CN108857144A - 一种助焊膏及其制备方法与制备的焊锡膏 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种助焊膏及其制备方法与制备的焊锡膏。助焊膏的成分组成为15～25％的改性丙烯酸松香、20～30％的歧化松香、5～10％的有机酸活性剂、0.3～1.0％的poss颗粒、18～25％的二甘醇单己醚、10～20％的二甘醇丁醚、3～8％的聚酰胺蜡粉、0.5～1.5％的抗氧剂、0.2～0.8％的缓蚀剂和1～3％的三乙醇胺。本发明首先是得到一种提高焊料连接强度的助焊膏，进而制备得到焊锡膏，使焊料合金的抗拉伸强度提高10％左右。

Description

一种助焊膏及其制备方法与制备的焊锡膏
技术领域：
本发明涉及一种用于焊料或焊接材领域的多组分的混合物，具体是指一种多组分构成的助焊膏及其制备方法与应用。
背景技术：
现代工业使用焊接技术的领域越来越多，特别是电子工业领域焊接是必不可少的技术，随着电子技术领域的发展，电子元器件愈来愈小和愈来愈薄，对焊接的可靠性和焊接后的连接强度的要求也更高，特别是电子产品的使用环境越来越苛刻。现在电子产品往往使用在运动状态下，最普遍的是如飞机、高速列车、汽车等高速移动产品上，甚至伴随激烈的振动，因此对电子产品中的元器件之间的焊接强度的要求更高。现有技术在解决电子产品的可靠性方面主要是提高封装技术，其次是解决焊接的连接强度，前者会大幅提高电子产品的成本和重量，后者因技术原因进展不是很显著，因此如何解决焊接的连接可靠性问题仍是一个急需解决的问题。
发明内容：
本发明的发明目的是公开一种可提高焊接强度的助焊膏。
本发明的另一发明目的是公开一种提高焊接强度的助焊膏的制备方法与制备的焊锡膏。
实现本发明的助焊膏的技术解决方案是：助焊膏的成分组成(按重量百分比计算)如下：
所述的助焊膏的成分组成(按重量百分比计算)如下：
所述的poss颗粒为乙烯基poss颗粒，抗氧剂由0.5％的BHT245和0.5％的抗氧剂1010组成，有机酸由0.7％的丙二酸、2％的丁二酸和5％的辛二酸组成，缓蚀剂为苯并三氮唑。
所述的poss颗粒或乙烯基poss颗粒的含量为0.8％，聚酰胺蜡粉为5％和三乙醇胺为2％。
所述的助焊膏的制备步骤如下：
a.将除聚酰胺蜡粉和三乙醇胺以外的组分混合并加热到150℃熔化，搅拌均匀，搅拌30分钟至完全溶解后冷却至120℃；
b.停止加热，在步骤a的得物中加入聚酰胺蜡粉，启动乳化机乳化分散，逐渐降温至40℃；
c.在步骤b的得物中加入三乙醇胺进行二次乳化分散，乳化时间1小时，控制乳化温度低于40℃，然后在-20℃冷冻24小时，得到所述的助焊膏。
所述的助焊膏的制备b中乳化机的转动速度为8000～9000rpm，持续时间为10～40分钟，乳化温度约40℃～60℃。
所述的9～14％的助焊膏与80～95％的锡合金焊料粉混合，经缓慢搅拌，搅拌条件为20～50rpm，得所述的焊锡膏。
所述的11％的助焊膏与89％的锡铋合金粉混合搅拌得焊锡膏。
本发明首先是得到一种提高焊料的连接强度的助焊膏，该助焊膏中含有分散均分的poss颗粒或乙烯基poss颗粒，当该助焊膏在焊时，poss颗粒在焊料合金熔化过程中与焊料发生反应，使焊料合金具有更强的抗拉伸强度，为使poss颗粒或乙烯基poss颗粒与焊料发生反应，其分散要均匀使颗粒尽可能的克服团聚效应而成为尽可能小的颗粒，本发明的助焊膏中的poss颗粒或乙烯基poss颗粒直径具有接近纳米级尺寸，并分散非常均匀，本发明的助焊膏的制备方法具有简单有效的分散poss颗粒的效果，进而制备得到的焊锡膏对提高焊料合金的抗拉伸强度的效果明显，可使焊料合金的抗拉伸强度提高10％左右，这对电子产品的可靠性具有极好的效果。
具体实施方式：
本发明给出了具体实施方式的描述，需要指出的是本发明的实施方式的详细描述是为便于对本发明的技术实质的全面了解，而不应视为是对本发明的权利要求保护范围的限制。
本发明的助焊膏的具体实施例的技术解决方案是：15～25％的改性丙烯酸松香、20～30％的歧化松香、5～10％的有机酸活性剂、0.3～1.0％的poss颗粒、18～25％的二甘醇单己醚、10～20％的二甘醇丁醚、3～8％的聚酰胺蜡粉、0.5～1.5％的抗氧剂、0.2～0.8％的缓蚀剂和1～3％的三乙醇胺。上述的多组分构成的助焊膏具有非常好的流变性和焊接活性，特别是由于其中有适当比例的poss(硅氧烷齐聚物)颗粒，poss颗粒为一种现有的有机物，其结构呈笼状，具有与其它有机物或/和无机物结合的能力，poss颗粒自身的尺寸大小为1.5nm，因此其比表面积极大，非常容易发生团聚效应，这对其的具体应用是一个非常大的障碍，poss颗粒具有多个活性位置，能够与Sn发生反应，因此上述的助焊膏具有更佳的结合性能和提高焊接后的合金的抗拉伸强度。
在上述的助焊膏的基础上，经过大量的多组分的助焊膏的各组分的重量百分比的不同组合，得到对焊接后的合金的抗拉伸强度更好的组成(按重量百分比计算)如下：20％的改性丙烯酸松香、25％的歧化松香、7.8％的有机酸活性剂、0.5～0.9％的poss颗粒、23％的二甘醇单己醚、15％的二甘醇丁醚、4～6％的聚酰胺蜡粉、1％的抗氧剂、0.5％的缓蚀剂和1.2～2.5％的三乙醇胺。上述的组分构成的助焊膏具有更佳的稳定性和焊接后的合金的更佳的抗拉伸强度。
为更进一步提高助焊膏的性能，所述的poss颗粒为乙烯基poss颗粒，乙烯基poss是指乙烯基与poss的Si结合的基团，当然除去乙烯基poss颗粒外，也可使用甲基或苯基或乙基等基团与poss结合构成的改性poss颗粒，经过反复的试验与测量，得出乙烯基poss颗粒对焊接合金的效果最为明显，能够有效地改善焊料合金的机械性能；上述的组分中抗氧剂由0.5％的BHT245和0.5％的抗氧剂1010组成，所述的BHT245和抗氧剂1010均为现有技术的商品，直接由市场购买即可；有机酸由0.7％的丙二酸、2％的丁二酸和5％的辛二酸组成，该三组分构成的有机酸组合对提高助焊膏的焊接活性有很大的提高，对poss颗粒或乙烯基poss颗粒与焊接合金的反应有帮助；上述的缓蚀剂为苯并三氮唑，以提高焊点的可靠性。
所述的poss颗粒或乙烯基poss颗粒的含量为0.8％，聚酰胺蜡粉为5％和三乙醇胺为2％，上述的三组分的配比对助焊膏中的poss颗粒或乙烯基poss颗粒的分散极为有利，在提高助焊膏的流变性和稳定性的同时，可大幅提高分散性，使poss颗粒的团聚效应降低。
实现本发明的另一目的是助焊膏的制备方法，所述的助焊膏的制备步骤如下：a.将除聚酰胺蜡粉和三乙醇胺以外的组分混合并加热到150℃熔化，搅拌均匀，搅拌30分钟至完全溶解后冷却至120℃；b.停止加热，在步骤a的得物中加入聚酰胺蜡粉，启动乳化机乳化分散，逐渐降温至40℃；c.在步骤b的得物中加入三乙醇胺进行二次乳化分散，乳化时间为1小时，控制乳化温度低于40℃，然后在-20℃冷冻24小时，得到所述的助焊膏。经过上述的三个步骤可得到乙烯基poss颗粒或poss颗粒在助焊膏中不仅分散性好，且poss颗粒的颗粒度为纳米级，如十几纳米至几百纳米，对焊接时的反应特别有利，其中乳化过程分为二次，且二次乳化过程的控制条件不同和不同过程添加的组分对poss颗粒的分散具有特别好的效果。
为提高poss颗粒或乙烯基poss颗粒的分散均匀性和颗粒度尽可能的下降，在步骤b中乳化机的转动速度为8000～9000rpm，持续时间为10～40分钟，乳化温度约40℃～60℃。
在制备得到助焊膏后，将所述的9～14％的助焊膏与80～95％的锡合金焊料粉混合，经缓慢搅拌，搅拌条件为20～50rpm，得到可以直接用于焊接的焊锡膏；例如经过反复试验与分析，在11％的助焊膏与89％的锡铋合金粉(Sn42Bi58)混合搅拌得到焊锡膏，该焊锡膏可使焊接后的合金的抗拉伸强度提高10％左右，这对电子产品的可靠性和安全性有重要的意义。

Claims (8)

1.一种助焊膏，其特征在于所述的助焊膏的成分组成(按重量百分比计算)如下：
2.根据权利要求1所述的助焊膏，其特征在于所述的助焊膏的成分组成(按重量百分比计算)如下：
3.根据权利要求1或2所述的助焊膏，其特征在于所述的poss颗粒为乙烯基poss颗粒，抗氧剂由0.5％的BHT245和0.5％的抗氧剂1010组成，有机酸由0.7％的丙二酸、2％的丁二酸和5％的辛二酸组成，缓蚀剂为苯并三氮唑。
4.根据权利要求3所述的助焊膏，其特征在于所述的poss颗粒或乙烯基poss颗粒的含量为0.8％，聚酰胺蜡粉为0.5％和三乙醇胺为2％。
5.一种如权利要求1或2或3或4所述的助焊膏的制备方法，其特征在于所述的助焊膏的制备步骤如下：
a.将除聚酰胺蜡粉和三乙醇胺以外的组分混合并加热到150℃熔化，搅拌均匀，搅拌30分钟至完全溶解后冷却至120℃；
b.停止加热，在步骤a的得物中加入聚酰胺蜡粉，启动乳化机乳化分散，逐渐降温至40℃；
c.在步骤b的得物中加入三乙醇胺进行二次乳化分散，乳化时间1小时，控制乳化温度低于40℃，然后在-20℃冷冻24小时，得到所述的助焊膏。
6.根据权利要求5所述的助焊膏的制备方法，其特征在于所述的步骤b中乳化机的转动速度为8000～9000rpm，持续时间为10～40分钟，乳化温度约40～60℃。
7.一种由上述任一权利要求的助焊膏制备的焊锡膏，其特征在于所述的9～14％的助焊膏与80～95％的锡合金焊料粉混合，经缓慢搅拌，搅拌条件为20～50rpm，得所述的焊锡膏。
8.根据权利要求7所述的焊锡膏，其特征在于所述的11％的助焊膏与89％的锡铋合金粉混合搅拌得焊锡膏。
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