免清助焊剂mnct的研制.doc

免清助焊剂MNCT的研制陈其垠、舒万艮、周永华(中南工业大学，湖南长沙  410083)摘要介绍了一种新型的免洗焊剂MNCT的研制。本助焊剂具有助焊性能优良、绝缘性好、无腐蚀性及焊后不必清洗等优点。关键词助焊剂；无腐蚀；免洗；微胶囊化   近年来，随着电子行业的飞速发展和市场竞争的日趋激烈，降低成本、提高质量、节约劳动，已成为厂家迫切要求，其中免去产品焊接中的清洗工艺是一个很重要的途径。为此，国内外有许多免洗助焊剂研制出来，这些免洗助焊剂主要液体或低固含量、无卤化物的合成高分子树脂焊剂。但这些助焊剂总也解决不了可焊性和腐蚀性的矛盾，因为一个有着良好助焊性的助焊剂同时也必然有着较强的腐蚀性；腐蚀性上的助焊剂总是助焊性能较差。近年来，我们参考了大量国内外文献。做了许多实验，选取了性能优良的活性成分，并对活性成分采取了特殊的微胶囊化处理技术，较好地解决了可焊性和腐蚀性的矛盾。研制出了一种性能优异的助焊剂 -MNCT。1  助焊剂成分的选择1.1 活性成分的选择   我们知道活性成分在助焊过程中的作用机理主要是除去基板表面的氧化膜。某些有机酸具有良好的助焊性，但腐蚀性较大；有机胺类无腐蚀性，但洗性较弱，因而考虑将二者结合起来使用。1.1.1 有机酸的选择   用称量法测得几种常见有机酸润湿能力。结果见表1。表1 有机酸润湿力有机酸质量分数16%乙酸   正丙酸乳酸水杨酸酒石酸C酸润湿力F/x10E-5N6055-60-61-90-95   由表1可以看出C酸的润湿力较强，因而选取C酸作性物质。C酸量种羟基多元有机酸。表2是用润湿称量得到的几种常见的有机胺的作用能力比较。表2 有机胺润湿力有机胺质量分数10%甲胺乙胺二乙烯三胺三乙胺T胺尿素乙二胺润湿力F/x10E-5N55594055505754由上表可以看出二乙烯三胺的润湿力较强，但活性温度下易分解，因而选择T胺作活性物质。（T胺是一种多元醇胺）1.2  溶剂的选择    良好的溶剂(载体)，即要对焊接表面具有良好的保护作用，又要有适当的粘度。高沸点的醇保护效果较好，但粘度大、使用不便；低沸点的醇粘度低，但保护性差，因而可以考虑选择混合醇的办法。表3为一种混合溶剂的配比(质量比)。                                                       表3 混合醇溶剂配比(质量比)乙醇乙二醇丙三醇乙二醇丁醚28811.3  成膜物的选择     一般来讲，无清洗助焊剂必须以合成高分子树脂料为基础。这类物质具有良好的电气性能常温起保护作用不显活性，在200-300°C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，可将其作为膜剂。     另外，我们还选用了抗氧化热稳定剂对苯酚、保护剂苯并三氮唑作为辅助成分。2  助焊剂的配制所用的助焊剂各成分质量分数见表4。其中C酸和T胺是经微胶囊化处理后的产物。表4 助焊剂MNCT成分配比 成分C酸T胺乙醇乙二醇丙三醇乙二醇丁酸硅改性丙烯酸树脂对苯酚   苯并三氮唑W%7.04.06.025.025.03.025.00.15.0    活性成分的微胶囊化处理：将C酸和T胺以7：4比例混合后加入一定量的水加热到50°C左右，同时搅拌0.5h，然后加入2倍的混合物(质量)的M树脂，升温90°C左右，搅拌4h后，冷却、抽滤、烘干、研碎。得一白色粉末物质，即为微胶化后的活性物质。该产品的特点为：常温下非常稳定，当然加热到活性温度约200°C时，囊壁破裂，释放出的活性物质，显示活性。冷却后又迅速收缩，将活性物质及其作用残渣包囊起来，失去活性，不留下任何有害物质。    最后按上表配比将各成分混合，加热40°C搅拌2h左右，即助焊剂MNCT。3  MNCT助焊剂性能测试    将MNCT免洗助焊剂与普通松香型免洗助焊作性能测试对比实验。3.1 软钎焊性试验   漫流面积：在分别涂有MNCT和松香型免洗助焊剂的清洗铜板(50mm x 50mm x 1mm)中央放上HLSnPb50钎料(D8mm x 4mm)， 钎料上并分别滴上2滴助焊剂。然后置于275°C的恒温箱内1min，取出测其温流面积，测三次取其平均值。结果见表5。表5   MNCT和松香型助焊剂浸流面积浸流面积S/mm²平均值S/mm²MNCT470469510492松香454440467453由上面数据可以看出：MNCT漫流面积较一般松香的面积大得多，具有较强的助焊性。3.2 腐蚀实验     在铜板(50mm x 50mm x 1mm)上分别滴上MNCT和松香助焊剂，使其自然漫流。然后放入80°C的烘箱中烘2h。取出冷却后再放入潮湿箱(温度40°C,湿度93%)中72h。结果发现：有松香型助焊剂的铜板颜色变深绿，有明显的腐蚀现象，而有MNCT助焊剂的铜板有残渣，但无腐蚀现象。    以下只对MNCT助焊剂进行性能实验3.3 绝缘抗试验    依据BELLCORE TR - TSY- 000078S.I.R Test 标准进行绝缘抗阻试验。将样板在80°C的烘箱中烘烤2h取出，在常温下测其电阻R1；再将样板放入温度为35°C，温度90%的潮湿箱中24h，取出用滤纸吸干表面水份，测其绝缘电阻R2，结果如下：R1=2.7x 10E12,  R2=2.3 X 10E12由此可见，MNCT免洗助焊剂有着较好的绝缘性。3.4  不粘附性试验     将粉笔末撒到MNCT助焊剂表面，然后擦去，不粘附；用纱布方法试验，纱布上看不到助焊剂残留物，试板上也无明显纱布痕迹。3.5 测mnct助焊剂酸度    测 MNCT助焊剂酸度：pH=6-7，基本呈中性。由于条件限制，有些性能实验无法进行。4 结论4.1该助焊剂为无色或淡黄色透明液体，稍有异味。4.2使用范围和活性温度较广，对锡、铝、铜 、铅、银有较强的化学活性，活性温度200-350°C。4.3铺展性、软钎焊性、绝缘性优良，保存时间长。4.4低固含量、不含卤素、不吸潮、不发粘、无腐蚀、焊后不必清洗。由以上论述可以看出MNCT不失为一种理想的免洗助剂。   免清洗焊机的喷涂电子部工艺  杜海文、吴波、王文辉 （山西太原115信箱(030024)）摘要由于CFC-113和1.1.1-三氯乙烷对大气臭氧层有破坏作用，联合国禁止使用。电子生产厂家不得不选择新的替代方式，而免清洗技术是替代方式之一，免清洗焊剂喷涂装置又是此技术的关键部件之一。本文简要论述了此装置的特点。关键词免清洗技术  波峰焊 焊剂喷涂     为了保证电子产品的可靠性，在印制电路(简称PCB)装联生产中，对工艺材料和工艺技术制定了一系列标准，例如焊剂标准和PCB的焊后清洗标准等。在满足这些标准的前题下，还要保护环境，即淘汰用于焊后清洗的CFC-113和1.1.1一三氯乙烷熔剂。淘汰的方法很多，其中对空气影响小的免清洗焊接设备及工艺在国外得到了广泛的使用，这方面的技术也较成熟，而其技术的核心之一即为免清洗焊剂的喷涂。一、免清焊接工艺和喷涂的方式：     目前看来有下列方式可称为免清洗焊接工艺：1、用温和活性松香(简称RMA)焊接，取消焊接后清洗，它不会带来满意的焊接效果。2、采用低残渣免清洗焊剂和改进焊剂发泡装置进行波峰焊接，取消焊后清洗，这种方法在国内得到一些使用。它的缺点是不易控制焊剂的涂覆量以及均匀度，另外焊剂液面高度要保持不变，同时不断检测含固量，加入稀释剂。过多的因素使得这种方式在国内现有波峰机上直接使用免清洗焊剂受到了限制。3、使用喷涂方式，精确控制焊剂的使用量、位置和形状，进行波峰焊接，取消焊后清洗。此种方法在国外普遍采用，它避免了方式2带来的缺点。喷涂方式有以下三种：a、超声喷涂:     将频率大于200KHZ的振荡电能通过陶瓷压电换能器转换机械能，把焊剂雾化，通过喷嘴喷到PCB上。b、丝网鼓方式：     由微细、高密度小孔的丝网构成的鼓旋转，空气刀焊剂喷出，产生喷雾。喷到PCB上。c、压力喷嘴喷涂:     直接用压力和空气带动焊剂从喷嘴喷出。     目前生产免清洗焊剂装置的厂商有美国贝尔实验室工程研究中心、美国Precision Dispensing Equipment公司等。国内没有厂家生产，只有引进的生产线波峰焊机上带有这种装置。4、在方式3上的基础上，采用N2保护波峰焊接，可减少氧化，提高焊接温度，减少焊剂残渣。二、免清洗焊剂喷涂装置的特点1、焊剂喷涂量的精确控制     为了形成高质量的焊点，PCB上必须有足够多的焊剂，但过多的焊剂，会产生过多的残渣，使PCB达不到清洁度要求，长期可靠性降低，因此，要精确控制喷涂量。2、焊剂喷涂的均产性和完整性     喷嘴的压力要一致，给焊剂施加恒定的压力，可保证焊接一致性，减少漏焊率。目前，贝尔实验室生产的喷涂装置(LSF-2000)其喷涂不均匀度±15。3、保持焊剂中的含固量     要有足够的活性物质喷到PCB上才能保证可焊性。将免清洗焊剂放入封闭容量中，减少焊剂挥发，可保证含固量。也可采用控制焊剂密度或酸度的方法，保持含固量。4、安全性     免清洗焊剂含有大量的醇类物质，易燃爆，一般来说把它放入封闭容器中，有时充入氮气。在焊剂喷出的上方，要有良好的通风装置，将多余的焊剂喷雾排出。5、较好的重复性     保证每块PCB上都涂上装置、均匀的焊剂，LSI-2000的重复性±10。三、同喷量有关的因素     免清洗焊接工艺与传统的焊接工艺的主要区别之一就是要精确控制焊剂喷涂量。它同下列 因素有关。1、喷嘴的孔径和数量，同时要考虑喷雾的形状、喷嘴间距，避免重处焊剂过多、影响均匀性。2、空气的压力；3、超声雾化器的电压，它可改变雾化量； 4、喷嘴的运动速度；5、PCB传送带的速度；6、焊剂的含固量；7、焊剂的喷涂宽度。四、免清洗焊剂喷涂装置应达到的技术指标：1、要能很好地喷涂免清洗焊剂     电子部于1993年制定了“免洗类液态焊剂的技术条件(试行稿)”，其中规定了免清洗焊剂的含固量2，含固量低对发泡方式有影响装置应不受焊剂含固量低的影响。2、焊后残渣要少     采用免清洗波峰焊后，PCB上要留有少量残渣，但有可能它们不影响PCB的可靠性，表面绝缘电阻(间称SIR)和离子污染物都满足标准要求，只是有碍外观。对有些用户来说，这达不 到要求，因此残渣要少。3、SIR1x 10E11，和离子污染物检测要满足mil-28809。     免清洗工艺是一个系统工程，它对电子无器件和PCB裸板都有清洁度的要求，如果焊后PCB达不到上面两个要求，也可能是其它方面造成的。4、对在线测试无影响     焊后残渣有可能影响针床的接触，有时要加大针床的压力。     目前，国内大多数厂家都面临着放弃原来清洗 PCB的方式，而采用新的替代技术。据测算，约70%的厂家愿意走免清洗这条路。而采用清洗方式首先要考虑的是免清洗焊剂和喷涂装置。免清洗焊剂国内已有多家生产，有的质量已达到国外水平。 另外，就是用喷涂装置替代原来的发泡装置。另一个市场是新的波峰焊机和N2保护波峰焊机本身就采用焊剂喷装置。预计此类装置在中国有很大的市场。