CN102357749A - 一种无铅焊锡用水基无卤助焊剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开的无铅焊锡用水基无卤助焊剂，其组分及重量百分比含量：有机酸活化剂2.0-6.0%，有机胺活化剂0.05-1.0%，表面活性剂0.1-0.5%，成膜剂0.5-2.5%，润湿剂0.04-0.2%，缓蚀剂0.01-0.1%，抗菌剂0.01-0.1%，余量为去离子水。该无铅焊锡用助焊剂具有以下优点：无松香，无卤素，完全不添加易挥发易燃烧醇醚类助溶剂，可焊性好，焊后残留少，焊点光亮饱满，无腐蚀性，绝缘电阻高，铺展率达到75%以上，是一种水基不含VOC物质的安全环保型助焊剂。本发明的助焊剂对细菌、霉菌有一定的抑制和杀菌作用，不仅可以延长其保存期限，还可提高无铅焊锡的可焊性。

Description

一种无铅焊锡用水基无卤助焊剂

技术领域

本发明涉及一种无铅焊锡用助焊剂，尤其是一种适用于锡银铜(SnAgCu)系列或者锡铜(SnCu)系列的无铅焊锡用水基无卤助焊剂。

背景技术

随着现代信息电子工业的飞速发展，无铅焊锡用助焊剂产品的市场竞争也日趋激烈。这主要源于人们对无铅焊接技术提出了更高的要求，以及对自身和环境日益的关注和保护。因此，在保护好人类及自然环境的前提下，如何有效提高无铅焊锡用助焊剂的焊接性能成为了业界研究的重点。

常见的无铅焊锡用助焊剂一般采用松香、改性松香为基体，如中国发明专利公告号CN101062536A名为“无铅焊锡用无卤素免清洗助焊剂”中采用改性松香作为成膜剂，但是松香经高温溶化后所释放的有害气体较多，对人体会造成一定的伤害，而且焊后会有残留松香，容易引起吸潮，影响产品的电学性能。

另外，有的无铅焊锡助焊剂产品含有卤素化合物，如中国专利公告号CN101983828A名为“一种助焊剂及其制备方法”中使用了环己胺盐酸盐、二甲胺盐酸盐等有机卤化物，这种含有卤素的助焊剂虽然有助于可焊性的提高，但是焊后残留物有较强的腐蚀性，且不易清洗，残留的卤素离子对环境也会造成一定的危害，不符合环保要求。

传统的助焊剂大都采用低沸点的醇类作为有机溶剂，如中国专利公开号CN101983828A名为“一种无卤免清洗助焊剂”中采用了乙醇、丙醇、甲醇作为溶剂，这类物质都属于易挥发的有机化合物(VOC),会对人体健康造成危害，而且这些醇类是易燃物，使用过程容易引起火灾，存在安全隐患。

     近年来，研究人员开始研发水基型助焊剂，但微生物如细菌、霉菌在水基型助焊剂中极易滋长，由此会影响助焊剂的保存期限和无铅焊锡的可焊性，甚至影响焊后焊点的导电性等。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统助焊剂常以松香为基体和以含VOC有机溶剂为溶剂所造成的技术缺陷，提供一种无铅焊锡用水基无卤助焊剂。

本发明的无铅焊锡用水基无卤助焊剂，其组分及重量百分比含量为:

      有机酸活化剂2.0-6.0%,

      有机胺活化剂0.05-1.0%,

      表面活性剂0.1-0.5%,

      成膜剂0.5-2.5%,

      润湿剂0.04-0.2%,

      缓蚀剂0.01-0.1%,

      抗菌剂0.01-0.1%,

      余量为去离子水；

      上述的有机酸活化剂为丁二酸、戊二酸、己二酸、衣康酸、联二丙酸、无水柠檬酸和DL-苹果酸中的至少两种；有机胺活化剂为琥珀酰胺和三乙醇胺中的一种或两种；表面活性剂为司盘20、吐温20和吐温60中的一种或多种；成膜剂是分子量为400-2000的聚乙二醇；润湿剂为磷酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种；缓蚀剂为苯并三氮唑和三乙胺中的一种或两种；抗菌剂为茶多酚。

本发明的无铅焊锡用水基无卤助焊剂的配制方法如下：按重量百分比称量各组分，在常温下先将有机酸活化剂、有机胺活化剂、表面活性剂及部分去离子水加入带有搅拌器的反应釜中，搅拌30分钟使有机酸活化剂、有机胺活化剂及表面活性剂全部溶解,再边搅拌边加入成膜剂、润湿剂、缓蚀剂至完全溶解，然后加入抗菌剂及余量去离子水，搅拌30分钟使全部组分完全溶解即得本发明助焊剂产品。

本发明中，有机酸活化剂选自低沸点的丁二酸、衣康酸、联二丙酸、无水柠檬酸和高沸点的戊二酸、己二酸、苹果酸。低沸点酸与高沸点酸的复配使用可以在焊接过程中的不同温度阶段能有效发挥作用，能清除焊接物表面的氧化层，获得光亮饱满的焊点，提高无铅焊锡过程的可焊性能。

本发明中，有机胺活化剂选自琥珀酰胺和三乙醇胺，它们可以有效调节助焊剂的PH值，也可以使焊点光亮，在不降低焊剂活性的条件下，可使焊后腐蚀性降至最低。

本发明中，表面活性剂选自非离子表面活性剂司盘20、吐温20、吐温60，它们能够降低表面张力，提高润湿力，增强无铅焊锡的可焊性能。

本发明中，成膜剂选自分子量为400-2000的聚乙二醇，它们具有良好的电气性能，焊后能在被焊物表面形成保护膜，具有无腐蚀性、防潮等特点。

本发明中，润湿剂选自磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚，它们能够在较高温度的焊接过程中降低焊锡和被焊接表面的表面张力，提高无铅焊锡的可焊性能。

本发明中，缓蚀剂选自苯并三氮唑、三乙胺，它们可以起到对焊接表面的缓蚀作用，减少助焊剂对印制板的腐蚀性。

本发明中，抗菌剂选自茶多酚，它具有一定的抗氧化作用，对细菌、霉菌也有一定的抑制和杀菌作用，可延长助焊剂的保存期限并提高无铅焊锡的可焊性。

本发明的助焊剂以去离子水为载体溶剂，不含易挥发易燃烧的醇醚类物质，采用非卤素化合物作为活化剂。

本发明的优越性在于:

本发明的无铅焊锡用助焊剂具有以下优点: 无松香，无卤素，完全不添加易挥发易燃烧醇醚类助溶剂，可焊性好，焊后残留少，焊点光亮饱满，无腐蚀性，绝缘电阻高，表面绝缘电阻焊后大于1x10⁺⁸欧姆，铺展面积大，铺展率达到75%以上，是一种水基不含VOC物质的安全环保型助焊剂。本发明的助焊剂对细菌、霉菌有一定的抑制和杀菌作用，这对于水基助焊剂来说十分重要，不仅可以延长其保存期限，还可提高无铅焊锡的可焊性，适用于无铅焊锡的波峰焊制程。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下所述的实施例。

实施例1

本实施例的无铅焊锡用水基无卤助焊剂，其组分及重量百分比含量为:

丁二酸                                    1.0%

戊二酸                                    0.5%

己二酸                                    0.5%

琥珀酰胺                                0.5%

司盘20                                   0.2%

聚乙二醇600                         0.5%

聚乙二醇2000                       0.5%

磷酸酯                                    0.04%

苯并三氮唑                            0.01%

茶多酚                                    0.01%

去离子水                                96.24%

具体配制方法：按重量百分比称量各组分物质，在常温下先将有机酸活化剂、有机胺活化剂、表面活性剂及50%去离子水加入带有搅拌器的反应釜中，搅拌30分钟使有机酸活化剂、有机胺活化剂及表面活性剂全部溶解,再边搅拌边加入成膜剂、润湿剂、缓蚀剂至完全溶解，然后加入抗菌剂及余量46.24%的去离子水，搅拌30分钟使全部组分完全溶解即得本发明助焊剂产品。

各项性能参数的测试结果见表1中实例1。

实施例2

本实施例的无铅焊锡用水基无卤助焊剂，其组分及重量百分比含量为:

丁二酸                                    2.0%

戊二酸                                    1.0%

衣康酸                                    1.0%

琥珀酰胺                                0.5%

三乙醇胺                                0.06%

司盘20                                   0.5%

聚乙二醇600                         2.0%

聚乙二醇2000                       0.5%

磷酸酯                                    0.06%

苯并三氮唑                            0.01%

茶多酚                                    0.02%

去离子水                                92.35%

    具体配制方法：按重量百分比称量各组分物质，在常温下先将有机酸活化剂、有机胺活化剂、表面活性剂及50%去离子水加入带有搅拌器的反应釜中，搅拌30分钟使有机酸活化剂、有机胺活化剂及表面活性剂全部溶解,再边搅拌边加入成膜剂、润湿剂、缓蚀剂至完全溶解，然后加入抗菌剂及余量42.35%的去离子水，搅拌30分钟使全部组分完全溶解即得本发明助焊剂产品。

    各项性能参数的测试结果见表1中实例2。

实施例3

本实施例的无铅焊锡用水基无卤助焊剂，其组分及重量百分比含量为:

丁二酸                                    2.0%

戊二酸                                1.0%

己二酸                                    0.5%

联二丙酸                                1.5%

琥珀酰胺                                1.0%

司盘20                                   0.2%

吐温20                                   0.1%

聚乙二醇600                         1.0%

聚乙二醇2000                       0.5%

脂肪醇聚氧乙烯醚                0.08%

三乙胺                                    0.05%

茶多酚                                    0.05%

去离子水                                92.02%

具体配制方法：按重量百分比称量各组分物质，在常温下先将有机酸活化剂、有机胺活化剂、表面活性剂及50%去离子水加入带有搅拌器的反应釜中，搅拌30分钟使有机酸活化剂、有机胺活化剂及表面活性剂全部溶解,再边搅拌边加入成膜剂、润湿剂、缓蚀剂至完全溶解，然后加入抗菌剂及余量42.02%的去离子水，搅拌30分钟使全部组分完全溶解即得本发明助焊剂产品。

各项性能参数的测试结果见表1中实例3。

实施例4

本实施例的无铅焊锡用水基无卤助焊剂，其组分及重量百分比含量为:

丁二酸                                    2.5%

戊二酸                                    1.5%

己二酸                                    1.0%

无水柠檬酸                            0.5%

DL-苹果酸                              0.5%

三乙醇胺                                0.05%

吐温60                                   0.1%

聚乙二醇400                         0.5%

脂肪醇聚氧乙烯醚                0.2%

三乙胺                                    0.1%

茶多酚                                    0.1%

去离子水                                92.95%

具体配制方法: 按重量百分比称量各组分物质，在常温下先将有机酸活化剂、有机胺活化剂、表面活性剂及50%去离子水加入带有搅拌器的反应釜中，搅拌30分钟使有机酸活化剂、有机胺活化剂及表面活性剂全部溶解,再边搅拌边加入成膜剂、润湿剂、缓蚀剂至完全溶解，然后加入抗菌剂及余量42.95%的去离子水，搅拌30分钟使全部组分完全溶解即得本发明助焊剂产品。

各项性能参数的测试结果见表1中实例4。

 表1

按照我国信息产业部《无铅焊接用助焊剂SJ/T 11389-2009》标准对以上实施例1-4所配制的无铅焊锡用水基无卤助焊剂进行了性能检测，检测结果表明，本发明的助焊剂铺展率大于75%，焊点光亮饱满，焊后残留物少，焊后铜镜无腐蚀，不含任何VOC物质，焊后基板的表面绝缘电阻大于1x10⁺⁸欧姆，达到了电子行业标准的要求。本发明中各实例的铺展率的测试是用Sn-Ag3.0-Cu0.5的无铅焊锡作为样品进行的。

Claims (1)

1.一种无铅焊锡用水基无卤助焊剂，其组分及重量百分比含量为:

       有机酸活化剂2.0-6.0%,

       有机胺活化剂0.05-1.0%,

       表面活性剂0.1-0.5%,

       成膜剂0.5-2.5%,

       润湿剂0.04-0.2%,

       缓蚀剂0.01-0.1%,

       抗菌剂0.01-0.1%,

       余量为去离子水；

       上述的有机酸活化剂为丁二酸、戊二酸、己二酸、衣康酸、联二丙酸、无水柠檬酸和DL-苹果酸中的至少两种；有机胺活化剂为琥珀酰胺和三乙醇胺中的一种或两种；表面活性剂为司盘20、吐温20和吐温60中的一种或多种；成膜剂是分子量为400-2000的聚乙二醇；润湿剂为磷酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种；缓蚀剂为苯并三氮唑和三乙胺中的一种或两种；抗菌剂为茶多酚。