CN1042809C - 一种低固含量的免清洗焊剂 - Google Patents
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Abstract
本发明为印刷板波峰焊或浸渍焊用低固含量免清洗焊剂，由有机酸类活性剂、醇或酯类成膜剂，醚、酯或萜烯类助溶剂及醇类溶剂组成。其可焊性好，焊点饱满、均匀，焊后印刷板具有高的绝缘电阻，无腐蚀性，离子残留量极低，不需清洗即可达到美国军标MiL-P-28809对离子净度的要求。适用于邮电通信、航空航天、计算机和电子仪表等各种印刷板的波峰焊或浸渍焊生产线，可满足发泡、喷淋等多种涂布方式。
Description
本发明涉及印制线路板波峰焊或浸渍焊用的免清洗焊剂。
在印制线路板焊接过程中，至今仍广泛使用松香型焊剂。通常松香含量为10～30％(Wt％)，为提高助焊性能，有些还需加入不同类型带腐蚀的活性剂，焊后残留物较多。为保证产品质量均需采用三氟三氯乙烷(CFC113)和1,1,1-三氯乙烷(甲基氯仿)溶剂进行清洗。近年来已发现这两类清洗剂都属臭氧层耗损物质(ODS)，它们的使用给人类生态环境带来严重破坏，必须予以淘汰。因此研制ODS替代物以及开发免清洗焊接技术已刻不容缓。
低固含量焊剂(LSF)是近几年研制开发的新型免清洗焊剂，是开发免清洗焊接技术的关键材料，其固含量通常≤5％(Wt％)。它既能满足高密度表面组装技术的需要，又免去了焊后清洗，消除了ODS类溶剂对生态环境的破坏，成为淘汰ODS最有效的替代物。
目前，国外已有数种类型的免清洗焊剂，但有的含卤素，有的含有松香。含有卤素的免清洗焊剂，焊后残留物有腐蚀性，残留离子量达不到合格标准，有的还腐蚀设备。欧洲专利公开的无卤素发泡型免清洗焊剂(EP 184825)和美国专利公开的三酸型免清洗焊剂(US 5004509)虽不含卤素，但仍含有松香。松香具有轻微的腐蚀性，并且它的残留会引起吸潮，对机械性能和电性能存在潜在的不良影响。东德专利(DD 278530)公开了一种不含卤素、不含松香的免清洗焊剂，但其固含量＞10％。固含量过高，焊后残留物较多，影响产品外观和长期稳定性。
本发明的目的是提出一种不含囟素和松香的低固含量的焊剂。
为实现本发明目的，优选了各种活性剂、成膜剂、助溶剂和溶剂。选用脂肪族二元酸、芳香酸或氨基酸作为活性剂，醇或酯类物质作为成膜剂，醚、酯或萜烯类化合物作为助溶剂，醇类物质为溶剂组成本发明的低固含量免清洗焊剂。
为提高焊剂的性能，满足不同用途的不同需要，可选择加入缓蚀剂、发泡剂、光亮剂或消光剂等添加剂。
发明选用的活性剂为丁二酸、己二酸、反丁烯二酸、水杨酸或谷氨酸。既可选其中一种，亦可选两种的混合物，其用量为0.5～3.0％。(Wt％，下同)较好的含量范围为1.5～2.5％，当两种酸混用时，每种酸相对于混合酸的重量比为30～70％。
此类活性剂既有足够的助焊活性，焊接效果好，又不含囟素，并且在焊接温度下能够分解、升华或挥发，使印制板板面焊后无残留、无腐蚀。
发明选用的成膜剂为松香酸甘油脂、硬脂酸甘油脂、甘油和聚乙二醇。既可选用一种，亦可选用其中两种的混合物。其含量为0.1～5.0％，优选的范围为0.2～2.0％。当两种混用时，每种成膜剂相对于混合物的重量比为20～80％。
成膜剂的作用是使焊剂溶剂挥发后携带活性剂在印制板上均匀成膜，获得较好的上锡能力，防止焊锡飞溅及上锡不均匀。本发明中由于成膜剂用量小，且在焊接温度下有一定挥发性，焊后残留物极低，不粘手、不腐蚀印制板板面。
本发明采用的助溶剂为乙酸乙酯、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、α-蒎烯或松节油。既可选用一种，亦可选其中两种混合。其含量为5.0～20.0％，较好为5.0～15.0％。当混合使用时，每种助溶剂相对于混合物的重量比为40～60％。
添加助溶剂的目的是提高活性剂、成膜剂和缓蚀剂的溶解性，使之不产生沉积现象，并且增加焊剂的浸润性。
余量为溶剂。本发明选用的溶剂是乙醇和异丙醇，可用其一种或两种混合，当混合使用时，每种溶剂相对于混合溶剂的重量比为40～60％。
本发明选用的缓蚀剂为苯并三唑。添加量0～1.0％，它起氧化抑制作用，减少焊剂对印制板的腐蚀性。
本发明选用的发泡剂为聚乙二醇烷基苯基醚(OP-10)，属非离子型表面活性剂，添加量为0～3.0％，最佳用量0.5～1.5％，这类表面活性剂发泡性好，对PH值无影响，并且不产生任何腐蚀。
本发明低固含量免清洗焊剂的制备工艺如下：
常温常压下，在带有搅拌的搪瓷反应釜中先加入助溶剂和部分溶剂，搅拌下加入成膜剂，溶解后加入剩余溶剂和活性剂、缓蚀剂，然后再加入发泡剂，搅拌至固体物全部溶解、物料混合均匀，静置过滤即为产品。
本发明配制的免清洗焊剂为无色或淡黄色透明液体，固含量低，密度为0.810±0.02g/cm3，扩展率≥80％。与现有技术相比，本发明的免清洗焊剂具有焊接效果好，焊点饱满、均匀，残留量低，无腐蚀，使用期限长等特点。由于焊后免清洗印制板的离子残留量(洁净度)已达到美国军标Mil-P-28809对清洗后印制板的要求，可免去清洗过程，彻底消除ODS对生态环境的影响，并节省能源、设备和人力。
本发明制备的低固含量免清洗焊剂，适用于邮电通信、航空航天、计算机、电子仪表等各种印制板的波峰焊和浸渍焊生产线，能满足发泡、喷淋等多种涂布方式的工艺要求。
实施例一：
常温常压下在带搅拌的搪瓷釜内先加入无水乙醇和松节油，搅拌下加入松香酸甘油脂，溶解后加入异丙醇，然后依次加入乙酸乙酯、苯并三唑、己二酸和丁二酸，待全部溶解后再加入OP-10，混合均匀，静置，过滤即得无色透明焊剂。
物料总加量为50kg，各组份配比如下：(重量比)
己二酸 0.8％
丁二酸 0.8％
松香酸甘油酯 0.2％
苯并三唑 0.1％
松节油 5.0％
乙酸乙酯 2.0％
OP-10 1.0％
无水乙醇 45.1％
异丙醇 45.0％
该焊剂密度(23℃)为0.805g/cm3，扩展率为82％，助焊性良好，Omega 600型离子净度仪测定残留离子量为1.5μg NaCl/cm3，达到美国军标MiL-P-28809的要求，已成功地用于邮电通信和航空航天领域印制板的焊接。
实施例二：
搪瓷釜内先加入无水乙醇和α-蒎烯、乙二醇乙醚，搅下加入硬脂酸甘油脂，溶解后加入异丙醇，依次加入苯并三唑和丁二酸，溶解完全，混合均匀，静置、过滤即得无色透明液体。
物料总重量为50kg，各组份配比如下：
丁二酸 1.8％
苯并三唑 0.1％
硬脂酸甘油酯 0.2％
α-蒎烯 8.0％
乙二醇乙醚 2.0％
无水乙醇 45.0％
异丙醇 42.9％
该焊剂密度为0.808g/cm3(23℃)，扩展率为84％，助焊性好，Omega 600型离子净度仪测定残留离子量为1.4μg NaCl/cm3，因无发泡剂，适用于喷淋型涂布方式。
实施例三：
基本操作与实施例一和二同。配制量10kg，各组份重量比如下：
己二酸 1.4％
水杨酸 0.5％
聚乙二醇 3.0％
乙二醇丁醚 5.0％
苯并三唑 0.1％
OP-10 1.0％
无水乙醇 89.0％
该焊剂密度为0.806g/cm3(23℃)，扩展率为85％，助焊性好，Omega 600型离子净度仪测定残留离子量为2.0μg NaCl/cm3，适用于浸渍焊和手工焊接。
实施例四：
基本操作与实施例一和二相同。
配制总量为10kg，各组份重量比如下：
丁二酸 1.5％
谷氨酸 0.5％
甘油 4.0％
聚乙二醇 1.0％
乙二醇丁醚 5.0％
OP-10 1.0％
乙醇 45.0％
异丙醇 42.0％
该焊剂密度为0.810g/cm3(23℃)，扩展率为84％，助焊性良好。Omega 600型离子净度仪测定残留离子量为2.1μg NaCl/cm3，该焊剂既为免清洗焊剂，也可作为水溶性焊剂，易于水清洗。
Claims (4)
1．一种低固含量免清洗焊剂，其特征在于由0.5～3.0％(Wt％，下同)的有机酸类活性剂，0.1～5％的酯或醇类成膜剂，5～20％的醚、酯或萜烯类助熔剂，余量为醇类溶剂组成，其中：
A、有机酸类活性剂为丁二酸、己二酸、反丁烯二酸、水杨酸或谷氨酸，可选用一种或两种的混合物，当两种酸混用时，每种酸相对于混合酸的重量比为30～70％；
B、成膜剂为松香酸甘油酯、硬脂酸甘油脂、甘油、聚乙二醇，可选其一种或两种的混合物，当两种混用时，每种物质相对于混合物的重量比为20～80％；
C、助溶剂为乙酸乙酯、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、α-蒎烯或松节油，可任选一种或两种的混合物，当混合使用时，每种助溶剂相对于混合物的重量比为40～60％；
D、醇类溶剂为乙醇或异丙醇，可任选一种或两种混合，当使用混合溶剂时，每种溶剂相对于混合溶剂的重量比为40～60％。
2．根据权要求1所述的焊剂，其特征在于由1.5～2.5％的有机酸类活性剂，0.2～2.0％的醇、酯类成膜剂，5～15％的醚、酯或萜烯类助溶剂，余量为醇类溶剂组成。
3．根据权利要求1或2所述的焊剂，其特征在于添加苯并三唑为缓蚀剂，添加量为0～1.0％。
4．根据权利要求1或2所述的焊剂，其特征在于添加聚乙二醇烷基苯基醚(OP-10)作为发泡剂，添加量为0～3.0％。
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