CN112743256A

CN112743256A - 一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法

Info

Publication number: CN112743256A
Application number: CN202011425675.2A
Authority: CN
Inventors: 罗坤; 王素波
Original assignee: Shenzhen Chaori Electronic Material Co ltd
Current assignee: Shenzhen Chaori Electronic Material Co ltd
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-05-04

Abstract

本发明公开了一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法，包括锡基钎料合金粉末、金属Mg粉末、金属In粉末和助焊膏，其特征在于，该焊锡膏的重量百分比如下：锡基钎料合金粉末85％～90％、金属Mg粉末0.5‑1％；金属In粉末1‑2％；助焊膏8％～12％；根据本发明选择的材料、成分比例及生产工艺，使锡膏具有良好的导电性和机械性能。金属元素Mg和金属元素In具有比强度和比刚度高，抗震能力强,可承受较大的冲击载荷，热疲劳性能好、良好的导电性及导热性等特性，添加进焊锡膏中使复合型低温无铅焊锡膏的焊接强度，导电性，导热性显著提高，可完全通过SMT推拉力测试，并且触变性极好，可以满足不同印刷工艺的要求。

Description

一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种焊锡膏及其制备方法，具体是一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法。

背景技术

焊锡膏是伴随着表面贴装技术(SMT)应运而生的一种新型焊接材料。是由锡基合金焊料、助焊剂以及其它的添加剂混合而成的膏体。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。目前市面最为常用的焊锡膏基材是Sn96.5-3.0Ag-Cu0.5无铅焊料合金，但是Sn96.5-3.0Ag-Cu0.5无铅焊料合金普遍存在熔点温度较高，且焊料与焊点结合强度低，无法通过特殊的推拉力可靠性测试要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法，包括Sn96.5-3.0Ag-Cu0.5合金粉末、金属Mg粉末、金属In粉末、助焊膏、抗氧化剂、触变剂、活化剂和溶剂，其特征在于，该焊锡膏的重量百分比如下：Sn96.5-3.0Ag-Cu0.5合金粉末85％～90％、金属Mg粉末0.5-1％；金属In粉末0.5-1％；助焊膏8％～12％。抗氧化剂0.5-3％，溶剂10-30％，触变剂3-8％，活化剂3-10％。

作为本发明进一步的方案：所述Sn96.5-3.0Ag-Cu0.5合金烯粉末、金属Mg粉末、金属In粉末的粒径为15-40μm。

作为本发明再进一步的方案：该松香树脂为氢化松香、歧化松香或聚合松香中的一种或几种的混合物。

作为本发明再进一步的方案：该抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、4-二甲基-6-叔丁基苯酚或N,N'-二仲丁基对苯二胺中的一种或几种的混合物。

作为本发明再进一步的方案：该触变剂为聚酰胺蜡、氢化蓖麻油或硬脂酸酰胺中的一种或几种的混合物。

作为本发明再进一步的方案：该活化剂为十二烷基苯磺酸钠、丁二酸、戊二酸或三乙醇胺中的一种或几种的混合物。

作为本发明再进一步的方案：该溶剂为二乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇丁醚、乙二醇、丙二醇中的一种或几种的混合物。

一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法：

第一步，按所述重量百分百配备原料：锡基钎料合金粉末85％～90％、金属Mg粉末0.5-1％；金属In粉末0.5-1％；助焊膏8％～12％，其中助焊膏的组分含量为：松香树脂50-80％，抗氧化剂0.5-3％，溶剂10-30％，触变剂3-8％，活化剂3-10％。

第二步，在高压加热反应容器中依次加入步骤1)所述重量份的松香树脂和溶剂，加热至170-190℃，搅拌使松香树脂充分分散溶化；

第三步，将上述步骤2)得到的混合物降温至120-140℃，然后依次加入1)所述重量份的抗氧化剂、活化剂、触变剂，保持在120-140℃真空搅拌60-90分钟；

第四步，将上述步骤2)得到的混合物降温至常温，利用三辊碾磨机碾磨二次，将碾磨后的混合物冷藏静置24小时以上，得到细度为10-25μm的助焊剂；

第五步，按配重比将锡基钎料合金粉末置于分散机中，然后加入金属Mg粉末和金属 In粉末，50转/min分散60分钟，使合金粉末混合均匀，得到复合锡基合金粉末；

第六步，将步骤4)中得到的助焊剂与步骤5)中得到的复合锡基合金粉末按重量配比加入到搅拌机中，50转/min密封真空搅拌40分钟，即制得复合型低温无铅焊锡膏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：根据本发明选择的材料、成分比例及生产工艺，使锡膏具有良好的导电性和机械性能。金属元素Mg和金属元素In具有比强度和比刚度高，抗震能力强,可承受较大的冲击载荷，热疲劳性能好、良好的导电性及导热性等特性，添加进焊锡膏中使复合型低温无铅焊锡膏的焊接强度，导电性，导热性显著提高，可完全通过SMT推拉力测试，并且触变性极好，可以满足不同印刷工艺的要求。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

第一步，按所述重量百分百配备原料：Sn-3.0Ag-Cu0.5合金粉末90份，助焊膏9份：金属Mg粉末0.5份；金属In粉末0.5份，其中助焊膏的组分含量为：聚合松香树脂72重量份，抗氧化剂4-二甲基-6-叔丁基苯酚0.5重量份，溶剂三乙二醇丁醚18重量份，触变剂聚酰胺蜡5重量份，活化剂戊二酸4.5重量份；

第二步，在高压加热反应容器中依次加入步骤1)所述重量份的松香树脂和溶剂，加热至190℃，搅拌使松香树脂充分溶化；

第三步，将上述步骤2)得到的混合物降温至120℃，然后依次加入1)所述重量份的抗氧化剂、活化剂、触变剂，保持在120℃搅拌70分钟；

第四步，将上述步骤2)得到的混合物降温至常温，利用三辊碾磨机碾磨二次，将碾磨后的混合物冷藏静置24小时以上，得到细度为10-25μm的助焊膏；

第五步，按配重比将Sn-3.0Ag-Cu0.5合金粉末置于分散机中，然后加入金属Mg粉末和金属In粉末，加入完后，用50转/min分散60分钟，使合金粉末混合均匀，得到复合锡基合金粉末；

第六步，将步骤4)中得到的助焊膏与步骤5)中得到的复合锡基合金粉末按重量配比加入到搅拌机中，50转/min密封真空搅拌40分钟，即制得复合型低温无铅焊锡膏。

实施例2：

第一步，按所述重量百分百配备原料：Sn-3.0Ag-Cu0.5合金粉末88份，助焊膏10.5份：金属Mg粉末0.5份；金属In粉末1份，其中助焊膏的组分含量为：聚合松香树脂72 重量份，抗氧化剂4-二甲基-6-叔丁基苯酚0.5重量份，溶剂三乙二醇丁醚18重量份，触变剂聚酰胺蜡5重量份，活化剂戊二酸4.5重量份；

实施例3：

第一步，按所述重量百分百配备原料：Sn-3.0Ag-Cu0.5合金粉末88份，助焊膏10.5份：金属Mg粉末1份；金属In粉末0.5份，其中助焊膏的组分含量为：聚合松香树脂72 重量份，抗氧化剂4-二甲基-6-叔丁基苯酚0.5重量份，溶剂三乙二醇丁醚18重量份，触变剂聚酰胺蜡5重量份，活化剂戊二酸4.5重量份；

实施例4：

第一步，按所述重量百分百配备原料：Sn-3.0Ag-Cu0.5合金粉末88份，助焊膏10份：金属Mg粉末1份；金属In粉末1份，其中助焊膏的组分含量为：聚合松香树脂72重量份，抗氧化剂4-二甲基-6-叔丁基苯酚0.5重量份，溶剂三乙二醇丁醚18重量份，触变剂聚酰胺蜡5重量份，活化剂戊二酸4.5重量份；

第六步，将步骤4)中得到的助焊膏与步骤5)中得到的复合锡基合金粉末按重量配比加入到搅拌机中，50转/min密封真空搅拌40分钟，即制得复合型低温无铅焊锡膏。对比例：对比例为市售普通Sn-3.0Ag-Cu0.5合金焊锡膏.

表1相关指标对比结果

编号	熔点	触变系数	电阻、电容推力测试	LED焊接后推力测试	热坍塌
						实施例1	203-205	0.50	1.7kg	1.7kg	合格
实施例2	190-193	0.49	1.9kg	1.8kg	合格
						实施例3	195-197	0.49	1.7kg	1.7kg	合格
实施例4	183-185	0.48	1.9kg	1.8kg	合格
						对比例	217-219	0.48	1.6kg	1.4kg	合格

实施效果

从上述实施例1-4可以看出，按本发明制备的复合型低温焊锡膏与市售普通 Sn-3.0Ag-Cu0.5焊锡膏对比，各项性能指标均可以满足使用需求，与现有技术相比，本发明通过选择合适的材料，调整合金及助焊膏的比例，使复合型低温无铅焊锡膏的熔点温度显著降低，焊接强度，导电性，延展性显著提高，可完全通过SMT推拉力测试要求，并且触变性极好，可以满足不同印刷工艺的要求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法，包括锡基钎料合金粉末、金属Mg粉末、金属In粉末和助焊膏，其特征在于，该焊锡膏的重量百分比如下：锡基钎料合金粉末85％～90％、金属Mg粉末0.5-1％；金属In粉末0.5-1％；助焊膏8％～12％，所述锡基合金烯粉末、金属Mg粉末、金属In粉末的粒径为15-40μm。

2.根据权利要求1所述的一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法，其特征在于，该锡基钎料合金粉末为Sn96.5-Ag3.0-Cu0.5合金。

3.根据权利要求1所述的一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法，其特征在于，该助焊膏包括松香树脂、抗氧化剂、溶剂、触变剂和活化剂，其重量百分比如下：松香树脂50-80％，抗氧化剂0.5-3％，溶剂10-30％，触变剂3-8％，活化剂3-10％。

4.根据权利要求3所述的一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法，其特征在于，该松香树脂为氢化松香、歧化松香或聚合松香中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求3所述的一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法，其特征在于，该抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、4-二甲基-6-叔丁基苯酚或N,N'-二仲丁基对苯二胺中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求3所述的一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法，其特征在于，该触变剂为聚酰胺蜡、氢化蓖麻油或硬脂酸酰胺中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求3所述的一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法，其特征在于，该活化剂为十二烷基苯磺酸钠、丁二酸、戊二酸或三乙醇胺中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求3所述的一种复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法，其特征在于，该溶剂为二乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇丁醚、乙二醇、丙二醇中的一种或几种的混合物。

9.一种采用权利要求1至8任一项所述复合型低温无铅焊锡膏及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤:

1)按所述重量百分百配备原料：锡基钎料合金粉末85％～90％、金属Mg粉末0.5-1％；

金属In粉末0.5-1％；助焊膏8％～12％，其中助焊膏的组分含量为：松香树脂50-80％，

抗氧化剂0.5-3％，溶剂10-30％，触变剂3-8％，活化剂3-10％；

2)在高压加热反应容器中依次加入步骤1)所述重量份的松香树脂和溶剂，加热至170-190℃，高速搅拌使松香树脂充分分散溶化；

3)将上述步骤2)得到的混合物降温至120-140℃，然后依次加入1)所述重量份的抗氧化剂、活化剂、触变剂，保持在120-140℃真空搅拌60-90分钟；

4)将上述步骤2)得到的混合物降温至常温，利用三辊碾磨机碾磨二次，将碾磨后的混合物冷藏静置24小时以上，得到细度为10-25μm的助焊剂；

5)将锡基钎料合金粉末置于分散机中，然后加入金属Mg粉末和金属In粉末，加入完后，低速分散60-90分钟，使合金粉末混合均匀，得到复合锡基合金粉末。

6)将步骤4)中得到的助焊膏与步骤5)中得到的复合锡基合金粉末按重量配比加入到搅拌机中，然后密封真空搅拌40分钟，即制得复合型低温无铅焊锡膏。