焊膏有机相材料的确定

刘风娅

摘 要：有机相是焊膏的重要组成部分，有机相材料的选择对于制备高性能的焊膏具有重要意义。文章通过钎焊气味的模拟测试、吸水性及挥发性模拟测试及焊接效果测试等，确定了制备焊膏用有机相材料。制备出一款点胶性能良好，焊接过程中无刺激性气味，焊渣少甚至没有的焊膏，该焊膏具有优异的焊接性能。

关键词：有机相;点胶性;气味;焊渣

中图分类号：TG174.42;TG42 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2020）08-0019-02

随着科技的发展，各行各业对自动化的要求越来越高，焊膏可满足气动下料要求，引发广大学者关注。其中，硬钎焊用焊膏质量参差不齐，点胶不稳定、焊接过程中有刺激性气味物质产生、焊后残渣多等问题较为常见。

银合金焊膏由银合金钎料、助焊剂、有机载体3部分组成[1]，有机相作为焊膏的重要组成部分，其需具备一定的触变性，可通过气动压挤的方法将其定量地敷在待焊工件需焊部位，以提高点胶稳定性;在焊接过程中，有机相不应产生有刺激性气味的物质，导致操作工无法忍受等;焊后不能留下过多残留物，影响线上工人及时判断焊接外观饱满度，降低工作效率;文章以Ag65CuZn合金粉为钎料，FB101为钎剂，探究合适的有机相材料，以实现对覆铜钢触桥与AgSnO2/Ag触点中银层的焊接。

1 实验部分

1.1 实验材料

聚乙烯吡咯烷酮（无锡市亚泰联合化工有限公司），聚乙烯醇缩丁醛（营口天元高分子树脂有限公司），乙基纤维素（天津市科密欧化学试剂有限公司），丙烯酸树脂（上海今盟贸易有限公司），苯氧基树脂（上勤国际贸易（上海）有限公司），聚氨酯喷涂油墨树脂（深圳市豪瑞塑料科技有限公司），C5加氢石油树脂（濮阳中科信源石化有限公司），二乙二醇丁醚醋酸酯（上海阿拉丁生化科技股份有限公司），二丙二醇甲醚醋酸酯（上海阿拉丁生化科技股份有限公司），尼龙酸二甲酯（潍坊市鑫瑞德新材料有限公司），脱芳烃溶剂油D30、D40、D80等环保型溶剂（广东中海南联能源有限公司上海分公司），聚酰胺蜡（广州市环绮化工有限公司），硼酸、氟硼酸钾（天津市大茂化学试剂厂），Ag65CuZn合金粉（鲁科斯钎焊材料（苏州）有限公司）、覆铜钢触桥（上海沪供电器配套有限公司）、AgSnO2/Ag银点φ5.0 mm（佛山市诺普材料科技有限公司）。

1.2 钎焊气味的模拟测试

取5±1 mg待测物，点在触桥上，将触桥另一端置于上下电极中间，将待测物加热至650℃～750℃，鼻孔在待测物右上方约0.5 m，用手轻轻扇动，使极少量的气体飘进鼻孔，如图1所示。随机选择三位员工，共同进行嗅觉测试。测试结果根据气味大小，分为刺激性气味（P）、可接受气味（A）等。

1.3 吸水性及挥发性模拟测试

取8.5±0.5 g待测物，置于10 mL离心管中，常温分别放置4h、12h及48h，测离心管内待测物的质量变化。

1.4 焊接效果测试

1.4.1 配焊膏

树脂：C5加氢石油树脂;

溶剂：D40、D80按照1：1复配;

触变剂：聚酰胺蜡;

钎剂：FB101（硼酸30%，氟硼酸钾70%）;

钎料：Ag65CuZn合金粉;

将以上物质按一定比例混合均匀，制备成硬钎焊焊膏。

1.4.2 焊渣量的判定

利用焊膏对银点和触桥进行焊接，观察触点周围焊渣量的多少。由于不同员工感官不同，特由三位员工共同进行焊渣量多少的判定。测试结果根据焊渣量多少，分为焊渣较多（M）、焊渣较少或无焊渣（S）等。

1.4.3 点胶性能判定

将焊膏在同一条件（如相同的气压点动等）下，从头点至尾，分别在满针筒状态、2/3针筒状态、1/3针筒状态时抽取点焊膏后触桥各10 pcs，利用点焊膏前后触桥重量差获得焊膏点胶量，判断焊膏点胶性能。

1.4.4 焊接

在同一条件下（如相同的焊膏量、焊接温度、焊接压力等），将覆铜钢触桥和AgSnO2/Ag银点φ5.0 mm中的银层焊接在一起。

1.4.5 钎着率及剪切力检测

随机抽取5 pcs焊后组件，利用超声波无损探伤检测设备测其超声钎着率，利用拉伸力度试验机测其剪切力。

2 结果与分析

2.1 钎焊气味的模拟测试结果与分析

聚乙烯醇缩丁醛是聚乙烯醇和丁醛的缩聚物，广泛用于各种材料的粘接。丙烯酸树脂水白透明，多用于油漆、涂料、油墨等。乙基纤维素是一种醚类物质，具有粘合、填充、成膜等作用，应用范围广。聚氨酯喷涂油墨树脂易溶于酮类溶剂，溶解后加入其他助剂，分散均匀，附着力佳。但以上物质焊接过程中均易产生刺激性气味，不适合作为焊膏胶黏剂。聚乙烯吡咯烷酮，是一种水溶性酰胺类高分子聚合物，具有优异溶解性、成膜性、络合性及一定的表面活性，为众多领域广泛使用[2]。碳五树脂作为石油裂解的副产物之一，由于具有较好的粘黏性及熔点低等，被当做胶黏剂中的重要组成部分[3]。

二乙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、尼龙酸二甲酯是常见的溶剂，但由于在加热过程中易产生刺激性气味而被排除。脱芳烃溶剂油D30、D40、D80等环保型产品气味较低甚至无味，是较好的焊膏溶剂选择，如表1所示。

表1 焊膏有机相气味汇总

2.2 吸水性及挥发性模拟测试结果与分析

吸水性及挥发性模拟测试，主要针对通过钎焊气味模拟测试结果的聚乙烯吡咯烷酮、C5加氢石油树脂和石油溶剂等，如图2所示。聚乙烯吡咯烷酮吸水性过强，放置48h，吸水率即可达到2.78%。如选用聚乙烯吡咯烷酮为有机相，其所吸收的水分在加热过程中瞬间汽化，强大的气流将其他物质带出焊缝，导致焊膏炸飞现象明显，不仅得不到良好的焊接效果，甚至会带来一些安全隐患。因此，文章将以C5加氢石油树脂作为有机相。

D30挥发性太强，将其常温放置48h，即有14.96%的溶剂挥发，影响焊膏存储时间与在线使用时间[4]。另外，为避免大量溶剂在加热过程中瞬间汽化，导致焊膏炸飞，一般采用两种或多种溶剂复配。因此，文章将D40、D80按照1：1复配成焊膏溶剂。

2.3 焊接效果测试及分析

经由三位随机选取的员工共同进行焊渣量多少的判定，判定结果为焊渣较少或无焊渣（S）等。

焊膏在其满针筒状态、2/3针筒状态、1/3针筒状态时的焊膏点胶量平均值均在6.5±0.2 mg，相对标准偏差均在5%以内。表明焊膏在点胶过程中，点胶量波动较小，点胶性能良好。

随机抽取5 pcs焊后组件，其超声钎着率均为99.98%，远超下游公司对我公司焊接组件钎着率的要求（≥80%），剪切力结果分别为299.75 kgf、254.55 kgf、351.90 kgf、360.90 kgf、288.45 kgf，远超下游公司对我公司剪切力要求（≥160 kgf）。

3 結语

文章经钎焊气味的模拟测试、吸水性及挥发性模拟测试和焊接效果测试等，筛选出焊膏有机相的组成材料，分别为碳五加氢树脂，石油溶剂D40、D80，聚酰胺蜡。

以上四种有机相组成物按照一定的配制方法配成有机相，利用行星式重力搅拌机依次混入钎剂FB101、钎料Ag65CuZn合金粉所制备的焊膏，点胶性能良好，焊接过程中无刺激性气味，焊渣少甚至没有，焊接组件具有较高的钎着率及剪切强度。

参考文献

[1] 余翠娟，堵永国，王震.触变剂加入方式对银合金焊膏流变学性能的影响[J].贵金属，2019，040（002）：50-54.

[2] 龙宇升，康正，廖列文，等.聚乙烯吡咯烷酮的性质及测定[J].广州化工，1999（02）：33-35.

[3] 李涛.国内外碳五石油树脂的生产及应用[J].精细石油化工进展，2004，5（003）：39-43.

[4] 黎璇.SMT环保无铅焊膏的制备及其性能研究[D].武汉：湖北工业大学，2018.