一種抗氧滲透焊錫膏及其製備方法與流程

2024-01-29 14:34:15

本發明涉及焊料技術領域，尤其涉及一種抗氧滲透焊錫膏及其製備方法。

背景技術：

隨著電子產品向小型化、薄型化發展，表面組裝技術已經成為最為重要的電子產品裝聯技術，焊錫膏也成為最為重要的電子產品裝聯用焊接材料。表面組裝技術工藝流程主要分為三步：pcb焊盤上印刷錫膏、貼裝元器件、回流焊接。其中在回流焊接過程中，為了在複雜板組裝件上的各種元器件之間實現儘可能的均溫，一般要採用馬鞍型回流溫度曲線進行焊接；即在回流溫度曲線中，在回流區之前有一個持續時間長達1-2分鐘的高溫保持階段；這一高溫保持階段有利於印刷電路板上各種原件之間儘可能達到相同的溫度，但是其負面作用就是高溫氧化會消耗焊錫膏中的助焊錫膏裡面的活性成分，使活性減弱，導致在隨後的回流區階段助焊膏活性不足，進而導致諸如枕頭效應、虛焊等焊接缺陷的產生。

隨著電子產品裝聯向環保型工藝發展，所使用的焊接材料也從傳統的snpb焊錫膏轉變為以snagcu焊錫膏為主的無鉛化材料；由於無鉛化焊錫膏的熔點一般為220-230℃，而傳統的snpb焊錫膏熔點為183℃，因此回流焊接曲線的整體溫度水平也向上抬升了30℃左右；馬鞍型回流溫度曲線的高溫保持階段也從原來的150-170℃提升為180-200℃，因此，上面所提到的高溫氧化的負面作用也隨之被放大。

目前的錫膏技術，只是著眼於提高去氧化性能，但卻忽略了在高溫下焊錫膏自身被二次氧化的問題；因此，特別是針對回流溫度更高的環保型無鉛焊錫膏的應用，如何改善助錫膏自身的防氧滲透能力，或者說焊錫膏在經歷高溫保持階段之後有足夠的活性來保證回流階段的焊接效果，是助焊膏研製的關鍵技術難題和瓶頸。

因此，現有技術還有待於改進和發展。

技術實現要素：

鑑於上述現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種抗氧滲透焊錫膏及其製備方法，旨在解決現有焊錫膏在表面組裝過程中容易使助焊膏裡的活性成分氧化失活，從而導致焊接缺陷的問題。

本發明的技術方案如下：

一種抗氧滲透焊錫膏，其中，按重量百分比計，包括80-90%wt的錫粉以及10-20%wt的助焊膏，其中，所述助錫膏包括20-28%wt的丁醚、10-15%wt的丁烯、3-5%wt的緩蝕劑、2-5%wt的觸變劑改性氫化蓖麻油以及5-10%wt的活性劑。

所述的抗氧滲透焊錫膏，其中，所述活性劑包括60-80%wt的聚乙二醇、4-10%wt的丙二酸以及16-30%wt的二溴丁烯二醇。

所述的抗氧滲透焊錫膏，其中，所述觸變劑為改性氫化蓖麻油或聚苯胺中的一種。

所述的抗氧滲透焊錫膏，其中，所述緩蝕劑為咪唑、苯丙三唑、磺化木質素、膦羧酸、琉基苯並噻唑中的一種或多種。

一種如上所述任意一種抗氧滲透焊錫膏的製備方法，其中，包括步驟：

a、按重量百分比計，將20-28%wt的丁醚和10-15%wt的丁烯放入混合器中攪拌均勻，攪拌速度為8000-12000rpm，溫度為85-92℃；

b、向所述混合器中加入35-50%wt的松香樹脂，繼續攪拌至混合液呈透明狀；

c、待溫度降為70-80℃時，繼續加入3-5%wt的緩蝕劑，攪拌均勻；

d、待溫度降為55-65℃時，繼續加入2-5%wt的觸變劑，攪拌均勻；

e、待溫度降為40-50℃時，繼續加入5-10%wt的活性劑，製得助錫膏；

f、將80-90%wt的錫粉和10-20%wt助焊膏的攪拌均勻，製得所述抗氧滲透焊錫膏。

有益效果：本發明提供的抗氧滲透焊錫膏在馬鞍型回流溫度曲線條件下，儘管經歷了較長時間的高溫保溫，但是本發明通過配方改進明顯提高了助焊膏自身的抗氧化能力，從而將活性劑的損耗降到最低，進而保證在焊接過程中，獲得潤溼良好、焊點光亮、幾乎無錫珠的良好效果。

附圖說明

圖1為本發明一種抗氧滲透焊錫膏的製備方法較佳實施例的流程圖。

圖2為模擬的馬鞍型回流曲線示意圖。

具體實施方式

本發明提供一種抗氧滲透焊錫膏及其製備方法，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

本發明提供的抗氧滲透焊錫膏，按重量百分比計包括：80-90%wt的錫粉以及10-20%wt助焊膏的，其中，所述助錫膏包括20-28%wt的丁醚、10-15%wt的丁烯、3-5%wt的緩蝕劑、2-5%wt的觸變劑改性氫化蓖麻油以及5-10%wt的活性劑。

進一步，所述活性劑包括60-80%wt的聚乙二醇、4-10%wt的丙二酸以及16-30%wt的二溴丁烯二醇；本發明通過將所述三種物質加熱、混合攪拌至透明狀後，製得的活性劑能夠有效加強助焊膏的活性，並能夠在高溫後仍滿足後續的焊接需求，從而獲得優良的焊接效果；

具體地，由於本發明抗氧滲透焊錫膏中採用的活性劑為醇類和酸，兩者在加熱混合攪拌過程中，會產生基團，所述基團的氧鍵處於近飽和狀態，在回流溫度曲線的預熱階段(即溫度在200℃以下的階段)發生氧化反應的速率很慢，因此能夠保持相對穩定，從而最大限度地減少助焊膏中活性成分在預熱階段的損耗。同時，當回流溫度曲線進入到230℃以上的回流階段後，該基團開始分解出羧基和羥基等活性基團，從而在回流階段發揮出去除金屬表面氧化物以及輔助焊接的作用。

這樣就可以保證本發明提供的抗氧滲透焊錫膏在馬鞍型回流溫度曲線條件下，儘管經歷了較長時間的高溫保溫，但是通過配方改進明顯提高了助焊膏自身的抗氧化能力，從而將活性劑的損耗降到最低，進而保證在焊接過程中，獲得潤溼良好、焊點光亮、幾乎無錫珠的良好效果。

進一步，在本發明中，所述觸變劑為改性氫化蓖麻油或聚苯胺中的一種；所述緩蝕劑為咪唑、苯丙三唑、磺化木質素、膦羧酸、琉基苯並噻唑中的一種或多種；本發明優選改性氫化蓖麻油作為觸變劑，優選咪唑和苯丙三唑作為緩蝕劑。

進一步，本發明還提供一種如上所述任意一種抗氧滲透焊錫膏的製備方法，其中，如圖1所示，包括步驟：

s1、按重量百分比計，將20-28%wt的丁醚和10-15%wt的丁烯放入混合器中攪拌均勻，攪拌速度為8000-12000rpm，溫度為85-92℃；

s2、向所述混合器中加入35-50%wt的松香樹脂，繼續攪拌至混合液呈透明狀；

s3、待溫度降為70-80℃時，繼續加入3-5%wt的緩蝕劑，攪拌均勻；

s4、待溫度降為55-65℃時，繼續加入2-5%wt的觸變劑，攪拌均勻；

s5、待溫度降為40-50℃時，繼續加入5-10%wt的活性劑，製得助錫膏；

s6、將80-90%wt的錫粉和10-20%wt助焊膏的攪拌均勻，製得所述抗氧滲透焊錫膏。

下面通過具體實施例對本發明方案做進一步解釋說明：

實施例1

本發明提供一種抗氧滲透焊錫膏，其中包括,以下重量百分比計的組分：金屬錫粉80-90%wt，助焊膏10-20%wt，其中助焊膏按以下重量百分比計的組分：丁醚20-28%wt，丁烯10-15%wt，緩蝕劑咪唑和苯丙三唑3-5%wt，觸變劑改性氫化蓖麻油2-5%wt，加入活性劑5-10%wt，所述活性劑包括60-80%wt的聚乙二醇、4-10%wt的丙二酸以及16-30%wt的二溴丁烯二醇，作為本發明優選的實施方式。

上述抗氧滲透焊錫膏的製備方法包括以下步驟：

a、將丁醚20-28%wt，丁烯10-15%wt的比例放入混合器中進行攪拌分散，分散速率為10000rpm/min，分散溫度為90℃，混合分散，分散至透明裝狀，溫度不可超過92℃；

b、再向混合器中加入松香樹脂35-50%wt，分散速率為10000rpm/min，分散溫度為90℃，混合分散，分散至透明裝狀，無懸浮顆粒，用刮刀刮掉混合器邊上的原料。

c、將加熱爐去掉，等溫度降為80℃。然後加入緩蝕劑咪唑和苯丙三唑3-5%wt，混合分散，分散溫度在70-80℃，分散時間5min，分散速率為10000rpm/min。

d、加入觸變劑聚苯胺2-5%wt,分散溫度在60℃，分散時間5min，分散速率為19000rpm/min。

e、加入活性劑5-10%wt，分散溫度在50℃，分散時間5min，分散速率為13000rpm/min。在分散的過程注意分散效果。用刮刀小心刮淨壁上的觸變劑和原料；冷卻至室溫得到淺黃色膏狀，即助焊膏；

f、將80-90%wt的所述錫粉和10-20%wt的助焊膏攪拌均勻，製得所述抗氧滲透焊錫膏。

下面通過對比實驗來驗證本發明製備的抗氧滲透焊錫膏的效果：

對比例1中的焊錫膏中的活性劑為5-10%wt的丁二酸、已二酸或葵二酸中的一種或多種，其他成分與實施例1中的抗氧滲透焊錫膏成分一樣；

對比例2中的焊錫膏中的活性劑為5-10%wt的丁二醇，其他成分與實施例1中的抗氧滲透焊錫膏成分一樣；

一、載玻片錫珠試驗：

將實施例1、對比例1和對比例2所製得的焊錫膏分別進行載玻片錫珠試驗，具體試驗方法如下：將載玻片（76mm×25mm×0.2mm）放在0.2mm的鋼網下平行印刷2塊，將印刷好的載玻片放直接放在250℃(對於sac來說)的平板爐上加熱至焊膏重熔，注意在熔化過程中不需要蓋上培養皿（培養皿主要是加快升溫速度）；焊膏完全凝結後，小心水平取下載玻片，放置冷卻，待用顯微鏡觀察；觀察發現：採用實施例1所製得的抗氧滲透焊錫膏，載玻片的試驗無錫珠，焊點光亮；而對比例1和對比例2是採用正常活性劑所製得的焊錫膏，載玻片的試驗都有少量錫珠，且焊點發暗。

二、pcb板模擬馬鞍回流曲線的錫珠試驗：

為了更體現本發明的抗氧化滲透錫膏的特性，利用智能小型回流焊機來模擬馬鞍回流曲線；如曲線圖2所示進行回流焊接，焊後觀察pcb板錫珠情況；通過觀察發現：採用實施例1所製得的抗氧滲透焊錫膏，可滿足馬鞍型回流曲線焊接工藝中的持續高溫下，活性劑的減弱後，再降溫階段的焊接過程中，獲得潤溼良好、焊點光亮、幾乎無錫珠的良好效果，具有十分優異的抗枕頭效應性能；而對比例1和對比例2採用正常活性劑所製得的焊錫膏，焊後的pcb板的有錫珠，且焊後的焊點發黑。

三、熱塌試驗：

用0.2mm的鋼網手動印刷在相應的基板上（銅板或者是陶瓷板），然後將印刷好的板，放入空氣循環加熱爐中，sac類的加熱爐設置溫度為150℃，其餘的設置為140℃。加熱固化完成後，看最小間距的熱塌效果。

通過試驗發現：採用實施例1所製得的抗氧滲透焊錫膏，熱塌的試驗無熱塌；對比例1採用普通活性劑所製得的焊錫膏，熱塌試驗都有少量熱塌，對比例2所製得的焊錫膏熱塌嚴重，焊後不良。

綜上所述，本發明提供的抗氧滲透焊錫膏在馬鞍型回流溫度曲線條件下，儘管經歷較長時間的高溫保溫，但是本發明通過配方改進明顯提高了助焊膏自身的抗氧化能力，從而將活性劑的損耗降到最低，進而保證在焊接過程中，獲得潤溼良好、焊點光亮、幾乎無錫珠的良好效果。

應當理解的是，本發明的應用不限於上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。