CN107900551A - 无铅环保微型电子焊接锡膏及其制备方法 - Google Patents

无铅环保微型电子焊接锡膏及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及焊接锡膏领域，尤其涉及一种无铅环保微型电子焊接锡膏及其制备方法，由以下重量份数的组分组成：柠檬酸5‑12份，二元羧酸2‑7份，十六烷基磺酸钠1‑3.5份，脂肪胺聚氧乙烯醚0.5‑1.5份，鲸蜡基二甲基氧化胺2.5‑6.5份，十八烷基二甲基苄基氯化铵0.5‑4.5份，亚麻酸1.0‑6份，活性添加剂0.1‑2份，聚乙二醇5‑20份，有机溶剂8‑11份，苯并三氮唑2.5‑5份，锡粉50‑80份。该工艺包括称量、加热搅拌、研磨、混合步骤。该锡膏对各种板子和元器件都有较好的可焊性，且能够满足更小间距的焊接，残留物更少，该制备方法步骤简单，生产得到的锡膏焊后不规则锡珠更少，降低返工频率，提高产品成品率。

Description

无铅环保微型电子焊接锡膏及其制备方法
技术领域
本发明涉及焊接锡膏领域，尤其涉及一种无铅环保微型电子焊接锡膏及其制备方法。
背景技术
随着电子产业近年来的快速发展发展，尤其是消费类电子的爆发式增长，电子产品的小型化、轻薄化已经成为未来电子设备发展的主流趋势，为了顺应这一趋势，微电子焊接技术的研究成为许多研究机构的热门方向之一。现代电子工业中，焊锡膏对电子产品的焊接是其重要的生产环节，锡膏也是微电子焊接领域非常重要的工艺材料之一，其品质好坏严重影响电子产品的最终质量，据统计，SMT（表面贴装技术-微电子重要生产环节）制程中60%-70%的不良是由锡膏导致的。传统的锡膏因含有大量的铅而产生大量烟尘而被逐渐取代，传统的锡膏颗粒粒度较大，残留物质较多，电子产品的微型化，对传统锡膏提出了极大挑战，市场迫切需求满足更细间距、更少残留等微电子特点的专用锡膏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的锡膏无法满足微电子焊接技术的要求的缺陷，而提供一种无铅环保微型电子焊接锡膏及其制备方法，该锡膏对各种板子和元器件都有较好的可焊性，且能够满足更小间距的焊接，残留物更少，该制备方法步骤简单，生产得到的锡膏焊后不规则锡珠更少，降低返工频率，提高产品成品率。
本发明的技术方案是这样实现的：一种无铅环保微型电子焊接锡膏，由以下重量份数的组分组成：柠檬酸5-12份，二元羧酸 2-7份，十六烷基磺酸钠1-3.5份，脂肪胺聚氧乙烯醚0.5-1.5份，鲸蜡基二甲基氧化胺2.5-6.5份，十八烷基二甲基苄基氯化铵0.5-4.5份，亚麻酸 1.0-6份，活性添加剂0.1-2份，聚乙二醇 5-20份，有机溶剂 8-11份，苯并三氮唑2.5-5份，锡粉50-80份。
优选的，该锡膏由以下重量份数的组分组成：柠檬酸8-10份，二元羧酸 4-6份，十六烷基磺酸钠1.5-3份，脂肪胺聚氧乙烯醚0.8-1.2份，鲸蜡基二甲基氧化胺3-5份，十八烷基二甲基苄基氯化铵1-3份，亚麻酸 2-4份，活性添加剂0.8-1.5份，聚乙二醇 10-15份，有机溶剂 9-10份，苯并三氮唑3-4份，锡粉60-70份。
优选的，该锡膏由以下重量份数的组分组成：柠檬酸9份，二元羧酸5份，十六烷基磺酸钠2份，脂肪胺聚氧乙烯醚1份，鲸蜡基二甲基氧化胺4份，十八烷基二甲基苄基氯化铵2份，亚麻酸 3份，活性添加剂1份，聚乙二醇12份，有机溶剂 9.5份，苯并三氮唑3.5份，锡粉65份。
优选的，所述活性添加剂为苹果酸和水杨酸中的至少一种。
优选的，所述锡粉为纳米锡粉，所述纳米锡粉的粒度为10-45μm。
优选的，所述有机溶剂为乙二醇单丁醚。
一种无铅环保微型电子焊接锡膏的制备方法，包括以下步骤：
a) 按以下重量份数称取原料：柠檬酸5-12份，二元羧酸 2-7份，十六烷基磺酸钠1-3.5份，脂肪胺聚氧乙烯醚0.5-1.5份，鲸蜡基二甲基氧化胺2.5-6.5份，十八烷基二甲基苄基氯化铵0.5-4.5份，亚麻酸 1.0-6份，活性添加剂0.1-2份，聚乙二醇 5-20份，有机溶剂 8-11份，苯并三氮唑2.5-5份；
b）将步骤a)中称取的原料加入反应釜中在搅拌下进行加热0.5-1h，搅拌转速为为900-1100r/min，加热温度为120-140°，加热搅拌后得膏体，将膏体进行冷却，冷却后的膏体温度低于25°；
c) 将步骤b）中冷却后的膏体加入研磨机进行研磨，将其研磨成颗粒物；
d) 称取纳米锡粉50-80份，将步骤c)中研磨好的颗粒物与称好的纳米锡粉按照1：（8-12）的重量比例进行混合搅拌15-30分钟即得锡膏。
优选的，一种无铅环保微型电子焊接锡膏的制备方法，包括以下步骤：
a) 按以下重量份数称取原料：柠檬酸9份，二元羧酸5份，十六烷基磺酸钠2份，脂肪胺聚氧乙烯醚1份，鲸蜡基二甲基氧化胺4份，十八烷基二甲基苄基氯化铵2份，亚麻酸 3份，活性添加剂1份，聚乙二醇12份，有机溶剂 9.5份，苯并三氮唑3.5份。
b）将步骤a)中称取的原料加入反应釜中在搅拌下进行加热0.5h，搅拌转速为1000r/min，加热温度为135°，加热搅拌后得膏体，将膏体进行冷却；
c) 将步骤b）中冷却后的膏体加入研磨机进行研磨，将其研磨成颗粒物；
d) 称取纳米锡粉65份，将步骤c)中研磨好的颗粒物与称好的纳米锡粉按照1：10的重量比例进行混合搅拌20分钟即得锡膏。
本发明具有以下优点：本发明公开了一种无铅环保微型电子焊接锡膏及其制备方法，该锡膏能够对各种板子和元器件都有较好的可焊性，且能够满足更小间距的焊接，残留物更少，满足微电子焊接的需求，无污染物存在，且焊接质量更高，该制备方法步骤简单，通过生产得到的锡膏焊后不规则锡珠更少，降低返工频率，提高产品成品率。
本发明的锡膏中：纳米锡粉为纳米级含锡金属合金。
阴离子表面活性剂：十六烷基磺酸钠；
非离子表面活性剂：脂肪胺聚氧乙烯醚；
双性表面活性剂：鲸蜡基二甲基氧化胺（即十六烷基二甲基氧化胺）；
阳离子表面活性剂：十八烷基二甲基苄基氯化铵；
以上表面活性剂主要起到降低表面张力，使焊接时活性更强，焊接效果更佳。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实施方式做进一步说明。
实施例1：一种无铅环保微型电子焊接锡膏，由以下重量的组分组成：柠檬酸5Kg，二元羧酸 2Kg，十六烷基磺酸钠1Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚0.5 Kg，鲸蜡基二甲基氧化胺2.5Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵0.5 Kg，亚麻酸 1.0 Kg，苹果酸0.1 Kg，聚乙二醇 5 Kg，乙二醇单丁醚8 Kg，苯并三氮唑2.5 Kg，锡粉50 Kg。
一种无铅环保微型电子焊接锡膏的制备方法，包括以下步骤：
a) 按以下重量份数称取原料：柠檬酸5Kg，二元羧酸 2Kg，十六烷基磺酸钠1Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚0.5 Kg，鲸蜡基二甲基氧化胺2.5 Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵0.5 Kg，亚麻酸 1.0 Kg，苹果酸0.1 Kg，聚乙二醇 5 Kg，乙二醇单丁醚 8 Kg，苯并三氮唑2.5 Kg；
b）将步骤a)中称取的原料加入反应釜中在搅拌下进行加热0.5h，搅拌转速为900r/min，加热温度为120°，加热反应后得膏体，将膏体进行冷却；
c) 将步骤b）中冷却后的膏体加入研磨机进行研磨，将其研磨成颗粒物；
d) 称取纳米锡粉50Kg，纳米锡粉的粒度为10微米，将步骤c)中研磨好的颗粒物与称好的纳米锡粉按照1： 8的重量比例进行混合搅拌15分钟即得锡膏。锡膏产量为52Kg。
实施例2：一种无铅环保微型电子焊接锡膏，由以下重量的组分组成：柠檬酸12Kg，二元羧酸 7 Kg，十六烷基磺酸钠3.5 Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚1.5份，鲸蜡基二甲基氧化胺6.5 Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵4.5 Kg，亚麻酸 6 Kg，水杨酸2 Kg，聚乙二醇20 Kg，有机溶剂 11 Kg，苯并三氮唑5 Kg，锡粉80 Kg。
一种无铅环保微型电子焊接锡膏的制备方法，包括以下步骤：
a) 按以下重量份数称取原料：柠檬酸12 Kg，二元羧酸 7 Kg，十六烷基磺酸钠3.5 Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚1.5份，鲸蜡基二甲基氧化胺6.5 Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵4.5Kg，亚麻酸 6 Kg，水杨酸2 Kg，聚乙二醇20 Kg，乙二醇单丁醚 11 Kg，苯并三氮唑5 Kg；
b）将步骤a)中称取的原料加入反应釜中在搅拌下进行加热1h，搅拌转速为1100r/min，加热温度为140°，加热反应后得膏体，将膏体进行冷却；
c) 将步骤b）中冷却后的膏体加入研磨机进行研磨，将其研磨成颗粒物；
d) 称取纳米锡粉80Kg，纳米锡粉的粒度为45微米，将步骤c)中研磨好的颗粒物与称好的纳米锡粉按照1：12的重量比例进行混合搅拌30分钟即得锡膏。锡膏产量为88Kg。
实施例3：一种无铅环保微型电子焊接锡膏，由以下重量的组分组成：柠檬酸5 Kg，二元羧酸 7 Kg，十六烷基磺酸钠1 Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚1.5 Kg，鲸蜡基二甲基氧化胺2.5Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵4.5 Kg，亚麻酸 1.0 Kg，水杨酸2 Kg，聚乙二醇 5 Kg，乙二醇单丁醚11 Kg，苯并三氮唑2.5 Kg，锡粉80 Kg。
一种无铅环保微型电子焊接锡膏的制备方法，包括以下步骤：
a) 按以下重量份数称取原料：柠檬酸5 Kg，二元羧酸 7 Kg，十六烷基磺酸钠1 Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚1.5 Kg，鲸蜡基二甲基氧化胺2.5 Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵4.5 Kg，亚麻酸 1.0 Kg，水杨酸2 Kg，聚乙二醇 5 Kg，乙二醇单丁醚11 Kg，苯并三氮唑2.5 Kg；
b）将步骤a)中称取的原料加入反应釜中在搅拌下进行加热0.5h，搅拌转速为950r/min，加热温度为125°，加热反应后得膏体，将膏体进行冷却；
c) 将步骤b）中冷却后的膏体加入研磨机进行研磨，将其研磨成颗粒物；
d) 称取纳米锡粉80 Kg，纳米锡粉的粒度为35微米，将步骤c)中研磨好的颗粒物与称好的纳米锡粉按照1：8的重量比例进行混合搅拌15分钟即得锡膏。锡膏产量为90Kg。
实施例4：一种无铅环保微型电子焊接锡膏，由以下重量的组分组成：柠檬酸8Kg，二元羧酸 4 Kg，十六烷基磺酸钠1.5 Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚0.8 Kg，鲸蜡基二甲基氧化胺3Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵1 Kg，亚麻酸 2 Kg，苹果酸0.8 Kg，聚乙二醇 10 Kg，乙二醇单丁醚 9 Kg，苯并三氮唑3 Kg，锡粉60 Kg。
一种无铅环保微型电子焊接锡膏的制备方法，包括以下步骤：
a) 按以下重量份数称取原料：柠檬酸8Kg，二元羧酸 4 Kg，十六烷基磺酸钠1.5 Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚0.8 Kg，鲸蜡基二甲基氧化胺3 Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵1 Kg，亚麻酸 2 Kg，苹果酸0.8 Kg，聚乙二醇 10 Kg，乙二醇单丁醚9 Kg，苯并三氮唑3 Kg；
b）将步骤a)中称取的原料加入反应釜中在搅拌下进行加热0.5h，搅拌转速为980r/min，加热温度为138°，加热反应后得膏体，将膏体进行冷却；
c) 将步骤b）中冷却后的膏体加入研磨机进行研磨，将其研磨成颗粒物；
d) 称取纳米锡粉50 Kg，纳米锡粉的粒度为25微米，将步骤c)中研磨好的颗粒物与称好的纳米锡粉按照1：9的重量比例进行混合搅拌18分钟即得锡膏。锡膏产量为58Kg。
实施例5：一种无铅环保微型电子焊接锡膏，由以下重量的组分组成：柠檬酸10Kg，二元羧酸 6 Kg，十六烷基磺酸钠3 Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚1.2 Kg，鲸蜡基二甲基氧化胺5 Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵3 Kg，亚麻酸 4 Kg，苹果酸1Kg，水杨酸0.5 Kg，聚乙二醇15 Kg，乙二醇单丁醚10 Kg，苯并三氮唑4 Kg，锡粉70 Kg。
一种无铅环保微型电子焊接锡膏的制备方法，包括以下步骤：
a) 按以下重量份数称取原料：柠檬酸10 Kg，二元羧酸 6 Kg，十六烷基磺酸钠3 Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚1.2 Kg，鲸蜡基二甲基氧化胺5 Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵3 Kg，亚麻酸 4 Kg，苹果酸1Kg，水杨酸0.5 Kg，聚乙二醇 15 Kg，乙二醇单丁醚10 Kg，苯并三氮唑4Kg；
b）将步骤a)中称取的原料加入反应釜中在搅拌下进行加热40min，搅拌转速为1050r/min，加热温度为138°，加热反应后得膏体，将膏体进行冷却；
c) 将步骤b）中冷却后的膏体加入研磨机进行研磨，将其研磨成颗粒物；
d) 称取纳米锡粉70 Kg，纳米锡粉的粒度为20微米，将步骤c)中研磨好的颗粒物与称好的纳米锡粉按照1：11的重量比例进行混合搅拌18分钟即得锡膏。锡膏产量为80Kg。
实施例6：一种无铅环保微型电子焊接锡膏，由以下重量的组分组成：柠檬酸8 Kg，二元羧酸 6 Kg，十六烷基磺酸钠1.5 Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚1.2 Kg，鲸蜡基二甲基氧化胺3Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵3 Kg，亚麻酸 2 Kg，水杨酸1.5 Kg，聚乙二醇 10 Kg，乙二醇单丁醚 10 Kg，苯并三氮唑3 Kg，锡粉70 Kg。
一种无铅环保微型电子焊接锡膏的制备方法，包括以下步骤：
a) 按以下重量份数称取原料：柠檬酸8 Kg，二元羧酸 6 Kg，十六烷基磺酸钠1.5 Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚1.2 Kg，鲸蜡基二甲基氧化胺3 Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵3 Kg，亚麻酸 2 Kg，水杨酸1.5 Kg，聚乙二醇 10 Kg，乙二醇单丁醚10 Kg，苯并三氮唑3 Kg；
b）将步骤a)中称取的原料加入反应釜中在搅拌下进行加热50min，搅拌转速为1000r/min，加热温度为128°，加热反应后得膏体，将膏体进行冷却；
c) 将步骤b）中冷却后的膏体加入研磨机进行研磨，将其研磨成颗粒物；
d) 称取纳米锡粉70 Kg，纳米锡粉的粒度为15微米，将步骤c)中研磨好的颗粒物与称好的纳米锡粉按照1：9的重量比例进行混合搅拌25分钟即得锡膏。锡膏产量为82Kg。
实施例7：一种无铅环保微型电子焊接锡膏，由以下重量的组分组成：柠檬酸9Kg，二元羧酸5 Kg，十六烷基磺酸钠2 Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚1 Kg，鲸蜡基二甲基氧化胺4 Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵2 Kg，亚麻酸 3 Kg，活性添加剂1 Kg，聚乙二醇12 Kg，乙二醇单丁醚 9.5 Kg，苯并三氮唑3.5 Kg，纳米锡粉65 Kg。
一种无铅环保微型电子焊接锡膏的制备方法，包括以下步骤：
a) 按以下重量份数称取原料：柠檬酸9Kg，二元羧酸5 Kg，十六烷基磺酸钠2 Kg，脂肪胺聚氧乙烯醚1 Kg，鲸蜡基二甲基氧化胺4 Kg，十八烷基二甲基苄基氯化铵2 Kg，亚麻酸 3Kg，苹果酸1 Kg，聚乙二醇12 Kg，乙二醇单丁醚 9.5 Kg，苯并三氮唑3.5 Kg；
b）将步骤a)中称取的原料加入反应釜中在搅拌下进行加热0.5h，搅拌转速为1000r/min，加热温度为135°，加热反应后得膏体，将膏体进行冷却；
c) 将步骤b）中冷却后的膏体加入研磨机进行研磨，将其研磨成颗粒物；
d) 称取纳米锡粉65份，纳米锡粉的粒度为30微米，将步骤c)中研磨好的颗粒物与称好的纳米锡粉按照1：10的重量比例进行混合搅拌20分钟即得锡膏。锡膏产量为80.6Kg。
以上实施例中，实施例7为最佳实施例。
相比同类锡膏，本发明的锡膏回流温度曲线工艺窗口更宽，适用范围更加广泛。

Claims (8)

1.一种无铅环保微型电子焊接锡膏，其特征在于：由以下重量份数的组分组成：柠檬酸5-12份，二元羧酸 2-7份，十六烷基磺酸钠1-3.5份，脂肪胺聚氧乙烯醚0.5-1.5份，鲸蜡基二甲基氧化胺2.5-6.5份，十八烷基二甲基苄基氯化铵0.5-4.5份，亚麻酸 1.0-6份，活性添加剂0.1-2份，聚乙二醇 5-20份，有机溶剂 8-11份，苯并三氮唑2.5-5份，锡粉50-80份。
2.根据权利要求1所述的无铅环保微型电子焊接锡膏，其特征在于：由以下重量份数的组分组成：柠檬酸8-10份，二元羧酸 4-6份，十六烷基磺酸钠1.5-3份，脂肪胺聚氧乙烯醚0.8-1.2份，鲸蜡基二甲基氧化胺3-5份，十八烷基二甲基苄基氯化铵1-3份，亚麻酸 2-4份，活性添加剂0.8-1.5份，聚乙二醇 10-15份，有机溶剂 9-10份，苯并三氮唑3-4份，锡粉60-70份。
3.根据权利要求1所述的无铅环保微型电子焊接锡膏，其特征在于：由以下重量份数的组分组成：柠檬酸9份，二元羧酸5份，十六烷基磺酸钠2份，脂肪胺聚氧乙烯醚1份，鲸蜡基二甲基氧化胺4份，十八烷基二甲基苄基氯化铵2份，亚麻酸 3份，活性添加剂1份，聚乙二醇12份，有机溶剂 9.5份，苯并三氮唑3.5份，锡粉65份。
4.根据权利要求1所述的无铅环保微型电子焊接锡膏，其特征在于：所述活性添加剂为苹果酸和水杨酸中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的无铅环保微型电子焊接锡膏，其特征在于：所述锡粉为纳米锡粉，所述纳米锡粉的粒度为10-45μm。
6.根据权利要求1所述的无铅环保微型电子焊接锡膏，其特征在于：所述有机溶剂为乙二醇单丁醚。
7.一种制备如权利要求1所述的无铅环保微型电子焊接锡膏的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a)按以下重量份数称取原料：柠檬酸5-12份，二元羧酸 2-7份，十六烷基磺酸钠1-3.5份，脂肪胺聚氧乙烯醚0.5-1.5份，鲸蜡基二甲基氧化胺2.5-6.5份，十八烷基二甲基苄基氯化铵0.5-4.5份，亚麻酸 1.0-6份，活性添加剂0.1-2份，聚乙二醇 5-20份，有机溶剂 8-11份，苯并三氮唑2.5-5份；
b）将步骤a)中称取的原料加入反应釜中在搅拌下进行加热0.5-1h，搅拌转速为为900-1100r/min，加热温度为120-140°，加热搅拌后得膏体，将膏体进行冷却，冷却后的膏体温度低于25°；
c) 将步骤b）中冷却后的膏体加入研磨机进行研磨，将其研磨成颗粒物；
d) 称取纳米锡粉50-80份，将步骤c)中研磨好的颗粒物与称好的纳米锡粉按照1：（8-12）的重量比例进行混合搅拌15-30分钟即得锡膏。
8.根据权利要求7所述的无铅环保微型电子焊接锡膏的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a)按以下重量份数称取原料：柠檬酸9份，二元羧酸5份，十六烷基磺酸钠2份，脂肪胺聚氧乙烯醚1份，鲸蜡基二甲基氧化胺4份，十八烷基二甲基苄基氯化铵2份，亚麻酸 3份，活性添加剂1份，聚乙二醇12份，有机溶剂 9.5份，苯并三氮唑3.5份；
b）将步骤a)中称取的原料加入反应釜中在搅拌下进行加热0.5h，搅拌转速为1000 r/min，加热温度为135°，加热搅拌后得膏体，将膏体进行冷却；
c) 将步骤b）中冷却后的膏体加入研磨机进行研磨，将其研磨成颗粒物；
d) 称取纳米锡粉65份，将步骤c)中研磨好的颗粒物与称好的纳米锡粉按照1：10的重量比例进行混合搅拌20分钟即得锡膏。
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