CN101670499A - 一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏 - Google Patents
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Abstract
一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏，涉及一种用于电子封装的材料。提供一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏。其组成包括无铅合金焊粉与助焊膏，按质量百分比的含量为无铅合金焊粉85％～92％，助焊膏8％～15％。助焊膏的组成包括活性控制剂、活性剂、触变剂、抗氧化剂、表面活性剂、成膜剂和溶剂。为了解决无松香焊膏的活性问题，活性剂选用了带有磺基的羧酸或含磺基类有机化合物，同时添加了可使该活性剂活性缓慢释放的活性控制剂，使得该活性剂在显著增加焊膏的润湿性的同时不影响焊膏的保质期。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电子封装的材料，特别是涉及一种用于印刷电路板贴装，可控制活性剂活性缓慢释放的无松香无铅免清洗焊膏。
背景技术
随着电子产业的迅速发展，科学技术不断更新，电子器件的微型化趋势越来越明显，传统的焊丝、焊条越来越不能满足微型化要求，而焊膏作为目前被电子行业广泛应用的材料受到越来越多的关注。
现有的焊膏由金属粉末和膏状的助焊膏组成，助焊膏在焊膏中起着重要的作用，它不但是合金粉末的载体，同时也是助焊膏中所含的活性剂在高温下能迅速去除被焊材料表面及合金粉末表面的氧化膜，使合金迅速铺展在被焊金属表面，从而达到润湿的作用。
目前助焊膏中普遍含有松香，松香对焊膏的性能有重要影响，它不但是合金粉末的主要载体物质，同时提供焊膏所需的黏性，以及在焊接过程中覆盖被活性物质清洁的表面，起到成膜保护的作用。但是松香也有缺陷，其中最重要的是焊后在焊接表面形成残留物以及松香本身是致癌物质，特别是在高温下会有气体和烟雾产生，对环境和人体均有害。因此开发和应用一款无松香无铅免清洗焊膏可以解决普通松香焊膏存在的污染环境和需要清洗的问题。
目前市场上尚未见有无松香无铅免洗焊膏产品，主要原因在于无松香产品的活性剂的选择很难，而活性剂的活性太大，必定会导致活性释放过快，从而导致焊膏的保质期迅速下降，不能适应市场需求。
公开号为CN101208173的发明专利申请提供一种无铅焊膏，在Sn-Zn系无铅焊膏的焊料粉末中，将粒径为5～300nm，含有含从Ag、Au、Cu中选择的1种以上的纳米粒子的乙醇溶液和助焊剂与焊料粉末加以混合，通过使用这样的焊膏，在钎焊时制作Ag、Au和Cu与Zn的合金，从而在液相中形成微细的簇，在熔融后得到微细的焊料组织。
公告号为CN101085495的发明专利公开一种用于锡铅焊膏的无松香免清洗助焊剂，由质量百分比为3％～10％的活性剂、3％～10％的成膜物质、0.1％～1％的表面活性剂、0.1％～1％的抗氧剂和溶剂组合而成。
发明内容
本发明的目的在于针对现有松香型焊膏存在的缺陷，提供一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏。
本发明的技术方案是直接从焊膏的配方出发，通过添加活性控制剂来抑制活性剂的电离速率，从而减缓了活性剂的活性释放，这样既保证了活性剂在高温焊接时活性最高，同时也延长了焊膏的保质期要求。
本发明的组成包括合金焊粉与助焊膏，按质量百分比的含量为：
无铅合金焊粉85％～92％，助焊膏8％～15％。
所述无铅合金焊粉最好为Sn-3.0Ag-0.5Cu。
所述助焊膏的组成包括活性控制剂、活性剂、触变剂、抗氧化剂、表面活性剂、成膜剂和溶剂，按质量百分的含量为活性控制剂40％～60％，活性剂15％～30％，触变剂1～5％，抗氧化剂1％～4％，表面活性剂1％～2％，成膜剂1％～3％，余为溶剂。
所述活性控制剂可选自3-(5，5，6-三甲基双环(2.2.1)庚-2-基)环己-1-醇，农脑基环己醇，白檀油及檀香油等中的一种。
所述活性剂可选自2-羟基-5-磺基苯甲酸盐类，邻羟基苯甲酸-5-磺酸盐类，5-磺基-水杨酸盐类等中的一种。
所述触变剂可选自蓖麻油衍生物、聚乙烯甘醇及其衍生物等中的一种。
所述抗氧化剂可选自苯并咪唑等。
所述表面活性剂可选自季铵盐氟碳非离子表面活性剂等。
所述成膜剂可选自丙烯酸树脂、丁二烯树脂、聚氨酯和硝酸纤维成膜剂等中的一种。
所述溶剂可选自异丙醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、乙二醇乙醚、丙三醇、乙二醇丁醚等中的至少两种。
无松香焊膏对于活性剂的要求更为严格，普通松香焊膏中所选用的一元酸无法满足无松香焊膏的活性要求，该类活性剂的活性较强，同时也较稳定，不会影响焊膏的保质期。
由于本发明选用了活性控制剂，使得焊膏中的活性剂的活性释放速度大大降低，从而使得普通焊膏配方中无法使用的高活性的活性剂能够正常使用。另外，本发明采用的活性控制剂具有一定的黏度，能取代松香型焊膏中松香提供黏度的作用。同时，本发明中所加入的活性剂，本身所具有的活性很大，能够完全清除焊盘和金属粉末表面的氧化膜，从而使焊料能润湿焊盘表面，起到良好的焊接效果。
本发明通过添加活性控制剂，使得所选用的高活性的活性剂在满足无松香焊膏所需要的活性的同时，能够缓慢地释放活性，从而避免了焊膏的保质期过短这一缺陷，同时解决现有焊膏存在的焊后残留物多、焊接过程中烟雾大、污染环境的问题。
经试验，本发明的焊接性能能够较好地满足J-STD-005A标准。将配好的焊膏通过回流焊进行检测，焊点比较光亮，大焊盘平整，焊后残留极少。同时对其粘度进行检测，粘度为140～185pa.s。
具体实施方式
实施例1
将焊料合金粉末Sn3.0Ag0.5Cu和如下所示组成(按质量百分比计算)的助焊膏A进行混合，制成焊膏，并对其润湿性和黏度进行了测试。
助焊膏A的组成如下：
3-(5，5，6-三甲基双环(2.2.1)庚-2-基)环己-1-醇 60％
2-羟基-5-磺基苯甲酸己二胺盐 15％
异丙醇 10％
四甘醇 10％
蓖麻油衍生物 1％
苯并咪唑 1％
6-季铵盐氟碳表面活性剂 1％
丙烯酸树脂 2％。
按质量百分比，焊料合金粉末为92％，助焊膏A为8％。
将所配制的焊膏印刷在PCB板上，过回流焊，观察其锡珠量及大焊盘的铺展情况发现锡珠量很少，大焊盘不平整。黏度用黏度测试仪测试为185pa.s。
实施例2
将焊料合金粉末Sn3.0Ag0.5Cu和如下所示组成(按质量百分比计算)的助焊膏B进行混合，制成焊膏，并对其润湿性和黏度进行了测试。
助焊膏B的组成如下：
农脑基环己醇 45％
邻羟基苯甲酸-5-磺酸盐 25％
二甘醇 5％
三甘醇 17％
聚乙烯甘醇 3％
苯并咪唑 1％
6-季铵盐氟碳表面活性剂 2％
丁二烯树脂 2％。
按质量百分比，焊料合金粉末为85％，助焊膏B为15％。
将所配制的焊膏印刷在PCB板上，过回流焊，观察其锡珠量及大焊盘的铺展情况发现锡珠量很少，大焊盘润湿。黏度用黏度测试仪测试为140pa.s。
实施例3
将焊料合金粉末Sn3.0Ag0.5Cu和如下所示组成(按质量百分比计算)的助焊膏C进行混合，制成焊膏，并对其润湿性和黏度进行了测试。
助焊膏C的组成如下：
白檀油 40％
5-磺基-水杨酸盐 23％
三甘醇 15％
丙三醇 10％
蓖麻油衍生物 5％
苯并咪唑 1％
18-季铵盐氟碳表面活性剂 2％
硝酸纤维 4％。
按质量百分比，焊料合金粉末为90％，助焊膏C为10％。
将所配制的焊膏印刷在PCB板上，过回流焊，观察其锡珠量及大焊盘的铺展情况发现锡珠量很少，大焊盘润湿。黏度用黏度测试仪测试为170pa.s。
实施例4
将焊料合金粉末Sn3.0Ag0.5Cu和如下所示组成(按质量百分比计算)的助焊膏D进行混合，制成焊膏，并对其润湿性和黏度进行了测试。
助焊膏D的组成如下：
檀香油 45％
5-磺基-水杨酸盐 30％
三甘醇 10％
乙二醇乙醚 5％
蓖麻油衍生物 5％
苯并咪唑 1％
18-季铵盐氟碳表面活性剂 1％
聚氨酯 3％。
按质量百分比，焊料合金粉末为88％，助焊膏D为12％。
将所配制的焊膏印刷在PCB板上，过回流焊，观察其锡珠量及大焊盘的铺展情况发现锡珠量很少，大焊盘润湿。黏度用黏度测试仪测试为160pa.s。
实施例5
将焊料合金粉末Sn3.0Ag0.5Cu和如下所示组成(按质量百分比计算)的助焊膏E进行混合，制成焊膏，并对其润湿性和黏度进行了测试。
助焊膏E的组成如下：
檀香油 52％
5-磺基-水杨酸盐 28％
三甘醇 15％
四甘醇 7％
蓖麻油衍生物 3％
苯并咪唑 2％
18-季铵盐氟碳表面活性剂 1％
聚氨酯 2％。
按质量百分比，焊料合金粉末为89％，助焊膏E为11％。
将所配制的焊膏印刷在PCB板上，过回流焊，观察其锡珠量及大焊盘的铺展情况发现锡珠量很少，大焊盘润湿。黏度用黏度测试仪测试为165pa.s。
Claims (10)
1.一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏，其特征在于其组成包括合金焊粉与助焊膏，按质量百分比的含量为无铅合金焊粉85％～92％，助焊膏8％～15％。
2.如权利要求1所述的一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏，其特征在于所述无铅合金焊粉为Sn-3.0Ag-0.5Cu。
3.如权利要求1所述的一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏，其特征在于所述助焊膏的组成包括活性控制剂、活性剂、触变剂、抗氧化剂、表面活性剂、成膜剂和溶剂，按质量百分的含量为活性控制剂40％～60％，活性剂15％～30％，触变剂1～5％，抗氧化剂1％～4％，表面活性剂1％～2％，成膜剂1％～3％，余为溶剂。
4.如权利要求3所述的一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏，其特征在于所述活性控制剂选自3-(5，5，6-三甲基双环(2.2.1)庚-2-基)环己-1-醇，农脑基环己醇，白檀油及檀香油中的一种。
5.如权利要求3所述的一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏，其特征在于所述活性剂选自2-羟基-5-磺基苯甲酸盐类，邻羟基苯甲酸-5-磺酸盐类，5-磺基-水杨酸盐类中的一种。
6.如权利要求3所述的一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏，其特征在于所述触变剂选自蓖麻油衍生物、聚乙烯甘醇及其衍生物中的一种。
7.如权利要求3所述的一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏，其特征在于所述抗氧化剂选自苯并咪唑。
8.如权利要求3所述的一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏，其特征在于所述表面活性剂选自季铵盐氟碳非离子表面活性剂。
9.如权利要求3所述的一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏，其特征在于所述成膜剂选自丙烯酸树脂、丁二烯树脂、聚氨酯和硝酸纤维成膜剂中的一种。
10.如权利要求3所述的一种含有活性控制剂的无松香无铅免洗焊膏，其特征在于所述溶剂选自异丙醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、乙二醇乙醚、丙三醇、乙二醇丁醚中的至少两种。
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