CN101618487A - 无铅无卤焊锡膏及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明包括无铅无卤的助焊膏和均匀分布于其中的无铅合金粉体，按重量百分比计其组成如下：无铅合金粉体：85％～91％，助焊膏：9％～15％；所述无铅合金粉体为SnAgCu球形金属合金粉末。本发明的制备方法包括如下步骤：(1)将助焊膏的各组分按所选比例混合均匀，并加热至完全溶解后自然冷却到室温；(2)将所制组合物在5－10℃环境下冷藏制得助焊膏；(3)按所选比例将SnAgCu焊锡粉和助焊膏置于分散机内搅拌均匀，按要求分装，在5－10℃环境下保存。本发明既能满足现有焊接工艺，又能使其焊接产品更符合环保要求。

Description

无铅无卤焊锡膏及其制备方法

技术领域：

本发明属于电子元器件组装用的焊接材料技术领域，更具体是涉及一种无铅无卤焊锡膏及其制备方法。本发明适用于高环保高可靠性要求的电子通讯、电器、汽车等领域的电子组装与封装。

背景技术：

随着电子电器等工业的发展，焊接材料也得到了广泛的应用。在焊接材料的发展过程中，锡铅合金一直是最优质、廉价的焊接材料，而且焊接工艺成熟。但是，随着人类环保意识的加强，铅及其化合物对人体的危害及对环境的污染，越来越被人类所重视。

另外，电子组件中使用的卤素对于环境和人类健康也会产生很大的影响，这个问题也正日益得到关注。电路板及电子产品不完全燃烧的副产物可能包括：二恶英和呋喃类化合物以及酸性或腐蚀性气体，且在环境中能存在多年，甚至终身累积于生物体，无法排出。多数情况下，印刷电路板、模具组件、连接器和线路导管等中都可发现卤素。这些卤化合物之所以被应用是因为它们能以相低廉的成本提供优秀的热阻性能，也可作为某些电路板组装材料的原材料以保证催化剂在工艺温度增加时能继续工作。

为减少对人体和生态环境的污染，世界各国都已经对电子电器产品中的铅和卤素等污染物采取了严格的限禁措施，2006年7月欧盟开始实施RoHS标准，其中铅(Pb)、汞(Hg)、六价铬(Cr⁺⁶)、多溴联苯(PBBs)、多溴联苯醚(PBDEs)含量低于1000ppm，镉(Cd)的含量低于100ppm；随着世界各国对电子报废品环保问题的逐渐重视，2008年，国际电工委员会(IEC)提出了电子电器产品新的“无卤素”环保要求，其具体要求为溴化合物＜900ppm、氯化合物＜900ppm、同时，溴化合物+氯化合物＜1500ppm；随后国际知名电子企业如：戴尔(Dell)、惠普(Hp)、索尼(Sony)、联想(Lenovo)等实施无卤素电子产品，以限制或消除组装材料产品中的卤素。中国是制造业及产品出口大国，为使我国电子产品符合RoHS及无卤素环保标准，保证产品自身的环保性能、提高产品的质量及出口量，

采用无铅无卤锡膏对电子电器等产品进行组装和封装已成当务之急。

本发明开发的无铅无卤锡膏无毒无害、焊接可靠性优良，完全满足RoHS及国际电工委员会无卤素等环保标准，能帮助电子组装等行业以更清洁、更环保的工艺制造产品，而且这些产品在使用期间及丢弃时更安全和符合环保要求。因此，无铅无卤焊锡膏是电子电器产品焊接组装发展的新趋势。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种不含铅和卤素的助焊膏，配制一种无铅无卤焊锡膏。这种焊锡膏既能满足现有焊接工艺，又能使其焊接产品更符合环保要求。该锡膏可广泛应用于电子通讯、电器、汽车等领域的无铅无卤素电子组装与封装。

本发明的另一目的在于提供该无铅无卤焊锡膏的制备方法。

本发明的技术构思是，将超细的锡银铜、锡铋等无铅合金粉体加入无铅无卤助焊膏中，调和成均匀的无铅无卤焊锡膏，用于电子组装与封装。

为达到上述目的，本发明采取了如下的技术方案：

无铅无卤焊锡膏，包括无铅无卤的助焊膏和均匀分布于其中的无铅合金粉体，按重量百分比计，其组成如下：无铅合金粉体：85％～91％、助焊膏：9％～15％，所述无铅合金粉体为SnAgCu球形金属合金粉末。

所述SnAgCu球形金属合金粉末的以组分含量重量百分比为Sn∶Ag∶Cu＝96.5∶3∶0.5，误差≤0.5％为标准；所述SnAgCu球形金属合金粉的球形率≥95％；所述SnAgCu球形金属合金粉的粒径为20μm-45μm。

按重量百分比计，所述助焊膏由以下组分组成：树脂：40％～60％、溶剂：30％～50％、有机酸：5％～10％、表面活性剂：4％～8％、触变剂：3％～5％、抗氧剂：1％～3％。

所述助焊膏按重量百分比由以下组分组成：树脂：40％-60％、溶剂：30％-50％、有机酸：5％-10％、表面活性剂：4％-8％、触变剂：3％-5％、抗氧剂：1％-3％。

所述的树脂为聚合松香、高温改性树脂、氢化松香树脂、丙烯酸树脂中的一种或几种的组合。

所述的溶剂为二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、三乙二醇丙醚、乙二醇苯醚、丙二醇苯醚中的一种或几种的组合。

所述的有机酸为丁二酸、己二酸、油酸、酒石酸、苹果酸、甲酸、水杨酸中的一种或几种的组合。

所述的触变剂为氢化蓖麻油、乙撑双硬脂酰胺、聚酰胺树脂、脂肪酸酰胺蜡中的一种或几种的组合。

所述的表面活性剂为有机胺中的甲胺、三甲胺、苯胺、乙二胺、二乙丙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、芳香胺中的一种或几种组合。

所述的抗氧剂为抗氧剂BHT、抗氧剂DLTP、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂T501中的一种或几种组合。

无铅无卤焊锡膏的制备方法如下：

(1)将助焊膏的各组分按所选比例混合均匀，并加热至完全溶解后自然冷却到室温；

(2)将所制组合物在5-10℃环境下冷藏制得助焊膏；

(3)按所选比例将SnAgCu焊锡粉和助焊膏置于分散机内搅拌均匀，按要求分装，在5-10℃环境下保存。

本发明所提供的无铅无卤焊锡膏，使用时采用常规的焊接方法和工艺进行焊接。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明所提供的无铅无卤焊锡膏，表面活性好、膏体均匀细腻、无异味，性能符合焊接要求，具有优异的热坍塌性、润湿性、导电性、焊接性和力学性能等。

附图说明：

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为回流焊接曲线图。

具体实施方式：

以下结合说明书附图及具体实施例来对本发明作进一步的说明。

实施例1：

A：助焊膏配方

聚合松香22％、高温改性树脂26％、二乙二醇丁醚20％、二乙二醇己醚14％、丁二酸4.5％、油酸4％、氢化蓖麻油4％、甲胺3％、乙二胺3％、抗氧剂BHT 1.5％，先按组分比例混合均匀，加热至完全溶解后自然冷却到室温，再将该组合物在5-10℃环境下冷藏制得助焊膏。

B：焊锡膏制备

选择重量百分比例为Sn∶Ag∶Cu＝96.5∶3∶0.5，粒径为25μm-45μm的SnAgCu焊锡粉，将重量百分比为89∶11焊锡粉和助焊膏置于分散机内搅拌均匀，按要求分装，在5-10℃环境下保存。

原材料均为无铅无卤素材料，测试结果满足RoHS及无卤素指令要求。

实施例2：

A：助焊膏配方

高温改性树脂24％、氢化松香树脂21％、二乙二醇丁醚18％、三乙二醇丙醚17％、己二酸5％、酒石酸3％、氢化蓖麻油3％、乙撑双硬脂酰胺1％、三甲胺4％、二乙二胺2％、抗氧剂BHT 1％、抗氧剂10101％先按组分比例混合均匀，加热至完全溶解后自然冷却到室温，再将该组合物在5-10℃环境下冷藏制得助焊膏。

B：焊锡膏制备

选择重量百分比例为Sn∶Ag∶Cu＝96.5∶3∶0.5，粒径为20μm-45μm的SnAgCu焊锡粉，将重量百分比为88.5∶11.5焊锡粉和助焊膏置于分散机内搅拌均匀，按要求分装，在5-10℃环境下保存。原材料均为无铅无卤素材料，测试结果满足ROHS及无卤素指令要求。

实施例3：

A：助焊膏配方

聚合松香30％、氢化松香树脂10％、丙烯酸树脂5％、乙二醇苯醚15％、丙二醇苯醚22％、聚酰胺树脂1.5％、脂肪酸酰胺蜡2.5％、苹果酸4％、水杨酸4％、苯胺2％、芳香胺2％、抗氧剂1681％、抗氧剂10761％先按组分比例混合均匀，加热至完全溶解后自然冷却到室温，再将该组合物在5-10℃环境下冷藏制得助焊膏。

B：焊锡膏制备

选择重量百分比例为Sn∶Ag∶Cu＝96.5∶3∶0.5，粒径为20μm-45μm的SnAgCu焊锡粉，将重量百分比为88∶12焊锡粉和助焊膏置于分散机内搅拌均匀，按要求分装，在5-10℃环境下保存。原材料均为无铅无卤素材料，测试结果满足RoHS及无卤素指令要求。

附图1是实施例3的焊接温度曲线图

建议本发明无铅无卤焊锡膏的作业程序，如图1所示，途中横坐标为时间/s，纵坐标为焊接温度/℃，图中从左到右的4个线段依次为：a.预热区：温升速度为1-3℃/s；b.浸濡区：最大温升速度＜2℃/s；c.回焊区：温升速度为2-3℃/s，最高温度为230-245℃；时间为217℃(熔点)以上50-90s，高于220℃时间为20-50s；d.冷却区：温降＜4℃/s。生产表明本发明能够满足电子线路板焊接加工工艺要求。

以上是关于本发明的例子和描述而已，并非来限制本发明实施范围。说明书中明确叙述了本发明成份分析，这些成份标准是和本发明的技术分不开的。因此，尽管说明书参照实例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的技术人员应当理解，我们仍然可以对发明进行修改或者等同替换；并且一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应包括在本发明专利的保护范围内。

Claims (10)

1.无铅无卤焊锡膏，其特征在于：包括无铅无卤的助焊膏和均匀分布于其中的无铅合金粉体，按重量百分比计，其组成如下：无铅合金粉体：85％～91％、助焊膏：9％～15％，所述无铅合金粉体为SnAgCu球形金属合金粉末。

2.根据权利要求1所述的无铅无卤焊锡膏，其特征在于：所述SnAgCu球形金属合金粉末的以组分含量重量百分比为Sn∶Ag∶Cu＝96.5∶3∶0.5，误差≤0.5％为标准；所述SnAgCu球形金属合金粉的球形率≥95％；所述SnAgCu球形金属合金粉的粒径为20μm-45μm。

3.根据权利要求1或2所述的无铅无卤焊锡膏，其特征在于：按重量百分比计，所述助焊膏由以下组分组成：树脂：40％～60％、溶剂：30％～50％、有机酸：5％～10％、表面活性剂：4％～8％、触变剂：3％～5％、抗氧剂：1％～3％。

4.根据权利要求3所述的无铅无卤焊锡膏，其特征在于：所述的树脂为聚合松香、高温改性树脂、氢化松香树脂、丙烯酸树脂中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求4所述的无铅无卤焊锡膏，其特征在于：所述的溶剂为二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、三乙二醇丙醚、乙二醇苯醚、丙二醇苯醚中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求5所述的无铅无卤焊锡膏，其特征在于：所述的有机酸为丁二酸、己二酸、油酸、酒石酸、苹果酸、甲酸、水杨酸中的一种或几种的组合。

7.根据权利要求6所述的无铅无卤焊锡膏，其特征在于：所述的触变剂为氢化蓖麻油、乙撑双硬脂酰胺、聚酰胺树脂、脂肪酸酰胺蜡中的一种或几种的组合。

8.根据权利要求7所述的无铅无卤焊锡膏，其特征在于：所述的表面活性剂为有机胺中的甲胺、三甲胺、苯胺、乙二胺、二乙丙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、芳香胺中的一种或几种组合。

9.根据权利要求8所述的无铅无卤焊锡膏，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂BHT、抗氧剂DLTP、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂T501中的一种或几种组合。

10.权利要求1所述的无铅无卤焊锡膏的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将助焊膏的各组分按所选比例混合均匀，并加热至完全溶解后自然冷却到室温；

(2)将所制组合物在5-10℃环境下冷藏制得助焊膏；

(3)按所选比例将SnAgCu焊锡粉和助焊膏置于分散机内搅拌均匀，按要求分装，在5-10℃环境下保存。