CN100588494C - 锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂，以助焊剂总重量为基准，由如下组分组成：活化剂0.1～15%，润湿剂0.1～15%、触变剂0.1～5%、缓蚀剂0.1～2%、防氧化剂0.1～5%和余量为去离子水。该助焊剂能与锡银锌系无铅焊料良好的配合以及能适应无铅焊料的焊接温度要求，提高焊料的润湿性以及抗氧化能力、增强无铅焊料的可焊性，无腐蚀性，焊后残留物少，无需清洗，焊点质量好，表面光洁，稳定性强，干燥后的电路板具有较高的绝缘电阻值。另外，使用此助焊剂环保，无污染，并且焊后免去清洗环节，降低了成本。

Description

锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂

技术领域

本发明属于无铅焊料技术领域，特别是一种适用于锡银锌系无铅焊料的免清洗助焊剂。

背景技术

与人类生活工作密切相关的各种电子产品在造福人类的同时，也因在电子产品中含铅焊料的使用而日益危害人类的身体健康和生态环境。欧盟领导下的电子电气设备废弃组织(WEEE)要求在2006年停止在电子装配工业中使用含铅材料。美国国家电子制造协会(NEMI)为此专门实施一个名为“NEMI的焊接无铅化计划”来系统研究无铅装配在电子工业中的使用问题；日本的主要消费电子制造企业也纷纷承诺尽快全面实现无铅电子装配，这一切使无铅焊料的研究迫在眉睫。为迎接全球同步焊接无铅化的浪潮，避开国际上已发展的无铅焊料专利壁垒，制定适合中国国情的无铅焊料发展战略已成为中国电子装配工业的当务之急。而无铅焊料的研究和开发过程中要求必须有相应的助焊剂能与之配套使用。

目前国际上研究较多和初步商业化的无铅焊料是Sn-Ag和Sn-Ag-Cu共晶合金。但在研究和使用过程中发现，与传统的Sn-Pb焊料相比，无铅焊料润湿性差，易氧化，且熔点高。因此适应于含铅焊料的助焊剂，对无铅焊料不适合，一是这类助焊剂帮助无铅焊料润湿的能力不够，二是不适合无铅焊料高的焊接温度，熔点的升高意味着焊接温度必须提高，这一方面会造成板面元件的损坏，另一方面必然会增加助焊剂中活化剂的挥发，易于引起焊剂性能的失效，而起不到良好的活化和保护作用。另外，挥发有机化合物(VOC)的散发物对地表臭氧形成破坏作用，是环保要求逐渐禁用的物质。

综上，研制免清洗的无铅焊料助焊剂，并且焊剂的溶剂逐渐以去离子水代替VOC物质是助焊剂发展的必然趋势。

中国发明专利200410026717.X记载了一种免清洗无铅焊料助焊剂，但是由于该助焊剂中主要采用了松香类的改性树脂，而松香具有腐蚀性，在工件表面的残留会引起吸潮，这对焊接后，工件的机械性能和电性能均存在不良的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂，其润湿性好、抗氧化能力强、无腐蚀性，焊后残留物少，无需清洗。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂，以助焊剂总重量为基准，由如下组分组成：活化剂0.1～15％，润湿剂0.1～15％、触变剂0.1～5％、缓蚀剂0.1～2％、防氧化剂0.1～5％和余量为去离子水。

上述免清洗助焊剂的优选配方为：活化剂8～12％，润湿剂12～15％、触变剂1～5％、缓蚀剂0.1～1％、防氧化剂1～2％和余量为去离子水。

所述的活化剂为乙酸、丙酸、草酸、水杨酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸、甘油酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、谷氨酸及赖氨酸的一种或多种的混合物。

优选地，所述的润湿剂选自多元醇、醚类及酯类化合物中的一种或多种的混合物，润湿剂可降低助焊剂表面张力，促进其与金属表面的润湿，增强焊接效果；同时还可以提高活化剂、触变剂、缓蚀剂及防氧化剂的溶解性，使之不产生沉积现象。

所述的触变剂优选为氢化蓖麻油，触变剂可赋予焊膏一定的触变性能，即焊膏在受力状态下粘度变小，以便于焊膏印刷。印刷完毕，在不受力状态，其粘度增大，以保持固有形状，防止焊膏塌陷。

所述的缓蚀剂为苯并咪唑或甲苯并咪唑，起氧化抑制作用，减少助焊剂对印制板的腐蚀性。

所述的防氧化剂为酚类化合物、改性纤维素、多元酚醛树脂、缩醛、聚醚及多元醇中的一种。

上述锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂的制备方法如下：

常温下，在带有搅拌器的反应釜中先加入部分去离子水，搅拌下加入相应含量的触变剂及防氧化剂，溶解后加余量去离子水、润湿剂，然后加入缓蚀剂，搅拌至固体物完全溶解，物料混合均匀，静置过滤除去杂质后保留滤液即得本发明助焊剂。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明的助焊剂是针对锡银锌系无铅焊料而设计，组成助焊剂的各个活性组分以去离子水为溶剂形成一个稳定的体系后，能与锡银锌系无铅焊料良好的配合以及能适应无铅焊料的焊接温度要求，提高焊料的润湿性以及抗氧化能力、增强无铅焊料的可焊性，无腐蚀性，焊后残留物少，无需清洗，焊点质量好，表面光洁，稳定性强，干燥后的电路板具有较高的绝缘电阻值。另外，使用此助焊剂环保，无污染，并且焊后免去清洗环节，降低了成本。

附图说明

图1为采用传统助焊剂焊接后铜基板的金相示意图；

图2为采用实施例1焊接后铜基板的金相示意图。

具体实施方式

实施例1

按照本实施例的锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂，按重量份，由如下组分组成：

己二酸            8

甘油              10

乙二醇甲醚        5

氢化蓖麻油        1

苯并咪唑          0.1

多元酚醛树脂      1.4

去离子水          74.5

该例的助焊剂的制备过程为：

在室温下，在带有搅拌器的反应釜中加入50份去离子水及5份乙二醇甲醚，搅拌下加入1份氢化蓖麻油及1.4份多元酚醛树脂，待溶解后，加入24.5份去离子水和10份甘油，然后加入0.1份苯并咪唑，搅拌，至固体物完全溶解，物料混合均匀后，静置过滤除去混在其中的杂质，保留滤液即为本发明的免清洗助焊剂。

实施例2

按照本实施例的锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂，按重量份，由如下组分组成：

甘油酸             12

甘油               15

氢化蓖麻油         2

苯并咪唑           0.3

改性纤维素         1.2

去离子水           69.5

其制备同实施例1。

实施例3

按照本实施例的锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂，按重量份，由如下组分组成：

乙酸            2

乳酸            8

甘油            5

己二醇          8

氢化蓖麻油      3

甲苯并咪唑      1

改性纤维素      2

去离子水        71

实施例4

按照本实施例的锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂，按重量份，由如下组分组成：

柠檬酸          8

草酸            3

甘油(丙三醇)    8

己二酸二甲酯    5

氢化蓖麻油      1.5

甲苯并咪唑      0.8

改性纤维素      1.7

去离子水        72

对比实验：

分别使用实施例1的助焊剂以及传统的助焊剂，与Sn-3.5Ag-1Zn焊料配合使用焊接Cu基板。由图1可看出，焊料在Cu基板上基本不能铺展开，界面处开裂；如图2所示，焊料在Cu基板展开良好，焊接界面处的结合十分好。

Claims (6)

1、一种锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂，其特征在于：以助焊剂总重量为基准，其组成为：活化剂8～12％，润湿剂12～15％、触变剂1～5％、缓蚀剂0.1～1％、防氧化剂1～2％和余量为去离子水。

2、根据权利要求1所述的锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂，其特征在于：所述的活化剂为乙酸、丙酸、草酸、水杨酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸、甘油酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、谷氨酸及赖氨酸的一种或多种的混合物。

3、根据权利要求1所述的锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂，其特征在于：所述的润湿剂为多元醇、醚类及酯类化合物中的一种或多种的混合物。

4、根据权利要求1所述的锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂，其特征在于：所述的触变剂为氢化蓖麻油。

5、根据权利要求1所述的锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂，其特征在于：所述的缓蚀剂为苯并咪唑或甲苯并咪唑。

6、根据权利要求1所述的锡银锌系无铅焊料用免清洗助焊剂，其特征在于：所述的防氧化剂为酚类化合物、改性纤维素、多元酚醛树脂、缩醛、聚醚及多元醇中的一种。

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