CN107891232A - 一种无铅无卤助焊膏及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种无铅无卤助焊膏，由以下按总重量百分比计的各组分组成：溶剂35.0~50.0wt.%、树脂30.0~40.0 wt.%、活性剂3.0~8.0 wt.%、稳定剂0.5~1.0wt.%、脱模剂0.5~1.0wt.%、促进剂1.0~2.0wt.%、触变剂3.0~11.0 wt.%。本发明采用液态改性脲流变剂可在生产过程中的任何阶段加入，通过搅拌混合，即可使锡膏获得较高的流变性能；马来酸树脂和改性聚酰胺树脂，保证焊锡膏具有较好的粘着力，通过调节助焊剂中溶剂与松香的比例，可以得到粘度范围较宽、粘着力大于130gf的锡膏，焊锡膏使用寿命延长，室温保存时间达9个月；在0.1MM厚的丝网印刷时，保证了0.16毫米直径的BGA脱膜性能良好；通过活性剂的复配，制得的助焊剂不含卤素而且具有较高的活性，能够有效去除焊盘上的氧化物。

Description

一种无铅无卤助焊膏及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电子工业用助焊膏，尤其涉及一种电子工业用无铅无卤助焊膏及其制备方法。

背景技术

随着电子焊接工业的发展，电子信息产品向着微型化、集成化、多功能化方向发展，表面组装技术已经成为电子组装领域的主流技术。焊锡膏是伴随着表面组装技术应运而生的一种新型焊接材料，焊锡膏的好坏直接影响电子元器件的焊接质量。传统的焊锡膏产品是由锡铅粉及助焊膏混合组成，随着技术的进步以及人们对和环境的日益关注，有铅焊锡膏已向无铅焊锡膏转变，有卤焊锡膏逐渐被无卤焊锡膏替代，传统的有卤助焊膏与无铅锡粉制得的焊锡膏性能较差，焊后卤素残留物多，绝缘电阻低，给产品可靠性带来了极大的安全隐患，无法满足表面组装技术的需求，也不能满足环保要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中焊锡膏卤素含量高、BGA熔合性能差的问题，提供一种活性高、无卤素、BGA熔合性能好、粘度范围较宽和稳定性较好的无铅无卤焊锡膏用助焊膏。

本发明的技术解决方案：

一种无铅无卤助焊膏，其特征在于：由以下按总重量百分比计的各组分组成：

溶剂 35.0~50.0wt.%

树脂 30.0~40.0wt.%

活性剂 3.0~8.0wt.%

稳定剂 0.5~1.0wt.%

脱模剂 0.5~1.0wt.%

促进剂 1.0~2.0wt.%

触变剂 3.0~11.0wt.%

所述溶剂为异戊二醇、2-丙基-1-庚醇中的一种或两种组成。

所述树脂为马来酸树脂、改性聚酰胺树脂中的一种或两种组成，马来酸树脂为日本荒川马来酸NO.33树脂，其酸值为290~320mgKOH/g，软化点为140℃，所述改性聚酰胺树脂为改性酯溶型聚酰胺树脂，中国安庆市虹宇化工公司HY-608，其酸值为< 5mgKOH/g，软化点为105~115℃。

所述活性剂为吡啶乙酸、喹啉甲酸、喹啉乙酸中的一种或两种以上组成。

所述稳定剂为联苯二酚、联苯三酚中的一种或两种组成。

所述脱模剂为改性聚丙烯蜡，美国ARKEMA公司生产的WN-1135。

所述促进剂为甲疏咪唑、左旋咪唑中的一种或两种组成。

所述触变剂为液态改性脲流变剂，法国ARKEMA公司生产的LA-350。

一种无铅无卤助焊膏的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将35.0~50.0wt.%的溶剂加入反应釜中加热至145～155℃后，加入30.0~40.0wt.%的树脂，保持温度在145～155℃并搅拌至树脂完全溶解；

（2）向步骤（1）所得混合物中加入3.0~8.0wt.%的活性剂、0.5~1.0wt.%的稳定剂，保持温度在145～155℃，搅拌至活性剂和稳定剂完全溶解；

（3）将步骤（2）制得的混合物温度降至80～90℃后，加入0.5~1.0wt.%的脱模剂、1.0~2.0wt.%的促进剂和3.0~11.0wt.%的触变剂搅拌至完全溶解，关闭加热设备，搅拌冷却至室温，用密封袋包装，并在-20～-10℃的冷库中保存24小时；

（4）将步骤（3）中所得混合物解冻至室温，制得本发明的无铅无卤

助焊膏，密封保存。

本发明的有益技术效果是：

（1）马来酸树脂和改性聚酰胺树脂，保证焊锡膏具有较好的粘着力，通过调节助焊剂中溶剂与松香的比例，可以得到粘度范围较宽、粘着力大于130gf的锡膏。

（2）通过活性剂的复配，制得的助焊剂不含卤素而且具有较高的活性，能够有效去除焊盘上的氧化物。

（3）稳定剂的使用，使焊锡膏使用寿命延长，室温保存时间达9个月。

（4）脱模剂的使用，使其在0.1MM厚的丝网印刷时，保证了0.16毫米直径的BGA脱膜性能良好。

（5）促进剂的使用，增强了助焊膏的活性，提高了焊接润湿性能，在0.1MM厚的丝网印刷时，直径为0.16毫米的BGA焊接完全熔合。

(6)采用液态改性脲流变剂可在生产过程中的任何阶段加入，通过搅拌混合，即可使锡膏获得较高的流变性能，不需要向固体流变化剂那样精准控制分散速度、活化温度和活化时间才能产生流变性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例及对比参照例对本发明做进一步的详细说明，具体实施例及对比参照例见表1，各项实验测试结果见表2。

利用焊锡粉和本发明技术方案所述的无铅无卤助焊膏配制成的焊膏是以88~90wt.%的焊锡粉和10~12wt.%的助焊膏组成，优选为用88.5wt.%焊锡粉和11.5wt.%的助焊膏，其中焊锡粉的组成为95.3~99.3wt.%的锡、0.3~4.0wt.%的银、0.3~0.7wt.%的铜，本发明技术方案中所述无铅无卤助焊膏配制成锡膏与市场上销

售的无铅锡膏做对比试验。

本发明的助焊膏制备方法如下：

（1）将35.0~50.0wt.%的溶剂加入反应釜中加热到145～155℃后，加入30.0~40.0wt.%的树脂，保持温度搅拌至树脂完全溶解；

（2）在145～155℃下，在步骤（1）所得混合物中加入3.0~8.0wt.%的活性剂和0.5~1.0wt.%的稳定剂，保持温度在145～155℃搅拌至活性剂和稳定剂完全溶解；

（3）将步骤（2）中混合物的温度降至80～90℃后，加入0.5~1.0wt.%的脱模剂、1.0~2.0wt.%的促进剂、3.0~11.0wt.%的触变剂搅拌完全溶解，将所得混合物放于密封袋中密封，于-20～-10℃的冷库中保存24小时。

（4）将步骤（3）中所得混合物解冻至室温密封保存。

本发明中助焊膏测试方法如下：

（1）参照ICP TM 650 2.4.43的方法测试锡球，观察氧化铝实验板上锡球情况；

（2）参照ICP TM 650 2.6.3.3B 方法测定表面绝缘电阻；

（3）参照ICP TM 650 2.4.45的方法测定润湿性；

（4）参照ICP TM 650 2.4.35的方法，采用0.1mm模板测试锡膏坍塌性能；

（5）锡膏的稳定性：将制备好的锡膏密封保存于20~30℃的室温环境中，每月测试一次锡膏粘度，记录粘度变化10%时所用的时间来表示，超过10%认为不稳定。

（6）参照日本JIS Z 3284-1994标准测试锡膏粘度。

（7）脱膜性能测试：采用0.10毫米厚的丝网，印刷直径为0.16毫米的BGA,通过3D锡膏测试仪，测试脱膜后的锡膏的高度和直径，通过脱膜后锡膏的高度和直径，计算锡膏脱膜率。

（8）直径为0.16毫米的BGA熔合性测试：将（7）中测试后的印制板于回流焊中焊接，观察BGA焊点的是否完全熔化。

（9）粘着力测试：使用日本马康公司MALCOM TK-1粘着力测试仪进行。

表1为本发明方案的具体实施例配方表。

表2为本发明制得的锡膏与市售无铅锡膏性能对比测试结果表。

表1 具体实施例1~6配方表

表2 实施例1~6制得的锡膏与对比例锡膏性能测试对比表

从表1和表2中可以看出，在使用两种以上稳定剂的样品，锡膏的稳定性达9个月以上，最长可达12个月。样品坍塌完全合格，适用于超细间距的锡膏印刷生产；加入3-8%活性剂和1-2%促进剂后，所配制成的锡膏活性增强，润湿率达99%，直径为0.16毫米BGA焊接时完全熔合，锡球实验锡球数量减少，绝缘电阻大。

本发明制得的锡膏活性较强，可较好的提高锡膏的润湿性，配合稳定剂的使用，使松香残余物为中性，提高了电路板的表面绝缘电阻，产品室温稳定性达9个月以上，由于脱模剂、稳定剂和促进剂的应用，在焊接直径为0.16毫米BGA时，印刷性、脱膜性和焊接性能优越，满足SMT行业的需求。

Claims (9)

1.一种无铅无卤助焊膏，其特征在于：由以下按总重量百分比计的各组分组成：

溶剂 35.0~50.0wt.%

树脂 30.0~40.0wt.%

活性剂 3.0~8.0wt.%

稳定剂 0.5~1.0wt.%

脱模剂 0.5~1.0wt.%

促进剂 1.0~2.0wt.%

触变剂 3.0~11.0wt.%。

2.如权利要求1所述一种无铅无卤助焊膏，其特征在于：所述溶剂为异戊二醇、2-丙基-1-庚醇中的一种或两种组成。

3.如权利要求1所述一种无铅无卤助焊膏，其特征在于：所述树脂为马来酸树脂、改性聚酰胺树脂中的一种或两种组成，马来酸树脂为日本荒川马来酸NO.33树脂，其酸值为290~320mgKOH/g，软化点为140℃，所述改性聚酰胺树脂为改性酯溶型聚酰胺树脂，中国安庆市虹宇化工公司HY-608，其酸值为< 5mgKOH/g，软化点为105~115℃。

4.如权利要求1所述一种无铅无卤助焊膏，其特征在于：所述活性剂为吡啶乙酸、喹啉甲酸、喹啉乙酸中的一种或两种以上组成。

5.如权利要求1所述一种无铅无卤助焊膏，其特征在于：所述稳定剂为联苯二酚、联苯三酚中的一种或两种组成。

6.如权利要求1所述一种无铅无卤助焊膏，其特征在于：所述脱模剂为改性聚丙烯蜡，美国ARKEMA公司生产的WN-1135。

7.如权利要求1所述一种无铅无卤助焊膏，其特征在于：所述促进剂为甲疏咪唑、左旋咪唑中的一种或两种组成。

8.如权利要求1所述一种无铅无卤助焊膏，其特征在于：所述触变剂为液态改性脲流变剂，法国ARKEMA公司生产的LA-350。

9.制备如权利要求1所述一种无铅无卤助焊膏，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将35.0~50.0wt.%的溶剂加入反应釜中加热至145～155℃后，加入30.0~40.0wt.%的树脂，保持温度在145～155℃并搅拌至树脂完全溶解；

（2）向步骤（1）所得混合物中加入3.0~8.0wt.%的活性剂、0.5~1.0wt.%的稳定剂，保持温度在145～155℃，搅拌至活性剂和稳定剂完全溶解；

（3）将步骤（2）制得的混合物温度降至80～90℃后，加入0.5~1.0wt.%的脱模剂、1.0~2.0wt.%的促进剂和3.0~11.0wt.%的触变剂搅拌至完全溶解，关闭加热设备，搅拌冷却至室温，用密封袋包装，并在-20～-10℃的冷库中保存24小时；

（4）将步骤（3）中所得混合物解冻至室温，制得本发明的无铅无卤助焊膏，密封保存。