免清助焊劑MNCT的研制

1、免清助焊劑 MNCT的研制陳其垠、舒萬艮、周永華 （ 中南工業(yè)大學(xué)，湖南長沙410083）摘要 介紹了一種新型的免洗焊劑 MNCT 的研制。本助焊劑具有助焊性能優(yōu)良、絕緣性好、無腐蝕性及焊 后不必清洗等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 助焊劑；無腐蝕；免洗；微膠囊化近年來，隨著電子行業(yè)的飛速發(fā)展和市場競爭的日趨激烈，降低成本、提高質(zhì)量、節(jié)約勞動(dòng)，已成 為廠家迫切要求，其中免去產(chǎn)品焊接中的清洗工藝是一個(gè)很重要的途徑。為此，國內(nèi)外有許多免洗助焊劑 研制出來，這些免洗助焊劑主要液體或低固含量、無鹵化物的合成高分子樹脂焊劑。但這些助焊劑總也解 決不了可焊性和腐蝕性的矛盾，因?yàn)橐粋€(gè)有著良好助焊性的助焊劑同時(shí)也必然有著較強(qiáng)

2、的腐蝕性；腐蝕性 上的助焊劑總是助焊性能較差。近年來，我們參考了大量國內(nèi)外文獻(xiàn)。做了許多實(shí)驗(yàn)，選取了性能優(yōu)良的 活性成分，并對(duì)活性成分采取了特殊的微膠囊化處理技術(shù)，較好地解決了可焊性和腐蝕性的矛盾。研制出 了一種性能優(yōu)異的助焊劑 -MNCT。1 助焊劑成分的選擇1.1 活性成分的選擇 我們知道活性成分在助焊過程中的作用機(jī)理主要是除去基板表面的氧化膜。某些有機(jī)酸具有良好的 助焊性，但腐蝕性較大；有機(jī)胺類無腐蝕性，但洗性較弱，因而考慮將二者結(jié)合起來使用。1.1.1 有機(jī)酸的選擇 用稱量法測得幾種常見有機(jī)酸潤濕能力。結(jié)果見表1。表 1 有機(jī)酸潤濕力有機(jī)酸質(zhì)量分?jǐn)?shù) 16%乙酸正丙酸乳酸水楊酸酒石酸C酸

3、潤濕力 F/x10E-5N6055-60-61-90-95有機(jī)胺質(zhì)量分?jǐn)?shù) 10%甲胺乙胺二乙烯三胺三乙胺T 胺尿素乙二胺潤濕力 F/x10E-5N55594055505754表 2 有機(jī)胺潤濕力T 胺作活性物質(zhì)。（ T 胺是一由表 1 可以看出 C酸的潤濕力較強(qiáng)，因而選取 C酸作性物質(zhì)。 C酸量種羥基多元有機(jī)酸。表 2 是用 潤濕稱量得到的幾種常見的有機(jī)胺的作用能力比較。由上表可以看出二乙烯三胺的潤濕力較強(qiáng)，但活性溫度下易分解，因而選擇 種多元醇胺）1.2 溶劑的選擇良好的溶劑 （載體） ，即要對(duì)焊接表面具有良好的保護(hù)作用，又要有適當(dāng)?shù)恼扯?。高沸點(diǎn)的醇保護(hù)效 果較好，但粘度大、使用不便；低沸點(diǎn)

4、的醇粘度低，但保護(hù)性差，因而可以考慮選擇混合醇的辦法。表 3 為一種混合溶劑的配比 （質(zhì)量比 ）。表 3 混合醇溶劑配比 （ 質(zhì)量比 ）乙醇乙二醇丙三醇乙二醇丁醚28811.3 成膜物的選擇一般來講， 無清洗助焊劑必須以合成高分子樹脂料為基礎(chǔ)。 這類物質(zhì)具有良好的電氣性能常溫起 保護(hù)作用不顯活性，在 200- 300°C的焊接溫度下顯示活性。硅改性丙烯酸樹脂具有無腐蝕、防潮及三防性 能優(yōu)異，可將其作為膜劑。另外，我們還選用了抗氧化熱穩(wěn)定劑對(duì)苯酚、保護(hù)劑苯并三氮唑作為輔助成分。2 助焊劑的配制 所用的助焊劑各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表 4。 其中 C酸和 T 胺是經(jīng)微膠囊化處理后的產(chǎn)物。表 4

5、助焊劑 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 烯酸樹脂對(duì)苯酚苯并氮唑W%7.04.06.025.025.03.025.00.15.0活性成分的微膠囊化處理：將 C酸和 T胺以 7：4 比例混合后加入一定量的水加熱到 50°C左右， 同時(shí)攪拌 0.5h ，然后加入 2倍的混合物 (質(zhì)量)的 M樹脂，升溫 90°C左右，攪拌 4h后，冷卻、抽濾、烘 干、研碎。得一白色粉末物質(zhì)，即為微膠化后的活性物質(zhì)。該產(chǎn)品的特點(diǎn)為：常溫下非常穩(wěn)定，當(dāng)然加熱 到活性溫度約 200°C 時(shí)，囊壁破裂，釋放出的活性物質(zhì)，顯示活性。冷卻后又迅速收縮，將活性物質(zhì)及其

6、 作用殘?jiān)移饋?，失去活性，不留下任何有害物質(zhì)。最后按上表配比將各成分混合，加熱40°C攪拌 2h 左右，即助焊劑 MNC。T3 MNCT助焊劑性能測試將 MNCT免洗助焊劑與普通松香型免洗助焊作性能測試對(duì)比實(shí)驗(yàn)。3.1 軟釬焊性試驗(yàn)漫流面積：在分別涂有 MNCT和松香型免洗助焊劑的清洗銅板 (50mmx 50mmx 1mm)中央放上 HLSnPb50 釬料 (D8mm x 4mm)， 釬料上并分別滴上 2 滴助焊劑。然后置于 275°C的恒溫箱內(nèi) 1min，取出測其溫流面 積，測三次取其平均值。結(jié)果見表 5。表 5 MNCT 和松香型助焊劑浸流面積浸流面積 S/mm2平

7、均值 S/mm2MNCT470469510492松香454440467453由上面數(shù)據(jù)可以看出： MNCT漫流面積較一般松香的面積大得多，具有較強(qiáng)的助焊性。3.2 腐蝕實(shí)驗(yàn)在銅板 (50mm x 50mm x 1mm)上分別滴上 MNCT和松香助焊劑，使其自然漫流。然后放入80°C的烘箱中烘 2h。取出冷卻后再放入潮濕箱 (溫度 40°C,濕度 93%)中 72h。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：有松香型助焊劑的銅板 顏色變深綠，有明顯的腐蝕現(xiàn)象，而有MNCT助焊劑的銅板有殘?jiān)?，但無腐蝕現(xiàn)象。以下只對(duì) MNCT助焊劑進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)3.3 絕緣抗試驗(yàn)依據(jù) BELLCORE TR - TSY- 000

8、078S.I.R Test 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行絕緣抗阻試驗(yàn)。將樣板在80°C的烘箱中烘烤 2h 取出，在常溫下測其電阻 R1；再將樣板放入溫度為 35°C，溫度 90%的潮濕箱中 24h ，取出用濾紙 吸干表面水份，測其絕緣電阻 R2，結(jié)果如下：R1=2.7x 10E12 , R2=2.3 X 10E12 由此可見， MNCT免洗助焊劑有著較好的絕緣性。3.4 不粘附性試驗(yàn)將粉筆末撒到 MNCT助焊劑表面，然后擦去，不粘附；用紗布方法試驗(yàn)，紗布上看不到助焊劑殘 留物，試板上也無明顯紗布痕跡。3.5 測 mnct 助焊劑酸度測 MNCT助焊劑酸度： pH=6-7 ，基本呈中性。由于條件

9、限制，有些性能實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。4 結(jié)論4.1 該助焊劑為無色或淡黃色透明液體，稍有異味。4.2 使用范圍和活性溫度較廣，對(duì)錫、鋁、銅 、鉛、銀有較強(qiáng)的化學(xué)活性，活性溫度200- 350°C。4.3 鋪展性、軟釬焊性、絕緣性優(yōu)良，保存時(shí)間長。4.4 低固含量、不含鹵素、不吸潮、不發(fā)粘、無腐蝕、焊后不必清洗。 由以上論述可以看出 MNCT不失為一種理想的免洗助劑。免清洗焊機(jī)的噴涂電子部工藝 杜海文、吳波、王文輝 （山西太原 115 信箱 （030024） ）摘要由于 CFC-113和 1.1.1-三氯乙烷對(duì)大氣臭氧層有破壞作用， 聯(lián)合國禁止使用。 電子生產(chǎn)廠家不得不選 擇新的替代方式，而免

10、清洗技術(shù)是替代方式之一，免清洗焊劑噴涂裝置又是此技術(shù)的關(guān)鍵部件之一。本文 簡要論述了此裝置的特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 免清洗技術(shù) 波峰焊 焊劑噴涂為了保證電子產(chǎn)品的可靠性，在印制電路 （簡稱 PCB）裝聯(lián)生產(chǎn)中，對(duì)工藝材料和工藝技術(shù)制定了一系列 標(biāo)準(zhǔn)，例如焊劑標(biāo)準(zhǔn)和 PCB 的焊后清洗標(biāo)準(zhǔn)等。在滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的前題下，還要保護(hù)環(huán)境，即淘汰用于焊 后清洗的 CFC-113 和 1.1.1 一三氯乙烷熔劑。淘汰的方法很多，其中對(duì)空氣影響小的免清洗焊接設(shè)備及工 藝在國外得到了廣泛的使用，這方面的技術(shù)也較成熟，而其技術(shù)的核心之一即為免清洗焊劑的噴涂。一、免清焊接工藝和噴涂的方式：目前看來有下列方式可稱為免清洗焊接

11、工藝：1、用溫和活性松香 （簡稱 RMA） 焊接，取消焊接后清洗，它不會(huì)帶來滿意的焊接效果。2、采用低殘?jiān)馇逑春竸┖透倪M(jìn)焊劑發(fā)泡裝置進(jìn)行波峰焊接，取消焊后清洗，這種方法在國內(nèi)得到一些使 用。它的缺點(diǎn)是不易控制焊劑的涂覆量以及均勻度，另外焊劑液面高度要保持不變，同時(shí)不斷檢測含固量， 加入稀釋劑。過多的因素使得這種方式在國內(nèi)現(xiàn)有波峰機(jī)上直接使用免清洗焊劑受到了限制。3、使用噴涂方式，精確控制焊劑的使用量、位置和形狀，進(jìn)行波峰焊接，取消焊后清洗。此種方法在國外 普遍采用，它避免了方式 2 帶來的缺點(diǎn)。噴涂方式有以下三種：a、超聲噴涂 :將頻率大于 200KH Z 的振蕩電能通過陶瓷壓電換能器轉(zhuǎn)換機(jī)

12、械能，把焊劑霧化，通過噴嘴噴到PCB 上b、絲網(wǎng)鼓方式：由微細(xì)、高密度小孔的絲網(wǎng)構(gòu)成的鼓旋轉(zhuǎn)，空氣刀焊劑噴出，產(chǎn)生噴霧。噴到 PCB 上。c、壓力噴嘴噴涂 :直接用壓力和空氣帶動(dòng)焊劑從噴嘴噴出。目前生產(chǎn)免清洗焊劑裝置的廠商有美國貝爾實(shí)驗(yàn)室工程研究中心、美國 Precision Dispensing Equipment 公司等。國內(nèi)沒有廠家生產(chǎn)，只有引進(jìn)的生產(chǎn)線波峰焊機(jī)上帶有這種裝置。4、在方式 3上的基礎(chǔ)上，采用 N2 保護(hù)波峰焊接，可減少氧化，提高焊接溫度，減少焊劑殘?jiān)?。二、免清洗焊劑噴涂裝置的特點(diǎn)1、焊劑噴涂量的精確控制 為了形成高質(zhì)量的焊點(diǎn)， PCB 上必須有足夠多的焊劑，但過多的焊劑，

13、會(huì)產(chǎn)生過多的殘?jiān)?，?PCB 達(dá) 不到清潔度要求，長期可靠性降低，因此，要精確控制噴涂量。2、焊劑噴涂的均產(chǎn)性和完整性 噴嘴的壓力要一致，給焊劑施加恒定的壓力，可保證焊接一致性，減少漏焊率。目前，貝爾實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn) 的噴涂裝置 （LSF-2000） 其噴涂不均勻度 ±1。53、保持焊劑中的含固量 要有足夠的活性物質(zhì)噴到 PCB 上才能保證可焊性。將免清洗焊劑放入封閉容量中，減少焊劑揮發(fā)，可 保證含固量。也可采用控制焊劑密度或酸度的方法，保持含固量。4、安全性 免清洗焊劑含有大量的醇類物質(zhì)，易燃爆，一般來說把它放入封閉容器中，有時(shí)充入氮?dú)?。在焊劑噴?的上方，要有良好的通風(fēng)裝置，將多余的焊

14、劑噴霧排出。5、較好的重復(fù)性保證每塊 PCB 上都涂上裝置、均勻的焊劑， LSI-2000 的重復(fù)性 ± 1。0三、同噴量有關(guān)的因素 免清洗焊接工藝與傳統(tǒng)的焊接工藝的主要區(qū)別之一就是要精確控制焊劑噴涂量。它同下列 因素有關(guān)。1、噴嘴的孔徑和數(shù)量，同時(shí)要考慮噴霧的形狀、噴嘴間距，避免重處焊劑過多、影響均勻性。2、空氣的壓力；3、超聲霧化器的電壓，它可改變霧化量；4、噴嘴的運(yùn)動(dòng)速度；5、PCB 傳送帶的速度；6、焊劑的含固量；7、焊劑的噴涂寬度。四、免清洗焊劑噴涂裝置應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)：1、要能很好地噴涂免清洗焊劑電子部于 1993 年制定了 “免洗類液態(tài)焊劑的技術(shù)條件 （試行稿 ） ”，其中規(guī)定了免清洗焊劑的含固量 2， 含固量低對(duì)發(fā)泡方式有影響裝置應(yīng)不受焊劑含固量低的影響。2、焊后殘?jiān)俨捎妹馇逑床ǚ搴负螅?PCB 上要留有少量殘?jiān)?，但有可能它們不影?PCB 的可靠性，表面絕緣電阻 （間 稱 SIR） 和離子污染物都滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，只是有礙外觀。對(duì)有些用戶來說，這達(dá)不到要求，因此殘?jiān)佟?、SIR1x 10E11 ，和離子污染物檢測要滿足 mil-28809 。免清洗工藝是一個(gè)系統(tǒng)工程，它對(duì)電子無器件和 PCB 裸板都有清潔度的要求，如果焊后 PCB 達(dá)不到上 面兩個(gè)要求