CN102489897A - 一种用于锡铋系的低温无铅焊锡助焊剂 - Google Patents
一种用于锡铋系的低温无铅焊锡助焊剂 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于锡铋系的低温无铅焊锡助焊剂，其组分包含：改性松香、有机酸活化剂、有机胺活化剂、表面活性剂、抗氧化剂和有机溶剂。本发明的无铅焊锡助焊剂具有以下优点：无卤素，低固含量、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，是一种适用于锡铋(Sn-Bi)系的低温无铅焊锡的无卤低固含量助焊剂。
Description
技术领域
本发明涉及无铅焊锡用助焊剂技术领域，尤其是一种适用于锡铋(Sn-Bi)系的低温无铅焊锡用无卤低固含量助焊剂。
背景技术
当前业界较为认可的无铅焊料以Sn-Ag-Cu和Sn-Cu为代表，与传统焊料相容性较好，可靠性较高。然而，Sn-Ag-Cu和Sn-Cu系焊料的合金熔点比原来Sn-Pb焊料高约40℃，使得电子加工行业的焊接温度不得不随之提高，也对焊接设备、焊接工艺、电子元件及基板材料的耐温性能提出了更高的要求。
但是，随着电子产品向轻薄短小化发展，电子元件的小型化和贴片化使的电子元件的耐温能力大幅度下降，此外，LED、空调安全保护器、防雷元件、温控元件和柔性板等热敏电子元器件的耐热温度相对较低，在焊接加工时常常需要采用低温焊接工艺，不能使用Sn-Ag-Cu和Sn-Cu系高熔点无铅焊料。因此，低熔点无铅焊锡已成为世界电子业界极力追求的目标。
低温焊料已有多年的应用历史，其主要特点是能够在较低的温度下进行焊接。目前的低温焊料主要有Sn-Bi系和Sn-In系两种。由于In是一种稀缺昂贵金属，使得Sn-In焊料的应用受到很大的限制。因此，Sn-Bi合金被广泛使用于低温焊接需求的场合，而与Sn-Bi合金相适应的低温助焊剂也将成为重要发展热点。
发明内容
本发明的目的是针对低温焊料市场的强烈需求，提供一种适用于锡铋系的低温无铅焊锡助焊剂。
本发明的用于锡铋系的低温无铅焊锡助焊剂，它的组分及重量百分比含量如下:
改性松香2-10%,
有机酸活化剂12-18%,
有机胺活化剂3-7%,
表面活性剂3-6%,
抗氧化剂0.05-0.2%,
余量为有机溶剂；
上述的改性松香为水白松香；有机酸活化剂为乳酸、无水柠檬酸和DL-苹果酸中的至少一种与水杨酸和联二丙酸中的至少一种的混合物；有机胺活化剂选自乙醇胺和三异丙醇胺中的一种或两种；表面活性剂选自司盘80和吐温60中的一种或多种；抗氧化剂为特丁基对苯二酚；有机溶剂选自丙二醇、四氢糠醇 、乙二醇、二乙二醇乙醚、乙醇和硝基乙烷中的一种或多种。
具体配制方法：按重量百分比称量各组分，在常温下先将有机溶剂置于带有搅拌器的反应釜中，缓慢加热到30-50℃，边搅拌边加入改性松香直至完全溶解，然后加入有机酸活化剂、有机胺活化剂,表面活性剂和抗氧化剂，不断搅拌使全部组分完全溶解，混合均匀后停止搅拌，静置，即得本发明的助焊剂产品。
本发明助焊剂中采用的有机酸活化剂选自低沸点的乳酸、无水柠檬酸、DL-苹果酸和高沸点的水杨酸、联二丙酸复配使用，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、铺展率高的焊点。
采用的有机胺活化剂选自乙醇胺和三异丙醇胺，它们可以有效调节助焊剂的PH值，也可以使焊点光亮，在不降低助焊剂活性的条件下，使焊后腐蚀性降至最低。
采用的表面活性剂选自非离子表面活性剂司盘80、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。
采用的抗氧化剂为特丁基对苯二酚，它可以延缓铜板及焊料的氧化性，从而提高焊料的铺展率。
采用的有机溶剂选用丙二醇、四氢糠醇、乙二醇、二乙二醇乙醚、乙醇和硝基乙烷。通过选用接近焊接温度的有机溶剂，以及助溶剂硝基乙烷可以有效的保护有机酸在焊料融化之前对铜板进行长时间有效的去除氧化膜，从而获得最佳的铺展率。
本发明的优越性在于:
本发明的助焊剂无卤素、固含量低、润湿性强，铺展面积大，焊点光亮饱满，焊后残留少，对无铅焊料腐蚀性小，表面绝缘电阻焊后大于1x108欧姆，能良好地适应低温无铅焊料的焊接温度要求。
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
本实施例的用于锡铋系的低温无铅焊锡助焊剂，其组分及重量百分数含量为:
水白松香 2.0%
乳酸 6.0%
无水柠檬酸 2.0%
DL-苹果酸 2.0%
水杨酸 2.0%
联二丙酸 6.0%
乙醇胺 5.0%
三异丙醇胺 2.0%
司盘80 3.0%
吐温60 3.0%
特丁基对苯二酚 0.2%
乙醇 66.8%
具体配制方法：按重量百分比称量各组分，在常温下先将有机溶剂置于带有搅拌器的反应釜中，缓慢加热到30℃，边搅拌边加入改性松香直至完全溶解，然后加入有机酸活化剂、有机胺活化剂,表面活性剂和抗氧化剂，不断搅拌使全部组分完全溶解，混合均匀后停止搅拌，静置，即得本发明的助焊剂产品。
各项性能参数的测试结果见表1中实例1。
实施例2
本实施例的用于锡铋系的低温无铅焊锡助焊剂，其组分及重量百分数含量为:
水白松香 10.0%
无水柠檬酸 2.0%
DL-苹果酸 6.0%
水杨酸 4.0%
乙醇胺 3.0%
司盘80 2.0%
吐温60 2.0%
特丁基对苯二酚 0.1%
四氢康纯 11.6%
乙二醇 23.0%
二乙二醇乙醚 23.0%
硝基乙烷 13.3%
具体配制方法：按重量百分比称量各组分，在常温下先将有机溶剂置于带有搅拌器的反应釜中，缓慢加热到40℃，其余步骤与实施例1相同。
各项性能参数的测试结果见表1中实例2。
实施例3
本实施例的用于锡铋系的低温无铅焊锡助焊剂，其组分及重量百分数含量为:
水白松香 8.0%
无水柠檬酸 6.0%
DL-苹果酸 6.0%
水杨酸 2.0%
乙醇胺 4.0%
司盘80 1.0%
吐温60 2.0%
特丁基对苯二酚 0.05%
丙二醇 8.95%
四氢康纯 25.0%
乙二醇 25.0%
二乙二醇乙醚 12.0%
具体配制方法：按重量百分比称量各组分，在常温下先将有机溶剂置于带有搅拌器的反应釜中，缓慢加热到50℃，其余步骤与实施例1相同。
各项性能参数的测试结果见表1中实例3。
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1-3所配制的用于锡铋系的低温无铅焊锡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，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-Bi58的低温无铅焊锡作为样品进行的。
Claims (1)
1.一种用于锡铋系的低温无铅焊锡助焊剂，其特征在于它的组分及重量百分比含量如下:
改性松香2-10%,
有机酸活化剂12-18%,
有机胺活化剂3-7%,
表面活性剂3-6%,
抗氧化剂0.05-0.2%,
余量为有机溶剂；
上述的改性松香为水白松香；有机酸活化剂为乳酸、无水柠檬酸和DL-苹果酸中的至少一种与水杨酸和联二丙酸中的至少一种的混合物；有机胺活化剂选自乙醇胺和三异丙醇胺中的一种或两种；表面活性剂选自司盘80和吐温60中的一种或多种；抗氧化剂为特丁基对苯二酚；有机溶剂选自丙二醇、四氢糠醇 、乙二醇、二乙二醇乙醚、乙醇和硝基乙烷中的一种或多种。
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