CN114505616A - 一种微波焊接用焊锡膏及其制备方法与焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种微波焊接用焊锡膏及其制备方法与焊接方法。所述微波焊接用焊锡膏，其中，按质量百分数计，所述焊锡膏包括以下组分：10％‑15％的助焊膏和85％‑90％的金属合金粉，其中，所述助焊膏由以下组分组成：85％‑90％的松香、1％‑5％的活性剂、5％‑10％的含高极性分子的溶剂，所述高极性分子为H2O，所述溶剂为聚丁二酸丁二醇酯。本发明使用的含高极性分子的溶剂为微波用助焊膏的重点所在，利用这种高极性分子的震荡产生的热能进行焊接，从而达到更好的焊接效果。
Description
技术领域
本发明涉及钎焊材料领域，尤其涉及一种微波焊接用焊锡膏及其制备方法与焊接方法。
背景技术
现有的锡焊主要有烙铁焊、浸焊、波峰焊、热压焊和回流焊。现锡膏行业内比较常用的回流焊有两种：热风回流焊和激光回流焊。热风回流焊焊接方式的缺点是：为了保证线路板上的受热均匀，热风回流焊分为三个区域：预热区、加热区和冷却区，这就导致了加热的时间延长，针对线路板上的对温度敏感的元器件，就会产生热冲击，导致器件损坏；同时加热时间的延长也会导致HIP芯片翘曲的缺陷。针对这一缺点，锡膏行业内又发明一种新的焊接方式：激光回流焊。但是，激光回流焊只能点对点进行焊接，这样效率极低，生产成本极高。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种微波焊接用焊锡膏及其制备方法与焊接方法。
本发明的技术方案如下：
一种微波焊接用焊锡膏，其中，按质量百分数计，所述焊锡膏包括以下组分：10％-15％的助焊膏和85％-90％的金属合金粉，其中，所述助焊膏由以下组分组成：85％-90％的松香、1％-5％的活性剂、5％-10％的含高极性分子的溶剂，所述高极性分子为H2O，所述溶剂为聚丁二酸丁二醇酯。
可选地，按质量百分数计，所述焊锡膏由10％-15％的助焊膏和85％-90％的金属合金粉组成。
可选地，按质量百分数计，所述活性剂为二苯胍氢溴酸盐、三甲基丁烯二醇、丁二酸电子级琥珀酸、二乙胺盐酸盐、戊二酸、聚氧乙烯醚中的一种或多种。
可选地，按质量百分数计，所述催化剂为硫酸。
可选地，按质量百分数计，所述金属合金粉为305合金粉。
可选地，所述含高极性分子的溶剂由丁二酸电子级琥珀酸与1，3-丙二醇在催化剂下经酯化反应获得。
一种本发明所述微波焊接用焊锡膏的制备方法，其中，所述制备方法包括如下步骤：
将丁二酸电子级琥珀酸与1，3-丙二醇混合，进行搅拌，加入催化剂，进行酯化反应，生成含高极性分子的溶剂，所述高极性分子为H2O，所述溶剂为聚丁二酸丁二醇酯；
将松香和活性剂加入到所述含高极性分子的溶剂中，进行搅拌，得到助焊膏；
将金属合金粉加入到所述助焊膏中，进行抽真空搅拌，得到所述焊锡膏。
一种利用本发明所述微波焊接用焊锡膏进行微波焊接方法，包括如下步骤：
在PCB板的预设位置涂覆焊锡膏，将元器件放置在所述焊锡膏上，然后进行微波加热，实现微波焊接。
有益效果：本发明针对现有技术的焊接缺点，结合回流焊的优缺点，提供一种新的微波焊的焊接方式。这种焊接方式利用含高极性分子的溶剂快速挥发，快速达到理想的焊接状态。本发明提供的焊锡膏，充分满足微波焊接的条件，能有效的解决回流焊的缺点及不足，提高产品的有效焊接能力，降低成本，节约能源。
附图说明
图1为锡珠试验外观照片。
图2为铜板腐蚀性试验。
具体实施方式
本发明提供一种微波焊接用焊锡膏及其制备方法与焊接方法，为使发明目的、技术方案及效果更加清楚明确，以下对本发明进一步详细说明。此处所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种微波焊接用焊锡膏，其中，按质量百分数计，所述焊锡膏包括以下组分：10％-15％的助焊膏和85％-90％的金属合金粉，其中，所述助焊膏由以下组分组成：85％-90％的松香、1％-5％的活性剂、5％-10％的含高极性分子的溶剂，所述高极性分子为H2O，所述溶剂为聚丁二酸丁二醇酯
微波焊接的原理主要是微波加热，就是利用微波的能量特征，对物体进行加热的过程。微波焊接主要是利用微波装置(如微波炉)内部的磁控管，将电能转换成微波，此时焊锡膏内的高极性分子即被吸引进行高速的震荡，这种震荡产生了大量的热能，利用该热能进行焊接，从而达到良好的焊接效果。
本实施例所述焊锡膏在微波焊过程中，焊锡膏中的聚丁二酸丁二醇酯可以降低被焊接材质表面张力，增大焊接面积，从而达到良好的焊接效果。所述焊锡膏在微波焊过程中，聚丁二酸丁二醇酯逐渐被吸收，水快速挥发，从而快速达到理想的焊接状态。
本实施例提供的焊锡膏，充分满足微波焊接的条件，能有效的解决回流焊的缺点及不足，提高产品的有效焊接能力，降低成本，节约能源。
在一种实施方式中，所述焊锡膏由10％-15％的助焊膏和85％-90％的金属合金粉组成。
在一种实施方式中，所述活性剂为二苯胍氢溴酸盐、三甲基丁烯二醇、丁二酸电子级琥珀酸、二乙胺盐酸盐、戊二酸、聚氧乙烯醚等中的一种或多种。
在一种实施方式中，所述催化剂为稀释的浓硫酸。
在一种实施方式中，所述金属合金粉为305合金粉等，但不限于此。
在一种实施方式中，所述含高极性分子的溶剂由丁二酸电子级琥珀酸与1，3-丙二醇
在催化剂下经酯化反应获得。该酯化反应是一种可逆的化学反应。
本发明实施例提供一种如上所述微波焊接用焊锡膏的制备方法，其中，所述制备方法包括如下步骤：
将丁二酸电子级琥珀酸与1，3-丙二醇混合，进行搅拌，加入催化剂，进行酯化反应(可以在微波加热的条件下进行)，生成含高极性分子的溶剂，所述高极性分子为H2O，所述溶剂为聚丁二酸丁二醇酯；
将松香和活性剂加入到所述含高极性分子的溶剂中，进行搅拌，得到助焊膏；
将金属合金粉加入到所述助焊膏中，进行抽真空搅拌，得到所述焊锡膏。
一种利用本发明实施例所述微波焊接用焊锡膏进行微波焊接方法，包括如下步骤：
在PCB板的预设位置涂覆焊锡膏，将元器件放置在所述焊锡膏上，然后进行微波加热，实现微波焊接。
下面通过具体的实施例对本发明做进一步地说明。
实施例
本实施例的微波焊接用焊锡膏及其制备方法，按质量百分数计，所述焊锡膏由以下组分组成：12％的助焊膏和88％的305合金粉；其中，所述助焊膏由以下组分组成：88％的松香、3％的二苯胍氢溴酸盐(活性剂)、9％的含高极性分子的溶剂。
上述焊锡膏的制备方法包括如下步骤：
将丁二酸电子级琥珀酸与1，3-丙二醇混合，用搅拌机进行充分混合搅拌，加入催化剂硫酸，进行酯化反应，生成聚丁二酸丁二醇酯和H2O；
将松香和二苯胍氢溴酸盐加入到所述聚丁二酸丁二醇酯和H2O中，进行搅拌，得到助焊膏；
将305合金粉加入到所述助焊膏中，进行抽真空搅拌，得到适用于微波焊接的焊锡膏。
焊锡膏的性能测试:
1、表面绝缘电阻(SIR)测试，具体测试步骤如下：
1)将实施例制得的焊锡膏印刷在梳形电极上，制作成钎焊测试板；
2)将测试点连接到测试板；
3)将测试板放入恒温恒湿箱内。不施加偏压，在温度25℃、相对湿度50％的腔室内稳定2h，进行初始SIR测量；
4)通过缓慢升温，再提高湿度，使腔室逐渐达到试验条件(温度85℃，相对湿度85％)，以避免试样上出现冷凝水；
5)在试验条件下，试验持续时间最少为168h。腔室在试验条件下稳定1h后施加偏压；
6)使测试板保持在恒温恒湿箱内，对每个样本施加50VDC偏压，在施加偏压后进行SIR测量；
7)在相同电压和极性下每天最少测两次，每次测量有效面积至少为6h；
8)在试验最后阶段，温湿度缓降前，去掉所有试验图形上的偏压；
9)在温湿度缓降后，使腔室在温度25℃、相对湿度50％的条件下稳定2h，且进行最终的SIR测量。
经测试所有的SIR测量结果都大于100MΩ，符合客户IPC标准要求。
2、锡珠试验，具体试验步骤如下：
1)首先将实施例制得的焊锡膏放置在温度25℃，相对湿度50％的环境下静置回温5h；
2)用刮刀均匀搅拌焊锡膏2min，并避免混入空气；
3)利用钢网印刷制备2个试样。印刷的焊锡膏图形应均匀、饱满，确保无印刷缺陷，焊锡膏图形以外无残余焊锡膏。
4)将印刷焊锡膏图形后的2个试样进行标记，其中一个标记为i，另一个标记为ii；
5)加热前，将制备好的试样放置在温度25℃，相对湿度50％的环境中，试样i放置60min，试样ii放置240min；
6)将试样i水平放置微波焊接装置中，温度设定在中高火，待焊锡膏完全熔化且保持5s后，从微波焊接装置中水平移出试样，水平放置后冷却；
7)按照步骤6)，对试样ii重复进行操作。
图1为锡珠试验外观照片，其中i为试样i的外观照片，ii为试样ii的外观照片，从图1可知，焊锡膏融化形成大圆球，周围有少量可接受的小锡珠，符合IPC标准，客户可接受。
3、铜腐蚀性试验，具体试验步骤如下：
1)选择2个干净的预处理试件；
2)称取0.50g的实施例制备的焊锡膏试样放在干净的铜试件的凹坑中心；
3)使用夹钳，小心地将制备好的试件置于微波焊接装置中，使试件上的试样熔化，并保持5s；
4)将试件水平地移出微波焊接装置，水平放置，冷却30min；
5)用显微镜放大观察试件，记录表面形貌；
6)将其中一个试件预热到40℃，然后将它垂直放置在温度40℃，相对湿度90％的温/湿度试验箱中，存放10d用显微镜放大观察试件，记录表面形貌。
图2为铜腐蚀性试验，从图2可知，铜有轻微腐蚀，符合ROM0的标准。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种微波焊接用焊锡膏，其特征在于，按质量百分数计，所述焊锡膏包括以下组分：10％-15％的助焊膏和85％-90％的金属合金粉，其中，所述助焊膏由以下组分组成：85％-90％的松香、1％-5％的活性剂、5％-10％的含高极性分子的溶剂，所述高极性分子为H2O，所述溶剂为聚丁二酸丁二醇酯。
2.根据权利要求1所述微波焊接用焊锡膏，其特征在于，按质量百分数计，所述焊锡膏由10％-15％的助焊膏和85％-90％的金属合金粉组成。
3.根据权利要求1所述微波焊接用焊锡膏，其特征在于，按质量百分数计，所述活性剂为二苯胍氢溴酸盐、三甲基丁烯二醇、丁二酸电子级琥珀酸、二乙胺盐酸盐、戊二酸、聚氧乙烯醚中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述微波焊接用焊锡膏，其特征在于，按质量百分数计，所述催化剂为硫酸。
5.根据权利要求1所述微波焊接用焊锡膏，其特征在于，按质量百分数计，所述金属合金粉为305合金粉。
6.根据权利要求1所述微波焊接用焊锡膏，其特征在于，所述含高极性分子的溶剂由丁二酸电子级琥珀酸与1，3-丙二醇在催化剂下经酯化反应获得。
7.一种权利要求1-6任一项所述微波焊接用焊锡膏的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将丁二酸电子级琥珀酸与1，3-丙二醇混合，进行搅拌，加入催化剂，进行酯化反应，生成含高极性分子的溶剂，所述高极性分子为H2O，所述溶剂为聚丁二酸丁二醇酯；
将松香和活性剂加入到所述含高极性分子的溶剂中，进行搅拌，得到助焊膏；
将金属合金粉加入到所述助焊膏中，进行抽真空搅拌，得到所述焊锡膏。
8.一种利用权利要求1-6任一项所述微波焊接用焊锡膏进行微波焊接方法，包括如下步骤：
在PCB板的预设位置涂覆焊锡膏，将元器件放置在所述焊锡膏上，然后进行微波加热，实现微波焊接。
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