CN103706968A

CN103706968A - 无卤素助焊剂

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Publication number: CN103706968A
Application number: CN201210369531.9A
Authority: CN
Inventors: 钟广飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: CN103706968B

Abstract

本发明涉及电子工业焊接材料领域，公开了一种无卤素助焊剂。本发明所述的无卤素助焊剂，按照重量百分比计算：有机酸性活化剂为2.45～3.15％、松香成膜剂为3.75～9.6％、表面活性剂为0.25～0.75％、流平剂0.55～1.5％、低级脂肪醇溶剂85～93％；所述有机酸性活化剂由丁二酸、己二酸和戊二酸混合而成；所述松香成膜剂为美国伊士曼化工公司生产的全氢化松香Foral AX-E；所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚；所述流平剂为聚醚改性二甲基聚矽氧烷物溶液。所述低级脂肪醇溶剂为乙醇、异丙醇的一种或者两者组成。本发明所述的无卤素助焊剂，不仅环保、无需清洗，而且使得焊接后的电子线路板表面生成一种无色的高绝缘阻抗薄膜，从而也相应的提高的电子线路板的质量和性能，也提高了生产效率。

Description

无卤素助焊剂

技术领域

本发明涉及电子工业焊接材料领域，尤其涉及一种无卤素助焊剂。

背景技术

助焊剂，是一种含卤素的活性剂，用来作为焊接过程顺利完成的辅助材料，具有活性强的特点，能非常容易的去除铜氧化物。目前，电子封装的过程中，都需要进行焊接工艺操作，助焊剂不仅起到辅助焊接的作用，焊接后的电子线路板的表面因为卤素过多，同时卤素离子容易与空气中的水结合形成卤化氢酸性物，这种物质容易腐蚀电子线路板甚至影响电气性能。但是不使用卤化物作为活性剂的助焊剂，在去除铜氧化的能力就大幅度下降，又会导致电子线路板在过波峰焊的过程中，出现半焊、空焊的焊接不良问题出现。另外，随着人类对环境保护的意识日益提高，因此在电子产品的焊接材料中，由于助焊剂存在卤素问题，也危害人体健康。因此，欧盟已经明文规定了电子线路板在焊接过程中的卤素有着严格的控制要求。但是由于卤素在助焊剂中起着关键的活性剂作用，市面上出现的一些无卤素组焊机由于酸性不够，有机酸成分过多，在焊接完毕后，残留物过多，不仅影响外观，还需要清洗，增加了生产工序，从而使得生产效率降低。

发明内容

本发明实施例的目的是：提供一种无卤素助焊剂，不仅环保、无需清洗，而且使得焊接后的电子线路板表面生成一种无色的高绝缘阻抗薄膜，从而也相应的提高的电子线路板的质量和性能，也提高了生产效率。

本发明实施例提供的一种无卤素助焊剂，按照重量百分比计算，包括：

有机酸性活化剂为2.45～3.15％、松香成膜剂为3.75～9.6％、表面活性剂为 0.25～0.75％、流平剂0.55～1.5％、低级脂肪醇溶剂85～93％。

可选的，所述有机酸性活化剂由丁二酸、己二酸和戊二酸混合而成；照重量百分比计算，所述丁二酸为1.2～1.75％，所述己二酸为0.25～0.90％，所述戊二酸0.50～1.0％。

可选的，所述丁二酸为1.74％，所述己二酸为0.50％，所述戊二酸0.75％。

可选的，所述松香成膜剂为美国伊士曼化工公司生产的全氢化松香ForalAX-E。

可选的，所述松香成膜剂为5.2％。

可选的，所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚；所述流平剂为聚醚改性二甲基聚矽氧烷物溶液。

可选的，所述表面活性剂为0.31％，所述流平剂为0.89％。

可选的，所述低级脂肪醇溶剂为乙醇、异丙醇的一种或者两者组成。

可选的，所述低级脂肪醇溶剂由乙醇和异丙醇组成时的重量百分比为：乙醇为35～60％，异丙醇为33～50％。

可选的，所述乙醇51.61％，异丙醇为39％。

由上可见，应用本发明实施例的技术方案，采用不含卤素的有机酸性活化剂、松香成膜剂、表面活性剂、流平剂以及低级脂肪醇溶剂组成的助焊剂，不仅绿色环保，在焊接过程中不会产生刺激性气体，同时在剂量上合理分配，使得在焊接后的电子线路板，无需清洗、铜上锡饱满，半焊空焊以及连锡的问题大大减少，提高了生产效率、减低了产品不合格率。另外还使得焊接后的电子线路板表面生产一种无色的高绝缘阻抗的薄膜，从而提高了电子线路板的质量和性能。

具体实施方式

下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

本发明所述的无卤素助焊剂，包括有机酸性活化剂、松香成膜剂为、表面活性剂为、流平剂和低级脂肪醇溶剂。

其中，所述有机酸性活化剂，取代了卤素作为活性剂，避免了因卤素离子与空气中的水结合形成卤化氢酸性物，从而也就避免了腐蚀电子线路板降低电气性能的问题。但是不使用在组分的选择上，也需要精心分配，因为对于不使用卤化物的有机酸性活化剂来说，对于去除电子线路板表面的铜氧化物的能力相应的下降，从而会导致在过波峰焊时，出现半焊、空焊的问题。对于有机酸性活化剂，有衣康酸、丁二酸、己二酸、戊二酸、水杨酸、苯甲酸、硬酯酸、苹果酸、丙二酸作为选择，但是，对于丁二酸、己二酸和丙二酸而言，酸性则较强，从而弥补了有机酸活化剂去除铜氧化物能力不强的问题，但是由于丙二酸在焊接后的残留物容易降低线路板表面的绝缘阻抗。同时，对于戊二酸而言，在酸性够强的前提下，并且具有使无卤素助焊剂不容易泛白的作用，因此选用丁二酸、己二酸和戊二酸三者混合作为活化剂。

所述松香成膜剂，本发明采用美国伊士曼化工公司生产的全氢化松香Foral AX-E，软化点为81℃，酸值175mgKOH/g，能够在波峰焊的预热阶段开始软化，从而更好的防止铜再度氧化，有利于锡与铜的焊接，从而具有良好的成膜效果。同时由于所述全氢化松香Foral AX-E的氢化程度高，因此将其添加至所述无卤素助焊剂中不易氧化变色，不仅有利于所述无卤素助焊剂的保存，也能够使得焊接后的薄膜保持透明无色，从而解决了现有技术中使用传统松香导致颜色过深的问题。在视觉效果上，电子线路板表面看起来更干净。

所述表面活性剂，通常指在极低的浓度下，就能够显著降低其他物质表面张力的一种物质，它的分子两端有两个集团结构，一端亲水憎油另一端亲油憎水，通过其外部表现可以看到，它由溶剂可溶性和溶剂不溶性两部分组成，这两个部分正处于分子的两端，形成一种并不对称的结构，它只所以能够显著降低表面张力的作用正是由这种特殊结构所决定的。在焊接过程中，焊料基本上处于液体状态，而元件管脚或焊盘则为固体状态，当两种物质接触时，因液态物质表面张力的作用，会直接造成两种物质接触界面的减小，对这种现象的概括是表面“锡液流动性差”或“扩展率小”，这种现象的存在影响着合金形成的面积、体积或形状。这种情况下，往往需要对助焊剂中添加表面活性剂。虽然说助焊剂中表面活性剂的添加量很小，但作用却很关键，降低被焊接材质表面张力，所表现出来的就是一种强效的润湿作用，它能够确保锡液在被焊接物表面顺利扩展、流动、浸润等。本发明采用的是，其为非卤素表面活性剂，具有大幅度降低锡液表面张力的效果，最终使得在焊接过程中的连锡率大幅度降低。

所述流平剂，采用的是聚醚改性二甲基聚矽氧烷物溶液。所述聚醚改性二甲基聚矽氧烷物溶液促进树脂微粒更好地融合以及降低松香软化点，并且能够让松香在焊接后均匀地铺展在线路板上。针对此特点，使得所述美国伊士曼化工公司生产的全氢化松香Foral AX-E在预热阶段提前软化，防止铜再次氧化的效果更好，也利于铜和锡的融合。

所述溶剂，本发明采用的是低级脂肪醇溶剂，具体为异丙醇和乙醇中的一种或者两种。由于异丙醇和乙醇的溶解能力较好，同时沸点比丁醇和其他醚类的沸点都要低，能够在波峰焊预热阶段就挥发完全，同时二者本身无毒无异味、无刺激性，反而乙醇还具有较浓的醇香味。

本发明采用的最佳重量百分配比为：

有机酸活化剂：所述丁二酸为1.74％，所述己二酸为0.50％，所述戊二酸0.75％；

松香成膜剂：美国伊士曼化工公司生产的全氢化松香Foral AX-E为5.2％；

表面活性剂：壬基酚聚氧乙烯醚为0.31％；

流平剂：聚醚改性二甲基聚矽氧烷物溶液为0.89％；

低级脂肪醇溶剂：乙醇为51.61％，异丙醇为39％。

按照以上组分配成的无卤素助焊剂，焊接后经检测的综合性能如下表1：

表一

实施例2：

此实施例中个组分的重量百分比的配比如下：

有机酸活化剂：所述丁二酸为1.2％，所述己二酸为0.25％，所述戊二酸1.0％；

松香成膜剂：美国伊士曼化工公司生产的全氢化松香Foral AX-E为3.75％；

表面活性剂：壬基酚聚氧乙烯醚为0.25％；

流平剂：聚醚改性二甲基聚矽氧烷物溶液为0.55％；

低级脂肪醇溶剂：乙醇为60％，异丙醇为33％。

按照以上组分配成的无卤素助焊剂，焊接后经检测的综合性能如下表2：

表二

本实施例与实施例1相比，由于在各组分的配比有所改变，从表二与表一的对比可以看出，卤素含量下降了268ppm，扩展率下降了3％，离子清洁度降低了0.2NaCl Eq./cm2。

实施例3：

此实施例中个组分的重量百分比的配比如下：

有机酸活化剂：所述丁二酸为1.75％，所述己二酸为0.90％，所述戊二酸0.50％；

松香成膜剂：美国伊士曼化工公司生产的全氢化松香Foral AX-E为9.6％；

表面活性剂：壬基酚聚氧乙烯醚为0.75％；

流平剂：聚醚改性二甲基聚矽氧烷物溶液为1.5％；

低级脂肪醇溶剂：乙醇为35％，异丙醇为50％。

按照以上组分配成的无卤素助焊剂，焊接后经检测的综合性能如下表3：

表三

本实施例与实施例1相比，由于在各组分的配比有所改变，从表三与表一的对比可以看出，卤素含量下降了323ppm，扩展率增加了2％，离子清洁度降低了0.4NaCl Eq./cm2。

实施例4：

此实施例中个组分的重量百分比的配比如下：

有机酸活化剂：所述丁二酸为1.50％，所述己二酸为0.60％，所述戊二酸0.85％；

松香成膜剂：美国伊士曼化工公司生产的全氢化松香Foral AX-E为5.5％；

表面活性剂：壬基酚聚氧乙烯醚为0.55％；

流平剂：聚醚改性二甲基聚矽氧烷物溶液为1.0％；

低级脂肪醇溶剂：乙醇为90％。

按照以上组分配成的无卤素助焊剂，焊接后经检测的综合性能如下表4：

表四

本实施例与实施例1相比，由于在各组分的配比有所改变，从表四与表一的对比可以看出，卤素含量下降了331ppm，，扩展率下降了2％，离子清洁度下降了0.08NaCl Eq./cm2。

实施例5：

此实施例中个组分的重量百分比的配比如下：

有机酸活化剂：所述丁二酸为1.45％，所述己二酸为0.65％，所述戊二酸0.75％；

松香成膜剂：美国伊士曼化工公司生产的全氢化松香Foral AX-E为4.0％；

表面活性剂：壬基酚聚氧乙烯醚为0.45％；

流平剂：聚醚改性二甲基聚矽氧烷物溶液为0.7％；

低级脂肪醇溶剂：异丙醇为92％。

按照以上组分配成的无卤素助焊剂，焊接后经检测的综合性能如下表5：

表五

本实施例与实施例1相比，由于在各组分的配比有所改变，从表五与表一的对比可以看出，卤素含量下降了181ppm，扩展率下降了2％，离子清洁度下降了0.1NaCl Eq./cm2。

通过以上实施例的实验数据，可以看出：对于无卤素助焊剂中各成分的配比，实施例1的配比最为适宜，虽然说起扩展率实施例3中的高，但是，对于扩展率来说，并非越大越好，因为扩展率过高，反而容易造成连锡现象。因为在实际使用过程中，焊接后的好坏是通过以上表格中的各项综合性能得出的。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种无卤素助焊剂，其特征在于，按照重量百分比由如下原料组成：

有机酸性活化剂为2.45～3.15％、松香成膜剂为3.75～9.6％、表面活性剂为0.25～0.75％、流平剂0.55～1.5％、低级脂肪醇溶剂85～93％。

2.根据权利要求1所述的无卤素助焊剂，其特征在于：

所述有机酸性活化剂由丁二酸、己二酸和戊二酸混合而成；

按照重量百分比计算，所述丁二酸为1.2～1.75％，所述己二酸为0.25～0.90％，所述戊二酸0.50～1.0％。

3.根据权利要求2所述的无卤素助焊剂，其特征在于：

所述丁二酸为1.74％，所述己二酸为0.50％，所述戊二酸0.75％。

4.根据权利要求1所述的无卤素助焊剂，其特征在于：

所述松香成膜剂为美国伊士曼化工公司生产的全氢化松香Foral AX-E。

5.根据权利要求1或4所述的无卤素助焊剂，其特征在于：

所述松香成膜剂为5.2％。

6.根据权利要求1所述的无卤素助焊剂，其特征在于：

所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚；

所述流平剂为聚醚改性二甲基聚矽氧烷物溶液。

7.根据权利1或6所述的无卤素助焊剂，其特征在于：

所述表面活性剂为0.31％，所述流平剂为0.89％。

8.根据权利1所述的无卤素助焊剂，其特征在于：

所述低级脂肪醇溶剂为乙醇、异丙醇的一种或者两者组成。

9.根据权利要求1或8所述的无卤素助焊剂，其特征在于：

所述低级脂肪醇溶剂由乙醇和异丙醇组成时的重量百分比为：

乙醇为35～60％，异丙醇为33～50％。

10.根据权利要求8所述的无卤素助焊剂，其特征在于：

所述乙醇51.61％，异丙醇为39％。