焊膏用水溶性免清洗助焊剂的研究
免清洗助焊剂技术标准
1范围本标准规定了电子焊接用免清洗液态助焊剂的技术要求、实验方法、检验规则和产品的标志、包装、运输、贮存。
本标准主要适用于印制板组装及电气和电子电路接点锡焊用免清洗液态助焊剂（简称助焊剂）。
使用免清洗液态助焊剂时，对具有预涂保护层印制板组件的焊接，建议选用与其配套的预涂覆助焊剂。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB190危险货物包装标志GB2040纯铜板GB3131锡铅焊料电工电子产品基本环境试验规程润湿称量法可焊性试验方法GB2828逐批检查计数抽样程序及抽样表（适用于连续批的检查）GB2829周期检查计数抽样程序及抽样表（适用于生产过程稳定性的检查）GB4472化工产品密度、相对密度测定通则印制板表面离子污染测试方法GB9724化学试剂PH值测定通则YB724纯铜线3要求外观助焊剂应是透明、均匀一致的液体，无沉淀或分层，无异物，无强烈的刺激性气味；在———————————————————————————————————————中华人民共和国信息产业部标200X-XX-XX发布200X-XX-XX实施SJ/T11273-2002———————————————————————————————————————一年有效保存期内，其颜色不应发生变化。
物理稳定性按试验后，助焊剂应保持透明，无分层或沉淀现象。
密度按检验后，在23℃时助焊剂的密度应在其标称密度的（100±）%范围内。
不挥发物含量按检验后，助焊剂不挥发物含量应满足表1的规定。
表1免清洗液态助焊剂不挥发物含量分档规定分档不挥发物含量（%）备注低固含量≤中固含量＞，≤高固含量＞，≤值按检验后，助焊剂的PH值应在~范围之内。
免清洗助焊剂与焊膏成分设计及性能
免清洗助焊剂与焊膏成分设计及性能活性助焊剂是助焊剂的主要成分，通常包括有机酸、有机过氧化物、胺化物等。
这些活性助焊剂可以提供表面活性，增加焊点的可湿性，促进焊接过程中的金属表面氧化物、油污等物质的去除，从而保证焊点和焊接材料之间的良好接触。
常见的活性助焊剂有琥珀酸、酒石酸、板法酸等。
粘结剂主要用于固化焊膏，使其能够在焊接过程中保持稳定的粘度和膜厚，并能够在适当的温度下快速固化。
常见的粘结剂有树脂、胶体等。
树脂可以提供较高的粘度和粘附性，胶体则可以提供较高的流动性和良好的润湿性。
溶剂主要用于使助焊剂和焊膏能够以适当的粘度和流动性涂布在焊接材料的表面。
常见的溶剂有醇、酮、酯等有机溶剂。
这些溶剂可以调节助焊剂和焊膏的溶解度和挥发性，以便于在焊接过程中快速蒸发。
助剂是为了进一步改善助焊剂和焊膏的性能而加入的其他成分。
常见的助剂有抗氧化剂、增塑剂、增稠剂等。
抗氧化剂可以延缓助焊剂和焊膏在空气中的氧化，保持其活性；增塑剂可以增加助焊剂和焊膏的延展性和柔韧性，提高焊接质量；增稠剂则可以调节助焊剂和焊膏的流动性和涂布性，提高生产效率。
除了成分设计，免清洗助焊剂和焊膏的性能也非常重要，主要包括湿润性、可焊性、热稳定性和清洗性等。
湿润性是指助焊剂和焊膏在焊接过程中能否充分润湿焊接材料的表面。
良好的湿润性可以使助焊剂和焊膏与焊接材料之间形成均匀的润湿膜，从而提高焊点的质量。
可焊性是指助焊剂和焊膏在焊接过程中的流动性和润湿性。
良好的可焊性可以使助焊剂和焊膏能够在焊接点周围均匀地分布，并与焊接材料之间形成良好的界面接触，以保证焊接点的可靠连接。
热稳定性是指助焊剂和焊膏能够在高温环境下保持稳定的性能。
在焊接过程中，高温容易导致助焊剂和焊膏分解、挥发或氧化，从而影响焊接质量。
因此，良好的热稳定性可以保证助焊剂和焊膏在焊接过程中能够长时间保持活性和润湿性。
清洗性是指助焊剂和焊膏在焊接过程后能否容易地被清洗。
免清洗助焊剂和焊膏的特点就是在焊接后不需要额外的清洗步骤。
NCF1免清洗助焊剂的研制与应用
NCF-1免清洗助焊剂的研制与应用一、前言在电子生产领域广泛使用CFC113和1.1.1-三氯乙烷为主体的清洗剂，它们具有优异的性质，对于使用松香型助焊剂的电子产品的清洗是性能十分优良的溶剂。
然而，近年来发现CFC13和1.1.1-三氯乙烷均属臭氧耗损物质(ODS0，严重破坏大气臭氧层，给人类生态环境带来极大的危害。
按修正的蒙特利尔议定书规定，这两类物质在发达国家1995年底将全面禁用，为此世界各国都在采取各种有效措施，如：减少ODS的消费量，研制HCFC、HFC、和其它无ODS的有机溶剂清洗剂，以及开发水清洗、半水清洗和免清洗技术，其中采用低固含量助焊的免清洗技术最引人注目，尤其在印制板装联和焊接过程中占重要地位。
目前提出的免清洗与低档产品焊接后不清洗具有不同的含义。
如果说当人们认识到清洗的重要性，由不清洗发展到清洗是一次飞跃，则现时再由清洗发展到免清洗将是一次新的飞跃，决不是倒退，更不能以降低产品质量为代价。
采用免清洗技术不仅对保护臭氧层有利，而且也是发展SMT的需要，它既可以省去清洗设备，简化工艺操作，节约资金，同时也能彻底避免使用某些助焊剂和清洗剂给操作带来的严重污染。
通常将助焊剂的发展分为三个阶段：80年代为第一代助焊剂，固含量为～30%，80年代起出现了第二代助焊剂，固含量为15～20%，在86年后开发了第三代免清洗助焊剂，固含量为～5%，而近年来已其固含量控制在2～5%，甚至<2%。
这类助焊剂由于焊后残渣极少，无腐蚀性，且具有良好的稳定性，不经清洗即能使产品满足长期使用的要求。
为了保证低残留、低腐蚀性，本工作以开发固含量<2%的助焊剂为目的，并采用了无卤素、无松香和合成树脂以及新型活性剂体系。
在研制过种中，除对配方进行筛选和在生产线上应用外，还在免清洗助焊剂性能的考核方面作了较多工作。
二、实验部分2.1 原材料新型活性剂由本实验室合成，其它原材料均为工业品。
2.2 仪器设备DF- 80型 PH/mV计；DDS -11A型电导测定仪；比重计，反应装置。
免清洗型助焊剂的研究进展
Ｄ ｃ ｍｅ ｔＣ ｄ ： ｏ ｕ ｎ ｏ ｅ Ａ
Ａｒｉ ｅＩ １ ０ —３ ７ （ ０ ７ ０ ｔ ｌ Ｄ：０ １ ４ ４ ２ ０ ） ６—０ ３ Ｏ ｃ ３ ４一 ４
众 所周 知 ， 电子 工业 中使 用 的助 焊剂 ， 不但 要提 供优 良的助焊 性能 ， 而且 还不 能腐蚀 被焊材 料 ， 同时 还 要满 足一 系列 的机 械 和 电学性 能要 求 。 因此 ， 助
Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｏ ｒ ｓ ｆＮｏ— ｃｅ ｎ Ｆｌ ｘ ｖ ｌ ｐ ｎｔＰｒ ｇ ｅ ｓ ｏ — ｌａ ｕ
Ｊ Ｎ ａ ， ＡＯ —ｑｎ ， Ｉ Ｘｉ Ｍ Ａｉ ｉ ＧＵ ａ Ｘｉｏ—ｌｎ ｏｇ
（ ． ｓ ｎ ｒ ｌ ｌｃ ｏ ｉ Ｏ． Ｌ Ｄ ｏ ｈｊ ｎ ｔｌ ｒ ｉ ｌ １ Ａ ｉ Ｇｅ ｅａ ｅｔ ｎｃ Ｃ ， Ｔ ｆ ｅｉ ｇＭｅａｌ ｇｃ ａ Ｅ ｒ ｓ Ｚ ａ ｕ ａ
以节省清洗设备等物资成本 ， 简化工艺流程， 缩短产 品生产周期 ， 节约储藏空间等。
自从欧盟 于 ２０ ０６年 ７月 １１ 我 国是 ２０ ３（ ０７年 ３
一
须用氟里昂或氯化烃清洗印制板。但随着氟利昂被 禁止使用政策的实施 ， 免清洗型助焊剂不可避免地 成为 这一领 域 的研 究热 点 。它在解 决 不使用 氟里 昂 类清洗 溶剂减 少环 境 污染 方 面 ， 特别 是 解 决 因 细 间
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ， ｌ ｓ ｉ ｃ ｔ ｎ，ｈ ｅ ｉｂ ｌ ｙ ｅ ａ ｕ ｔ ｎ ｍｅｈ ｄ ｆｎ ｓｒ ｃ ： ｈ ｏ ｃ ｐ ｉ ｃａ ｓ ｉａ ｉ ｔ ｅ ｒ ｌ ｉ ｔ ｖ ｌ ａｉ ｔ ｏ ｓ ｏ ｏ—ｃ ｅ ｎ ｆ ｘ ａ ｅ ｉ — ｏ ｆ ｏ ａ ｉ ｏ ｌａ ｕ ｒ ｎ ｌ
免清洗助焊剂与焊膏成分设计及性能
无
图4.2 焊点干燥性实验图
图4.3 铜镜腐蚀实验图 左：自制；右：商用
• 通过实验研究，确定了新型免清洗助焊剂的各成分类型和含量，通过对助焊剂性能测试对其成分 进行再次优化，最终确定了助焊剂的配方。通过将自制助焊剂与3# SAC0307焊锡粉按照一定比 例混合，制得免清洗低银SAC无铅焊锡膏。并对比两种商用助焊剂和焊膏，得到如下结论：
• （1）免清洗低银无铅焊锡膏用助焊剂的配方为：溶剂成分比例为异丙醇：二甘醇：丙三醇：乙 二醇丁醚=3：5：8：1，质量分数为69.5%；成膜剂为氢化松香：聚合松香=1：1，质量分数为 10%；活性剂为乳酸：戊二酸=3：2，复配酸与三乙醇胺质量比为7：3，总质量分数为13%；触 变剂为活化后的氢化蓖麻油，质量分数为4%，表面活性剂OP-10的质量分数为0.5%；抗氧化剂 对苯二酚的质量分数为1%；缓蚀剂苯丙三氮唑的质量分数为1%；稳定剂石蜡质量分数1%。
1.754 3.294 5.705 3.732
实验结 果
68.420
扩展率 70.38%
表3.3 溶剂优化配方表
异丙醇 二甘醇 丙三醇
3
7
6
乙二醇丁醚 1
64.475 61.845 表3.4 溶剂优化方案修改后的比例
59.200
名称
比例
66.450
异丙醇
3
69.740
二甘醇
5
63.660
丙三醇
8
69.735 67.105
润湿 角/°
29.215
35.360
24.851
26.669
29.063
28.592
25.656
三 助焊剂成分的确定
将5g的单一酸溶于95g的优化溶剂中，合成助 焊剂，并测试其对SAC0307钎料的铺展性能
无铅焊料用免清洗助焊剂的研究
剂有轻 微 的腐蚀性 ， 焊后残 留的松 香会 吸潮 ， 对产 品
Ｋ ｅ ｏ ｄｓ：Ｎｏ — ｃｅ ｎＩ ｔ ａｏ ｇ ｎ Ｓ ｌ ｅ ｔ Ｓｐ ｅ ｄ ｂ ｌ ｙ ｙｗ ｒ ｌａ Ａｃ ｉ ｔ ｒａ ｅ ｔ ｏｖ ｎ ； ｒａ ａ ｉ ｔ ， ｖ ， Ｉ ｉ
Ｄｏｕ ｎ ｏ ｅ Ａ ｃｍｅ ｔＣ ｄ ：
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ｔ ｕ ｓ ｇ ｏ ｌ ｉ ｇ ｐ ｒｏ ａ ｃ ｌｗ —ｃ ｒｏ ｉｅ，ｈ ｅ ｉ ｅ ａｔｒ ｗｅｄ ｎ ｅ ｏ ｌ ａ ｅ ｈｅ ｆ ｘ ｉ ｏ ｄ ｗｅｄ ｎ ｅ ｒ ｎ ｅ，ｏ ｌ ｆｍ ｏｒ ｓｖ ｔ ｅ ｒ ｓｄｕ ｆｅ ｌ ｉ ｇ ｎｅ ｄ ｎ ｔｂｅ ｃｅ ｎ ｄ．
腐蚀 性 小 ， 焊后 可 以免 于清洗 。
关键 词 ： 免清洗 ； 活性组 分 ； 剂 ； 溶 铺展 面积 中图分类 号 ： Ｎ ０ Ｔ ６４ 文献 标识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ １ ３ ７ （０ ８ Ｏ — ０ ２— ４ １０ — ４ ４ ２０ ） １ ０ １ ０
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｗ ｔ ｄ ｆ ａ Ｎｅ Ｎｏ — ｃ ｅ ｎ Ｆｌ ｘ ｆ ｒ Ｌｅ ｄ — ｆ ｅ ｏ ｄ ｒ — ｌａ ｕ ｏ ａ — ｒ ｅ Ｓ ｌ ｅ
ｔ ｅ ｄ ｓ ｏｖ ｎ ． ｅ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ａ ｅ ｈ ｃｉｅ ａ ｅ ｔｗｅ ｅ ｃ ｏ ｅ ｒ ｍ ｈｅ ｏｇ ｎｃ ａ ｉ ｎ ｒ ａ ｉ ｈ ｉｓ ｌ ｅ ｔ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗｓｔ ｔｗｈ ｎ ｔ ｅ ａ ｔｖ ｇ ｎ ｒ ｈ ｓ ｎ ｆｏ ｔ ｒ ａ ｉ ｃｄ ａ ｄ ｏ ｇ ｎ ｃ ｈ ａ ｉｅ ｆｒｃ ｍｐｏ ｎ ｉ ｇ； ｎ ｍ ｎ ｏ ｏ ｕ ｄ ｎ ａ ｄ ｗｈｅ ｈ ｒ ｐ ｒｉｎ ｂ ｉ ｈ ｆｏ ｇ ｎ ｃ ａ ｉ ａ ｄ ｏ ｇ ｎ ｃ ａ ｉ ｓ １ ２ ｎ ｔ ｅ ｐ ｏ ｏ ｏ ｙ ｗｅｇ ｔｏ ｒ ａ ｉ ｃｄ Ｂ ｎ ｒ ａ ｉ ｃｄ Ｃ ｉ ： ｔ ｈ ｓ ａ ｇ ｏ ｌ ｉ ｇ ｐｅｆｒ ｎ ｅ， ｅ ｄ ｓ ｏｖ ｎ ｓ ａｃ ｈ ｌ ｓ ａ ｇ ｏ ｓｏｖ ｂｉ ｔ ｏ ｔ ｅ ｏ ｇ ｎ ｃ ａ ｉ ａ ｏ ｄ ｗｅｄ ｎ ｒｏ ｍａ ｃ ｔ ｉｓ ｌ ｅ ｔｉ ｌ ｏ ｏ ｓｈａ ｏ ｄ ｄｉｓ ｌａ ｌ ｙ ｔ ｒ ａ ｉ ｃｄ， ｈ ｉ ｈ
浅谈助焊剂的清洗方法
第２期２０２１年４月机电元件ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳＶｏｌ ４１Ｎｏ ２Ａｐｒ ２０２１收稿日期：２０２０－１２－１７浅谈助焊剂的清洗方法支雪峰（苏州华旃航天电器工程技术二部） 摘要：在电缆组装件中，助焊剂是焊料的重要组成部分，也是高温焊接必备的辅料，并且对产品最终焊接性能影响很大。
根据焊后的清洗工艺，助焊剂主要分为溶剂清洗型、水清洗型和免清洗型，本文分析这３种助焊剂的使用情况以及优缺点；并且就目前广泛应用的助焊剂清洗方法的清洗效果进行对比分析。
关键词：助焊剂；清洗方法；清洗效果Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６１３３．２０２１．０２．００８中图分类号：ＴＮ７８４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－６１３３（２０２１）０２－００３２－０３１ 引言 通常电缆组装件在焊接后，其焊接部位总是存在不同程度的助焊剂的残留物及其他类型的污染物，如残留的手迹和飞尘等，即使使用固含量低的免清洗助焊剂，仍会有或多或少的残留物。
因此，清洗对保证电子产品的可靠性有着极其重要的作用。
污染物主要来源于助焊剂中包括松香在内的多种化学成分。
随着电子工业的飞速发展和市场的激烈竞争，电装工厂都希望能找出焊接性能优异、价格低廉的焊料及助焊剂产品。
助焊剂作为焊料的辅料（质量分数为１０％～２０％），不仅可以提供优良的助焊性能，而且还直接影响焊料储存寿命。
因此，助焊剂的品质直接影响电缆组装件焊接工序的整个工艺过程和产品质量。
在目前生产中使用的助焊剂，根据其后继清洗工艺分为溶剂清洗型、水清洗型和免清洗型３种，其中溶剂清洗型包括ＣＦＣ（氟氯烃）清洗型及非ＣＦＣ溶剂清洗型。
２ 清洗原理２．１ 污染物的种类１）极性污染物。
极性污染物（或称离子型污染物）是指在一定条件下可以电离的一类物质，如助焊剂、焊膏中活性剂，包括卤化物、酸及其盐，它们是引起电迁移的主要原因。
电迁移可在导体之间（如焊好的引脚之间）形成树枝状金属物质，引起导体之间的绝缘电阻下降，甚至发生短路。
低温焊膏用免清洗助焊剂及其制备方法[发明专利]
![低温焊膏用免清洗助焊剂及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/527fbad1534de518964bcf84b9d528ea81c72f88.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710681953.2(22)申请日 2017.08.10(71)申请人 东北大学地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路三巷11号(72)发明人 李晓东 叶灵敏 孙旭东 张牧 (74)专利代理机构 北京易捷胜知识产权代理事务所(普通合伙) 11613代理人 齐胜杰(51)Int.Cl.B23K 35/362(2006.01)B23K 35/363(2006.01)B23K 35/40(2006.01)(54)发明名称低温焊膏用免清洗助焊剂及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种低温焊膏用免清洗助焊剂及其制备方法，属于焊料技术领域。
助焊剂包括以下质量百分比的组分：复配溶剂79～82％；活性剂7～14％；触变剂2～5％；缓蚀剂0.1～0.5％；pH调节剂1～8％；抗氧化剂0.5％和成膜剂0.25％；复配溶剂由沸点超过200℃的高沸点有机溶剂和沸点低于200℃的低沸点有机溶剂组成，高沸点有机溶剂为乙二醇和乙二醇单丁醚的混合物，低沸点有机溶剂为乙醇、异丙醇中的一种或两种的混合物；活性剂为乳酸；触变剂为蓖麻油；缓蚀剂为苯骈三氮唑；pH调节剂为有机胺；抗氧化剂为甲苯酸丁酸酯；成膜剂为聚乙二醇2000。
本发明的方法工艺简单，操作容易，且助焊剂可配合熔点低于100℃的焊料粉体使用，活性高，润湿性能良好，焊后残留物少，耐腐蚀性强，无锡珠现象发生。
权利要求书1页 说明书8页 附图1页CN 107442970 A 2017.12.08C N 107442970A1.一种低温焊膏用免清洗助焊剂，其特征在于，所述助焊剂包括以下质量百分比的组分：复配溶剂79～82％；活性剂7～14％；触变剂2～5％；缓蚀剂0.1～0.5％；pH调节剂1～8％；抗氧化剂0.5％和成膜剂0.25％；所述复配溶剂由沸点超过200℃的高沸点有机溶剂和沸点低于200℃的低沸点有机溶剂组成，其中，所述高沸点有机溶剂为乙二醇和乙二醇单丁醚的混合物，所述低沸点有机溶剂为乙醇、异丙醇中的一种或两种的混合物；所述活性剂为乳酸；所述触变剂为蓖麻油；所述缓蚀剂为苯骈三氮唑；所述pH调节剂为有机胺；所述抗氧化剂为甲苯酸丁酸酯；所述成膜剂为聚乙二醇2000。
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焊膏用水溶性免清洗助焊剂的研究西安理工大学材料科学与工程学院(710048) 王伟科 赵麦群 朱丽霞 贺小波【摘要】选用水溶性物质作为制备助焊剂的原料;以有机酸和有机胺复配为活性组分并采用丙烯酸树脂对其进行微胶囊化包覆处理;采用正交试验优化助焊剂配方,并进行回流焊接模拟。
结果表明:复配活性物质可以调节焊剂p H值接近6且不降低活性。
微胶囊化处理可以很好的消除腐蚀。
该焊剂制备的焊膏焊接性能良好、存储寿命长。
焊后残留少、无腐蚀、易水洗,焊点饱满、光亮,焊层薄而明晰。
关键词 水溶性助焊剂 正交设计 活性物质 微胶囊化Study on W ater2soluble Cleaning2free Flux for Making Solder Paste Abstract The water2soluble substances are selected as the raw material of flux.The active substance which is made up of organic acid and organic amine complex is micro2encapsulated with Polymethacrylates.The component of the flux is optimized by using orthogonal design method,and the reflow2soldering is simulated.The result shows that the compound active substance can adjust the p H valus of the flux to6with reducing its activity.The micro2encapsulation treatment can eliminate corrosion.The solder paste made with the flux has good welding performance and a long storage life.Less residue is left after soldering,without corrosion and easy to bath.The spot weld is plump and beamy.The welding layer is thin and clear.K eyw ords water2soluble flux,orthogonal design,active substance,micro encap sulation中图分类号:TN604 文献标识码:A 在表面组装领域,面对全面禁止使用CFC,电子行业一方面在寻找对环境无危害的清洗剂,其中水清洗型助焊剂的研制倍受关注;另一方面,迫使助焊剂向降低焊后残留物的免清洗助焊剂方向发展。
80年代初开发的一类含卤素的水溶性助焊剂,如杜邦公司、爱法金属公司和Hi2Grode Alloy公司联合开发的SA焊剂[1](水溶性树脂焊剂),此类助焊剂焊后残留物可用一般的溶剂或者水进行清洗。
然而这类助焊剂一般含有卤素,对人体有害,其应用有一定的局限性;对于免清洗助焊剂,经过几十年的研发已经有了一定的现实价值和使用市场[2]。
然而,免清洗并不是无残留,主是在要求条件不太高的情况下可以不清洗。
随着电子装配技术向高、精、尖方向的发展,对焊后残留物的要求更加苛刻,免清洗助焊剂的主导地位也受到了冲击。
因此,最行之有效的方法还是开发无卤素水溶性助焊剂。
采取二者结合的思想开发水溶性免清洗助焊剂,并对关键原料进行分析研究。
该类助焊剂的焊后残留少、易水洗,可根据使用要求对焊后残留物进行处理。
1 试验材料、仪器及方法111 试验材料和仪器11111 助焊剂材料无水柠檬酸、三乙醇胺、水溶性丙烯酸树脂、去离子水、乙醇、乙二醇、丙三醇、乙二醇丁醚、OP系列表面活性剂、苯骈三氮唑、对苯二酚、松香甘油酯。
11112 焊接材料SnPb合金粉末,Sn3Ag218Cu合金粉末,粒度300目～400目;符合国标G B5231的无氧紫铜板(TU1板),规格为25mm×25mm×018mm,该板必须是常态下曝露于大气环境里自然氧化一年左右,氧化层厚度约200nm,表面光滑;规格为75mm ×25mm×014mm的不锈钢模板,其中模板上面有3个中心距为20mm,内径为Φ6mm的圆孔,该孔边缘要求光滑,易于焊膏脱落。
11113 试验仪器JJ21型定时电动搅拌器,H H21型数显恒温水浴锅,J A2003高精度天平,6RJ X2329箱式电阻炉, ZT2101高精度数字温控仪,控温干燥箱,温度计,湿度计,不锈钢刮刀。
112 试验方法11211 助焊剂活性物质的制备方法试验选用柠檬酸作为活性剂,选用三乙醇胺作为辅助活性剂和酸度调节剂进行复配,以丙烯酸树脂作为囊壁材料,完成活性物质的微胶囊化[3],以减小腐蚀性。
在JJ21型电动搅拌器上进行活性物质的合成:将柠檬酸和三乙醇胺分别以8∶2,7∶3,6∶4的比例混合后加入一定量的去离子水,在50℃搅拌1h,使其充分混合。
然后加入2倍质量的水溶性丙烯酸树脂,迅速升温到90℃,搅拌4h,水冷同时快速搅拌,过滤、烘干、研碎为白色粉末,即为包覆后的复配活性物质。
11212 助焊剂的配方设计水性免洗助焊剂的配方主要是根据常规焊剂中各主要组分的含量范围,采取正交实验的方法而优化出来的。
正交实验设定了4因素,3水平(如表1),其中焊剂中的活性物质为柠檬酸和三乙醇胺以复配比例分别为6∶4,7∶3,8∶2时进行微胶囊化后的活性物质,其中有机酸和有机胺质量之和约为10%,水溶性丙烯酸树脂约占22%;溶剂采取了高熔点溶剂与低熔点溶剂复配的原理实现的,加入一定量的乙二醇丁醚,主要考虑到该醚在焊接过程中有下面的作用:1)可以增加表面绝缘电阻;2)可以起到表面活性剂和润湿剂的作用;3)在焊接过程中能完全挥发[4]。
溶剂的主要成分和因素水平如表2,焊剂中溶剂总量占70%左右;其它助剂含量见表1。
表1 正交实验设计的L9表因素水平酸胺比例表面活性剂保护剂溶剂16∶401512∶3∶4∶127∶311023∶3∶3∶138∶211532∶4∶3∶1表2 复配溶剂组分和比例乙醇乙二醇丙三醇乙二醇单丁醚234133312431 最后,按照L9表的设计方法列出9种助焊剂的设计配方,分别制备助焊剂。
其主要步骤为:先将除活性物质之外的各成分按比例进行混合并搅拌均匀,升温至40℃±2℃,然后在搅拌的同时缓慢加入活性物质,搅拌2h以上,即为水性免清洗助焊剂。
将所制备的助焊剂与SnPb焊粉和锡银铜焊粉(均为-300/+400目)按照1∶9的比例混合并搅拌10min以后进行不锈钢模板印刷并做回流焊接,观察焊点形貌和焊层组织。
2 试验结果与分析211 微胶囊化包覆效果分析表3是分别对各比例下制备活性物质时过滤出来的清液、制备该活性物质的乙醇饱和溶液(用于预测将来制备的助焊剂p H值)和按照各比例制备未经复配和包覆处理的助焊剂这3种液体的酸性测试的结果。
表3 不同比例下活性物质包覆处理过程中各种溶液p H值溶液酸碱比例过滤出的清液(p H纵1)活性物质饱和溶液(p H纵2)未处理混合溶液(p H纵3)6∶4(p H横1)417461205185 7∶3(p H横2)415351985128 8∶2(p H横3)316751564194 由表3可以看出:每种活性物质制备后的清液p H值都在5以下,而且随着有机酸组分的增加p H 值减小。
纵向观察得知随着酸碱比值由6∶4变化到8∶2,各种处理液的p H值均呈现递减;横向观察可以发现活性物质饱和溶液的p H值最大,过滤出的清液p H值最小。
对比p H纵2和p H纵3发现同样情况下处理过的活性物质酸性比未处理的活性剂的酸性有所降低,实现了表面包覆在不降低活性物质含量的前提下降低了腐蚀,达到了微胶囊化处理的目的。
活性物质饱和溶液p H值即p H纵2发现:当酸碱比例为7∶3时p H值最接近6,故选择该比例下酸碱复配制备微胶囊。
从化学原理上看,酸和胺易发生中和反应,这种部分中和的产物,在焊接温度下迅速分解为有机酸和有机胺,而这2种物质皆为活化剂,所以改进后的焊剂活性反而有所增加,但在室温下由于成膜剂的非极性保护作用使得包覆后的活性物质仍能保持惰性状态。
分析认为其反应原理如下所示:M2COO H+HN2N低温加热M2COO H:HN2N2R+M2COO H:HN2N表面包覆R2COO H:N H2N2R上试中M2COO H为M酸;HN-N为N胺;M -COO H:HN-N为中和产物;R为包覆树脂;R-M-COO H:N H-N-R为包覆产物改进后的焊剂体系,在不降低焊剂活性的情况下,焊后腐蚀性降至最低,同时提高了焊剂和焊膏的存储稳定性。
212 制备助焊剂正交试验结果与讨论21211 正交试验[5]助焊剂配方正交试验设计及结果示于表4,其中每组试验原料总量均为100g,余量用成膜剂丙烯酸树脂补足。
正交分析以铺展面积作为评价指标。
表4 水性免清洗助焊剂正交试验设计及结果成分酸胺比例(共8g)表面活性剂溶剂比例(共70g)保护剂铺展面积/cm21#6∶4015g2∶3∶4∶11g311172#6∶4110g3∶3∶3∶12g351263#6∶4115g2∶4∶3∶13g301194#7∶3015g3∶3∶3∶13g391595#7∶3110g2∶4∶3∶11g431476#7∶3115g2∶3∶4∶12g411177#8∶2015g2∶4∶3∶12g371398#8∶2110g2∶3∶4∶13g411859#8∶2115g3∶3∶3∶11g40104Ⅰ96162108115114119114168Ⅱ124123120158114189113182Ⅲ119128111140111105111163Ⅰ/332121361053810638123Ⅱ/341141401193813037194Ⅲ/339176371133710237121极差912411411281102 正交表分析结果显示:活性剂对铺展面积指标的影响最大。
表面组装希望焊料的铺展面积大,因此指标是大的好。
其中4种因素的最好与最坏水平的极差结果分别为:912,4114,1128,1109。
由此可知,重要的因素是活性物质和表面活性剂。
从各个水平相应平均值大小来选重要因素的水平即为助焊剂的最佳配方,即:酸胺比例 2水平好,应选7∶3表面活性剂2水平好,应选1g溶剂比例2水平好,应选3∶3∶3∶1保护剂1水平好,应选1g通过正交试验和极差分析,优化出助焊剂的最佳配方,结果示于表5。