CN102489898B - 低银无铅助焊膏及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低银无铅助焊膏，其包括松香树脂20～50wt.％，触变剂1～10wt.％，稳定剂1～5wt.％，活性辅助剂1～10wt.％，活性剂5～20wt.％，余量的溶剂；稳定剂为超高支链的聚α烯烃，数均分子量为2800～2900，聚合度分布指数为1.6～1.7，根据ASTM D-3236在37.8℃下测得的粘度为530cP；活性剂为长链线性伯羧酸，其含有26～50个碳原子，酸值为61～115mgKOH/g，数均分子量为390～720；所述活性辅助剂为羟基咔唑。该助焊膏适合与低银无铅焊料制成无铅焊膏，具有锡球少、表面绝缘电阻高，从而使焊后线路板不易形成短路，具有良好的润湿性，且焊点饱满，焊接效果好，此外腐蚀性小，大大提高了模板寿命，同时该助焊膏的制造方法简单，易于在工业上大规模实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子工业用助焊膏，尤其涉及一种电子工业用低银无铅助焊膏及其制备方法，该助焊膏适合与低银焊料配合使用。
背景技术
随着人们环保意识的增强，环保法规的日趋完善和日益严格，虽然传统锡铅锡膏具有优异的润湿性、焊接性、良好的力学性能以及便宜的价格等优点，但其中的铅含量较高，会危害到人类健康及污染环境。因此在电子工业中无铅锡膏焊接技术代替了传统的焊接技术，无铅锡膏作为无污染焊接材料应用于通信电子行业，如电子组装、集成电路、芯片加工等领域得到了广泛应用。目前，在SMT技术中，主流的无铅焊膏用合金为Sn99.6Ag3Cu0.5系，Ag的重量比含量较高，而Ag是一种贵金属，储量稀少，近年来国际市场Ag期货价格持续走高，其中Ag的成本在焊料中就占到40％～50％，大大的提高了无铅焊料的原料成本，电子行业需要成本较低的焊接材料代替现在大量使用的高银锡膏(Sn96.5/Ag3/Cu0.7)。因此在保持焊接可靠性同时开发出了低银焊料Sn99/Ag0.3/Cu0.7，但使用高银无铅助焊膏配制低银锡膏时，由于活性不足，容易产生锡球，表面绝缘电阻低，模板寿命缩短。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种锡球少、表面绝缘电阻高、润湿性好且模板寿命长的低银无铅助焊膏。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种低银无铅助焊膏，包括以下组分：
余量的溶剂；
所述稳定剂为超高支链的聚α烯烃，采用凝胶渗透色谱法测得的数均分子量为2800～2900，聚合度分布指数为1.6～1.7，根据ASTM D-3236在37.8℃下测得的粘度为530cP，优选为贝克休斯(Baker Hughes)公司生产的VYBARTM 825聚合物；
所述活性剂为长链线性伯羧酸，所述长链线性伯羧酸碳链含有26～50个碳原子，酸值为61～115mgKOH/g，蒸汽压浸透法测得的数均分子量为390～720，优选为贝克休斯(Baker Hughes)公司生产的UNICIDTM 350、UNICIDTM 425、UNICIDTM 550和UNICIDTM 700中的至少一种；
所述活性辅助剂为羟基咔唑。
所述松香树脂为液体松香、全氢化松香、聚合松香和改性松香中的至少一种，其中改性松香优选为亚克力改性松香和日本荒川公司生产的KE-604改性松香中的至少一种，KE-604改性松香的酸值为230～240mgKOH/g，软化点为122～132℃；其中全氢化松香优选为美国伊士曼(EASTMAN)公司生产的ForalTM AX-E全氢化松香，软化点为80℃，酸值为165mgKOH/g。
所述触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡改性氢化蓖麻油和乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种，其中聚酰胺蜡改性氢化蓖麻油优选为海明斯公司成产的THIXAROL ST、美翔特公司生产的MT ST和雷孚斯公司生产的Luvotix HT中的至少一种。
所述羟基咔唑优选为1-羟基咔唑、2-羟基咔唑、3-羟基咔唑和4-羟基咔唑中的至少一种。
所述溶剂为二乙二醇辛醚、2-乙基-1，3-己二醇、四乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚和三乙二醇丁醚中的至少一种，优选为四乙二醇二甲醚。
所述活性辅助剂与活性剂的重量比为0.5～1∶1。
所述的低银无铅助焊膏的制备方法，包括以下步骤：
(1)将余量的溶剂在器皿中加热到150±5℃后，加入20～50wt.％的松香树脂，均匀搅拌直至松香树脂完全溶解；
(2)在150±5℃下，在(1)所得混合物中加入5～20wt.％的活性剂和1～10wt.％的活性剂辅助剂，均匀搅拌直至活性剂和活性辅助剂完全溶解；
(3)停止加热，将(2)中混合物的温度降至30±5℃后，加入1～5wt.％的稳定剂和1～10wt.％的触变剂，均匀搅拌直至稳定剂和触变剂完全溶解，将所得混合物冷却至室温后密封进行保存。
活性剂能有效去除焊盘上铜表面的氧化物，采用的UNICID系列活性剂耐水性好，焊接后表面绝缘电阻高，尤其是配合羟基咔唑，可有效提高有机羧酸的活性能力，使焊点融合性提高，减少锡球产生。采用稳定剂可改善锡膏流动性，使产品在80～120毫米/秒的高速度下应用，印刷性能好，提高了锡膏模板寿命。
本发明的有益技术效果是：该低银无铅助焊膏适合与低银无铅焊料制成无铅焊膏，具有锡球少、表面绝缘电阻高，从而使焊后线路板不易形成短路，具有良好的润湿性，从而焊点饱满，焊接效果好，此外采用VYBAR 825聚合物做稳定剂，腐蚀性小，大大提高了模板寿命，且所述助焊膏的制造方法简单，易于在工业上实现。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。具体实施例见表1。利用本发明技术方案的无铅助焊膏和焊锡粉配制成的焊膏是以85～91wt.％的焊锡粉和9～15wt.％的助焊膏组成，优选为用11.5wt.％上述实施例中所述低银无铅助焊膏和88.5wt.％锡粉配制成锡膏与市场上销售的无铅锡膏做对比试验，其中锡粉组成为99Sn/0.3Ag/0.7Cu。
表1具体实施例
参照ICP TM 6502.4.43的方法测试锡球，观察氧化铝实验板上锡球情况；参照ICP TM 6502.6.3.3B方法测定表面绝缘电阻；参照ICP TM 6502.4.45的方法测定润湿性。
在自动印刷机上以80mm/s的速度印刷，每隔一小时取样测定粘度，记录粘度变化20％时所用的时间；用0.2mm不锈钢模板在自动印刷机上以相同速度和压力印刷一系列直接为0.3mm圆孔的锡膏，用锡膏3D检测仪测量印刷锡膏的直径和高度。各项实验测试结果见表2。
表2具体实施例与对比例测试实验结果
从上述实验测试结果可以看出，使用本发明所述的助焊膏配制的焊锡膏锡球数量少，润湿性好，绝缘电阻大，模板寿命最大可达8小时，印刷性能明显改善。
Claims (7)
1.一种低银无铅助焊膏，其特征在于：所述低银无铅助焊膏包括以下组分：
余量的溶剂；
所述稳定剂为超高支链的聚α烯烃，采用凝胶渗透色谱法测得的数均分子量为2800~2900，聚合度分布指数为1.6~1.7，根据ASTM D-3236在37.8℃下测得的粘度为530cP；
所述活性剂为长链线性伯羧酸，所述长链线性伯羧酸碳链含有26~50个碳原子，酸值为61~115mgKOH/g，采用蒸汽压浸透法测得的数均分子量为390~720；
所述活性辅助剂为羟基咔唑。
2.根据权利要求1所述的低银无铅助焊膏，其特征在于：所述松香树脂为液体松香、全氢化松香、聚合松香和改性松香中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的低银无铅助焊膏，其特征在于：所述触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡改性氢化蓖麻油和乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种；
4.根据权利要求1所述的低银无铅助焊膏，其特征在于：所述羟基咔唑为1-羟基咔唑、2-羟基咔唑、3-羟基咔唑和4-羟基咔唑中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的低银无铅助焊膏，其特征在于：所述溶剂为二乙二醇辛醚、2-乙基-1,3-己二醇、四乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚和三乙二醇丁醚中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的低银无铅助焊膏，其特征在于：所述活性辅助剂与活性剂的重量比为0.5~1:1。
7.根据权利要求1所述的低银无铅助焊膏的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将余量的溶剂在器皿中加热到150±5℃后，加入20~50wt.%的松香树脂，均匀搅拌直至松香树脂完全溶解；
（2）在150±5℃下，在（1）所得混合物中加入5~20wt.%的活性剂和1~10wt.%的活性剂辅助剂，均匀搅拌直至活性剂和活性辅助剂完全溶解；
（3）停止加热，将（2）中混合物的温度降至30±5℃后，加入1~5wt.%的稳定剂和1~10wt.%的触变剂，均匀搅拌直至稳定剂和触变剂完全溶解，将所得混合物冷却至室温后密封进行保存。
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