專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于高含鉍錫膏的助焊膏及其制備方法
一種用于高含鉍錫膏的助焊膏及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電子工業(yè)中所用的焊接材料領(lǐng)域，特別涉及一種用于高含鉍量錫膏的助焊膏及其制備方法。
背景技術(shù)：
錫膏(solder paste，也稱(chēng)焊錫膏)是電子印制電路板回流焊接中所使用的焊接材料，由焊料粉和助焊膏混合攪拌而成的。焊料粉又稱(chēng)錫粉，主要由錫構(gòu)成，根據(jù)需要，可在錫中添加一定量的銀、鉍等金屬，其粒徑通常為20-75Mffl。助焊膏是一種膏狀焊接組合物，通常包含樹(shù)脂、觸變劑、溶劑、活化劑、緩蝕劑及其他助劑。助焊膏在錫膏中有兩個(gè)功能一是幫助焊接，即在受熱時(shí)去除金屬氧化物，故需在助焊膏中添加活化劑；二是作為焊料粉的載體，助焊膏需添加樹(shù)脂、溶劑等，并調(diào)配成合適的膏狀。錫膏在焊接后形成的殘余物分布在焊點(diǎn)周?chē)?，助焊膏殘余物不僅需要做到絕緣電阻高、無(wú)腐蝕，還要求無(wú)色、透明，具有比較好的產(chǎn)品外觀。
隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展，錫膏作為應(yīng)用于電子元器件與電路板之間的焊接材料，因其工藝制程簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、適應(yīng)高密度集成電路焊接等優(yōu)點(diǎn)，使用量逐步增大，對(duì)錫膏的要求也更加嚴(yán)格。在高密度電路板，使用二次回流乃至多次回流的工藝應(yīng)用也趨于增加，作為焊接材料的錫膏在焊接熔化溫度的方面也必須加以區(qū)分。在針對(duì)溫度敏感的電子元器件焊接工藝以及特殊要求低溫焊接的回流工藝中，迫切需要一種熔化溫度低的錫膏。由于添加鉍能有效降低焊料的熔點(diǎn)，且電子無(wú)鉛化已經(jīng)成為一種普遍的要求，故高含鉍錫膏成為無(wú)鉛化低溫焊接材料的首選。
普通用的錫膏(如SnAgCu等)，其合金熔點(diǎn)較高，在完成焊接的回流工藝中，回流受熱時(shí)間長(zhǎng)，回流時(shí)焊料的溫度高，普通的有機(jī)酸與有機(jī)胺助焊膏有較長(zhǎng)的活化時(shí)間，去除氧化物的效果也較好，焊接后的錫膏殘余物容易做到無(wú)色透明。而高含鉍錫膏(Bi >25%)由于鉍(Bi)含量高，且鉍比較容易氧化，氧化物性質(zhì)穩(wěn)定，難以去除。同時(shí)，高含鉍錫膏的熔點(diǎn)較低，普通助焊膏中的活化劑發(fā)揮助焊活性的時(shí)間短、溫度低，因此，高含鉍錫膏在完成焊接后，在錫膏殘余物中易出現(xiàn)未被活性劑完全去除的氧化物，且此氧化物為黑色物質(zhì)。此黑色物質(zhì)不僅嚴(yán)重影響了焊點(diǎn)外觀，且對(duì)焊點(diǎn)間的絕緣電阻也有較大影響。剛開(kāi)封啟用的高含鉍錫膏，這種回流產(chǎn)生的黑色物質(zhì)還不明顯，當(dāng)錫膏在印刷機(jī)上長(zhǎng)時(shí)間印刷，特別是在高濕度環(huán)境下，錫膏氧化明顯加劇，黑色物質(zhì)問(wèn)題就顯得很突出了。SMT工藝通常要求錫膏的鋼網(wǎng)壽命大于8小時(shí)，因此，如何避免高含鉍錫膏在高濕環(huán)境下產(chǎn)生黑色物質(zhì)，就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)難題。
傳統(tǒng)錫膏中所用的助焊膏通常含有鹵素材料，它是錫膏中的高效活化劑，具有表面凈化作用，在焊接時(shí)能保護(hù)焊料不被氧化，同時(shí)去除焊料粉中的氧化物。但是焊后的錫膏殘余物有腐蝕性，且降低絕緣電阻，對(duì)產(chǎn)品的力學(xué)性能和電氣性能存在著潛在的不良影響。 隨著人們對(duì)環(huán)保的日益關(guān)注，鹵素被禁止使用在電子產(chǎn)品中。這增加了解決高含鉍錫膏產(chǎn)生黑色物質(zhì)問(wèn)題的難度。
中國(guó)專(zhuān)利CN1569383A公開(kāi)了一種高粘附力無(wú)鉛焊錫膏配方，該焊錫膏采用 SnAgCuBiNi基無(wú)鉛錫粉，通過(guò)添加占焊劑質(zhì)量35%_50%的幾種特定樹(shù)脂來(lái)提高錫膏的粘附力。中國(guó)專(zhuān)利CN1123210A中公開(kāi)了三種錫粉表面處理方法來(lái)提高錫膏的穩(wěn)定性，該專(zhuān)利未涉及到助焊膏。中國(guó)專(zhuān)利CN1184017A中指出，用10個(gè)碳原子以上的聚鹵脂肪族化合物或脂環(huán)式化合物作為活化劑，這樣調(diào)配而成的焊錫膏既具有良好的潤(rùn)濕性能而又具有良好的貯存穩(wěn)定性。中國(guó)專(zhuān)利CN101695794B公開(kāi)了一種錫鉍銅焊錫膏及其制備方法，該專(zhuān)利所使用的合金為SnBil7CuO. 5。上述專(zhuān)利均未解決高含鉍錫膏產(chǎn)生黑色物質(zhì)的技術(shù)問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于高含鉍錫膏的助焊膏及其制備方法，使用該助焊膏調(diào)配而成的高含鉍錫膏，具有長(zhǎng)時(shí)間印刷不產(chǎn)生黑色殘余物的突出特點(diǎn)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種高含鉍錫膏，該高含鉍錫膏含有本發(fā)明中的助焊膏，在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生黑色殘余物。
所述用于高含鉍錫膏的助焊膏按重量百分比，其組成如下樹(shù)脂20%-60%，溶劑20%-50 %，觸變劑2%-8%，活化劑2%_10%，緩蝕劑0. 05%_10%，抗氧化劑 0.05%-10%。
所述樹(shù)脂既可以是天然樹(shù)脂，也可以是合成樹(shù)脂，例如聚合松香、氫化松香、改性松香、亞克力松香等中的一種或幾種的組合。
所述溶劑的沸點(diǎn)優(yōu)選為200°C -300°C，具體可為醇類(lèi)、醇醚類(lèi)、酯類(lèi)、碳?xì)漕?lèi)或芳香族有機(jī)溶劑中的一種或幾種的組合。極性相對(duì)較強(qiáng)的有機(jī)溶劑，如醇類(lèi)、酯類(lèi)、醇醚類(lèi)， 具體例子有二甘醇、三甘醇、乙基己二醇、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單己醚、二乙二醇單辛醚、二甘醇乙醚、丙二醇苯醚等，其溶解松香能力強(qiáng)，但也易吸潮，容易產(chǎn)生黑色物質(zhì)。極性相對(duì)較低的有機(jī)溶劑，如碳?xì)漕?lèi)、芳香族，具體例子有十三烷、十四烷、二甲苯等，其對(duì)對(duì)松香的溶解性較差，與焊料粉末的親和性也比較差。為了取得較好的溶解效果，同時(shí)避免黑色物質(zhì)的產(chǎn)生，本發(fā)明優(yōu)選的是將上述極性相異的有機(jī)溶劑按比例混合后使用。所述觸變劑選自氫化蓖麻油、改性氫化蓖麻油、硬脂酸酰胺、亞乙基雙硬脂酸酰胺等中的一種或幾種的組合。
所述活化劑為鹽類(lèi)化合物，所述鹽類(lèi)化合物由氨羧化合物與胺類(lèi)化合物反應(yīng)生成。所述氨羧化合物可為羥乙基乙烯二胺三乙酸、環(huán)己二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、三乙四胺六乙酸等中的一種或幾種的組合。所述胺類(lèi)化合物可為單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三異丙醇胺、N-甲基咪唑、N-乙基咪唑、苯基咪唑、2-乙基咪唑、環(huán)己胺等中的一種或幾種的組合。
所述緩蝕劑選自1，2，3-苯駢三氮唑、苯駢咪唑或甲基苯駢三氮唑等中的一種或幾種的組合。
所述抗氧化劑包括酚類(lèi)化合物、磷酸酯類(lèi)化合物、含硫化合物、生育酚及其衍生物、抗壞血酸及其衍生物等中的一種或幾種的組合。
所述用于高含鉍錫膏的助焊膏的制備方法包括以下步驟1)按比例分別稱(chēng)取樹(shù)脂，溶劑，觸變劑，活化劑，緩蝕劑以及抗氧化劑；2)將步驟1)所得的樹(shù)脂，溶劑，觸變劑混合均勻得混合物A，3)再將驟1)所得的活化劑，緩蝕劑和抗氧化劑加入步驟2)所得的混合物A中得混合物B，將所得混合物B研磨成膏狀物質(zhì)，即得該助焊膏。
在步驟3)中，所述膏狀物質(zhì)的膏體細(xì)度最好小于ΙΟμπι。
本發(fā)明中的高含鉍錫膏按重量百分比，其組成為焊料粉85%_94%，所述助焊膏 6%-15%。
所述焊料粉的粒徑通常為25 - 45μπι、20 — 38 μπι或更細(xì)，可為Sn42Bi58、 SnBi30Cu0. 5、SnBi35Agl等中的任一一種。所述焊料粉可通過(guò)離心或超聲霧化工藝霧化并篩分而得，其鉍含量>25%。
本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化選擇助焊膏中的活化劑，使得使用該助焊膏配置的高含鉍錫膏在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生黑色的殘余物，同時(shí)也保持了高含鉍錫膏的貯存穩(wěn)定性、潤(rùn)濕性和印刷性等優(yōu)良性能。從而有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提高了產(chǎn)品的良率，取得了很好的效益。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)通過(guò)實(shí)施例與對(duì)比例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，并通過(guò)實(shí)施例與對(duì)比例的檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)說(shuō)明本發(fā)明達(dá)到的顯著作用。實(shí)施本發(fā)明的方式不限于實(shí)施例，而僅僅是舉例說(shuō)明。
實(shí)施例1按表1中的重量百分比，將氫化松香、聚合松香、二乙二醇單己醚、二甲苯、氫化蓖麻油按比例加入燒杯中，加熱至澄清后慢速攪拌冷卻。再稱(chēng)入羥乙基乙烯二胺三乙酸三乙醇胺鹽、抗壞血酸、1，2，3-苯駢三氮唑，并用三輥研磨機(jī)研磨，用刮板細(xì)度劑進(jìn)行檢測(cè)，膏體細(xì)度小于IOMffl即可得助焊膏。
實(shí)施例2按表1中的重量百分比，將氫化松香、聚合松香、二乙二醇單己醚、二甲苯、氫化蓖麻油按比例加入燒杯中，加熱至澄清后慢速攪拌冷卻。再稱(chēng)入環(huán)己二胺四乙酸三乙醇胺鹽、抗壞血酸、1，2，3-苯駢三氮唑，并用三輥研磨機(jī)研磨，用刮板細(xì)度劑進(jìn)行檢測(cè)，膏體細(xì)度小于 IOMffl即可得助焊膏。
對(duì)比例1按表1中的重量百分比，將氫化松香、聚合松香、二乙二醇單己醚、二甲苯、氫化蓖麻油按比例加入燒杯中，加熱至澄清后慢速攪拌冷卻。再稱(chēng)入丁二酸三乙醇胺鹽、抗壞血酸、 1，2，3-苯駢三氮唑，并用三輥研磨機(jī)研磨，用刮板細(xì)度劑進(jìn)行檢測(cè)，膏體細(xì)度小于IOMffl即可得助焊膏。
表 權(quán)利要求
1.一種用于高含鉍錫膏的助焊膏，其特征在于，按重量百分比，其組成如下樹(shù)脂 20%-60%，溶劑20%-50 %，觸變劑2%-8%，活化劑2%_10%，緩蝕劑0. 05%-10%，抗氧化劑 0.05%-10%。
2.如權(quán)利要求1所述的用于高含鉍錫膏的助焊膏，其特征在于，所述樹(shù)脂為聚合松香、 氫化松香、改性松香、亞克力松香中的一種或幾種的組合；所述溶劑為醇類(lèi)、醚類(lèi)、酯類(lèi)、碳?xì)漕?lèi)或芳香族有機(jī)溶劑中的一種或幾種的組合；所述觸變劑選自氫化蓖麻油、改性氫化蓖麻油、硬脂酸酰胺、亞乙基雙硬脂酸酰胺中的一種或幾種的組合。
3.如權(quán)利要求2所述的用于高含鉍錫膏的助焊膏，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為二甘醇、三甘醇、乙基己二醇、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單己醚、二乙二醇單辛醚、二甘醇乙醚、 丙二醇苯醚中的一種或幾種與十三烷、十四烷、二甲苯中的一種或幾種的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的用于高含鉍錫膏的助焊膏，其特征在于，所述活化劑為鹽類(lèi)化合物。
5.如權(quán)利要求4所述的用于高含鉍錫膏的助焊膏，其特征在于，所述鹽類(lèi)化合物由氨羧化合物與胺類(lèi)化合物反應(yīng)生成。
6.如權(quán)利要求5所述的用于高含鉍錫膏的助焊膏，其特征在于，所述氨羧化合物為羥乙基乙烯二胺三乙酸、環(huán)己二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、三乙四胺六乙酸等中的一種或幾種的組合；所述胺類(lèi)化合物為單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三異丙醇胺、N-甲基咪唑、 N-乙基咪唑、苯基咪唑、2-乙基咪唑、環(huán)己胺等中的一種或幾種的組合。
7.如權(quán)利要求1所述的用于高含鉍錫膏的助焊膏，其特征在于，所述緩蝕劑選自 1，2，3-苯駢三氮唑、苯駢咪唑或甲基苯駢三氮唑中的一種或幾種的組合；所述抗氧化劑為酚類(lèi)化合物、磷酸酯類(lèi)化合物、含硫化合物、生育酚及其衍生物、抗壞血酸及其衍生物中的一種或幾種的組合。
8.一種用于高含鉍錫膏的助焊膏的制備方法，其特征在于，包括以下步驟按權(quán)利要求1中的比例分別稱(chēng)取樹(shù)脂，溶劑，觸變劑，活化劑，緩蝕劑以及抗氧化劑；將步驟1)所得的樹(shù)脂，溶劑，觸變劑混合均勻得混合物A ；再將驟1)所得的活化劑，緩蝕劑和抗氧化劑加入步驟2)所得的混合物A中得混合物 B，將所得混合物B研磨成膏狀物質(zhì)，即得該助焊膏。
9.一種高含鉍錫膏，其特征在于，按重量百分比，其組成為焊料粉85%-94%，權(quán)利要求 1所述的助焊膏6%-15%。
10.如權(quán)利要求9所述的高含鉍錫膏，其特征在于，所述焊料粉中鉍含量>25%。
全文摘要
本發(fā)明屬于電子工業(yè)中所用的焊接材料領(lǐng)域，提供一種用于高含鉍錫膏的助焊膏及其制備方法，所述用于高含鉍錫膏的助焊膏按重量百分比，其組成為樹(shù)脂20%-60%，溶劑20%-50%，觸變劑2%-8%，活化劑2%-10%，緩蝕劑0.05%-10%，抗氧化劑0.05%-10%。本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化選擇助焊膏中的活化劑，使得使用該助焊膏配置的高含鉍錫膏在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生黑色的殘余物，同時(shí)也保持了高含鉍錫膏的貯存穩(wěn)定性、潤(rùn)濕性和印刷性等優(yōu)良性能。從而有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提高了產(chǎn)品的良率，取得了很好的效益。
文檔編號(hào)B23K35/363GK102513735SQ201110443599
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者孫洪日, 羅禮偉, 鄭序漳 申請(qǐng)人:廈門(mén)市及時(shí)雨焊料有限公司