CN115365703A - 一种水溶性助焊剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水溶性助焊剂及其制备方法，配方按重量百分比计，包括增稠触变剂3‑6％；有机混合酸5‑10％；混合溶剂30‑45％；缓蚀剂0.5‑3％；抗氧剂0.5‑4％；表面活性剂0.5‑2％；余量为树脂，所述树脂为有机酸聚甘油酯。本发明通过有机酸聚甘油酯代替原有松香并使用不同组合的有机酸，实现了回流焊接后产生残留可用水清洗干净，不产生污染避免了焊点的腐蚀的同时实现较高的活性。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体而言是一种助焊剂，尤其涉及一种水溶性助焊剂及其制备方法。
背景技术
随着电子装配技术向高、精、尖方向的发展，对焊后残留物的要求更加苛刻。电子行业一直寻找对环境无危害的清洗剂，其中水清洗型助焊剂的研制倍受关注。
助焊剂通常含有树脂和溶剂成分，并且含有活性剂和其他成分。树脂成分通常选用电绝缘性、耐湿性和熔融时焊接性能优异的松香。而含有松香的助焊剂回流的残留无法仅用水清洗，需要借助有机溶剂，而这又产生了安全卫生方面和环境方面的问题。
发明内容
根据上述技术问题，而提供一种水溶性助焊剂及其制备方法。本发明主要利用非离子性的树脂代替原有松香，从而得到回流焊接后残留可水洗的助焊剂。
本发明采用的技术手段如下：
一种水溶性助焊剂，按重量百分比计，其包括如下组分：
增稠触变剂3-6％；
有机混合酸5-10％；
混合溶剂30-45％；
缓蚀剂0.5-3％；
抗氧剂0.5-4％；
表面活性剂0.5-2％；
余量为树脂，所述树脂为有机酸聚甘油酯。
优选地，所述有机酸聚甘油酯包括月桂酸甘油酯、硬脂酸甘油酯、辛酸聚甘油酯、棕榈酸聚甘油酯中的一种或者多种组合。
优选地，所述增稠触变剂为改性氢化蓖麻油和亚苄基山梨醇或二者衍生物的一种或多种。
优选地，所述有机混合酸为己二酸、丁二酸、戊二酸、衣康酸、草酸、乳酸、柠檬酸、水杨酸、苹果酸、月桂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、硬脂酸中的一种或者多种组合。
优选地，所述混合溶剂为二乙二醇单己醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚乙酸酯、二丙二醇单乙醚、四乙二醇、二甘油、α-萜品醇中的一种或者多种组合。
优选地，所述缓蚀剂为苯并三氮唑或氮唑类中的一种或者多种组合。
优选地，所述抗氧剂为酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂或胺系抗氧化剂。
优选地，所述表面活性剂为非离子表面活性剂(如异构醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、脂肪酸聚乙二醇酯、醇醚糖苷AEG、异构十三醇聚氧乙烯醚等)、阳离子表面活性剂(如烷基酚聚氧乙烯醚季铵盐、十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐、聚多羧基季铵盐、聚烯烃基季铵盐等)、阴离子表面活性剂(如十二烷基硫酸钠、椰油醇硫酸酯钠、十二烷基醚硫酸钠等)或者两性表面活性剂(如月桂基羟丙基磺基甜菜碱、油酸酰胺丙基甜菜碱、十四烷基二羟乙基氧化胺、牛油基酰胺丙基二甲基氧化胺、聚氧乙烯烷基胺等)。
本发明还公开了一种焊膏，包括上述水溶性助焊剂和焊料，且所述焊膏用于电路基板焊接。
本发明还公开了一种水溶性助焊剂的制备方法，包括：
(1)将所述混合溶剂和所述树脂混合形成混合物料，并将所述混合物料均匀加热至120-150℃，并均匀搅拌，使所述混合物料溶解完全；
(2)待所述混合物料溶解完全，温度降至50-60℃后，加入所述有机混合酸、所述缓蚀剂、所述增稠触变剂、所述抗氧剂和所述表面活性剂进行活化和乳化，乳化速度为1000-2000rpm/s，乳化时间为30-40min，然后进行冷却；
(3)冷却至常温后，次日进行研磨3遍后，置于2-15℃环境下冷藏12h以上，确保恢复触变性后置于10-20℃环境储存。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的水溶性助焊剂，通过有机酸聚甘油酯代替原有松香，实现了回流焊接后产生残留可用水清洗干净，不产生污染。
2、本发明提供的水溶性助焊剂，不含有任何游离态或者化合态的氯和溴元素，实现了无卤配方。
3、本发明提供的水溶性助焊剂，对不同金属及镀层表面均具有良好的润湿性且使用寿命较久。
基于上述理由本发明可在助焊剂等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式中清洗性对比图。
图2为本发明具体实施方式中流变一致性对比图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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
一种水溶性助焊剂，按重量百分比计，其包括如下组分：
所述树脂为有机酸聚甘油酯，如月桂酸甘油酯、硬脂酸甘油酯、辛酸聚甘油酯、棕榈酸聚甘油酯等中的一种或者多种组合。有机酸聚甘油酯能够提供一部分焊接活性并形成有效的焊点保护层。
增稠触变剂为改性氢化蓖麻油和亚苄基山梨醇或二者衍生物的一种或多种组合，该增稠剂触变剂与树脂和混合溶剂共同配合调整助焊剂的触变性和流变性以便更好的应用与印刷或点涂的焊接工艺。
有机混合酸为己二酸、丁二酸、衣康酸、草酸、乳酸、柠檬酸、水杨酸、苹果酸、月桂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、硬脂酸中的一种或者多种组合，有机混合酸主要起到活性作用，能够祛除金属表面氧化膜并帮助形成焊点。
混合溶剂为二乙二醇单己醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚乙酸酯、二丙二醇单乙醚、四乙二醇、二甘油、α-萜品醇的一种或者多种组合。混合溶剂主要起到溶解和提供反应环境的作用。
缓蚀剂为苯并三氮唑或氮唑类的一种或者多种组合。主要起到保护焊点、防止被焊接金属腐蚀的作用。
抗氧剂为酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂及胺系抗氧化剂等。
表面活性剂为非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或者两性表面活性剂。表面活性剂主要起到降低表面张力，加强焊接活性的作用。
具体地，本实施例中，按重量百分比计，该一种水溶性助焊剂包括如下组分：改性氢化蓖麻油6％、戊二酸2％、柠檬酸2％、苹果酸1％、衣康酸4％、二乙二醇单丁醚28％、二乙二醇单丁醚乙酸酯10％、苯并三氮唑2％、酚系抗氧化剂1％、两性表面活性剂聚氧乙烯烷基胺2％、硬脂酸甘油酯42％。
以上助焊剂的制备方法是：将上述规定量的混合溶剂和树脂充分混合形成混合物料，并将该混合物料均匀加热至120-150℃，搅拌均匀，使物料溶解完全。温度降至50-60℃后，然后加入有机混合酸、缓蚀剂、增稠触变剂、抗氧剂和表面活性剂进行活化和乳化，乳化速度为1000-2000rpm/s，乳化时间为30-40min，然后进行冷却。至常温后，次日进行研磨3遍后，置于2-15℃环境下冷藏12h以上，确保恢复触变性后置于10-20℃环境储存。
实施例2
一种水溶性助焊剂包括如下组分：亚苄基山梨醇6％、戊二酸2％、柠檬酸2％、苹果酸1％、衣康酸4％、二乙二醇单丁醚28％、二乙二醇单丁醚乙酸酯11％、苯并三氮唑1.5％、酚系抗氧化剂0.5％、聚氧乙烯烷基胺2％、硬脂酸甘油酯42％。其制备方法同实施例1。
实施例3
一种水溶性助焊剂包括如下组分：亚苄基山梨醇3％、改性氢化蓖麻油3％、戊二酸2％、柠檬酸2％、苹果酸1％、衣康酸4％、二乙二醇单丁醚28％、二乙二醇单丁醚乙酸酯11％、苯并三氮唑1.5％、酚系抗氧化剂0.5％、聚氧乙烯烷基胺2％、硬脂酸甘油酯42％。其制备方法同实施例1。
对比例1
一种水溶性助焊剂包括如下组分：亚苄基山梨醇6％、戊二酸2％、柠檬酸2％、苹果酸1％、衣康酸4％、二乙二醇单丁醚28％、二乙二醇单丁醚乙酸酯11％、苯并三氮唑1.5％、酚系抗氧化剂0.5％、聚氧乙烯烷基胺2％、松香KE604 42％。其制备方法同实施例1。
比较实验及评价：
清洗性：
使用导电率≤1.00μS/cm的去离子水，以流量5cc/分钟，清洗各实施案例及对比案例后，在显微镜下观察残留量(如图1所示)。
扩展率：
将助焊剂印刷到金属表面后，将再焊锡球放置到助焊剂上，在空气或氮气环境下回流，测量回流高度沉积、计算铺展率(润湿性)，计算公式如下
其中：SR：铺展率(％)
H：焊料铺展高度(毫米)
D：焊料直径(mm)
V：测试焊料质量密度比。
存储寿命：
将分装好的助焊剂置于温度在20℃～30℃，湿度35％～55％环境下，观察其结晶性；
流变一致性：
使用Texture technologies TA.XT2粘度计，在湿度为50％±3％、温度为21.5℃±2℃环境下测试各案例24h粘力的变化(如图2所示)。
相关测试结果总结如下
| 清洗性 | 扩展率 | 存储寿命 | 流变一致性 | |
| 实施例1 | 良 | 82.5％ | 180d | 良 |
| 实施例2 | 优 | 86.2％ | 125d | 优 |
| 实施例3 | 良 | 85.1％ | 152d | 良 |
| 对比例1 | 差 | 90.5％ | 194d | 优 |
根据上述测试结果可知，实施例1～3在使用机酸聚甘油酯代替原有松香，并选取不同组合有机酸，在满足较好的扩展率的前提下，实现了回流后残留可用水清洗干净要求，减少环境污染。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种水溶性助焊剂，其特征在于，按重量百分比计，其包括如下组
增稠触变剂3-6％；
有机混合酸5-10％；
混合溶剂30-45％；
缓蚀剂0.5-3％；
抗氧剂0.5-4％；
表面活性剂0.5-2％；
余量为树脂，所述树脂为有机酸聚甘油酯。
2.根据权利要求1所述的一种水溶性助焊剂，其特征在于，所述有机酸聚甘油酯包括月桂酸甘油酯、硬脂酸甘油酯、辛酸聚甘油酯、棕榈酸聚甘油酯中的一种或者多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种水溶性助焊剂，其特征在于，所述增稠触变剂为改性氢化蓖麻油和亚苄基山梨醇或二者衍生物的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种水溶性助焊剂，其特征在于，所述有机混合酸为己二酸、丁二酸、戊二酸、衣康酸、草酸、乳酸、柠檬酸、水杨酸、苹果酸、月桂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、硬脂酸中的一种或者多种组合。
5.根据权利要求1所述的一种水溶性助焊剂，其特征在于，所述混合溶剂为二乙二醇单己醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚乙酸酯、二丙二醇单乙醚、四乙二醇、二甘油、α-萜品醇中的一种或者多种组合。
6.根据权利要求1所述的一种水溶性助焊剂，其特征在于，所述缓蚀剂为苯并三氮唑或氮唑类中的一种或者多种组合。
7.根据权利要求1所述的一种水溶性助焊剂，其特征在于，所述抗氧剂为酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂或胺系抗氧化剂。
8.根据权利要求1所述的一种水溶性助焊剂，其特征在于，所述表面活性剂为非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或两性表面活性剂。
9.根据权利要求1～8任一权利要求所述的一种水溶性助焊剂的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将所述混合溶剂和所述树脂混合形成混合物料，并将所述混合物料加热至120-150℃，并均匀搅拌，使所述混合物料溶解完全；
(2)待所述混合物料溶解完全，温度降至50-60℃后，加入所述有机混合酸、所述缓蚀剂、所述增稠触变剂、所述抗氧剂和所述表面活性剂进行活化和乳化，乳化速度为1000-2000rpm/s，乳化时间为30-40min，然后进行冷却；
(3)冷却至常温后，次日进行研磨后，置于2-15℃环境下冷藏12h以上，确保恢复触变性后置于10-20℃环境储存。
10.一种焊膏，其特征在于，包括权利要求1～8任一权利要求所述的水溶性助焊剂和焊料，且所述焊膏用于电路基板焊接。
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