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Sn-Zn-Bi无铅焊料的表面改性及润湿性研究

作　者: 谭木娣
导　师: 尚红霞
学　校: 广东工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 表面改性 Sn-Zn-Bi 耐酸性能润湿性能存储性能
分类号: TG42
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

在传统的电子产品制造过程中,印刷电路板使用的焊料是Sn-Pb焊料,这些电子产品被废弃后其中的Pb最终会析出进入到环境中,从而造成对环境的污染,并对人类的生存造成威胁。为了防患于未然,世界各国已经开发出了一系列的无铅焊料,其中Sn-Zn系焊料以其熔点大致在198~C,与Sn-Pb焊料的熔点183℃很接近,可以在不改变现有工艺的前提下使用,而且该焊料具有机械性能良好,价格便宜等优点,因此得到了广泛的关注与研究,有望代替Sn-Pb焊料。遗憾的是Sn-Zn焊料存在易氧化、焊膏保存周期短、润湿性能较差等缺点而限制了该焊料在工业上的应用。目前国内外对Sn-Zn焊料的研究侧重于在焊料中添加微量合金元素(In、Bi、Ag、Ga、稀土元素等)来提高焊料的抗氧化性能和润湿性能,通过改变焊料合金微粉颗粒表面性质的方法来达到同样目的的研究还比较少见。本文选取Sn-Zn系无铅焊料中的Sn-Zn-Bi为研究对象,通过使用球磨改性方法和液相改性方法在Sn-Zn-Bi合金微粉表面包覆适合的有机物来提高焊料的耐酸性能和焊膏在铜基表面的湿润性能。使用的有机物包覆改性剂有硬脂酸、有机物A、有机物B、有机物C(羧酸类化合物)、有机酸D(脂肪酸)、苹果酸等。通过测量改性焊料的耐酸性能来反映改性焊料的抗氧化性能,从而分析改性工艺条件的影响:通过测量改性焊料的润湿角和润湿面积变化来分析改性工艺条件的影响;使用扫描电镜、能谱、红外光谱来分析改性焊料合金微粉颗粒表面有机物的包覆情况;使用会相显微镜、扫描电镜来观察改性焊料焊点的表面金相,从而比较改性效果的优异,讨论改性工艺条件的影响。实验结果表明,使用球磨改性法和液相改性法在焊料合金微粉颗粒表面包覆有机物都可以提高焊料的耐酸性能和润湿性能,其中液相法的改性效果较好。运用球磨改性工艺对样品进行改性时,球磨转速为100rpm,球磨时间为1.0h,改性剂种类为有机物B和有机酸D且添加含量在0.9-1.2%范围内得到的改性焊料耐酸性能、润湿性能和存储性能较好。运用液相改性工艺对样品进行改性时,改性时间控制在2.0～3.0h,有机物改性剂选取为有机物C和硬脂酸且添加含量在2.0-3.0%范围内,其中硬脂酸的最佳溶剂是环己烷,有机物C的最佳溶剂是无水乙醇,得到的改性焊料耐酸性能、润湿性能和存储性能较好,并且有机物C作为改性剂时得到的焊料性能比硬脂酸作为改性剂时得到的焊料性能更优异。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-10
CATALOG  10-13
第一章绪论  13-25
  1.1 选题目的与意义  13-14
  1.2 Sn—Zn无铅焊料润湿性研究现状  14-17
  1.3 表面改性方法的研究  17-21
    1.3.1 固相包覆法  18
    1.3.2 气相包覆法  18-19
    1.3.3 液相包覆法  19-21
  1.4 Sn—Zn无铅焊料的耐酸性能和润湿性能  21-23
    1.4.1 Sn—Zn无铅焊料的耐酸性能  21
    1.4.2 Sn—Zn无铅焊料的润湿性能  21-23
    1.4.3 Sn—Zn无铅焊料的存储性能  23
  1.5 本文的研究内容  23-25
第二章实验材料及方法  25-30
  2.1 实验仪器及试剂  25-26
  2.2 样品的制备  26-27
    2.2.1 改性剂的预处理  26
    2.2.2 球磨改性焊料的制备  26-27
    2.2.3 液相包覆改性焊料的制备  27
  2.3 耐酸性实验  27
  2.4 润湿性实验  27-28
  2.5 存储实验  28
    2.5.1 焊膏在空气中的存储  28
    2.5.2 焊料在空气中的存储  28
  2.6 红外光谱分析  28
  2.7 焊点表面显微组织  28-29
  2.8 焊料合金微粉颗粒表面包覆状况分析  29-30
第三章球磨改性工艺研究  30-41
  3.1 球磨机转速和球磨时间的影响  30-35
    3.1.1 对合金微粉外观状态的影响  30-33
    3.1.2 对焊料耐酸性能和润湿性能的影响  33-35
  3.2 改性剂种类及含量对焊料耐酸性能和润湿性能的影响  35-38
  3.3 球磨改性工艺对焊料存储性能的影响  38-40
    3.3.1 焊膏在空气中的存储  38-39
    3.3.2 焊料在空气中的存储  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章液相法改性工艺研究  41-50
  4.1 改性剂种类的影响  41-42
  4.2 改性时间的影响  42-43
  4.3 溶剂的影响  43-44
    4.3.1 硬脂酸的最佳溶剂  43-44
    4.3.2 有机物C的最佳溶剂  44
  4.4 改性剂含量的影响  44-47
  4.5 液相法改性工艺对焊料存储性能的影响  47-49
    4.5.1 焊膏在空气中的存储  47-48
    4.5.2 焊料在空气中的存储  48-49
  4.6 本章小结  49-50
第五章性能表征分析  50-59
  5.1 焊料合金微粉颗粒表面包覆状况分析  50-52
  5.2 红外谱图分析  52-53
    5.2.1 球磨改性焊料红外谱图分析  52-53
    5.2.2 液相法改性焊料红外谱图分析  53
  5.3 两种改性焊点显微组织分析  53-58
    5.3.1 未改性焊料焊点显微组织  54
    5.3.2 球磨改性焊料焊点显微组织  54-56
    5.3.3 液相法改性焊料焊点显微组织  56-58
  5.4 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-64
攻读硕士学位期间发表的论文  64-66
致谢  66

Sn-Zn-Bi无铅焊料的表面改性及润湿性研究

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