CN101462209A - 一种适用于低银无铅焊膏制备用松香型无卤素助焊剂 - Google Patents

Abstract

一种适用于低银无铅焊膏制备用松香型无卤素助焊剂属于表面封装用钎焊材料领域。目前，还没有专门针对低银SnAgCu系无铅焊膏配制的助焊剂。本发明助焊剂的组分及其质量百分比为：有机酸活化剂12～15％、有机溶剂20～25％、成膏剂3～5％、稳定剂0～3％、触变剂3～5％、表面活性剂2～4％、缓蚀剂3～6％、余量为改性松香。本发明助焊剂与低银SnAgCu无铅粉体配制而成的焊膏具有良好的印刷性能，印刷无塌陷、桥连、拉尖现象，可以满足高端产品表面封装要求。

Description

一种适用于低银无铅焊膏制备用松香型无卤素助焊剂

技术领域

本发明属于表面封装用钎焊材料领域，具体涉及一种助焊剂，尤其适用于低银无铅焊膏制备用松香型无卤素助焊剂。

背景技术

目前，在表面组装技术(SMT)中，主流的无铅焊膏用合金属于SnAgCu系，美国推荐使用Sn/3.9Ag/0.6Cu，欧盟推荐Sn/3.8Ag/0.7Cu，而日本推荐Sn/3.0Ag/0.5Cu，其中广泛应用的牌号有SAC305或SAC387。在这些合金中，Ag的重量比含量都不小于3.0％，而Ag是一种贵金属，储量稀少。近年来国际市场Ag期货价格持续走高，使得Ag的成本在焊料中占到40％-50％，大大提高了无铅焊料的原料成本。无铅化引来的焊料成本提升导致了相应电子产品生产成本的上升。为了降低成本，提升电子产品的市场竞争力，国外大公司已开始有计划的实施低Ag封装产品(如BGA焊球)的研制和使用。因此，研制低Ag环保型无铅焊膏，并使焊膏具有良好的钎焊工艺性能和焊点具有可接受的力学性能，满足一些电子产品的SMT封装需求就显得非常迫切。

作为SMT生产线耗材的焊膏是由焊料粉体和膏状助焊剂配置而成。无铅焊膏粉体中Ag含量的降低会带来以下两个主要问题：

1)影响焊料的钎接工艺性能：Ag含量的降低会使SnAgCu系无铅焊料的成分远离共晶点，使得焊料熔点升高，熔化温度区间加大，影响了焊料在焊盘上的流动、浸润及填隙，以至于在焊接过程中容易在焊点内部形成微小空洞；

2)影响焊点的力学性能：由于低Ag无铅焊料熔点升高，使得焊料氧化倾向增大，在制粉和钎焊过程中，焊料容易被氧化，以至于可能影响到焊点接头的力学性能。同时，Ag含量的降低要求钎焊工艺做相应的调整，这种调整会对结合界面金属间化合物的生长带来影响，从而影响焊点接头的力学性能，尤其是抗冲击和抗震动性能，这些都会直接影响到相关电子产品的可靠性。

从公开的有关无铅焊膏助焊剂的专利文献来看，主要是针对Ag含量较高的无铅焊料合金而研制的，Ag含量一般都大于3.0％。而没有专门针对低银SnAgCu系无铅焊膏配制的助焊剂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有膏状助焊剂在用于低银SnAgCu无铅焊膏时存在的流动性不足，润湿性差、保护不良的缺点，提供一种适应于低Ag无铅焊膏制备的松香型无卤素助焊剂。

本发明所提供的适用于低银无铅焊膏制备用松香型无卤素助焊剂，其组分及质量百分含量为：

有机酸活化剂                     12～15％

有机溶剂                         20～25％

成膏剂                           3～5％

稳定剂                           0～3％

触变剂                           3～5％

表面活性剂                       2～4％

缓蚀剂                     3～6％

改性松香                   余量

其中，所述的有机酸类活化剂为丁二酸、戊二酸、水杨酸或衣康酸中的一种或多种的混合；优选质量比为1:2-2:1的两种酸的混合；

所述的有机溶剂为丙三醇与一种醚的混合溶剂，所述的醚选自丙二醇单甲醚、二甘醇单丁醚或二甘醇二乙醚；

本发明选用高沸点的醇与一种高沸点醚的混合相作为溶剂，可使改性松香溶解效果更好，起到即可增加粘度，又可使焊膏保湿稳定的作用。

所述的成膏剂为聚乙二醇2000，其作用是使改性松香溶胶成膏状。

所述的稳定剂为石蜡，它的作用是增强改性松香成膏的稳定性。

所述的触变剂为氢化蓖麻油，它的作用是改善焊膏的印刷性能。

所述的表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚或壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种的混合。

所述的缓蚀剂为三乙醇胺或乙二撑双硬脂酸酰胺中的一种或两种的混合，它的作用是抑制氧化，降低助焊剂腐蚀性。

所述的改性松香选自聚合松香、氢化松香、全氢化松香、无铅松香、松香KE-604或水白松香中的两种的混合。

本发明所提供的适用于低银无铅焊膏制备用松香型无卤素助焊剂具有以下有益效果：

1)本发明的助焊剂是专门针对低银SnAgCu无铅焊膏配置而设计的，通过合理的活性剂复配，能够克服低银SnAgCu无铅焊料流动性不足，润湿性差的问题。

2)本发明的膏状助焊剂与低银SnAgCu无铅粉体配制而成的焊膏具有良好的印刷性能，印刷无塌陷、桥连、拉尖现象，可以满足高端产品表面封装要求。

以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

具体实施方式

下述实施例中采用如下步骤制备本发明助焊剂：将有机酸活化剂加入有机溶剂中，搅拌条件下加热至110-130℃，待有机酸活化剂溶解后，加入改性松香，待改性松香溶解后，加入成膏剂、稳定剂、触变剂、表面活性剂和缓蚀剂，搅拌至澄清透明，静置，冷却，得到适用于低银无铅焊膏制备用松香型无卤素助焊剂。

实施例1

助焊剂的组分及质量百分含量如下：丁二酸13％、聚乙二醇20005％、二甘醇二乙醚10％、丙三醇12％、氢化蓖麻油4％、石蜡3％、三乙醇胺4％、辛基酚聚氧乙烯醚2％、无铅松香17％，聚合松香30％。

实施例2

助焊剂的组分及质量百分含量如下：乙康酸4％、戊二酸8％、聚乙二醇20004％、丙二醇单甲醚9％、丙三醇11％、氢化蓖麻油5％、乙二撑双硬脂酸酰胺2％、三乙醇胺4％、辛基酚聚氧乙烯醚3％、水白松香23％，氢化松香27％。

实施例3

助焊剂的组分及质量百分含量如下：丁二酸10％、水杨酸5％、聚乙二醇20003％、二甘醇单丁醚11％、丙三醇14％、氢化蓖麻油3％、石蜡2％、三乙醇胺3％、辛基酚聚氧乙烯醚2％、壬基酚聚氧乙烯醚2％、全氢化松香32％，松香KE-604 13％。

将实施例1-3中制备的助焊剂分别与Sn99.0/Ag0.3/Cu0.7无钎焊料粉体以质量比11:89混合得到焊膏后，按照标准SJ/T11188进行检验，检测结果如表1所示。

表1本发明所研制的助焊剂配制的低银Sn-Ag-Cu无铅钎膏性能

从表1可知，本发明助焊剂不含卤素，印制板在焊接后和加电进行潮湿试验后的绝缘电阻>1.8×10⁹Ω，扩展率≥75％，焊膏物理稳定性、铜镜腐蚀试验、粘度均合格，焊后残留物均为无色透明的膜状物，常温下稳定不吸潮，无需清洗，适合于一般电子产品和高端电子产品表面封装要求。

Claims (2)

1、一种适用于低银无铅焊膏制备用松香型无卤素助焊剂，其特征在于，所述的助焊剂的组分及其质量百分含量为：

有机酸活化剂                     12～15％

有机溶剂                         20～25％

成膏剂                           3～5％

稳定剂                           0～3％

触变剂                           3～5％

表面活性剂                       2～4％

缓蚀剂                           3～6％

改性松香                         余量

其中，所述的有机酸类活化剂为丁二酸、戊二酸、水杨酸或乙康酸中的一种或多种的混合；

所述的有机溶剂为丙三醇与一种醚的混合溶剂，所述的醚选自丙二醇单甲醚、二甘醇单丁醚或二甘醇二乙醚；

所述的成膏剂为聚乙二醇2000；

所述的稳定剂为石蜡；

所述的触变剂为氢化蓖麻油；

所述的表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚或壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种的混合；

所述的缓蚀剂为三乙醇胺或乙二撑双硬脂酸酰胺中的一种或两种的混合；

所述的改性松香选自聚合松香、氢化松香、全氢化松香、无铅松香、松香KE-604或水白松香中的两种的混合。

2、根据权利要求1所述的一种适用于低银无铅焊膏制备用松香型无卤素助焊剂，其特征在于，所述的有机酸类活化剂为丁二酸、戊二酸、水杨酸或衣康酸中的两种酸以质量比1:2-2:1的混合。