锡膏成分分析与处理

锡膏（Solder Paste）是一种广泛应用于PCB表面贴装技术的焊接材料，其成分复杂，通常是由焊料合金粉末、有机小分子和高分子等多成分构成的灰色膏体。锡膏的成分和性能对电子装联产品的可靠性起到关键的作用，因此分析锡膏的成分对保持锡膏的一致性和装联产品的可靠性具有重大意义和必要性。

 

    一、锡膏的前处理    

称取一定量样品置于标准离心管中，用一定量有机溶剂超声助溶解，得到灰色混合体，静置10min下层为灰色金属粉末，上层为溶液和悬浮物的混合液；

分离灰色金属粉末和上层混合液，并对金属粉末低温烘干称量、备用；

将上层混合液离心分离，得到溶液部分和悬浮物沉淀，对悬浮物沉淀低温烘干称量、备用。

    二、检测分析     01 金属粉末

称量烘干后的金属粉末，可得知金属粉末在锡膏的含量为88.13%。对金属粉末采用ICP-OES进行测试，测试结果表1

序号	组分	检出限 （mg/kg）	测试结果 （mg/kg）
1	铋(Bi)	10	5.31×104
2	锑(Sb)	10	5.22×104
3	银(Ag)	10	3.25×104
4	铜(Cu)	10	7.10×103
5	铅(Pb)	10	345
6	镍(Ni)	10	326
7	钠(Na)	10	286
8	铁(Fe)	10	168

测试结果主要是铋、锑、银、铜四种金属元素和铅、镍、钠、钠等杂质元素。锡含量由余量法可得85.40%

02 上层混合液中的溶液

采用GC-MS进行测试可知其主要物质是二乙二醇己醚、松香和苯并三氮唑。色谱图如图1，质谱匹配信息如图2-4。

图1

图2

图3

图4

对上述结果采用标准物质不同浓度的GC-MS测定得到的标准曲线进行定量分析，测试并计算结果见表2

序号	组分	检出限 （mg/kg）	测试结果 （mg/kg）
1	二乙二醇己醚	10	6.91×104
2	苯并三氮唑	10	1.02×103

同时使用IC对溶液中可能含有的有机酸进行测定，其图谱为图5

图5

经分析图5中的45.46min的出峰是苹果酸信号，并根据标准曲线计算可得苹果酸在锡膏中的含量为0.098mg/L.

03 悬浮物

称量烘干后的悬浮物，可得知其在锡膏中的含量为0.10%。使用FT-IR对悬浮物进行测试，其红外谱图如图6，物质匹配如图7。

图6

图7

3301cm-1酰胺基的-NH的伸缩振动，2916 cm-1、2850 cm-1是-CH2的伸缩振动，1632 cm-1是羰基的-C=O的伸缩振动，1536 cm-1是N-H的面内弯曲，1469cm-1是CH2的变角振动，1240 cm-1是C-N的伸缩振动，719 cm-1是CH2的面内摇摆振动，687 cm-1是N-H面外弯曲振动。由红外光谱结果可知悬浮物是聚酰胺类物质，结合其在溶液中的存在形式为悬浮，可推测悬浮物为酰胺类低聚物。

    三、辅助分析    

1、金属粉末SEM+EDS电镜扫描及能谱分析

金属粉末的电镜扫描形貌图8，元素能谱图9-11

图8

图9

图10

图11

从以上能谱分析中可知金属粉末主要是锡、铋、锑、银、铜五种元素，此结果ICP-OES测试结果一致。

2、锡膏本体的红外光谱分析

锡膏本体的红外谱图如图12，物质匹配如图13

图12

图13

  2926cm-1、2862 cm-1是-CH2的对称及反对称伸缩振动，1696、1634cm-1是羰基的-C=O的伸缩振动，1458 cm-1、1385 cm-1是CH2的弯曲振动，1104cm-1是(CH3)2CHR伸缩振动，1065 cm-1是C-C伸缩振动。由红外光谱图结果及匹配结果可知锡膏本体为松香类物质，此结果与GC-MS中的松香信息一致。          

    四、分析结论    

序号	组分名称		CAS No.	含量 %	主要功能
1	金属 粉末	锡(Sn)	7440-31-5	75.3	焊接
2		铋(Bi)	7440-69-9	4.7
3		锑(Sb)	7440-36-0	4.6
4		银(Ag)	7440-22-4	2.9
5		铜(Cu)	7440-50-8	0.6
6	溶液	二乙二醇 单己醚	112-59-4	6.9	溶剂
7		松香	/	4.7	成膜剂
8		苹果酸	6915-15-7	0.1	活性剂
9		苯并三氮唑	95-14-7	0.1	缓蚀剂
10	悬浮物	酰胺低聚物	/	0.1	触变剂

      　　

      审核编辑：彭静