CN112643249B - 无卤素水洗助焊剂及无铅无卤素水洗锡膏及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
无卤素水洗助焊剂包括溶剂60%‑78%，水溶性增粘剂5%‑20%，有机酸活性剂4%‑8%，抗氧剂0.5%‑5%，非离子表面活性剂0.1%‑1%，触变剂2%‑6%。无铅无卤素水洗锡膏及其制备方法，质量百分比计包括无铅金属合金粉末82%‑90%，无卤素水洗助焊剂10%‑18%；无铅金属合金成份包括SnAgCu系列、SnSb系列合金；无铅金属合金粉末包括T5至T8型号粉末。适用于普通粒径锡膏，也可制备成T5~T8型号超微锡膏，焊点活性好无锡珠散落，焊后空洞率低，使用窗口期长；活性剂用量少活性强且残留物中不含卤素既不会腐蚀元器件也不会对清洗水造成卤素污染；清洗后水易处理能减轻环境负担。
Description
技术领域
本申请涉及电子元件焊接材料技术领域，具体涉及无卤素水洗助焊剂和无铅无卤素水洗锡膏及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，半导体技术及其在此之上发展的5G通讯、万物互联等技术产品，已经成为人类社会文明进步的基石，电子装备在制造过程中，电子元件的焊接是其中的重要环节;而表面组装技术正是实现电子元件的焊接中非常重要的一环。
如今表面组装技术快速发展，芯片的尺寸大幅缩小，但对器件的功率、功耗以及可靠性的要求却越来越高，因此这就对封装焊接材料的性能要求也越来越苛刻，如间距更小，焊点更低的空洞率，焊点周围更高的电气可靠性等要求。若要解决这个问题必然要清除焊接后的残留物，一种方法是使用有机溶剂对焊点进行清洗，而这类溶剂普遍具有较强的溶解性和毒性，不仅破坏力环境还会对人造成巨大的损害，随着国家对环保和易燃易爆的清洁剂的严格管控，这类方法已逐渐被放弃使用。
现在大量使用的锡膏类型为免清洗性能，但始终会残留少量的残留物，且这部分残留物为免清洗埋下了风险隐患。另一种方法是使用水洗锡膏焊接后将残留物用水进行清洗从而达到高可靠性无残留的效果，并且废水也更容易处理进行循环使用从而减轻环境负担。
现有技术中公开的一些无铅无卤素的水洗锡膏中，如发明专利CN103909358可使用水洗除去残留，但其焊接活性较弱所搭配的合金尺寸在3#、4#粒径锡粉，远不能解决如今器件超微化，窄间距的小尺寸问题。现有技术中，还有些水洗助焊膏可使用水洗除去残留，如发明专利CN106514057同样具有焊接活性弱的问题，其所能搭配的合金尺寸在3#、4#粒径，并且含有污染环境的卤素。现有技术中有水洗芯片固晶锡膏如发明专利CN105855749中所用的聚合松香水溶性较差，且大量使用烷基酚聚氧乙烯等表面活性剂增加松香在水中的溶解性，而由于烷基酚聚氧乙烯醚的生物降解性较差，有些国家和地区已开始限制其用量。同时上述水洗锡膏普遍存在稳定性差，操作时间短，容易出现锡膏发干以及锡珠的使用工艺问题。
在本申请申请文件中，采用电子行业标准SJ/T 11391-2019电子产品焊接用焊合金粉或IPC J-STD-005A-2012中的颗粒尺寸规定；T3～T6这样的符号表示颗粒直径范围信号；单位是微米即μm；
T3型号粉末表示其中的颗粒直径范围是：25μm～45μm；
T4型号粉末表示其中的颗粒直径范围是：20μm～38μm；
T5型号粉末表示其中的颗粒直径范围是：15μm～25μm；
T6型号粉末表示其中的颗粒直径范围是：5μm～15μm；
T7型号粉末表示其中的颗粒直径范围是：2μm～11μm；
T8型号粉末表示其中的颗粒直径范围是：2μm～8μm。
发明内容
本申请的技术方案克服了现有技术的缺点提出了一种无卤素水洗助焊剂及无铅无卤素水洗锡膏及其制备方法，其目的：为解决目前市场上水洗锡膏中的水洗助焊剂含有卤素，表面活性剂含量高，锡膏活性稳定性差，锡膏粘度稳定性差，不能与T7~T8型号超微焊锡粉匹配的缺点。
解决上述技术问题的技术方案是一种无卤素水洗助焊剂；所述无卤素水洗助焊剂，以质量百分比计，包括：溶剂60%-78%，水溶性增粘剂5%-20%，有机酸活性剂4%-8%，抗氧剂0.5%-5%，非离子表面活性剂0.1%-1%，触变剂2%-6%。无铅金属合金粉末的合金熔点温度在180~250℃。
所述无卤素水洗助焊剂中的溶剂由2-甲基-2,4-戊二醇，苯甲醇，聚乙二醇200，聚乙二醇400，松油醇，二乙二醇乙醚中的两种或两种以上组成。
所述无卤素水洗助焊剂中的水溶性增粘剂为羟乙基纤维素、水溶性丙烯酸树脂、聚乙烯吡咯烷酮K15、聚乙烯吡咯烷酮K30中的任意一种或多种。
所述无卤素水洗助焊剂中的有机酸活性剂为癸二酸、苯基丁二酸、甲基丁二酸、己二酸、戊二酸、丁二酸、十六酸、十八酸中的至少一种。
所述无卤素水洗助焊剂中的抗氧剂为抗氧168、抗氧1010、抗氧3030、对苯二酚、1,2,3-苯并三唑中的至少一种。
所述无卤素水洗助焊剂中的非离子表面活性剂包括巴斯夫PE6100、巴斯夫WE3220、杜邦FS3100中的至少一种。
所述无卤素水洗助焊剂中触变剂为改性聚酰胺蜡粉或改性氢化蓖麻油。
解决上述技术问题的技术方案还可以是一种无铅无卤素水洗锡膏，以质量百分比计，包括无铅金属合金粉末82%-90%，无卤素水洗助焊剂10%-18%；所述无铅金属合金成份包括SnAgCu系列、SnSb系列合金；所述无铅金属合金粉末包括T5、T6、T7、T8型号粉末无铅无卤素水洗锡膏可调整不同的粘度，其应用方式包括印刷、点胶、喷印、针转移、蘸胶、涂覆。
解决上述技术问题的技术方案还可以是一种无卤素水洗助焊剂的制备方法，用于制备上述的无卤素水洗助焊剂；包括以下步骤：A1：将溶剂、水溶性增粘剂放入反应釜内，反应釜内的物料温度控制在90℃±10℃，反应釜内的搅拌速度为1500rpm-2000rpm，直至固体颗粒全部溶解，溶液清澈透明；此过程需要40min-60min；A2：保持反应釜内物料温度不变，加入有机酸活性剂、抗氧剂反应釜内的搅拌速度设置为1800rpm-2300rpm，直至固体颗粒全部溶解，溶液清澈透明，此过程需要40min-60min；A3：保持反应釜内物料温度不变，加入触变剂，将搅拌速度设置为2500rpm-2800rpm，直至物料呈细腻光亮状态的浆糊状，此过程需要60min-90min；A4：将物料转移至冷却容器内，密封后自然冷却至室温，加入非离子表面活性剂后充分搅拌；将步骤A4中物料在三辊研磨机中研磨至结晶度尺寸小于10μm即完成制作无卤素水洗助焊剂。
解决上述技术问题的技术方案还可以是一种无铅无卤素水洗锡膏的制备方法，用于制备上述的无铅无卤素水洗锡膏；包括以下步骤：B1：在环境温度25℃±2℃，湿度40%-60%条件下，将所述助焊剂和无铅金属合金粉末加入到搅拌釜内；B2：将搅拌釜密封搅拌速度设置为15rpm-40rpm，搅拌时间10min，停机处理搅拌死角，并重复该步骤一次；B3：开启真空装置，并保持搅拌速度不变，将真空度控制在-0.09MPa，搅拌时间10min，停止搅拌，将气压恢复至常压，完成制作无铅无卤素水洗锡膏。
同现有技术相比较，本申请的有益效果是：1.本申请使用水溶性增粘剂，适用于水洗工艺，并且仅用普通的水无需添加任何其它助剂即可快速彻底清洗干净；2.本申请助焊剂的活性更强，不仅适用于普通粒径的锡膏，也可制备成T5~T8型号的超微锡膏，焊点活性好，无锡珠散落，焊后空洞率低，使用窗口期长；3.本申请助焊剂中使用高活性有机酸，用量少活性强且残留物中不含卤素既不会腐蚀元器件也不会对清洗水造成卤素污染；4.本申请助焊剂中仅适用极小量的表面活性剂，清洗后的水容易处理，减轻了环境负担。
具体实施方式
以下结合各实施例对本申请内容做进一步详述。
本申请的目的是为解决目前市场上水洗锡膏尤其是助焊剂中含有卤素，表面活性剂含量高，锡膏活性稳定性差，锡膏粘度稳定性差，不能与T7~T8型号超微焊锡粉匹配的问题；提供一种无卤素，用水容易清洗，水清洗后环境友好，废水易处理，循环利用，适用于与T5~T8型号超微焊锡粉的水洗超微锡膏。本申请技术方案制备的水洗超微锡膏适用于半导体精细化、微型化的发展趋势。水洗锡膏的操作寿命长，锡膏在储存和使用过程中，化学活性稳定性好，锡膏粘度稳定性，焊点润湿性好的优点。
在本申请文件中 wt%的含义是质量百分比，rpm为转速单位，含义是转每分钟，min是时间单位分钟。
在本申请的实施例1中，一种无铅无卤素水洗锡膏由以下组份组成，SAC305粉末89wt%，水洗助焊剂11 wt%；其中SAC305粉末粒径型号为T6(5μm-15μm)，其中水洗助焊剂由以下组份组成，溶剂69 wt%，水溶性树脂18 wt%，有机酸活性剂7 wt%，抗氧剂2 wt%，非离子表面活性剂1 wt%，触变剂3 wt%。
具体制作方法为取2-甲基-2,4-戊二醇38wt%，苯甲醇31 wt%和羟乙基纤维素18wt%转移至反应釜内，反应釜内的物料温度控制在90℃，搅拌参数为2000rpm，搅拌时间40min至溶液澄清透明，无明显颗粒物。将癸二酸4 wt%，甲基丁二酸3 wt%，抗氧168 2 wt%加入到反应釜内，搅拌参数为2300rpm，搅拌时间60min。将改性氢化蓖麻油2 wt%，聚酰胺蜡粉1 wt%加入到反应釜内，开启搅拌参数为2800rpm，搅拌时间为90min至膏体细腻光亮，转移至冷却容器内自然冷却至室温后加入1 wt%的PE6100，过三辊机研磨至膏体结晶度尺寸小于10μm，完成水洗助焊剂制作。
或在环境温度25℃±2℃，湿度40%-60%条件下，将SAC305粉末89wt%和上述水洗助焊剂11 wt%一起放入锡膏搅拌釜内，搅拌釜密封搅拌速度设置为15rpm，搅拌时间10min，停机处理搅拌死角，并重复该步骤一次，开启真空装置，并保持搅拌速度不变，将真空度控制在-0.09MPa，搅拌时间10min，停止搅拌，将气压恢复至常压，完成制作得到水洗锡膏1#，适用于印刷使用方式。
在本申请的实施例2中，本申请一种无铅无卤素水洗锡膏由以下组份组成，Sn90Sb10粉末88 wt%，水洗助焊剂12 wt%；其中Sn90Sb10粉末粒径型号为T7(2μm-11μm)，其中水洗助焊剂由以下组份组成，溶剂73 wt%，水溶性树脂13 wt%，有机酸活性剂7 wt%，抗氧剂2 wt%，非离子表面活性剂1 wt%，触变剂4 wt%。
具体制作方法为取聚乙二醇200 45wt%，二乙二醇乙醚28 wt%和水溶性丙烯酸树脂13 wt%转移至反应釜内，反应釜内的物料温度控制在90℃，搅拌参数为2000rpm，搅拌时间40min至溶液澄清透明，无明显颗粒物。将苯基丁二酸5 wt%，己二酸2wt%，2wt%的抗氧1010 加入到反应釜内，搅拌参数为2300rpm，搅拌时间60min。将改性氢化蓖麻油3 wt%，聚酰胺蜡粉1wt%加入到反应釜内，开启搅拌参数为2800rpm，搅拌时间为90min至膏体细腻光亮，转移至冷却容器内自然冷却至室温后加入1wt%的WE3220 ，过三辊机研磨至膏体结晶度尺寸小于10μm完成水洗助焊剂制作。
或在环境温度25℃±2℃，湿度40%-60%条件下，将SAC305粉末88wt%和上述水洗助焊剂12 wt%一起放入锡膏搅拌釜内，搅拌釜密封搅拌速度设置为15rpm，搅拌时间10min，停机处理搅拌死角，并重复该步骤一次，开启真空装置，并保持搅拌速度不变，将真空度控制在-0.09MPa，搅拌时间10min，停止搅拌，将气压恢复至常压，完成制作得到水洗锡膏2#，适用于印刷使用方式。
在本申请的实施例3中，本申请一种无铅无卤素水洗锡膏由以下组份组成，SAC305粉末87 wt%，水洗助焊剂13 wt%；其中SAC305粉末粒径型号为T8(2μm-8μm)，其中水洗助焊剂由以下组份组成，溶剂71 wt%，水溶性树脂15 wt%，有机酸活性剂6wt%，抗氧剂2 wt%，非离子表面活性剂1 wt%，触变剂5 wt%。
具体制作方法为取苯甲醇50wt%，松油醇21 wt%和聚乙烯吡咯烷酮K15 7wt%和聚乙烯吡咯烷酮K30 8 wt%转移至反应釜内，反应釜内的物料温度控制在90℃，搅拌参数为2000rpm，搅拌时间40min至溶液澄清透明，无明显颗粒物。将甲基丁二酸1 wt%，戊二酸5wt%，抗氧3030 2wt%加入到反应釜内，搅拌参数为2300rpm，搅拌时间60min。将改性氢化蓖麻油3 wt%，聚酰胺蜡粉2wt%加入到反应釜内，开启搅拌参数为2800rpm，搅拌时间为90min至膏体细腻光亮，转移至冷却容器内自然冷却至室温后加入1wt%的FS3100，过三辊机研磨至膏体结晶度小于10μm完成水洗助焊剂制作。
或在环境温度25℃±2℃，湿度40%-60%条件下，将SAC305粉末87wt%和上述水洗助焊剂13 wt%一起放入锡膏搅拌釜内，搅拌釜密封搅拌速度设置为15rpm，搅拌时间10min，停机处理搅拌死角，并重复该步骤一次，开启真空装置，并保持搅拌速度不变，将真空度控制在-0.09MPa，搅拌时间10min，停止搅拌，将气压恢复至常压，完成制作得到水洗锡膏3#。
在本申请的实施例4中，本申请一种无铅无卤素水洗锡膏由以下组份组成，SAC305粉末86 wt%，水洗助焊剂14 wt%；其中SAC305粉末粒径型号为T7(2μm-11μm)，其中水洗助焊剂由以下组份组成，溶剂75 wt%，水溶性树脂10 wt%，有机酸活性剂7wt%，抗氧剂2 wt%，非离子表面活性剂1 wt%，触变剂5.5 wt%。
具体制作方法为取2-甲基-2,4-戊二醇20wt%，松油醇20 wt%，聚乙二醇400 35wt%和羟乙基纤维素5wt%和水溶性丙烯酸树脂5wt%转移至反应釜内，反应釜内的物料温度控制在90℃，搅拌参数为2000rpm，搅拌时间40min至溶液澄清透明，无明显颗粒物。将己二酸3 wt%，戊二酸2wt%，十六酸2wt%，对苯二酚1.5wt%加入到反应釜内，搅拌参数为2300rpm，搅拌时间60min。将改性氢化蓖麻油2.5 wt%，聚酰胺蜡粉3wt%加入到反应釜内，开启搅拌参数为2800rpm，搅拌时间为90min至膏体细腻光亮，转移至冷却容器内自然冷却至室温后加入0.5wt%的 FS3100和0.5wt%的WE3220过三辊机研磨至膏体结晶度小于10μm完成水洗助焊剂制作。
或在环境温度25℃±2℃，湿度40%-60%条件下，将SAC305粉末86wt%和上述水洗助焊剂14 wt%一起放入锡膏搅拌釜内，搅拌釜密封搅拌速度设置为15rpm，搅拌时间10min，停机处理搅拌死角，并重复该步骤一次，开启真空装置，并保持搅拌速度不变，将真空度控制在-0.09MPa，搅拌时间10min，停止搅拌，将气压恢复至常压，完成制作得到水洗锡膏4#，适用于喷印使用方式。
在本申请的实施例5中，本申请一种无铅无卤素水洗锡膏由以下组份组成，SAC305粉末83 wt%，水洗助焊剂17 wt%；其中SAC305粉末粒径型号为T7(2μm-11μm)，其中水洗助焊剂由以下组份组成，溶剂75 wt%，水溶性树脂15 wt%，有机酸活性剂6wt%，抗氧剂2 wt%，非离子表面活性剂1 wt%，触变剂3 wt%。
具体制作方法为取苯甲醇20wt%，聚乙二醇200 35wt%，20 wt%的聚乙二醇400和3wt%的聚乙烯吡咯烷酮K15和12wt%的聚乙烯吡咯烷K30转移至反应釜内，反应釜内的物料温度控制在90℃，搅拌参数为2000rpm，搅拌时间40min至溶液澄清透明，无明显颗粒物。将癸二酸4wt%，抗氧168 2wt%加入到反应釜内，搅拌参数为2300rpm，搅拌时间60min。将改性氢化蓖麻油3 wt%加入到反应釜内，开启搅拌参数为2800rpm，搅拌时间为90min至膏体细腻光亮，转移至冷却容器内自然冷却至室温后加入1wt%的PE6100，过三辊机研磨至膏体结晶度小于10μm完成水洗助焊剂制作。
或在环境温度25℃±2℃，湿度40%-60%条件下，将SAC305粉末85wt%和上述水洗助焊剂15 wt%一起放入锡膏搅拌釜内，搅拌釜密封搅拌速度设置为15rpm，搅拌时间10min，停机处理搅拌死角，并重复该步骤一次，开启真空装置，并保持搅拌速度不变，将真空度控制在-0.09MPa，搅拌时间10min，停止搅拌，将气压恢复至常压，完成制作得到水洗锡膏5#，适用于点胶、针转移固晶使用方式。
在本申请的实施例6中，一种无铅无卤素水洗锡膏由以下组份组成，SAC305粉末84wt%，水洗助焊剂16 wt%；其中SAC305粉末粒径型号为T8(2μm-8μm)，其中水洗助焊剂由以下组份组成，溶剂77 wt%，水溶性树脂8wt%，有机酸活性剂6wt%，抗氧剂2 wt%，非离子表面活性剂1 wt%，触变剂6 wt%。
具体制作方法为取2-甲基-2,4-戊二醇40wt%，苯甲醇 37wt%和水溶性丙烯酸树脂8wt%转移至反应釜内，反应釜内的物料温度控制在90℃，搅拌参数为2000rpm，搅拌时间40min至溶液澄清透明，无明显颗粒物。将癸二酸2wt%，甲基丁二酸2wt%，戊二酸2wt%， 1wt%的抗氧1010，对苯二酚 0.5wt%，1,2,3-苯并三唑 0.5wt%加入到反应釜内，搅拌参数为2300rpm，搅拌时间60min。将改性氢化蓖麻油4 wt%，聚酰胺蜡粉2wt%加入到反应釜内，开启搅拌参数为2800rpm，搅拌时间为90min至膏体细腻光亮，转移至冷却容器内自然冷却至室温后加入0.7wt%的PE6100，0.3 wt%的WE3220过三辊机研磨至膏体结晶度小于10μm完成水洗助焊剂制作。
或在环境温度25±2℃，湿度40%-60%条件下，将SAC305粉末84wt%和上述水洗助焊剂16 wt%一起放入锡膏搅拌釜内，搅拌釜密封搅拌速度设置为15rpm，搅拌时间10min，停机处理搅拌死角，并重复该步骤一次，开启真空装置，并保持搅拌速度不变，将真空度控制在-0.09MPa，搅拌时间10min，停止搅拌，将气压恢复至常压，完成制作得到水洗锡膏6#，适用于点胶、喷印使用方式。
为了更好说明本申请中技术方案的效果，设计了以下对比例进行效果对比。
在对比例1中，包括以下组份，SAC305粉末88 wt%，水洗助焊剂12 wt%；其中SAC305粉末粒径型号为T6(5μm-15μm)，其中水洗助焊剂由以下组份组成，溶剂69 wt%，松香树脂18wt%，有机酸活性剂7wt%，抗氧剂2 wt%，非离子表面活性剂1 wt%，触变剂3 wt%。
具体制作方法为取2-甲基-2,4-戊二醇38wt%，苯甲醇 31wt%和松香18wt%转移至反应釜内，反应釜内的物料温度控制在90℃，搅拌参数为2000rpm，搅拌时间40min至溶液澄清透明，无明显颗粒物。将癸二酸4wt%，甲基丁二酸3wt%，2wt%的抗氧168加入到反应釜内，搅拌参数为2300rpm，搅拌时间60min。将改性氢化蓖麻油2 wt%，聚酰胺蜡粉1wt%加入到反应釜内，开启搅拌参数为2800rpm，搅拌时间为90min至膏体细腻光亮，转移至冷却容器内自然冷却至室温后加入1wt%的PE6100，过三辊机研磨至膏体结晶度尺寸小于10μm完成水洗助焊剂制作。
或在环境温度25℃±2℃，湿度40%-60%条件下，将SAC305粉末88wt%和上述水洗助焊剂12 wt%一起放入锡膏搅拌釜内，搅拌釜密封搅拌速度设置为15rpm，搅拌时间10min，停机处理搅拌死角，并重复该步骤一次，开启真空装置，并保持搅拌速度不变，将真空度控制在-0.09MPa，搅拌时间10min，停止搅拌，将气压恢复至常压，完成制作得到水洗锡膏7#，适用于印刷使用方式。
在对比例2中，包括以下组份，SAC305粉末87 wt%，水洗助焊剂13 wt%；其中SAC305粉末粒径型号为T7(2μm-11μm)，其中水洗助焊剂由以下组份组成，溶剂63 wt%，水溶性树脂13 wt%，有机酸活性剂17 wt%，抗氧剂2 wt%，非离子表面活性剂1 wt%，触变剂4 wt%。具体制作方法为取38wt% 2-甲基-2,4-戊二醇，苯甲醇25 wt%和聚乙烯吡咯烷酮K30 13 wt%转移至反应釜内，反应釜内的物料温度控制在90℃，搅拌参数为2000rpm，搅拌时间40min至溶液澄清透明，无明显颗粒物。将苯基丁二酸8 wt%，己二酸6wt%，戊二酸3wt%，2wt%的抗氧1010加入到反应釜内，搅拌参数为2300rpm，搅拌时间60min。将改性氢化蓖麻油3 wt%，聚酰胺蜡粉1wt%加入到反应釜内，开启搅拌参数为2800rpm，搅拌时间为90min至膏体细腻光亮，转移至冷却容器内自然冷却至室温后加入1wt%的WE3220，过三辊机研磨至膏体结晶度尺寸小于10μm完成水洗助焊剂制作。
或在环境温度25℃±2℃，湿度40%-60%条件下，将SAC305粉末87wt%和上述水洗助焊剂13 wt%一起放入锡膏搅拌釜内，搅拌釜密封搅拌速度设置为15rpm，搅拌时间10min，停机处理搅拌死角，并重复该步骤一次，开启真空装置，并保持搅拌速度不变，将真空度控制在-0.09MPa，搅拌时间10min，停止搅拌，将气压恢复至常压，完成制作得到水洗锡膏8#，适用于印刷使用方式。
在对比例3中，包括以下组份，本申请对比例由以下组份组成，SAC305粉末83 wt%，水洗助焊剂17 wt%；其中SAC305粉末粒径型号为T7(2μm-11μm)，其中水洗助焊剂由以下组份组成，溶剂62 wt%，松香树脂15 wt%，有机酸活性剂6wt%，抗氧剂2 wt%，非离子表面活性剂11 wt%，触变剂4 wt%。
具体制作方法为取苯甲醇40wt%，松油醇22 wt%和松香15 wt%转移至反应釜内，反应釜内的物料温度控制在90℃，搅拌参数为2000rpm，搅拌时间40min至溶液澄清透明，无明显颗粒物。将甲基丁二酸1 wt%，戊二酸5wt%，2wt%的抗氧3030加入到反应釜内，搅拌参数为2300rpm，搅拌时间60min。将改性氢化蓖麻油3 wt%，聚酰胺蜡粉1wt%加入到反应釜内，开启搅拌参数为2800rpm，搅拌时间为90min至膏体细腻光亮，转移至冷却容器内自然冷却至室温后加入1wt%的FS3100、5wt%的PE6100及5wt%的WE3220，过三辊机研磨至膏体结晶度尺寸小于10μm完成水洗助焊剂制作。
或在环境温度25℃±2℃，湿度40%-60%条件下，将SAC305粉末83wt%和上述水洗助焊剂17 wt%一起放入锡膏搅拌釜内，搅拌釜密封搅拌速度设置为15rpm，搅拌时间10min，停机处理搅拌死角，并重复该步骤一次，开启真空装置，并保持搅拌速度不变，将真空度控制在-0.09MPa，搅拌时间10min，停止搅拌，将气压恢复至常压，完成制作得到水洗锡膏9#，适用于点胶、针转移固晶使用方式。
在对比例4中，包括以下组份，SAC305粉末89 wt%，市售水洗助焊剂11 wt%；其中SAC305粉末粒径型号为T6(5μm-15μm)，在环境温度25℃±2℃，湿度40%-60%条件下，将SAC305粉末89wt%和上述市售水洗助焊剂11wt%一起放入锡膏搅拌釜内，搅拌釜密封搅拌速度设置为15rpm，搅拌时间10min，停机处理搅拌死角，并重复该步骤一次，开启真空装置，并保持搅拌速度不变，将真空度控制在-0.09MPa，搅拌时间10min，停止搅拌，将气压恢复至常压，完成制作得到水洗锡膏10#，适用于印刷使用方式。
在对比例5中，包括以下组份，SAC305粉末83 wt%，市售水洗助焊剂17 wt%；其中SAC305粉末粒径型号为T7(2μm-11μm)，在环境温度25℃±2℃，湿度40%-60%条件下，将SAC305粉末83wt%和上述市售水洗助焊剂17wt%一起放入锡膏搅拌釜内，搅拌釜密封搅拌速度设置为15rpm，搅拌时间10min，停机处理搅拌死角，并重复该步骤一次，开启真空装置，并保持搅拌速度不变，将真空度控制在-0.09MPa，搅拌时间10min，停止搅拌，将气压恢复至常压，完成制作得到水洗锡膏11#，适用于点胶、针转移固晶使用方式。
上述实施例和对比例的水洗助焊剂配方见表1；上述实施例和对比例采用印刷或点胶针转移固晶方式进行评估测试，其水洗锡膏评估测试效果见表2。
水洗锡膏操作性：是采用印刷或点胶针转移方式，评估锡膏的清洗性能，包括钢网是否易清洗，下锡是否顺畅等使用工艺操作性。钢网易清洗、下锡顺畅的操作性好。锡膏焊后残留清洗性能，在各锡膏封装后，用20度-60度的去离子水超声或喷淋清洗PCB板，显微镜观察锡膏焊后残留清洗性能。
水洗锡膏在线时间即钢网寿命：各水洗锡膏在自动印刷机上反复连续印刷4小时、8小时，测试印刷前后的锡膏粘度变化，计算连续印刷后的粘度增长率，粘度未超过初始粘度的15%的印刷时间，则为水洗锡膏的在线时间。
焊点空洞率：各锡膏封装清洗后，在X-Ray SMX1000上检测焊点的空洞率。空洞率越低越好。从表2可见，采用本申请的实施例的锡膏焊接后的空洞率显著低于对比例锡膏焊接后的空洞率。
水洗锡膏活性：通过助焊剂的扩展率来评价水洗锡膏的助焊性能，检测方法参展JIS Z3197中扩展率的测试方法。扩展率大相应锡膏的助焊性能强，活性好。从表2可见，采用本申请的实施例锡膏的扩展率显著高于对比例锡膏的扩展率。
水洗锡膏活性稳定性：通过100μm直径锡膏点放置不同时间段内的熔锡效果，来判定各水洗锡膏的活性稳定性。放置一段时间后，熔锡效果好，无锡珠，说明锡膏的活性稳定性好，说明锡膏在室温条件下，活性剂与锡粉没有发生化学反应，而到达锡膏合金熔点附近后才释放出活性，活性剂与锡粉快速发生反应，去除锡粉的氧化膜，快速熔锡。观察各锡膏点的锡珠情况。
本申请中的无铅无卤素水洗锡膏，以质量百分比计包括无铅金属合金粉末82%-90%，无卤素水洗助焊剂10%-18%；无铅金属合金成份包括SnAgCu系列、SnSb系列合金；无铅金属合金粉末包括T5、T6、T7、T8型号粉末；无卤素水洗助焊剂包括：溶剂60%-78%，水溶性增粘剂5%-20%，有机酸活性剂4%-8%，抗氧剂0.5%-5%，非离子表面活性剂0.1%-1%，触变剂2%-6%。不仅适用于普通粒径锡膏，也可制备成T5~T8型号的超微锡膏，焊点活性好，无锡珠散落，焊后空洞率低，使用窗口期长；用量少活性强且残留物中不含卤素既不会腐蚀元器件也不会对清洗水造成卤素污染；清洗后水容易处理，减轻了环境负担。
水洗助焊剂配方中有机酸活性剂的含量在4~8%，相对普通的水洗锡膏及免洗锡膏有机酸活性剂含量低，现有技术中水洗助焊剂中有机酸活性剂普遍在10~30%之间，刚制备的锡膏初始活性较强，但在储存及使用过程中，这些活性物质与锡粉不断发生化学反应，锡粉表面的氧化膜去除后，又再次氧化，这样不断重复，一方面锡膏的有效保质期时间较短，在锡膏开封后，维持良好性能的时间段锡膏很快会发粗发干，无法正常印刷，焊接出现锡珠，虚焊等缺陷。
特别重要的是本申请采取了相反的技术思路和路线，减少有机酸活性剂，选择合适的活性剂，使锡膏在储存和使用过程中，活性剂及锡粉不发生化学反应，而只在到达一定温度后才会释放出活性，很快去除锡粉及焊盘的氧化膜，形成良好的焊接。在评估测试项目100μm直径锡膏点放置不同时间段内的熔锡效果，可明显看出本申请采取的技术，水洗锡膏具有非常稳定的活性。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用申请说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
表1
表2
Claims (8)
1.一种无卤素水洗助焊剂，其特征在于
以质量百分比计，包括：溶剂60%-78%，水溶性增粘剂5%-20%，有机酸活性剂4%-8%，抗氧剂0.5%-5%，非离子表面活性剂0.1%-1%，触变剂2%-6%；
所述无卤素水洗助焊剂中的水溶性增粘剂为羟乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮K15、聚乙烯吡咯烷酮K30中的任意一种或多种；
所述无卤素水洗助焊剂中的有机酸活性剂为癸二酸、苯基丁二酸、甲基丁二酸、己二酸、戊二酸、丁二酸、十六酸、十八酸中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的无卤素水洗助焊剂，其特征在于，
所述无卤素水洗助焊剂中的溶剂由2-甲基-2,4-戊二醇，苯甲醇，聚乙二醇200，聚乙二醇400，松油醇，二乙二醇乙醚中的两种或两种以上组成。
3.权利要求1所述的无卤素水洗助焊剂，其特征在于，
所述无卤素水洗助焊剂中的抗氧剂为抗氧168、抗氧1010、抗氧3030、对苯二酚、1,2,3-苯并三唑中的至少一种。
4.权利要求1所述的无卤素水洗助焊剂，其特征在于，
所述无卤素水洗助焊剂中的非离子表面活性剂包括巴斯夫PE6100、巴斯夫WE3220、杜邦FS3100中的至少一种。
5.权利要求1所述的无卤素水洗助焊剂，其特征在于，
所述无卤素水洗助焊剂中触变剂为改性聚酰胺蜡粉或改性氢化蓖麻油。
6.一种无铅无卤素水洗锡膏，其特征在于
以质量百分比计，包括无铅金属合金粉末82%-90%，权利要求1至5中任意一项所述的无卤素水洗助焊剂10%-18%；
所述无铅金属合金成份包括SnAgCu系列、SnSb系列合金；
所述无铅金属合金粉末包括T5、T6、T7、T8型号粉末。
7.一种无铅无卤素水洗助焊剂的制备方法，其特征在于
用于制备权利要求1至5中任意一项所述的无卤素水洗助焊剂；
包括以下步骤：
A1：将溶剂、水溶性增粘剂放入反应釜内，反应釜内的物料温度控制在90℃±10℃，反应釜内的搅拌速度为1500rpm-2000rpm，直至固体颗粒全部溶解，溶液清澈透明；此过程需要40min-60min；
A2：保持反应釜内物料温度不变，加入有机酸活性剂、抗氧剂反应釜内的搅拌速度设置为1800rpm-2300rpm，直至固体颗粒全部溶解，溶液清澈透明，此过程需要40min-60min；
A3：保持反应釜内物料温度不变，加入触变剂，将搅拌速度设置为2500rpm-2800rpm，直至物料呈细腻光亮状态的浆糊状，此过程需要60min-90min；
A4：将物料转移至冷却容器内，密封后自然冷却至室温，加入非离子表面活性剂后充分搅拌；
将步骤A4中物料在三辊研磨机中研磨至结晶度小于10μm即完成制作无卤素水洗助焊剂。
8.一种无铅无卤素水洗锡膏的制备方法，其特征在于
用于制备权利要求6中所述的无铅无卤素水洗锡膏；
包括以下步骤：
B1：在环境温度25℃±2℃，湿度40%-60%条件下，将所述无卤素水洗助焊剂和无铅金属合金粉末加入到搅拌釜内；
B2：将搅拌釜密封搅拌速度设置为15rpm-40rpm，搅拌时间10min，停机处理搅拌死角，并重复该步骤一次；
B3：开启真空装置，并保持搅拌速度不变，将真空度控制在-0.09MPa，搅拌时间10min，停止搅拌，将气压恢复至常压，完成制作无铅无卤素水洗锡膏。
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