CN104416298A - 一种无卤无铅低温锡膏助焊剂 - Google Patents

一种无卤无铅低温锡膏助焊剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种性能达标、高焊接可靠性、高活性、环保的无卤无铅低温锡膏助焊剂。所述的助焊剂的组分是(按重量百分比)：增稠触变剂3～6％，有机酸5～10％，混合溶剂30～40％，缓蚀剂0.5～5％，氟化氢铵0.5％，表面活性剂0.5～2％，余量为松香。本发明不含有任何游离态或者化合态的氯和溴元素，实现了无卤配方，且在配方中加入了特定比例的高活性氟化物且与有机酸进行复配，作为高活性使锡膏可用于各种难以焊接的金属和镀层表面焊接且焊点不会发黑，具有良好的焊接效果。

Description

一种无卤无铅低温锡膏助焊剂
技术领域：
本发明涉及焊接技术领域，特别是指利用锡合金进行焊接，具体是指用于焊锡膏的助焊剂。
背景技术：
焊锡膏是一种将焊料合金粉末与助焊剂混合而成的一种膏状装联材料，具有广泛的应用，特别是随着电子技术的发展和对环保的要求，对焊锡膏的要求日益多样化和更为细化，例如焊锡膏的各项性能指标必须符合JIS(日本工业标准)、IPC(美国印刷电路学会)的标准，并且满足欧盟法规REACH(化学品的注册、评估、授权和限制)和ROHS(关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令)的要求。因此，助焊剂必须排除使用上述法规和标准中的有害物质和同时达到规定的技术性能要求。同时随着电子产品的日益小型化和生产过程的自动化及对焊接产品的快速检测技术的要求，对焊锡膏或助焊剂的要求越来越苛刻或精细化，例如在电子散热模组行业逐渐由高成本的铜材质组件发展到低成本的铁、铝合金镀镍，铁镀锌材质组件，则提高了低温焊接锡膏的焊接性能的要求。一般而言，电子散热模组是将铜管等与散热鳍片或者是热源传热片进行焊接，其使用的是低温焊锡膏(焊接时最高温度低于200摄氏度)，一般通过印刷或点涂等工艺将焊锡膏涂布于铜管或散热鳍片之间，然后通过回流焊进行焊接。焊料合金目前已从传统的锡铅焊发展为无铅焊，因此对助焊剂的要求更高，故发展出性能更好或更精细并适应新的焊接工艺要求的助焊剂就十分重要，特别是还要满足目前环保和保护操作工人的要求更是一个迫切需要解决的问题。
发明内容：
本发明的发明目的是公开一种性能达标、高焊接可靠性、高活性、环保的无卤无铅低温锡膏助焊剂。
实现本发明的技术解决方案如下：所述的助焊剂的组分是(按重量百分比)：
所述的松香为按0.8～1.4∶1的比例混合的聚合松香和氢化松香。
所述的有机酸是乙二酸、乙二酸盐、丁二酸、丁二酸酐、衣康酸、水扬酸、苹果酸等有机酸中一种或多种组合。
所述的增稠触变剂是改性氢化蓖麻油或聚酰胺类中的一种或多种组合。
所述的缓蚀剂是苯并三氮唑或氮唑类中的一种或多种组合。
所述的表面活性剂是聚乙二醇辛基苯基醚、复合型抗氧化油、复合型无卤活性剂中的一种或两种混合物。
所述的混合溶剂指的是二丙二醇单乙醚、二丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇单己醚等低沸点醇醚溶剂中的两种以上的混合物。
所述的助焊剂的组分是(按重量百分比)：
本发明的配方中不含有任何游离态或者化合态的氯和溴元素，实现了无卤配方，且在配方中加入了特定比例的高活性氟化物且与有机酸进行复配，作为高活性使锡膏可用于各种难以焊接的金属和镀层表面焊接且焊点不会发黑，结合适当比例(低于传统比例)的松香与混合溶剂的配合，使助焊剂具有特别好的流变性和表面张力，保证焊接过程中的流变性与停驻的平衡，特别适合现发展出的高效焊接工艺，并同时具有很好的焊接可靠性，这特别适应电子产品向高密度、小体积、多功能的发展趋势。经试验本发明所涉及的助焊剂与Sn-Bi共晶焊料混合构成无卤无铅低温焊锡膏，采用美国印刷电路行业组织所推出的实验方法手册(IPC-TM-650)，以及日本焊接协会JIS-Z-3197的方法进行测试，其扩展率大于80％，焊后残留少，残留透明，铜板无腐蚀，无毒，无刺激性气体产生。具有良好的焊接效果。本发明的锡膏用助焊剂中加入了0.5％的氟化氢胺，高活性氟化物且与有机酸进行复配，作为高活性物质使锡膏可用于各种难以焊接的金属和镀层表面焊接且焊点不会发黑。
具体实施方式：
下面详细给出本发明的实施方式、制备工艺和具体的实施例如下。
本发明的实施方式是所述的助焊剂的组分是(按重量百分比)：
上述的松香可以是聚合松香和氢化松香按0.8～1.4∶1的比例混合而成，其在助焊剂中的比例可以是44％，其是助焊剂的主要基础树脂，提供一部分焊接活性并形成有效的焊点保护层；所述的有机酸占助焊剂的10％，其可以是乙二酸、乙二酸盐、丁二酸、丁二酸酐、衣康酸、水扬酸、苹果酸等有机酸中一种或多种组合，主要起到活性的作用，能够祛除氧化膜并帮助形成焊点；所述的增稠触变剂为改性氢化蓖麻油或聚酰胺类中的一种或多种组合，上述的增稠触变剂与松香和混合溶剂共同配合调整助焊剂的流变性能以更便于印刷或涂点的焊接工艺，此时增稠触变剂占助焊剂的5％；所述的缓蚀剂是苯并三氮唑或氮唑类中的一种或多种组合，其占助焊剂的1.5％，起到保护焊点、防止被焊接金属的腐蚀；所述的表面活性剂是聚乙二醇辛基苯基醚、复合型抗氧化油、复合型无卤活性剂中的一种或两种混合物，其占助焊剂的1％，其主要起到降低表面张力，加强焊接活性，形成光滑圆润的焊点；所述的氟化氢铵占助焊剂的0.5％，其与有机酸进行复配，作为高效活性剂，能够在各种难以焊接的金属和镀表面焊接，其关键是游离态的氟离子能够提供很强的电负性，从而提供较强离子活度，能够在焊接过程加快焊锡对表面镀层的侵蚀，加快形成合金属的速度，同时氟化氢铵在焊接过程中会随着温度的升高迅速分解挥发，最后完全不会残留在焊点上，保证了焊点的高可靠性；上述的复合型抗氧化油和复合型无卤活性剂是助焊剂中常用的活性剂；所述的混合溶剂指的是二丙二醇单乙醚、二丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇单己醚等低沸点醇醚溶剂中的两种以上的混合物，所述的混合溶剂占助焊剂的38％。上述比例得到的助焊剂使用时的效果更佳。
上述的助焊剂的制备工艺是：将松香和增稠触变剂和溶剂均匀加热到170°，待物料全部溶清后，温度降低到140°再加入活性剂，缓蚀剂，表面活性剂等物料，搅拌所有物料溶解，外观为均一清透液体。将加热熔化好的助焊膏用100目过滤网过滤倒入耐高温塑料袋中，将盛有助焊膏的袋子放入冷却水循环池中快速冷却至常温。本发明的助焊剂较为适用于Sn-Bi系、Sn-Bi-Cu系和Sn-Bi-Ag系共晶焊料合金，80～90％的焊料合金与余量的上述的助焊剂混合则为焊锡膏。
为进一步了解本发明的实施方式，下面给出具体的实施例。
实施例1：
助焊剂：准备以下质量分数的助焊剂原料：改性松香22％，聚合松香22％，丁二酸3％，水杨酸2％，苹果酸1％，衣康酸4％，增稠剂5％，缓蚀剂1.5％，氟化氢胺0.5％，复合型抗氧化油1％，乙二醇丁醚30％，二丙二醇甲醚8％。将松香和增稠触变剂和溶剂均匀加热到170°，待物料全部溶清后，温度降低到140°再加入活性剂，缓蚀剂，表面活性剂等物料，搅拌所有物料溶解，外观为均一清透液体。将加热熔化好的助焊剂用100目过滤网过滤倒入耐高温塑料袋中，将盛有助焊剂的袋子放入冷却水循环池中快速冷却至常温，则为备用的助焊剂。将锡铋共晶粉与助焊剂按重量比发到锡膏搅拌设备中，先开转速17rmp搅拌5分钟，将搅拌机转子升起，手工将转子和搅拌锅壁上的未搅拌均匀的锡膏用塑料刮刀刮刀搅拌锅中。然后再密闭设备，抽真空到-0.1Mpa，转速30rmp搅拌10分钟，然后分装成锡膏成品包装，将包装好的锡膏储存在0～10°环境中，以备随时使用。
实施例2：
锡铋铜合金焊料：将纯锡纯铋纯铜按比例熔融(Sn59.9Bi40Cu0.1)，混合，并炼制好后，离心雾化成锡粉，经过筛选出合适的粉型，抽真空，充氮气包装后，保持在干燥，阴凉处备用；
助焊剂：准备以下质量分数的助焊剂原料：改性松香20％，聚合松香24％，丁二酸2％，水杨酸2％，苹果酸1％，衣康酸5％，增稠剂5％，缓蚀剂1.5％，氟化氢胺0.5％，复合型抗氧化油1％，乙二醇丁醚29％，二丙二醇甲醚9％。将松香和增稠触变剂和溶剂均匀加热到170°，待物料全部溶清后，温度降低到140°再加入活性剂，缓蚀剂，表面活性剂等物料，搅拌所有物料溶解，外观为均一清透液体。将加热熔化好的助焊剂用100目过滤网过滤倒入耐高温塑料袋中，将盛有助焊剂的袋子放入冷却水循环池中快速冷却至常温，则为备用的助焊剂。将锡铋铜共晶粉与助焊剂按重量比发到锡膏搅拌设备中，先开转速17rmp搅拌5分钟，将搅拌机转子升起，手工将转子和搅拌锅壁上的未搅拌均匀的锡膏用塑料刮刀刮刀搅拌锅中。然后再密闭设备，抽真空到-0.1Mpa，转速30rmp搅拌10分钟，然后分装成锡膏成品包装，将包装好的锡膏储存在0～10°环境中，以备随时使用。
实施例3：
锡铋银合金焊料：将纯锡纯铋纯银按比例熔融(Sn64Bi35Ag1)，混合，并炼制好后，离心雾化成锡粉，经过筛选出合适的粉型，抽真空，充氮气包装后，保持在干燥，阴凉处备用；
助焊剂：准备以下质量分数的助焊剂原料：改性松香18％，聚合松香26％，丁二酸2％，水杨酸3％，苹果酸1％，衣康酸4％，增稠剂5％，缓蚀剂1.5％，氟化氢胺0.5％，复合型抗氧化油1％，乙二醇丁醚20％，二丙二醇甲醚18％。将松香和增稠触变剂和溶剂均匀加热到170°，待物料全部溶清后，温度降低到140°再加入活性剂，缓蚀剂，表面活性剂等物料，搅拌所有物料溶解，外观为均一清透液体。将加热熔化好的助焊剂用100目过滤网过滤倒入耐高温塑料袋中，将盛有助焊剂的袋子放入冷却水循环池中快速冷却至常温，则为备用的助焊剂。将助焊剂和锡粉按重量比发到锡膏搅拌设备中，先开转速17rmp搅拌5分钟，将搅拌机转子升起，手工将转子和搅拌锅壁上的未搅拌均匀的锡膏用塑料刮刀刮刀搅拌锅中。然后再密闭设备，抽真空到-0.1Mpa，转速30rmp搅拌10分钟，然后分装成锡膏成品包装，将包装好的锡膏储存在0～10°环境中，以备随时使用。

Claims (8)

1.一种无卤无铅低温锡膏助焊剂，其特征在于所述的助焊剂的组分是(按重量百分比)：
2.按权利要求1所述的无卤无铅低温锡膏助焊剂，其特征在于所述的松香为按0.8～1.4∶1的比例混合的聚合松香和氢化松香。
3.按权利要求1或2所述的无卤无铅低温锡膏助焊剂，其特征在于所述的有机酸是乙二酸、乙二酸盐、丁二酸、丁二酸酐、衣康酸、水扬酸、苹果酸等有机酸中一种或多种组合。
4.按权利要求3所述的无卤无铅低温锡膏助焊剂，其特征在于所述的增稠触变剂是改性氢化蓖麻油或聚酰胺类中的一种或多种组合。
5.按权利要求4所述的无卤无铅低温锡膏助焊剂，其特征在于所述的缓蚀剂是苯并三氮唑或氮唑类中的一种或多种组合。
6.按权利要求5所述的无卤无铅低温锡膏助焊剂，其特征在于所述的表面活性剂是聚乙二醇辛基苯基醚、复合型抗氧化油、复合型无卤活性剂中的一种或两种混合物。
7.按权利要求6所述的无卤无铅低温锡膏助焊剂，其特征在于所述的混合溶剂指的是二丙二醇单乙醚、二丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇单己醚等低沸点醇醚溶剂中的两种以上的混合物。
8.按权利要求1或3或4或5或6或7所述的无卤无铅低温锡膏助焊剂，其特征在于所述的助焊剂的组分是(按重量百分比)：
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