CN101733589B - 一种无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂，属于电子行业PCB焊接技术领域。它解决了现有的助焊剂焊后印制板上留有电介质残留物的问题。本无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂包括以下重量份的成分：松香：1-5份；有机溶剂：75-90份；有机酸活性剂：1-10份；无卤表面活性剂：0.01-1份；抗氧化剂：0.01-1份。本发明的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂固态含量较低，松香含量较少，无腐蚀性，不含卤素，表面绝缘电阻高，焊点饱满光滑，无毒，无强烈刺激性气味，基本不污染环境，助焊剂焊接后的PCB板面上基本无残留物。

Description

一种无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂

技术领域

本发明涉及一种助焊剂，具体地说涉及一种无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂；属于电子行业PCB焊接技术领域。

背景技术

助焊剂在焊接工艺中能帮助和促进焊接过程，同时具有保护作用、阻止氧化反应的化学物质。助焊剂可分为固体、液体和气体。助焊剂主要有“辅助热传导”、“去除氧化物”、“降低被焊接材质表面张力”、“去除被焊接材质表面油污、增大焊接面积”、“防止再氧化”等几个方面作用，在这几个方面中比较关键的作用有两个就是：“去除氧化物”与“降低被焊接材质表面张力”。助焊剂的种类繁多，一般可分为无机系列、有机系列和树脂系列。无机系列助焊剂的化学作用强，助焊性能非常好，但腐蚀作用大，属于酸性焊剂。因为它溶解于水，故又称为水溶性助焊剂，它包括无机酸和无机盐两类。含有无机酸的助焊剂的主要成分是盐酸、氢氟酸等，含有无机盐的助焊剂的主要成分是氯化锌、氯化铵等，无机系列助焊剂残留在被焊件上的卤化物都会引起严重的腐蚀。这种助焊剂通常只用于非电子产品的焊接，在电子设备的装联中严禁使用这类无机系列的助焊剂。有机系列助焊剂的助焊作用介于无机系列助焊剂和树脂系列助焊剂之间，它也属于酸性、水溶性焊剂。含有有机酸的水溶性焊剂以乳酸、柠檬酸为基础，由于它的焊接残留物可以在被焊物上保留一段时间而无严重腐蚀，可以用在电子设备的装联中，但是它没有松香焊剂的粘稠性。在电子产品的焊接中使用比例最大的是松香树脂型助焊剂。由于它只能溶解于有机溶剂，故又称为有机溶剂助焊剂，其主要成分是松香。松香在固态时呈非活性，只有液态时才呈活性，其熔点为127℃活性可以持续到315℃。锡焊的最佳温度为240～250℃，所以正处于松香的活性温度范围内，且它的焊接残留物不存在腐蚀问题，这些特性使松香为非腐蚀性焊剂而被广泛应用于电子设备的焊接中。

而目前电子行业使用的传统助焊剂，在焊接后对焊接件必须进行清洗才能保证产品性能，而使用的清洗剂大多是含氟、氯的烃类化合物。氟、氯的烃类化合物对大气臭氧层有严重的破坏作用，属于联合国环保署提出的必须限制使用的范围；同时此类物质对操作工的身体健康同样有很大的毒害作用，开发具有优异化学活性的免清洗的助焊剂是电子行业的一重大课题。免清洗助焊剂是指在电子装联生产中采用低固态含量、无腐蚀性的助焊剂，免清洗助焊剂具有提高经济效益、提高产品质量和有利于环境保护的优越性。

无卤素免清洗助焊剂是现代电子装联工艺过程中的必备辅助材料。无卤素免清洗助焊剂是助焊剂中的一种高端产品，融合了免清洗的特点，专门针对无铅焊料的使用而开发的新型焊剂。由于铅对人类的危害，无铅焊料将全面取代传统的锡铅焊料，如欧盟的ROHS指令已规定用无铅焊料替代传统的锡铅焊料。电子工业的突飞猛进，对于与之配套的软钎焊料提出了更好的要求，传统的助焊剂在配合无铅焊料焊料使用时效果不好，助焊剂的性能很大程度上决定了电子装联工艺的效果，即决定着电子产品的质量的好坏，对与无铅焊料配套的助焊剂提出了更高的要求。研发无卤素免清洗助焊剂，正是顺应时代潮流的大势所趋，拥有广阔的市场空间和发展前景。

目前市场上常见的免清洗助焊剂虽然固体含量低，配制时将其活性成分的腐蚀性降为最小，但并不能完全排除焊后印制板上留有电介质残留物。因此长时间的潮热条件下工作的电路板，线路间在电场作用下台发生绝缘劣化及腐蚀现象。

中国专利申请(公开号：CN101085496A)涉及用于SnAgCu系无铅焊膏的低松香免清洗助焊剂，该助焊剂由质量比为3％-10％的活性剂、10％-17％的松香、2％-10％的树脂、0.1％-1％的表面活性剂、0.1％-1％的抗氧剂和溶剂组合而成。该助焊剂通过标准回流焊接，虽然焊后焊点饱满，表面光亮；但是该助焊剂中松香比例达到10％～17％，松香加入过多，相应固含量增加，焊后残余物增加，烟雾较多，只是一种留有一定量的残留物，但不用清洗也能满足某些产品的质量要求的，“不清洗”助焊剂并不是真正意义上的“免清洗”助焊剂。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种无铅焊料用无卤素、固含量低、表面绝缘电阻高、可焊性好的免清洗助焊剂。

本发明的上述目的可以通过下列技术方案来实现的：一种无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂，该助焊剂包括以下重量份的成分：

松香：1-5份；有机溶剂：75-90份；有机酸活性剂：1-10份；无卤表面活性剂：0.01-1份；抗氧化剂：0.01-1份。

采用松香能有效地清除油污、汗迹、尘埃等阻焊物质；能有效地防止被焊接处因暴露在空气中而被氧化；能有效地增强焊锡熔化后的流动性；焊接完成后，能有效地保护焊接处均匀地冷却；松香没有腐蚀性，也没有吸湿性，使用后容易被清除干净；电气绝缘性好，价格低廉。但是现有技术助焊剂中松香比例达到10％～17％，松香加入过多，相应固含量增加，焊后残余物增加；该助焊剂只是一种留有一定量的残留物，但不用清洗也能满足某些产品的质量要求的“不清洗”助焊剂。而本发明免清洗助焊剂中松香比例只有1％～5％，助焊剂颜色浅，较透明、清亮，又可达到增强焊接效果、增强抗氧化性的目的，焊后电路板干净、残余物少，同时便于检查电路板焊接质量。

在上述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂中，所述的助焊剂成分中还包括重量份为1-5份的聚酰胺树脂。本发明加入1～5％的聚酰胺树脂后，不仅可降低助焊剂粘度，减少了锡球的产生，提高了残余物的粘着力，使表面绝缘电阻大幅提高、可靠性加强。而且在保证助焊性能的同时减少了松香的用量，达到比传统助焊剂烟雾少的效果，利于环境。

在上述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂中，所述的助焊剂成分中还包括重量份为0.01-4份的脂肪酸酯类润湿剂。作为优选，所述的脂肪酸酯类润湿剂由一元脂肪酸酯、二元脂肪酸酯、芳香酸酯、氨基酸酯中的一种或多种组成。进一步的优选，所述的脂肪酸酯类润湿剂由乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸苄酯、丁二酸二甲酯、丁二酸二乙酯、戊二酸二甲酯、已二酸二甲酯、己二酸二乙酯、混合酯DBE、苯甲酸乙酯、苯甲酸苄酯中的一种或多种组成，脂肪酸酯类润湿剂在助焊剂中所起到的作用：可以起到使印制电路板焊点消除暗泡、针孔的作用，具有良好的流平性，提高焊点光泽，这些脂肪酸酯类润湿剂焊后版面没有残留。

在上述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂中，作为优选，所述的松香为由聚合松香、天然脂松香、氢化松香、亚克力松香、马来松香、歧化松香、部分聚合松香、氢化松香甘油脂、季戊四醇松香酯中一种或多种组成。进一步的优选，所述的松香由聚合松香、氢化松香、亚克力松香、马来松香中一种或多种组成。

在上述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂中，作为优选，所述的有机溶剂由异丙醇、酒精、四氢糠醇、二甘醇乙醚、丙二醇甲醚、2-乙基-1，3-乙二醇、二甘醇二丁醚、聚乙二醇二丁醚、2-甲基-己二醇中的一种或多种组成。进一步的优选，所述的溶剂由异丙醇、酒精、四氢糠醇、二甘醇乙醚、丙二醇甲醚、2-乙基-1，3-乙二醇中的一种或多种组成。上述溶剂具有较强的溶解能力，较高的挥发点，能使助焊剂中的有效成分完全溶解，使助焊剂性能更稳定，保质期延长。

在上述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂中，作为优选，所述的有机酸活性剂由丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、水杨酸、苯二甲酸、十六酸、十八酸、消旋苹果酸中的一种或多种组成。进一步的优选，所述的有机酸活性剂由丁二酸、癸二酸、十六酸、十八酸、消旋苹果酸中的一种或多种组成。上述活性剂能有效去除焊盘上的氧化层，使元件焊接强度增强、焊点光亮。

在上述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂中，作为优选，所述的无卤表面活性剂由乳化剂OP-10、三乙醇胺中的一种或两种组成。进一步的优选，所述的无卤表面活性剂为乳化剂OP-10。上述无卤表面活性剂，不含卤素，不会残留在被焊件上而引起严重的腐蚀，上述无卤表面活性剂改善了助焊剂在焊盘上的流动性，减小焊料与引线脚金属两者接触时产生的表面张力，增强表面润湿力，使助焊剂的扩展率得到较大提高，增强有机酸活化剂的渗透力；无卤表面活性剂还可起到发泡剂的作用。

在上述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂中，作为优选，所述的抗氧化剂为苯并三唑。有机酸活性剂去除氧化层后，抗氧化剂苯并三唑可抑制活性剂进一步与焊盘作用，防止焊盘再腐蚀氧化。

本发明的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂具体制备方法为：将所有组分按上述重量份放入助焊剂反应釜中，充分搅拌100-120分钟至所有组分溶解后即得免清洗助焊剂。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂固态含量较低，松香含量较少，助焊剂焊接后的PCB板面上基本无残留物。

2、本发明的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂无腐蚀性，不含卤素，表面绝缘电阻高，焊点饱满光滑，无毒，无强烈刺激性气味，基本不污染环境，操作安全。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明；但是本发明并不限于这些实施例。

表1：实施例1-4中无卤素免清洗助焊剂成分的重量份

表2：实施例5-8中无卤素免清洗助焊剂成分的重量份

其中实施例5中所述的有机溶剂为四氢糠醇和2-乙基-1，3-乙二醇，两者重量比为3∶2；所述的有机酸活性剂为戊二酸、己二酸和水杨酸，三者的重量比为2∶2∶1；所述无卤表面活性剂乳化剂OP-10；所述的松香为聚合松香、天然脂松香和亚克力松香，三者的重量比为1∶1∶1；所述的脂肪酸酯类润湿剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯，两者的重量比为1∶1。

实施例6中所述的有机溶剂为二甘醇乙醚和丙二醇甲醚，两者的重量比为4∶1；所述的有机酸活性剂为苯二甲酸、十六酸和消旋苹果酸，三者的比例为1∶1∶1；所述无卤表面活性剂为乳化剂OP-10和三乙醇胺，两者的重量比为2∶1；，所述的松香为歧化松香、部分聚合松香、氢化松香甘油脂和季戊四醇松香酯，四者的重量比为1∶1∶1∶1。所述的脂肪酸酯类润湿剂为乙酸苄酯和丁二酸二甲酯，两者的重量比为3∶2。

实施例7中所述的有机溶剂为四氢糠醇；所述的有机酸活性剂为十六酸；所述无卤表面活性剂为乳化剂OP-10，所述的松香为氢化松香、亚克力松香和马来松香，三者的重量比为2∶1∶1。，所述的脂肪酸酯类润湿剂为丁二酸二乙酯和戊二酸二甲酯，两者的重量比为2∶1。

实施例8中所述的有机溶剂为2-甲基-己二醇，所述的有机酸活性剂为消旋苹果酸，所述无卤表面活性剂为乳化剂OP-10和三乙醇胺，两者的重量比为3∶1；所述的松香为聚合松香和氢化松香，两者的重量比1∶1；所述的脂肪酸酯类润湿剂为己二酸二甲酯、苯甲酸乙酯和苯甲酸苄酯，三者的重量比为1∶2∶1。

将实施例1-8中称好的所有组分放入助焊剂反应釜中，搅拌100-120分钟至所有组分溶解，即得实施例1-8所述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂。

然后对本发明实施例1-4制得的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂在应用过程中对其卤含量、扩展率及表面绝缘电阻进行定性或定量检测，检测后的结果如表3所示：

表3：实施例1-4制得的无卤素免清洗助焊剂性能

从表3可以看出：本发明的无卤素免清洗助焊剂不含卤素、可焊性好，无须清洗，对焊板无腐蚀，焊点饱满光滑，表面绝缘电阻高。

本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (8)

1.一种无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂，该助焊剂包括以下重量份的成分：

松香：1-5份；有机溶剂：75-90份；有机酸活性剂：1-10份；无卤表面活性剂：0.01-1份；抗氧化剂：0.01-1份；脂肪酸酯类润湿剂：0.01-4份。

2.根据权利要求1所述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：所述的助焊剂成分中还包括重量份为1-5份的聚酰胺树脂。

3.根据权利要求1或2所述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：所述的松香由聚合松香、天然脂松香、氢化松香、亚克力松香、马来松香、歧化松香、部分聚合松香、氢化松香甘油脂、季戊四醇松香酯中一种或多种组成。

4.根据权利要求1或2所述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：所述的有机溶剂由异丙醇、酒精、四氢糠醇、二甘醇乙醚、丙二醇甲醚、2-乙基-1，3-乙二醇、二甘醇二丁醚、聚乙二醇二丁醚、2-甲基-己二醇中的一种或多种组成。

5.根据权利要求1或2所述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：所述的有机酸活性剂由丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、水杨酸、苯二甲酸、十六酸、十八酸、消旋苹果酸中的一种或多种组成。

6.根据权利要求1或2所述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：所述的无卤表面活性剂由乳化剂OP-10、三乙醇胺中的一种或两种组成。

7.根据权利要求1或2所述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：所述的抗氧化剂为苯并三唑。

8.根据权利要求1或2所述的无铅焊料用无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：所述的脂肪酸酯类润湿剂由一元脂肪酸酯、二元脂肪酸酯、芳香酸酯、氨基酸酯中的一种或多种组成。