CN115770975A - 一种环保水基助焊剂制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保水基助焊剂制备工艺，包括以下组分：活化剂、溶剂、表面活性剂和辅助成分，活化剂成分为氢气、无机盐、酸类、胺类以及氢气、无机盐、酸类与胺类的组配物中至少一种，溶剂包括高纯度离子水、醇类、酯类、醇醚类、烃类与酮类，表面活性剂为非离子表面活性剂、OP系列、氟代脂肪族聚合醚中至少一种，辅助成分包括甘油、缓蚀剂、防氧化剂、成膜剂、触变剂、增稠剂、抑制剂、助溶剂、增强剂与消光剂。本发明中的环保水基助焊剂焊接使用后无须清洗，绝缘电阻高，不会产生燃烧，环保安全，便于储存和运输，不仅能有效帮助完成焊接过程，而且还不会影响操作人员的身体健康，且对环境没有直接危害。
Description
技术领域
本发明涉及助焊剂技术领域，尤其涉及一种环保水基助焊剂制备工艺。
背景技术
助焊剂是在焊接工艺中能帮助和促进焊接过程，并对焊接部位进行保护阻止氧化反应的化学物质，目前助焊剂可分为固体、液体和气体，传统的助焊剂通常由松香、树脂、含卤化物的活性剂、添加剂和有机溶剂组成的松香树脂系助焊剂，这类助焊剂虽然可焊性好，成本低，但焊后残留物高，会引起电气绝缘性能下降和短路等问题，因此需要电子印制板上的松香树脂系助焊剂残留物进行清洗，这样不但会增加生产成本，而且清洗松香树脂系助焊剂残留的清洗剂主要是对大气臭氧层有破坏的氟氯化合物，这种化合物是大气臭氧层的损耗物质，极不利于环保。
为此，我们提出一种环保水基助焊剂制备工艺来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的传统的助焊剂为松香基助焊剂，焊后残留多、腐蚀性大、环保性差的缺点，而提出的一种环保水基助焊剂制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种环保水基助焊剂制备工艺，包括以下组分：活化剂、溶剂、表面活性剂和辅助成分。
优选的，活化剂成分为氢气、无机盐、酸类、胺类以及氢气、无机盐、酸类与胺类的组配物中至少一种。
优选的，氢气和无机盐在使用时需要进行还原与氧化反应，气体助焊剂中的氢气，在焊接之后水是其唯一的残留物；而且氢的还原作用能有效地清除金属表面的氧化物，把氧化物转化为水，同时氢还为金属表面提供保护气体，防止金属表面在焊接完成之前再氧化。
优选的，酸类活化剂为卤酸、羧酸、磺酸中的一种，主要是因为H+和氧化物反应，有机酸的羧基和金属离子以金属皂的形式除去焊盘和焊料的氧化膜，随后有机酸铜发生分解，吸收氢气，并生成有机酸与金属铜。
优选的，胺类物质中以溴化水杨酸为活化剂，它在钎焊温度时，可热分解出溴化氢和水杨酸溶解基体金属表面的氧化物；并且水杨酸的羟基、羧基在钎焊时可与JH树脂反应交联成高分子树脂膜，覆盖在焊点表面，有机胺的氢卤酸盐如盐酸苯胺，在焊接时，熔融的助焊剂与基板的铜进行反应，并产生CuC12和铜络合物。
优选的，组配物为有机胺与酸复配的产物，有机胺本身含有氨基-NH︰具有活性，加入有机胺可促进焊接效果，为了减小助焊剂对铜板的腐蚀作用，可在配制的助焊剂中加入一定量的缓蚀剂，缓蚀剂通常选择有机胺，有机酸和有机胺混合会发生中和反应，生成中和产物，这种中和产物是不稳定的，在焊接温度下会迅速分解，重新生成有机酸和有机胺，这样就能保证有机酸原有的活性，焊接结束后，剩余的有机酸又会被有机胺中和，使残留物的酸性下降，减少腐蚀，因此加入了有机胺类以后，不仅可以调节助焊剂的酸度，可以使焊点光亮，在不降低焊剂活性的情况下，焊后腐蚀性降至最低。
优选的，溶剂包括高纯度离子水、醇类、酯类、醇醚类、烃类与酮类，溶剂是溶解焊剂中的所含成分，作为各成分的载体，使之成为均匀的粘稠液体，其中溶剂在选择时要注意适合的沸点、适合的黏度、含有极性基团，具体的，醇类：选用单元醇同(乙醇，2.丁醇)、二元醇(乙二醇，丙二醇)和多元醇(丙三醇)中至少一种，酯类：选用乙酸乙酯，醇醚类：选用乙醇乙醚与乙二醇单乙基醚中至少一种，烃类：选用甲苯，酮类：选用丙酮、甲基乙基酮、N一氨基吡咯烷酮中至少一种。
优选的，表面活性剂为非离子表面活性剂、OP系列、氟代脂肪族聚合醚中至少一种，阴离子表面活性剂：丁二酸二乙酯磺酸钠；阳离子表面活性剂：十六烷基三甲基溴化铵、季铵氟烷基化合物；两性表面活性剂。
优选的，辅助成分包括甘油、缓蚀剂、防氧化剂、成膜剂、触变剂、增稠剂、抑制剂、助溶剂、增强剂与消光剂。
优选的，甘油有助于焊剂的存储稳定性，也有助于活化剂的活性发挥。
优选的，缓蚀剂为苯并三氮唑，其中苯并三氮唑与铜反应生成不溶性聚合物的沉淀膜，作为铜的高效缓蚀剂，其加入可以抑制助焊剂中的活性剂对铜板产生的腐蚀。
优选的，防氧化剂为对苯二酚、邻苯二酚、2、6-二叔丁基对甲苯酚中至少一种，用于防止焊料氧化与抗坏血酸及其衍生物。
优选的，成膜剂为烃、醇、脂类物质中至少一种，其具备较好的电气性能，常温下起保护膜作用不显活性，在200℃～300℃的焊接温度下显示活性，具有无腐蚀、防潮等特点。
优选的，触变剂其主要作用是赋予焊膏一定的触变性能，即焊膏在受力状态下粘度变小，以便于焊膏印，印刷完毕，在不受力状态，其粘度增大，以保持固有形状，防止焊膏塌陷。
优选的，增稠剂主要作用是增加焊剂的粘度，以赋予焊膏一定的粘性，便于粘贴待焊元件，界面化合物生长抑制剂为草酸、2.氨基苯甲酸、8.羟基.喹啉与喹啉.2.羧酸∞中至少一种，可以抑制界面化合物生长，在焊盘铜表面形成的合金涂覆层中含有金属间化合物(IMC)，它们的组成和厚度决定着组装焊接时的可焊性。
优选的，助溶剂为二甘醇、醋酸乙酯、乙二醇单醚中至少一种，此外在焊剂中加入少量的甘油，不仅有助于焊剂的存储稳定性，也有助于活化剂活性发挥。
优选的，活性增强剂为二溴丁二酸、二溴丁烯二醇、二溴苯乙烯中至少一种。
优选的，消光剂为棕榈酸，能是焊接时焊点不刺眼。
优选的，辅助成分还包括聚酰亚胺、丙烯酸树脂与醋酸纤维素，将聚酰亚胺、丙烯酸树脂、醋酸纤维素做膜材并对活性剂进行微胶囊化，微胶囊化后的膜阻隔了有机酸和金属表面的直接接触，避免了金属被氧化，而在焊接时达到一定温度，膜材被破坏，释放出有机酸，达到焊接的目的，这样处理后制备的助焊剂既具有很强的助焊性，而又无腐蚀性，从而真正达到免清洗的目的，另外酸和胺易发生中和反应，但由于成膜剂的非极性保护作用，从而使得包覆后的活性物质仍能保持惰性状态进而提高助焊剂的性能。
优选的，辅助成分还包括可固化助焊剂，可固化助焊剂为含酚羟基基团的树脂、固化树脂用的固化剂以及固化催化剂，能实现水基助焊剂的无VOC免清洗，达到环保效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、相较于传统的松香型、含卤素助焊剂、无卤无松香与低松香型的助焊剂，本发明中环保水基助焊剂能降低助焊剂腐蚀性、提高助焊剂活性、在无挥发物的低固含量上实现免清洗可固化助焊接。
2、本发明具有较高的焊接性能，且能防止发生桥接的现象，并且焊接后基板面干净无需清洗，阻抗值高，在使用时都不会对人体产生毒害，也不会造成环境污染。
综述，本发明中的环保水基助焊剂不含卤素，固体含量低，焊后残留物少，无须清洗，绝缘电阻高，不会产生燃烧，无毒，无刺激性气味，环保，安全，成本低、便于储存和运输，既可以有效帮助完成焊接过程，又不会影响操作人员的身体健康，对环境没有直接危害，符合绿色环保水基助焊剂要求。
具体实施方式
下面将结合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。
实施例一
一种环保水基助焊剂制备工艺，包括以下组分：活化剂、溶剂、表面活性剂和辅助成分；
活化剂成分为氢气、无机盐、酸类、胺类以及氢气、无机盐、酸类与胺类的组配物中至少一种；
溶剂包括高纯度离子水、醇类、酯类、醇醚类、烃类与酮类；
表面活性剂为非离子表面活性剂、OP系列、氟代脂肪族聚合醚中至少一种，阴离子表面活性剂：丁二酸二乙酯磺酸钠；阳离子表面活性剂：十六烷基三甲基溴化铵、季铵氟烷基化合物；两性表面活性剂；
辅助成分包括甘油、缓蚀剂、防氧化剂、成膜剂、触变剂、增稠剂、抑制剂、助溶剂、增强剂与消光剂。
实施例二
一种环保水基助焊剂制备工艺，基于上述实施例一，活化剂成分具体概述如下：氢气和无机盐在使用时需要进行还原与氧化反应，气体助焊剂中的氢气，在焊接之后水是其唯一的残留物；而且氢的还原作用能有效地清除金属表面的氧化物，把氧化物转化为水：MxOy+yH2＝xM+yH2O，同时，氢还为金属表面提供保护气体，防止金属表面在焊接完成之前再氧化；
酸类活化剂为卤酸、羧酸、磺酸中的一种，主要是因为H+和氧化物反应，有机酸的羧基和金属离子以金属皂的形式除去焊盘和焊料的氧化膜：CuO+2RCOOH→Cu(RCOO)2+H2O，随后有机酸铜发生分解，吸收氢气，并生成有机酸与金属铜：Cu(RCOO)2+H2+M→2RCOOH+M－Cu；
胺类物质中以溴化水杨酸为活化剂，它在钎焊温度时，可热分解出溴化氢和水杨酸溶解基体金属表面的氧化物；并且水杨酸的羟基、羧基在钎焊时可与JH树脂反应交联成高分子树脂膜，覆盖在焊点表面，有机胺的氢卤酸盐如盐酸苯胺，在焊接时，熔融的助焊剂与基板的铜进行反应，并产生CuC12和铜络合物；
组配物为有机胺与酸复配的产物，有机胺本身含有氨基-NH︰具有活性，加入有机胺可促进焊接效果，为了减小助焊剂对铜板的腐蚀作用，可在配制的助焊剂中加入一定量的缓蚀剂，缓蚀剂通常选择有机胺，有机酸和有机胺混合会发生中和反应，生成中和产物，这种中和产物是不稳定的，在焊接温度下会迅速分解，重新生成有机酸和有机胺，这样就能保证有机酸原有的活性，焊接结束后，剩余的有机酸又会被有机胺中和，使残留物的酸性下降，减少腐蚀，因此加入了有机胺类以后，不仅可以调节助焊剂的酸度，可以使焊点光亮，在不降低焊剂活性的情况下，焊后腐蚀性降至最低。
实施例三
一种环保水基助焊剂制备工艺，基于实施例一，溶剂的具体概述如下：溶剂是溶解焊剂中的所含成分，作为各成分的载体，使之成为均匀的粘稠液体，其中溶剂在选择时要注意适合的沸点、适合的黏度、含有极性基团，具体的，醇类：选用单元醇同(乙醇，2.丁醇)、二元醇(乙二醇，丙二醇)和多元醇(丙三醇)中至少一种，酯类：选用乙酸乙酯，醇醚类：选用乙醇乙醚与乙二醇单乙基醚中至少一种，烃类：选用甲苯，酮类：选用丙酮、甲基乙基酮、N一氨基吡咯烷酮中至少一种。
实施例四
一种环保水基助焊剂制备工艺，基于实施例一，辅助成分概述如下：甘油又叫丙三醇，在焊剂中加入少量的甘油，不仅有助于焊剂的存储稳定性，也有助于活化剂活性发挥；
缓蚀剂为苯并三氮唑，其中苯并三氮唑与铜反应生成不溶性聚合物的沉淀膜，作为铜的高效缓蚀剂，其加入可以抑制助焊剂中的活性剂对铜板产生的腐蚀；
防氧化剂为对苯二酚、邻苯二酚、2、6-二叔丁基对甲苯酚中至少一种，用于防止焊料氧化与抗坏血酸及其衍生物；
成膜剂为烃、醇、脂类物质中至少一种，其具备较好的电气性能，常温下起保护膜作用不显活性，在200℃～300℃的焊接温度下显示活性，具有无腐蚀、防潮等特点；
触变剂其主要作用是赋予焊膏一定的触变性能，即焊膏在受力状态下粘度变小，以便于焊膏印，印刷完毕，在不受力状态，其粘度增大，以保持固有形状，防止焊膏塌陷；
增稠剂主要作用是增加焊剂的粘度，以赋予焊膏一定的粘性，便于粘贴待焊元件；
界面化合物生长抑制剂为草酸、2.氨基苯甲酸、8.羟基.喹啉与喹啉.2.羧酸∞中至少一种，可以抑制界面化合物生长，在焊盘铜表面形成的合金涂覆层中含有金属间化合物(IMC)，它们的组成和厚度决定着组装焊接时的可焊性；
助溶剂为二甘醇、醋酸乙酯、乙二醇单醚中至少一种；
活性增强剂为二溴丁二酸、二溴丁烯二醇、二溴苯乙烯中至少一种；
消光剂为棕榈酸，能是焊接时焊点不刺眼；
辅助成分还包括聚酰亚胺、丙烯酸树脂与醋酸纤维素，将聚酰亚胺、丙烯酸树脂、醋酸纤维素做膜材并对活性剂进行微胶囊化，微胶囊化后的膜阻隔了有机酸和金属表面的直接接触，避免了金属被氧化，而在焊接时达到一定温度，膜材被破坏，释放出有机酸，达到焊接的目的，这样处理后制备的助焊剂既具有很强的助焊性，而又无腐蚀性，从而真正达到免清洗的目的，另外酸和胺易发生中和反应，但由于成膜剂的非极性保护作用，从而使得包覆后的活性物质仍能保持惰性状态进而提高助焊剂的性能；
辅助成分还包括可固化助焊剂，可固化助焊剂为含酚羟基基团的树脂、固化树脂用的固化剂以及固化催化剂，能实现水基助焊剂的无VOC免清洗，达到环保效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种环保水基助焊剂制备工艺，其特征在于，包括以下组分：活化剂、溶剂、表面活性剂和辅助成分；
活化剂成分为氢气、无机盐、酸类、胺类以及氢气、无机盐、酸类与胺类的组配物中至少一种；
溶剂包括高纯度离子水、醇类、酯类、醇醚类、烃类与酮类；
表面活性剂为非离子表面活性剂、OP系列、氟代脂肪族聚合醚中至少一种；
辅助成分包括甘油、缓蚀剂、防氧化剂、成膜剂、触变剂、增稠剂、抑制剂、助溶剂、增强剂与消光剂。
2.根据权利要求1所述的一种环保水基助焊剂制备工艺，其特征在于，活化剂成分中：酸类活化剂为卤酸、羧酸、磺酸中的一种；
胺类物质中以溴化水杨酸为活化剂；
组配物为有机胺与酸复配的产物。
3.根据权利要求1所述的一种环保水基助焊剂制备工艺，其特征在于，溶剂中：醇类选用单元醇同、二元醇和多元醇中至少一种；酯类选用乙酸乙酯；
醇醚类选用乙醇乙醚与乙二醇单乙基醚中至少一种；
烃类选用甲苯；
酮类选用丙酮、甲基乙基酮、N一氨基吡咯烷酮中至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种环保水基助焊剂制备工艺，其特征在于，表面活性剂中：阴离子表面活性剂为丁二酸二乙酯磺酸钠；阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵与季铵氟烷基化合物中至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种环保水基助焊剂制备工艺，其特征在于，辅助成分中：缓蚀剂为苯并三氮唑；
防氧化剂为对苯二酚、邻苯二酚、2、6-二叔丁基对甲苯酚中至少一种；
成膜剂为烃、醇、脂类物质中至少一种；
触变剂为羟乙基纤维素等纤维素衍生物、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐等水溶性树脂中的至少一种；
增稠剂为有纤维素类、丙烯酸树脂、聚丙烯酸树脂中至少一种；
抑制剂为草酸、2.氨基苯甲酸、8.羟基.喹啉与喹啉.2.羧酸∞中至少一种；
助溶剂为二甘醇、醋酸乙酯、乙二醇单醚中至少一种；
活性增强剂为二溴丁二酸、二溴丁烯二醇、二溴苯乙烯中至少一种；
消光剂为棕榈酸。
6.根据权利要求1所述的一种环保水基助焊剂制备工艺，其特征在于，辅助成分还包括利用微胶囊化将聚酰亚胺、丙烯酸树脂、醋酸纤维素做成的膜材；
辅助成分还包括可固化助焊剂，其中可固化助焊剂为含酚羟基基团的树脂、固化树脂用的固化剂以及固化催化剂。
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