CN106670680B

CN106670680B - 一种抗枕头效应助焊剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN106670680B
Application number: CN201710087189.6A
Authority: CN
Inventors: 王明; 马鑫; 许征峰
Original assignee: Guangzhou Suppow Electronic Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Suppow Electronic Co Ltd
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2018-11-23
Anticipated expiration: 2037-02-17
Also published as: CN106670680A

Abstract

本发明公开了一种抗枕头效应助焊剂及其制备方法和应用，属于焊料技术领域。该抗枕头效应助焊剂包括以下按质量百分数计的组分：不饱和松香树酯30～50％、溶剂20～50％、触变剂5～20％、有机酸1～10％。其是由以下方法制备而成：将不饱和松香树酯粉碎后加入有机酸中，边搅拌边加热至90℃；加入溶剂分散均匀后自然降温至80℃，加入聚酰胺边分散边加热，直至整个溶液呈透明状；自然降温至60℃后加入氢化蓖麻油，冷却得到浅黄色膏状。该助焊剂与无铅锡粉混合制成焊锡膏后，可满足较长浸泡预热时间、较高浸泡预热温度的回流焊接工况，获得润湿良好、焊点光亮、几乎无锡珠的良好效果，具有十分优异的抗枕头效应性能。

Description

一种抗枕头效应助焊剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及焊料技术领域，具体涉及一种抗枕头效应助焊剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前的表面组装技术即SMT工艺流程可以基本概括为三步骤：PCB印刷锡膏、贴装元器件、过回流炉焊接。其中，在回流焊接过程中由于高温的原因，现有的BGA封装元件和PCB容易出现翘曲变形，导致BGA焊球和PCB上印刷的锡膏分离。BGA焊球和锡膏分离后有两种情况，一种情况是高温下的BGA焊球由于缺少锡膏中助焊剂的帮助，导致焊球表面的氧化膜难以去除；另一种情况是BGA焊球和锡膏分离之前，锡膏中的助焊剂就已经去除BGA焊球氧化膜，两者分离后，由于包裹着BGA焊球的这层助焊剂不具备防止氧渗透的能力，空气中氧分子得以穿透这层助焊剂，使得BGA焊球在高温下被二次氧化形成氧化膜。上述两种情况都在回流焊接降温阶段，BGA芯片和PCB变形恢复或部分恢复时，还处于熔融状态的BGA焊球和熔融的锡膏重新获得接触，但由于氧化膜的存在两者无法融为一体，最终导致焊接完成后，BGA焊球和锡膏虽然有接触，但是却被氧化膜阻隔，没有形成符合要求的焊点，此种现象称为枕头效应(HIP)。目前的锡膏技术，只是着眼于提高去氧化性能，但却忽略了去掉焊接点位的氧化物后防止其在高温下被二次氧化的能力，也就不具备防止枕头效应产生的能力。因此，如何提高助焊剂的抗枕头效应性能，是助焊剂研制的关键技术难题和瓶颈。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗枕头效应助焊剂及其制备方法和应用，该助焊剂与无铅锡粉混合制成焊锡膏后，可满足较长浸泡预热时间、较高浸泡预热温度的回流焊接工况，获得润湿良好、焊点光亮、几乎无锡珠的良好效果，具有十分优异的抗枕头效应性能。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种抗枕头效应助焊剂，其包括以下按质量百分数计的组分：不饱和松香树酯30～50％、溶剂20～50％、触变剂5～20％、有机酸1～10％。

作为本发明优选的实施方式，该抗枕头效应助焊剂包括以下按质量百分数计的组分：不饱和松香树酯35～45％、溶剂30～40％、触变剂10～15％、有机酸3～8％。

作为本发明更优选的实施方式，该抗枕头效应助焊剂包括以下按质量百分数计的组分：不饱和松香树酯45％、溶剂35％、触变剂13％、有机酸7％。

优选地，所述不饱和松香树脂是由以下按质量百分数计的组分制成的：改性松香15～18％、1,2-丙二醇7-9％、乙二醇7-9％、二乙二醇15-18％、苯乙烯35-40％、丙烯酸15～18％；所述不饱和松香树脂的制备方法如下：将改性松香融化并加热至240℃，然后加入丙烯酸、乙二醇、1,2-丙二醇、二乙二醇混合后边搅拌边反应，再加入苯乙烯混合后边搅拌边反应，冷却即得。由以上方法制得的不饱和松香树脂是高聚物分子，加热高温很难使其分解，从而加大外部氧气分子的渗透难度及分解难度，进而达到抗枕头效应。

优选地，所述溶剂选自己二醇、二丙烯基乙二醇甲基醚、丁二醇中的一种或任两种以上的混合。

优选地，所述触变剂选自氢化蓖麻油和聚酰胺。

优选地，所述有机酸选自丁二酸、乙二酸、葵二酸中的一种或任两种以上的混合。

本发明还提供了上述抗枕头效应助焊剂的制备方法，其包括以下步骤：

A、先将不饱和松香树酯进行粉碎，直至不饱和松香树酯的粒径为0.3～0.50cm；

B、将不饱和松香树脂颗粒加入有机酸中，边搅拌分散边加热至90℃；然后加入溶剂，边分散边加热保持温度为90℃；然后自然降温至80℃，加入触变剂聚酰胺，边分散边加热保持温度为80℃，分散速率为700r/min，直至整个溶液呈透明状；自然降温至60℃后加入触变剂氢化蓖麻油，分散速率为900r/min，在分散的过程中温度不能超过70℃，分散时间为15min，冷却至室温得到浅黄色膏状。

本发明还提供了一种如上所述的抗枕头效应助焊剂在无铅锡膏中的应用。

具体地，所述无铅锡膏包括无铅锡粉和如上所述的助焊剂，其配比如下：无铅锡粉87.5～90％、助焊剂10～12.5％。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明所述的助焊剂与无铅锡粉混合制成焊锡膏后，可满足较长浸泡预热时间、较高浸泡预热温度的回流焊接工况，获得润湿良好、焊点光亮、几乎无锡珠的良好效果，具有十分优异的抗枕头效应性能。

附图说明

图1为本发明的实施例1～3无铅锡膏的小焊锡点试验板效果图；

图2为本发明的实施例1～3的高温浸泡、回流曲线图；

图3为本发明的实施例1与四个对比组的小焊锡点试验效果对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

一种抗枕头效应助焊剂，其包括以下按质量百分数计的组分：不饱和松香树酯45％、己二醇35％、触变剂13％、丁二酸7％。其中，不饱和松香树脂是由以下按质量百分数计的组分制成的：改性松香18％、1,2-丙二醇8％、乙二醇8％、二乙二醇16％、苯乙烯35％、丙烯酸15％；上述不饱和松香树脂的制备方法如下：将改性松香融化并加热至240℃，然后加入丙烯酸、乙二醇、1,2-丙二醇、二乙二醇混合后边搅拌边反应，再加入苯乙烯混合后边搅拌边反应，冷却即得。

上述抗枕头效应助焊剂的制备方法包括以下步骤：

一种无铅锡膏，其包括无铅锡粉和如上所述的助焊剂，其配比如下：无铅锡粉88％、助焊剂12％。

实施例2：

一种抗枕头效应助焊剂，其包括以下按质量百分数计的组分：不饱和松香树酯30％、二丙烯基乙二醇甲基醚40％、触变剂20％、乙二酸10％。其中，不饱和松香树脂是由以下按质量百分数计的组分制成的：改性松香15％、1,2-丙二醇9％、乙二醇9％、二乙二醇18％、苯乙烯31％、丙烯酸18％；上述不饱和松香树脂的制备方法如下：将改性松香融化并加热至240℃，然后加入丙烯酸、乙二醇、1,2-丙二醇、二乙二醇混合后边搅拌边反应，再加入苯乙烯混合后边搅拌边反应，冷却即得。

上述抗枕头效应助焊剂的制备方法包括以下步骤：

一种无铅锡膏，其包括无铅锡粉和如上所述的助焊剂，其配比如下：无铅锡粉90％、助焊剂10％。

实施例3：

一种抗枕头效应助焊剂，其包括以下按质量百分数计的组分：不饱和松香树酯50％、丁二醇25％、触变剂20％、葵二酸5％。其中，不饱和松香树脂是由以下按质量百分数计的组分制成的：改性松香16％、1,2-丙二醇7％、乙二醇7％、二乙二醇15％、苯乙烯38％、丙烯酸17％；上述不饱和松香树脂的制备方法如下：将改性松香融化并加热至240℃，然后加入丙烯酸、乙二醇、1,2-丙二醇、二乙二醇混合后边搅拌边反应，再加入苯乙烯混合后边搅拌边反应，冷却即得。

上述抗枕头效应助焊剂的制备方法包括以下步骤：

一种无铅锡膏，其包括无铅锡粉和如上所述的助焊剂，其配比如下：无铅锡粉87.5％、助焊剂12.5％。

一、小焊锡点试验：

对实施例1～3所制得的无铅锡膏分别进行小焊锡点试验，具体试验方法如下：采用0.125mm厚度钢网在细间距焊盘上采用实施例1～3所制得的无铅锡膏分别印刷0.6mm、0.8mm、1.0mm的小点锡膏，在空气环境下经过长时间高温浸泡、回流后，显微镜下检查是否有葡萄球现象，葡萄球现象最少的也就是抗HIP效果最好的。结果见图1和图2.

由图1和图2可知，采用本发明助焊剂所制得的无铅锡膏可满足较长浸泡预热时间、较高浸泡预热温度的回流焊接工况，获得润湿良好、焊点光亮、几乎无锡珠的良好效果，具有十分优异的抗枕头效应性能。

二、小焊锡点对比试验：

以实施例1所制得的无铅锡膏作为实验组，以国内同类产品助焊剂A、助焊剂B、助焊剂C、助焊剂D加上锡粉制成锡膏作为对比组A～D，具体的配比见表1。

表1实验组与对比组A～D的配比组成

实验组	对比组A	对比组B	对比组C	对比组D
					本发明助焊剂12％	助焊剂A 12％	助焊剂B 12％	助焊剂C 12％	助焊剂D 12％
锡粉305 88％	锡粉305 88％	锡粉305 88％	锡粉305 88％	锡粉305 88％

具体的实验方法如下：

a、焊料球预氧化处理：焊料球2.3mm直径，200℃烘烤30min；

b、焊锡膏的预氧化处理：铜片上印刷锡膏(直径3mm，厚度0.125mm)，200℃烘烤2min；

c、将b中的铜片试件放在260℃的平板上，待锡膏熔化后保持不同时间(0、20、60、80s)；

d、将a中经过预氧化处理的焊料球放在c中的铜片试件熔化的焊锡膏上面，260℃保持20秒；

e、显微镜下观察焊料球和锡膏的熔合状态，能在越长时间后和焊料球保持完全熔融状态的锡膏，说明抗HIP性能越好。结果如图3和表2所示。

表2焊料球试验结果对比

由图3和表2可知，分别由助焊剂A、B、C、D制成的四种锡膏分别在260℃熔融状态维持20s、0s和40s时放置焊料球均出现不完全熔合或者HIP现象，而采用本发明的产品在维持80s熔融状态后放置焊料球依然能保持完全熔合，说明采用本发明的产品抗HIP性能最好。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims

1.一种抗枕头效应助焊剂，其特征在于：包括以下按质量百分数计的组分：不饱和松香树酯30～50％、溶剂20～50％、触变剂5～20％、有机酸1～10％；所述不饱和松香树脂是由以下按质量百分数计的组分制成的：改性松香15～18％、1,2-丙二醇7-9％、乙二醇7-9％、二乙二醇15-18％、苯乙烯35-40％、丙烯酸15～18％；所述不饱和松香树脂的制备方法如下：将改性松香融化并加热至240℃，然后加入丙烯酸、乙二醇、1,2-丙二醇、二乙二醇混合后边搅拌边反应，再加入苯乙烯混合后边搅拌边反应，冷却即得。

2.根据权利要求1所述的抗枕头效应助焊剂，其特征在于：包括以下按质量百分数计的组分：不饱和松香树酯35～45％、溶剂30～40％、触变剂10～15％、有机酸3～8％。

3.根据权利要求1所述的抗枕头效应助焊剂，其特征在于：包括以下按质量百分数计的组分：不饱和松香树酯45％、溶剂35％、触变剂13％、有机酸7％。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的抗枕头效应助焊剂，其特征在于：所述溶剂选自己二醇、二丙烯基乙二醇甲基醚、丁二醇中的一种或任两种以上的混合。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的抗枕头效应助焊剂，其特征在于：所述触变剂包括氢化蓖麻油和聚酰胺。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的抗枕头效应助焊剂，其特征在于：所述有机酸选自丁二酸、乙二酸、葵二酸中的一种或任两种以上的混合。

7.一种抗枕头效应助焊剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：A、先将不饱和松香树酯进行粉碎，直至不饱和松香树酯的粒径为0.3～0.50cm；B、将不饱和松香树脂颗粒加入有机酸中，边搅拌分散边加热至90℃；然后加入溶剂，边分散边加热保持温度为90℃；然后自然降温至80℃，加入触变剂聚酰胺，边分散边加热保持温度为80℃，分散速率为700r/min，直至整个溶液呈透明状；自然降温至60℃后加入触变剂氢化蓖麻油，分散速率为900r/min，在分散的过程中温度不能超过70℃，分散时间为15min，冷却至室温得到浅黄色膏状。

8.一种如权利要求1～3中任一项所述的抗枕头效应助焊剂在无铅锡膏中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述无铅锡膏包括无铅锡粉和如权利要求1～3中任一项所述的助焊剂，其配比如下：无铅锡粉87.5～90％、助焊剂10～12.5％。