CN102233495A

CN102233495A - 无铅焊料用水溶性助焊剂

Info

Publication number: CN102233495A
Application number: CN2010101677035A
Authority: CN
Inventors: 朱朋武
Original assignee: NINGBO ZHUOCHENG SOLDER TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: NINGBO ZHUOCHENG SOLDER TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2011-11-09

Abstract

本发明公开了一种无铅焊料用水溶性助焊剂，它包括以下组分：有机酸活化剂2～5％、表面活性剂0.5～1％、成膜剂0.2～1％、助溶剂10～15％、消泡剂0.1～0.5％、稳定剂0.05～0.35％、缓蚀剂0.1～0.5％、余量：去离子水。本发明无铅焊料专用水溶性助焊剂能有效配合无铅焊料的使用，特别适用一种由下述重量百分比的组成(Ag：0.5-1％、Cu：0.3-0.7％、Bi：1-3％、P：0.0002-0.0005％、Ce：0.01-1％、Ni：0.01-0.15％，其余为Sn)的低成本高性能微电子封装用无铅焊料的使用。这种助焊剂对无铅焊料的润湿能力强，能增强无铅焊料的可焊性，并能适应无铅焊料的焊接温度要求，对无铅焊料合金腐蚀作用小，焊后残留物少，并可用水清洗干净，干燥后的电路板具有较高的绝缘电阻值。

Description

无铅焊料用水溶性助焊剂

技术领域

本发明涉及一种微电子行业焊剂用的助焊剂，尤其涉及无铅焊料用水溶性助焊剂。

背景技术

由于全球环保法规和电子工业发展的要求，电子产品无铅化是一种必然趋势。目前国际上研究较多和初步商业化的无铅焊料是Sn-Ag和Sn-Ag-Cu共晶合金。但在研究和使用过程中发现，与传统的Sn-Pb焊料相比，无铅焊料润湿性差，易氧化，且熔点高。熔点的升高意味着焊接温度必须提高，这一方面会造成板面元件的损坏，另一方面必然会增加助焊剂中活性剂的挥发，易于引起焊剂性能的失效，而起不到良好的活化和保护作用。无铅焊料的研究和开发过程中要求必须有相应的助焊剂能与之配套使用。

近10年来，水溶性助焊剂在国内外电子工业也得到广泛的应用。以往的水溶性助焊剂有较强的活性，同时腐蚀性也较大，焊后印制板粘，不利于在线检测。而且，过去的研究主要集中在含铅焊料使用的助焊剂产品的开发上，不能满足当前无铅焊料发展的需要，有待于进一步开展关于无铅焊料用水溶性助焊剂的研究。

Sn-Ag-Cu系合金是目前国际上研究得较多和具有较好应用前景的一类无铅焊料，但在研究和使用过程中发现，与传统Sn-Pb焊料相比，Sn-Ag-Cu系无铅焊料润湿性差，易氧化，且熔点高。因此适应于Sn-Pb焊料的助焊剂，对Sn-Ag-Cu系无铅焊料不适合，一是这类助焊剂帮助Sn-Ag-Cu系无铅焊料润湿能力不够；二是不适合Sn-Ag-Cu系无铅焊料高的焊接温度，熔点的升高意味着焊接温度必须提高，而焊接温度的提高一方面使得焊点越容易氧化，同时会增加助焊剂中活性剂的挥发，而起不到良好的活化和保护作用，从而使焊点更容易氧化。

发明内容

本发明的目的主要是针对现有含铅焊料助焊剂对无铅焊料的不适应性，提供一种能有效配合一种新型开发的无铅焊料其特征在于它由下述重量百分比的组成：Ag：0.5-1％、Cu：0.3-0.7％、Bi：1-3％、P：0.0002-0.0005％、Ce：0.01-1％、Ni：0.01-0.15％，其余为Sn的低成本高性能微电子封装用无铅焊料用水溶性助焊剂。本发明从环保要求考虑，助焊剂的溶剂用去离子水代替挥发性有机物(volatile organic compound，简称VOC)溶剂。这种助焊剂对无铅焊料的润湿能力强，能增强无铅焊料的可焊性，并能适应无铅焊料的焊接温度要求，对无铅焊料合金腐蚀作用小，焊后残留物少，并可用水清洗干净，干燥后的电路板具有较高的绝缘电阻值。

本发明通过以下技术方案予以实现：

1、本发明无铅焊料用水溶性助焊剂，其重量百分数组成为：

有机酸活化剂 2～5％

表面活性剂 0.5～1％

成膜剂 0.2～1％

助溶剂 10～15％

消泡剂 0.1～0.5％

稳定剂 0.05～0.35％

缓蚀剂 0.1～0.5％

余量去离子水

所述的无铅焊料用水溶性助焊剂的优选配方是：

有机酸活化剂3～4％、表面活性剂0.6～0.8％、成膜剂0.5～0.6％、助溶剂10～12％、消泡剂0.3～0.4％、稳定剂0.05～0.15％、缓蚀剂0.2～0.3％、余量为去离子水。

所述的有机酸活化剂为苹果酸、柠檬酸、酒石酸、水杨酸中的一种或多种的组合物。

所述的表面活性剂为异辛基酚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或多种的组合物。

所述的成膜剂为一元脂肪酸酯、二元脂肪酸酯、芳香酸酯、氨基酸酯中的一种或多种。

所述的助溶剂为多元醇及醇醚类中的一种或多种。

所述的消泡剂为有机硅油、磷酸三丁酯、土耳其红油及辛醇中的一种或多种的组合物。

所述的稳定剂为对苯酚。

所述的缓蚀剂为氮杂环化合物、有机胺类缓蚀剂中的一种或多种。

上述无铅焊料水溶性助焊剂是通过下述方法制备的：

在带有搅拌器的反应釜中加入有机酸活化剂和去离子水搅拌溶解均匀形成饱和溶液后，在搅拌下添加配比量的助溶剂及表面活性剂，搅拌均匀后，加入配比量的成膜剂、消泡剂、稳定剂及缓蚀剂，直至搅拌均匀，即得所述的无铅焊料专用水溶性助焊剂。

通过采取上述技术方案，本发明具有以下有益的效果：

本发明无铅焊料专用水溶性助焊剂设计科学，配制合理，制作工艺简单。对无铅焊料润湿力强，使焊料铺展均匀，焊后残留物可溶于水，用水清洗后，印制板绝缘电阻高。另外，本发明无铅焊料专用水溶性助焊剂无毒，无刺激性气味，使用安全，基本不含VOC物质，符合环保要求，且不易燃烧。

具体实施方式

本发明的无铅焊料用助焊剂包括：有机酸活化剂、表面活性剂、成膜剂、助溶剂、消泡剂、稳定剂、缓蚀剂、去离子水。

表面活性剂主要功能是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，增强有机酸活化剂的渗透力。

成膜剂在钎焊条件下，会形成一种膜包裹焊点，使焊点不再氧化，且能起到绝缘作用。

以下是本发明的一较佳实施例：

有机酸活化剂3％、表面活性剂0.6％、成膜剂0.5％、助溶剂10％、消泡剂0.3％、稳定剂0.06％、缓蚀剂0.2％、余量为去离子水。

本实施例的物理及化学性质

物理性质	化学性质
		颜色：橙红色液体	沸点：70-85℃
PH值：6.2	闪火点：12℃
		分解温度：常温	爆炸极限：上限12.7％(vol)、下限2.3％(vol)
蒸气压：33mmHgPSI	蒸气密度：21
		比重(20℃)：0.805±0.005	溶解度：＜9％

以上所述仅仅为本发明实例而已，并非限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述的特征及原理所做的等效变化，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims

1.一种无铅焊料用水溶性助焊剂，其特征在于按重量百分比含有：

有机酸活化剂2～5％

表面活性剂0.5～1％

成膜剂0.2～1％

助溶剂10～15％

消泡剂0.1～0.5％

稳定剂0.05～0.35％

缓蚀剂0.1～0.5％

余量：去离子水。

2.根据权利要求1所述的无铅焊料用水溶性助焊剂，其特征在于：所述的有机酸活化剂为苹果酸、柠檬酸、酒石酸、水杨酸中的一种或多种的组合物。

3.根据权利要求1所述的无铅焊料用水溶性助焊剂，其特征在于：所述的表面活性剂为异辛基酚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或多种的组合物。

4.根据权利要求1所述的无铅焊料用水溶性助焊剂，其特征在于：所述的成膜剂为一元脂肪酸酯、二元脂肪酸酯、芳香酸酯、氨基酸酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的无铅焊料用水溶性助焊剂，其特征在于：所述的助溶剂为多元醇及醇醚类中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的无铅焊料用水溶性助焊剂，其特征在于：所述的消泡剂为有机硅油、磷酸三丁酯、土耳其红油及辛醇中的一种或多种的组合物。

7.根据权利要求1所述的无铅焊料用水溶性助焊剂，其特征在于：所述的稳定剂为对苯酚。

8.根据权利要求1所述的无铅焊料用水溶性助焊剂，其特征在于：所述的缓蚀剂为氮杂环化合物、有机胺类缓蚀剂中的一种或多种。