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免清洗助焊劑的可靠性評估

雖然市面上常見的免清洗助焊劑固含量低,配制時將其活性成分的腐蝕性降到最低,但不能完全排除焊接後留在印制板上的介電殘留物。所以長時間在潮熱下工作的電路板,在電場的作用下,會出現線路間的絕緣劣化和腐蝕。目前國內最常用的可靠性評估試驗有:表面絕緣阻抗試驗,其次是銅鏡腐蝕試驗、離子濃度試驗、焊錫試驗等。

表面絕緣阻抗測試

試驗中,將壹定量的焊劑均勻地塗在由特定材料制成的梳狀電極或環形電極上,並在約85℃的溫度下幹燥30分鐘,作為試件。先測量試件在正常條件下的絕緣電阻,然後將試件放入溫度為(40±2)℃、濕度約為90%的恒溫恒濕箱中,96 h後取出,放入裝有(20±2)℃只有表面絕緣電阻大於108ω才能滿足可靠性要求。

國外對免清洗助焊劑的表面絕緣電阻要求較高,壹般要求做偏壓和長時間潮熱試驗。觀察焊後助焊劑殘渣對表面絕緣電阻的老化影響,以此來衡量免清洗助焊劑的可靠性。

銅鏡的腐蝕試驗

將待測的免清洗助焊劑滴在銅板(40.0mm×40.0 mm×0.2 mm)上,使其自然流動,然後放入80℃的烘箱中2 h,取出冷卻,再放入濕箱(溫度40℃,濕度93%)中72 h,檢查銅板的顏色變化。如果顏色變成深綠色,就會腐蝕,如果顏色不變或者有殘留。

非粘附試驗

將白堊粉撒在塗有免清洗助焊劑的焊料表面,然後擦去,不粘連;用紗布法測試時,紗布上看不到助焊劑殘留,測試板上也沒有明顯的紗布痕跡。結果表明,該免清洗助焊劑的不附著性能優異。

可焊性測試

將HLSnPb50(D8 mm×4 mm)焊料放在塗有免清洗助焊劑的幹凈銅板(50 mm×50mm×1 mm)中央,分別滴兩滴助焊劑在焊料上,然後放在275℃的恒溫箱中1 min,取出測量其溢出面積,根據溢出面積可以判斷助焊性能的強弱。

免清洗助焊劑的組成和功能

免清洗助焊劑的成分包括溶劑、活化劑和其他添加劑。其他添加劑包括表面活性劑、緩蝕劑、成膜劑和抗氧化劑。用戶可以根據焊料的種類、成分和焊接工藝條件選擇合適的助焊劑,因此助焊劑的配方靈活,種類繁多。

3.3.1溶劑:

它是將助焊劑中所含的成分作為各組分的載體溶解,使之成為均勻粘稠的液體。目前常用的溶劑主要是醇類,如乙醇、異丙醇等。甲醇雖然成本低,但對人體有很強的毒性作用,所以目前正規助焊劑廠家很少使用甲醇。酮、醇、酯中的壹種或其混合物。常用的液體組分有乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、甲苯異丁基甲基、乙酸乙酯和乙酸丁酯。它的主要作用是溶解焊劑中的固體成分,形成均勻的溶液,便於待焊部件均勻地塗上合適的焊劑成分。同時還能清洗金屬表面的輕汙垢和油漬。壹般是高沸點和低沸點醇的混合物,有的用水溶性醇和水不溶性醚作為溶劑。

活化劑:

主要使用有機酸或有機酸鹽,無機酸或無機酸鹽基本不用於電子組裝助焊劑,有時用於其他特種助焊劑。例如琥珀酸、戊二酸、衣康酸、鄰羥基苯甲酸、癸二酸、庚二酸、蘋果酸、琥珀酸等。,其主要作用是去除引線管腳上的氧化物和熔化焊料表面的氧化物,是助焊劑的關鍵成分之壹。

激活劑a的作用機制

活化劑的主要作用是在焊接溫度下去除焊盤和焊料表面的氧化物,形成保護層防止基板再次氧化,從而提高焊料與焊盤的潤濕性。助熔劑活化劑的成分壹般是氫、無機鹽、酸和胺,以及它們的化合物組成。鋪展力、電解活性、環境穩定性、化學官能團及其反應特性、流變特性、對壹般清洗液和設備的適應性等。助焊劑的上述功能是通過活化劑、溶劑、表面活性劑等成分的作用來實現的。

1)氫和無機鹽

氫和無機鹽,如氯化亞錫、氯化鋅、氯化銨等。通過其還原性與氧化物反應,如氣體焊劑中的氫,焊接後水是其唯壹的殘留物;而且氫氣的還原可以有效的去除金屬表面的氧化物,將氧化物轉化為水。

MxOy+yH2=xM+yH2O

同時,氫氣還為金屬表面提供保護氣體,防止金屬表面在焊接完成前再次氧化。

2)有機酸

酸性活化劑(如鹵酸、羧酸、磺酸)主要是由於H+與氧化物反應,例如有機酸的羧基和金屬離子以金屬皂的形式去除焊盤和焊料的氧化膜;

CuO+2RCOOH - Cu(RCOO)2+H2O

隨後,有機酸銅分解,吸收氫氣,生成有機酸和金屬銅:

銅(RCOO)2+H2+M-2rcoooh+M-Cu

松香由分子式C9H29COOH表示。由於含有羧基,在壹定溫度下具有壹定的助焊作用。同時,松香是壹種高分子多環化合物,因此具有壹定的成膜性,在焊接過程中可以傳熱和覆蓋,並能保護金屬在氧化膜去除後不被再次氧化。

目前有單壹有機酸作活化劑和混合酸作活化劑。這些酸的沸點和分解溫度在壹定程度上是不同的,使得熔劑的沸點和活化劑的分解溫度可以分布在較大的區間內。

3)有機鹵化物

例如羧酸鹵化物和有機胺氫鹵化物。張銀學以溴化水楊酸為活化劑,在釬焊溫度下,溴化氫和水楊酸能熱分解,溶解母材表面的氧化物。另外,水楊酸的羥基和羧基在釬焊時能與ⅲ樹脂反應交聯成高分子樹脂膜,覆蓋在焊點表面。

有機胺的氫鹵化物鹽,如苯胺鹽酸鹽,在焊接過程中與基材上的銅反應,生成CuC1和銅絡合物。結果,生成的銅化合物主要與熔融焊料中的錫反應生成金屬銅,金屬銅立即熔化到焊料中。通過這些反應和焊料中銅的熔化,焊料在銅板上流動。反應如下:

Cu+2C6H5NH2。HCl - CuC12+2C6H5NH2+H2

CuCl2+2C6H5NH2。鹽酸銅[C6H5NH3]2Cl4

4)有機胺和酸的復合使用

有機胺本身含有氨基。NH:是活性的,加入有機胺可以促進焊接效果。為了降低助焊劑對銅板的腐蝕作用,可以在配制的助焊劑中加入壹定量的緩蝕劑,通常選用有機胺作為緩蝕劑。有機酸和有機胺混合時,會發生中和反應,產生中和產物。這種中和產物不穩定,在焊接溫度下會迅速分解,重新生成有機酸和有機胺,從而保證了有機酸原有的活性。焊接後,殘留的有機酸會被有機胺中和,降低殘留物的酸性,減少腐蝕。因此,加入有機胺後,不僅可以調節助焊劑的酸度,還可以使焊點光亮,在不降低助焊劑活性的情況下,最大限度地減少焊後腐蝕。

目前最適合潤濕能力強的有機胺和有機酸結合使用。如薛等人在專利中介紹了以脂肪族二元酸、芳香族酸或氨基酸為活性成分復配的助焊劑。

此外,在助焊劑中添加少量的甘油不僅有助於助焊劑的儲存穩定性,還有助於活化劑的活性。張明玲在助焊劑中加入了二溴丁二酸、二溴丁二醇和二溴苯乙烯,以增強助焊劑的活性。

羧酸(包括二元羧酸)低溫活性適中,高溫活性明顯提高:有機磷酸酯、磺酸、有機胺(包括肼)鹵酸鹽或有機酸鹽活性高;鹵代化合物及其取代酸的活性取決於它們的具體結構。

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