零件组成.EEE制造商是贵金属(如金、银、钯)的重要用户,他们的行为大大激励着人们重新利用和回收电子废弃物中贵金属.欧盟电废料回收的指示有助于回收废弃设备的资金供给,无论废弃设备中贵金属含量是高还是低.同时这也将增加废弃物中低质废料的量,因此,需要更有效的处理工艺. Brake蕨消除砷污染的研究 (美国) 在佛罗里达中部,一个被铬化亚砷酸铜严重污染、被人遗弃的木材存放场地中,科学家们首次发现了一种能从土壤中吸收大量砷的植物Pteris vittata,或普通的brake蕨类.它能把毒性元素积聚于其茎干或枝叶,其毒性元素的含量远远大于它所生长的土壤中毒性元素的含量,产生的生物浓缩因子高达193.佛罗里达Gainesville大学的一位化学家(也是铅调查研究人员)Lena Ma说
:\"brake蕨不仅能忍受砷,甚至还喜欢砷.\"Ma小组在温室实验中还发现泥土中浇注可溶性砷时,这种植物的生物量就增加一倍,而且,该植物吸收砷速度快、效率高.Ma又说,对在砷含量为1500 ppm的土壤中生长的蕨类植物进行分析时发现,仅仅两周叶子中砷的浓度就从29.4 ppm升高到15861 ppm,6个星期以后,砷含量占该植物的2wt%. NOx的排放浓度与臭氧生成的研究 (美国) 对美国两所发电厂的研究表明:电厂的位置和NOx烟流的排放量是影响对流层臭氧形成的重要因素.研究结果显示可以通过优化排放程序来减少NOx的排放.国家海洋和大气管理局的T.B.Ryerson和Colorado大学、Georgia技术研究院以及国家大气研究中心(位于Boulder, CO)的合作者们报道说,发电厂烟流臭氧的形成速率和产量变化的相关因素不止两个.臭氧形成速率和NOx烟流的浓度呈非线性关系,并受到活性挥发性有机化合物(VOCs)的影响.这些情况在各地有很大不同,因此与地理位置有关.活性VOCs的大量排放与生物因素有关,如橡树的橡胶基质. 臭氧在清除可生物降解的环境污染物中的应用 (美国) 臭氧处理已从水处理发展到净化环境.最近,臭氧被用来净化含有多环芳香烃(PAHs)的场所,净化被苯、乙苯、甲苯、二甲苯(BTEX)、甲基-特丁基醚(MTBE)污染的土壤和地下水.密歇根州立大学的土木环境工程专业副教授SusanMasten说:\"使用臭氧的原因是臭氧能将这些不能进行生物降解的化合物进行降解\".她解释道,虽然许多碳氢化合物在溶解时能进行生物降解,但是如果这些污染物附在土粒上,它们就不容易依靠微生物进行生物降解.发生器里的臭氧可以通过注水井注到这些位置.资源控制公司(位于新泽西的Rancoas)的Kevin Wheeler举出许多实例,证明臭氧在新泽西和宾夕法尼亚的几个净化地点能有效处理MTBE.在一个大容积转运仓库里,臭氧在7个月内可以将MTBE的浓度减少90%. 工业燃料排放物污染对健康的影响研究 (美国) 上星期公布的一项研究发现,如果采用目前所取得的污染控制技术,使化石燃料的燃烧排放物(包括二氧化碳、细灰粒、地面臭氧)得到限制,那么在未来的20年内,四个大城市的64000例早产死亡和65000例慢性支气管炎就会被阻止.由
Pittsburgh的Carnegie Mellon大学研究人员进行的这项研究,测定了墨西哥城、纽约、圣地亚哥、圣保罗四个城市工业污染对健康的影响.研究还发现,如果老化的煤火力电厂采用技术使排放物得到控制,美国可减少18000多例死亡. 塑料容器杀灭病菌的研究 (瑞士) Swiss Organization Societe desProdits Nestle发明了用太阳光来杀死饮用水中细菌的塑料容器.消灭产生疾病的细菌的最有效方法之一是利用太阳光的辐射.尽管太阳柜灶(SBCs)、黑色聚乙烯薄膜袋和PET瓶(有时涂上黑色)也已经被用来降低细菌的活力,但是SBCs比较昂贵,而且使用复杂,袋和瓶则需要很长时间才能达到灭菌的最佳温度,Nestle容器能快速容易地杀死饮用水中的病菌,是用双层塑料制成的.第一层是能透过紫外光的紫外塑料,可以用乙烯基醋酸乙烯酯、聚丁烯或聚氯乙烯制造;第二层的塑料和第一层相同,但用金属进行了处理,使得这层可以吸收太阳辐射,对水进行加热,同时有效地杀灭病菌.其欧洲申请专利号为
1106188. 添加剂对化学混合物之间作用力的研究 (欧洲) 欧洲研究人员发现更多的证据证明,倘若物质之间能以类似的机制通过特殊的端点发生作用,化学混合物之间的力量就是添加剂.这个结果有助于决策者们确定何时制定特定化学药品标准保护环境,但是这种方法并不起作用.英国的Exeter大学、AstraZeneca's Brixham环境实验室、污染源和危险物质环境国家中心、Brunei大学和德国的Bremen大学的研究人员使用幼小虹鳟鱼中卵黄蛋白原诱导作为端点,调查了雌二醇-17β、4-叔壬基酚和甲氧氯三种雌性激素(每两个都单独使用,又作为二元混合物使用)的活体内生物力.预期只有雌性鱼血液有卵黄蛋白原,但是,调查发现一直与雌性激素相接触的雄鱼体内该物质数量也很可观. 化学药品溢出的理论模型研究 (英国) 英国健康和安全执行委员会发表了一份研究报告,该报告描述了一种能预言化学药品溢出后果新的理论模型.据HSE说,曼彻斯特大学科学和技术研究院研制的这种模型对水溶液反应化学物的水池性状进行了逼真的描述. 液晶有机化学药品探测传感器研究 (美国) Wisconsin大学的研究人员说,液晶可以用于个人传感器探测从杀虫剂到神经毒气的有机化学药品.这些科学家报告说,可以利用优先结合特别的目标化学药品的接受器将液晶轻轻地锚定在一个纳米纹理的超薄金膜上.目标化学药品存在,就会导致由表面纹理所控制的液晶发生颜色和亮度的变化. 超声波用气体微粒对照剂的开发 (美国) 能够捕获少量气体的粒子可作为对照试剂,在医学上帮助区别相似的结构.对照剂的优点在于它能够突出细微的差别,帮助诊断.虽然对照剂长期以来一直用在X-射线上,但是还没有对超声波进行合适的对照试剂开发.由于气体是可压缩物质,当微量气体处于超音速信号(或压缩波)中时,气体就会由于受压振动而作出反应.但是,假如粒子所吸附的气体量太大,气体的反射波基因就会太强,声波就不易穿透它们进入内层结构,正是这个原因阻止了高效超声波对照剂的开发.加利福尼亚的Delineate公司提供的这种微粒,是利用生理上可接受的氨基酸来制造的.这种微粒可通过静脉注射或口服实施,其欧洲专利申请号为1106187. 燃料电池技术的开发(美国) US DOE以投标形式挑选了四个小组去开发超低成本燃料电池技术以大量生产燃料电池,其目标是投入5亿美元,通过10年努力,生产出费用为当前市场价格的1/10,以及目前即将进行商业生产的更高级电池成本的1/3的燃料电池.DOE公司说,未来的燃料电池价格便宜,将广为市场接受,其应用范围将超过现有电池.当前燃料电池正在进行商业生产,但是,由于其成本高,使得那些需要保险费、高稳定性现场动力的用户的使用受到限制. 回流安装用锡-锌低熔点焊锡膏 (日本) Showa Denko将推出一种含有该公司最近开发的助焊剂的新型锡-锌低熔点焊锡膏.据报道,此助焊剂可以提高焊锡膏的润湿度.尽管锡-银-铜低熔点焊锡膏已不再流行,但锡-锌低熔点焊膏还是具有一些内在的优点,其中之一就是没有产品专利,因此不需要付专利费,它与铅焊料相比熔点较低,在传统的回流设备上还在继续使用.另外,Showa公司用于锡-锌低熔点焊锡膏的助焊剂可以使用户在常压下容易地进行回流安装,不用氮气回流.鉴于这些优点,以Tokyo为基地的化学药品制造商正在依靠锡-锌低熔点焊料胶重新获取市场份额.Showa正计划着手向一些主要潜在客户推介这种环境健康的产品. 高效分解油脂的微生物 (日本) 日本北海道大学与三昴公司合作,发现了一种新的油脂分解菌,其分解活性比已知的微生物高数十倍. 据三昴公司公布的资料,这种微生物是已知的假单胞菌的新种.研究发现,仅在培养基里添加生菜油,这种新细菌就能向体外分泌能分解油脂的脂肪酶.油脂是由甘油结合3个脂肪酸构成的,而这种新细菌能够把3个脂肪酸与甘油的结合切断,而油脂分解酶在最后阶段能被这种细菌作为营养成分吸收,进入新陈代谢过程.因此,油脂和分解生成物最后都不存在了.研究人员还表示,在适当的生存条件下,这种细菌的分解活性有可能进一步提高.
5.会议论文 谢德康 全闭环控制BGA、CSP红外返修系统 2003
在印制电路板的组装工作中,企业和厂家不断在追求零缺陷的理想目标.然而,由于印制电路板、元器件、助焊剂、焊锡膏、组装设备及工艺的复杂性及多变性,至今为止组装缺陷仍是难免的.为提高产品的合格率必须对焊接有缺陷的电路板进行返修,因此,返修工作始终是整个生产环节中的一个重要组
成部分.
6.会议论文 姜耀时.王兴平 CVF-优良可靠性的微导通孔镀铜技术 2003
焊盘上有导通孔的结构是印制电路板制造商和电子装配生产商都要面对的新的课题,因为微导通孔的大小和形状很特别,在生产中容易夹带腐蚀材料,而且孔的覆盖性较差,使得最终的电子装配中易产生焊接空洞,同时可靠性也较差.即使在生产工艺可以生产无污染的微导通孔,装配时仍然会有严重的焊接空洞.在印刷焊膏时微导通孔区域通常会\"隆起\产生空洞.同样的情况也会发生在焊锡膏的助焊剂流在微导孔内,当溶剂在回流焊过程中\"气化\发了一种独特的酸铜电镀光泽剂,使用该光泽剂除了可在表面沉积上均匀的铜层之外,还可以同时生成完全填满微导通孔的铜层.X光和切片分析表明,当微导通孔被电镀铜填满之后,可以非常有效的减少焊接中空洞的产生.使用该光泽剂电镀,则微导通孔可被完全填满,提高这类对设计要求很高的印制电路板的可靠性,而不需要更改印制电路板生产商和装配厂商生产工艺.
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