CN114669909A - 一种抗氧化性预成型焊片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗氧化性预成型焊片，包括助焊剂芯层和设于所述助焊剂芯层周侧的焊料合金壳层，所述焊料合金壳层周侧设有抗氧化膜层，通过将固体助焊剂芯层内嵌于焊料合金层中形成夹心饼干状，可很好的保护助焊剂不被氧化，无需再钎焊前涂布助焊剂，亦无需在钎焊完成后去除助焊剂，降低了制造成本和焊接后焊接面的空泡率；通过在焊料合金壳层涂覆一层抗氧化薄膜，提高了焊料金属外层的抗氧化性，易于储存；聚硅氧烷性质稳定，绝缘性良好，作为抗氧化膜通过采用苯基类和聚醚类的有机物对其进行改性，提高了其在焊料金属表面的稳定性和延展性，使其具有优异的抗氧化能力，且焊后无残留不会伤害电子产品表面，实现高精度高可靠性的钎焊。
Description
技术领域
本发明焊接材料技术领域，具体涉及一种抗氧化性预成型焊片及其制备方法。
背景技术
目前，在电子产品封装中应用最广泛的焊接材料是焊锡膏，但是对于焊锡用量较大而印刷方法不能满足要求的情况下，用表面涂覆助焊剂的预成型焊片来代替焊锡膏是一种方法。
目前市场上的焊片基本上是裸焊片和在焊片表面涂覆助焊剂的居多，但是在焊片表面涂覆一层助焊剂，由于助焊剂膜较薄且容易使预定部表面的助焊剂膜脆弱化，或被氧化导致助焊剂中的成分得不到很好的运用，预成型焊片具有特定的加工形状，这种焊片一般尺寸小，质量轻，特别是在电子产品封装过程中通过精确控制焊料金属的含量，实现高精度的钎焊，然而目前的预成型焊片的焊料金属，其表面常暴露在外，极易引起氧化等问题，因此如何保护焊料金属不受氧化腐蚀极为重要，亟需一种抗氧化性预成型焊片及其制备方法。
发明内容
本发明为了解决助焊剂膜极易脆化，且提高焊料金属抗氧化性的技术问题提供一种预成型焊片；
本发明的第二个目的是提供一种预成型焊片的制备方法。
为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案是：
一种抗氧化性预成型焊片，包括助焊剂芯层和设于所述助焊剂芯层周侧的焊料合金壳层，所述焊料合金壳层周侧设有抗氧化膜层，通过将固体助焊剂芯层内嵌于焊料合金层中形成夹心饼干状，可很好的保护助焊剂不被氧化，无需再钎焊前涂布助焊剂，亦无需在钎焊完成后去除助焊剂，降低了制造成本和焊接后焊接面的空泡率；通过在焊料合金壳层涂覆一层抗氧化薄膜，提高了焊料金属外层的抗氧化性，易于储存；
所述抗氧化膜层按百分比计，包括以下组分：12.0-15.0％的改性聚硅氧烷、5.0-8.0％的缓蚀剂、3.0-8.0％的表面活性剂、0.5-1.2％的抗氧化剂、0.3-0.8％成膜助剂以及余量的水；
所述焊料合金壳层，包括以下组分：2.3wt％的银、1.2wt％的铜、0.1wt％钒、0.8wt％铑、0.6wt％铱、2.8wt％镥以及余量的锡。
如上所述的抗氧化性预成型焊片，所述改性聚硅氧烷为苯基合聚醚共改性聚硅氧烷，聚硅氧烷性质稳定，绝缘性良好，通过采用苯基类和聚醚类的有机物对其进行改性，提高了其在焊料金属表面的稳定性和延展性，使其具有优异的抗氧化能力，且焊后无残留不会伤害电子产品表面，实现高精度高可靠性的钎焊。
如上所述的抗氧化性预成型焊片，所述所述苯基与聚醚的配比为3:5-7。
如上所述的抗氧化性预成型焊片，所述缓蚀剂为巯基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺的任一种，通过采用具有表面活性的有机缓蚀剂，能配合聚硅氧烷吸附在焊料合金表面形成单分子膜，能阻止空气中的氧向合金表面扩散，起了缓蚀作用。
如上所述的抗氧化性预成型焊片，所述表面活性剂为无卤活性剂ST-200、无卤活性剂FR-500、丙二醇甲醚、溴代十六烷基吡啶和硬脂酸酰胺的任意一种。
如上所述的抗氧化性预成型焊片，所述助焊剂芯层按百分比计，包括以下组分：80-87％的松香、6-10％的活化剂、3-8％表面活性剂和2-4％的触变剂；所述松香为歧化松香和氢化松香以2:4复配而成，通过氢化松香与歧化松香复配，可提高焊片在基板上的扩展率，使焊片拥有较好的润湿性能，且焊点饱满，表面光亮，成型效果更佳。
如上所述的抗氧化性预成型焊片，所述活化剂为戊二酸、庚二酸和苹果酸中的一种或多种组合。
如上所述的抗氧化性预成型焊片，所述抗氧化性预成型焊片整体形状为方形、圆形、弧形、环形、框形或条形。
如上所述的抗氧化性预成型焊片，所述芯层厚度为30-50μm，所述壳层厚度为0.3-0.8mm。
为实现上述第二个目的，本发明采用的技术方案是：
如上任一项所述抗氧化性预成型焊片的制备方法，包括以下步骤：
S1、按所述重量百分比称取上述各合金组分，进行熔炼；
S2、将熔融的溶液进行冷却，在模具中压铸成型，得到焊料壳体，备用；
S3、将松香加入到容器中，加热至120-140℃，待溶解后，加入表面活性剂，搅拌至完全溶解；
S4、保持温度在120-140℃，加入触变剂搅拌直至完全溶解；
S5、将温度降至60-80℃，加入抗氧化剂、活化剂，搅拌40-60min，得到液态助焊剂；
S6、将液态助焊剂冷却至室温，碾压成型，得到固态助焊剂；
S7、将所述固态助焊剂嵌入焊料壳体中，冲压成型，得到焊片；
S8、将所得焊片涂覆一层抗氧化薄膜，即得。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
1、本发明提供一种抗氧化性预成型焊片，包括助焊剂芯层和设于所述助焊剂芯层周侧的焊料合金壳层，所述焊料合金壳层周侧设有抗氧化膜层，通过将固体助焊剂芯层内嵌于焊料合金层中形成夹心饼干状，可很好的保护助焊剂不被氧化，无需再钎焊前涂布助焊剂，亦无需在钎焊完成后去除助焊剂，降低了制造成本和焊接后焊接面的空泡率；通过在焊料合金壳层涂覆一层抗氧化薄膜，提高了焊料金属外层的抗氧化性，易于储存；聚硅氧烷性质稳定，绝缘性良好，作为抗氧化膜通过采用苯基类和聚醚类的有机物对其进行改性，提高了其在焊料金属表面的稳定性和延展性，使其具有优异的抗氧化能力，且焊后无残留不会伤害电子产品表面，实现高精度高可靠性的钎焊。
2、本申请选用的助焊剂作为芯层，通过氢化松香与歧化松香复配，可提高焊片在基板上的扩展率，使焊片拥有较好的润湿性能，且焊点饱满，表面光亮，成型效果更佳，且可以提高松香的机械性能、电气性能、透光性能，特别是能大幅度提高松香的湿态性能，为松香提供较强的渗透性，且可以提高焊片在基板上的扩展率，使焊片拥有较好的润湿性能。
3、本发明提供的一种抗氧化性预成型焊片的制备方法，先后制备助焊剂内芯层以及焊料合金外壳，后将助焊剂芯层内嵌入合金壳中并涂覆一层抗氧化薄膜，工艺简便，反应温和，过程中无有害气体产生，适合大批量生产。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本申请一种抗氧化性预成型焊片的剖面图。
具体实施方式
下面结合实施例1-3对本发明的技术方案进行说明。
实施例1
一种抗氧化性预成型焊片，包括焊料合金壳层2、助焊剂内芯层1和抗氧化薄膜层3，其中抗氧化薄膜层的组分配比如表1所示，所述助焊剂的组分配比如表2，焊料合金的组分配比如表3所示，其制备方法包括以下步骤：
按表1、表2重量百分比称取各组分，备用，将表3的焊料合金进行熔炼；将熔融的溶液进行冷却，在模具中压铸成型，得到焊料壳体，备用；按表1将改性聚硅氧烷和少量水加入到容器中，搅拌加热至50℃，加入缓蚀剂、表面活性剂和抗氧化剂以600r搅拌10min，最后加入成膜助剂以及余量的水，以400r搅拌5min，备用；
按表2将松香加入到容器中，加热至120℃，待溶解后，加入表面活性剂，搅拌至完全溶解；保持温度在120℃，加入触变剂搅拌直至完全溶解；将温度降至60℃，加入抗氧化剂、活化剂，搅拌40min，得到液态助焊剂；将液态助焊剂冷却至室温，碾压成型，得到固态助焊剂；将所述固态助焊剂嵌入焊料壳体中，冲压成型，将成型后的预成型焊片涂覆一层抗氧化薄膜，即得。
实施例2
一种抗氧化性预成型焊片，包括焊料合金壳层2、助焊剂内芯层1和抗氧化薄膜层3，其中抗氧化薄膜层的组分配比如表1所示，所述助焊剂的组分配比如表2，焊料合金的组分配比如表3所示，其制备方法包括以下步骤：
按表1、表2重量百分比称取各组分，备用，将表3的焊料合金进行熔炼；将熔融的溶液进行冷却，在模具中压铸成型，得到焊料壳体，备用；按表1将改性聚硅氧烷和少量水加入到容器中，搅拌加热至50℃，加入缓蚀剂、表面活性剂和抗氧化剂以600r搅拌10min，最后加入成膜助剂以及余量的水，以400r搅拌5min，备用；
按表2将松香加入到容器中，加热至120℃，待溶解后，加入表面活性剂，搅拌至完全溶解；保持温度在120℃，加入触变剂搅拌直至完全溶解；将温度降至60℃，加入抗氧化剂、活化剂，搅拌40min，得到液态助焊剂；将液态助焊剂冷却至室温，碾压成型，得到固态助焊剂；将所述固态助焊剂嵌入焊料壳体中，冲压成型，将成型后的预成型焊片涂覆一层抗氧化薄膜，即得。
实施例3
一种抗氧化性预成型焊片，包括焊料合金壳层2、助焊剂内芯层1和抗氧化薄膜层3，其中抗氧化薄膜层的组分配比如表1所示，所述助焊剂的组分配比如表2，焊料合金的组分配比如表3所示，其制备方法包括以下步骤：
按表1、表2重量百分比称取各组分，备用，将表3的焊料合金进行熔炼；将熔融的溶液进行冷却，在模具中压铸成型，得到焊料壳体，备用；按表1将改性聚硅氧烷和少量水加入到容器中，搅拌加热至50℃，加入缓蚀剂、表面活性剂和抗氧化剂以600r搅拌10min，最后加入成膜助剂以及余量的水，以400r搅拌5min，备用；
按表2将松香加入到容器中，加热至120℃，待溶解后，加入表面活性剂，搅拌至完全溶解；保持温度在120℃，加入触变剂搅拌直至完全溶解；将温度降至60℃，加入抗氧化剂、活化剂，搅拌40min，得到液态助焊剂；将液态助焊剂冷却至室温，碾压成型，得到固态助焊剂；将所述固态助焊剂嵌入焊料壳体中，冲压成型，将成型后的预成型焊片涂覆一层抗氧化薄膜，即得。
表1：实施例1-3中抗氧化膜层的组分重量配比
表2：实施例1-3的助焊剂的组分重量配比
表3：实施例1-3的焊料合金的组分重量配比
| 组分 | 配比 |
| 锡 | 92.2％ |
| 银 | 2.3％ |
| 铜 | 1.2％ |
| 钒 | 0.1％ |
| 铑 | 0.8％ |
| 铱 | 0.6％ |
| 镥 | 2.8％ |
将实施例1-3所得抗氧化性预成型焊片做性能测试，测试结果如表4所示：
表4：实施例1-3测试结果
从表中可以看出，本发明提供一种抗氧化性预成型焊片，包括助焊剂芯层和设于所述助焊剂芯层周侧的焊料合金壳层，所述焊料合金壳层周侧设有抗氧化膜层，通过将固体助焊剂芯层内嵌于焊料合金层中形成夹心饼干状，可很好的保护助焊剂不被氧化，无需再钎焊前涂布助焊剂，亦无需在钎焊完成后去除助焊剂，降低了制造成本和焊接后焊接面的空泡率；通过在焊料合金壳层涂覆一层抗氧化薄膜，提高了焊料金属外层的抗氧化性，易于储存；聚硅氧烷性质稳定，绝缘性良好，作为抗氧化膜通过采用苯基类和聚醚类的有机物对其进行改性，提高了其在焊料金属表面的稳定性和延展性，使其具有优异的抗氧化能力，且焊后无残留不会伤害电子产品表面，实现高精度高可靠性的钎焊。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抗氧化性预成型焊片，其特征在于，包括助焊剂芯层(1)和设于所述助焊剂芯层(1)周侧的焊料合金壳层(2)，所述焊料合金壳层(2)周侧设有抗氧化膜层(3)；
所述抗氧化膜层(3)按百分比计，包括以下组分：12.0-15.0％的改性聚硅氧烷、5.0-8.0％的缓蚀剂、3.0-8.0％的表面活性剂、0.5-1.2％的抗氧化剂、0.3-0.8％成膜助剂以及余量的水；
所述焊料合金壳层(2)，包括以下组分：2.3wt％的银、1.2wt％的铜、0.1wt％钒、0.8wt％铑、0.6wt％铱、2.8wt％镥以及余量的锡。
2.根据权利要求1所述的抗氧化性预成型焊片，其特征在于：所述改性聚硅氧烷为苯基合聚醚共改性聚硅氧烷。
3.根据权利要求2所述的抗氧化性预成型焊片，其特征在于：所述苯基与聚醚的配比为3:5-7。
4.根据权利要求1所述的抗氧化性预成型焊片，其特征在于：所述缓蚀剂为巯基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺的任一种。
5.根据权利要求1所述的抗氧化性预成型焊片，其特征在于：所述表面活性剂为无卤活性剂ST-200、无卤活性剂FR-500和丙二醇甲醚的任意一种。
6.根据权利要求1所述的抗氧化性预成型焊片，其特征在于：所述助焊剂芯层(1)按百分比计，包括以下组分：80-87％的松香、6-10％的活化剂、3-8％表面活性剂和2-4％的触变剂；所述松香为歧化松香和氢化松香以2:4复配而成。
7.根据权利要求6所述的抗氧化性预成型焊片，其特征在于：所述活化剂为戊二酸、庚二酸和苹果酸中的任一种；所述表面活性剂为油酸酰胺、芥酸酰胺和十二烷基磺酸钠的任意一种；所述触变剂为对苯二酚、十二羟基硬脂酸和改性氢化蓖麻油的任意一种。
8.根据权利要求1所述的抗氧化性预成型焊片，其特征在于：所述抗氧化性预成型焊片整体形状为方形、圆形、弧形、环形、框形或条形。
9.根据权利要求1所述的抗氧化性预成型焊片，其特征在于：所述芯层(1)厚度为30-50μm，所述壳层(2)厚度为0.3-0.8mm。
10.权利要求1-9任一项所述抗氧化性预成型焊片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按所述重量百分比称取上述各合金组分，进行熔炼；
S2、将熔融的溶液进行冷却，在模具中压铸成型，得到焊料壳体，备用；
S3、将松香加入到容器中，加热至120-140℃，待溶解后，加入表面活性剂，搅拌至完全溶解；
S4、保持温度在120-140℃，加入触变剂搅拌直至完全溶解；
S5、将温度降至60-80℃，加入抗氧化剂、活化剂，搅拌40-60min，得到液态助焊剂；
S6、将液态助焊剂冷却至室温，碾压成型，得到固态助焊剂；
S7、将所述固态助焊剂嵌入焊料壳体中，冲压成型，得到焊片；
S8、将所得焊片涂覆一层抗氧化薄膜，即得。
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