CN108161269A - 一种无卤无硫无铅焊锡膏 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无卤无硫无铅焊锡膏，是由87.5%‑90.5wt%的无铅金属粉和9.5%‑12.5wt%的助焊膏体材料混合而成的焊锡膏，其特征在于，所述无铅金属粉是由Sn96.5wt%，Ag3.0wt%，Cu0.5wt%，所述助焊膏体材料由改性松香25‑55wt%、活性剂3‑12wt%、表面活性剂0.1‑3wt%、触变剂2‑6wt%、抗氧化剂0.01‑3wt%、脱模剂0.1‑2wt%、溶剂30‑50wt%、油类润湿剂0.1‑5wt%组成。本发明的助焊膏以有机酸与羟基羧酸作为活性剂，油类物质为润湿剂，不仅不含卤素、扩展率高、润湿性强，而且焊后铜镜无穿透性腐蚀、表面绝缘电阻高，本发明的助焊膏体与无铅锡合金粉制备的锡膏具有可焊性好、焊点可靠性高和力学性能优良等优点，能够满足现代电子工业对高可靠性的严格要求。

Description

一种无卤无硫无铅焊锡膏
技术领域
本发明涉及焊锡膏领域，具体为一种无卤无硫无铅焊锡膏。
背景技术
随着回流焊技术的应用，焊錫膏已成为表面貼装技术(SMT)中最要的工艺材料，并伴随着电子元器件的不断微型化，工艺制程的日益精密化而获得飞速发展。在表面组装件的回流焊中，焊錫膏被用来实施表面组装元器件的引线或端点与印制板上焊盘的连接，焊锡膏是一种均匀的焊料合金粉末和稳定的助焊剂按一定的比例均匀混合而成的膏状体。这种物质极适合表面贴装的自动化生产的可靠性焊接，是现电子业高科技的产物。
最开始焊锡膏主要为有铅锡膏，这些含铅产品的制造加工、特别是废弃的电子产品处理不当，铅及其铅离子就会渗透入土壤和污染水源，并以“食物”链(通过鱼、虾、蔬菜等)和直接(呼吸、饮水等)进入人体内部，特别是极容易进入血液并积累起来，造成铅中毒，现有焊锡膏扩展率底、润湿性小，而且焊后铜镜具有腐蚀、表面绝缘电阻高，在印刷过程中焊盘锡膏不够饱满，钢网脱模不干净，可焊性不稳定的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种无卤无硫无铅焊锡膏，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无卤无硫无铅焊锡膏，是由87.5％-90.5wt％的无铅金属粉和9.5％-12.5wt％的助焊膏体材料混合而成的焊锡膏，其特征在于，所述无铅金属粉是由Sn96.5wt％，Ag3.0wt％，Cu0.5wt％，所述助焊膏体材料由改性松香25-55wt％、活性剂3-12wt％、表面活性剂0.1-3wt％、触变剂2-6wt％、抗氧化剂0.01-3wt％、脱模剂0.1-2wt％、溶剂30-50wt％、油类润湿剂0.1-5wt％组成。
根据上述技术方案，所述无铅金属粉熔化后通过超声喷雾法形成锡合金锡球，再通过筛网筛选得到粒径合适的无铅金属粉，且无铅金属粉粒径为20-45um,铅含量小于100ppm，硫元素含量＜100ppm。
根据上述技术方案，所述改性松香为水白松香、聚合松香、氢化松香、岐化松香或亚克力松香中的一种或两种或者两种以上的组合。
根据上述技术方案，所述活性剂为丁二酸、戊二酸、辛二酸、癸二酸、十二酸、十四酸、十六酸、马来酸、衣康酸、水杨酸或联二丙酸中的一种或两种与羟基乙酸的组合
根据上述技术方案，所述表面活性剂为十二烷基二甲基氧化胺、二甲基烷基甜菜碱、椰子油酰胺丙基甜菜碱、辛基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、异辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇单脂酸酯或聚乙二醇单油酸酯中的一种或两种或者两种以上的组合。
根据上述技术方案，所述触变剂为氢化蓖麻油、改性氢化蓖麻油、触变剂6500/6650/7000/8800、乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双月桂酰胺或硬脂酸酰胺中的一种或两种或者两种以上的组合；抗氧化剂为咪唑、对苯二酚或2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中一种或两种组合。
根据上述技术方案，所述溶剂为二丙二醇、二甘醇、丙三醇、四氢糠醇、二甘醇单丁醚、二甘醇二丁醚、二乙二醇单己醚、三乙二醇单丁醚、三乙基卡必醇醚、三乙二醇乙醚、己二酸二辛酯或二乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或两种或者两种以上的组合。
根据上述技术方案，所述油类润湿剂为蓖麻油、大豆油、芝麻油或低芥酸菜籽油中的一种或两种组合，所述脱模剂为石蜡。
根据上述技术方案，所述助焊膏体材料的制备方法，它按下述步骤进行：
1)将25-55wt％松香、30-50wt％溶剂、3-12wt％活性剂和0.1-3wt％表面活性剂加入到器皿中混合后加热升温至130-145℃，搅拌至完全溶解，得到混合物；
2)将步骤1)得到的混合物降温到80-100℃，然后加入2-6wt％触变剂、0.01-3wt％抗氧化剂和0.1-2wt％脱模剂，搅拌至完全溶解，得到二次混合物；
3)将步骤2)得到的二次混合物降温到20-35℃，加入0.1-5wt％油类润湿剂，搅拌均匀即制得本发明的无铅锡膏用无卤无硫助焊膏体材料。
根据上述技术方案，所述的无铅无卤无硫锡膏的制备方法，按下述步骤进行：
1)将9.5wt％-12.5wt％助焊膏体材料放入搅拌机在50rpm的转速下搅拌10min；
2)在搅拌过程中加入余量的无铅金属粉末，100rpm的转速下搅拌40min；
3)清洁搅拌机后再次在100rpm的转速下搅拌20min；
4)打开搅拌机的抽真空装置，在真空度＜-0.01Mpa后搅拌10min，搅拌均匀后即可得到本发明的无铅无卤无硫焊锡膏产品。
与现有技术相比，本发明的助焊膏以有机酸与羟基羧酸作为活性剂，油类物质为润湿剂，不仅不含卤素、扩展率高、润湿性强，而且焊后铜镜无穿透性腐蚀、表面绝缘电阻高，本发明的助焊剂添加了石蜡脱模剂，使得研制的助焊剂具有非常良好的印刷性能，在印刷过程中焊盘锡膏饱满，钢网脱模干净，本发明的助焊膏体与无铅锡合金粉制备的锡膏具有可焊性好、焊点可靠性高和力学性能优良等优点，能够满足现代电子工业对高可靠性的严格要求。
附图说明
图1为本发明的制备流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，一种无卤无硫无铅焊锡膏，是由87.5％-90.5wt％的无铅金属粉和9.5％-12.5wt％的助焊膏体材料混合而成的焊锡膏，其特征在于，无铅金属粉是由Sn96.5wt％，Ag3.0wt％，Cu0.5wt％组成，助焊膏体材料中氢化松香20wt％,聚合松香20wt％,水白松香5wt％,二甘醇二丁醚10wt％,己二酸二辛酯25wt％，己二酸wt5％、马来酸4wt％，辛基酚聚氧乙烯醚2wt％，聚乙二醇单脂酸酯0.5wt％；触变剂65003wt％，乙撑双硬脂酸酰胺1.5wt％，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1wt％，石蜡0.5wt％，氢化蓖麻油2.5wt％组成。
优选的，助焊膏：金属粉的比例为＝11：89；
优选的，无铅金属粉熔化后通过超声喷雾法形成锡合金锡球，再通过筛网筛选得到粒径合适的无铅金属粉，且无铅金属粉粒径为20-45um,铅含量小于100ppm，硫元素含量＜100ppm。
优选的，无铅无卤无硫锡膏的制备方法，按下述步骤进行：
1)将9.5wt％-12.5wt％助焊膏体材料放入搅拌机在50rpm的转速下搅拌10min；
2)在搅拌过程中加入余量的无铅金属粉末，100rpm的转速下搅拌40min；
3)清洁搅拌机后再次在100rpm的转速下搅拌20min；
4)打开搅拌机的抽真空装置，在真空度＜-0.01Mpa后搅拌10min，搅拌均匀后即可得到本发明的无铅无卤无硫焊锡膏产品。
实施例2，一种无卤无硫无铅焊锡膏，是由87.5％-90.5wt％的无铅金属粉和9.5％-12.5wt％的助焊膏体材料混合而成的焊锡膏，其特征在于，无铅金属粉中Sn99.9wt％，Ag0.3wt％，Cu0.7wt％，助焊膏体材料中氢化松香20wt％,聚合松香20wt％,水白松香5wt％,二甘醇二丁醚10wt％,己二酸二辛酯25wt％，己二酸wt5％、马来酸4wt％，辛基酚聚氧乙烯醚2wt％，聚乙二醇单脂酸酯0.5wt％；触变剂65003wt％，乙撑双硬脂酸酰胺1.5wt％，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1wt％，石蜡0.5wt％，氢化蓖麻油2.5wt％组成。
优选的，助焊膏：金属粉的比例为＝11.3：88.7；
优选的，无铅金属粉熔化后通过超声喷雾法形成锡合金锡球，再通过筛网筛选得到粒径合适的无铅金属粉，且无铅金属粉粒径为20-45um,铅含量小于100ppm，硫元素含量＜100ppm。
优选的，无铅无卤无硫锡膏的制备方法，按下述步骤进行：
1)将9.5wt％-12.5wt％助焊膏体材料放入搅拌机在50rpm的转速下搅拌10min；
2)在搅拌过程中加入余量的无铅金属粉末，100rpm的转速下搅拌40min；
3)清洁搅拌机后再次在100rpm的转速下搅拌20min；
4)打开搅拌机的抽真空装置，在真空度＜-0.01Mpa后搅拌10min，搅拌均匀后即可得到本发明的无铅无卤无硫焊锡膏产品。
实施例子3：一种无卤无硫无铅焊锡膏，是由87.5％-90.5wt％的无铅金属粉和9.5％-12.5wt％的助焊膏体材料混合而成的焊锡膏，其特征在于，无铅金属粉中Sn64.0wt％、Bi35wt％、Ag1.0wt％，助焊膏体材料中氢化松香20wt％,聚合松香20wt％,水白松香5wt％,二甘醇二丁醚10wt％,己二酸二辛酯25wt％，己二酸wt5％、马来酸4wt％，辛基酚聚氧乙烯醚2wt％，聚乙二醇单脂酸酯0.5wt％；触变剂65003wt％，乙撑双硬脂酸酰胺1.5wt％，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1wt％，石蜡0.5wt％，氢化蓖麻油2.5wt％组成。
优选的，助焊膏：金属粉的比例为＝10.5：89.5；
优选的，无铅金属粉熔化后通过超声喷雾法形成锡合金锡球，再通过筛网筛选得到粒径合适的无铅金属粉，且无铅金属粉粒径为20-45um,铅含量小于100ppm，硫元素含量＜100ppm。
优选的，无铅无卤无硫锡膏的制备方法，按下述步骤进行：
1)将9.5wt％-12.5wt％助焊膏体材料放入搅拌机在50rpm的转速下搅拌10min；
2)在搅拌过程中加入余量的无铅金属粉末，100rpm的转速下搅拌40min；
3)清洁搅拌机后再次在100rpm的转速下搅拌20min；
4)打开搅拌机的抽真空装置，在真空度＜-0.01Mpa后搅拌10min，搅拌均匀后即可得到本发明的无铅无卤无硫焊锡膏产品。
对照例子：
本发明选择原料的原则是；弃用含有卤素和硫元素的各种活性剂、触变剂和表面活性剂等，建议用有机酸配合羟基乙酸作为活性剂，羟基乙酸含有极性亲水基团-OH，属于液体酸，可最大程度地促进自身和有机酸电离出H+，大大提高助焊剂活性，迅速去除无铅锡合金粉和焊盘表面氧化物，实现良好焊接，且焊后无残留无腐蚀，表面绝缘电阻高；表面活性剂能够有效地去除无铅锡合金粉表面的氧化膜，降低无铅锡合金熔化后的表面张力，促进其流动与铺展，改善润湿性，获得性能良好的钎焊接头，并且此类表面活性剂不含卤素硫元素，对环境友好，与有机酸和羟基羧酸活性剂兼容性也非常好；溶剂使用醇类、醚类和酯类，它可充分溶解松香、活性剂、表面活性剂、触变剂、抗氧化剂和脱模剂，形成成分均匀的混合体，并且给活性剂提供一个电离H+的载体，使活性剂更大程度地发挥活性；油类润湿剂能够使锡膏在回流焊整个工艺过程中均有一层薄的连续油膜包覆在焊点表面，隔绝氧气，促进润湿，显著提高锡膏的润湿性能和存储稳定性；触变剂能够赋予助焊剂良好的印刷性能和抗坍塌性能，避免焊接过程中产生连锡现象；抗氧化剂能够与回流炉中残留的氧气发生反应，阻碍氧气对锡膏的氧化，促进锡膏的铺展润湿；脱模剂赋予锡膏非常良好的印刷性能，使焊盘印刷锡膏饱满，钢网脱模干净；改性松香在焊接过程会在焊点表面形成致密的保护膜将焊点包覆起来，隔绝空气，防止焊点的再次氧化，并且焊后常温下呈固态，性能稳定。
本发明的助焊膏以有机酸与羟基羧酸作为活性剂，油类物质为润湿剂，不仅不含卤素、扩展率高、润湿性强，而且焊后铜镜无穿透性腐蚀、表面绝缘电阻高；
b)本发明的助焊剂添加了石蜡脱模剂，使得研制的助焊剂具有非常良好的印刷性能，在印刷过程中焊盘锡膏饱满，钢网脱模干净；
本发明的助焊膏体与无铅锡合金粉制备的锡膏具有可焊性好、焊点可靠性高和力学性能优良等优点，能够满足现代电子工业对高可靠性的严格要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种无卤无硫无铅焊锡膏，是由87.5%-90.5wt%的无铅金属粉和9.5%-12.5wt%的助焊膏体材料混合而成的焊锡膏，其特征在于，所述无铅金属粉是由Sn96.5wt%，Ag3.0wt%，Cu0.5wt%，所述助焊膏体材料由改性松香25-55wt%、活性剂3-12wt%、表面活性剂0.1-3wt%、触变剂2-6wt%、抗氧化剂0.01-3wt%、脱模剂0.1-2wt%、溶剂30-50wt%、油类润湿剂0.1-5wt%组成。
2.根据权利要求1所述的无卤无硫无铅焊锡膏，其特征在于：所述无铅金属粉熔化后通过超声喷雾法形成锡合金锡球，再通过筛网筛选得到粒径合适的无铅金属粉，且无铅金属粉粒径为20-45um,铅含量小于100ppm，硫元素含量＜100ppm。
3.根据权利要求1所述的无卤无硫无铅焊锡膏，其特征在于：所述改性松香为水白松香、聚合松香、氢化松香、岐化松香或亚克力松香中的一种或两种或者两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的无卤无硫无铅焊锡膏，其特征在于：所述活性剂为丁二酸、戊二酸、辛二酸、癸二酸、十二酸、十四酸、十六酸、马来酸、衣康酸、水杨酸或联二丙酸中的一种或两种与羟基乙酸的组合。
5.根据权利要求1所述的一种无卤无硫无铅焊锡膏，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基二甲基氧化胺、二甲基烷基甜菜碱、椰子油酰胺丙基甜菜碱、辛基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、异辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇单脂酸酯或聚乙二醇单油酸酯中的一种或两种或者两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的一种无卤无硫无铅焊锡膏，其特征在于：所述触变剂为氢化蓖麻油、改性氢化蓖麻油、触变剂6500/6650/7000/8800、乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双月桂酰胺或硬脂酸酰胺中的一种或两种或者两种以上的组合；抗氧化剂为咪唑、对苯二酚或2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中一种或两种组合。
7.根据权利要求1所述的一种无卤无硫无铅焊锡膏，其特征在于：所述溶剂为二丙二醇、二甘醇、丙三醇、四氢糠醇、二甘醇单丁醚、二甘醇二丁醚、二乙二醇单己醚、三乙二醇单丁醚、三乙基卡必醇醚、三乙二醇乙醚、己二酸二辛酯或二乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或两种或者两种以上的组合。
8.根据权利要求1所述的一种无卤无硫无铅焊锡膏，其特征在于：所述油类润湿剂为蓖麻油、大豆油、芝麻油或低芥酸菜籽油中的一种或两种组合，所述脱模剂为石蜡。
9.根据权利要求1所述的无卤无硫无铅焊锡膏，其特征在于：所述助焊膏体材料的制备方法，它按下述步骤进行：
1）将25-55wt%松香、30-50wt%溶剂、3-12wt%活性剂和0.1-3wt%表面活性剂加入到器皿中混合后加热升温至130-145℃，搅拌至完全溶解，得到混合物；
2）将步骤1）得到的混合物降温到80-100℃，然后加入2-6wt%触变剂、0.01-3wt%抗氧化剂和0.1-2wt%脱模剂，搅拌至完全溶解，得到二次混合物；
3）将步骤2）得到的二次混合物降温到20-35℃，加入0.1-5wt%油类润湿剂，搅拌均匀即制得本发明的无铅锡膏用无卤无硫助焊膏体材料。
10.根据权利要求1所述的无铅无卤无硫锡膏的制备方法，按下述步骤进行：
1）将9.5wt%-12.5wt%助焊膏体材料放入搅拌机在50rpm的转速下搅拌10min；
2）在搅拌过程中加入余量的无铅金属粉末，100rpm的转速下搅拌40min；
3）清洁搅拌机后再次在100rpm的转速下搅拌20min；
4）打开搅拌机的抽真空装置，在真空度＜-0.01Mpa后搅拌10min，搅拌均匀后即可得到本发明的无铅无卤无硫焊锡膏产品。
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