CN107962317B - 一种水基免清洗型助焊剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水基免清洗型助焊剂，属于粉末冶金材料技术领域。本发明研制的水基免清洗型助焊剂包括溶剂、活性物质和添加剂，其中，溶剂是由去离子水、乙醚、芳香醚、乙酸丁酯、石油树脂和萜烯树脂组成，而活性物质则是由柠檬酸、乳酸、聚天冬氨酸、聚烯丙胺和聚乙烯亚胺构成，另外，添加剂中包括表面活性剂、缓蚀剂、触变剂、成膜助剂和抗氧化剂，成膜助剂主要成分为大豆卵磷脂和脂肪酸甘油酯，而抗氧化剂则为茶多酚和没食子酸。本发明技术方案制备的水基免清洗型助焊剂具有优异的铺展性及润湿性的特点，同时较之于传统的助焊剂其绝缘性及稳定性显著提高。

Description

一种水基免清洗型助焊剂
技术领域
本发明公开了一种水基免清洗型助焊剂，属于粉末冶金材料技术领域。
背景技术
在安装电子部件的印刷电路板等的基板中，与电子部件的引脚等端子相对应地形成有电极。电子部件与基板的固定和电连接主要通过焊接来进行。这样的基板中，在电子部件的端子与基板的电极的焊接部，由于在施加有直流电压的电极之间附着水滴等原因，有发生离子迁移（电化学迁移）的可能性。离子迁移（以下称作迁移）是指，在施加有直流电压的电极之间，自阳极溶出的金属离子在阴极接受电子，被还原的金属从阴极开始成长并延伸至阳极，由该还原金属导致的两极发生短路的现象。像这样，发生迁移时，电极之间发生短路，从而失去作为基板的功能。通常，用于焊接的助焊剂具有在焊料熔解的温度下化学除去存在于焊料和焊接对象的金属表面的金属氧化物，使在两者的交界处金属元素的移动成为可能的功能，通过使用助焊剂，在焊料与焊接对象的金属表面之间形成金属间化合物，从而能够得到牢固的接合。
电子工业中使用的助焊剂多为松香基及水溶性助焊剂，且多为高固含量产品，特别是松香型助焊剂，其主成分为松香、卤素和溶剂，这种助焊剂焊后残留多，有腐蚀性，需要用氟利昂进行清洗。其次焊后残留物高，其残留物含有卤素离子，会逐步引起电气绝缘性能下降和短路等问题。除此之外，随着生产技术的提高，对传统助焊剂的综合性能提出了更高的要求，其铺展性及润湿性不佳的问题，阻碍了其推广与应用。
因此，如何改善传统助焊剂铺展性及润湿性不佳，稳定性及绝缘性能差的缺点，以获取更高综合性能的助焊剂，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统助焊剂铺展性及润湿性不佳，稳定性及绝缘性能差的缺点，提供了一种水基免清洗型助焊剂。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种水基免清洗型助焊剂，包括溶剂、活性物质和添加剂：
所述溶剂是由以下重量份数的原料组成：80～100份去离子水，2～4份乙醚，3～5份芳香醚，2～4份乙酸丁酯，2～4份石油树脂，3～5份萜烯树脂；
所述活性物质由以下重量份数原料组成：10～15份柠檬酸，4～6份乳酸，8～10份聚天冬氨酸，8～10份聚烯丙胺，6～10份聚乙烯亚胺；
所述添加剂由以下重量份数原料组成：8～10份表面活性剂，4～8份缓蚀剂，10～15份触变剂，10～20份成膜助剂，4～6份抗氧化剂。
所述芳香醚为二苯醚、2-氨基-2-甲基二苯醚或3-甲基二苯醚中的任意一种。
所述石油树脂为C5石油树脂或C9石油树脂中的任意一种。
所述表面活性剂为乳化剂OP-10、吐温-60或斯潘-80中的任意一种。
所述缓蚀剂为聚乙烯吡咯烷酮、尿素和3-氨基酚按质量比为1：8：1混合而成。
所述触变剂为羟乙基纤维素、聚乙烯醇、气相二氧化硅或有机膨润土中的任意一种。
所述成膜助剂为大豆卵磷脂和脂肪酸甘油酯按质量比为1：1～1：3配置而成。
所述抗氧化剂为茶多酚和没食子酸按质量比为1：1～1：5配置而成。
本发明的有益效果是：
（1）本发明技术方案通过在活性物质中添加聚烯丙胺和聚乙烯亚胺两种有机胺类物质，一方面，此类有机胺类物质可与体系中酚类及有机酸类物质在混合过程中结合，形成中和产物，此中和产物性质不稳定，在焊接过程中，可在焊接温度下快速分解，重新生成有机胺类、酚类及有机酸类物质，保障酚类和有机酸类物质原有活性，焊接结束，剩余有机酸可与有机胺类物质重新结合，使残余物质酸性下降，避免对焊接接头腐蚀；另一方面，聚烯丙胺及聚乙烯亚胺含有伯氨基活性基团，可与空气中二氧化碳发生共价交联，在焊接完成后的接头表面形成聚合物膜，并在基体表面良好铺展，避免焊接接头被空气氧化；
（2）本发明技术方案在溶剂中添加芳香醚成分，芳香醚分子结构中含有牢固化学键，为弱极性化合物，可提供体系优异的耐热性能，并和聚烯丙胺及聚乙烯亚胺形成的交联膜共同构筑稳定的绝缘膜；另外，本发明技术方案中，添加了较多的富含活性羟基和羧基的组分，如茶多酚、没食子酸，在混料过程中，其活性羟基和羧基可与聚乙烯亚胺结合，使用过程中，又可在焊接温度条件下分解，保障活性羟基和羧基的原有活性，活性羟基的存在有利于提高助焊剂体系活性，而活性羧基可电离产生氢离子，起到去除氧化膜的作用，从而提高润湿性能。
附图说明
图1 水基免清洗型助焊剂铺展性及润湿性具体检测结果。
具体实施方式
按重量份数计，依次取80～100份去离子水，2～4份乙醚，3～5份芳香醚，2～4份乙酸丁酯，2～4份石油树脂，3～5份萜烯树脂，用搅拌器以1400～1500r/min转速高速搅拌3～5h，得溶剂；按重量份数计，依次取10～15份柠檬酸，4～6份乳酸，8～10份聚天冬氨酸，8～10份聚烯丙胺，6～10份聚乙烯亚胺，用玻璃棒搅拌混合45～60min，得活性物质；按重量份数计，依次取8～10份表面活性剂，4～8份缓蚀剂，10～15份触变剂，10～20份成膜助剂，4～6份抗氧化剂，用玻璃棒搅拌混合45～60min，得添加剂；按重量份数计，依次取80～100份溶剂，10～15份活性物质，4～8份添加剂，倒入混料机中，以60～80mL/min速率向混料机中通入氮气，于氮气保护状态下，以600～800r/min转速搅拌混合3～5h，出料，灌装，即得水基免清洗型助焊剂。所述芳香醚为二苯醚、2-氨基-2-甲基二苯醚或3-甲基二苯醚中的任意一种。所述石油树脂为C5石油树脂或C9石油树脂中的任意一种。所述表面活性剂为乳化剂OP-10、吐温-60或斯潘-80中的任意一种。所述缓蚀剂为聚乙烯吡咯烷酮、尿素和3-氨基酚按质量比为1：8：1混合而成。所述触变剂为羟乙基纤维素、聚乙烯醇、气相二氧化硅或有机膨润土中的任意一种。所述成膜助剂为大豆卵磷脂和脂肪酸甘油酯按质量比为1：1～1：3配置而成。所述抗氧化剂为茶多酚和没食子酸按质量比为1：1～1：5配置而成。
实例1
按重量份数计，依次取100份去离子水，4份乙醚，5份芳香醚，4份乙酸丁酯，4份石油树脂，5份萜烯树脂，用搅拌器以1500r/min转速高速搅拌5h，得溶剂；按重量份数计，依次取15份柠檬酸，6份乳酸，10份聚天冬氨酸，10份聚烯丙胺，10份聚乙烯亚胺，用玻璃棒搅拌混合60min，得活性物质；按重量份数计，依次取10份表面活性剂，8份缓蚀剂，15份触变剂，20份成膜助剂，6份抗氧化剂，用玻璃棒搅拌混合60min，得添加剂；按重量份数计，依次取100份溶剂，15份活性物质，8份添加剂，倒入混料机中，以80mL/min速率向混料机中通入氮气，于氮气保护状态下，以800r/min转速搅拌混合5h，出料，灌装，即得水基免清洗型助焊剂。所述芳香醚为二苯醚。所述石油树脂为C5石油树脂。所述表面活性剂为乳化剂OP-10。所述缓蚀剂为聚乙烯吡咯烷酮、尿素和3-氨基酚按质量比为1：8：1混合而成。所述触变剂为羟乙基纤维素。所述成膜助剂为大豆卵磷脂和脂肪酸甘油酯按质量比为1：3配置而成。所述抗氧化剂为茶多酚和没食子酸按质量比为1：5配置而成。
实例2
按重量份数计，依次取100份去离子水，4份乙醚，4份乙酸丁酯，4份石油树脂，5份萜烯树脂，用搅拌器以1500r/min转速高速搅拌5h，得溶剂；按重量份数计，依次取15份柠檬酸，6份乳酸，10份聚天冬氨酸，10份聚烯丙胺，10份聚乙烯亚胺，用玻璃棒搅拌混合60min，得活性物质；按重量份数计，依次取10份表面活性剂，8份缓蚀剂，15份触变剂，20份成膜助剂，6份抗氧化剂，用玻璃棒搅拌混合60min，得添加剂；按重量份数计，依次取100份溶剂，15份活性物质，8份添加剂，倒入混料机中，以80mL/min速率向混料机中通入氮气，于氮气保护状态下，以800r/min转速搅拌混合5h，出料，灌装，即得水基免清洗型助焊剂。所述石油树脂为C5石油树脂。所述表面活性剂为乳化剂OP-10。所述缓蚀剂为聚乙烯吡咯烷酮、尿素和3-氨基酚按质量比为1：8：1混合而成。所述触变剂为羟乙基纤维素。所述成膜助剂为大豆卵磷脂和脂肪酸甘油酯按质量比为1：3配置而成。所述抗氧化剂为茶多酚和没食子酸按质量比为1：5配置而成。
实例3
按重量份数计，依次取100份去离子水，4份乙醚，5份芳香醚，4份乙酸丁酯，用搅拌器以1500r/min转速高速搅拌5h，得溶剂；按重量份数计，依次取15份柠檬酸，6份乳酸，10份聚天冬氨酸，10份聚烯丙胺，10份聚乙烯亚胺，用玻璃棒搅拌混合60min，得活性物质；按重量份数计，依次取10份表面活性剂，8份缓蚀剂，15份触变剂，20份成膜助剂，6份抗氧化剂，用玻璃棒搅拌混合60min，得添加剂；按重量份数计，依次取100份溶剂，15份活性物质，8份添加剂，倒入混料机中，以80mL/min速率向混料机中通入氮气，于氮气保护状态下，以800r/min转速搅拌混合5h，出料，灌装，即得水基免清洗型助焊剂。所述芳香醚为二苯醚。所述表面活性剂为乳化剂OP-10。所述缓蚀剂为聚乙烯吡咯烷酮、尿素和3-氨基酚按质量比为1：8：1混合而成。所述触变剂为羟乙基纤维素。所述成膜助剂为大豆卵磷脂和脂肪酸甘油酯按质量比为1：3配置而成。所述抗氧化剂为茶多酚和没食子酸按质量比为1：5配置而成。
实例4
按重量份数计，依次取100份去离子水，4份乙醚，5份芳香醚，4份乙酸丁酯，4份石油树脂，5份萜烯树脂，用搅拌器以1500r/min转速高速搅拌5h，得溶剂；按重量份数计，依次取15份柠檬酸，6份乳酸，10份聚天冬氨酸，用玻璃棒搅拌混合60min，得活性物质；按重量份数计，依次取10份表面活性剂，8份缓蚀剂，15份触变剂，20份成膜助剂，6份抗氧化剂，用玻璃棒搅拌混合60min，得添加剂；按重量份数计，依次取100份溶剂，15份活性物质，8份添加剂，倒入混料机中，以80mL/min速率向混料机中通入氮气，于氮气保护状态下，以800r/min转速搅拌混合5h，出料，灌装，即得水基免清洗型助焊剂。所述芳香醚为二苯醚。所述石油树脂为C5石油树脂。所述表面活性剂为乳化剂OP-10。所述缓蚀剂为聚乙烯吡咯烷酮、尿素和3-氨基酚按质量比为1：8：1混合而成。所述触变剂为羟乙基纤维素。所述成膜助剂为大豆卵磷脂和脂肪酸甘油酯按质量比为1：3配置而成。所述抗氧化剂为茶多酚和没食子酸按质量比为1：5配置而成。
实例5
按重量份数计，依次取100份去离子水，4份乙醚，5份芳香醚，4份乙酸丁酯，4份石油树脂，5份萜烯树脂，用搅拌器以1500r/min转速高速搅拌5h，得溶剂；按重量份数计，依次取15份柠檬酸，6份乳酸，10份聚天冬氨酸，10份聚烯丙胺，10份聚乙烯亚胺，用玻璃棒搅拌混合60min，得活性物质；按重量份数计，依次取10份表面活性剂，8份缓蚀剂，15份触变剂，20份成膜助剂，用玻璃棒搅拌混合60min，得添加剂；按重量份数计，依次取100份溶剂，15份活性物质，8份添加剂，倒入混料机中，以80mL/min速率向混料机中通入氮气，于氮气保护状态下，以800r/min转速搅拌混合5h，出料，灌装，即得水基免清洗型助焊剂。所述芳香醚为二苯醚。所述石油树脂为C5石油树脂。所述表面活性剂为乳化剂OP-10。所述缓蚀剂为聚乙烯吡咯烷酮、尿素和3-氨基酚按质量比为1：8：1混合而成。所述触变剂为羟乙基纤维素。所述成膜助剂为大豆卵磷脂和脂肪酸甘油酯按质量比为1：3配置而成。
对比例：广东某科技股份有限公司生产的助焊剂。
将实例1至5所得的水基免清洗型助焊剂及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.铺展性：按照GB113实验方法和SJ/T11273的要求采用CAD测量法对试样铺展面积进行测定；
2.润湿性：将铺展试样从焊点中间截开，扫描焊点截断面轮廓，钎料的润湿角θ；用标注角度的方法即可测出润湿角的大小；
3.绝缘性能：取6组，每组3块的梳形电路试件，分别在梳形电路上均匀涂敷0.1mL助焊剂，于120℃±5℃干燥箱中干燥5min，将梳形电路面朝下，在265℃±2℃的Sn0.7Cu焊锡槽中浸焊3s～5s，水平取出后自然冷却至室温，然后放入温度为85℃、相对湿度为20%的恒温恒湿箱中稳定3h，再将湿度缓升至85%，平衡1h，对试件加45VDC偏压，分别在24h、96h和168h时去掉偏压，在试验条件下用100VDC测试电压测量每个试件的绝缘电阻值，取3个试件中各测试点绝缘电阻最小值为最终结果；
4.稳定性：将所配制的助焊剂充分混匀，量取50mL助焊剂试样放入100mL试管中，盖严，放入温度为5℃±2℃的冷冻箱中保持60min±5min，在此温度下观察助焊剂是否有异物、分层和有沉淀物现象；打开试管盖，将试样置于无空气循环的烘箱中，在45℃±2℃下保持60min±5min，再观察是否有异物、分层和有沉淀物现象。
铺展性及润湿性具体检测结果见附图说明图1。
绝缘性及稳定性具体检测结果如表1所示：
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由图1和表1检测结果可知，本发明技术方案制备的水基免清洗型助焊剂具有优异的铺展性及润湿性的特点，同时较之于传统的助焊剂其绝缘性及稳定性显著提高，在焊接工艺的发展中具有广阔的前景。

Claims (7)

1.一种水基免清洗型助焊剂，包括溶剂、活性物质和添加剂，其特征在于：
所述溶剂是由以下重量份数的原料组成：80～100份去离子水，2～4份乙醚，3～5份芳香醚，2～4份乙酸丁酯，2～4份石油树脂，3～5份萜烯树脂；
所述活性物质由以下重量份数原料组成：10～15份柠檬酸，4～6份乳酸，8～10份聚天冬氨酸，8～10份聚烯丙胺，6～10份聚乙烯亚胺；
所述添加剂由以下重量份数原料组成：8～10份表面活性剂，4～8份缓蚀剂，10～15份触变剂，10～20份成膜助剂，4～6份抗氧化剂；
所述抗氧化剂为茶多酚和没食子酸按质量比为1：1～1：5配置而成。
2.根据权利要求1所述的一种水基免清洗型助焊剂，其特征在于：所述芳香醚为二苯醚、2-氨基-2-甲基二苯醚或3-甲基二苯醚中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种水基免清洗型助焊剂，其特征在于：所述石油树脂为C5石油树脂或C9石油树脂中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种水基免清洗型助焊剂，其特征在于：所述表面活性剂为乳化剂OP-10、吐温-60或斯潘-80中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种水基免清洗型助焊剂，其特征在于：所述缓蚀剂为聚乙烯吡咯烷酮、尿素和3-氨基酚按质量比为1：8：1混合而成。
6.根据权利要求1所述的一种水基免清洗型助焊剂，其特征在于：所述触变剂为羟乙基纤维素、聚乙烯醇、气相二氧化硅或有机膨润土中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种水基免清洗型助焊剂，其特征在于：所述成膜助剂为大豆卵磷脂和脂肪酸甘油酯按质量比为1：1～1：3配置而成。
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