CN114161030A - 一种无铅水洗低温焊接锡膏助焊剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无铅水洗低温焊接锡膏助焊剂。关键是助焊剂的组分按重量百分比的组分是：1～2％的增稠触变剂、5～10％的有机酸、30～40％的溶剂、0.5～5％的抗氧剂、20～30％的四羟丙基乙二胺和30～40％的表面活性剂。本发明与碲化铋基热电材料具有特别良好的焊接性能，其助焊剂含有特有活性成分能快速有效去除碲化铋柱子及焊盘表面的金属氧化物并清理焊接面污染物。

Description

一种无铅水洗低温焊接锡膏助焊剂

技术领域：

本发明涉及一种用于焊接技术领域的助焊剂，特别是指一种具有良好性能并用于电子行业的锡膏助焊剂。

背景技术：

焊锡膏是一种将焊料合金粉末与助焊剂混合而成的膏状装联材料，具有广泛的应用，特别是随着电子技术的发展和对环保的要求，对焊锡膏的要求日益多样化和更为细化，例如焊锡膏的各项性能指标必须符合JIS(日本工业标准)、IPC(美国印刷电路学会)的标准，并且满足欧盟法规REACH(化学品的注册、评估、授权和限制)和ROHS(关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令)的要求。因此，助焊剂必须排除使用上述法规和标准中的有害物质和同时达到规定的技术性能要求。

目前，电子散热模组行业逐渐由高成本的铜材质组件发展到低成本的铁、铝合金镀镍，铁镀锌材质组件，则提高了低温焊接锡膏的焊接性能的要求，一般而言，电子散热模具是将铜管等与散热鳍片或者是热源传热片进行焊接，其使用的是低温焊锡膏(焊接时最高温度低于200℃)，一般通过印刷或点涂等工艺将焊锡膏涂布铜管或散热鳍片之间，然后通过回流焊进行焊接。

碲化铋基热电材料是室温热电性能最好的材料，它是一种利用载流子运动能将热能和电能相互转换的功能材料，热电材料具有很多特殊的性能，是一种具有广泛应用前景的环保材料，如P/N型碲化铋元器件就需要特定要求的焊接材料。

将P/N型碲化铋元器件焊接在散热组件中，从而实现一定的热-电转换功能，是一种新的产品设计。该设计需要是一种能够同时满足上述各类要求的锡膏助焊剂。此类产品目前尚无成熟适用的设计方案，正是本发明所解决的问题。

发明内容：

本发明的发明目的是公开一种具有良好的综合性能的焊锡膏助焊剂。可以用于碲化铋元器件的焊接。

实现本发明的技术解决方案是：所述的助焊剂的组分按重量百分比的组分是：

所述的四羟丙基乙二胺按重量百分比计为20～21％。

所述的表面活性剂N-牛油烷基三亚甲基二胺聚氧乙烯醚、松香胺聚氧乙烯(8)醚、鲸蜡硬脂醇聚醚-25按1∶1∶1的比例混合而成的。

所述的有机酸是磺基水杨酸、水杨酸、二羟甲基丙酸、丙二酸、苹果酸中的一种或两种以上的组合。

所述的增稠触变剂是聚醚增稠剂DS-H131、聚胺酯改性聚醚、鲸蜡硬脂醇聚醚-60的一种或两种以上的组合。

所述的抗氧剂是抗氧剂225、抗氧剂245、抗氧剂264的一种或两种以上的组合。

所述的混合溶剂指的是环己基二醇、三乙醇胺、松油醇、2-己基-1癸醇二丙二醇溶剂中的两种以上的混合物。

助焊剂的制备方法步骤具体如下：

a.将四羟丙基乙二胺、增稠触变剂和溶剂混合并均匀加热到135℃，待上述物料全部溶清后，温度降低到100℃。

b.加入有机酸、抗氧剂、表面活性剂搅拌，所有物料溶解，得均匀并清透的助焊剂。

本发明公开的上述助焊剂，与锡铋共晶焊料粉末或锡铋银焊料粉末搅拌混合均匀，即可制备得到焊锡膏，此焊锡膏具有无铅和低温焊接性能，与碲化铋基热电材料具有特别良好的焊接性能，其助焊剂含有特有活性成分能快速有效去除碲化铋柱子及焊盘表面的金属氧化物并清理焊接面污染物，使焊接顺利进行，并形成牢固的IMC层，大幅提高连接强度，同时焊后残留可以用水清洗干净，保证焊后残留少，残留透明且溶于水，无毒、无刺激性气体产生，达到各类标准和规定的环保要求。

具体实施方式：

下面详细给出本发明的具体实施方式的详细描述，需要指出的是对本发明的具体实施方式的详细描述是为便于对本发明的技术实质的全面了解，而不应视为是对本发明的权利要求保护范围的限制。

本发明的具体实施例的技术解决方案是：所述的助焊剂按重量百分比的组分构成是：1～2％的增稠触变剂、5～10％的有机酸、30～40％的溶剂、0.5～5％的抗氧剂、20～30％的四羟丙基乙二胺和30～40％的表面活性剂；上述的增稠触变剂与表面活性剂和溶剂共同配合，在特定的配比下调整得到较佳的流变性能，即便于使用时的印刷或涂点的要求，又避免流变性过大导致的缺陷，上述的有机酸主要起到活性的作用，实际使用时能够有效地祛除氧化膜并有助于形成焊点，所述的溶剂起常规的作用，所述的抗氧剂起到保护合金粉末、防止合金粉末氧化变质，上述的四羟丙基乙二胺同时与有机酸复配，进一步提高活性，作为一种高效活性剂，以帮助在各种难以焊接的金属和镀层表面进行焊接，经反复试验和检测，对碲化铋基热电材料特别有效，大幅提高焊接的连接强度，保证了焊点的高可靠性，上述的表面活性剂是助焊剂的主要基础树脂，以提供一部分焊接活性并形成有效的焊点保护层。上述的助焊剂不含铅，极溶于水，特别是与碲化铋基的热电材料有极佳的焊接连接强度，经上百次的试验与检测，上述的助焊剂与锡铋银合金构成的锡膏与碲化铋基热电材料的焊接的连接强度提高80～90％。

为进一步提高助焊剂的性能，所述的四羟丙基乙二胺按重量百分比计为20～21％，以保证有效地与前述的有机酸复配，形成不同的活性成分的存在，以提高综合性能的平衡。

所述的表面活性剂由N-牛油烷基三亚甲基二胺聚氧乙烯醚、松香胺聚氧乙烯(8)醚、鲸蜡硬脂醇聚醚-25按1∶1∶1的比例混合而成的；上述的三种表面活性剂是由众多的表面活性剂中经多次试验优选出的，又经过大量试验得出上述三种表面活性剂的特定的比例得到混合表面活性剂，使助焊剂的性能得到进一步的提高。

所述的有机酸是磺基水杨酸、水杨酸、二羟甲基丙酸、丙二酸、苹果酸中的一种或两种以上的组合，上述的有机酸能与助焊剂的其它组分有效的配合。

所述的增稠触变剂是聚醚增稠剂DS-H131、聚胺酯改性聚醚、鲸蜡硬脂醇聚醚-60的一种或两种以上的组合；所述的抗氧剂是抗氧剂225、抗氧剂245、抗氧剂264的一种或两种以上的组合；所述的溶剂是环己基二醇、三乙醇胺、松油醇、2-己基-1癸醇二丙二醇溶剂中的两种以上的混合物。上述的增稠触变剂、抗氧剂和溶剂均是经多次试验优选得出，特别是混合的增稠触变剂、混合的抗氧剂和混合的溶剂在特定的配比下使助焊剂的综合性能得到进一步的提高。

上述的助焊剂的制备方法的步骤如下：a.将四羟丙基乙二胺、增稠触变剂和溶剂混合并均匀加热到135℃，待上述物料全部溶清后，温度降低到100℃；b.加入有机酸、抗氧剂、表面活性剂搅拌，所有物料溶解，得均匀并清透的助焊剂。

将上述的助焊剂与焊料合金粉末混合加热得焊锡膏，再经100目过滤网过滤后置入容器如耐高温塑料袋中，再置入冷却水循环池中快速冷却至常温得最终的焊锡膏。上述的助焊剂适用于Sn-Bi系、Sn-Bi-Ag系焊料合金。80～90％的焊料合金与余量的助焊剂混合得焊锡膏。

为进一步对本发明的了解，给出更为具体的助焊剂的构成与制备：将20％的四羟丙基乙二胺、2％的磺基水杨酸、3％的二羟甲基丙酸、2％的水杨酸、1％的苹果酸、2％的聚醚增稠剂DS-H131、1％的抗氧剂264、20％的N-牛油烷基三亚甲基二胺聚氧乙烯醚、20％的松香胺聚氧乙烯(8)醚、26％的环己基二醇、3％的松油醇；将四羟丙基乙二胺、增稠触变剂和溶剂均匀加热到135℃再加入活性剂、抗氧剂、表面活性剂，搅拌所有物料溶解，外观为均一清透液体状的助焊剂。将加热熔化好的助焊剂用100目过滤网过滤后置入容器如耐高温塑料袋，再置入冷却水循环池中快速冷却至常温。将锡铋合金焊粉与助焊剂置入搅拌设备，先以转速为17rmp搅拌5分钟，再密封搅拌锅，抽真空到-0.1Mpa，以转速30rmp搅拌10分钟再分装成锡膏成品包装。

上述助焊剂的各组分均为已有物料，均可从市场现购或定购。上述的助焊剂的物理稳定性好，无腐蚀，扩展率大于80％，无铅，无污染，易溶于水，焊点的连接强度大幅提高，特别是对碲化铋基热电材料的焊接材料的连接强度提高80～90％。

Claims (8)

1.一种无铅水洗低温焊接锡膏助焊剂，其特征在于所述的助焊剂的组分按重量百分比的组分是：

2.按权利要求1所述的无铅水洗低温焊接锡膏助焊剂，其特征在于所述的四羟丙基乙二胺按重量百分比计为20～21％。

3.按权利要求1或2所述的无铅水洗低温焊接锡膏助焊剂，其特征在于所述的表面活性剂N-牛油烷基三亚甲基二胺聚氧乙烯醚、松香胺聚氧乙烯(8)醚、鲸蜡硬脂醇聚醚-25按1∶1∶1的比例混合而成的。

4.按权利要求3所述的无铅水洗低温焊接锡膏助焊剂，其特征在于所述的有机酸是磺基水杨酸、水杨酸、二羟甲基丙酸、丙二酸、苹果酸中的一种或两种以上的组合。

5.按权利要求4所述的无铅水洗低温焊接锡膏助焊剂，其特征在于所述的增稠触变剂是聚醚增稠剂DS-H131、聚胺酯改性聚醚、鲸蜡硬脂醇聚醚-60的一种或两种以上的组合。

6.按权利要求5所述的无铅水洗低温焊接锡膏助焊剂，其特征在于所述的抗氧剂是抗氧剂225、抗氧剂245、抗氧剂264的一种或两种以上的组合。

7.按权利要求6所述的无铅水洗低温焊接锡膏助焊剂，其特征在于所述的混合溶剂指的是环己基二醇、三乙醇胺、松油醇、2-己基-1癸醇二丙二醇溶剂中的两种以上的混合物。

8.按权利要求1～7所述的无铅水洗低温焊接锡膏助焊剂的制备方法，其特征在于助焊剂的制备方法步骤具体如下：

a.将四羟丙基乙二胺、增稠触变剂和溶剂混合并均匀加热到135℃，待上述物料全部溶清后，温度降低到100℃。

b.加入有机酸、抗氧剂、表面活性剂搅拌，所有物料溶解，得均匀并清透的助焊剂。