CN109262162A - 一种高性能焊锡膏 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种高性能焊锡膏，按照重量百分数计算，由80‑90％的SAC105焊粉、7‑12％助焊剂、以及1％‑4％的纳米钛颗粒和2％‑8％的石墨烯混制而成，与现有技术相比，本发明不仅能满足锡膏在使用前和连续印刷过程中的黏度稳定性，而且使活性时间大大延长，且提高了产品的助焊性能、触变性能；另外，通过添加适当比例的石墨烯，石墨烯与固溶钛晶体相互作用，使得固溶钛优先与氧反应，在熔融焊料的液面瞬间形成一层薄而致密的氧化膜，该氧化膜能够有效地隔离外界的氧进入膜内，能够抑制熔融焊料中的铜发生氧化，从而显著提高焊料合金的抗氧化性能。

Description

一种高性能焊锡膏

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种高性能焊锡膏。

背景技术

焊锡膏是伴随着SMT应运而生的一种新型焊接材料。焊锡膏是一个复杂的体系，是由焊锡粉、助焊剂以及其它的添加物混合而成的膏体。焊锡膏在常温下有一定的粘性，可将电子元器件初粘在既定位置，在焊接温度下，随着溶剂和部分添加剂的挥发，将被焊元器件与印制电路焊盘焊接在一起形成永久连接。

电子信息产业的高速发展，电子产品越来越向轻、薄、短、小和高效能方向转变，促使电子组装技术朝着高精度、高密度、高可靠性方向发展，以及国际环保化意识的提高，使得对电子组装用的关键材料—电子焊料提出了更高的要求。在SMT技术中，焊锡膏是电子元器件和基板连接的关键材料，焊锡膏的性能将会直接影响电子产品的使用性能。对焊锡膏的性能要求包括保存稳定性、印刷稳定性、润湿性、可焊性以及可靠性。为了满足焊锡膏的这些特性要求，就必须合理选择锡膏各组分的原材料的种类、比例、加入方式等。

中国电子产业发展较晚，尤其在电子业先端的设备与材料上尤其落后。目前无铅焊锡膏研究技术的难点主要存在三个方面：一、活性弱，由于无铅焊料的的可焊性能远远低于锡铅焊料，所以其对助焊剂的活性性能要求更高。基于环保要求，现在的焊锡膏都倾向于免洗型，所以活性剂多采用有机酸。因其作用柔和，带来的腐蚀性极小，一般不会造成较大的危害，但是所配制的焊锡膏活性弱，可焊性差，易造成虚焊。二、粘度稳定性差，一般情况下，锡膏在连续印刷过程中，其粘度会随着印刷次数的增加呈现先降低而后升高的趋势，这主要是因为焊膏在连续印刷过程中，粘度恢复存在滞后性，导致刚开始粘度下降，随着印刷时间的的延长，锡膏中的溶剂部分挥发，再加上锡粉颗粒和助焊剂在来回滚动过程中比在静置过程中发生的化学反应更为剧烈，导致锡膏逐渐发干，粘度升高。若锡膏在印刷过程中粘度稳定性较差，锡膏粘度，锡膏粘度升高速率加快，在短时间内就可能会引起锡膏发干从而导致印刷困难甚至完全不下锡。三、触变性差。不同印刷工艺需要不同粘度范围的焊锡膏，特别是对于细小间隙的回流焊，焊锡膏的触变性能尤为重要。四、抗氧化性能低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高性能焊锡膏，不仅能提高黏度稳定性、触变性能，延长了活性时间，且提高了产品的助焊性能；通过添加适当比例的石墨烯，显著提高焊料合金的抗氧化性能。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种高性能焊锡膏，按照重量百分数计算，由80-90％的SAC105焊粉、7-12％助焊剂、以及1％-4％的纳米钛颗粒和2％-8％的石墨烯混制而成。

进一步的，所述助焊剂按重量百分比计包含28-47％酚醇树脂、19-60％溶剂、8-20％硬脂酸酰胺、0-13％活性剂。

进一步的，所述溶剂主要由二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、四乙二醇二甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、己二醇、丙三醇中两种或若干种组成。

进一步的，所述的硬脂酸酰胺可替换为硬化蓖麻油、氢化蓖麻油、油酸酰胺其中一种或多种组合。

进一步的，所述活性剂主要由甲基丁二酸、羟基油酸酸、己二酸、戊二酸、三乙醇胺、三异丙醇胺、正三辛胺其中一种或多种组成。

一种高性能焊锡膏的制备方法，其制备步骤如下：

步骤一：将上述重量配比的SAC105焊粉及纳米钛颗粒封装在真空石英管中，然后充入高纯度的氮气保护性气体；

步骤二：将步骤一中封装好的原料放入反应炉中熔炼热处理，得到完全熔化后的熔液；

步骤三：按配重比将石墨烯置于搅拌式球磨机中，充入液氮至完全浸没磨球后，进行球磨，将球磨后的粉末取出，加入步骤二的熔液中进行搅拌，然后置于惰性气体保护箱中冷却至室温，再装入模具中热压烧结得到焊料合金粉末；

步骤四：将上述重量配比的酚醇树脂、溶剂置于带加热装置的搅拌反应釜中，加热至140～150℃，搅拌至完全溶化，再将上述重量配比的硬脂酸酰胺、活性剂持续搅拌，待其固体物完全溶化后停止加热和搅拌，然后置于搪瓷容器中密封，在3～7℃的温度下静置35～50小时，制成膏状助焊剂；

步骤五：将步骤三中的焊料合金粉末和步骤四的膏状助焊剂按照上述重量配比加入到合成器，然后密封搅拌，即得到本发明公开的高性能焊锡膏。

有益效果：与现有技术相比，本发明不仅能满足锡膏在使用前和连续印刷过程中的黏度稳定性，而且使活性时间大大延长，且提高了产品的助焊性能；焊锡膏的触变性能较好，可配成不同粘度范围的焊锡膏满足不同印刷工艺需要，特别是对于细小间隙的回流焊；另外，通过添加适当比例的石墨烯，石墨烯与固溶钛晶体相互作用，使得固溶钛优先与氧反应，在熔融焊料的液面瞬间形成一层薄而致密的氧化膜，该氧化膜能够有效地隔离外界的氧进入膜内，能够抑制熔融焊料中的铜发生氧化，从而显著提高焊料合金的抗氧化性能。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

实施例一：一种高性能焊锡膏，按照重量百分数计算，由85％的SAC105焊粉、10％助焊剂、以及2％的纳米钛颗粒和3％的石墨烯混制而成，所述助焊剂按重量百分比计包含32％的酚醇树脂、51％的二乙二醇单乙醚、9％的硬脂酸酰胺、8％己二酸。

一种高性能焊锡膏的制备方法，其制备步骤如下：步骤一：将上述重量配比的SAC105焊粉及纳米钛颗粒封装在真空石英管中，然后充入高纯度的氮气保护性气体；步骤二：将步骤一中封装好的原料放入反应炉中熔炼热处理，得到完全熔化后的熔液；步骤三：按配重比将石墨烯置于搅拌式球磨机中，充入液氮至完全浸没磨球后，进行球磨，将球磨后的粉末取出，加入步骤二的熔液中进行搅拌，然后置于惰性气体保护箱中冷却至室温，再装入模具中热压烧结得到焊料合金粉末；步骤四：将上述重量配比的酚醇树脂、溶剂置于带加热装置的搅拌反应釜中，加热至140～150℃，搅拌至完全溶化，再将上述重量配比的硬脂酸酰胺、活性剂持续搅拌，待其固体物完全溶化后停止加热和搅拌，然后置于搪瓷容器中密封，在3～7℃的温度下静置35～50小时，制成膏状助焊剂；步骤五：将步骤三中的焊料合金粉末和步骤四的膏状助焊剂按照上述重量配比加入到合成器，然后密封搅拌，即得到本发明公开的高性能焊锡膏。

与现有技术相比，本发明不仅能满足锡膏在使用前和连续印刷过程中的黏度稳定性，而且使活性时间大大延长，且提高了产品的助焊性能；焊锡膏的触变性能较好，可配成不同粘度范围的焊锡膏满足不同印刷工艺需要，特别是对于细小间隙的回流焊；另外，通过添加适当比例的石墨烯，石墨烯与固溶钛晶体相互作用，使得固溶钛优先与氧反应，在熔融焊料的液面瞬间形成一层薄而致密的氧化膜，该氧化膜能够有效地隔离外界的氧进入膜内，能够抑制熔融焊料中的铜发生氧化，从而显著提高焊料合金的抗氧化性能。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高性能焊锡膏，其特征在于：所述的高性能焊锡膏按照重量百分数计算，由80-90％的SAC105焊粉、7-12％助焊剂、以及1％-4％的纳米钛颗粒和2％-8％的石墨烯混制而成。

2.根据权利要求1所述的一种高性能焊锡膏，其特征在于：所述助焊剂按重量百分比计包含28-47％酚醇树脂、19-60％溶剂、8-20％硬脂酸酰胺、0-13％活性剂。

3.根据权利要求2所述的一种高性能焊锡膏，其特征在于：所述溶剂主要由二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、四乙二醇二甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、己二醇、丙三醇中两种或若干种组成。

4.根据权利要求2所述的一种高性能焊锡膏，其特征在于：所述的硬脂酸酰胺可替换为硬化蓖麻油、氢化蓖麻油、油酸酰胺其中一种或多种组合。

5.根据权利要求2所述的一种高性能焊锡膏，其特征在于：所述活性剂主要由甲基丁二酸、羟基油酸酸、己二酸、戊二酸、三乙醇胺、三异丙醇胺、正三辛胺其中一种或多种组成。