CN101367160B

CN101367160B - 完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂

Info

Publication number: CN101367160B
Application number: CN2008102166082A
Authority: CN
Inventors: 张鸣玲; 王永; 刘竞
Original assignee: SHENZHEN VITAL NEW MATERIAL COMPANGY Ltd
Current assignee: SHENZHEN VITAL NEW MATERIAL COMPANGY Ltd
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: CN101367160A

Abstract

本发明公开的完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其重量百分比组成为：有机酸活性剂1.5-4.5％、优质松香树脂0.5-8.5％、活性增强剂0.3-1.5％、表面活性剂0.2-0.8％、润湿增强剂3.0-15.0％、其余为溶剂异丙醇、无水乙醇或去离子水。这种助焊剂完全符合限制卤素的各种法规要求。使用不含卤素的新材料研制出的助焊剂能科学的降低无铅焊料的表面张力，增强无铅焊料的润湿力，提高可焊性，能和多种焊接材料兼容，对无铅焊料合金无腐蚀作用；组成材料在焊接过程中分段挥发掉，焊后PCB板面残留物少，且铺展均匀，离子残留少，电绝缘性可靠，无须清洗，是完全不含卤素的新型环保的无铅焊料免清洗助焊剂。

Description

完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂

技术领域

本发明涉及一种助焊剂，是一种完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂。

背景技术

在助焊剂中常用的卤素有，氯(Cl)，溴(Br)，氟(F)，这些卤素的化合物具有很强的活性，具有增强助焊剂去除被焊接金属表面氧化物的能力。因此在电子连接所使用的助焊剂中，为了增强其可焊性，通常加入少量卤素的化合物，一般为有机酸盐，胺、醇的卤素化合物。含卤素的助焊剂在焊接时挥发出含卤素的烟雾，会对身体和环境造成危害，且这种烟雾吸水后生成卤酸，会导致电子产品零部件失效。焊后的印刷电路板(PCB)，如有残留的游离卤素，会引起表面绝缘电阻下降，并能加速电化学迁移。为此，世界上一些政府组织和非政府组织开始推动禁用卤素。目前形成的主要法规有：①《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，目前已有180多个国家加入。②《斯德哥尔摩公约》，是关于减排含卤素物质的公约，已有包括中国在内的90多个国家加入。③《欧盟2003/11/EC指令》即RoHS指令，其中限制PBBs，PBDEs含溴阻燃剂使用。④国际电工委员会(IEC)标准《IEC61249-2-21》，用于印制板和其它电子互连材料，规定：总氯(Cl)<900ppm；总溴(Br)<900ppm；总氯+总溴<1500ppm。基于这种情况，目前电子产品制造公司都提出使用无卤素的助焊剂，在这种情况下，我们研制了完全不含卤素的助焊剂。完全不含卤素的助焊剂是环保要求所需，是助焊剂发展的新趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补目前使用的助焊剂达不到无卤素要求之缺陷，提供一种能有效配合无铅焊料使用的完全不含卤素并免清洗助焊剂。

本发明完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其重量百分比组成为：

有机酸活性剂： 1.5-4.5％

优质松香树脂： 0.5-8.5％

活性增强剂： 0.3-1.5％

表面活性剂： 0.2-0.8％

润湿增强剂： 3.0-15.0％

其余为溶剂：异丙醇、无水乙醇或去离子水。

配制方法：常温下，将溶剂加入干净的搪瓷搅拌釜中，开搅拌，先加入有机酸活性剂和活性增强剂，搅拌半小时后，加入优质松香树脂，搅拌1小时后，然后加入其它原料，继续搅拌至固体原料全部溶解，混合均匀，停搅拌，静置过滤即为产品。

所述的有机酸活性剂为一元酸、二元酸、羟基酸、氨基酸，常用的有：乙酸、丙酸、琥珀酸、乙醇酸、丙二酸、己二酸、戍二酸、柠檬酸、苯甲酸、水杨酸、苹果酸、甘氨酸、丙氨酸、肌氨酸，可选其中一种或多种组合。这些活性剂的活性和活化温度各不相同，适当选择组合，使其在焊接过程中分段发挥活性作用，使助焊剂在整个焊接温度范围都具有足够的活性，活性物质并能在不同温度下分段气化挥发，焊后PCB板上无有机酸活性剂残留，无腐蚀。

所述的优质松香树脂为：特级脂松香、聚合松香、氢化松香、歧化松香、多元酸改性松香树脂、丙烯酸改良松香、改性水溶性松香树脂，可选其中的一种或多种组合。这些树脂有不同的酸值和软化点，可在不同温区起活性作用；在焊接过程中，在被焊金属表面上形成保护膜，防止再氧化，在焊接温度下，增强焊剂活性，降低熔融焊料的表面张力；利用各种树脂成膜的互补性，焊后在PCB板表面上形成一层均匀的松香树脂保护膜，起到耐腐蚀，防潮湿和增强电绝缘性作用。

所述的活性增强剂为，酮基羟酸SC-300、酮基羟酸SC-200、酮基羟酸SC-400，可从其中选一种或多种组合。这些化合物是完全不含卤素的活性增强剂，它本身具有一定的活性，并且能激发其它活化物质的活性，起到增强焊剂活性的作用。以往助焊剂活性增强剂采用含卤素的有机酸盐或醇、胺卤化物。

所述的表面活性剂为：非离子表面活性剂、特种有机硅表面活性剂和阳离子表面活性剂，常用的有：壬基酚聚氧乙烯醚NP-10、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO、有机硅表面活性剂AC-64、油酸酰胺阳离子表面活性剂SF-03，可从其中选一种或多种组合。特种有机硅表面活性剂，具有低表面张力，强润湿性和强渗透力，能降低熔融焊料的表面张力，改善它的流动性和润湿性，阳离子表面活性剂能降低焊料表面自由能，减少分子之间的作用力，利用这两种表面活性剂的协同作用能最大限度的降低无铅焊料的表面张力，增强润湿性，提高无铅焊料的可焊性。

所述的润湿增强剂为醇醚和有机酸酯，常用的有：乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、二甘醇甲醚、丙二醇苯醚、乙酸丁酯、丙二酸二乙酯、己二酸二甲酯、混合酯DEB，选其中的一种或多种组合。这类物质能改善助焊剂本身的流动性和润湿力，增强助焊剂在被焊接金属表面上的润湿。

所述的缓蚀剂是氮杂环化合物，有机胺，常用的有：苯并三唑、咪唑、三乙醇胺。

本发明完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂的使用方法：可采用喷雾、发泡、浸沾等方法将助焊剂均匀涂敷到PCB板上，对PCB板进行预热，预热温度为85℃-115℃(板顶面测量)，将焊剂中的溶剂完全蒸发掉，再经单波或双波波峰焊料槽焊接，焊料槽温度视无铅焊料而定，一般为焊料的熔点温度加40℃左右，传送速度1.2-1.8m/min。

本发明完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，是针对目前国际法规对电子连接材料无卤素的限定而研制的配合无铅焊料使用的免清洗助焊剂。该助焊剂完全不含卤素，选用新型的无卤素活性增强剂，代替以往含卤素活性增强剂，选用有机硅表面活性剂，代替以往的全氟表面活性剂，使助焊剂达到完全不含卤素的目的。根椐无铅焊料的性质，科学选用原材料，从机理上降低无铅焊料的表面张力，增强其润湿力，提高可焊性，对无铅焊料的助焊性优越。本发明助焊剂，设计选用的活化剂、活化增强剂、润湿剂采用复配的方式，能在整个焊接过程中起作用，并能在不同的温区分解挥发掉，使焊后板面残留物少，只留下一层均匀的电绝缘性树脂膜，并具有防水，抗腐蚀作用。

本发明与现有技术对比的有益效果是：完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂选材和设计科学，原材料复配合理，这种助焊剂完全符合限制卤素的各种法规要求。使用不含卤素的新材料研制出的助焊剂能科学的降低无铅焊料的表面张力，增强无铅焊料的润湿力，提高可焊性，能和多种焊接材料兼容，对无铅焊料合金无腐蚀作用；组成材料在焊接过程中分段挥发掉，焊后PCB板面残留物少，且铺展均匀，离子残留少，电绝缘性可靠，无须清洗，是完全不含卤素的新型环保的无铅焊料免清洗助焊剂。

本发明完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂按美国助焊剂标准J-STD-004A要求，各项技术指标均达到L₀级的要求；按RoHS等目前环保和无卤素法规检测，均达到要求。完全能够满足通信设备、医疗设备，计算机、汽车电器、电视机、高级音象设备等主机板的焊接要求。

本发明完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂具体的组合按以下实施例详细给出。

具体实施方式

实施例1：这是一种溶剂为异丙醇的完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其重量百分比组成为：

琥珀酸 0.75

己二酸 0.65

乙醇酸 0.50

特级脂松香 1.50

聚合松香 1.00

多元酸改良松香树脂 0.50

酮基羟酸SC-300 0.40

壬基酚聚氧乙烯醚NP-10 0.12

有机硅表面活性剂AC-64 0.10

油酸酰胺阳离子表面活性剂SF-03 0.08

乙酸丁脂 5.00

异丙醇 89.40

配制方法：常温下，将异丙醇加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入琥珀酸、己二酸、乙醇酸和酮基羟酸SC-300，搅拌半小时；再加入特级脂松香、聚合松香、多元酸改良松香树脂，搅拌1小时，然后将其余原料加入搪瓷釜中，继续搅拌至固体原料全部溶解，混合均匀，停止搅拌，静置过滤即为产品。

实施例2：

这是一种溶剂为无水乙醇的完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其重量百分比组成为：

琥珀酸 0.85

水杨酸 0.65

甘氨酸 0.50

酮基羟酸SC-200 0.45

氢化松香 1.50

歧化松香 0.50

聚合松香 1.50

脂肪醇聚氧乙烯醚AEO 0.20

有机硅表面活性剂AC-64 0.08

油酸酰胺阳离子表面活性剂SF-03 0.12

咪唑 0.15

混合酯DEB 2.00

丙二醇甲醚 3.00

无水乙醇 88.50

配制方法：常温下，将无水乙醇加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入琥珀酸、水杨酸、甘氨酸和酮基羟酸，搅拌半小时；再加入氢化松香、歧化松香、聚合松香，搅拌1小时，然后将其余原料加入搪瓷釜中，继续搅拌至固体原料全部溶解，混合均匀，停止搅拌，静置过滤即为产品。

实施例3：

这是一个溶剂为无水乙醇和去离子水的完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其重量百分比组成为：

丙二酸 0.40

己二酸 0.85

肌氨酸 0.50

酮基羟酸SC-400 0.35

酮基羟酸SC-200 0.15

改性水溶性松香树脂 1.00

丙烯酸改良松香 0.40

三乙醇胺 0.45

壬基酚聚氧乙烯醚NP-10 0.20

有机硅表面活性剂AC-64 0.15

油酸酰胺阳离子表面活性剂SF-03 0.15

乙二醇乙醚 4.00

丙二醇苯醚 3.00

去离子水 38.00

无水乙醇 50.40

配制方法：常温下，将去离子水和无水乙醇加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入丙二酸、己二酸、肌氨酸、酮基羟酸SC-400和酮基羟酸SC-200，搅拌半小时；再加入改性水溶性松香树脂和丙烯酸改良松香，搅拌1小时，然后将其余原料加入搪瓷釜中，继续搅拌至固体原料全部溶解，混合均匀，停止搅拌，静置过滤即为产品。

上述配制产品，按美国助焊剂标准J-STD-004A检验，各项技术指标均达到L₀级的要求；按国际电工委员会标准IEC61249-2-21检验达到无卤素的要求；产品配合多种无铅焊料使用，焊接效果优秀。

Claims

1.一种完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其重量百分比组成为：

有机酸活性剂 1.5-4.5％

优质松香树脂 0.5-8.5％

活性增强剂 0.3-1.5％

表面活性剂 0.2-0.8％

润湿增强剂 3.0-15.0％

其余为溶剂异丙醇、无水乙醇或去离子水。

2.根据权利要求1所述的完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：

所述的有机酸活性剂为一元酸、二元酸、羟基酸、氨基酸，是乙酸、丙酸、琥珀酸、乙醇酸、丙二酸、己二酸、戍二酸、柠檬酸、苯甲酸、水杨酸、苹果酸、甘氨酸、丙氨酸、肌氨酸，可选其中一种或多种组合。

3.根据权利要求1或2所述的完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：

所述的优质松香树脂，是特级脂松香、聚合松香、氢化松香、歧化松香、多元酸改性松香树脂、丙烯酸改良松香、改性水溶性松香树脂，可选其中的一种或多种组合。

4.根据权利要求3所述的完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：

所述的活性增强剂，是酮基羟酸SC-300、酮基羟酸SC-200、酮基羟酸SC-400，可选其中的一种或多种组合。

5.根据权利要求4所述的完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：

所述的表面活性剂为非离子表面活性剂、特种有机硅表面活性剂和阳离子表面活性剂，是壬基酚聚氧乙烯醚NP-10、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO、有机硅表面活性剂AC-64、油酸酰胺阳离子表面活性剂SF-03，可从其中选一种或多种组合。

6.根据权利要求5所述的完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：

所述的润湿增强剂为醇醚和有机酸酯，是乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、二甘醇甲醚、丙二醇苯醚、乙酸丁酯、丙二酸二乙酯、己二酸二甲酯、混合酯DEB，选其中的一种或多种组合。

7.根据权利要求6所述的完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：

还包括0. 1-0.5％的缓蚀剂，

8.根据权利要求7所述的完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其特征在于：

所述的缓蚀剂为有机胺、氮杂环化合物，是咪唑、苯并三氮唑、三乙醇胺。

9.根椐权利要求1或7所述的完全不含卤素免清洗无铅焊料助焊剂，其配制方法：

常温下将溶剂加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入有机酸活性剂和活性增强剂，搅拌半小时后，加入优质松香树脂，搅拌1小时，然后加入其它原料，继续搅拌至固体原料全部溶解，混合均匀，停搅拌，静置过滤即为产品。