CN101269448B - 免清洗无铅焊料助焊剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种免清洗无铅焊料助焊剂，它由以下重量配比的组分组成：有机酸活化剂1～4％，阴离子表面活性剂0.5～3％，耐热性树脂5～10％，高沸点的溶剂2～5％和余量为精制改性松香。该助焊剂与Sn-Cu，Sn-Ag-Cu系无铅焊料有极佳的匹配效果，可提高无铅焊锡丝的焊接性能，焊接过程中助焊剂与焊料球的飞溅甚微、无臭味、无腐蚀、焊后焊剂残留物少，且焊后助焊剂的残留物无裂纹发生，电气绝缘性能高、离子污染低，保证电子产品封装后的可靠性，焊后可免清洗。

Description

免清洗无铅焊料助焊剂

技术领域

本发明涉及助焊剂，特别是一种免清洗无铅焊料助焊剂。

背景技术

助焊剂广泛使用在电子信息产品焊接材料技术领域中，应全球环境保护法和电子信息行业的发展要求，电子信息产品以及电器产品实现无铅化是一种必然的趋势。无铅焊料与含铅焊料相比最明显的性能差别是，无铅焊料本身的润湿能力差，使用的焊接温度高。因此，对应适应于无铅焊料的助焊剂需要有强的润湿能力和耐高温以及耐腐蚀性能。目前，对电子产品的封装一般采用活性松香芯锡铅焊锡丝和活性松香芯无铅焊锡丝，由于现有的活性松香芯锡铅焊锡丝中活性剂为含卤素的胺盐，焊后焊剂残留物较多，所含残留卤素离子较多，给电子产品的可靠性和稳定性带来隐患。为了保证电子产品的电器绝缘性及可靠性，必须对印制板上的助焊剂残留物进行清洗，为此需要使用氯氟烃类化合物或有机溶剂作清洗剂，这些化学试剂是破坏大气臭氧层的耗竭物质和绿色生产和环保要求逐渐禁用的物质；同时，使用有机溶剂不仅提高生产成本，造成资源浪费，且一旦这些有机溶剂挥发到大气中还会造成环境污染和危害人类身体健康；有机溶剂易燃，因此还存在安全隐患。

综上，以无卤素助焊剂替代含卤的活性助焊剂是助焊剂发展的趋势，特别是对于可靠性要求较高的电子产品，使用免清洗助焊剂更为重要，对保护环境和人类身体健康具有更重大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足提供一种能有效配合无铅焊料使用的免清洗无铅焊料助焊剂，该助焊剂不含卤素，焊后残留物少，绝缘电阻高，无须清洗。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

免清洗无铅焊料助焊剂，由以下重量配比的组分组成：

有机酸活化剂1～4％，阴离子表面活性剂0.5～3％，耐热性树脂5～10％，高沸点的溶剂2～5％和余量为精制改性松香。

所述的免清洗无铅焊料助焊剂的优选配方是：

有机酸活化剂1.5～2.5％，阴离子表面活性剂1.0～2.0％，耐热性树脂5～10％，高沸点溶剂3～5％，余量为改性松香。

上述有机酸活化剂优选为苯甲酸、辛酸、苹果酸、邻苯二甲酸、癸二酸、丁二酸及己二酸中的一种或二种的组合物，有机酸活化剂对氧化物具有足够的还原作用，可提高助焊剂在焊接中的活性以及增加熔融焊料的流动性。

为保证电子产品焊后的可靠性，有机酸活化剂更进一步优选为芳香族有机酸与脂肪族有机酸的混合物。

有机酸活化剂的含量优选为助焊剂总重量的1.5～2.5％，以提高助焊剂活性能力和减少焊后离子的残留量，保证电子产品焊接后无残留和无腐蚀。

上述阴离子表面活性剂优选为5-氯代水杨酸、溴代十六烷基吡啶、二溴丁烯二醇和二溴丁二酸中的一种或多种的组合物，此类表面活性剂能更好的降低焊料表面张力；同时，由于其活性持续时间长，可抑制其他活性剂瞬间气化，防止焊接时焊锡丝急剧受热所引起的焊剂及焊料球飞溅，提高焊接作业的安全性，焊后残留物少，同时作为焊剂的辅助活性剂起到助焊效果。由于分子量大，焊接产生的烟雾少、臭气也少，对电子产品的电气绝缘性有好处。阴离子表面活性剂最佳含量为助焊剂总重量的1.0～2.0％。

上述耐热性树脂为12-羟基硬脂、12-羟基硬脂酸甲酯、氧化聚乙烯蜡中的一种或多种的组合物，耐热性树脂可提高助焊剂的耐热性，防止残留助焊剂在冷热循环条件下产生裂纹，从而提高潮湿条件下的电气绝缘性及耐腐蚀性，在活性剂选配合理的基础上，确保电子产品的可靠性。

上述高沸点溶剂优选为SAF-25，癸二酸二辛酯、苯甲酸苄酯、己二酸二辛酯中的一种或二种的混合物。此类高沸点溶剂可提高焊接各组分的溶解性及焊剂载体的塑性，使焊剂与焊球的飞溅降低到最低程度。

上述精制改性松香优选为精制氢化松香、聚合松香、歧化松香、亚克力松香中的一种或多种的组合物，改性松香作为焊剂的载体，具有良好的保护性能，提高焊接时的抗氧化能力，并能很好地解决助焊剂活性与腐蚀性的矛盾。

该免清洗无铅焊料助焊剂的制备方法如下：

在带有搅拌与加热器的容器内加入配方量的改性松香，加热并搅拌使精制改性松香完全熔化，然后在130～150℃下加入配方量的高沸点溶剂，搅拌均匀后，加入配方量的有机酸活化剂及阴离子表面活性剂，搅拌均匀，最后加入配方量的耐热性树脂，直至搅拌均匀即得所述的免清洗无铅焊料助焊剂。

由于采取以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下技术效果：

本发明的助焊剂中不含卤素，且其与Sn-Cu，Sn-Ag-Cu系无铅焊料有极佳的匹配效果，可提高无铅焊锡丝的焊接性能，焊接过程中助焊剂与焊料球的飞溅甚微、无臭味、无腐蚀、焊后焊剂残留物少，且焊后助焊剂的残留物无裂纹发生，电气绝缘性能高、离子污染低，保证电子产品封装后的可靠性，焊后可免清洗。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明：

实施例1：

按照本实施例的免清洗无铅焊料助焊剂，由如下重量配比的组份组成：

精制氢化松香87％、苯甲酸1.0％、癸二酸0.5％、12-羟基硬脂酸6.0％、5-氟代水杨酸1.5％、SAF-254.0％。

本实施例的免清洗无铅焊料助焊剂是通过下述制备方法制备的：

在带有搅拌与加热器的容器内加入8.7kg精制改性松香，加热并搅拌使精制氢化松香完全熔化，然后在130～150oC下加入0.40kg SAF-25，搅拌均匀后，加入0.1kg苯甲酸、0.05kg癸二酸及0.15kg 5-氟代水杨酸，搅拌均匀，最后加入0.6kg 12-羟基硬脂酸，直至搅拌均匀即得所述的免清洗无铅焊料助焊剂。

实施例2：

按照本实施例的免清洗无铅焊料助焊剂，由如下重量配比的组份组成：

精制氢化松香86％、苯甲酸1.0％、邻苯二甲酸1.0％、溴代十六烷基吡啶1.0％、苯甲酸苄酯5.0％、12-羟基硬脂酸甲酯6.0％。

制备方法同实施例1。

实施例3：

按照本实施例的免清洗无铅焊料助焊剂，由如下重量配比的组份组成：

精制氢化松香84％、12-羟基硬脂酸6.0％、苯甲酸2.0％、辛酸1.0％、SAF-253.0％、氧化聚乙烯蜡3.0％、5-氯代水杨酸1.0％。

对上述实施例和现有技术中的助焊剂分别进行了焊料球飞溅实验和离子污染度实验。

对比例1：

特级松香96％，二乙胺盐酸盐2％，己二酸2％。

对比例2：

氢化松香97％，环己胺溴酸盐1.5％，己二酸1.5％。

对比例3；

聚合松香95.5％，环己胺溴酸盐1.5％，己二酸1.0％，二溴丁烯二醇2.0％。

(一)、焊料球飞溅实验条件如表1：

表1

焊料球飞溅实验采用本领域公知的方法，即在待焊接物周围放上预先称重的玻璃板，经过一定时间后，对玻璃板称重，计算玻璃板的质量差即为焊料球的飞溅量。

焊料球飞溅实验的结果如表2：

表2

从表2中可见，按照本发明的免清洗无铅焊料助焊剂没有焊料球飞溅现象发生。

(二)、离子污染度实验：

试样制备：参照SJ/T 11168免清洗焊接用焊铅丝5.13条要求制备；

测试方法：GB/T 4677-2002印制板测试方法第10章试验22a。

测试结果：实施1～3的离子污染度均小于3μg NaCl/cm²，符合SJ/T 11168免清洗指标。而对比例1～3的离子污染度均大于3μg NaCl/cm²，，不符合免清洗要求。

综上所述，本发明的免清洗无铅焊料助焊剂不含卤素，可保护生态环境、人类身体健康及保证电子产品可靠性，用无卤素免清洗固体助焊剂替代传统含卤素的活性松香固体助焊剂是目前助焊剂发展的趋势。该免清洗固体助焊剂设计科学、配比合理，性能优异，为电子产品封装技术提供一种润湿性与电气绝缘性好、无飞溅、无腐蚀、无臭气、离子污染低、呈良好的作业性，焊后可免清洗。

Claims (7)

1.一种免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：它由如下重量配比的组分组成：

有机酸活化剂1～4％

阴离子表面活性剂0.5～3％

耐热性树脂5～10％

高沸点溶剂2～5％

余量：精制改性松香。

2.根据权利要求1所述的免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：所述的免清洗无铅焊料助焊剂由有机酸活化剂1.5～2.5％、阴离子表面活性剂1.0～2.0％、耐热性树脂5～10％、高沸点溶剂3～5％和余量为精制改性松香组成。

3.根据权利要求1或2所述的免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：所述的有机酸活化剂为苯甲酸、辛酸、邻苯二甲酸、苹果酸、丁二酸、己二酸及癸二酸中的一种或多种的组合物。

4.根据权利要求1或2所述的免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：所述的阴离子表面活性剂为5-氯代水杨酸、溴代十六烷基吡啶、二溴丁烯二醇及二溴丁二酸的一种或多种的组合物。

5.根据权利要求1或2所述的免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：所述的耐热性树脂为12-羟基硬脂酸、12-羟基硬脂酸甲酯、氧化聚乙烯蜡中的一种或多种的组合物。

6.根据权利要求1或2所述的免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：所述的高沸点溶剂为癸二酸二辛酯、苯甲酸苄酯、己二酸二辛酯中的一种或多种的混合溶剂。

7.根据权利要求1或2所述的免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：所述的精制改性松香为精制氢化松香、聚合松香、歧化松香、亚克力松香中的一种或多种的组合物。