CN117428369A - 一种激光软钎焊膏及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种激光软钎焊膏及其制备方法，其特征是：各组分按重量份为：高效气体释放抑制剂2‑4份、辛二酸3‑9份、苯甲酸1‑3份、DMER‑145松香35‑45份、氢化蓖麻油5‑12份、丙三醇18‑30份、二乙二醇己醚18‑30份；本发明将焊料飞溅率从1％减少至0.01％以下，实现了单件微波组件产品上的焊点不需返工的目标。经统计，单件微波组件产品返工成本为1‑3万元，在应用该锡膏后，提高了一次焊接成功率，省去了返工成本，经济效益明显。
Description
技术领域
本发明涉及助焊剂技术领域，尤其是涉及一种激光软钎焊膏及其制备方法。
背景技术
激光软钎焊技术作为一种高质量、高精度、低变形和高效率的焊接方法，它能够实现局部微小范围加热，能在电子元器件需要焊接的微小区域产生很高的温度，而焊点之外的区域则基本不受影响，非常适用于高可靠性、热敏感元器件的焊接。
它是利用激光束直接照射钎焊部位，钎焊部位吸收激光并转化成热能，加热部位温度急剧上升到钎焊温度，并导致钎料融化、润湿、铺展，激光照射停止后，钎焊部位迅速冷却，钎料凝固，从而形成牢固可靠的焊点。
但是，激光的能量密度高，升温速度快，现有的焊膏在进行激光钎焊时极易产生焊料飞溅，飞溅率多在1％以上，不仅影响了电子产品的外观，而且会造成组件产生短路，为产品质量埋下隐患，极大限制了激光钎焊技术在电子封装领域的应用，基于以上原因，需开发出一种适合激光钎焊使用的软钎焊膏。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种激光软钎焊膏及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种激光软钎焊膏及其制备方法，包含各组分按重量份为：改性硅油0.5-1份、有机硅改性聚醚酯0.5-1份、聚二甲基硅氧烷1-2份、辛二酸5-7份、苯甲酸1-3份、DMER-145松香35-40份、氢化蓖麻油5-10份、丙三醇18-25份、二乙二醇己醚18-25份。
制备方法为将组分中20％-30％的丙三醇(溶剂)、二乙二醇己醚(溶剂)加入辛二酸(活性剂)、苯甲酸(活性剂)，置于加热平台上，加热溶解混匀得到混合物A；另外取剩余的丙三醇(溶剂)、二乙二醇己醚(溶剂)和DMER-145松香(成膜剂)加热熔化混匀，然后加入混合物A、氢化蓖麻油(触变剂)、高效气体释放抑制剂加热搅拌至溶解混匀，冷却至室温，然后密封于5℃保存2天，由此得到助焊剂，将锡铅合金焊粉和配制好的助焊剂按照质量分数比为88：12混合，先手工搅拌至没有明显干粉的程度，然后置于搅拌机中进行搅拌，搅拌均匀后得到焊膏。
进一步，所述丙三醇与二乙二醇己醚的质量比例为1:1。
进一步，所述辛二酸与苯甲酸的质量比例为3:1。
进一步，所述高效气体释放抑制剂是质量比例为1:1:2的改性硅油、有机硅改性聚醚酯和聚二甲基硅氧烷。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明通过以特定比例搭配使用丙三醇与二乙二醇己醚，使溶剂获得优秀的热稳定性，减少焊接时产生的蒸汽与烟雾，同时对松香树脂保持良好的溶解度，并且一份子的丙三醇含有3个—OH，为活性剂电离出H+提供了良好的环境，能确保在整个激光钎焊过程中为活性剂功效的发挥提供良好的环境，二乙二醇己醚的加入能提高焊点的表面绝缘电阻，并具有一定的表面活性及润湿性能。
本发明通过以特定比例搭配使用辛二酸与苯甲酸，不仅满足了获得高活性抑制焊料飞溅的影响，焊接过程中无锡珠产生，产生的烟雾也较小，同时进一步增强了焊膏的湿润性，选用苯甲酸和辛二酸复配扩展率达到91.4％，满足了指标要求，并且由于本发明活性剂选择不含卤素活性剂，能够避免环境污染和对焊接料的腐蚀。
本发明通过DMER-145松香与溶剂活性剂的搭配，增强焊膏的湿润性并配合高密度的松香，使焊接时产生烟雾大幅降低，并将焊料飞溅率控制在0.01％以下。
本发明通过以特定比例搭配使用高效气体释放抑制剂，经过激光焊接测试，不仅减少了焊锡飞溅，同时减少了焊接过程中的烟雾产生。
本发明将焊料飞溅率从1％减少至0.01％以下，基本实现了单件微波组件产品上的焊点不需返工的目标。经统计，单件微波组件产品返工成本为1-3万元，在应用该锡膏后，提高了一次焊接成功率，省去了返工成本，经济效益明显。
附图说明
图1为不同溶剂对焊料飞溅的影响情况；
图2为不同活性剂对焊料飞溅的影响情况；
图3为不同成膜剂对焊料飞溅的影响情况；
图4为不同成膜剂制成的焊膏粘度图；
图5为不同气体释放抑制剂比例对焊料飞溅的影响情况。
图中：A、乙醇；B、乙二醇单丁醚；C、乙二醇；D、二乙二醇丁醚；E、二乙二醇己醚；F、丙三醇。
具体实施方式
一种激光软钎焊膏及其制备方法，包含各组分按重量份为：改性硅油0.5-1份、有机硅改性聚醚酯0.5-1份、聚二甲基硅氧烷1-2份、辛二酸5-7份、苯甲酸1-3份、DMER-145松香35-40份、氢化蓖麻油5-10份、丙三醇18-25份、二乙二醇己醚18-25份。
制备方法为将组分中20％-30％的丙三醇、二乙二醇己醚加入辛二酸、苯甲酸，并置于加热平台上，加热溶解混匀得到混合物A；另外取剩余的丙三醇、二乙二醇己醚和DMER-145松香加热熔化混匀，然后加入混合物A、氢化蓖麻油、高效气体释放抑制剂加热搅拌至溶解混匀，冷却至室温，然后密封于5℃保存2天，由此得到助焊剂，将锡铅合金焊粉和配制好的助焊剂按照质量分数比为88：12混合，先手工搅拌至没有明显干粉的程度，然后置于搅拌机中进行搅拌，搅拌均匀后得到焊膏。
实施例1，一种激光软钎焊膏及其制备方法，包含各组分按重量份为：改性硅油0.5份、有机硅改性聚醚酯0.5份、聚二甲基硅氧烷1份、辛二酸6份、苯甲酸2份、DMER-145松香38份、氢化蓖麻油8份、丙三醇22份、二乙二醇己醚22份。
制备方法为将组分中20％的丙三醇、二乙二醇己醚加入辛二酸、苯甲酸，并置于加热平台上，加热溶解混匀得到混合物A；另外取剩余的丙三醇、二乙二醇己醚和DMER-145松香加热熔化混匀，然后加入混合物A、氢化蓖麻油、高效气体释放抑制剂加热搅拌至溶解混匀，冷却至室温，然后密封于5℃保存2天，由此得到助焊剂，将锡铅合金焊粉和配制好的助焊剂按照质量分数比为88：12混合，先手工搅拌至没有明显干粉的程度，然后置于搅拌机中进行搅拌，搅拌均匀后得到焊膏，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.005％，产生的烟雾小。
实施例2，各组分按重量份为：改性硅油0.7份、有机硅改性聚醚酯0.7份、聚二甲基硅氧烷1.4份、辛二酸3份、苯甲酸1份、DMER-145松香40份、氢化蓖麻油10份、丙三醇25份、二乙二醇己醚25份，制备方法为将组分中25％的丙三醇、二乙二醇己醚加入辛二酸、苯甲酸，其他同实施例1，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.008％，产生的烟雾小。
实施例3，各组分按重量份为：改性硅油1份、有机硅改性聚醚酯1份、聚二甲基硅氧烷2份、辛二酸9份、苯甲酸3份、DMER-145松香45份、氢化蓖麻油12份、丙三醇30份、二乙二醇己醚30份，制备方法为将组分中30％的丙三醇、二乙二醇己醚加入辛二酸、苯甲酸，其他同实施例1，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.006％，产生的烟雾小。
对比例1，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的乙醇替换丙三醇与二乙二醇己醚，且组分中不添加松香与高效气体释放抑制剂,经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.45％，产生的烟雾较大。
对比例2，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的乙醇替换丙三醇与二乙二醇己醚，且组分中不添加松香与高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.38％，产生的烟雾较大。
对比例3，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的乙二醇单丁醚替换丙三醇与二乙二醇己醚，且组分中不添加松香与高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.33％，产生的烟雾较大。
对比例4，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的乙二醇替换丙三醇与二乙二醇己醚，且组分中不添加松香与高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.18％，产生的烟雾较大。
对比例5，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的二乙二醇丁醚替换丙三醇与二乙二醇己醚，且组分中不添加松香与高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.16％，产生的烟雾较大。
对比例6，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的丙三醇替换丙三醇与二乙二醇己醚，且组分中不添加松香与高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.15％，产生的烟雾较大。
结合图1能够看出，不同溶剂对焊料飞溅率存在较大影响，溶剂沸点越高，焊料的飞溅率会越低。
对比例8，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的硬脂酸替换辛二酸与苯甲酸，且组分中不添加松香与高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.55％，产生的烟雾较大。
对比例9，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的丁二酸替换辛二酸与苯甲酸，且组分中不添加松香与高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.35％，产生的烟雾较大。
对比例10，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的己二酸替换辛二酸与苯甲酸，且组分中不添加松香与高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.24％，产生的烟雾较大。
对比例11，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的葵二酸替换辛二酸与苯甲酸，且组分中不添加松香与高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.21％，产生的烟雾较大。
对比例12，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的戊二酸替换辛二酸与苯甲酸，且组分中不添加松香与高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.15％，产生的烟雾较大。
对比例13，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的辛二酸替换辛二酸与苯甲酸，且组分中不添加松香与高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.12％，产生的烟雾较大。
结合图2能够看出，活性剂的活性越强，飞溅率就越低。
对比例14，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的AX-E松香替换DMER-145松香，且组分中不添加高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.15％，产生的烟雾较大。
对比例15，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的125#松香替换DMER-145松香，且组分中不添加高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.1％，产生的烟雾较大。
对比例16，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，使用相同重量份的KE604松香替换DMER-145松香，且组分中不添加高效气体释放抑制剂，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.08％，产生的烟雾较大。
结合图3与图4能够看出，选取的松香黏度越高，能够获得更低的飞溅率。
对比例17，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，组分中不添加高效气体释放抑制剂。经测试，该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.07％，明显低于其他未添加高效气体释放抑制剂的方案，产生的烟雾中等。
对比例18，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，组分中高效气体释放抑制剂全部由改性硅油构成，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.06％，产生的烟雾中等。
对比例19，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，组分中高效气体释放抑制剂全部由有机硅改性聚醚酯构成，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.06％，产生的烟雾中等。
对比例20，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，组分中高效气体释放抑制剂全部由聚二甲基硅氧烷构成经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.05％，产生的烟雾中等。
对比例21，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，组分中高效气体释放抑制剂全部由质量比例1：1的改性硅油与有机硅改性聚醚酯构成，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.04％，产生的烟雾中等。
对比例22，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，组分中高效气体释放抑制剂全部由质量比例1：1的改性硅油与聚二甲基硅氧烷构成，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.03％，产生的烟雾中等。
对比例23，在实施例1的基础上，与实施例1不同在于，组分中高效气体释放抑制剂全部由质量比例1：1的有机硅改性聚醚酯与聚二甲基硅氧烷构成，经测试该焊膏激光钎焊时产生的飞溅率为0.03％，产生的烟雾中等。
表1为对比例18-23与实施例1的组分设计表，编号1-6分别对应对比例18-23、编号7对应实施例1，结合图5能够看出采用特定改性硅油、有机硅改性聚醚酯和聚二甲基硅氧烷比例的实施例1，在对焊料飞溅的抑制作用远优于单独使用其中一种或两种。
表1
本发明未详述部分为现有技术，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，旨在将落在等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (9)
1.一种激光软钎焊膏及其制备方法，其特征是：各组分按重量份为：高效气体释放抑制剂2-4份、辛二酸3-9份、苯甲酸1-3份、DMER-145松香35-45份、氢化蓖麻油5-12份、丙三醇18-30份、二乙二醇己醚18-30份，丙三醇与二乙二醇己醚的质量比例为1:1，辛二酸与苯甲酸的质量比例为3:1；制备方法为：将组分中20％-30％的丙三醇、二乙二醇己醚加入辛二酸、苯甲酸，加热溶解混匀得到混合物A；另外取剩余的丙三醇、二乙二醇己醚，将其加入DMER-145松香加热熔化混匀，然后加入混合物A、氢化蓖麻油、高效气体释放抑制剂加热搅拌至溶解混匀，冷却至室温，然后于5℃密封保存2天，由此得到助焊剂，将锡铅合金焊粉和配制好的助焊剂按照质量分数比为88：12混合，先搅拌至没有明显干粉的程度，然后置于搅拌机中进行搅拌，搅拌均匀后得到焊膏。
2.如权利要求1所述的一种激光软钎焊膏及其制备方法，其特征是：所述高效气体释放抑制剂是质量比例为1:1:2的改性硅油、有机硅改性聚醚酯和聚二甲基硅氧烷。
3.如权利要求1所述的一种激光软钎焊膏及其制备方法，其特征是：各组分按重量份为：高效气体释放抑制剂2份、辛二酸6份、苯甲酸2份、DMER-145松香38份、氢化蓖麻油8份、丙三醇22份、二乙二醇己醚22份。
4.如权利要求1所述的一种激光软钎焊膏及其制备方法，其特征是：各组分按重量份为：高效气体释放抑制剂2.8份、辛二酸3份、苯甲酸1份、DMER-145松香40份、氢化蓖麻油10份、丙三醇25份、二乙二醇己醚25份。
5.如权利要求1所述的一种激光软钎焊膏及其制备方法，其特征是：各组分按重量份为：高效气体释放抑制剂4份、辛二酸9份、苯甲酸3份、DMER-145松香45份、氢化蓖麻油12份、丙三醇30份、二乙二醇己醚30份。
6.如权利要求1-5所述的一种激光软钎焊膏及其制备方法，其特征是：所述制备方法中将组分中20％的丙三醇、二乙二醇己醚加入辛二酸、苯甲酸。
7.如权利要求1-5所述的一种激光软钎焊膏及其制备方法，其特征是：所述制备方法中将组分中25％的丙三醇、二乙二醇己醚加入辛二酸、苯甲酸。
8.如权利要求1-5所述的一种激光软钎焊膏及其制备方法，其特征是：所述制备方法中将组分中30％的丙三醇、二乙二醇己醚加入辛二酸、苯甲酸。
9.如权利要求1所述的一种激光软钎焊膏及其制备方法，其特征是：所述锡铅合金焊粉为：锡与铅质量比例63:37的锡铅合金焊粉。
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