免清洗助焊剂的可靠性评估
表面绝缘阻抗测试
试验中,将一定量的焊剂均匀地涂在由特定材料制成的梳状电极或环形电极上,并在约85℃的温度下干燥30分钟,作为试件。先测量试件在正常条件下的绝缘电阻,然后将试件放入温度为(40±2)℃、湿度约为90%的恒温恒湿箱中,96 h后取出,放入装有(20±2)℃只有表面绝缘电阻大于108ω才能满足可靠性要求。
国外对免清洗助焊剂的表面绝缘电阻要求较高,一般要求做偏压和长时间潮热试验。观察焊后助焊剂残渣对表面绝缘电阻的老化影响,以此来衡量免清洗助焊剂的可靠性。
铜镜的腐蚀试验
将待测的免清洗助焊剂滴在铜板(40.0mm×40.0 mm×0.2 mm)上,使其自然流动,然后放入80℃的烘箱中2 h,取出冷却,再放入湿箱(温度40℃,湿度93%)中72 h,检查铜板的颜色变化。如果颜色变成深绿色,就会腐蚀,如果颜色不变或者有残留。
非粘附试验
将白垩粉撒在涂有免清洗助焊剂的焊料表面,然后擦去,不粘连;用纱布法测试时,纱布上看不到助焊剂残留,测试板上也没有明显的纱布痕迹。结果表明,该免清洗助焊剂的不附着性能优异。
可焊性测试
将HLSnPb50(D8 mm×4 mm)焊料放在涂有免清洗助焊剂的干净铜板(50 mm×50mm×1 mm)中央,分别滴两滴助焊剂在焊料上,然后放在275℃的恒温箱中1 min,取出测量其溢出面积,根据溢出面积可以判断助焊性能的强弱。
免清洗助焊剂的组成和功能
免清洗助焊剂的成分包括溶剂、活化剂和其他添加剂。其他添加剂包括表面活性剂、缓蚀剂、成膜剂和抗氧化剂。用户可以根据焊料的种类、成分和焊接工艺条件选择合适的助焊剂,因此助焊剂的配方灵活,种类繁多。
3.3.1溶剂:
它是将助焊剂中所含的成分作为各组分的载体溶解,使之成为均匀粘稠的液体。目前常用的溶剂主要是醇类,如乙醇、异丙醇等。甲醇虽然成本低,但对人体有很强的毒性作用,所以目前正规助焊剂厂家很少使用甲醇。酮、醇、酯中的一种或其混合物。常用的液体组分有乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、甲苯异丁基甲基、乙酸乙酯和乙酸丁酯。它的主要作用是溶解焊剂中的固体成分,形成均匀的溶液,便于待焊部件均匀地涂上合适的焊剂成分。同时还能清洗金属表面的轻污垢和油渍。一般是高沸点和低沸点醇的混合物,有的用水溶性醇和水不溶性醚作为溶剂。
活化剂:
主要使用有机酸或有机酸盐,无机酸或无机酸盐基本不用于电子组装助焊剂,有时用于其他特种助焊剂。例如琥珀酸、戊二酸、衣康酸、邻羟基苯甲酸、癸二酸、庚二酸、苹果酸、琥珀酸等。,其主要作用是去除引线管脚上的氧化物和熔化焊料表面的氧化物,是助焊剂的关键成分之一。
激活剂a的作用机制
活化剂的主要作用是在焊接温度下去除焊盘和焊料表面的氧化物,形成保护层防止基板再次氧化,从而提高焊料与焊盘的润湿性。助熔剂活化剂的成分一般是氢、无机盐、酸和胺,以及它们的化合物组成。铺展力、电解活性、环境稳定性、化学官能团及其反应特性、流变特性、对一般清洗液和设备的适应性等。助焊剂的上述功能是通过活化剂、溶剂、表面活性剂等成分的作用来实现的。
1)氢和无机盐
氢和无机盐,如氯化亚锡、氯化锌、氯化铵等。通过其还原性与氧化物反应,如气体焊剂中的氢,焊接后水是其唯一的残留物;而且氢气的还原可以有效的去除金属表面的氧化物,将氧化物转化为水。
MxOy+yH2=xM+yH2O
同时,氢气还为金属表面提供保护气体,防止金属表面在焊接完成前再次氧化。
2)有机酸
酸性活化剂(如卤酸、羧酸、磺酸)主要是由于H+与氧化物反应,例如有机酸的羧基和金属离子以金属皂的形式去除焊盘和焊料的氧化膜;
CuO+2RCOOH - Cu(RCOO)2+H2O
随后,有机酸铜分解,吸收氢气,生成有机酸和金属铜:
铜(RCOO)2+H2+M-2rcoooh+M-Cu
松香由分子式C9H29COOH表示。由于含有羧基,在一定温度下具有一定的助焊作用。同时,松香是一种高分子多环化合物,因此具有一定的成膜性,在焊接过程中可以传热和覆盖,并能保护金属在氧化膜去除后不被再次氧化。
目前有单一有机酸作活化剂和混合酸作活化剂。这些酸的沸点和分解温度在一定程度上是不同的,使得熔剂的沸点和活化剂的分解温度可以分布在较大的区间内。
3)有机卤化物
例如羧酸卤化物和有机胺氢卤化物。张银学以溴化水杨酸为活化剂,在钎焊温度下,溴化氢和水杨酸能热分解,溶解母材表面的氧化物。另外,水杨酸的羟基和羧基在钎焊时能与ⅲ树脂反应交联成高分子树脂膜,覆盖在焊点表面。
有机胺的氢卤化物盐,如苯胺盐酸盐,在焊接过程中与基材上的铜反应,生成CuC1和铜络合物。结果,生成的铜化合物主要与熔融焊料中的锡反应生成金属铜,金属铜立即熔化到焊料中。通过这些反应和焊料中铜的熔化,焊料在铜板上流动。反应如下:
Cu+2C6H5NH2。HCl - CuC12+2C6H5NH2+H2
CuCl2+2C6H5NH2。盐酸铜[C6H5NH3]2Cl4
4)有机胺和酸的复合使用
有机胺本身含有氨基。NH:是活性的,加入有机胺可以促进焊接效果。为了降低助焊剂对铜板的腐蚀作用,可以在配制的助焊剂中加入一定量的缓蚀剂,通常选用有机胺作为缓蚀剂。有机酸和有机胺混合时,会发生中和反应,产生中和产物。这种中和产物不稳定,在焊接温度下会迅速分解,重新生成有机酸和有机胺,从而保证了有机酸原有的活性。焊接后,残留的有机酸会被有机胺中和,降低残留物的酸性,减少腐蚀。因此,加入有机胺后,不仅可以调节助焊剂的酸度,还可以使焊点光亮,在不降低助焊剂活性的情况下,最大限度地减少焊后腐蚀。
目前最适合润湿能力强的有机胺和有机酸结合使用。如薛等人在专利中介绍了以脂肪族二元酸、芳香族酸或氨基酸为活性成分复配的助焊剂。
此外,在助焊剂中添加少量的甘油不仅有助于助焊剂的储存稳定性,还有助于活化剂的活性。张明玲在助焊剂中加入了二溴丁二酸、二溴丁二醇和二溴苯乙烯,以增强助焊剂的活性。
羧酸(包括二元羧酸)低温活性适中,高温活性明显提高:有机磷酸酯、磺酸、有机胺(包括肼)卤酸盐或有机酸盐活性高;卤代化合物及其取代酸的活性取决于它们的具体结构。