CN111745323B - 一种压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂及制备方法 - Google Patents

一种压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂及制备方法 Download PDF

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一种压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂及制备方法，所述助焊剂的组分及质量百分比为：有机酸8％～22％、有机胺4％～8％、成膜剂1％～5％、触变剂1％～3％、缓蚀剂1％～2％、溶剂60％～80％。本发明所述助焊剂可与SnAgCu球形合金粉制成针管锡膏，在压力热熔焊接条件下，在焊接时间很短的情况下焊接效果好、无虚焊、无锡珠、无炸锡现象、固化物含量少、残留物粘性低。

Description

一种压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂及制备方法
技术领域
本发明属于电子元器件组装用的焊接材料技术领域。
背景技术
随着电子产品的发展与更新，一些新焊接工艺应运而生，如线材焊接，功率管、可控硅、整流桥堆、散热管等元器件的焊接，焊锡膏不能直接印刷，需直接点涂在焊点上进行焊接。由于工艺的不同，决定其使用的焊锡膏性能不同。传统罐装焊锡膏只能满足SMT工艺，而不能满足点涂工艺，而市场上对用于点涂工艺的针管锡膏需求量越来越大，其中有一部分针管锡膏使用回流焊接，这种焊接方式对锡膏要求不高，回流时间较长，一般为240-270s，回流温度Peak值为245±5℃(对于SnAgCu焊锡膏)，一般可达到较好的焊接效果。但另外一部分针管锡膏使用压力热熔焊接工艺，这种焊接方式的特点是可以定点焊接，可保护不耐高温的产品，焊接温度很高，焊接时间短，一般对于SnAgCu焊锡膏焊接温度为280-380℃，由于焊接头直接接触锡膏且存在压力，使用应用于回流焊接的锡膏时很容易出现炸锡现象，产生大量锡珠。焊接时间为3-4s，焊接时间太短易出现虚焊、上锡不好的问题。因此为满足对压力热熔焊接用点涂锡膏焊接无锡珠、快速焊接上锡好、无虚焊、残留物粘性低等要求，开发性能优良的压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂，十分必要。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种可与SnAgCu球形合金粉制成针管锡膏，在压力热熔焊接条件下，在焊接时间很短的情况下焊接效果好、无虚焊、无锡珠、无炸锡现象、固化物含量少、残留物粘性低的压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂，所述助焊剂的组分及质量百分比为：有机酸8％～22％、有机胺4-8％、成膜剂1％～5％、触变剂1％～3％、缓蚀剂1％～2％、溶剂60-80％；所述有机酸为水杨酸和丙二酸、己二酸、戊二酸、丁二酸、辛二酸、癸二酸、混合二元酸、二十四酸中的任意两种；所述有机胺为三乙醇胺的复配物；所述成膜剂为HM604松香与KE100松香的混合物；所述触变剂为触变剂6650与触变剂V15混合物；所述缓蚀剂为苯并三氮唑与2-巯基苯并噻唑的混合物；所述溶剂为丙三醇与2-甲基-2,4-戊二醇的混合物。
进一步地，所述成膜剂中，HM604松香与KE100松香的质量比为4:3，可以保证活性剂及锡膏稳定性。
进一步地，所述溶剂中，丙三醇与2-甲基-2,4-戊二醇的质量比为2:3，在压力热熔焊接焊接工艺条件下可减少炸锡，锡珠较少，残留物较少。
本发明所述压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂的制备方法，是将成膜剂、溶剂、触变剂及缓蚀剂混合后，一起搅拌加热溶解，加热至温度到180～185℃时，加入有机胺和有机酸搅拌至完全溶解后倒入容器内并密封，在0～10℃条件下冷却即成为助焊剂。
采用本发明所述压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂制备焊锡膏的方法，是将所述助焊剂置于搅拌锅中在负0.04～0.06MPa真空下搅拌5-10min，再加入SnAgCu球形合金粉，在负0.04～0.06MPa真空下搅拌25-30min，搅拌即得到油光细腻的焊锡膏；助焊剂与SnAgCu球形合金粉的质量比为12％～15％：85％～88％。
与现有的技术相比，本发明的压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂至少具有以下优点：
1、使用丙三醇、2-甲基-2,4-戊二醇两种高沸点醇类物质作为溶剂，可以更大限度地使有机酸和有机胺发挥其活性作用。这两种溶剂在高温下性能稳定，不易沸腾，在使用压力热熔焊接工艺时不易炸锡、不易产生锡珠；
2、使用6650与触变剂V15两种触变剂复配，可以达到高效的触变性能，从而可以使用更低含量的成膜剂与触变剂，可制备出残留物含量较少且粘性低的低固含量助焊剂，减少因残留物粘性过高导致元器件与焊接头分离时元器件变形损毁的风险；
3、成膜剂采用HM604松香与KE100松香的混合物，可以达到良好的焊接性，锡膏性能稳定，在保质期内(3个月)无分层的现象；
4、所用缓蚀剂采用苯并三氮唑与2-巯基苯并噻唑的混合物，可以达到减少腐蚀，焊点可靠性高的效果；
5、所用有机酸和有机胺可以达到在焊接时间很短的情况下焊接效果好、无虚焊的效果。
6、本发明的压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂可与SnAgCu球形合金粉制成针管锡膏，在压力热熔焊接条件下，在焊接时间很短的情况下焊接效果好、无虚焊、无锡珠、无炸锡现象、固化物含量少、残留物粘性低。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明的内容。
实施例1
一种压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂，助焊剂的组分及质量百分比为：6％的混合二元酸、9％的己二酸、5％的三乙醇胺、0.4％的苯并三氮唑、0.6％的2-巯基苯并噻唑、28.412％的丙三醇、42.618％的2-甲基-2,4-戊二醇、1％的触变剂6650、2％的触变剂V15、2.84％的HM604松香、2.13％的KE100松香。
所述压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂的制备方法如下：将HM604松香、KE100松香、2-甲基-2,4-戊二醇、丙三醇、触变剂6650、触变剂V15、苯并三氮唑和2-巯基苯并噻唑一起加热搅拌溶解，搅拌速度为50rpm，温度设置在180℃，待完全溶解后冷却至140℃时加入活性剂混合二元酸、己二酸、三乙醇胺，搅拌至全溶解后倒入容器内并密封，在0-10℃条件下冷却即成为助焊剂。
将制备的助焊剂与SnAg3.0Cu0.5球形合金粉按质量百分比88％：12％的比例称量，先将称取的助焊剂在负0.04MPa真空搅拌10min，再加入SnAg3.0Cu0.5球形合金粉在负0.04MPa真空下搅拌30min，搅拌后即得到油光细腻的焊锡膏。将焊锡膏使用针管灌装机灌装，制成点涂用针管锡膏，并置于0-10℃条件保存。
实施例2
一种压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂，助焊剂的组分及质量百分比为：4％的水杨酸、4％的癸二酸、8％的三乙醇胺、1％的苯并三氮唑、1％的2-巯基苯并噻唑、32％的丙三醇、48％的2-甲基-2,4-戊二醇、0.5％的触变剂6650、0.5％的触变剂V15、0.6％的HM604松香、0.4％的KE100松香。
所述压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂的制备方法如下：将HM604松香、KE100松香、2-甲基-2,4-戊二醇、丙三醇、触变剂6650、触变剂V15、苯并三氮唑和2-巯基苯并噻唑一起加热搅拌溶解，搅拌速度为50rpm，温度设置在185℃，待完全溶解后冷却至140℃时加入活性剂水杨酸、癸二酸、三乙醇胺，搅拌至完全溶解后倒入容器内并密封，在0-10℃条件下冷却即成为助焊剂。
将制备的助焊剂与SnAg3.0Cu0.5球形合金粉按质量比85％：15％的比例称量，先将称取的助焊剂在负0.06MPa真空搅拌6min，再加入SnAg3.0Cu0.5球形合金粉在负0.06MPa真空下搅拌25min，搅拌后即得到油光细腻的焊锡膏。将焊锡膏使用针管灌装机灌装，制成点涂用针管锡膏，并置于0-10℃条件保存。
实施例3
一种压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂，助焊剂的组分及质量百分比为：10％的丁二酸、12％的二十四酸、4％的三乙醇胺、1％的苯并三氮唑、0.5％的2-巯基苯并噻唑、27％的丙三醇、38％的2-甲基-2,4-戊二醇、0.5％的触变剂6650、2％的触变剂V15、3％的HM604松香、2％的KE100松香。
所述压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂的制备方法如下：将HM604松香、KE100松香、2-甲基-2,4-戊二醇、丙三醇、触变剂6650、触变剂V15、苯并三氮唑和2-巯基苯并噻唑一起加热搅拌溶解，搅拌速度为50rpm，温度设置在180℃～185℃，待完全溶解后冷却至140℃时加入活性剂丁二酸、二十四酸、三乙醇胺，搅拌至全溶解后倒入容器内并密封，在0-10℃条件下冷却即成为助焊剂。
将制备的助焊剂与SnAg3.0Cu0.5球形合金粉按质量比87％：13％的的比例称量，先将称取的助焊剂在负0.05MPa真空搅拌8min，再加入SnAg3.0Cu0.5球形合金粉在负0.05MPa真空下搅拌28min，搅拌后即得到油光细腻的焊锡膏。将焊锡膏使用针管灌装机灌装，制成点涂用针管锡膏，并置于0-10℃条件保存。
实施例4
一种压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂，助焊剂的组分及质量百分比为：10％的丙二酸、12％的戊二酸、8％的三乙醇胺、1％的苯并三氮唑、1％的2-巯基苯并噻唑、25％的丙三醇、35％的2-甲基-2,4-戊二醇、1％的触变剂6650、2％的触变剂V15、3％的HM604松香、2％的KE100松香。
所述压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂的制备方法如下：将HM604松香、KE100松香、2-甲基-2,4-戊二醇、丙三醇、触变剂6650、触变剂V15、苯并三氮唑和2-巯基苯并噻唑一起加热搅拌溶解，搅拌速度为50rpm，温度设置在180℃～185℃，待完全溶解后冷却至140℃时加入活性剂丙二酸、戊二酸、三乙醇胺，搅拌至全溶解后倒入容器内并密封，在0-10℃条件下冷却即成为助焊剂。
将制备的助焊剂与SnAg3.0Cu0.5球形合金粉按质量比85％：15％的的比例称量，先将称取的助焊剂在负0.05MPa真空搅拌8min，再加入SnAg3.0Cu0.5球形合金粉在负0.05MPa真空下搅拌28min，搅拌后即得到油光细腻的焊锡膏。将焊锡膏使用针管灌装机灌装，制成点涂用针管锡膏，并置于0-10℃条件保存。
本发明方法制备的针管锡膏可应用于压力热熔焊接工艺，其锡膏点涂均匀、连续点锡10小时不堵孔，且上锡效果良好，无锡珠产生、固化物含量少、焊后残留物少、焊点可靠性高。
将以上实施例制备得到的点涂用针管锡膏实际应用于电子封装，锡膏点涂均匀、稳定性好，且连续点锡10小时未发现锡膏堵孔。使用压力热熔焊接工艺，可在280-380℃焊接温度条件下3-4s完成焊接。与传统回流焊工艺(焊接时间为240s-270s)相比，可明显减少焊接时间，提高生产效率。在快速焊接条件下上锡效果良好，在焊接头直接接触并有压力的条件下无锡珠产生。可定点焊接，避免高温对产品外观及性能造成不良影响。焊后残留物少且粘性低，可避免压力热熔焊接工艺中易出现的残留物粘粘焊台及焊接头的情况，避免产品变形。焊点及残留物可靠性高。产品不良率＜0.5％。
本发明的焊锡膏特别适用于高环保高可靠性要求的计算机、通讯、消费电子和汽车等技术领域的电子元器件组装焊接。

Claims (5)

1.一种压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂，其特征在于，所述助焊剂的组分及质量百分比为：有机酸8％～22％、有机胺4-8％、成膜剂1％～5％、触变剂1％～3％、缓蚀剂1％～2％、溶剂60-80％；所述有机酸为水杨酸和丙二酸、己二酸、戊二酸、丁二酸、辛二酸、癸二酸、混合二元酸、二十四酸中的任意两种；所述有机胺为三乙醇胺的复配物；所述成膜剂为HM604松香与KE100松香的混合物，所述触变剂为6650触变剂与V15触变剂的混合物；所述缓蚀剂为苯并三氮唑与2-巯基苯并噻唑的混合物；所述溶剂为丙三醇与2-甲基-2,4-戊二醇的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂，其特征在于，所述成膜剂中，HM604松香与KE100松香的质量比为4:3。
3.根据权利要求1所述的一种压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂，其特征在于，所述溶剂中，丙三醇与2-甲基-2,4-戊二醇的质量比为2:3。
4.如权利要求1～3任一项所述压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂的制备方法，其特征在于，将成膜剂、溶剂、触变剂及缓蚀剂混合后，一起搅拌加热溶解，加热至温度到180～185℃时，加入有机胺和有机酸搅拌至完全溶解后倒入容器内并密封，在0～10℃条件下冷却即成为助焊剂。
5.采用如权利要求1～3任一项所述压力热熔焊接点涂锡膏用低固含量助焊剂制备焊锡膏的方法，其特征在于，将所述助焊剂置于搅拌锅中在负0.04～0.06MPa真空下搅拌5-10min，再加入SnAgCu球形合金粉，在负0.04～0.06MPa真空下搅拌25-30min，搅拌即得到油光细腻的焊锡膏；助焊剂与SnAgCu球形合金粉的质量比为12％～15％：85％～88％。
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