CN101112736A - 无铅焊锡膏 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子及微电子电路焊接领域中的一种焊锡，尤其是在焊接过程中，当焊锡熔化之后，通过实现从有颜色到无颜色的转换来增加肉眼进行识别的新型焊锡。上述的焊锡膏中包含以下成分：包含锡粉，其中包含至少一种荧光染料和至少一种有色的染料的助焊剂；经过回流熔融之后，其中的有色染料将变成无色。但是其中的荧光染料保持原有的特性，在紫外线灯的照射下可以发出荧光。本发明可以提供一种可以通过肉眼进行识别，同时具有通过光线照射进行识别的新型焊锡。特别是其在使用之前的固体状态下具有一定的颜色，但是当焊接是焊锡熔融之后，这种颜色消失，但是有可以通过光线照射后具有荧光显示用于识别不同种类的焊锡。

Description

无铅焊锡膏

【技术领域】

本发明属于电子及微电子电路焊接领域中的一种焊锡，尤其是在焊接过程中，当焊锡熔化之后，通过实现从有颜色到无颜色的转换来增加肉眼进行识别的新型焊锡。

【背景技术】

焊锡膏一般是由低熔点的焊锡粉和助焊剂混合而成的。焊锡膏通过熔融的焊锡粉湿润零件表明，凝固成形具有机械强度的焊点来焊接电子元件的。应用在电子行业中的焊锡粉，应当是坚固的和无腐蚀的，同时要具有一定的导电性能，传统的用于电子联装的锡铅焊料，由于具有上述的优良特性。例如：结合点具有优良的机械性能和焊锡膏的润湿性。然而在近些年来，各国都增强了环境保护意识并通过立法来控制污染环境的行为，锡铅或者其他含铅焊料由于其具有严重的环境污染，所以已经被现在的无铅焊锡所取代。

现在使用的有铅焊锡和无铅焊锡，通过人的目视来看，上述的而这没有明显的区别，两种类型的焊锡膏在回流前后都具有相同的颜色。因此，通过肉眼检查并区分上述的两种焊锡膏的方法是不可靠的。这样在实际使用的过程中，由于现在的焊锡处于两种成分同时使用的情况，就有可能出现将无铅焊锡混入有铅材料中，最终导致电子产品的不合格。

在有些相关的技术文献中曾经报道过多种通过在焊锡中添加燃料的方法，来帮助检测焊后的产品的技术。这样的物质包括一种有色的燃料，可以在焊后的元件上留下有色的残余。在美国专利5650020中，公开了一种会产生一种彩色薄膜的材料。但是这种有色薄膜可能被后续的焊接操作所干扰，可能会从焊后的产品的表面上被消除。在美国专利4670298中公开了一种在焊锡成分中含有一种可以被紫外灯照亮的荧光燃料，用来检查焊接的品质，但是这种焊锡在使用的时候，确没有明显的颜色区别用于肉眼的识别。由于上述原因的，需要一种技术，用肉眼可以非常容易的将无铅焊锡和有铅焊锡区分开来的新型焊锡膏。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种可以通过肉眼进行识别，同时具有通过光线照射进行识别的新型焊锡。特别是其在使用之前的固体状态下具有一定的颜色，但是当焊接是焊锡熔融之后，这种颜色消失，但是有可以通过光线照射后具有荧光显示用于识别不同种类的焊锡。

为达到上述的技术目的，本发明采用的技术解决方案包括以下内容：上述的焊锡膏中包含以下成分：包含锡粉，其中包含至少一种荧光染料和至少一种有色的染料的助焊剂；经过回流熔融之后，其中的有色染料将变成无色。但是其中的荧光染料保持原有的特性，在紫外线灯的照射下可以发出荧光。

其成分中包含至少80％以上的锡粉，锡粉成分的微粒直径为25-45微米，锡粉中的锡含量在85％以上。

其中的锡粉成分中至少包含有下列金属或者其化合物中的一个，锡、铋、金、锗、银、镓、锑、铟、锌、铜、磷、硅、及它们的化合物。

其中包含的助焊剂的含量不能少于5％，助焊剂中有0.2％的成分为至少一种有色热解染料，助焊剂中有0.01％的成分为至少一种荧光染料，助焊剂包含有可以影响焊锡膏熔融之后的流动性的成分。

无铅焊锡膏的组成，无铅焊锡膏中包含至少80-95％的至少两种金属成分的锡粉，另外的5-20％为助焊剂，其中包括增加粘稠性的松香原料、至少一种有机酸、改变流动性的成分、至少一种有色原料、至少一种荧光原料；经过熔融回流之后，焊锡膏中的有色染料将变成无色，焊锡膏中的荧光染料保持原有的特性，在紫外线灯的照射下，发出荧光。

其中可以改变粘稠性的原料是一种氢化松香。

助焊剂中还包含有表面活性剂，表面活性成分是从下列成分中选择的，乙氧基胺、链烷醇胺、异丙醇或者它们得混合物。

无铅焊锡膏的组成，其中包含85-91的锡粉，锡粉中的组份包括：锡、银、铜；其中的另外部分为助焊剂，添加的含量在9-14％，助焊剂的组成，45-50％的氢化的松香，大约2-6％的改变流动性的成分，1-15％的表面活性物质，0.2-4％的至少一种绿色染料，0.01-4％的至少一种荧光染料，经过熔融回流之后，其中的绿色染料将变成无色，，焊锡膏中的荧光染料保持原有的特性，在紫外线灯的照射下，发出荧光。

其锡粉的组成成分为：85-99％的锡，2-6％的银，0.1-2％的铜。

助焊剂中还包括可塑成分，改变流动性的成分重量比在1-30％，助焊剂中含有的化合物重量比在10-60％，可溶解与乙二醇醚。

在本发明中使用的紫外线灯的波长为200nm-400nm的紫外光。

通过采用上述的技术解决方案，本发明获得了以下技术优点和效果：通过采用在焊锡中添加有色染料和荧光染料的方式，利用热解有色染料在熔融之后变成无色，但是这种无色的焊点通过紫外光照射后可以发出荧光，这样可以实现使上述的焊锡在使用的前后通过不同的方式来进行识别，可以有效的防止整个使用过程中造成无铅焊锡和有铅焊锡不易识别的问题；通过采用将上述的两种染料混合在助焊剂中，然后再混合在焊锡粉中的方式使上述的染料可以非常方便的添加在上述的焊锡中，同时通过调整添加在助焊剂中的不同的含量的染料，可以调整上述的焊锡在使用中的颜色和效果；通过采用在助焊剂中添加可以调整提高粘度的原料，一般采用添加松香，这种松香最好采用氢化松香，通过添加上述的原料，可以明显改善焊锡在焊接过程中的性能，保证使用中的效果：另外在上述的助焊剂中添加触变剂或者成为增塑剂，可以采用的原料例如：蓖麻蜡，使用上述的触变剂或者增塑剂，可以保证上述焊锡在焊接的过程中，不会子阿回流焊接后的焊点表面残留不溶的无机物质；另外在上述的助焊剂中还添加有增塑剂(蓖麻油、树脂)、溶剂(乙二醇醚)、有机酸。

【具体实施方式】

本发明中所述的焊锡中包括以下的组分：

重量比80-95％的成分是包含至少两种组分的焊锡粉；

其余重量比5-20％的成分包括一种松香稠化剂、至少一种有机酸、一种触变剂、至少一种燃料和一种荧光染料组成的助焊剂。

在其中的焊锡粉中包含锡、银和铜三种组份。

在其中的助焊剂中包含以下组份：

重量比45-50％的氢化松香；

重量比2-6％的触变剂；

重量比1-15％的活性剂；

重量比0.2-0.4的至少一种染料；

重量比0.01-0.4％的至少一种荧光染料。

上述的成分组成的焊锡膏在使用的时候通过熔融之后，经历一个从有色到无色的过程，而且使用紫外线灯照射会发出荧光。这样就可以使上述的焊锡在焊接之前具有肉眼可以识别的色彩，熔融之后其中的热解染料分解失去颜色，使其外观与普通的焊锡相同，但是通过紫外线灯照射之后，可以通过是否发出荧光来识别上述的焊锡的种类。

下面是对上述的各种组分的具体说明：

本发明提供一种适用于电子和微电子电路焊接的有色无铅焊锡膏，这种无铅焊锡膏是由焊锡粉和助焊剂混合而成的，至少包含重量比80％的焊锡粉，比较合适的添加比例为80-95％，最佳的添加比例为86-91％；另外的部分是至少重量比5％的助焊剂，比较适合的范围是5-20％，最佳的添加比例是9-14％。

焊锡粉中包含的主要成分为：锡、铋、金、锗、银、镓、锑、铟、锌、铜、磷、硅、及它们的化合物，可以在上述的成分中选出的至少一种金属成分作为焊锡粉。上述的焊锡粉颗粒的直径大约在10-100微米，比较适合的范围是25-45微米。下面使一种比较通用的焊锡粉的合金组份，其中包括85％的锡，比较适合的范围是85-100％，最佳的添加范围是95-97％。

焊锡粉另外也可以在：锡、铋、金、锗、银、镓、锑、铟、锌、铜、磷、硅、及它们的化合物中，选出的至少两种成分。下面是其中一种比较适合的组份是包含锡、银、铜三种成分组成。比较好的焊锡粉成分中包含至少85％的锡，至少0.1％的银，和至少0.3％的铜。适合的组份范围是85-99％的锡，2-6％的银和0.1-2％的铜。最佳的比例范围是95-97％的锡，2-5％的银和0.3-1％的铜。

助焊剂中包含至少一种有色染料，适合的染料应该与焊锡膏相容，并且肉眼很容易分辨识别、不影响焊接工序和后续的检查，有色染料的颜色是可以变化的，这种变化是通过受热之后，该染料热解之后即可变成无色。适用与本发明的染料是热解材料，而且温度降细高的熔点范围内，颜色会消失。由于是热解材料，焊锡膏会经历一个从有色到无色的金属状态的颜色变化。本发明技术生产的熔融温度的范围是140-260摄氏度，比较适合的范围是180-230摄氏度，最佳的温度范围是200-220摄氏度。至于上述的热解染料所使用的颜色可以为多种颜色，在染料的使用中，主要是考虑热解的性能，所以可以使用所有肉眼可以分辨的各种颜色进行添加。

上述的助焊剂包含的至少一种有色染料，其重量比是0.2％以上，比较适合的范围是0.2-4％，最佳的比例是0.5-2％。

助焊剂中也包含至少一种荧光染料，适宜的荧光染料会使焊锡膏在回流焊候，用紫外线灯照射会发出荧光。上述的这些染料可以采用不同的颜色，例如：蓝色、绿色、红色等，只要是符合上述要求热解性能的染料，都可以使用在助焊剂中添加。适合使用的荧光染料要具有热温度性，在焊锡膏合金处于熔融温度范围内及焊锡膏的存储期内不会发生化学反应。

助焊剂也包含至少一种荧光染料。其重量比在0.01％以上，比较适合的范围是0.01-4％，最佳的添加比例是0.01-2％。

助焊剂和包含稠化剂，例如：松香。松香也可采用氢化松香，也可以是合成的或者天然的松香，。助焊剂也包含重量比至少20％的稠化剂。比较适合的范围是30-60％，最佳的比例是45-50％。

助焊剂也包含至少一种有机酸，例如：脂肪酸，羟酸，或者其化合物。可以采用的脂肪酸的种类如下，例如：丁二酸、苯基丁二酸、己二酸、辛二酸及其化合物。

助焊剂中包含至少一种触变剂或者稠化剂。这种触变剂可以增加助焊剂的粘度，并作为悬浮剂以阻止焊锡膏中的锡粉的沉降、适宜的触变剂材料包括例如：蓖麻蜡，不会在回流焊的焊点的表面残留不溶的无机物质。一般的助焊剂包含至少1％的以上的触变剂。适宜的含量范围是2-6％，最佳的范围是3-5％。

助焊剂也包含至少一种活性剂或者表面活性剂。适宜的活性剂包括乙氧基胺、链烷醇胺、异丙醇或者它们得混合物，助焊剂包含至少1％以上的活性剂。适合的范围是1-30％，助焊剂包含链烷醇胺，例如：三羟乙基胺的适宜的范围是1-3％。

助焊剂也包含增塑剂。如蓖麻油，树脂，脂肪酸脂或者其化合物。增塑剂可以是合成的或者天然的。助焊剂中的增塑剂的含量重量比至少为1％以上，适宜的含量范围是1-30％，最佳的范围是1-15％。

无铅焊锡膏，可溶解于乙二醇醚，(助焊剂中溶剂的含量至少为5％以上，适宜的含量范围是10-60％，本发明中所使用的溶剂为乙二醇醚，适宜的范围是10-60％。

无铅焊锡膏的生产过程是：先生产包含至少一种染料和至少一种荧光染料的助焊剂，准备至少包含一种合金组份的锡粉，然后，将锡粉加到盛有助焊剂的容器中，搅拌均匀即可。

在上述的详细描述中，本发明中所阐述的与特点的表面现象有关联，许多的细节只是为了说明本发明的目的和使用以及配置的方法。对本行业中的普通技术人员来讲，通过这些数据和配置方法等信息，可以简单的推断出多种类似数据和使用方法配置方法。但是这些都属于在本发明的提示之下做出的，所以也属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.无铅焊锡膏，其特征在于：包含锡粉，其中包含至少一种荧光染料和至少一种有色的染料的助焊剂；经过回流熔融之后，其中的有色染料将变成无色。但是其中的荧光染料保持原有的特性，在紫外线灯的照射下可以发出荧光。

2.根据权利要求1所述的无铅焊锡膏，其特征在于：其成分中包含至少80％以上的锡粉，锡粉成分的微粒直径为25-45微米，锡粉中的锡含量在85％以上。

3.根据权利要求1所述的无铅焊锡膏，其特征在于：其中的锡粉成分中至少包含有下列金属或者其化合物中的一个，锡、铋、金、锗、银、镓、锑、铟、锌、铜、磷、硅、及它们的化合物。

4.根据权利要求1所述的无铅焊锡膏，其特征在于：其中包含的助焊剂的含量不能少于5％，助焊剂中有0.2％的成分为至少一种有色热解染料，助焊剂中有0.01％的成分为至少一种荧光染料，助焊剂包含有可以影响焊锡膏熔融之后的流动性的成分。

5.根据权利要求1-4所述的无铅焊锡膏，其特征在于：无铅焊锡膏的组成，无铅焊锡膏中包含至少80-95％的至少两种金属成分的锡粉，另外的5-20％为助焊剂，其中包括增加粘稠性的松香原料、至少一种有机酸、改变流动性的成分、至少一种有色原料、至少一种荧光原料；经过熔融回流之后，焊锡膏中的有色染料将变成无色，焊锡膏中的荧光染料保持原有的特性，在紫外线灯的照射下，发出荧光。

6.根据权利要求4所述的无铅焊锡膏，其特征在于：其中可以改变粘稠性的原料是一种氢化松香。

7.根据权利要求4所述的无铅焊锡膏，其特征在于：助焊剂中还包含有表面活性剂，表面活性成分是从下列成分中选择的，乙氧基胺、链烷醇胺、异丙醇或者它们得混合物。

8.根据权利要求5所述的无铅焊锡膏，其特征在于：无铅焊锡膏的组成，其中包含85-91的锡粉，锡粉中的组份包括：锡、银、铜；其中的另外部分为助焊剂，添加的含量在9-14％，助焊剂的组成，45-50％的氢化的松香，大约2-6％的改变流动性的成分，1-15％的表面活性物质，0.2-4％的至少一种绿色染料，0.01-4％的至少一种荧光染料，经过熔融回流之后，其中的绿色染料将变成无色，焊锡膏中的荧光染料保持原有的特性，在紫外线灯的照射下，发出荧光。

9.根据权利要求8所述的无铅焊锡膏，其特征在于：其锡粉的组成成分为：85-99％的锡，2-6％的银，0.1-2％的铜。

10.根据权利要求8所述的无铅焊锡膏，其特征在于：助焊剂中还包括可塑成分，改变流动性的成分重量比在1-30％，助焊剂中含有的化合物重量比在10-60％，可溶解与乙二醇醚。