CN101695794A - 一种无卤锡铋铜焊锡膏及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊锡膏技术领域，特别是涉及一种无卤锡铋铜焊锡膏及其制备方法，其助焊剂包括以下成分：20％～40％聚合松香、1％～6％松香胺、4％～8％触变剂、5％～10％有机酸、5％～10％有机胺、1％～5％抗氧化剂、0.5％～3％表面活性剂和有机溶剂；本发明的主要特点在于采用了有机酸和有机胺作为活性剂，而不包含任何卤素，不但其可焊性不降低，而且还提高了焊锡膏的扩展率、绝缘阻抗值，同时降低了焊后残留物对基材的腐蚀性，延长了焊锡膏的使用寿命；尤其是本发明在焊接时的峰值温度较低，有利于减少对电子元器件的热损伤。

Description

一种无卤锡铋铜焊锡膏及其制备方法

技术领域

本发明涉及焊锡膏技术领域，特别是涉及到一种无卤锡铋铜焊锡膏及其制备方法。

背景技术

Sn96.5Ag3Cu0.5合金由于具有良好的可靠性和合适的工艺参数(简称SAC305)而被业界广泛使用，但合金SAC305含有3％的贵金属银，成本较高；合金SAC305的熔程在217～227℃，焊接温度在245℃以上，对抗热冲击性能较差的电子元器件的热损伤较大。因此寻找低熔点、低成本、高可靠性的替代合金是电子焊接辅料生产商急需解决的问题。

随着人们对环境的日益关注和保护自身健康意识的提升，更是对各项产品提出了环保的高要求。传统的助焊剂中通常含有卤素，因为卤素是锡膏组成材料中的活性成分，它具有表面净化的作用，在焊接时能保护焊锡不被氧化，同时除去金属表面的氧化膜。但是焊后残留物有腐蚀，对产品的力学性能和电气性能存在着潜在的不良影响，如绝缘阻抗值降低，腐蚀基材等，严重的甚至会导致产品失效。

发明内容

本发明的目的之一在于，克服上述已有技术的不足，提供一种低熔点、低成本、无卤的锡铋铜焊锡膏。这种焊锡膏成本比SAC305低，熔点低，可以降低对电子元器件的热损伤，同时不含卤素，解决了焊后残留物腐蚀，从而提高产品的可靠性。

本发明的目的之二在于，还提供该无卤锡铋铜焊锡膏的制备方法。

本发明的目的是通过下列技术方案实现的：

一种无卤锡铋铜焊锡膏，它由焊锡粉和助焊剂组成，所述的焊锡粉为锡铋铜合金粉，所述的助焊剂由下述重量百分比的原料组成：

树脂            20％～40％

松香胺          1％～6％

触变剂          4％～8％

有机酸          5％～10％

有机胺          5％～10％

抗氧化剂        1％～5％

聚氧乙烯甘油醚  0.5％～3％

其余为溶剂。

其中，所述的树脂为聚合松香、氢化松香、改性松香酯、水白松香或丙烯酸树脂中的一种或几种的组合物。

所述的松香胺为松香胺聚氧乙烯醚、歧化松香胺或松香胺聚氧乙烯醚和歧化松香胺的组合物。

所述的触变剂为氢化蓖麻油、蓖麻油、硬酯酰胺或羟基甘油酯中的一种或几种的组合物。

所述的有机酸为癸二酸、辛二酸、己二酸、甲基丁二酸、水杨酸、二聚酸、硬脂酸、丁二酸酐或苯甲酸中一种或几种的组合物。

所述的有机胺为乙二胺、三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺、二乙烯三胺或2-乙基咪唑中一种或几种的组合物。

所述的抗氧化剂为对苯二酚、2，6-二叔丁基对甲酚或对苯二酚和2，6-二叔丁基对甲酚的组合物。

所述的有机溶剂为异丙醇、乙二醇二丁醚、乙二醇苯醚、四氢呋喃、松油醇、二缩三乙二醇、2-乙基-1，3-己二醇或乙二醇二己醚中一种或几种的组合。

所述的锡铋铜合金粉为Sn82.5Bi17Cu0.5合金粉。

上述的无卤锡铋铜焊锡膏的制备方法，制备步骤如下：

A、将上述量的树脂、松香胺和溶剂混合均，加热140℃～150℃至完全溶解，制得混合溶液I；

B、在混合溶液I中依次加入上述量的触变剂、有机酸、有机胺和抗氧化剂，完全溶解后冷却到室温，制得混合溶液II；

C、在混合溶液II中加入上述量的聚氧乙烯甘油醚，搅拌均匀后，制得助焊剂；

D、先将步骤C中制得的助焊剂放置在5～12℃的环境下冷藏12h后，再将助焊剂与锡铋铜合金粉按照15～9∶85～91的重量比例在真空分散机内进行混合搅拌，搅拌均匀得到无卤锡铋铜焊锡膏。

本发明的焊锡膏所用助焊剂选用的有机酸和有机胺先进行中和反应，该组合物在常温下不与锡粉反应，从而可以延长锡膏的储存寿命和使用寿命。当锡膏在高温下，有机酸和有机胺组合物的活性就会释放出来，去除金属表面的氧化层，从而达到良好的焊锡性，触变剂为乙二撑双硬脂酸酰胺或氢化蓖麻油。

本发明具有以下特点：

1.本发明锡铋铜合金焊锡膏用无卤助焊剂不含有卤素，对基体的腐蚀性较小，绝缘阻抗高。

2.本发明提供的焊锡膏的熔点低，焊接的峰值温度低，有利于降低电子元器件的热损伤。由于不含有贵金属，成本也远远低于SAC305，同时其在焊接性能、机械强度和可靠性方面与SAC305相近。

3.本发明焊锡膏具有较高的润湿性，抗热坍塌性好，脱模性好，表面活性好，细腻，具有极高的触变性和较高的粘性，较长贮存寿命和使用寿命。

具体的实施方式

实施例1

助焊剂原料：聚合松香35g、松香胺聚氧乙烯醚5g、氢化蓖麻油6g、癸二酸4g，水杨酸4g，、三乙醇胺6g、对苯二酚2g、聚氧乙烯甘油醚2g和二乙二醇单丁醚36g，

制备方法：将聚合松香35g、松香胺聚氧乙烯醚5g和二乙二醇单丁醚36g混合均加热140～150℃至完全溶解；依次加入氢化蓖麻油6g、癸二酸4g，水杨酸4g，三乙醇胺6g、对苯二酚2g，完全溶解后冷却到室温，加入聚氧乙烯甘油醚2g，搅拌均匀后，制得助焊剂放置在5～12℃的环境下冷藏12h，取助焊剂15g与Sn82.5Bi17Cu0.5合金粉85g在真空分散机内进行混合搅拌，搅拌均匀得到无卤锡铋铜焊锡膏。

实施例2

助焊剂原料：聚合松香30g、氢化松香8g、歧化松香胺6g、硬酯酰胺6g、己二酸4g、甲基丁二酸4g、二乙醇胺8g、2，6-二叔丁基对甲酚2g、聚氧乙烯甘油醚2g和乙二醇二丁醚22g、四氢呋喃溶剂8g，

制备方法：将聚合松香30g、氢化松香8g、歧化松香胺6g和乙二醇二丁醚22g、四氢呋喃溶剂8g，混合均加热140～150℃至完全溶解；依次加入硬酯酰胺6g、乙二酸4g、甲基丁二酸4g、二乙醇胺8g、2，6-二叔丁基对甲酚2g，完全溶解后冷却到室温，加入聚氧乙烯甘油醚2g，搅拌均匀后，制得助焊剂放置在5～12℃的环境下冷藏12h，取助焊剂14g与Sn82.5Bi17Cu0.5合金粉86g在真空分散机内进行混合搅拌，搅拌均匀得到无卤锡铋铜焊锡膏。

实施例3

助焊剂原料：聚合松香30g、丙烯酸树脂10g、松香胺2g、歧化松香胺2g、羟基甘油酯6g、辛二酸2g、二聚酸2g、硬脂酸1g、二乙烯三胺5g、2，6-二叔丁基对甲酚1g、聚氧乙烯甘油醚2g和乙二醇二丁醚27g和2-乙基-1，3-己二醇10g。104g

制备方法：将聚合松香30g、丙烯酸树脂10g、松香胺2g、歧化松香胺2g和乙二醇二丁醚27g和2-乙基-1，3-己二醇10g混合均加热140～150℃至完全溶解；依次加入羟基甘油酯6g、辛二酸2g、二聚酸2g、硬脂酸1g、二乙烯三胺5g、2，6-二叔丁基对甲酚1g，完全溶解后冷却到室温，加入聚氧乙烯甘油醚2g，搅拌均匀后，制得助焊剂放置在5～12℃的环境下冷藏12h，取助焊剂13g与Sn82.5Bi17Cu0.5合金粉87g在真空分散机内进行混合搅拌，搅拌均匀得到无卤锡铋铜焊锡膏。

实施例4

助焊剂原料：聚合松香20g，歧化松香10g、改性松香酯10g、松香胺聚氧乙烯醚1g、蓖麻油4g、辛二酸4g、丁二酸酐4g、二乙烯三胺5g、2-乙基咪唑2g、对苯二酚2g、聚氧乙烯甘油醚0.5g和乙二醇二己醚15g和乙二醇苯醚17.5g。

制备方法：将聚合松香20g，歧化松香10g、改性松香酯10g、聚合松香26g，松香胺聚氧乙烯醚1g和乙二醇二己醚15g和乙二醇苯醚17.5g混合均加热140～150℃至完全溶解；依次加入蓖麻油4g、辛二酸4g、丁二酸酐4g、二乙烯三胺5g、2-乙基咪唑2g、对苯二酚2g，完全溶解后冷却到室温，加入聚氧乙烯甘油醚0.5g，搅拌均匀后，制得助焊剂放置在5～12℃的环境下冷藏12h，取助焊剂12g与Sn82.5Bi17Cu0.5合金粉88g在真空分散机内进行混合搅拌，搅拌均匀得到无卤锡铋铜焊锡膏。

实施例5

助焊剂原料：聚合香松10g、丙烯酸5g、改性松香5g、松香胺3g松香胺聚氧乙烯醚3g、氢化蓖麻油8g、苯甲酸4g、硬脂酸3g、水杨酸3g、2-乙基咪唑10g、对苯二酚5g、聚氧乙烯甘油醚1g和二缩三乙二醇8g和乙二醇苯醚32g。

制备方法：将聚合香松10g、丙烯酸5g、改性松香5g、松香胺3g、松香胺聚氧乙烯醚3g和二缩三乙二醇8g和乙二醇苯醚32g混合均匀后加热140～150℃至完全溶解；依次加入氢化蓖麻油8g、苯甲酸4g、硬脂酸3g、水杨酸3g、2-乙基咪唑10g、对苯二酚5g，完全溶解后冷却到室温，加入聚氧乙烯甘油醚1g，搅拌均匀后，制得助焊剂放置在5～12℃的环境下冷藏12h，取助焊剂10g与Sn82.5Bi17Cu0.5合金粉90g在真空分散机内进行混合搅拌，搅拌均匀得到无卤锡铋铜焊锡膏。

实施例6

助焊剂原料：聚合松香20g，水白松香18g、松香胺聚氧乙烯醚5g、氢化蓖麻油4g、羟基甘油脂2g、苯甲酸4g、甲基丁二酸酸3g、水杨酸2.5g、乙二胺2g、一乙醇胺2g、2-乙基咪唑1g、对苯二酚1g，聚氧乙烯甘油醚3g、乙二醇二己醚16g和乙二醇苯醚16.5g

制备方法：将聚合松香20g，水白松香18g，松香胺聚氧乙烯醚5g及乙二醇二己醚16g和乙二醇苯醚16.5g混合均匀；将混合物加热至完全溶解后，依次加入氢化蓖麻油6g、苯甲酸4g、甲基丁二酸酸3g、水杨酸2.5g、乙二胺2g、一乙醇胺2g、2-乙基咪唑1g、，对苯二酚1g，完全溶解后冷却到室温后，再加入聚氧乙烯甘油醚3g，搅拌均匀后，放置在5～12℃的环境下冷藏12h，取助焊剂9g与Sn82.5Bi17Cu0.5合金粉91g在真空分散机内进行混合搅拌，搅拌均匀得到无卤锡铋铜焊锡膏。

按电子行业标准SJ/11186-1998和国标GB/T9491-2002。实施例1至实施例行评估，结果见表1。

表1实施例1至实施例行评估结果

从表1中可以看出：上述实施例1至实施例6所示的助焊剂均不含有卤素，扩展率高，焊后铜镜无穿透性腐蚀，触变系数高，绝缘电阻高，解决了现有焊锡膏因含有卤素而带来的腐蚀问题，同时其具有润湿性强，抗热坍塌性好，脱模好，触变系数高，贮存寿命和使用寿命较长等优点。

Claims (10)

1.一种无卤锡铋铜焊锡膏，它由焊锡粉和助焊剂组成，其特征在于，所述的焊锡粉为锡铋铜合金粉，所述的助焊剂由下述重量百分比的原料组成：

树脂              20％～40％

松香胺            1％～6％

触变剂            4％～8％

有机酸            5％～10％

有机胺            5％～10％

抗氧化剂          1％～5％

聚氧乙烯甘油醚    0.5％～3％

其余为溶剂。

2.根据权利要求1所述的无卤锡铋铜焊锡膏，其特征在于，所述的树脂为聚合松香、氢化松香、改性松香酯、水白松香或丙烯酸树脂中的一种或几种的组合物。

3.根据权利要求1所述的无卤锡铋铜焊锡膏，其特征在于，所述的松香胺为松香胺聚氧乙烯醚、歧化松香胺或松香胺聚氧乙烯醚和歧化松香胺的组合物。

4.根据权利要求1所述的无卤锡铋铜焊锡膏，其特征在于，所述的触变剂为氢化蓖麻油、蓖麻油、硬酯酰胺或羟基甘油酯中的一种或几种的组合物。

5.根据权利要求1所述的无卤锡铋铜焊锡膏，其特征在于，所述的有机酸为癸二酸、辛二酸、己二酸、甲基丁二酸、水杨酸、二聚酸、硬脂酸、丁二酸酐或苯甲酸中一种或几种的组合物。

6.根据权利要求1所述的无卤锡铋铜焊锡膏，其特征在于，所述的有机胺为乙二胺、三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺、二乙烯三胺或2-乙基咪唑中一种或几种的组合物。

7.根据权利要求1所述的无铅锡铋铜焊锡膏，其特征在于，所述的抗氧化剂为对苯二酚、2，6-二叔丁基对甲酚或对苯二酚和2，6-二叔丁基对甲酚的组合物。

8.根据权利要求1所述的无卤锡铋铜焊锡膏，其特征在于，所述的有机溶剂为异丙醇、乙二醇二丁醚、乙二醇苯醚、四氢呋喃、松油醇、二缩三乙二醇、2-乙基-1，3-己二醇或乙二醇二己醚中一种或几种的组合。

9.根据权利要求1所述的无卤锡铋铜焊锡膏，其特征在于，所述的锡铋铜合金粉为Sn82.5Bi17Cu0.5合金粉。

10.权利要求1所述的无卤锡铋铜焊锡膏的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

A、将上述量的树脂、松香胺和溶剂混合均，加热140℃～150℃至完全溶解，制得混合溶液I；

B、在混合溶液I中依次加入上述量的触变剂、有机酸、有机胺和抗氧化剂，完全溶解后冷却到室温，制得混合溶液II；

C、在混合溶液II中加入上述量的聚氧乙烯甘油醚，搅拌均匀后，制得助焊剂；

D、先将步骤C中制得的助焊剂放置在5～12℃的环境下冷藏12h后，在将助焊剂与锡铋铜合金粉按照15～9∶85～91的重量比例在真空分散机内进行混合搅拌，搅拌均匀得到无卤锡铋铜焊锡膏。