CN115781098B

CN115781098B - 一种含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉、锡膏及其制备方法

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Publication number: CN115781098B
Application number: CN202310060378.XA
Authority: CN
Inventors: 徐谦
Original assignee: Guangdong Chenglitai Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Chenglitai Technology Co ltd
Priority date: 2023-01-19
Filing date: 2023-01-19
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2043-01-19
Also published as: CN115781098A

Abstract

本发明提供了一种含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉、锡膏及其制备方法，所述焊锡粉包括以下重量百分数的组分，铅90%~95%、锡3%~5%、银2%~3%、铟0.2%~1.0%。所述锡膏包括焊锡粉和助焊剂，所述助焊剂包括以下重量百分数的组分，松香树脂58％~69％、抗氧化剂1.0％~2％、缓蚀剂0.1％~1％、润湿增强剂0.1％~2％、活化剂7.8％~15％、触变剂2.4％~5.5％以及溶剂。本发明的焊锡粉中添加铟，提高了焊锡粉的使用效果。本发明的锡膏通过各材料之间合理复配，协同发挥作用，使得制备得到的锡膏活性高、润湿性好、耐热性高，且焊接后芯片表面无残留免清洗。

Description

一种含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉、锡膏及其制备方法

技术领域

本发明涉及焊锡材料技术领域，具体涉及一种含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉、锡膏及其制备方法。

背景技术

随着电子工业表面组装技术（SMT）的发展，焊锡粉已成为具有高技术特征及高附加值的新型焊接材料，应用日趋扩大，应用前景日渐广阔。焊锡粉主要用来配制焊膏，焊锡粉质量的好坏，关系着最终的焊膏质量乃至线路板焊接的质量。焊锡粉融化时，在被焊金属不熔化的条件下能润浸金属表面，并在接触面处形成合金层而与被焊金属连接到一起。

锡膏是焊锡行业贴片工艺中不可缺少的材料之一，在一般电子产品装配中，焊锡粉可用于产品内部焊接，贴片在焊接过程中用的是锡，所以内部焊接一般选用熔点高于锡的铅。铅锡焊料以铅锡合金为主，添加微量金属制得。现有的铅锡为主的焊锡粉抗氧化能力差、延展性低，焊接效果不理想，产品良率低。

锡膏是由焊锡粉、助焊剂以及触变剂等加以混合制得。现有的锡膏存在润湿性能差、易氧化且易结块的问题，影响焊接效果。若出现氧化情况容易导致器件漏电。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉、锡膏及其制备方法，使其具有高润湿，并且耐高温、高延伸性、抗氧化且具有自清洁的效果，可以减少漏电的情况发生，同时耐高温能力突出。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明第一方面提供了一种含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉，包括以下重量百分数的组分：铅90%~95%、锡3%~5%、银2%~3%、铟0.2%~1.0%。

优选的，所述焊锡粉包括以下重量百分数的组分：铅92.5%、锡4.5%、银2.5%、铟0.5%。

优选的，铅的粒径为0.1μm~2μm，锡的粒径为0.1μm~3μm，银的粒径为0.1μm~3μm；铟的粒径为0.05μm~2μm。

本发明第二方面提供了一种锡膏，包括以下重量百分数的组分：焊锡粉78%~83%、助焊剂17%~22%；其中，所述焊锡粉为前文所述的含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉；所述助焊剂包括以下重量百分数的组分：松香树脂58％~69％、抗氧化剂1.0％~2％、缓蚀剂0.1％~1％、润湿增强剂0.1％~2％、活化剂7.8％~15％、触变剂2.4％~5.5％以及余量的溶剂。

优选的，所述松香树脂包括聚合松香、氢化松香中的一种或多种，所述溶剂包括乙二醇、丁二醇、已二醇中的一种或多种。

优选的，所述活化剂包括草酸、山梨酸、丁二酸、己二酸、硬脂酸中的一种或多种；所述抗氧化剂包括苯并三氮唑和/或2 ,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。

本发明选用的松香抗氧化性能好，同时与特定溶剂和活化剂进行复配，具有极高活性，可以使锡膏制备时混合更均匀，协同增强对焊锡粉的保护，增强了抗氧化性和扩展率和润湿力。

优选的，所述松香树脂包括聚合松香和氢化松香，聚合松香和氢化松香重量比为1~2：3。

优选的，所述缓蚀剂包括质量比为（5~6）：1的双咪唑啉季铵盐和膦酰基羧酸；所述润湿增强剂包括质量比为1：1.5：（1.2 ~1.5）：（1.4~1.8）的二甘醇甲醚、丙二醇苯醚、乙酸丁酯和丙二酸二乙酯。

本发明缓蚀剂采用双咪唑啉季铵盐和膦酰基羧酸复配，有助于形成焊锡粉所需的弱酸性环境。润湿增强剂是直接提高润湿性能的原料，本发明将二甘醇甲醚、丙二醇苯醚、乙酸丁酯和丙二酸二乙酯按比例复配使用，可显著提升锡膏的润湿性能，从而达到预期焊锡粉应用的操作性要求。

优选的，所述锡膏包括以下重量百分数的组分：焊锡粉82%、助焊剂18%；其中，所述助焊剂包括以下重量百分数的组分，松香树脂65％、抗氧化剂1.5％、缓蚀剂1％、润湿增强剂1.6％、活化剂11％、触变剂4.8％以及余量的溶剂；所述松香树脂包括聚合松香和氢化松香，聚合松香和氢化松香重量比为2：3，所述溶剂包括乙二醇、丁二醇和已二醇。

本发明第三方面提供了所述的锡膏的制备方法，包括以下步骤：

1）将松香树脂加入到溶剂中，搅拌；

2）加入触变剂加热搅拌直至完全溶解，得到混合物；

3）将抗氧化剂、活化剂、缓蚀剂和润湿增强剂混合后，继续加入到混合物中，搅拌；使得原料充分溶解且混合均匀，得到助焊剂；

4）在锡膏搅拌机中加入助焊剂和焊锡粉，混合搅拌，即得锡膏。

优选的，所述步骤3）还包括用研磨机在5000r/min～5500r/min的转速下研磨助焊剂至粒径小于13μm，得到助焊剂。

本发明还提供了所述的锡膏的应用，所述锡膏应用于电子元器件产品内部焊接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉，一方面，所述焊锡粉主要成分包括锡和铅，具有高熔点的特性，本发明的焊锡粉是主要用于产品内部焊接，而贴片焊接过程用的是锡，所以内部焊接选用熔点高于锡的铅，这样能避免内部焊接用锡而造成的二次融化，避免破坏了内部结构；另一方面，本发明焊锡粉中添加铟，可以在48小时内不被氧化，提高了焊锡粉的使用效果，提高了产品良率，当铟的添加量为0.5%时，焊接效果最好。另外，本发明还提供了一种锡膏，本发明的锡膏通过各材料之间合理复配，协同发挥作用，使得制备得到的锡膏活性高、润湿性好、耐热性高，且焊接后芯片表面无残留免清洗。

实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

实施例1

本实施提供了一种含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉，包括以下重量百分数的组分：铅92.5%、锡4.5%、银2.5%、铟0.5%。其中，铅的粒径为1μm，锡的粒径为1.5μm，银的粒径为1.2μm；铟的粒径为0.1μm。

本实施例还提供了一种锡膏，包括以下重量百分数的组分：焊锡粉82%、助焊剂18%；其中，焊锡粉为本实施例所提供的含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉；助焊剂包括以下重量百分数的组分：松香树脂65％（其中，聚合松香、氢化松香重量比为2：3）、抗氧化剂1.5％、缓蚀剂1％、润湿增强剂1.6％、活化剂11％、触变剂4.8％以及余量的溶剂。所述溶剂包括乙二醇、丁二醇和已二醇（其中，乙二醇、丁二醇和已二醇的体积比1：1：2）。所述活化剂包括草酸和丁二酸（其中，草酸和丁酸的体积比为1：1）；抗氧化剂包括苯并三氮唑和2 ,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（苯并三氮唑和2 ,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的重量比为1：2）。缓蚀剂包括质量比为5.5：1的双咪唑啉季铵盐和膦酰基羧酸；润湿增强剂包括质量比为1：1.5：1.4：1.6的二甘醇甲醚、丙二醇苯醚、乙酸丁酯和丙二酸二乙酯。触变剂为聚酰胺蜡。

上述锡膏的制备方法，包括以下步骤：

1）将松香树脂加入到溶剂中，搅拌60min；

2）加入触变剂在130℃下搅拌直至完全溶解，得到混合物；

3）将抗氧化剂、活化剂、缓蚀剂和润湿增强剂混合后，继续加入到降温至70℃的混合物中，搅拌30min；使得原料充分溶解且混合均匀，用研磨机在5500r/min的转速下研磨助焊剂至粒径小于13μm，得到助焊剂；

4）、在锡膏搅拌机中加入助焊剂和焊锡粉，混合搅拌60min，即得锡膏。

实施例2

与实施例1不同的是：本实施例的含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉包括以下质量百分比的组成：铅91%、锡5%、银3%、铟1.0%。

实施例3

与实施例1不同的是：本实施例的含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉包括以下质量百分比的组成：铅94%、锡3%、银2.5%、铟0.5%。

实施例4

与实施例1不同的是：本实施例的含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉包括以下质量百分比的组成：铅94.4%、锡4.5%、银1%、铟0.1%。

实施例5

与实施例1不同的是：本实施例的含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉包括以下质量百分比的组成：铅94%、锡5%、银1%。

实施例6

与实施例1不同的是：本实施例的含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉，铅的粒径为0.1μm，锡的粒径为2μm，银的粒径为1.5μm；铟的粒径为1μm。

实施例7

与实施例1不同的是：本实施例的含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉，铅的粒径为0.05μm，锡的粒径为0.05μm，银的粒径为0.08μm；铟的粒径为0.02μm。

实施例8

与实施例1不同的是，本实施例的所述锡膏，包括以下重量百分数的组分，焊锡粉78%、助焊剂22%；其中，所述助焊剂包括以下重量百分数的组分，松香树脂50％（聚合松香、氢化松香重量比为2：3）、抗氧化剂1.0％、缓蚀剂0.1％、润湿增强剂2％、活化剂15％、触变剂2.4％以及余量的溶剂。所述溶剂包括乙二醇、丁二醇和已二醇（其中，乙二醇、丁二醇和已二醇的体积比1：1：2）。

实施例9

与实施例1不同的是，本实施例的所述锡膏，包括以下重量百分数的组分，焊锡粉83%、助焊剂17%；其中，所述助焊剂包括以下重量百分数的组分，松香树脂69％（聚合松香、氢化松香重量比为2：3）、抗氧化剂1.0％、缓蚀剂1％、润湿增强剂0.1％、活化剂7.8％、触变剂5.5％以及余量的溶剂。所述溶剂包括乙二醇、丁二醇和已二醇（其中，乙二醇、丁二醇和已二醇的体积比1：1：2）。

实施例10

与实施例1不同的是，本实施例的所述锡膏，包括以下重量百分数的组分，焊锡粉82%、助焊剂18%；其中，所述助焊剂包括以下重量百分数的组分，松香树脂50％（聚合松香、氢化松香重量比为2：3）、抗氧化剂3％、缓蚀剂4％、润湿增强剂2％、活化剂5％、触变剂1.5％以及余量的溶剂。所述溶剂包括乙二醇、丁二醇和已二醇（其中，乙二醇、丁二醇和已二醇的体积比1：2：2）。

实施例11

与实施例1不同的是，本实施例的所述锡膏中，所述活化剂包括草酸和山梨酸（其中，草酸和山梨酸的体积比为1：1）。

实施例12

与实施例1不同的是，本实施例的所述锡膏，包括以下重量百分数的组分：焊锡粉82%、助焊剂18%；其中，焊锡粉为本实施例所提供的含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉；助焊剂包括以下重量百分数的组分：松香树脂65％（其中，聚合松香、氢化松香重量比为2：3）、抗氧化剂1.0％、缓蚀剂1％、润湿增强剂1.6％、活化剂11％、触变剂4.8％以及余量的溶剂。所述溶剂包括乙二醇、丁二醇和已二醇（其中，乙二醇、丁二醇和已二醇的体积比1：1：2）。所述活化剂包括草酸和丁二酸（其中，草酸和丁酸的体积比为1：1）；所述抗氧化剂包括苯并三氮唑。

实施例13

与实施例1不同的是，本实施例的所述锡膏中，所述抗氧化剂为抗氧剂565。

实施例14

与实施例1不同的是，本实施例的所述锡膏中，所述缓蚀剂包括质量比为10：1的双咪唑啉季铵盐和膦酰基羧酸。

实施例15

与实施例1不同的是，本实施例的所述锡膏中，所述松香树脂包括聚合松香和氢化松香，其中聚合松香、氢化松香重量比为1：3。

实施例16

与实施例1不同的是，本实施例的所述锡膏中，所述润湿增强剂包括质量比为1：0.4：3：1的二甘醇甲醚、丙二醇苯醚、乙酸丁酯和丙二酸二乙酯。

实施例17

与实施例1不同的是，本实施例中的锡膏的制备方法，包括以下步骤：

1）将松香树脂加入到溶剂中，搅拌60min；

2）加入触变剂在130℃搅拌直至完全溶解，得到混合物；

3）将抗氧化剂、活化剂、缓蚀剂和润湿增强剂混合后，继续加入到降温至70℃的混合物中，搅拌30min；使得原料充分溶解且混合均匀；

5）、在锡膏搅拌机中加入助焊剂和焊锡粉，混合搅拌60min，即得锡膏。

实施例18

与实施例1不同的是，本实施例提供了一种锡膏，包括以下重量百分数的组分：焊锡粉82%、助焊剂18%；其中，焊锡粉为本实施例所提供的含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉；助焊剂包括以下重量百分数的组分：松香树脂65％（聚合松香、氢化松香重量比为2：3）、抗氧化剂1.5％、缓蚀剂1％、润湿增强剂1.6％、活化剂11％、触变剂4.8％以及余量的溶剂。所述溶剂为辛三醇。

实施例19

与实施例1不同的是，本实施例提供了一种锡膏，包括以下重量百分数的组分：焊锡粉82%、助焊剂18%；其中，焊锡粉为本实施例所提供的含有金属铟的耐高温抗氧化焊锡粉；助焊剂包括以下重量百分数的组分：松香树脂65％（其中，聚合松香、氢化松香重量比为3：1）、抗氧化剂1.5％、缓蚀剂1％、润湿增强剂1.6％、活化剂11％、触变剂4.8％以及余量的溶剂。所述溶剂包括乙二醇、丁二醇和已二醇（其中，乙二醇、丁二醇和已二醇的体积比1：1：2）。

性能测试

对以上实施例和对比例制得的锡膏按照相关标准进行性能测试，测试结果如表 1所示。

表1测试结果

测试项目	扩展率（100%）	相对润湿力（100%）	焊接表面残留	抗氧化性	产品良率（100%）
						标准	≥75	＞35	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	≥90
实施例1	96	57	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	99
						实施例2	95	50	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	97
实施例3	96	52	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	96
						实施例4	90	46	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	84
实施例5	83	56	无残留	常温条件下存放48小时有氧化现象	79
						实施例6	94	55	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	95
实施例7	88	51	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	86
						实施例8	90	54	有残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	89
实施例9	92	55	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	95
						实施例10	86	49	部分残留	常温条件下存放48小时有氧化现象	83
实施例11	97	55	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	98
						实施例12	94	54	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	96
实施例13	88	50	无残留	常温条件下存放48小时有氧化现象	86
						实施例14	83	49	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	85
实施例15	90	54	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	95
						实施例16	93	44	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	88
实施例17	95	53	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	93
						实施例18	86	50	部分残留	常温条件下存放48小时有氧化现象	89
实施例19	85	55	无残留	常温条件下存放48小时无氧化现象	90

由表1的测试结果可以看出：

1）由实施例1~5和10可以看出，锡膏中焊锡粉的具体金属组成影响锡膏的整体性能，在锡膏中，焊锡粉和助焊剂的成分之间协同起作用，润湿效果好，有助于金属之间以更强的金属化学键结合，形成一种连续性的结合进而增加了延展性和良率；

2）由实施例1和6、7可以看出，焊锡粉的金属粒径过大，存在不能满足细间距焊接技术的要求的情况。锡粉颗粒也不是越小越好，焊料粉末粒径过小时，表面活性高，有时会产生氧化等变质问题，导致良率变低；

3）由实施例1和8、9、15、19可以看出，当松香树脂的含量过少，焊后表面有残留物，因为松香树脂含量过少时，导致溶剂和活化剂进行复配后无法实现最优的功能，助焊剂活性差。本发明选用聚合松香和氢化松香锡膏复配，抗氧化性好，得到的锡膏稳定性强，产品良率可达到99%；

4）由实施例1和12、13可以看出，抗氧化剂的种类和含量影响助焊剂的性能，2 ,6-二叔丁基-4-甲基苯酚是一种常用的抗氧化剂，购买方便，但是其单独用于本发明的配方中效果并不理想。发明人发现将苯并三氮唑与2 ,6-二叔丁基-4-甲基苯酚复配使用，可以显著提高2 ,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的抗氧化性能，进而使得本发明的抗氧化剂剂作用效果更优。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种锡膏，其特征在于，包括以下重量百分数的组分：焊锡粉78%~83%、助焊剂17%~22%；其中，所述焊锡粉包括以下重量百分数的组分：铅90%~95%、锡3%~5%、银2%~3%、铟0.2%~1.0%；铅的粒径为0.1μm~2μm，锡的粒径为0.1μm~3μm，银的粒径为0.1μm~3μm；铟的粒径为0.05μm~2μm；所述助焊剂包括以下重量百分数的组分：松香树脂58％~69％、抗氧化剂1.0％~2％、缓蚀剂0.1％~1％、润湿增强剂0.1％~2％、活化剂7.8％~15％、触变剂2.4％~5.5％以及余量的溶剂；

所述松香树脂包括聚合松香、氢化松香中的一种或多种，所述溶剂包括乙二醇、丁二醇、已二醇中的一种或多种；所述活化剂包括草酸、山梨酸、丁二酸、己二酸、硬脂酸中的一种或多种；所述抗氧化剂包括苯并三氮唑和/或2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。

2.根据权利要求1所述的锡膏，其特征在于，包括以下重量百分数的组分：焊锡粉82%、助焊剂18%；其中，所述助焊剂包括以下重量百分数的组分，松香树脂65％、抗氧化剂1.5％、缓蚀剂1％、润湿增强剂1.6％、活化剂11％、触变剂4.8％以及余量的溶剂；所述松香树脂包括聚合松香和氢化松香，聚合松香和氢化松香重量比为2：3，所述溶剂包括乙二醇、丁二醇和已二醇。

3.一种权利要求1或2所述的锡膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将松香树脂加入到溶剂中，搅拌；

2）加入触变剂加热搅拌直至完全溶解，得到混合物；

4.根据权利要求3所述的锡膏的制备方法，其特征在于，所述步骤3）还包括用研磨机在5000r/min～5500r/min的转速下研磨助焊剂至粒径小于13μm，得到助焊剂。

5.一种权利要求1所述的锡膏的应用，其特征在于，所述锡膏应用于电子元器件产品内部焊接。