CN85102604A - 树脂型锡焊助焊剂 - Google Patents

Abstract

本发明是关于锡焊助焊剂的配方。要解决的 问题是，在助焊剂各项性能合格的同时提高电绝 缘性、扩展率，扩大助焊剂用途，选择合理的配 方，达到取材方便、降低成本，无须洗涤、烘干。 本发明的成份及重量配比为：

特级松香 5—30％

松香衍生物 1—20％

有机溶剂 50—90％

胺的卤化物 0.1—5％

十六烷基三甲基溴化胺0.1—1％

有机酸 0.1—5％

软脂酸盐 0.1—5％

苯骈三氮唑 0.01—0.5％ 本发明可用于印刷电路板的自动波峰焊、浸焊及 手工焊做为助焊剂，也可用于印刷电路板和电子 元器件引线的防氧化预涂复。

Description

本发明是关于适用锡焊的树脂型锡焊助焊剂的配方。

以锡铅基为焊料的锡焊技术是电子工业重要的生产技术之一，实践证明：印刷电路中的虚焊缺陷是电子装置的主要隐患，而电子元器件引线与印刷电路板之间的可焊性欠佳是造成虚焊的主要原因，为了解决这个问题，提高电子元器件引线与印刷电路板之间的可焊性，就必须选择适当的助焊剂，以除去被焊接金属及焊料表面的氧化膜和其它污物，并降低熔融焊料的表面张力，使之与被焊金属互相润湿，使焊料与被焊物表面紧密的结合。为此多年来国内外出现了许多可用于锡焊的助焊剂。根据现有助焊剂的主要成份大体可分成四种类型：树脂型助焊剂、无机盐助焊剂、水溶性助焊剂、有机助焊剂。下面分别介绍各种类型的助焊剂：

树脂型助焊剂的主要成份是松香。溶剂选择含有1-3个碳原子的醇类松香是传统的助焊剂，无腐蚀性，但是松香助焊能力差，电绝缘性能不稳定，不适用于自动焊接流水线，为了提高助焊活性，国外曾有不少专利采用在松香中添加各种活性剂。这里所摘录的助焊剂专利：日本公开特许78-05051所描述的助焊剂配方就属于树脂型助焊剂：

聚合松香    15%

松香    13%

异丙醇    70%

乙胺盐酸盐    1%

十二烷基-甲基胺盐酸盐    1%

添加某些活性剂固然能提高助焊能力，但同时引起腐蚀性增加，电性能下降。

无机盐助焊剂的主要成份是：无机盐类，无溶剂，助焊时是以熔融状态存在。它具有助焊能力强，可用于包括贵金属在内的许多金属及其合金的锡焊，具有优越的助焊性，原料易得，价格便宜，但焊后残渣具有较强的腐蚀性，焊后必须洗涤、烘干，增加了两道工序，而且对于不适合洗涤、烘干的电子元器件或整机产品实际上无法使用这类助焊剂。

水溶性助焊剂的主要成份是：无机酸及其相应的盐类、有机酸及其相应的盐类、含氯的有机物及其他一些有机物等，溶剂以水为主。但是，某些水溶性助焊剂使用后留下具有腐蚀性的残渣，致使电性能降低，故必须洗涤，烘干，增加了两道洗涤、烘干的工序。另一些水溶性助焊剂使用后不能产生可复盖于电路板和焊点表面的保护膜，虽不必设置洗涤、烘干两道工序、但是由于印刷电路与焊点都暴露于空气中，容易受到潮湿空气腐蚀。

有机助焊剂的主要成份是：不含树脂类的并能溶于有机溶剂的有机物，溶剂可选用甘油、乙二醇、石油烃、乙醇胺、氟里昂113等。这类助焊剂焊后无胶粘的残留物，较适用于集成电路以及要求不留助焊剂残渣的锡焊操作，但是还必须洗涤、烘干，故要多了两道工序，而且还存在与水溶性助焊剂相类似的不足，其价格也较为昂贵。

随着电子工业的发展，焊接技术从传统的手工电烙铁点焊过渡到自动化波峰焊、浸焊流水线焊接新工艺，以及在电阻炉，热风炉中焊接，近年来国外又发展了采用预置焊料热风焊接、红外加热、激光加热等焊接技术，特别是微型大规模集成电路块的出现。由于这些新技术、新产品的开发应用，对助焊剂的各项性能提出了更高的要求。

根据新技术、新产品的需要，本发明的任务是：其一：达到在保持助焊剂各项指标合格的基础上，提高助焊剂的电绝缘性和扩展率。其二：达到扩大助焊剂的适用范围，达到既满足自动波峰焊流水线对助焊剂的要求：扩展率不小于90%，助焊剂残渣表面绝缘电阻值不小于1×10¹¹欧姆。铜板腐蚀试验合格，不粘着性试验合格、难燃试验合格、在流水线上能顺利发泡涂布，不产生沉淀。同时满足印刷电路板对预涂复助焊剂的要求：扩展率不小于75%，预涂助焊剂表面绝缘电阻不小于1×10¹²欧姆，粘度适中，干燥迅速且干燥过程中不产生气孔、长时间使用不产生沉淀。能顺利用于滚筒涂布，亦能适用于手工涂布。而且助焊剂对铜及其铜的合金、银、铁、镍合金同样具有优良的助焊作用焊接时不产生臭味。其三：达到原材料较便宜易得、降低成本。其四：达到在不降低电性能的情况下，助焊剂的残留物对印刷电路板有一定的防氧化保护作用，并且无须洗涤、烘干，节省两道工序。其五：根据以上的任务要求选择合适的助焊剂配方及配比。

为完成以上任务，本发明的技术解决方案是：在进行了一系列锡助焊剂助焊机理探讨、实验，以及对各种类型助焊剂的扩展率、腐蚀性、残渣表面绝缘电阻、水溶液电阻等全面测试的基础上，依据以下二点：其一：现有助焊剂专利中多数只选用一种胺的卤化物加入配方。本发明通过一系列的试验、分析，证实：某几种胺的卤化物配合作用的效果比单独选用一种胺的卤化物时的助焊效果更佳，并能使本发明的助焊剂不仅具有快速的助焊作用，而且在整个焊接过程中，能持续保持高度的助焊活性，焊接后这些物质基本上作用完毕，不留下残渣，可降低腐蚀性，此外不仅对铜及其合金具有优良的助焊性而且对可伐合金，铜镀镍合金亦具有良好的助焊作用。其二：现有助焊剂专利中多数只选用一种有机酸加入配方。本发明通过一系列的试验、分析，证实：某几种有机酸及其有机酸盐配合作用的效果比单纯选用一种有机酸及其有机酸盐的效果好，可以使助焊剂的扩展率更高，能使锡铅焊料与铜箔迅速互相润湿，并生成活性金属铜与锡铅的合金薄层，使焊接过程很快完成。据此对现有四种类型助焊剂进行筛选，选择了含有以松香及其衍生物、有机溶剂、胺的卤化物等为主要成份，并添加十六烷基三甲基溴化铵、有机酸、软脂酸盐、苯骈三氮唑等组配成树脂型锡焊助焊剂，其配方的重量百分配比为：

特级松香    5-30%

松香衍生物    1-20%

有机溶剂    50-90%

胺的卤化物    0.1-5%

十六烷基三甲基溴化铵    0.1-1%

有机酸    0.1-5%

软脂酸盐    0.1-5%

苯骈三氮唑    0.01-0.5%

其中：

松香衍生物可选用：

氢化松香、聚合松香、溴化松香、氯化松香、松香改性酚醛树脂、松香甘油酯、松香顺丁烯二酸酯、松香季戊四醇酯、松香改性醇酸树脂等等。

有机溶剂可选用：

异丙醇、乙醇、丙酮、苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、石油醚、己烷等等。

胺的卤化物的通式为：

H₂R₁R₂NX

其中R₁、R₂分别表示含有1-20个碳原子的烷基或者表示氢原子，其中X表示氟、氯、溴等卤素原子。胺的卤化物可选用：乙胺氢溴酸盐、二乙胺氢溴酸盐、正丁胺盐酸盐、二丁胺氢氟酸盐、乙胺氢氟酸盐、环己胺盐酸盐、苯胺盐酸盐、十二烷基胺氢氟酸盐、十八烷基胺氢溴酸盐、4-溴苯乙酰基溴、2-溴乙胺氢溴酸盐、松香胺氢氟酸盐等等。

有机酸的通式为：

其中R表示含有6-20个碳原子的烃基，n表示阿拉伯数字1、2，有机酸可选用：癸二酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、月桂脂酸、豆蔻脂酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、花生酸等等。

软脂酸盐的通式为：

其中M表示锡、铅、锌、铜、镁等金属原子、软脂酸盐可选用：软脂酸锡、软脂酸铅、软脂酸锌、软脂酸铜、软脂酸镁等等。

本发明的树脂型锡焊助焊剂是选用以醇类为混合溶剂的主要成分，溶剂中的其他成分可以选用：乙醇、丙酮、苯、甲苯、石油醚、己烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯等，配方中除溶剂以外的化学物质均为溶质。

本发明的优点及效益是：按照本发明配方制成的树脂型锡焊助焊剂的样品经日本国日立制作所横滨工场按照日本工业标准JIS-Z3283-1976及美国保险商实验室标准UL-94标准对其性能进行测试，同时还与日本助焊剂的优质品试样GX-7（日本日立公司现用品）进行了对比。以下“表1”是日本工业标准JIS-Z3283-1976A级标准，与本发明的样品及日本日立公司现用品GX-7比较的结果。“表2”是用美国保险商实验室标准，UL-94V-O级标准对本发明的样品及日本GX-7样品进行比较测试的结果。“表3”是：本发明的样品与日本GX-7样品进行电绝缘性能的对比测试的数据结果。

据以上数据可以清楚的知道本发明的树脂型锡焊助焊剂各项指标都符合日本工业标准JISZ3283-1976规定的A级标准及美国保险商实验室标准的UL-94V-O级，特别是与日本助焊剂优质品GX-7样品对比，证明本发明的样品各项指标都达到日本的助焊剂GX-7样品的性能。但是电绝缘性较其更好，即绝缘电阻比GX-7高出一个数量级，同时实际使用效果证明：本发明的树脂型锡焊助焊剂除各项指标都符合日本、美国的指标，而且电绝缘性、扩展率都较高，电绝缘电阻为1×10¹³欧姆，扩展率90%以上，致使本助焊剂的适用范围扩大，既可满足自动波峰焊流水线对扩展率不小于90%，助焊剂残渣表面电阻值不小于1×10¹¹欧姆的要求，又可满足印刷电路板对预涂复助焊剂的要求：扩展率不小于75%预涂助焊剂表面绝缘电阻不小于1×10¹²欧姆，同时由于本发明具备了铜板腐蚀试验合格，不粘着性试验合格、难燃试验合格、在自动波峰焊流水线能顺利发泡涂布，不产生沉淀，再之由于具备了粘度适中，干燥迅速且干燥过程中不产生气孔，长时间使用不产生沉淀，能顺利用于滚筒涂布，并能适用于手工涂布。同时对铜及其铜的合金、银、金具有优良的助焊能力，对铁、镍合金等金属材料具有良好的助焊能力，焊接时不产生臭味。故此本发明适用于印刷电路板的自动波峰焊流水线以及手工焊接做为助焊剂使用，又可以预涂复于印刷电路板和电子元器件引线上起防氧化保护剂作用。使用本发明的树脂型锡焊助焊剂，具有焊点合格率高，上锡均匀焊点饱满;光泽适中，消光性好，不刺眼，有利于人工检验焊点;焊接时烟雾少，无刺激性气味;焊后残渣少，其少量残渣无腐蚀性，并能形成保护膜，复盖于电路板与焊点的表面以保护铜箔与焊点不被空气氧化;少量残渣不影响电性能，无须清洗、烘干，可节省两道工序，还具有取材方便，成本低，本发明的树脂型锡焊助焊剂的价格仅为进口助焊剂优质品的30%，由于性能达到和超过进口助焊剂，故可以完全代替进口助焊剂应用于生产上，以节省大批外汇。总之，由于本发明具有性能指标高，助焊能力强，可焊性好，无腐蚀，适用面广，完全可以满足开发新技术，新产品的需要。

表1：

表2：

表3测试条件：40±2℃、72H_r，电阻大于1×10¹¹Ω（单位：Ω）

注1：以上表1、表2、表3中的数据是由日本国日立制作所横滨工场用日本JIS    Z    3197-1976标准方法进行测试并按照日本工业标准JIS    Z    3283-1976    A级与美国保险商实验室标准UL-94V-0级衡量助焊剂性能是否合格。

注2：GX-7是日本日立公司现用品，是锡焊助焊剂优良品。

本发明实施例如下：

实施例一：

成分    重量%

特级松香    8%

聚合松香    5%

松香季戊四醇酯    2%

异丙醇    50%

乙醇    28%

丁胺盐酸盐    1.2%

十六烷基三甲基溴化铵    1%

癸二酸    4%

软脂酸锡    0.4%

苯骈三氮唑    0.4%

实施例二：

成分    重量%

特级松香    8%

氢化松香    5%

松香顺丁烯二酸酯    2%

异丙醇    63%

石油醚    15%

乙胺氢溴酸盐    0.5%

十六烷基三甲基溴化铵    0.1%

十八烷基胺氢溴酸盐    10%

油酸    2%

软酯酸铅    2%

苯骈三氮唑    0.4%

实施例三：

成分    重量%

特级松香    39%

松香改性酚醛树脂    3%

乙醇    40%

苯    15%

4-溴苯乙酰基溴    2%

十六烷基三甲基溴化铵    0.5%

硬脂酸    0.3%

软脂酸镁    0.1%

苯骈三氮唑    0.1%

实施例四：

成分    重量%

特级松香    10%

氯化松香    2%

松香甘油酯    8%

乙醇    70%

石油醚    7.5%

二乙胺氢溴酸盐    0.2%

松香胺盐酸盐    2%

苯甲酸    0.1%

软脂酸铅    0.1%

苯骈三氮唑    0.02%

十六烷基三甲基溴化铵    0.1%

Claims (5)

1、含有松香及其衍生物、有机溶剂、胺的卤化物的树脂型锡焊助焊剂，本发明的特征是，配方中还含有十六烷基三甲基溴化铵、有机酸、软脂酸盐、苯骈三氮唑等。

2、根据权利要求1其特征是，本助焊剂的配方由以下物质及重量百分比进行组配。

特级松香  5-30%

松香衍生物  1-20%

有机溶剂  50-90%

胺的卤化物  0.1-5%

十六烷基三甲基溴化铵  0.1-1%

有机酸  0.1-5%

软脂酸盐  0.1-5%

苯骈三氮唑  0.01-0.5%

3、根据权利要求1和权利要求2其特征是，胺的卤化物的通式为：H₂R₁R₂NX，其中R₁、R₂分别表示含有1-20个碳原子的烷基或者表示氢原子，其中X表示氟、氯、溴等卤素原子，胺的卤化物可选用：乙胺氢溴酸盐、二乙胺氢溴酸盐、正丁胺盐酸盐、二丁胺氢氟酸盐、己胺氢氟酸盐、环己胺盐酸盐、苯胺盐酸盐、十二烷基胺氢氟酸盐、十八烷基胺氢溴酸盐、4-溴苯乙酰基溴、2-溴乙胺氢溴酸盐、松香胺氢氟酸盐等，有机酸的通式为：R（COOH）n，其中R表示含有6-20个碳原子的烃基，n表示阿拉伯数字1、2，有机酸可选用：癸二酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、月桂脂酸、豆蔻脂酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、花生酸等，软脂酸盐的通式为：M（C₁₅H₃₁COO）₂其中M表示锡、铅、锌、铜、镁等金属原子，软脂酸盐可选用：软脂酸锡、软脂酸锌、软脂酸铅、软脂酸铜、软脂酸镁等，松香衍生物可选用：氢化松香、聚合松香、溴化松香、氯化松香、松香改性酚醛树脂、松香甘油酯、松香顺丁烯二酸酯、松香季戊四醇酯、松香改性醇酸树脂等，有机溶剂可选用：异丙醇、乙醇、丙酮、苯、甲苯乙酸乙酯、乙酸丁酯、石油醚、己烷等。

4、根据权利要求1和权利要求2其特征是，本助焊剂可选择的最佳物质及其重量百分配比为：

特级松香  8%

聚合松香  5%

松香季戊四醇酯  2%

异丙醇  50%

乙醇  28%

丁胺盐酸盐  1.2%

十六烷基三甲基溴化铵  1%

癸二酸  4%

软脂酸锡  0.4%

苯骈三氮唑  0.4%

5、根据权利要求3其特征是本助焊剂可选择的最佳物质及其重量百分配比为：

特级松香  8%  丁胺盐酸盐  1.2%

聚合松香  5%  十六烷基三甲基溴化铵  1%

松香季戊四醇酯  2%  癸二酸  4%

异丙醇  50%  软脂酸锡  0.4%

乙醇  28%  苯骈三氮唑  0.4%