以市售Sn-58Bi焊膏為研究對象,加入E51型環(huán)氧樹脂,采用多種固化劑制備不同種類樹脂基復(fù)合焊膏,對比分析不同種類復(fù)合焊膏的潤濕鋪展性能,并結(jié)合DSC和FT-IR檢測方法探究了固化劑活性以及各組焊膏固化產(chǎn)物的官能團(tuán)組成。研究表明:復(fù)合焊膏以間苯二胺為固化劑時,在常溫保存4 h內(nèi)已經(jīng)固化;不加固化劑或添加593固化劑、651固化劑、甲基四氫苯酐固化劑時,在鋪展過程中將發(fā)生不潤濕或反潤濕現(xiàn)象。三乙醇胺和DMP-30可以保持或促進(jìn)焊膏潤濕鋪展。其中,三乙醇胺固化劑的添加使焊膏具有良好固化成型形貌的同時又使鋪展面積增大了17.66%。DSC測試表明,固化劑活性過高會使焊膏鋪展時產(chǎn)生不潤濕現(xiàn)象。FT-IR分析表明,焊膏中原有胺類物質(zhì)和羧酸類物質(zhì)以及添加的加成型固化劑都會被固化反應(yīng)消耗,使助焊劑活性降低,出現(xiàn)反潤濕現(xiàn)象。叔胺類物質(zhì)不會被固化反應(yīng)消耗且能提高固化劑活性,故能抑制反潤濕并提高潤濕性能。 

【文章來源】：材料導(dǎo)報(bào). 2020,34(22)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

原始焊膏中助焊劑和固化產(chǎn)物的FT-IR譜圖對比:(a)助焊劑;(b)固化產(chǎn)物

圖5為各組復(fù)合焊膏的固化產(chǎn)物的紅外光譜。由圖5可知,在復(fù)合焊膏中無論加入何種固化劑,甚至不加固化劑的情況下,其固化產(chǎn)物的特征峰峰值都基本一致。結(jié)合紅外光譜基團(tuán)振動頻率表[24]以及復(fù)合焊膏中主要成分進(jìn)行分析可知,固化產(chǎn)物的主要特征峰分為以下幾類:(1)碳原子鏈上的C-H振動峰,包括2 927 cm-1、2 867 cm-1、1 460 cm-1、1 384 cm-1處的峰;(2)環(huán)氧樹脂中苯環(huán)上的特征峰,主要有苯環(huán)的骨架振動峰,包括1 609 cm-1、1 580 cm-1、1 510 cm-1、1 362 cm-1處的峰,以及1,4取代時苯環(huán)上的C-H的面外彎曲峰,即829 cm-1處的峰;醇羥基的O-H伸縮振動峰,包括3 340～3 397 cm-1間的寬頻帶峰;(3)酯基的特征基團(tuán)的峰,主要有酯羰基的C=O伸縮振動峰,即為1 723 ～1 732 cm-1間的峰,以及酯基上C-O-C中的C-O伸縮振動峰,即為1 247 cm-1和1 040 cm-1附近的峰;(4)固化產(chǎn)物中還存在叔胺的C-N伸縮振動峰,即為1 183 cm-1處的峰;(5)其他峰,因峰值較弱或特征性不強(qiáng),不具有分析價值,如1 297 cm-1處的峰可能性過多,且特征性不強(qiáng)。對固化產(chǎn)物的官能團(tuán)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),未主動加入加成型胺類物質(zhì)的復(fù)合焊膏(組別4-1、4-2、5、6-1、6-2)的固化產(chǎn)物中也存在叔胺的C-N鍵,證明原焊膏中的胺類物質(zhì)會參與固化反應(yīng)。且通過觀察可發(fā)現(xiàn)所有復(fù)合焊膏固化產(chǎn)物中均有酯基存在。結(jié)合助焊劑中主要成分和所添加的物質(zhì)分析可知,酯的生成途徑主要有兩種:一種是環(huán)氧樹脂固化時,羧酸基可能會與環(huán)氧樹脂發(fā)生加成反應(yīng)生成酯;另一種則是由于在環(huán)氧樹脂的固化過程中,氫原子進(jìn)攻環(huán)氧基,使其開環(huán)后產(chǎn)生羥基,而羧酸則可能與羥基發(fā)生酯化反應(yīng)生成酯,該反應(yīng)同時也會產(chǎn)生水分。圖5中3 340～3 457 cm-1處的寬譜帶峰證明在焊接過程中確實(shí)有羥基產(chǎn)生,驗(yàn)證了酯化反應(yīng)發(fā)生的可能。

2-1和2-2組復(fù)合焊膏(固化劑∶添加間苯二胺)配制好后,鋪展試驗(yàn)進(jìn)行前的常溫放置階段就已經(jīng)固化,鋪展試驗(yàn)無法進(jìn)行。其他組別樹脂復(fù)合焊膏的鋪展結(jié)果如圖1所示,可從釬料的鋪展性能和樹脂固化程度兩方面來評價焊膏的鋪展性能。從釬料鋪展情況(圖1)來看,對比原始Sn-58Bi焊膏,添加有593脂肪胺固化劑(組別1)和651聚酰胺固化劑(組別3)的復(fù)合焊膏在鋪展時,釬料出現(xiàn)了明顯的不潤濕和反潤濕現(xiàn)象(圖1b、c),說明此時焊膏已經(jīng)基本失效。以甲基四氫苯酐作為固化劑的組別4-1未出現(xiàn)不潤濕現(xiàn)象,但反潤濕現(xiàn)象依然存在。在4-1組焊膏中再加入極少量的促進(jìn)劑DMP-30(組別4-2)后,反潤濕現(xiàn)象消失。以三乙醇胺為固化劑的組別5復(fù)合焊膏鋪展?fàn)顩r良好。未加固化劑的組別6情況同組別4類似,6-1組出現(xiàn)了反潤濕現(xiàn)象,加入少量DMP-30 (組別6-2)后,反潤濕現(xiàn)象消失�？梢�,三乙醇胺和DMP-30比例適當(dāng)時,可促進(jìn)釬料潤濕鋪展,改善反潤濕現(xiàn)象。潤濕性能的優(yōu)劣可用液態(tài)釬料在母材上的鋪展面積或潤濕角來衡量,本試驗(yàn)對鋪展良好的復(fù)合焊膏的釬料鋪展面積進(jìn)行了測量,結(jié)果如圖2所示。計(jì)算可知,與原始Sn-58Bi焊膏(組別0)相比,4-2組、5組和6-2組復(fù)合焊膏的鋪展面積分別增加了12.39%、17.66%和6.49%。相較于其他復(fù)合焊膏,這三組焊膏都添加有叔胺類物質(zhì),且隨著叔胺量增多,擴(kuò)展面積增大。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]環(huán)氧樹脂/酸酐固化劑體系的熱性能研究[J]. 段國晨,趙景麗,趙偉超.  中國膠粘劑. 2017(02)
[2]Sn-Bi系電子互連材料研究進(jìn)展[J]. 楊帆,張亮,孫磊,鐘素娟,馬佳,鮑麗.  電子元件與材料. 2016(06)
[3]醇胺對免清洗焊芯用助焊劑性能的影響[J]. 秦俊虎,劉寶權(quán),呂金梅,古列東.  電子元件與材料. 2013(02)
[4]非松香基無鹵素固體助焊劑成分的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 程方杰,馬兆龍,葛文君.  電子與封裝. 2011(08)
[5]電子封裝用環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的優(yōu)化[J]. 李攀敏,鐘朝位,童啟銘,龐祥.  電子元件與材料. 2011(08)
[6]焊膏用免清洗助焊劑的制備與研究[J]. 王偉科,趙麥群,鄔濤.  電子工藝技術(shù). 2006(01)
[7]綠色無鉛電子焊料的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 張曙光,何禮君,張少明,石力開.  材料導(dǎo)報(bào). 2004(06)
[8]環(huán)氧樹脂/間苯二胺體系性能研究[J]. 鄭亞萍,寧榮昌.  中國塑料. 2001(02)
[9]固化環(huán)氧樹脂用促進(jìn)劑[J]. 陳平.  中國膠粘劑. 1992(05)

碩士論文
[1]環(huán)氧樹脂/胺體系固化行為的分子模擬研究及新型碳雜化增強(qiáng)體設(shè)計(jì)[D]. 高亮.北京化工大學(xué) 2017



本文編號：3491816