一種無滷素助焊劑及其製備方法

2023-08-07 23:54:06 1

專利名稱：一種無滷素助焊劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及助焊劑，具體地說，涉及一種無滷素助焊劑及其製備方法。
背景技術：
目前焊錫膏無鉛化已經得到全面的實施，由於常用無鉛焊錫粉(如 Sn96. 5Ag3. OCuO. 5)的熔點相對含鉛焊錫粉的熔點高出40 50°C，從而直接導致焊錫膏 在回流焊接時操作溫度的提高，而在更高的操作溫度下，會加速氧氣與焊錫粉表面的反應， 從而使焊錫粉金屬表面產生更多的氧化膜，影響後期的焊接過程。同時，無鉛焊錫粉本身與 PCB板基材的相互潤溼性較差。因此，需要在助焊劑中加入活性劑，使助焊劑具有清除氧化 膜和降低金屬潤溼前表面張力的性能。目前，用於配製無鉛焊錫膏的助焊劑中活性劑一般 選用商素化合物、有機酸或有機胺類物質。滷素化合物通常選用氯化合物或溴化合物，含氯化合物或溴化合物的焊錫膏在完 成其焊接功能後，氯化合物或溴化合物仍然會以殘留物的形式存在於所應用的電子產品 中。隨著電子產品使用時間的推移，氯化合物和溴化合物就會對電子產品造成一定的腐蝕， 從而影響了產品的可靠性。同時，含有滷素化合物的電子產品使用壽命結束而變成電子垃 圾後，人類通常以焚燒方式處理這一類電子垃圾，在焚燒電子垃圾時，產生的焚燒廢氣和飛 灰對人類的健康和地球大氣層造成很大的負面影響，特別是焚燒廢氣和飛灰中含有大量毒 性高的二惡英，長期接觸會導致癌。基於滷素化合物對環境和人體的負面影響，當前在全世界範圍內提出的全球「無 滷化」要求已超越了以往的任何法規，開始全面限制電子產品中滷素化合物的使用。電子行 業協會已經制訂了電子產品滷素含量標準，通用基準為最高溴900ppm、最高氯900ppm、以 及最高含滷量1500ppm。遵照行業標準和無鉛焊料本身的特點，常用的解決方案是採用相對少量的滷素與 其他活化劑結合，從而滿足滷素含量的限制。雖然這是一種有效途徑，但仍然存在生產期間 添加過量滷化材料的危險，對產品質量的控制造成一個不可逆過程。第二種解決方案是不使用滷素，而是在助焊劑中加入有機酸作為活性劑，以解決 因不使用滷素化合物而引起的活性不足的問題，但直接使用有機酸直接作為活化劑的助焊 劑在與焊錫粉混合後，有機酸極容易在低溫保存的情況下與焊錫粉的氧化膜發生反應，當 焊錫粉外面包裹的氧化膜被這些有機酸清除後，就會裸露出新鮮的金屬面，這些沒有氧化 膜的金屬面會因表面張力降低而聚並在一起，形成低溫下的冷焊效果，從而直接表現為焊 錫膏的粘度上升，進一步影響了焊錫膏保存壽命。同時，含有機酸活性劑的焊錫膏在印刷過 程中，刮刀、鋼網與焊錫膏之間不斷地互相磨擦而產生熱能，加劇了有機酸與焊錫粉的氧化 膜之間的反應，從而使焊錫膏粘度上升，縮短了焊錫膏的使用壽命。由於有機酸在焊錫膏保 存和使用過程中存在上述有機酸與氧化膜發生反應的過程，因而有機酸本身的活性不斷消 耗，最終導致焊錫膏在回流焊接時表現為活性較差的現象。目前還有一種配製助焊劑活性劑部分的做法是，在加入有機酸作為助焊劑的活性劑的同時加入有機胺作為活性劑與緩蝕劑。加入到助焊劑中的有機胺會與有機酸發生緩慢 的反應，從而生成有機酸胺鹽，但是這樣仍會有部分有機酸在沒有與有機胺生成有機酸胺 鹽後就直接與焊錫粉接觸，從而發生上述有機酸與焊錫粉氧化膜的反應。同時，這一類有機 胺與有機酸發生緩慢反應而生成的有機酸胺鹽穩定性會相對較差，在錫膏保存和使用的過 程中容易重新分解生成有機胺與有機酸。可以看到，有機胺加入到含有有機酸的助焊劑中， 雖然一定程度上緩解有機酸與焊錫粉氧化膜的反應，但仍存在部分有機酸直接與焊錫粉氧 化膜發生反應的過程，從而也導致了有機酸本身不斷被消耗的一個過程，最終表現為回流 焊接時活性較差的現象。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種無滷素助焊劑，以及這種無滷素助焊劑的 製備方法，採用這種無滷素助焊劑配製的無鉛焊錫膏具有較長的存貯壽命和使用壽命，並 且焊接時具有較強的活性，焊接性能好。採用的技術方案如下一種無滷素助焊劑，其特徵在於由下述重量配比的組分組成溶劑20 40%，松 香30 50 %，有機酸胺鹽2 20 %，觸變劑5 15 %，保護劑1 8 %。上述溶劑的作用主要是作為溶解其他物質的載體，上述溶劑可以是丙三醇、乙二
醇、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單己醚、二乙二醇單辛醚、乙二醇苯醚、二丙二醇二甲醚、三 乙二醇單丁醚和三乙二醇乙醚中的一種或其中多種的組合。上述松香的作用主要是加大錫膏粘附性，並且在焊接過程中提供一定的活性來清 除氧化膜，而且保護和防止焊後PCB再度氧化，上述松香可以是聚合松香、氫化松香、全氫 化松香和歧化松香中的一種或其中多種的組合。上述有機酸胺鹽由有機酸和有機胺經反應生成，在焊接過程中有機酸胺鹽分解後 產生有機酸和有機胺，有機酸和有機胺起到去除PCB銅膜焊盤表層及零件焊接部位的氧化 物質的作用，有機酸和有機胺同時還具有降低焊粉表面張力的功效。其中用於製備有機酸 胺鹽的有機酸可以是苯甲酸(分子量122. 12)、對叔丁基苯甲酸(分子量192. 25)、丙二 酸(分子量104· 06)、丁二酸(分子量118· 09)、戊二酸(分子量132· 11)、己二酸(分 子量146· 14)、壬二酸(分子量188· 22)、癸二酸(分子量202· 25)、十二二酸(分子量 232. 0)、十四酸(分子量228· 37)、十六酸(分子量256· 42)、十八酸(分子量284· 48)、 蘋果酸(分子量134.09)、檸檬酸(分子量210. 14)和富馬酸(分子量116.07)中的一 種或其中多種的組合。用於製備有機酸胺鹽的有機胺可以是伯胺(分子通式為RNH2)、仲 胺(分子通式為R2NH)和/或叔胺(分子通式R3N)，優選上述有機胺是一乙醇胺(分子量 61. 08)、二乙醇胺(分子量105. 14)、三乙醇胺(分子量149. 19)、三異丙醇胺(分子量 288. 17)、N，N-二乙基羥胺(分子量89. 14)、三辛胺(CAS :1116_76_3，分子量353. 67)和 叔辛胺(CAS 107-45-9，分子量129. 24)中的一種或其中多種的組合。上述觸變劑的作用主要是穩定助焊劑和焊錫膏的粘度，幫助焊錫膏完成印刷過程 和抗冷熱塌，同時對助焊劑的活性發揮也有一定的幫助。為了加強採用本發明助焊劑所配 制的焊錫膏的抗冷熱塌性能和活性，優選使用的觸變劑是軟化點在120°C以上的醯胺及其 衍生物改性的觸變劑，或軟化點在120°C以上的蓖麻油及其衍生物改性的觸變劑，特別是改 性蓖麻油、觸變劑6500 (生產廠家日本楠本化成株式會社，主要成分是醯胺改性的脂肪酸醯胺蠟)、觸變劑6650 (生產廠家日本楠本化成株式會社，主要成分是醯胺改性的脂肪酸 醯胺蠟)和N，N-乙撐雙硬脂醯胺中的一種或其中多種的組合。上述保護劑的作用主要是減少在存貯時助焊劑與焊錫粉氧化膜的反應，在焊錫膏 回流焊接過程中保護焊錫粉不被氧氣氧化。上述保護劑可以是苯駢三氮唑、甲基苯駢三氮 唑、對苯二酚、二叔丁基對甲酚、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑和2-苯基咪唑中的一種或其中多 種的組合。本發明優選上述有機酸胺鹽按下述步驟製備(1)配備有機酸、有機胺和溶劑，有機酸與有機胺的摩爾比為1 1;為確保所用的有機酸與有機胺能完全反應生成有機酸胺鹽，避免出現剩餘的有機 酸或有機胺存在於助焊劑中，配備的有機酸與有機胺的摩爾比應為1 1。根據所用有機酸 和有機胺的分子量，通過換算，即可確定所需配備的有機酸和有機胺的重量；以苯甲酸與一乙醇胺為例(注本發明所述實施例中其他有機酸與有機胺的用量 計算方法與苯甲酸和一乙醇胺的用量計算方法相同，實施例中不再詳述)，有機酸和有機胺 的重量的計算方法為已知苯甲酸的分子量為122. 12，一乙醇胺的分子量為61. 08，且苯甲 酸與一乙醇胺的用量摩爾比為1 1 ；設定所要製備的助焊劑中有機酸胺鹽的總量為20kg， 若假設苯甲酸的用量為X kg，則一乙醇胺+的用量為(20-X)kg，由此，則有X/122. 12 = (20-X) /61. 08，通過計算得出，所需配備的苯甲酸的重量為13. 33kg，所需配備的一乙醇胺 的重量為6. 67kg ；溶劑選用能夠作為助焊劑組分的溶劑，也就是說，本步驟所用的溶劑最後成為助 焊劑中溶劑的一部分。製取有機酸胺鹽所用溶劑的重量百分比佔助焊劑中溶劑總量的 10-50%，如助焊劑中溶劑的含量為100kg，則製取有機酸胺鹽所用溶劑的用量為10-50kg ；(2)將有機酸和溶劑加入到乾燥、清潔的反應容器中；(3)對反應容器中的物料(即有機酸和溶劑的混合物)加熱並進行攪拌，反應容器 中的物料的溫度控制在80-150°C，使反應容器有機酸完全溶解；(4)停止加熱，將反應容器內的物料冷卻到40-80°C ；(5)將有機胺加入到反應容器中，使反應容器中的物料(即有機酸、溶劑和有機胺 的混合物)的溫度保持在40-80°C，並且攪拌10分鐘以上，使有機胺與有機酸反應生成有機 酸胺鹽。經過上述步驟，獲得有機酸胺鹽溶液，得到的有機酸胺鹽溶液在密封且20-25°C的 條件下保存，待用。另一方面，本發明還提供上述無滷素助焊劑的製備方法，其特徵在於依次包括下 述步驟(1)按每製備IOOkg無滷素助焊劑計算，配備下述原料溶劑20 40kg ；松香30 50kg ；觸變劑5 15kg ；保護劑1 8kg ；有機酸和有 機胺總共2 20kg，並且有機酸與有機胺的摩爾比為1:1;(2)有機酸胺鹽的製備(2-1)取用一部分步驟(1)中所配備的溶劑，所取用溶劑的重量百分比佔步驟 (1)中所配備溶劑總量的10-50% ；(2-2)將有機酸和步驟(2-1)取用的溶劑加入到乾燥、清潔的反應容器中；
(2-3)對反應容器中的物料(即有機酸和溶劑的混合物)加熱並進行攪拌，反應 容器中的物料的溫度控制在80-150°C，使反應容器有機酸完全溶解；(2-4)停止加熱，將反應容器內的物料冷卻到40-80°C ；(2-5)將有機胺加入到反應容器中，使反應容器中的物料(即有機酸、溶劑和有 機胺的混合物)的溫度保持在40-80°C，並且攪拌10分鐘以上，使有機胺與有機酸反應生 成有機酸胺鹽，獲得有機酸胺鹽溶液，得到的有機酸胺鹽溶液在密封且20-25°C的條件下保 存，待用；(3)將剩餘的溶劑、松香、觸變劑和保護劑混合後加入到乾燥、清潔的加熱容器中， 加熱使加熱容器中物料的溫度保持在80-150°C，直至所有物料完全溶解，得到混合物料；(4)使步驟(3)得到的混合物料自然降溫，冷卻到20_25°C，密封保存，待用；(5)將步驟(2)得到的有機酸胺鹽溶液和步驟(4)得到的混合物料加入到乾燥、清 潔的混合容器中，攪拌10分鐘以上，使步驟(2)得到的有機酸胺鹽溶液和步驟(4)得到的 混合物料混合均勻，即製得無滷素助焊劑。採用本發明的無滷素助焊劑配製焊錫膏時，通常無滷素助焊劑佔焊錫膏總量的 85-90%。本發明無滷素助焊劑製備過程中，將有機酸與有機胺反應生成有機酸胺鹽後，再 作為活性劑加入無滷素助焊劑中，這一類的有機酸胺鹽在常溫下比較穩定，不會與焊錫粉 的氧化膜發生反應，有利於提高使用本發明無滷素助焊劑配製的無鉛焊錫膏的存貯壽命和 印刷時的使用壽命；同時這一類的有機酸胺鹽在焊接過程中又重新分解生成有機胺和有機 酸，有機胺和有機酸這兩種物質在高溫下都具有很強的活性，能夠清除阻礙焊接的氧化膜， 焊接性能好。由於無滷素助焊劑中沒有加入含滷素的化合物，因而能夠消除電子產品對環 境和人體的負面影響，提高了電子產品的可靠性能。
具體實施例方式實施例1本實施例依次按照下述步驟製備無滷素助焊劑(1)按每製備IOOkg無滷素助焊劑計算，配備下述原料溶劑20kg (均為丙三醇)；松香50kg (均為聚合松香)；觸變劑5kg (均為改性蓖麻 油)；保護劑5kg(均為苯駢三氮唑)；有機酸13. 33kg(均為苯甲酸)和有機胺6. 67kg(均 為一乙醇胺)，有機酸和有機胺總共20kg，有機酸與有機胺的摩爾比為1 1;(2)有機酸胺鹽的製備(2-1)取用溶劑(丙三醇)10kg，所用溶劑的重量百分比佔步驟(1)中所配備溶 劑總量的50% ；(2-2)將有機酸和IOkg溶劑加入到乾燥、清潔的反應容器中；(2-3)對反應容器中的物料(即有機酸和溶劑的混合物)加熱並進行攪拌，反應 容器中的物料的溫度控制在80_150°C，使反應容器有機酸完全溶解；(2-4)停止加熱，將反應容器內的物料冷卻到40-80°C ；(2-5)將有機胺加入到反應容器中，使反應容器中的物料(即有機酸、溶劑和有 機胺的混合物)的溫度保持在40-80°C，並且攪拌10分鐘以上，使有機胺與有機酸反應生成有機酸胺鹽(即苯甲酸與一乙醇胺的有機酸胺鹽)，獲得30kg有機酸胺鹽溶液(有機酸胺 鹽溶液中含有20kg有機酸胺鹽)，得到的有機酸胺鹽溶液在密封且20-25°C的條件下保存， 待用；(3)將剩餘的IOkg溶劑以及50kg松香、5kg觸變劑和5kg保護劑混合後加入到幹 燥、清潔的加熱容器中，加熱使加熱容器中物料的溫度保持在80-150°C，直至所有物料完全 溶解，得到70kg混合物料；(4)使步驟(3)得到的70kg混合物料自然降溫，冷卻到20_25°C，密封保存，待用；(5)將步驟(2)得到的30kg有機酸胺鹽溶液和步驟(4)得到的70kg混合物料加 入到乾燥、清潔的混合容器中，攪拌10分鐘以上，使步驟(2)得到的有機酸胺鹽溶液和步驟 ⑷得到的混合物料混合均勻，即製得IOOkg無滷素助焊劑。製得的IOOkg無滷素助焊劑由20kg溶劑(均為丙三醇)、50kg松香(均為聚合松 香)、20kg有機酸胺鹽(均為苯甲酸與一乙醇胺的有機酸胺鹽)5kg觸變劑(均為改性蓖麻 油)和5kg保護劑(均為苯駢三氮唑)組成。實施例2按每製備IOOkg無滷素助焊劑計算，配備下述原料溶劑25kg(其中乙二醇10kg，二乙二醇單丁醚15kg)；松香45kg(其中氫化松 香20kg，全氫化松香25kg)；觸變劑IOkg(其中觸變劑6500 5kg，觸變劑6650 5kg)；保 護劑8kg (其中甲基苯駢三氮唑4kg，對苯二酚4kg)；有機酸6. Ikg (其中對叔丁基苯甲酸 3. 23kg，丙二酸2. 87kg)和有機胺5. 9kg (其中二乙醇胺1. 77kg，三乙醇胺4. 13kg)，有機酸 和有機胺總共12kg，有機酸的總摩爾數與有機胺的總摩爾數之比為1 1。本實施例無滷素助焊劑的製備方法可參考實施例1。步驟(2)採用6kg溶劑(佔 溶劑總量的24% )用於製備有機酸胺鹽溶液，得到的18kg有機酸胺鹽溶液中含有12kg有 機酸胺鹽。製得的IOOkg無滷素助焊劑由25kg溶劑(其中乙二醇10kg，二乙二醇單丁醚 15kg) ,45kg松香(其中氫化松香20kg，全氫化松香25kg)、12kg有機酸胺鹽、IOkg觸變劑 (其中觸變劑65005kg，觸變劑6650 5kg)和8kg保護劑(其中甲基苯駢三氮唑4kg，對苯二 酚4kg)組成。實施例3按每製備IOOkg無滷素助焊劑計算，配備下述原料溶劑30kg(其中二乙二醇單己醚10kg，二乙二醇單辛醚10kg，乙二醇苯醚IOkg)； 松香40kg(其中聚合松香20kg，歧化松香20kg)；觸變劑15kg(其中改性蓖麻油5kg，N， N-乙撐雙硬脂醯胺IOkg)；保護劑3kg(其中二叔丁基對甲酚1kg，2-甲基咪唑1kg，2-乙 基咪唑Ikg)；有機酸4. 9kg (其中丁二酸0.74kg，戊二酸2. 99kg，己二酸1. 17kg)和有機胺 7. Ikg(其中三異丙醇胺2. 26kg，N, N- 二乙基羥胺2. 01kg，三辛胺2. 83kg)，有機酸和有機 胺總共12kg，有機酸的總摩爾數與有機胺的總摩爾數之比為1 1。本實施例無滷素助焊劑的製備方法可參考實施例1。步驟(2)採用6kg溶劑(佔 溶劑總量的20% )用於製備有機酸胺鹽溶液，得到的18kg有機酸胺鹽溶液中含有12kg有 機酸胺鹽。製得的IOOkg無滷素助焊劑由30kg溶劑(其中二乙二醇單己醚10kg，二乙二醇單辛醚10kg，乙二醇苯醚10kg) ,40kg松香(其中聚合松香20kg，歧化松香20kg)、12kg有 機酸胺鹽、15kg觸變劑(其中改性蓖麻油5kg，N, N-乙撐雙硬脂醯胺IOkg)和3kg保護劑 (其中二叔丁基對甲酚1kg，2-甲基咪唑1kg，2-乙基咪唑Ikg)組成。實施例4按每製備IOOkg無滷素助焊劑計算，配備下述原料溶劑35kg(其中二丙二醇二甲醚5kg，三乙二醇單丁醚15kg，三乙二醇乙醚15kg)； 松香35kg(其中氫化松香15kg，全氫化松香20kg)；觸變劑13kg(其中改性蓖麻油3kg，觸 變劑65005kg，N, N-乙撐雙硬脂醯胺5kg)；保護劑6kg(其中苯駢三氮唑3kg，2-苯基咪 唑3kg)；有機酸7. 77kg (其中壬二酸2. 26kg，癸二酸2. 30kg，十二二酸3. 21kg)和有機胺 3. 23kg(其中一乙醇胺1. 44kg，叔辛胺1. 79kg)，有機酸和有機胺總共11kg，有機酸的總摩 爾數與有機胺的總摩爾數之比為1 1。本實施例無滷素助焊劑的製備方法可參考實施例1。步驟(2)採用14kg溶劑(佔 溶劑總量的40% )用於製備有機酸胺鹽溶液，得到的25kg有機酸胺鹽溶液中含有Ilkg有 機酸胺鹽。製得的IOOkg無滷素助焊劑由35kg溶劑(其中二丙二醇二甲醚5kg，三乙二醇單 丁醚15kg，三乙二醇乙醚15kg)、35kg松香(其中氫化松香15kg，全氫化松香20kg)、llkg有 機酸胺鹽、13kg觸變劑(其中改性蓖麻油3kg，觸變劑65005kg，N，N-乙撐雙硬脂醯胺5kg) 和6kg保護劑(其中苯駢三氮唑3kg，2-苯基咪唑3kg)組成。實施例5按每製備IOOkg無滷素助焊劑計算，配備下述原料溶劑40kg(其中丙三醇5kg， 二乙二醇單己醚10kg，二丙二醇二甲醚15kg，三乙二醇單丁醚IOkg)；松香48kg(其中氫 化松香30kg，全氫化松香8kg，歧化松香IOkg)；觸變劑9kg (其中觸變劑65003kg，觸變劑 66503kg, N, N-乙撐雙硬脂醯胺3kg)；保護劑Ikg(均為對苯二酚)；有機酸1. 23kg(其中 十四酸0. 60kg,十六酸0. 63kg)和有機胺0. 77kg(均為三乙醇胺)，有機酸和有機胺總共 2kg，有機酸的總摩爾數與有機胺的總摩爾數之比為1 1。本實施例無滷素助焊劑的製備方法可參考實施例1。步驟(2)採用4kg溶劑(佔 溶劑總量的10% )用於製備有機酸胺鹽溶液，得到的6kg有機酸胺鹽溶液中含有2kg有機 酸胺鹽。製得的IOOkg無滷素助焊劑由40kg溶劑(其中丙三醇5kg，二乙二醇單己醚10kg， 二丙二醇二甲醚15kg，三乙二醇單丁醚10kg)、48kg松香(其中氫化松香30kg，全氫化松 香8kg，歧化松香10kg)、2kg有機酸胺鹽、9kg觸變劑(其中觸變劑6500 3kg，觸變劑6650 3kg，N, N-乙撐雙硬脂醯胺3kg)和Ikg保護劑(均為對苯二酚)組成。實施例6按每製備IOOkg無滷素助焊劑計算，配備下述原料溶劑38kg(其中乙二醇18kg，三乙二醇乙醚20kg)；松香30kg(其中聚合松香 10kg，全氫化松香20kg)；觸變劑7kg(其中改性蓖麻油3kg，觸變劑6650 4kg)；保護劑 7kg(其中甲基苯駢三氮唑2kg，2-甲基咪唑2kg，2-苯基咪唑3kg)；有機酸8. 13kg(其中 十八酸4. 38kg，蘋果酸1. 59kg，檸檬酸1. 30kg,富馬酸0. 86kg)和有機胺9. 87kg (其中二乙 醇胺1. 62kg，三異丙醇胺3. 41kg，三辛胺4. 84kg)，有機酸和有機胺總共18kg，有機酸的總摩爾數與有機胺的總摩爾數之比為1 1。本實施例無滷素助焊劑的製備方法可參考實施例1。步驟(2)採用19kg溶劑(佔 溶劑總量的20% )用於製備有機酸胺鹽溶液，得到的37kg有機酸胺鹽溶液中含有18kg有 機酸胺鹽。製得的IOOkg無滷素助焊劑由38kg溶劑(其中乙二醇18kg，三乙二醇乙醚20kg)、 30kg松香(其中聚合松香10kg，全氫化松香20kg)、18kg有機酸胺鹽、7kg觸變劑(其中改 性蓖麻油3kg，觸變劑66504kg)和7kg保護劑(其中甲基苯駢三氮唑2kg，2-甲基咪唑2kg， 2-苯基咪唑3kg)組成。下面以有機酸(分子通式為RC00H)和伯胺(分子通式為RNH2)為例，，說明有機 酸與有機胺的反應機理如下RC00H+H2NR — RCOOH · H2NR這一類的有機酸與有機胺生成的有機酸胺鹽以分散的形式與無滷素助焊劑的其 他部分進行完全混合，混合後主要作為無滷素助焊劑的活性劑部分。特別說明的是，以上述 工藝條件製備的有機酸胺鹽在40°C以下以分散形式存在於無滷素助焊劑中時，不會發生有 機酸胺鹽重新分解生成有機酸和有機胺的反應，因此，這一類的有機酸胺鹽在無滷素助焊 劑中相對有機酸、或者有機酸與有機胺的混合物來說，會更穩定，不容易與焊錫粉的氧化物 進行反應，為焊錫膏提供了優越的保存性能和印刷時更長的印刷壽命，因此，使用了有機酸 胺鹽作為活化劑的焊錫膏在進行焊接過程前可以保持比有機酸更完整的活性能力，避免了 活性消耗的過程。這一類的有機酸胺鹽在回流焊接過程中會因為受熱發生分解反應，重新生成有機 胺與有機酸，反應機理如下 RCOOH · H2NR — RC00H+H2NR因分解反應重新生成的有機胺與有機酸在高溫下能夠迅速清除金屬氧化膜，降低 焊錫粉及PCB基材的表面張力。有機酸與金屬氧化物的作用機理可以表示如下2RC00H+M0 — M (RCOOH) 2+H20而有機胺與金屬氧化物反應主要是通過絡合作用完成，其作用機理可以用反應方 程式表示如下H2NR+M0 — M (NRH) 4 (OH) 2在焊錫粉或PCB基材的金屬氧化物與助焊劑活性劑發生上述反應後，焊錫粉與 PCB基材的表面張力便得到降低。當焊料合金被繼續加熱至完全熔化，熔融焊料便會與PCB 基材的金屬形成原子間的結合，在經過冷卻過程後，焊料凝固形成焊點，從而完成了整一個 的焊接過程。
權利要求
一種無滷素助焊劑，其特徵在於由下述重量配比的組分組成溶劑20～40％，松香30～50％，有機酸胺鹽2～20％，觸變劑5～15％，保護劑1～8％。
2.根據權利要求1所述的無滷素助焊劑，其特徵是所述溶劑是丙三醇、乙二醇、二乙 二醇單丁醚、二乙二醇單己醚、二乙二醇單辛醚、乙二醇苯醚、二丙二醇二甲醚、三乙二醇單 丁醚和三乙二醇乙醚中的一種或其中多種的組合。
3.根據權利要求1所述的無滷素助焊劑，其特徵是所述松香是聚合松香、氫化松香、 全氫化松香和歧化松香中的一種或其中多種的組合。
4.根據權利要求1所述的無滷素助焊劑，其特徵是所述觸變劑是改性蓖麻油、觸變劑 6500、觸變劑6650和N，N-乙撐雙硬脂醯胺中的一種或其中多種的組合。
5.根據權利要求1所述的無滷素助焊劑，其特徵是所述保護劑是苯駢三氮唑、甲基苯 駢三氮唑、對苯二酚、二叔丁基對甲酚、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑和2-苯基咪唑中的一種或 其中多種的組合。
6.根據權利要求1所述的無滷素助焊劑，其特徵是所述有機酸胺鹽按下述步驟製備(1)配備有機酸、有機胺和溶劑，有機酸與有機胺的摩爾比為1 1;(2)將有機酸和溶劑加入到乾燥、清潔的反應容器中；(3)對反應容器中的物料加熱並進行攪拌，反應容器中的物料的溫度控制在 80-150°C，使反應容器有機酸完全溶解；(4)停止加熱，將反應容器內的物料冷卻到40-80°C；(5)將有機胺加入到反應容器中，使反應容器中的物料的溫度保持在40--80°C，並且 攪拌10分鐘以上，使有機胺與有機酸反應生成有機酸胺鹽。
7.根據權利要求6所述的無滷素助焊劑，其特徵是所述有機酸是苯甲酸、對叔丁基苯 甲酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二二酸、十四酸、十六酸、十八酸、 蘋果酸、檸檬酸和富馬酸中的一種或其中多種的組合。
8.根據權利要求6所述的無滷素助焊劑，其特徵是所述有機胺是一乙醇胺、二乙醇 胺、三乙醇胺、三異丙醇胺、N，N-二乙基羥胺、三辛胺和叔辛胺中的一種或其中多種的組合。
9.根據權利要求6所述的無滷素助焊劑，其特徵是步驟(1)所配備的溶劑是丙三醇、 乙二醇、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單己醚、二乙二醇單辛醚、乙二醇苯醚、二丙二醇二甲 醚、三乙二醇單丁醚和三乙二醇乙醚中的一種或其中多種的組合。
10.權利要求1所述無滷素助焊劑的製備方法，其特徵在於依次包括下述步驟(1)按每製備IOOkg無滷素助焊劑計算，配備下述原料溶劑20 40kg ；松香30 50kg ；觸變劑5 15kg ；保護劑1 8kg ；有機酸和有機胺 總共2 20kg，並且有機酸與有機胺的摩爾比為1:1;(2)有機酸胺鹽的製備(2-1)取用一部分步驟(1)中所配備的溶劑，所取用溶劑的重量百分比佔步驟(1)中 所配備溶劑總量的10-50% ；(2-2)將有機酸和步驟(2-1)取用的溶劑加入到乾燥、清潔的反應容器中；(2-3)對反應容器中的物料加熱並進行攪拌，反應容器中的物料的溫度控制在 80-150°C，使反應容器有機酸完全溶解；(2-4)停止加熱，將反應容器內的物料冷卻到40-80°C ；(2-5)將有機胺加入到反應容器中，使反應容器中的物料的溫度保持在40-80°C，並 且攪拌10分鐘以上，使有機胺與有機酸反應生成有機酸胺鹽，獲得有機酸胺鹽溶液，得到 的有機酸胺鹽溶液在密封且20-25°C的條件下保存，待用；(3)將剩餘的溶劑、松香、觸變劑和保護劑混合後加入到乾燥、清潔的加熱容器中，加熱 使加熱容器中物料的溫度保持在80-150°C，直至所有物料完全溶解，得到混合物料；(4)使步驟(3)得到的混合物料自然降溫，冷卻到20-25°C，密封保存，待用；(5)將步驟(2)得到的有機酸胺鹽溶液和步驟(4)得到的混合物料加入到乾燥、清潔的 混合容器中，攪拌10分鐘以上，使步驟(2)得到的有機酸胺鹽溶液和步驟(4)得到的混合 物料混合均勻，即製得無滷素助焊劑。
全文摘要
一種無滷素助焊劑，其特徵在於由下述重量配比的組分組成溶劑20～40％，松香30～50％，有機酸胺鹽2～20％，觸變劑5～15％，保護劑1～8％。本發明還提供無滷素助焊劑的製備方法，其關鍵在於利用部分溶劑、有機酸和有機胺(有機酸與有機胺的摩爾比為1∶1)反應生成有機酸胺鹽溶液，然後有機酸胺鹽溶液與剩餘的溶劑、松香、觸變劑和保護劑的混合物料混合均勻，製得無滷素助焊劑。本發明將有機酸與有機胺反應生成有機酸胺鹽後，再作為活性劑加入助焊劑中，有利於提高使用本發明助焊劑配製的無鉛焊錫膏的存貯壽命和使用壽命；同時有機酸胺鹽在焊接過程中又重新分解生成有機胺和有機酸，能夠清除阻礙焊接的氧化膜，焊接性能好。
文檔編號B23K35/36GK101879671SQ20101020655
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月13日 優先權日2010年6月13日
發明者任智, 周博軒, 周振基 申請人:汕頭市駿碼凱撒有限公司