CN101143407A - 一种焊锡膏及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种焊锡膏以及这种焊锡膏的一种制备方法，这种焊锡膏的组分及各组分的重量百分比含量为：合金焊粉80～90％；有机溶剂6～8％；有机酸1～8％；树脂2～10％；表面活性剂0.2～2％。本发明所提供的焊锡膏含有合适配比的表面活性剂，在焊接时表面活性剂对焊点表面作用，从而使焊点饱满光亮；本发明焊锡膏中的有机酸适用于不同回流焊温度曲线，因此本发明焊锡膏适应性强，在不同类型的回流焊设备上均能很好地完成焊接过程；本发明焊锡膏采用合适种类及配比的树脂，焊接后焊点周围无残留物，免清洗。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面组装元器件和电子电路互连时焊接用的焊锡膏，以及这种焊锡膏的制备方法。
背景技术
现有的无铅焊锡膏一般由焊粉和助焊剂结合而成，可用于焊接电子产品，这些无铅焊锡膏存在许多缺点，如：粘附性和印刷性不理想；焊点不饱满光亮；焊后有明显的残留物且残留物色泽较深，必须用有机溶剂清洗。
中国发明专利申请公开说明书CN1565790A公开的“无铅锡膏及其制备方法”提供的无铅锡膏包括锡基合金焊粉、混合醇醚、天然松香、天然植物油触变剂、有机酸及添加剂(添加剂由脱模剂、抗氧化剂、阻聚剂、助焊剂及润湿剂组成)，这种无铅锡膏可以比较顺利地完成焊接过程，表面活性好，焊点饱满、光亮，焊后可不用清洗，但焊后仍有少量残留物，残留物有色泽(色泽较浅)，而且这种无铅锡膏适应性较差，不能很好适用于不同类型回流焊设备下的回流焊温度曲线。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适应性强且焊后无残留物的焊锡膏，以及这种焊锡膏的制备方法。采用的技术方案如下：
一方面，本发明提供一种焊锡膏，这种焊锡膏的组分及各组分的重量百分比含量为：
合金焊粉 80～90％；
有机溶剂 6～8％；
有机酸 1～8％；
树脂 2～10％；
表面活性剂 0.2～2％。
上述合金焊粉由锡、银和铜组成，优选其由95.5～99.5％(重量)的锡(Sn)、0.3～4％(重量)的银(Ag)和0.1～0.7％(重量)的铜(Cu)组成，更优选其中的Sn98.5Ag1.0Cu0.5(由98.5％(重量)的Sn、1.0％(重量)的Ag和0.5％(重量)的Cu组成)、Sn96.5Ag3.0Cu0.5(由96.5％(重量)的Sn、3.0％(重量)的Ag和0.5％(重量)的Cu组成)、Sn99Ag0.3Cu0.7(由99％(重量)的Sn、0.3％(重量)的Ag和0.7％(重量)的Cu组成)、Sn95.5Ag4.0Cu0.5(由95.5％(重量)的Sn、4.0％(重量)的Ag和0.5％(重量)的Cu组成)。
上述有机溶剂可选自二丙二醇甲醚、己二醇、四氢糠醇、乙酸丁酯、苯甲醇、硝基甲烷、丙三醇、丙二醇、乙二醇、乙醇和甲醇中的一种或多种的组合。它用于溶解有机酸、树脂和表面活性剂，在制备焊锡膏的搅拌过程中起调节均匀的作用，对焊锡膏的寿命有一定的影响。
上述有机酸可选自己二酸、丁二酸酐、戊二酸、亚甲基丁二酸(即衣康酸)、十二酸、十六烷酸(即棕榈酸)、苯甲酸、对叔丁基苯甲酸、丙二酸、乙二酸、壬二酸和十二二酸中一种或多种的组合。它起到去除印刷电路板上铜膜焊盘表层及零件焊接部位的氧化物质的作用，同时具有降低合金焊粉表面张力的功效。
上述树脂可选自水白氢化松香、全氢化松香、松节油、聚合松香、氢化松香和氢化松香甲基酯中的一种或多种的组合。它可加大焊锡膏的粘附性，并防止焊后印刷电路板上铜膜焊盘表层及零件焊接部位被再度氧化，还可增强焊接部位的固定连接。
上述表面活性剂可选自丁烯二醇、TX-10磷酸酯、聚乙二醇、全氢化蓖麻油、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种或多种的组合。它具有较强的表面活性效果，能够在极小的添加量时，表现出较高的浸润效果。
另一方面，本发明提供上述焊锡膏的一种制备方法，这种制备方法依次包括下述步骤：
(1)按比例称取合金焊粉、有机溶剂、有机酸、树脂和表面活性剂，并准备一个干燥、清洁的反应容器；
(2)将有机溶剂加入反应容器，加热并同时搅拌，使反应容器内部物料均匀升温到130℃～140℃；
(3)使反应容器的温度保持在130℃～140℃，在搅拌的情况下，依次加入树脂、有机酸和表面活性剂；搅拌至反应容器中的物料呈透明状后，停止加热，并密封反应容器，让反应容器及其中的物料冷却；反应容器内的物料冷却至20℃～25℃后，得到助焊剂；
(4)将步骤(3)得到的助焊剂与合金焊粉混合，搅拌至混合均匀后，得到焊锡膏。
本发明所提供的焊锡膏含有合适配比的表面活性剂，在焊接时表面活性剂对焊点表面作用，从而使焊点饱满光亮；本发明焊锡膏中的有机酸适用于不同回流焊温度曲线，因此本发明焊锡膏适应性强，在不同类型的回流焊设备上均能很好地完成焊接过程；本发明焊锡膏采用合适种类及配比的树脂，焊接后焊点周围无残留物，免清洗。
具体实施方式
实施例1
以制备1000克焊锡膏为例，这种制备方法依次包括下述步骤：
(1)称取合金焊粉Sn96.5Ag3.0Cu0.5 827.5克、有机溶剂60克(其中硝基甲烷50克、乙醇5克、甲醇5克)、有机酸68克(其中乙二酸8克、戊二酸7克、丙二酸21克、十二二酸32克)、树脂30克(其中水白氢化松香20克、松节油10克)和表面活性剂14.5克(其中TX-10磷酸酯13克、全氢化蓖麻油1.5克)；并准备一个干燥、清洁的反应容器；
(2)将上述有机溶剂加入反应容器，加热并同时搅拌，使反应容器内部物料均匀升温到130℃～132℃；
(3)使反应容器的温度保持在130℃～132℃，在搅拌的情况下，依次加入上述树脂、有机酸和表面活性剂；搅拌至反应容器中的物料呈透明状后，停止加热，并密封反应容器，让反应容器及其中的物料冷却；反应容器内的物料冷却至20℃后，得到助焊剂；
(4)将步骤(3)得到的助焊剂与上述合金焊粉混合，搅拌至混合均匀后，得到1000克焊锡膏。
上述1000克焊锡膏由合金焊粉Sn96.5Ag3.0Cu0.5 827.5克、有机溶剂60克(其中硝基甲烷50克、乙醇5克、甲醇5克)、有机酸68克(其中乙二酸8克、戊二酸7克、丙二酸21克、十二二酸32克)、树脂30克(其中水白氢化松香20克、松节油10克)和表面活性剂14.5克(其中TX-10磷酸酯13克、全氢化蓖麻油1.5克)组成。
批量生产时按上述比例配备各原料即可。
实施例2
以制备1000克焊锡膏为例，这种制备方法依次包括下述步骤：
(1)称取合金焊粉Sn99Ag0.3Cu0.7 850克、有机溶剂80克(其中二丙二醇甲醚30克、乙二醇30克、乙酸丁酯20克)、有机酸15克(其中亚甲基丁二酸5克、对叔丁基苯甲酸10克)、树脂50克(其中全氢化松香40克、聚合松香5克、氢化松香甲基酯5克)和表面活性剂5克(其中聚乙二醇2克、壬基酚聚氧乙烯醚2克、烷基酚聚氧乙烯醚1克)；并准备一个干燥、清洁的反应容器；
(2)将上述有机溶剂加入反应容器，加热并同时搅拌，使反应容器内部物料均匀升温到135℃～137℃；
(3)使反应容器的温度保持在135℃～137℃，在搅拌的情况下，依次加入上述树脂、有机酸和表面活性剂；搅拌至反应容器中的物料呈透明状后，停止加热，并密封反应容器，让反应容器及其中的物料冷却；反应容器内的物料冷却至23℃后，得到助焊剂；
(4)将步骤(3)得到的助焊剂与上述合金焊粉混合，搅拌至混合均匀后，得到1000克焊锡膏。
上述1000克焊锡膏由合金焊粉Sn99Ag0.3Cu0.7 850克、有机溶剂80克(其中二丙二醇甲醚30克、乙二醇30克、乙酸丁酯20克)、有机酸15克(其中亚甲基丁二酸5克、对叔丁基苯甲酸10克)、树脂50克(其中全氢化松香40克、聚合松香5克、氢化松香甲基酯5克)和表面活性剂5克(其中聚乙二醇2克、壬基酚聚氧乙烯醚2克、烷基酚聚氧乙烯醚1克)组成。
批量生产时按上述比例配备各原料即可。
实施例3
以制备1000克焊锡膏为例，这种制备方法依次包括下述步骤：
(1)称取合金焊粉Sn95.5Ag4.0Cu0.5 885克、有机溶剂65克(其中四氢糠醇65克)、有机酸27克(其中丁二酸酐4克、十二酸5克、十六烷酸13克、苯甲酸5克)、树脂20克(其中氢化松香20克)和表面活性剂3克(其中丁烯二醇1克、聚乙二醇1克、蓖麻油聚氧乙烯醚1克)；并准备一个干燥、清洁的反应容器；
(2)将上述有机溶剂加入反应容器，加热并同时搅拌，使反应容器内部物料均匀升温到137℃～139℃；
(3)使反应容器的温度保持在137℃～139℃，在搅拌的情况下，依次加入上述树脂、有机酸和表面活性剂；搅拌至反应容器中的物料呈透明状后，停止加热，并密封反应容器，让反应容器及其中的物料冷却；反应容器内的物料冷却至25℃后，得到助焊剂；
(4)将步骤(3)得到的助焊剂与上述合金焊粉混合，搅拌至混合均匀后，得到1000克焊锡膏。
上述1000克焊锡膏由合金焊粉Sn95.5Ag4.0Cu0.5 885克、有机溶剂65克(其中四氢糠醇65克)、有机酸27克(其中丁二酸酐4克、十二酸5克、十六烷酸13克、苯甲酸5克)、树脂20克(其中氢化松香20克)和表面活性剂3克(其中丁烯二醇1克、聚乙二醇1克、蓖麻油聚氧乙烯醚1克)组成。
批量生产时按上述比例配备各原料即可。
Claims (7)
1.一种焊锡膏，其特征在于其组分及各组分的重量百分比含量为：合金焊粉80～90％；有机溶剂6～8％；有机酸1～8％；树脂2～10％；表面活性剂0.2～2％。
2.根据权利要求1所述的焊锡膏，其特征是：所述合金焊粉由95.5～99.5％(重量)的锡、0.3～4％(重量)的银和0.1～0.7％(重量)的铜组成。
3.根据权利要求1所述的焊锡膏，其特征是：所述有机溶剂选自二丙二醇甲醚、己二醇、四氢糠醇、乙酸丁酯、苯甲醇、硝基甲烷、丙三醇、丙二醇、乙二醇、乙醇和甲醇中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的焊锡膏，其特征是：所述有机酸选自己二酸、丁二酸酐、戊二酸、亚甲基丁二酸、十二酸、十六烷酸、苯甲酸、对叔丁基苯甲酸、丙二酸、乙二酸、壬二酸和十二二酸中一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的焊锡膏，其特征是：所述树脂选自水白氢化松香、全氢化松香、松节油、聚合松香、氢化松香和氢化松香甲基酯中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的焊锡膏，其特征是：所述表面活性剂选自丁烯二醇、TX-10磷酸酯、聚乙二醇、全氢化蓖麻油、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种或多种的组合。
7.权利要求1所述焊锡膏的制备方法，其特征在于依次包括下述步骤：
(1)按比例称取合金焊粉、有机溶剂、有机酸、树脂和表面活性剂，并准备一个干燥、清洁的反应容器；
(2)将有机溶剂加入反应容器，加热并同时搅拌，使反应容器内部物料均匀升温到130℃～140℃；
(3)使反应容器的温度保持在130℃～140℃，在搅拌的情况下，依次加入树脂、有机酸和表面活性剂；搅拌至反应容器中的物料呈透明状后，停止加热，并密封反应容器，让反应容器及其中的物料冷却；反应容器内的物料冷却至20℃～25℃后，得到助焊剂；
(4)将步骤(3)得到的助焊剂与合金焊粉混合，搅拌至混合均匀后，得到焊锡膏。
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