CN106514043A - 无Pb焊膏及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种无Pb焊膏及其制备方法，按照重量百分数计算，其通过混合86～90％焊料合金粉末和10～14％助焊剂来形成，所述焊料合金粉末由以下原料制成：Sn 10～15wt％、Bi 20～30％、Zn 1～8wt％与Al 2～6％，余量为Cu；所述助焊剂的组分为：松香30～40wt％、十四烷二酸3～12wt％以及触变防沉增滑剂2～8wt％，余量为溶剂。制备方法：将无铅焊料合金粉末与焊膏助焊剂按配比混合，先将助焊剂置于合成器中，然后加入无铅焊料合金粉末焊料粉，将合成器密封，然后启动真空系统抽真空后充入氮气至正压，随后启动搅拌系统搅拌，停止搅拌，出料，即得。该无Pb焊膏具有将电子部件接合至基板所需的强度和具有优良的润湿性和加工性，熔点低，可以降低对电子元器件的热损伤。

Description

无Pb焊膏及其制备方法

技术领域

本发明属于膏体焊接材料技术领域，具体涉及一种无Pb焊膏及其制备方法。

背景技术

现代电子工业快速发展，焊锡膏对于电子产品的焊接是其重要的生产环节，传统的焊锡膏因为含有大量铅而产生大量烟尘而被逐渐取代，采用低银化焊料合金是无铅化电子组装提高性价比的发展趋势，在现有市场上已有基于SAC305制备的焊锡膏，但其缺点是成本偏高，以此急需通过降低焊料合金中的Ag含量，进而提高组装工艺的性价比。

用于将电子部件接合至基板的焊料基于它们的工作温度限制大致分为高温焊料(约260-400℃)以及中低温焊料(约140-230℃)。关于中低温焊料，实际上已经使用了主要包含Sn的无Pb焊料。随着电路板不断向高集成度、高布线密度方向发展，电子行业对性能优越的焊膏的需求量越来越大，特别是在焊点密度更高、焊点体积更小的BGA(球栅阵列)封装领域，不仅要求焊膏的焊接可靠性好，同时还要求焊接温度较低，焊点的导电性优良。

日本专利申请特开2007-281412公开了通过添加Cu-Al-Mn、Cu或Ni至Bi中获得的焊料合金，并且记载了当此类焊料合金用于将具有Cu表面层的功率半导体器件接合至具有Cu表面层的绝缘体基板时，不期望的反应产物不太可能在焊料和各Cu层的接合界面之间形成，因此能够抑制如裂纹等缺陷的出现。

中国专利CN101695794A公开一种无卤锡铋铜焊膏及其制备方法。其焊膏用锡铋铜合金为成分均匀的82.5Sn-17Bi-0.5Cu合金粉，焊膏用助焊剂中不含卤素，焊接温度较低，有利于减少对电子元器件的热损伤。但考虑到其在导电导热方面的局限性，不宜用于焊点密度大、焊点体积小的封装领域。

发明内容

本发明提出一种无Pb焊膏，该无Pb焊膏可以提供具有将电子部件接合至基板所需的强度和具有优良的润湿性和加工性，熔点低，可以降低对电子元器件的热损伤。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种无Pb焊膏，按照重量百分数计算，其通过混合86～90％焊料合金粉末和10～14％助焊剂来形成，所述焊料合金粉末由以下原料制成：Sn 10～15wt％、Bi 20～30％、Zn1～8wt％与Al 2～6％，余量为Cu；所述助焊剂的组分为：松香30～40wt％、十四烷二酸3～12wt％以及触变防沉增滑剂2～8wt％，余量为溶剂。

进一步，所述焊料合金粉末由以下原料制成：Sn 12wt％、Bi 24％、Zn 5wt％与Al4％，余量为Cu。

进一步，所述松香选自聚合松香、氢化松香与水白松香中的任意两种的组合物。

进一步，所述触变防沉增滑剂选自蓖麻油、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、脂肪酸酰胺、乙二撑双硬脂酸酰胺和亚甲基硬脂酸酰胺中的一种或几种的混合物。

进一步，所述溶剂为乙醇、甲苯、石油醚、苯甲醇或者二甘醇。

本发明的另一个目的是提供一种无Pb焊膏的制备方法，包括以下步骤：

1)焊料合金粉末制备；

2)助焊剂制备：先按配料量的溶剂和松香置于带分散装置的容器中，加热并不断搅拌至物料完全溶解，然后一次性加入其余物料，继续加热搅拌至所有物料完全溶解成清亮稀粘稠液体即停止加热和搅拌，封好容器口，静置冷却至室温，得到助焊剂；

3)将焊料合金粉末与助焊剂按配比混合，先将助焊剂置于合成器中，然后加入焊料合金粉末，将合成器密封，然后启动真空系统抽真空后充入氮气至正压，随后启动搅拌系统搅拌，停止搅拌，出料，即得。

本发明的有益效果：

1、本发明通过对Bi含量进行调节，克服了Bi-系焊料很可能具有润湿性和加工性的问题。通过添加Al与Zn能够抑制如裂纹等缺陷的出现。

2、本发明在助焊剂的组分中选用十四烷二酸能够显著提高本发明的无Pb焊膏的润湿能力。

具体实施方式

实施例1

一种无Pb焊膏，按照重量百分数计算，其通过混合86％焊料合金粉末和14％助焊剂来形成。

焊料合金粉末由以下原料制成：Sn 12wt％、Bi 24％、Zn 5wt％与Al 4％，余量为Cu。

助焊剂的组分为：聚合松香10wt％、氢化松香25wt％、十四烷二酸8wt％、蓖麻油2wt％与脂肪酸酰胺3wt％，余量为乙醇。

制备方法，包括以下步骤：

1)焊料合金粉末制备；

2)助焊剂制备：先按配料量的溶剂和松香置于带分散装置的容器中，加热并不断搅拌至物料完全溶解，然后一次性加入其余物料，继续加热搅拌至所有物料完全溶解成清亮稀粘稠液体即停止加热和搅拌，封好容器口，静置冷却至室温，得到助焊剂；

3)将焊料合金粉末与助焊剂按配比混合，先将助焊剂置于合成器中，然后加入焊料合金粉末，将合成器密封，然后启动真空系统抽真空后充入氮气至正压，随后启动搅拌系统搅拌，停止搅拌，出料，即得。

实施例2

一种无Pb焊膏，按照重量百分数计算，其通过混合90％焊料合金粉末和10～10％助焊剂来形成。

焊料合金粉末由以下原料制成：Sn 10wt％、Bi 28％、Zn 8wt％与Al 5％，余量为Cu。

助焊剂的组分为：氢化松香20wt％、水白松香10wt％、十四烷二酸12wt％、亚甲基硬脂酸酰胺4wt％与氢化蓖麻油4wt％，余量为苯甲醇。

制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于组分及含量。

实施例3

一种无Pb焊膏，按照重量百分数计算，其通过混合88％焊料合金粉末和12％助焊剂来形成。

焊料合金粉末由以下原料制成：Sn 15wt％、Bi 20％、Zn 1wt％与Al 2％，余量为Cu。

助焊剂的组分为：氢化松香20wt％、水白松香20wt％、十四烷二酸3wt％以及氢化蓖麻油2wt％，余量为石油醚。

制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于组分及含量。

实施例4

按电子行业标准SJ/11186-1998和国标GB/T9491-2002。实施例1-3评估，结果见表1。

表1实施例1-3评估结果

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无Pb焊膏，其特征在于，按照重量百分数计算，其通过混合86～90％焊料合金粉末和10～14％助焊剂来形成，所述焊料合金粉末由以下原料制成：Sn 10～15wt％、Bi 20～30％、Zn 1～8wt％与Al 2～6％，余量为Cu；所述助焊剂的组分为：松香30～40wt％、十四烷二酸3～12wt％以及触变防沉增滑剂2～8wt％，余量为溶剂。

2.根据权利要求1所述的无Pb焊膏，其特征在于，所述焊料合金粉末由以下原料制成：Sn 12wt％、Bi 24％、Zn 5wt％与Al 4％，余量为Cu。

3.根据权利要求1或2所述的无Pb焊膏，其特征在于，所述松香选自聚合松香、氢化松香与水白松香中的任意两种的组合物。

4.根据权利要求1或2所述的无Pb焊膏，其特征在于，所述触变防沉增滑剂选自蓖麻油、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、脂肪酸酰胺、乙二撑双硬脂酸酰胺和亚甲基硬脂酸酰胺中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的无Pb焊膏，其特征在于，所述溶剂为乙醇、甲苯、石油醚、苯甲醇或者二甘醇。

6.如权利要求1至5任意一项所述的无Pb焊膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)焊料合金粉末制备；

2)助焊剂制备：先按配料量的溶剂和松香置于带分散装置的容器中，加热并不断搅拌至物料完全溶解，然后一次性加入其余物料，继续加热搅拌至所有物料完全溶解成清亮稀粘稠液体即停止加热和搅拌，封好容器口，静置冷却至室温，得到助焊剂；

3)将焊料合金粉末与助焊剂按配比混合，先将助焊剂置于合成器中，然后加入焊料合金粉末，将合成器密封，然后启动真空系统抽真空后充入氮气至正压，随后启动搅拌系统搅拌，停止搅拌，出料，即得。