CN102728968A - 一种用于无铅焊锡膏的非醇醚型助焊剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无铅焊锡膏的非醇醚型助焊剂，由质量百分比30％～40％的溶剂，30％～50％的成膜剂，9％～12％的活性剂，7％～12％的流变剂，0.1％～1％的抗氧化剂，0.5％～2％的偶联剂组成，各组分质量之和为100％。该种用于无铅焊锡膏的非醇醚类助焊剂，在保证焊接性能的条件下降低对人体及环境的危害，同时提高焊锡膏在开放式环境中放置保存的时间，达到了安全型助焊剂的目的，属于安全环保型焊锡膏。

Description

一种用于无铅焊锡膏的非醇醚型助焊剂及其制备方法

技术领域

本发明属于电子电路表面贴装技术领域，涉及一种用于无铅焊锡膏的非醇醚型助焊剂，还涉及该种助焊剂的制备方法。 

背景技术

目前所用的无铅焊锡膏中其助焊剂中多含有醇醚类溶剂，这类物质有相当好的电阻性，对松香溶解能力较强。因此被大多数焊锡膏制造商应用。除醚类物质外，醇类、脂类及烷烃类物质都可以作为溶剂，其中醇类是应用最为广泛的一类溶剂，它具有良好的溶解能力、适中的粘度，与一元醇相比多元醇有更高的沸点，可以提供更多的羟基，促进助焊剂活性的发挥，在焊接时有更强的还原性。 

然而OSHA报道，这些醇醚类物质对动物的生殖、生长、血液都有影响，另外的研究也发现醇醚物质对行为和精神也有影响，一些特定低分子量的醇醚类溶剂已经被禁止使用。 

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于无铅焊锡膏的非醇醚型助焊剂，解决传统助焊剂中使用醇醚类物质而对人体及环境造成的安全问题。 

本发明的另一目的是，提供该用于无铅焊锡膏的非醇醚型助焊剂的制备方法。 

本发明的一个技术方案是，一种用于无铅焊锡膏的非醇醚型助焊剂，按照质量百分比由以下组分组成：成膜剂30％～40％，活性剂为9％～12％，流 变剂为7％～12％，抗氧化剂为0.1％～1％，余量为溶剂； 

其中，所述的成膜剂为冰白松香、水白松香、氢化松香、松香改性季戊四醇脂、90M树脂、环氧树脂、水溶性固体丙烯酸树脂中的任意两种松香或任意两种松香与其它树脂组合而成； 

其中任意两种松香复配质量比为1∶4～4∶1，其它树脂含量占成膜剂总质量的0～20％； 

所述的活性剂为水杨酸、己二酸、丁二酸中的一种，或水杨酸与己二酸或丁二酸组合而成，其中水杨酸与己二酸或丁二酸的质量比为1∶6～1∶4； 

所述流变剂选用氢化蓖麻油； 

所述抗氧化剂选用苯并三氮唑； 

所述的溶剂为四氢糠醇、聚丙二醇2000中的一种或两种组合而成，其中四氢糠醇与聚丙二醇2000复配质量比为7∶3～9∶1。 

本发明的特点还在于， 

若成膜剂中含有环氧树脂，则组分中添加占助焊剂质量百分比为0.5％～2％的偶联剂。 

其中偶联剂为KH560硅烷偶联剂。 

本发明的另一个技术方案是，一种制备权利要求1所述助焊剂的方法，该方法按以下步骤实施： 

a.将占总质量百分比为30％～50％的溶剂放入容器，加热到60℃～70℃搅拌同时缓慢加入质量百分比为30％～40％的成膜剂，充分搅拌至完全溶解； 

b.将质量百分比为9％～12％的活性剂加入步骤a混合成的溶液中，保持60℃～70℃的温度下充分搅拌均匀； 

c.将质量百分比为7％～12％的流变剂加入步骤b混合成的溶液中，保 持60℃～70℃充分搅拌； 

d.将质量百分比为0.1％～1％的抗氧化剂加入步骤c混合成的溶液中，保持60℃～70℃的温度下充分搅拌至完全溶解，然后在室温下冷却，即得。 

若步骤a中的成膜剂中含有环氧树脂，则在步骤d混合成的溶液充分搅拌后停止加热，加入质量百分比为0.5％～2％的偶联剂，搅拌均匀后在室温下冷却，即得。 

本发明的有益效果是，该种用于无铅焊锡膏的非醇醚类助焊剂，在保证焊接性能的条件下降低对人体及环境的危害，同时提高焊锡膏在开放式环境中放置保存的时间，达到了安全型助焊剂的目的。 

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。 

本发明提供一种用于无铅焊锡膏的非醇醚型助焊剂，按照质量百分比由以下组分组成：成膜剂30％～40％，活性剂为9％～12％，流变剂为7％～12％，抗氧化剂为0.1％～1％，余量为溶剂； 

其中，所述的成膜剂为冰白松香、水白松香、氢化松香、松香改性季戊四醇脂、90M树脂、环氧树脂、水溶性固体丙烯酸树脂中的任意两种松香或任意两种松香与其它树脂组合而成；任意两种松香复配比例为1∶4～4∶1，其它树脂含量占成膜剂总质量的0～20％； 

其中活性剂为水杨酸、己二酸、丁二酸中的一种，或水杨酸与己二酸或丁二酸组合而成，其中水杨酸与己二酸或丁二酸的质量比为1∶4～1∶6； 

其中流变剂选用氢化蓖麻油，抗氧化剂选用苯并三氮唑，溶剂为四氢糠醇、聚丙二醇2000中的一种或两种组合而成，四氢糠醇与聚丙二醇2000复配质量比为9∶1～7∶3。 

若成膜剂中含有环氧树脂，则组分中添加占助焊剂质量百分比为 0.5％～2％的偶联剂，偶联剂为KH560硅烷偶联剂。 

本发明还提供一种制备所述助焊剂的方法，该方法按以下步骤实施： 

a.将占总质量百分比为30％～50％的溶剂放入容器，加热到60℃～70℃搅拌同时缓慢加入质量百分比为30％～40％的成膜剂，充分搅拌至完全溶解； 

b.将质量百分比为9％～12％的活性剂加入步骤a混合成的溶液中，保持60℃～70℃的温度下充分搅拌均匀； 

c.将质量百分比为7％～12％的流变剂加入步骤b混合成的溶液中，保持60℃～70℃充分搅拌； 

d.将质量百分比为0.1％～1％的抗氧化剂加入步骤c混合成的溶液中，保持60℃～70℃的温度下充分搅拌至完全溶解，然后在室温下冷却，即得。 

若步骤a中的成膜剂中含有环氧树脂，则在步骤d混合成的溶液充分搅拌后停止加热，加入质量百分比为0.5％～2％的偶联剂，搅拌均匀后在室温下冷却，即得。 

将10％～20％本发明制备得到的助焊剂和80％～90％的无铅焊锡微粉混合均匀，即配制出非醇醚型焊锡膏。 

实施例1 

按下述的质量百分比称量各组分： 

成膜剂40％，其中冰白松香为15％，水白松香为25％， 

活性剂为12％，其中水杨酸与丁二酸的质量比为1∶5， 

流变剂7％，使用氢化蓖麻油， 

抗氧化剂1％，使用苯并三氮唑， 

余量为溶剂，使用四氢糠醇，各组分质量之和为100％； 

a、将余量溶剂放入容器，加热到60℃搅拌同时时缓慢加入质量百分比 为40％的成膜剂，充分搅拌至完全溶解； 

b、将质量百分比为12％的活性剂加入步骤a混合成的溶液中，保持60℃充分搅拌均匀； 

c、将质量百分比为7％的流变剂加入步骤b混合成的溶液中，保持60℃充分搅拌； 

d、将质量百分比为1％的抗氧化剂加入步骤c混合成的溶液中，保持60℃充分搅拌至完全溶解； 

e、待步骤d混合成的溶液形成均匀液体后停止加热和搅拌，在室温下冷却后，即得。 

本实施例制备的助焊剂为微黄色透明粘稠液体，pH值为5～6，不含卤化物，粘度为2100mPa·s。将13％的本实施例助焊剂和87％的Sn0.3Ag0.7Cu焊锡微粉混合均匀后，即配制出非醇醚型焊锡膏，进行回流焊接，焊后无焊料球，残留无腐蚀性，平均铺展率为84.08％，焊点清晰完整无桥连。 

实施例2 

按下述的质量百分比称量各组分，在制作过程中将加热温度控制在70℃，其他步骤同实施例1。 

成膜剂35％，其中氢化松香为12％，冰白松香为18％，水溶性固体丙烯酸树脂为5％； 

活性剂为12％，其中水杨酸与丁二酸质量比为1∶6； 

流变剂9％，使用氢化蓖麻油； 

抗氧化剂1％，使用苯并三氮唑； 

余量为溶剂，各组分质量总和为100％，其中四氢糠醇与聚丙二醇2000质量百分比为9∶2。 

本实施例制备的助焊剂为微色透明粘稠液体，pH值为5.5～6.5，不含卤 化物，粘度为6300mPa·s。将15％的本实施例助焊剂和85％的Sn0.3Ag0.7Cu焊锡微粉混合均匀后，即配制出非醇醚型焊锡膏，进行回流焊接，焊后无焊料球，残留无腐蚀性，平均铺展率为87.12％，焊点清晰完整无桥连。 

实施例3 

按下述的质量百分比称量各组分，在配制过程中加热温度控制在65℃，其他步骤同实施例1。 

成膜剂30％，其中氢化松香为10％，冰白松香为15％，环氧树脂为5％； 

活性剂为11％，其中水杨酸与丁二酸的质量比为1∶4； 

流变剂12％，使用氢化蓖麻油； 

抗氧化剂0.5％，使用苯并三氮唑； 

偶联剂1％，使用KH560硅烷偶联剂； 

余量为溶剂，各组分质量总和为100％，其中四氢糠醇与聚丙二醇2000质量比为9∶1。 

本实施例制备的助焊剂为微黄色透明粘稠液体，pH值为5.5～6.5，不含卤化物，粘度为6300mPa·s。将10％的本实施例助焊剂和90％的Sn0.3Ag0.7Cu焊锡微粉混合均匀后，即配制出非醇醚型焊锡膏，进行回流焊接，焊后无焊料球，残留无腐蚀性，平均铺展率为88.30％，焊点清晰完整无桥连。 

实施例4 

按下述的质量百分比称量各组分，在制作过程中将加热温度控制在70℃，其他步骤同实施例1。 

成膜剂40％，其中氢化松香为25.6％，冰白松香为6.4％，环氧树脂为为8％； 

活性剂为10％，其中水杨酸与丁二酸质量比为1∶6； 

流变剂9％，使用氢化蓖麻油； 

抗氧化剂1％，使用苯并三氮唑； 

偶联剂2％，使用KH560硅烷偶联剂； 

余量为溶剂，各组分质量总和为100％，其中四氢糠醇与聚丙二醇2000质量百分比为7∶3。 

本实施例制备的助焊剂为淡黄色透明粘稠液体，pH值约为6，不含卤化物，粘度为5800mPa·s。将13％的本实施例助焊剂和87％的Sn0.3Ag0.7Cu焊锡微粉混合均匀后，即配制出非醇醚型焊锡膏，进行回流焊接，焊后无焊料球，残留无腐蚀性，平均铺展率为88.84％，焊点清晰完整无桥连。 

实施例5 

按下述的质量百分比称量各组分，在配制过程中加热温度控制在65℃，其他步骤同实施例1。 

成膜剂32％，其中氢化松香为6％，冰白松香为24％，环氧树脂为2％； 

活性剂为10％，其中水杨酸与丁二酸的质量比为1∶4； 

流变剂12％，使用氢化蓖麻油； 

抗氧化剂0.5％，使用苯并三氮唑； 

偶联剂0.5％，使用KH560硅烷偶联剂； 

余量为溶剂，各组分质量总和为100％，其中四氢糠醇与聚丙二醇2000质量比为9∶1。 

本实施例制备的助焊剂为微黄色透明粘稠液体，pH值约为6，不含卤化物，粘度为6200mPa·s。将13％的本实施例助焊剂和87％的Sn0.3Ag0.7Cu焊锡微粉混合均匀后，即配制出非醇醚型焊锡膏，进行回流焊接，焊后无焊料球，残留无腐蚀性，平均铺展率为87.52％，焊点清晰完整无桥连。 

本发明所提供的用于锡铅焊膏的无松香免清洗助焊剂中多元醇作为溶 剂的主要作用是溶解焊剂中的所有组份，使之成为均匀的液体，提供较多的羟基，促进助焊剂活性的发挥。成膜剂是调节焊锡膏粘度的主要成分，并在焊接中形成一层紧密的有机膜，防止焊锡二次氧化。成膜剂中松香类物质是树脂酸的混合物，既具有树脂的成膜作用，又具有酸性能够有效清除氧化层，起到活性剂的作用。活性剂为水杨酸、己二酸、丁二酸中的一种，或水杨酸与己二酸或丁二酸组合而成，主要作用是在焊接温度下去除焊盘和焊料表面的氧化物，并有效降低焊接时焊料的表面张力，从而增加焊料和基板的润湿性，提高可焊性。流变剂选用氢化蓖麻油可以满足焊锡膏在放置和印刷时对粘度的不同要求抗氧化剂选用苯并三氮唑，可以防止合金氧化。选用硅烷偶联剂与环氧树脂共同适用可提高铺展率及成膜性。 

综上所述，非醇醚型助焊剂是用以多元醇替代醇醚类物质作为溶剂，从而解决醇醚类物质挥发气味刺激，对人体危害大的问题。用本发明所述的助焊剂制成的非醇醚型焊锡膏具有优良的焊接性能，常温放置有效使用期长。制备原料易得，工艺简单易操作。 

本发明所述的用于无铅焊锡膏的非醇醚类助焊剂适用于SnAgCu系无铅焊料，需低温保存。 

Claims (5)

1.一种用于无铅焊锡膏的非醇醚型助焊剂，其特征在于，按照质量百分比由以下组分组成：成膜剂30％～40％，活性剂为9％～12％，流变剂为7％～12％，抗氧化剂为0.1％～1％，余量为溶剂；

其中，所述的成膜剂为冰白松香、水白松香、氢化松香、松香改性季戊四醇脂、90M树脂、环氧树脂、水溶性固体丙烯酸树脂中的任意两种松香或任意两种松香与其它树脂组合而成；

其中任意两种松香复配质量比为1∶4～4∶1，其它树脂含量占成膜剂总质量的0～20％；

所述的活性剂为水杨酸、己二酸、丁二酸中的一种，或水杨酸与己二酸或丁二酸组合而成，其中水杨酸与己二酸或丁二酸的质量比为1∶6～1∶4；

所述流变剂选用氢化蓖麻油；

所述抗氧化剂选用苯并三氮唑；

所述的溶剂为四氢糠醇、聚丙二醇2000中的一种或两种组合而成，其中四氢糠醇与聚丙二醇2000复配质量比为7∶3～9∶1。

2.根据权利要求1所述的助焊剂，其特征在于：若成膜剂中含有环氧树脂，则组分中添加占助焊剂质量百分比为0.5％～2％的偶联剂。

3.根据权利要求2所述的助焊剂，其特征在于：所述偶联剂为KH560硅烷偶联剂。

4.一种制备权利要求1所述助焊剂的方法，其特征在于：该方法按以下步骤实施：

a.将占总质量百分比为30％～50％的溶剂放入容器，加热到60℃～70℃搅拌同时缓慢加入质量百分比为30％～40％的成膜剂，充分搅拌至完全溶解；

b.将质量百分比为9％～12％的活性剂加入步骤a混合成的溶液中，保持60℃～70℃的温度下充分搅拌均匀；

c.将质量百分比为7％～12％的流变剂加入步骤b混合成的溶液中，保持60℃～70℃充分搅拌；

d.将质量百分比为0.1％～1％的抗氧化剂加入步骤c混合成的溶液中，保持60℃～70℃的温度下充分搅拌至完全溶解，然后在室温下冷却，即得。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，若步骤a中的成膜剂中含有环氧树脂，则在步骤d混合成的溶液充分搅拌后停止加热，加入质量百分比为0.5％～2％的偶联剂，搅拌均匀后在室温下冷却，即得。