CN111390428B - 用于激光焊接的焊锡膏助剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于激光焊接的焊锡膏助剂，按质量份数计，包括以下组分：组分1)，溶剂与助溶剂：丙三醇5‑8份；戊二醇37‑42.5份；组分2)，润滑剂：芥酸酰胺8.0‑13.0份；聚丙烯酰胺4‑9份；组分3)，活化剂：马来松香5.0‑6.0份；二羟乙基丙酸1.0‑3.0份；1,9‑壬烷二甲酸3‑8份；组分4)，流平剂：羟乙基乙二胺1.0‑1.2份；癸二酸二异辛酯2‑5份；高效表面活性剂0.5‑1.0份。本发明的技术方案所获得的用于激光焊接的焊锡膏助剂，配方及制作工艺简单，适用于不同合金的焊料，能够有效防止激光焊接过程中的锡珠的产生，适用性较强，工艺窗口宽泛，填补了电子激光焊接材料锡珠抑制方面的技术空白。
Description
技术领域
本发明涉及属于电子焊接材料技术领域，具体的说是涉及一种用于激光焊接的焊锡膏助剂及其制备方法。
背景技术
常见电子焊接用焊锡膏的主要成份包括“锡焊粉”和“焊锡膏助剂”(俗称助焊膏)两个部分，焊锡膏助剂有着十分重要的作用，既能够有效分散锡焊粉，保护锡焊粉表面不受氧化，也能够保证在印刷时使焊锡膏成型、焊接过程去除焊盘氧化物，帮助熔融态的焊料充份流动润湿，从而使元器件与焊盘通过焊料形成钎焊接头、达到焊接目的，是电子软钎焊焊锡膏中的重要组成部分。
随着电子行业发展，电子器件微型化、精密化、集成化程度越来越高，电子焊接工艺日新月异，其中激光焊接就是一种新的技术运用。激光焊接的优势在于可以焊接各种异形件以及细微缝隙，另外一个著显特点是可以快速焊接，在非常短的时间内完成对焊点部位的焊接，避免了元件整体受热。正是因为激光焊接速度非常快、焊料表面急剧受热，传统焊锡膏剂在瞬间受热时，容易造成助剂中溶剂或活化剂等迅速气化，引起热熔焊料的飞溅，从而在焊盘及线路板组件表面形成锡珠，造成短路等不良。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种用于激光焊接的焊锡膏助剂及其制备方法，能够有效解决激光焊接时的飞溅问题。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于激光焊接的焊锡膏助剂，按质量份数计，包括以下组分：
组分1)，溶剂与助溶剂：
丙三醇5-8份；
戊二醇37-42.5份；
组分2)，润滑剂：
芥酸酰胺8.0-13.0份；
聚丙烯酰胺4-9份；
组分3)，活化剂：
马来松香5.0-6.0份；
二羟乙基丙酸1.0-3.0份；
1,9-壬烷二甲酸3-8份；
组分4)，流平剂：
羟乙基乙二胺1.0-1.2份；
癸二酸二异辛酯2-5份；
高效表面活性剂0.5-1.0份。
作为本发明的进一步改进，按质量份数计，包括以下组分：
组分1)，溶剂与助溶剂：
丙三醇5份；
戊二醇42.5份；
组分2)，润滑剂：
芥酸酰胺8.0份；
聚丙烯酰胺9份；
组分3)，活化剂：
马来松香5.0份；
二羟乙基丙酸3.0份；
1,9-壬烷二甲酸8份；
组分4)，流平剂：
羟乙基乙二胺1.0份；
癸二酸二异辛酯5份；
高效表面活性剂0.5份。
作为本发明的进一步改进，按质量份数计，包括以下组分：
组分1)，溶剂与助溶剂：
丙三醇6.5份；
戊二醇40.5份；
组分2)，润滑剂：
芥酸酰胺9.5份；
聚丙烯酰胺8份；
组分3)，活化剂：
马来松香5.5份；
二羟乙基丙酸2.0份；
1,9-壬烷二甲酸7份；
组分4)，流平剂：
羟乙基乙二胺1.1份；
癸二酸二异辛酯4份；
高效表面活性剂0.7份。
作为本发明的进一步改进，按质量份数计，包括以下组分：
组分1)，溶剂与助溶剂：
丙三醇7份；
戊二醇39份；
组分2)，润滑剂：
芥酸酰胺11份；
聚丙烯酰胺6份；
组分3)，活化剂：
马来松香6份；
二羟乙基丙酸1.0份；
1,9-壬烷二甲酸5份；
组分4)，流平剂：
羟乙基乙二胺1.2份；
癸二酸二异辛酯3份；
高效表面活性剂0.9份。
作为本发明的进一步改进，按质量份数计，包括以下组分：
组分1)，溶剂与助溶剂：
丙三醇8份；
戊二醇37份；
组分2)，润滑剂：
芥酸酰胺13份；
聚丙烯酰胺4份；
组分3)，活化剂：
马来松香5.5份；
二羟乙基丙酸2.0份；
1,9-壬烷二甲酸3份；
组分4)，流平剂：
羟乙基乙二胺1.1份；
癸二酸二异辛酯2份；
高效表面活性剂1.0份。
本发明还提供一种如商所述的用于激光焊接的焊锡膏助剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将组分1)中的溶剂与助溶剂：丙三醇、戊二醇，组分2)中的润滑剂：芥酸酰胺、聚丙烯酰胺，组分3)中的活化剂：马来松香、二羟乙基丙酸、1,9-壬烷二甲酸，分别称重后混合搅拌，并将转速设定为110转/分钟，同时开启加热升温至110℃，搅拌混料120分钟，制得中间体，恢复室温待用；
步骤2，将组分4)流平剂：羟乙基乙二胺、癸二酸二异辛酯、高效表面活性剂加入步骤1已恢复室温的中间体中，开启乳化，转速设定为1300转/分钟，时间设定为40分钟，即制得本发明所述用于激光焊接的焊锡膏助剂。
本发明的有益效果是：
本发明为了解决传统焊锡膏助剂在激光焊接时因瞬间受热造成热熔焊料飞溅等不良，经过反复试验发现通过采用高沸点醇醚类溶剂并辅以润滑剂，能够有效解决激光焊接时的飞溅问题。本发明采用“丙三醇、戊二醇”作为溶剂，以“芥酸酰胺、聚丙烯酰胺”作为润滑剂，通过添加适量的活化剂“马来松香、二羟乙基丙酸、1,9-壬烷二甲酸”，以及流平剂“羟乙基乙二胺、癸二酸二异辛酯、高效表面活性剂(FT900)”，通过一定的工艺加工，制得本发明适用于激光焊接的焊锡膏助剂。
本发明所述用于激光焊接的焊锡膏助剂，可以与“锡铅料、无铅焊料、低温焊料”等多种不同焊料合金粉末配合使用制成焊锡膏，通常在配制焊锡膏时本发明产品的添加量约为10-15％。
本发明所述用于激光焊接的焊锡膏助剂，因为所选用全部配料气化温度略高于焊接温度，在焊料熔化瞬间溶剂并不会完全气化，所以在焊接过程中，本发明焊锡膏助剂仍体持高温液态，起到流动润湿的效果，有效避免了热熔焊料飞溅，保证了焊接质量。
本发明所述用于激光焊接的焊锡膏助剂不含卤素，符合目前的环保法规要求。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明的技术方案作详细说明。
实施例1：
一种适用于激光焊接的焊锡膏助剂及测试样件制备，按以下步骤进行：
步骤1：将组分1)中的溶剂与助溶剂：丙三醇5g、戊二醇42.5g，组分2)中的润滑剂：芥酸酰胺8g、聚丙烯酰胺9g，组分3)中的活化剂：马来松香5g、二羟乙基丙酸3g、1,9-壬烷二甲酸8g，分别称重后混合搅拌，并将转速设定为110转/分钟，同时开启加热升温至110℃，搅拌混料120分钟，制得中间体，恢复室温待用；
步骤2，将组分4)流平剂：羟乙基乙二胺1.0g、癸二酸二异辛酯5g、高效表面活性剂(FT900)0.5g加入步骤1已恢复室温的中间体中，开启乳化，转速设定为1300转/分钟，时间设定为40分钟，即制得本发明所述用于激光焊接的焊锡膏助剂实施例1待测样件。
实施例2：
一种适用于激光焊接的焊锡膏助剂及测试样件制备，按以下步骤进行：
步骤1：将组分1)中的溶剂与助溶剂：丙三醇6.5g、戊二醇40.5g，组分2)中的润滑剂：芥酸酰胺9.5g、聚丙烯酰胺8g，组分3)中的活化剂：马来松香5.5g、二羟乙基丙酸2g、1,9-壬烷二甲酸7g，分别称重后混合搅拌，并将转速设定为110转/分钟，同时开启加热升温至110℃，搅拌混料120分钟，制得中间体，恢复室温待用；
步骤2，将组分4)流平剂：羟乙基乙二胺1.1g、癸二酸二异辛酯4g、高效表面活性剂(FT900)0.7g加入步骤1已恢复室温的中间体中，开启乳化，转速设定为1300转/分钟，时间设定为40分钟，即制得本发明所述用于激光焊接的焊锡膏助剂实施例1待测样件。
实施例3：
一种适用于激光焊接的焊锡膏助剂及测试样件制备，按以下步骤进行：
步骤1：将组分1)中的溶剂与助溶剂：丙三醇7g、戊二醇39g，组分2)中的润滑剂：芥酸酰胺11g、聚丙烯酰胺6g，组分3)中的活化剂：马来松香6g、二羟乙基丙酸1g、1,9-壬烷二甲酸5g，分别称重后混合搅拌，并将转速设定为110转/分钟，同时开启加热升温至110℃，搅拌混料120分钟，制得中间体，恢复室温待用；
步骤2，将组分4)流平剂：羟乙基乙二胺1.2g、癸二酸二异辛酯3g、高效表面活性剂(FT900)0.9g加入步骤1已恢复室温的中间体中，开启乳化，转速设定为1300转/分钟，时间设定为40分钟，即制得本发明所述用于激光焊接的焊锡膏助剂实施例1待测样件。
实施例4：
一种适用于激光焊接的焊锡膏助剂及测试样件制备，按以下步骤进行：
步骤1：将组分1)中的溶剂与助溶剂：丙三醇8g、戊二醇37g，组分2)中的润滑剂：芥酸酰胺13g、聚丙烯酰胺4g，组分3)中的活化剂：马来松香5.5g、二羟乙基丙酸2g、1,9-壬烷二甲酸3g，分别称重后混合搅拌，并将转速设定为110转/分钟，同时开启加热升温至110℃，搅拌混料120分钟，制得中间体，恢复室温待用；
步骤2，将组分4)流平剂：羟乙基乙二胺1.1g、癸二酸二异辛酯2g、高效表面活性剂(FT900)1.0g加入步骤1已恢复室温的中间体中，开启乳化，转速设定为1300转/分钟，时间设定为40分钟，即制得本发明所述用于激光焊接的焊锡膏助剂实施例1待测样件。
测试步骤如下:
1，将通过以上制得实施例样件，试用于电子焊接常用的焊料“锡银铜”三元合金，其合金成份质量比是锡99.0％、银0.3％、铜0.7％，所选用焊料粉颗粒度区间值为20-40μm，中值粒度约为30μm。
2，将本发明制得实施例样件与焊料合金以质量比13:87调配，制成相对应四个实施例待测试焊锡膏,并对各实施例进行“粘度”测试。
3，将四个实施例制作的焊锡膏点注至相同的测试线路板焊盘，测试板长宽为6cm，每块测试板有十个焊盘，焊盘长宽1mm，锡膏厚度约为0.6mm。
4，进行激光焊接实验，设定激光峰值温度为235℃，斜坡升温时间2.0秒，峰值温度保持时间1.0秒。
5，待焊接完成、恢复室温后，用40倍放大镜观察测试板表面锡珠数量。
相关测试方法及结果见表1：
表1：实施例测试数据表
通过上述实验数据可以看出，采用本发明制得的用于激光焊接的焊锡膏助剂，通过实施例制成锡银铜三元合金焊锡膏其“粘度”指标，依据IPC-TM-650《试验方法手册》相关测试要求，均具有较好性能。焊接完成后，依IPC-A-610C标准用40倍放大镜观察，实施例1及实施例3无锡珠，实施例2及实施例4分别有2个及3个锡珠，其锡珠粒度均小于标准规定的0.13mm，测试符合标准要求。
通过以上实施例可以看出，采用本发明的技术方案所获得的用于激光焊接的焊锡膏助剂，配方及制作工艺简单，适用于不同合金的焊料，能够有效防止激光焊接过程中的锡珠的产生。
由此可焊见，本发明所获得的用于激光焊接的焊锡膏助剂，适用性较强，工艺窗口宽泛，填补了电子激光焊接材料锡珠抑制方面的技术空白。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.一种用于激光焊接的焊锡膏助剂，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分：
组分1)，溶剂与助溶剂：
丙三醇5-8份；
戊二醇37-42.5份；
组分2)，润滑剂：
芥酸酰胺8.0-13.0份；
聚丙烯酰胺4-9份；
组分3)，活化剂：
马来松香5.0-6.0份；
二羟乙基丙酸1.0-3.0份；
1,9-壬烷二甲酸3-8份；
组分4)，流平剂：
羟乙基乙二胺1.0-1.2份；
癸二酸二异辛酯2-5份；
高效表面活性剂0.5-1.0份。
2.根据权利要求1所述的用于激光焊接的焊锡膏助剂，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分：
组分1)，溶剂与助溶剂：
丙三醇5份；
戊二醇42.5份；
组分2)，润滑剂：
芥酸酰胺8.0份；
聚丙烯酰胺9份；
组分3)，活化剂：
马来松香5.0份；
二羟乙基丙酸3.0份；
1,9-壬烷二甲酸8份；
组分4)，流平剂：
羟乙基乙二胺1.0份；
癸二酸二异辛酯5份；
高效表面活性剂0.5份。
3.根据权利要求1所述的用于激光焊接的焊锡膏助剂，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分：
组分1)，溶剂与助溶剂：
丙三醇6.5份；
戊二醇40.5份；
组分2)，润滑剂：
芥酸酰胺9.5份；
聚丙烯酰胺8份；
组分3)，活化剂：
马来松香5.5份；
二羟乙基丙酸2.0份；
1,9-壬烷二甲酸7份；
组分4)，流平剂：
羟乙基乙二胺1.1份；
癸二酸二异辛酯4份；
高效表面活性剂0.7份。
4.根据权利要求1所述的用于激光焊接的焊锡膏助剂，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分：
组分1)，溶剂与助溶剂：
丙三醇7份；
戊二醇39份；
组分2)，润滑剂：
芥酸酰胺11份；
聚丙烯酰胺6份；
组分3)，活化剂：
马来松香6份；
二羟乙基丙酸1.0份；
1,9-壬烷二甲酸5份；
组分4)，流平剂：
羟乙基乙二胺1.2份；
癸二酸二异辛酯3份；
高效表面活性剂0.9份。
5.根据权利要求1所述的用于激光焊接的焊锡膏助剂，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分：
组分1)，溶剂与助溶剂：
丙三醇8份；
戊二醇37份；
组分2)，润滑剂：
芥酸酰胺13份；
聚丙烯酰胺4份；
组分3)，活化剂：
马来松香5.5份；
二羟乙基丙酸2.0份；
1,9-壬烷二甲酸3份；
组分4)，流平剂：
羟乙基乙二胺1.1份；
癸二酸二异辛酯2份；
高效表面活性剂1.0份。
6.一种如权利要求1至5中任一项所述的用于激光焊接的焊锡膏助剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将组分1)中的溶剂与助溶剂：丙三醇、戊二醇，组分2)中的润滑剂：芥酸酰胺、聚丙烯酰胺，组分3)中的活化剂：马来松香、二羟乙基丙酸、1,9-壬烷二甲酸，分别称重后混合搅拌，并将转速设定为110转/分钟，同时开启加热升温至110℃，搅拌混料120分钟，制得中间体，恢复室温待用；
步骤2，将组分4)流平剂：羟乙基乙二胺、癸二酸二异辛酯、高效表面活性剂加入步骤1已恢复室温的中间体中，开启乳化，转速设定为1300转/分钟，时间设定为40分钟，即制得所述用于激光焊接的焊锡膏助剂。
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