CN108788520A - 一种低固免清洗助焊剂及其制备方法 - Google Patents

一种低固免清洗助焊剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低固免清洗助焊剂及其制备方法，由以下重量份的原料组成：树脂25‑35份、树脂乳化剂5‑10份、邻羟基苯甲酸3‑8份、氟硼酸2‑4份、水杨酸3‑6份、三聚乙烯亚胺3‑6份、N，N‑二甲基乙醇胺2‑5份、成膜剂0.3‑0.6份、表面活性剂0.8‑1.4份、缓蚀剂1.2‑1.6份、助溶剂20‑35份。本发明的低固免清洗助焊剂具有焊后残留少、腐蚀性小、稳定性高，且符合环保要求。

Description

一种低固免清洗助焊剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及钎焊用助焊剂技术领域，具体涉及一种低固免清洗助焊剂及其制备方法。
背景技术
微电子组装(SMT)中使用的焊膏在整个焊接过程中所起的作用是十分重要的。焊膏的性能直接影响着焊接质量。助焊剂作为焊膏中的辅料(质量分数为10%～20%)，不仅可以提供优良的助焊性能，而且还直接影响焊膏的印刷性能和储存寿命。因此，助焊剂的品质直接影响SMT的整个工艺过程和产品质量。而传统的松香基助焊剂虽然可以提供良好的助焊性能，但是该类助焊剂多为高固含量(一般质量分数为20%-40%)，焊后残留多、外观欠佳。甚至有些松香基助焊剂还含有卤素，使得焊后的残留物有较大的腐蚀性，且必须采用氟里昂(CFC)清洗，不符合环保要求。
针对上述问题，对现有技术进行了检索，在中国发明专利申请201310194831.2中披露了一种无铅焊料用助焊剂及其制备方法，该助焊剂中各组分的质量百分比为：活化剂2.0-4.0%、表面活性剂0.05-0.5%、成膜剂0.4-1.0%、助溶剂18-30%、缓蚀剂0.1-0.4%，余量为去离子水。该助焊剂中不含松香，且固体含量小于3%，从而使焊接时固体残留量少，离子污染度低，焊后免清洗。本发明水溶性免清洗助焊剂使用去离子水做溶剂，无色透明，无刺激性气味，原料获取途径较易，成本较低。助焊剂中的活化成分均不含卤素以增强焊后线路板的绝缘性，且由于成膜剂的作用，线路板经过焊接工序之后，表面形成一层致密保护膜，降低焊后残留物的电迁移，有效提高线路板的绝缘稳定性；可减少有机型助焊剂在焊接时带来的危害，符合环保要求。但是该助焊剂稳定性不够理想。
而在中国发明专利申请200810219442.X中披露了一种铝钎焊焊锡丝芯用助焊剂及其制备方法，主要由以下物质的重量百分比组成：改性松香14％-28％，氟硼酸铵12％-24％，有机胺38％-56％，锌源4％-10％，亚锡盐0.5％-8％，氟表面活性剂 0.1％-2％，该助焊剂以改性松香作为固化添加物，对助焊剂的活性有消极作用，同时其中 大量使用的氟硼酸铵有强刺激性气味，焊后残留物具有腐蚀性，不利于助焊剂的大量使用， 以及强吸潮性使该助焊剂难以长期保存。
基于此，有必要提供一种低固含量免清洗助焊剂，以解决现有技术中存在焊后残留多、腐蚀性大、稳定性高，以及环保不达标要求。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种低固免清洗助焊剂，焊后残留少、腐蚀性小、稳定性高，符合环保要求。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种低固免清洗助焊剂，由以下重量份的原料组成：树脂25-35份、树脂乳化剂5-10份、邻羟基苯甲酸3-8份、氟硼酸2-4份、水杨酸3-6份、三聚乙烯亚胺3-6份、N，N-二甲基乙醇胺2-5份、成膜剂0.3-0.6份、表面活性剂0.8-1.4份、缓蚀剂1.2-1.6份、助溶剂20-35份。
作为优选，由以下重量份的原料组成：树脂30份、树脂乳化剂7.5份、邻羟基苯甲酸5.5份、氟硼酸3份、水杨酸4.5份、三聚乙烯亚胺4.5份、N，N-二甲基乙醇胺3.5份、成膜剂0.4份、表面活性剂1.1份、缓蚀剂1.4份、助溶剂27份。
作为优选，所述树脂选自聚酰胺树脂、全氢化松香树脂和改性松香树脂中的至少一种。
作为优选，所述树脂乳化剂选自氢化松香酸甲酯、十六酸季戊四醇酯和邻苯二甲酸二异癸酯中的至少一种。
作为优选，所述成膜剂选自聚乙二醇、聚丙烯酸、羧甲基纤维素和聚乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。
作为优选，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或脂肪酸甘油酯。
作为优选，所述缓释剂为苯并三氮唑、咪唑啉、吡嗪类和改性肌醇六磷酸酯有机物中的一种。
作为优选，所述助溶剂由丙三醇与乙二醇丁醚按照质量比为2-5:1的混合物。
本发明还提供了上述低固免清洗助焊剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将树脂加入反应釜内加热并搅拌至完全熔化；
（2）在130-150℃下加入树脂乳化剂，搅拌10-20分钟，使其混合均匀，然后再加入邻羟基苯甲酸、氟硼酸、水杨酸、三聚乙烯亚胺、N，N-二甲基乙醇胺，搅拌均匀，得到预混合物；
（3）向（2）中所得预混合物中加入成膜剂、表面活性剂、缓蚀剂和助溶剂后，将反应釜内抽真空至80毫米汞柱，并搅拌10-20分钟使其混合均匀，得到所述低固免清洗助焊剂。
作为优选，步骤（1）中，所述加热温度为160-180℃，搅拌速度为500-600rpm。
本发明与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明采用邻羟基苯甲酸、氟硼酸和水杨酸去除被焊基体表面的氧化膜，并与三聚乙烯亚胺、N，N-二甲基乙醇胺相互配合，调节助焊剂的pH，而且由于邻羟基苯甲酸、氟硼酸和水杨酸为弱酸，可降低助焊剂对被焊基体的腐蚀性能，并通过树脂包覆处理，可有效解决焊接件与腐蚀性之间的矛盾，同时由于使用较少的松香，焊后固含量较低，达到免洗的目的。
（2）本发明采用树脂和树脂乳化剂作为成膜物质，在被焊基体的表面形成了保护层，阻止了被焊基体内部的进一步氧化，提高了焊点的可靠性，并赋予被焊基体优异的电气性能。
（3）本发明的助溶剂通过选用高沸点的丙三醇与低沸点的乙二醇丁醚相互配合的方式，使得助焊剂具有合适的沸点，既不会过快蒸发，又能有利于焊后保护膜的干燥成型。
（4）本发明制备的助焊剂稳定不分层，无黏性，铺展性良好，无腐蚀性，可微电子组装中对助焊剂的要求。
（5）本发明的低固免清洗助焊剂制备工艺简单，容易实现工业化生产。
具体实施方式
以下通过实施例形式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例，凡基于本发明上述内容所属实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
本实施例的低固免清洗助焊剂，由以下重量份的原料组成：树脂25份、树脂乳化剂5份、邻羟基苯甲酸3份、氟硼酸2份、水杨酸3份、三聚乙烯亚胺3份、N，N-二甲基乙醇胺2份、成膜剂0.3份、表面活性剂0.8份、缓蚀剂1.2份、助溶剂20份。
其中，所述树脂选自聚酰胺树脂、全氢化松香树脂和改性松香树脂中的至少一种。
其中，所述树脂乳化剂选自氢化松香酸甲酯、十六酸季戊四醇酯和邻苯二甲酸二异癸酯中的至少一种。
其中，所述成膜剂选自聚乙二醇、聚丙烯酸、羧甲基纤维素和聚乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。
其中，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或脂肪酸甘油酯。
其中，所述缓释剂为苯并三氮唑、咪唑啉、吡嗪类和改性肌醇六磷酸酯有机物中的一种。
其中，所述助溶剂由丙三醇与乙二醇丁醚按照质量比为2:1的混合物。
本发明还提供了上述低固免清洗助焊剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将树脂加入反应釜内加热并搅拌至完全熔化；
（2）在130℃下加入树脂乳化剂，搅拌10分钟，使其混合均匀，然后再加入邻羟基苯甲酸、氟硼酸、水杨酸、三聚乙烯亚胺、N，N-二甲基乙醇胺，搅拌均匀，得到预混合物；
（3）向（2）中所得预混合物中加入成膜剂、表面活性剂、缓蚀剂和助溶剂后，将反应釜内抽真空至80毫米汞柱，并搅拌10分钟使其混合均匀，得到所述低固免清洗助焊剂。
其中，步骤（1）中，所述加热温度为160℃，搅拌速度为500rpm。
实施例2
本实施例的低固免清洗助焊剂，由以下重量份的原料组成：树脂35份、树脂乳化剂10份、邻羟基苯甲酸8份、氟硼酸4份、水杨酸6份、三聚乙烯亚胺6份、N，N-二甲基乙醇胺5份、成膜剂0.6份、表面活性剂1.4份、缓蚀剂1.6份、助溶剂35份。
其中，所述树脂选自聚酰胺树脂、全氢化松香树脂和改性松香树脂中的至少一种。
其中，所述树脂乳化剂选自氢化松香酸甲酯、十六酸季戊四醇酯和邻苯二甲酸二异癸酯中的至少一种。
其中，所述成膜剂选自聚乙二醇、聚丙烯酸、羧甲基纤维素和聚乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。
其中，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或脂肪酸甘油酯。
其中，所述缓释剂为苯并三氮唑、咪唑啉、吡嗪类和改性肌醇六磷酸酯有机物中的一种。
其中，所述助溶剂由丙三醇与乙二醇丁醚按照质量比为5:1的混合物。
本发明还提供了上述低固免清洗助焊剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将树脂加入反应釜内加热并搅拌至完全熔化；
（2）在150℃下加入树脂乳化剂，搅拌20分钟，使其混合均匀，然后再加入邻羟基苯甲酸、氟硼酸、水杨酸、三聚乙烯亚胺、N，N-二甲基乙醇胺，搅拌均匀，得到预混合物；
（3）向（2）中所得预混合物中加入成膜剂、表面活性剂、缓蚀剂和助溶剂后，将反应釜内抽真空至80毫米汞柱，并搅拌20分钟使其混合均匀，得到所述低固免清洗助焊剂。
其中，步骤（1）中，所述加热温度为180℃，搅拌速度为600rpm。
实施例3
本实施例的低固免清洗助焊剂，由以下重量份的原料组成：树脂30份、树脂乳化剂7.5份、邻羟基苯甲酸5.5份、氟硼酸3份、水杨酸4.5份、三聚乙烯亚胺4.5份、N，N-二甲基乙醇胺3.5份、成膜剂0.4份、表面活性剂1.1份、缓蚀剂1.4份、助溶剂27份。
其中，所述树脂选自聚酰胺树脂、全氢化松香树脂和改性松香树脂中的至少一种。
其中，所述树脂乳化剂选自氢化松香酸甲酯、十六酸季戊四醇酯和邻苯二甲酸二异癸酯中的至少一种。
其中，所述成膜剂选自聚乙二醇、聚丙烯酸、羧甲基纤维素和聚乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。
其中，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或脂肪酸甘油酯。
其中，所述缓释剂为苯并三氮唑、咪唑啉、吡嗪类和改性肌醇六磷酸酯有机物中的一种。
其中，所述助溶剂由丙三醇与乙二醇丁醚按照质量比为3.5:1的混合物。
本发明还提供了上述低固免清洗助焊剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将树脂加入反应釜内加热并搅拌至完全熔化；
（2）在140℃下加入树脂乳化剂，搅拌15分钟，使其混合均匀，然后再加入邻羟基苯甲酸、氟硼酸、水杨酸、三聚乙烯亚胺、N，N-二甲基乙醇胺，搅拌均匀，得到预混合物；
（3）向（2）中所得预混合物中加入成膜剂、表面活性剂、缓蚀剂和助溶剂后，将反应釜内抽真空至80毫米汞柱，并搅拌15分钟使其混合均匀，得到所述低固免清洗助焊剂。
其中，步骤（1）中，所述加热温度为170℃，搅拌速度为550rpm。
实施例4
本实施例的低固免清洗助焊剂，由以下重量份的原料组成：树脂28份、树脂乳化剂6份、邻羟基苯甲酸4份、氟硼酸2.5份、水杨酸4份、三聚乙烯亚胺4份、N，N-二甲基乙醇胺3份、成膜剂0.4份、表面活性剂0.9份、缓蚀剂1.3份、助溶剂25份。
其中，所述树脂选自聚酰胺树脂、全氢化松香树脂和改性松香树脂中的至少一种。
其中，所述树脂乳化剂选自氢化松香酸甲酯、十六酸季戊四醇酯和邻苯二甲酸二异癸酯中的至少一种。
其中，所述成膜剂选自聚乙二醇、聚丙烯酸、羧甲基纤维素和聚乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。
其中，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或脂肪酸甘油酯。
其中，所述缓释剂为苯并三氮唑、咪唑啉、吡嗪类和改性肌醇六磷酸酯有机物中的一种。
其中，所述助溶剂由丙三醇与乙二醇丁醚按照质量比为3:1的混合物。
本发明还提供了上述低固免清洗助焊剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将树脂加入反应釜内加热并搅拌至完全熔化；
（2）在135℃下加入树脂乳化剂，搅拌12分钟，使其混合均匀，然后再加入邻羟基苯甲酸、氟硼酸、水杨酸、三聚乙烯亚胺、N，N-二甲基乙醇胺，搅拌均匀，得到预混合物；
（3）向（2）中所得预混合物中加入成膜剂、表面活性剂、缓蚀剂和助溶剂后，将反应釜内抽真空至80毫米汞柱，并搅拌13分钟使其混合均匀，得到所述低固免清洗助焊剂。
其中，步骤（1）中，所述加热温度为165℃，搅拌速度为520rpm。
实施例5
本实施例的低固免清洗助焊剂，由以下重量份的原料组成：树脂32份、树脂乳化剂9份、邻羟基苯甲酸7份、氟硼酸3.5份、水杨酸5份、三聚乙烯亚胺5份、N，N-二甲基乙醇胺4份、成膜剂0.5份、表面活性剂1.3份、缓蚀剂1.5份、助溶剂30份。
其中，所述树脂选自聚酰胺树脂、全氢化松香树脂和改性松香树脂中的至少一种。
其中，所述树脂乳化剂选自氢化松香酸甲酯、十六酸季戊四醇酯和邻苯二甲酸二异癸酯中的至少一种。
其中，所述成膜剂选自聚乙二醇、聚丙烯酸、羧甲基纤维素和聚乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。
其中，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或脂肪酸甘油酯。
其中，所述缓释剂为苯并三氮唑、咪唑啉、吡嗪类和改性肌醇六磷酸酯有机物中的一种。
其中，所述助溶剂由丙三醇与乙二醇丁醚按照质量比为4:1的混合物。
本发明还提供了上述低固免清洗助焊剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将树脂加入反应釜内加热并搅拌至完全熔化；
（2）在145℃下加入树脂乳化剂，搅拌18分钟，使其混合均匀，然后再加入邻羟基苯甲酸、氟硼酸、水杨酸、三聚乙烯亚胺、N，N-二甲基乙醇胺，搅拌均匀，得到预混合物；
（3）向（2）中所得预混合物中加入成膜剂、表面活性剂、缓蚀剂和助溶剂后，将反应釜内抽真空至80毫米汞柱，并搅拌18分钟使其混合均匀，得到所述低固免清洗助焊剂。
其中，步骤（1）中，所述加热温度为175℃，搅拌速度为580rpm。
对比例1
除省去树脂乳化剂外，其它同实施例1一致。
对比例2
除省去助溶剂外，其它同实施例1一致。
实验例1
采用本领域常规的检测方法，对实施例1-5和对比例1-2的性能进行了测试，检测结果见表1所示：
表1
由表1可知，本发明实施例1-5制备的助焊剂性能优于对比例1-2，而加入的树脂乳化剂、助溶剂有助于提高助焊剂的性能指标。
综上所述，本发明的创造性主要体现在以下几点：
（1）本发明采用邻羟基苯甲酸、氟硼酸和水杨酸去除被焊基体表面的氧化膜，并与三聚乙烯亚胺、N，N-二甲基乙醇胺相互配合，调节助焊剂的pH，而且由于邻羟基苯甲酸、氟硼酸和水杨酸为弱酸，可降低助焊剂对被焊基体的腐蚀性能，并通过树脂包覆处理，可有效解决焊接件与腐蚀性之间的矛盾，同时由于使用较少的松香，焊后固含量较低，达到免洗的目的。
（2）本发明采用树脂和树脂乳化剂作为成膜物质，在被焊基体的表面形成了保护层，阻止了被焊基体内部的进一步氧化，提高了焊点的可靠性，并赋予被焊基体优异的电气性能。
（3）本发明的助溶剂通过选用高沸点的丙三醇与低沸点的乙二醇丁醚相互配合的方式，使得助焊剂具有合适的沸点，既不会过快蒸发，又能有利于焊后保护膜的干燥成型。
（4）本发明制备的助焊剂稳定不分层，无黏性，铺展性良好，无腐蚀性，可微电子组装中对助焊剂的要求。
（5）本发明的低固免清洗助焊剂制备工艺简单，容易实现工业化生产。
上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低固免清洗助焊剂，其特征在于，由以下重量份的原料组成：树脂25-35份、树脂乳化剂5-10份、邻羟基苯甲酸3-8份、氟硼酸2-4份、水杨酸3-6份、三聚乙烯亚胺3-6份、N，N-二甲基乙醇胺2-5份、成膜剂0.3-0.6份、表面活性剂0.8-1.4份、缓蚀剂1.2-1.6份、助溶剂20-35份。
2.根据权利要求1所述的低固免清洗助焊剂，其特征在于，由以下重量份的原料组成：树脂30份、树脂乳化剂7.5份、邻羟基苯甲酸5.5份、氟硼酸3份、水杨酸4.5份、三聚乙烯亚胺4.5份、N，N-二甲基乙醇胺3.5份、成膜剂0.4份、表面活性剂1.1份、缓蚀剂1.4份、助溶剂27份。
3.根据权利要求1所述的低固免清洗助焊剂，其特征在于，所述树脂选自聚酰胺树脂、全氢化松香树脂和改性松香树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的低固免清洗助焊剂，其特征在于，所述树脂乳化剂选自氢化松香酸甲酯、十六酸季戊四醇酯和邻苯二甲酸二异癸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的低固免清洗助焊剂，其特征在于，所述成膜剂选自聚乙二醇、聚丙烯酸、羧甲基纤维素和聚乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的低固免清洗助焊剂，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或脂肪酸甘油酯。
7.根据权利要求1所述的低固免清洗助焊剂，其特征在于，所述缓释剂为苯并三氮唑、咪唑啉、吡嗪类和改性肌醇六磷酸酯有机物中的一种。
8.根据权利要求1所述的低固免清洗助焊剂，其特征在于，所述助溶剂由丙三醇与乙二醇丁醚按照质量比为2-5:1的混合物。
9.根据权利1-8任一项所述的低固免清洗助焊剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将树脂加入反应釜内加热并搅拌至完全熔化；
（2）在130-150℃下加入树脂乳化剂，搅拌10-20分钟，使其混合均匀，然后再加入邻羟基苯甲酸、氟硼酸、水杨酸、三聚乙烯亚胺、N，N-二甲基乙醇胺，搅拌均匀，得到预混合物；
（3）向（2）中所得预混合物中加入成膜剂、表面活性剂、缓蚀剂和助溶剂后，将反应釜内抽真空至80毫米汞柱，并搅拌10-20分钟使其混合均匀，得到所述低固免清洗助焊剂。
10.根据权利要求9所述的低固免清洗助焊剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述加热温度为160-180℃，搅拌速度为500-600rpm。
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