CN104416299B - 一种水清洗型焊锡膏助焊剂 - Google Patents

一种水清洗型焊锡膏助焊剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水清洗型焊锡膏助焊剂。关键是助焊剂的组份(按重量百分比)是：增稠触变剂2～15％，缓蚀剂0.1～3％，有机酸5～10％，氟化物0.5～1％，表面活性剂0.5～5.5％，混合溶剂20～30％，醇胺类10～20％，余量为松香(改性松香)。本发明的焊接性能优异、焊接可靠性高，配置的焊锡膏具有普通松香型焊锡膏的基本使用特性。

Description

一种水清洗型焊锡膏助焊剂
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。尤其是在对焊接后表面绝缘阻抗及耐腐蚀性要求高的领域，一般要求对焊接表面进行清洗，传统的清洗剂多为有机溶剂(如三氯乙烯)，不仅清洗过程中对人体有毒副作用，对自然环境产生严重影响，同时也会因其较强的溶解性影响到某些比较精密的电子元件的性能，因此使用最简单环保的方法对焊接表面的残留物进行有效的清洗是一个需要解决的问题。使用纯水清洗是一个污染最小，危害最小的方法，但是传统的焊锡膏由于使用松香等基础材料，焊接后的助焊剂残留无法被水溶解，因此不得不使用有机溶剂作为清洗溶剂而不能够使用水洗工艺进行清洁。而不使用松香的水洗焊锡膏则在焊接能力、储存稳定性、施工特性等方面和普通松香型锡膏有着较大的差异，不容易被使用者接受。因此开发一种具有普通松香型免洗锡膏的基本特性同时能够使用水进行有效清洗的锡膏则具有很大的实用和环境价值。
发明内容：
本发明的发明目的是公开一种可以仅仅使用水进行完全清洗的助焊剂，该助焊剂焊接性能优异、焊接可靠性高，配置的焊锡膏具有普通松香型焊锡膏的基本使用特性。
实现本发明的技术解决方案如下：所述的助焊剂的组份(按重量百分比)是：
所述的有机酸是丙二酸、丁二酸、丁二酸盐、丁二酸酐、多聚酸、衣康酸、脂肪族有机二元酸中的一种或多种的组合。
所述的缓蚀剂为苯并三氮唑或咪唑类中的一种或多种的组合。
所述的增稠触变剂为改性氢化蓖麻油，或聚酰胺蜡类增稠剂中的一种或多种的组合。
所述的表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚。
所述的氟化物为氟化氢胺。
所述的混合溶剂为二乙二醇单己醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、一缩二丙二醇溶剂中的两种以上的混合物。
所述的醇胺类是三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、醇胺中的一种或多种以上的组合。
所述的松香是氢化松香、歧化松香、丙烯酸改性松香、聚合松香的一种或多种的组合。
本发明在配方中不含有任何游离态或者化合态的氯、溴元素，焊接过程中气味小、飞溅少、改善焊接环境，采用美国印制电路行业组织所推出的试验方法手册(IPC-TM-650)以及日本焊接协会JIS-Z-3197的方法进行测试，其铺展率大于80％，焊后残留少，易于水洗，表面绝缘电阻和水溶液阻抗较高，焊后铜镜无腐蚀、无毒、无刺激性气体产生，具有良好的焊接效果。本发明的关键之一在于使用松香和醇胺类物质预先进行反应，可以将不溶于水的松香改性成为一种可以完全溶解在水中的松香盐类可溶性树脂，并且具有非常有效地焊接活性。使用这种改性松香树脂作为基础材料配置焊锡膏，从而实现完全的水洗效果。
此过程的机理可能如下：松香酸中的羧基和醇胺中的N上的孤对电子相互作用，形成类似于酸碱中和的弱化学键，从而将松香分子与醇胺分子有效的“连接”在一起。同时小分子醇胺具有一个或者多个羟基，有相当的极性，因此可以和水有效互溶，因此在用水进行溶解的时候，醇胺的溶解同时也将松香有效地溶解到水中。在焊接的时候，高温下，此处酸碱中和的弱连接由于分子运动加剧而打开，释放出松香和醇胺，这二者都是能够对焊接起到有效促进作用的物质，因此在焊接的时候能够具有非常好的焊接活性，经反复试验，上述技术方案的特定比例关系具有重要的作用。
具体实施方式：
下面详给出本发明的实施方式、制备工艺和具体实施例。
本发明的具体实施方式是：所述的助焊剂的组份(按重量百分比)是：
在上述的助焊剂配方的组份(按重量百分比)中，增稠触变剂为氢化蓖麻油，聚酰胺蜡增稠剂中的一种或多种组合，其占助焊剂的2～15％，聚酰胺蜡增稠剂类可优选山嵛酰胺，其主要是调节锡膏粘度，以利于锡膏的印刷方式涂覆时的下锡；所述的缓蚀剂为苯并三氮唑或咪唑类中的一种或二种以上的组合，咪唑类优选二乙基咪唑，其能够在高温时有效处理金属表面氧化物，帮助焊接并保护焊点防止被焊接金属的腐蚀，缓蚀剂可占助焊剂的0.1～3％；所述的有机酸为丙二酸、丁二酸、丁二酸盐、多聚酸、丁二酸酐、衣康酸等脂肪族有机二元酸中的一种或多种组合，其占助焊剂的5～10％；所述的表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚，其占助焊剂的约0.5～5.5％，其主要起到降低表面张力，加强焊接活性；所述的氟化物为氟化氢胺，其占助焊剂的0.5～1％，氟化氢胺与有机酸进行复配，由于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，能够在焊接过程中加快焊锡对表面镀层的侵蚀，加快形成合金层的速度；所述的混合溶剂为二乙二醇单己醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、一缩二丙二醇溶剂中的二种以上的混合物，其占助焊剂的20～30％，作为助焊剂的主要分散介质，能够溶解各个组分，使之有效均匀分散混合并提供有效的热介质和焊接反应环境；所述的醇胺类是三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺等醇胺中的一种或二种以上的组合，其占助焊剂的10～20％，其与有机酸、氟化物的配合对提高焊接有很好的作用；所述的松香占助焊剂的20～40％，可以是氢化松香、歧化松香、丙烯酸改性松香、高酸值聚合松香等一种或多种。
本发明所述的助焊剂，可按照如下工艺流程进行实施：
将松香和醇胺类物料均匀加热至160℃，待全部熔清后，加入其他物料，搅拌所有物料溶解，外观为均一清透液体。加热时间不能超过1.5小时。加热完后即进行过滤，将加热熔化的助焊剂用100目过滤网过滤倒入放入水箱中的高温袋中冷却，待助焊剂冷却至室温后封口保存，以备后续使用。将上述的助焊剂与锡银铜系合金或锡铜系合金焊粉混合则制备成可以使用的焊锡膏。焊锡膏中合金粉末的含量为80％～92％，可根据产品设计需要以及实际应用时操作的需求而调整，选择适当的合金和比例。
也可以直接使用此助焊膏用于手工焊接。
下面详细给出按质量分数计的具体的实施例。
实施例1：
助焊剂：准备以下按重量百分比计的助焊剂原料：氢化松香40％、三乙醇胺18％、二乙二醇单丁醚24.5％、防老剂BHT 1％、苯并三氮唑1％、丁二酸2％、乙二酸铵盐2％、乙二酸0.3％、多聚酸3.2％、丁二酸胺3％，氟化氢铵0.5％，山嵛酰胺4.5％。将松香和三乙醇胺均匀加热至160℃，待全部熔清后，加入其余物料，搅拌所有物料溶解，外观为均一清透液体。加热完后即进行过滤，将加热熔化的助焊剂用100目过滤网过滤倒入高温袋中冷却，待其冷却至室温后放好待用。可用于配置锡银铜合金锡膏。
实施例2：
助焊剂：准备以下按重量百分比计的助焊剂原料：氢化松香30％、歧化松香10％、三乙醇胺10％、二乙醇胺8％、二乙二醇单丁醚24.5％、防老剂BHT1％、苯并三氮唑1％、丁二酸2％、乙二酸铵盐2％、乙二酸0.3％、多聚酸3.2％、丁二酸胺3％、氟化氢铵0.5％，山嵛酰胺4.5％。将松香和三乙醇胺均匀加热至160℃，待全部熔清后，加入其余物料，搅拌所有物料溶解，外观为均一清透液体。加热完后即进行过滤，将加热熔化的助焊剂用100目过滤网过滤倒入高温袋中冷却，待其冷却至室温后则为要求的助焊剂，其适用于锡银铜合金焊料。
实施例3：
助焊剂：准备以下按重量百分比计的助焊剂原料：氢化松香40％、乙醇胺8％、二乙醇胺10％、二乙二醇单己醚26.5％、防老剂BHT 1％、丁二酸1％、乙二酸铵盐1％、乙二酸0.3％、多聚酸2.2％、丁二酸胺5％、氟化氢铵0.5％，聚酰胺蜡增稠剂(帝斯巴隆6500)4.5％。将松香和三乙醇胺均匀加热至160℃，待全部熔清后，加入其余物料，搅拌所有物料溶解，外观为均一清透液体。加热完后即进行过滤，将加热熔化的助焊剂用100目过滤网过滤倒入高温袋中冷却，待其冷却至室温后则为要求的助焊剂，其适用于锡铜合金焊料。
以上助焊剂使用11％SAC305合金3#锡粉配置锡膏，焊接后使用清水清洗后的效果如下：

Claims (9)

1.一种水清洗型焊锡膏助焊剂，其特征在于所述的助焊剂的组份(按重量百分比)是：
2.按权利要求1所述的水清洗型焊锡膏助焊剂，其特征在于所述的有机酸是丙二酸、丁二酸、丁二酸盐、丁二酸酐、多聚酸、衣康酸、脂肪族有机二元酸中的一种或多种组合。
3.按权利要求1或2所述的水清洗型焊锡膏助焊剂，其特征在于所述的缓蚀剂为苯并三氮唑或咪唑类中的一种或多种。
4.按权利要求3所述的水清洗型焊锡膏助焊剂，其特征在于所述的增稠触变剂为改性氢化蓖麻油、聚酰胺蜡类增稠剂中的一种或多种。
5.按权利要求4所述的水清洗型焊锡膏助焊剂，其特征在于所述的表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚。
6.按权利要求5所述的水清洗型焊锡膏助焊剂，其特征在于所述的氟化物为氟化氢铵。
7.按权利要求6所述的水清洗型焊锡膏助焊剂，其特征在于所述的混合溶剂为二乙二醇单己醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、一缩二丙二醇溶剂中的两种以上的混合物。
8.按权利要求7所述的水清洗型焊锡膏助焊剂，其特征在于所述的醇胺类是三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、醇胺中的一种或多种。
9.按权利要求8所述的水清洗型焊锡膏助焊剂，其特征在于所述的松香是氢化松香、歧化松香、丙烯酸改性松香、聚合松香的一种或多种。
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