[发明专利]一种测定焊接用超细锡合金粉尺寸分布和形状的方法

说明书

一种测定焊接用超细锡合金粉尺寸分布和形状的方法。利用分辨率较高的SEM，在其背散射模式下将清洗好的锡合金粉进行形貌表征，SEM常用制备样品的导电胶主要成分是C，锡合金粉以Sn元素为主，两者原子序数相差较大，在背散射模式下，锡合金粉金属元素相比较C元素产生更多的背散射电子信号，因此可以拍摄出单分散的衬度明显且轮廓清晰的合金粉末形貌照片。照片经图像处理软件二值化后准确测量焊料粉末的尺寸、长轴和短轴，导出足够的数据进行分析、判定产品是否合格。通过这种方法很容易精确测量出超过1000个锡合金粉颗粒的粒径、长轴和短轴，测定的锡合金粉颗粒的数目具有统计学意义，可精确测定焊接用超细锡合金粉尺寸分布和形状。

技术领域

本发明涉及一种测定焊接用超细锡合金粉尺寸分布和形状的方法，用于检测焊接用锡合金粉尺寸分布和形状，判定合金粉末类型，判定焊膏该项性能指标是否达标。

背景技术

焊膏回流焊工艺是表面组装技术中比较关键的一道工序，会直接影响电子产品的最终质量及可靠性。随着电子产品向更轻、更薄、更小、更方便使用的方向发展，制备工艺的改进以及电子元器件微型化、高密化的趋势将更加明显，这就要求表面组装技术向小间距、高密度、细孔径、多层化、高可靠的方向突破。因此对回流焊工艺及焊膏性能的研究具有极大的实用价值。焊膏主要由合金焊料粉末和助焊剂组成，合金焊料粉末以锡合金粉为主。合金焊料颗粒的形状和大小决定了粉末的含氧量，直接影响着焊膏的粘性和可印制性。一般情况球形锡合金粉更适用于印制，锡合金粉的尺寸和粒径分布是焊膏产品分级的依据，因此锡合金粉的尺寸分布和形状是焊膏应用的两个重要参数，是表面组装技术中选择焊膏型号的依据之一。如何精确测定焊接用锡合金粉尺寸分布和形状对焊膏的性能和后期应用具有重要的指导意义。目前，测定锡合金粉尺寸分布的方法主要有筛分法、激光衍射法、显微镜法，测定锡合金粉性状的方法以显微镜法为主。

现有技术一的技术方案，筛分法(中华人民共和国电子行业标准SJ/T 11391-2019和SJ/T 11186-2019)：

将焊膏处于室温搅拌使其均匀，称取约150 g的焊膏，放到一个干净的烧杯中。向烧杯中加入100 ml的溶剂并搅拌，用玻璃片盖住烧杯静置10 min，使合金粉末充分沉淀，将烧杯中的溶剂慢地倒出，尽量不损失合金粉末。重复上述过程五次，每次要用新的溶剂约100ml。然后烧杯内的合金粉末中加入约100 ml的丙酮进行清洗，重复这一过程两次。将清洗好的合金粉末在室温下干燥，直到其质量稳定。

根据焊锡合金粉类型选择试验筛，将试验筛按其筛孔名义尺寸从小到大的顺序依次安放于震筛机上，并在底端试验筛的下面装上底盘。称量被筛锡合金粉质量后加入顶端的试验筛中，启动震筛机振动约15 min。筛分后，对各试验筛筛上和筛下的锡合金粉称重并记录，然后计算各尺寸范围内锡合金粉所占的百分比。

现有技术一的缺点为：

1、筛分法无法确定锡合金粉形状；

2、筛分法因为粒径段的划分受限于筛层数，对粒径分布的测量略显粗糙，不能测定现有目数标准筛之外的尺寸分布，一定程度上影响了结果的精度；

3、某些颗粒相互吸附的能力较强，尤其近些年来使用的超细粉焊膏，其锡合金粉尺寸较小，在筛分中易出现团聚，或者也会粘附在筛分筛上，影响了筛分结果的准确性；

4、筛分过程为了减小误差，需要大量的锡合金粉，一般都在100 g以上，清洗大量锡合金粉会使用更多对环境有害的有机试剂，成本较高。

5、筛分法只适合1型～3型焊膏锡合金粉，其他型号焊膏锡合金粉很难用该方法准确测定。

6、现有的许多超细粉焊膏锡合金粉颗粒小于10 μm，市面上很少有相应规格的标准筛。

现有技术二的技术方案，显微镜测量法(中华人民共和国电子行业标准SJ/T11391-2019和SJ/T 11186-2019)：