一種無滷無鉛低溫錫膏助焊劑的製作方法
2023-05-11 03:22:46 2
一種無滷無鉛低溫錫膏助焊劑的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種性能達標、高焊接可靠性、高活性、環保的無滷無鉛低溫錫膏助焊劑。所述的助焊劑的組分是(按重量百分比)：增稠觸變劑3～6％，有機酸5～10％，混合溶劑30～40％，緩蝕劑0.5～5％，氟化氫銨0.5％，表面活性劑0.5～2％，餘量為松香。本發明不含有任何游離態或者化合態的氯和溴元素，實現了無滷配方，且在配方中加入了特定比例的高活性氟化物且與有機酸進行復配，作為高活性使錫膏可用於各種難以焊接的金屬和鍍層表面焊接且焊點不會發黑，具有良好的焊接效果。
【專利說明】一種無滷無鉛低溫錫膏助焊劑
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及焊接【技術領域】，特別是指利用錫合金進行焊接，具體是指用於焊錫膏 的助焊劑。
【背景技術】：
[0002] 焊錫膏是一種將焊料合金粉末與助焊劑混合而成的一種膏狀裝聯材料，具有廣泛 的應用，特別是隨著電子技術的發展和對環保的要求，對焊錫膏的要求日益多樣化和更為 細化，例如焊錫膏的各項性能指標必須符合JIS (日本工業標準）、IPC (美國印刷電路學會） 的標準，並且滿足歐盟法規REACH (化學品的註冊、評估、授權和限制）和ROHS (關於限制在 電子電器設備中使用某些有害成分的指令）的要求。因此，助焊劑必須排除使用上述法規 和標準中的有害物質和同時達到規定的技術性能要求。同時隨著電子產品的日益小型化和 生產過程的自動化及對焊接產品的快速檢測技術的要求，對焊錫膏或助焊劑的要求越來越 苛刻或精細化，例如在電子散熱模組行業逐漸由高成本的銅材質組件發展到低成本的鐵、 鋁合金鍍鎳，鐵鍍鋅材質組件，則提高了低溫焊接錫膏的焊接性能的要求。一般而言，電子 散熱模組是將銅管等與散熱鰭片或者是熱源傳熱片進行焊接，其使用的是低溫焊錫膏（焊 接時最高溫度低於200攝氏度），一般通過印刷或點塗等工藝將焊錫膏塗布於銅管或散熱 鰭片之間，然後通過回流焊進行焊接。焊料合金目前已從傳統的錫鉛焊發展為無鉛焊，因此 對助焊劑的要求更高，故發展出性能更好或更精細並適應新的焊接工藝要求的助焊劑就十 分重要，特別是還要滿足目前環保和保護操作工人的要求更是一個迫切需要解決的問題。
【發明內容】
：
[0003] 本發明的發明目的是公開一種性能達標、高焊接可靠性、高活性、環保的無滷無鉛 低溫錫膏助焊劑。
[0004] 實現本發明的技術解決方案如下：所述的助焊劑的組分是（按重量百分比）：
[0005] 增稠觸變劑 3 ~ 6% 有機酸 5~10% 混合溶劑 30~40% 緩蝕劑 0. 5 ~ 5% 氟化氫銨 〇. 5% 表面活性劑 0.5~2% 餘量為松香《
[0006] 所述的松香為按0. 8?I. 4 : 1的比例混合的聚合松香和氫化松香。
[0007] 所述的有機酸是乙二酸、乙二酸鹽、丁二酸、丁二酸酐、衣康酸、水揚酸、蘋果酸等 有機酸中一種或多種組合。
[0008] 所述的增稠觸變劑是改性氫化蓖麻油或聚醯胺類中的一種或多種組合。
[0009] 所述的緩蝕劑是苯並三氮唑或氮唑類中的一種或多種組合。
[0010] 所述的表面活性劑是聚乙二醇辛基苯基醚、複合型抗氧化油、複合型無滷活性劑 中的一種或兩種混合物。
[0011] 所述的混合溶劑指的是二丙二醇單乙醚、二丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇單 己醚等低沸點醇醚溶劑中的兩種以上的混合物。
[0012] 所述的助焊劑的組分是（按重量百分比）：
[0013] 增稠觸變劑 5% 有機酸 10% 混合溶劑 38% 緩蝕劑 1·5% 氟化氫銨 〇. 5% 表面活性劑 1% 松香 44%。
[0014] 本發明的配方中不含有任何游離態或者化合態的氯和溴元素，實現了無滷配方， 且在配方中加入了特定比例的高活性氟化物且與有機酸進行復配，作為高活性使錫膏可用 於各種難以焊接的金屬和鍍層表面焊接且焊點不會發黑，結合適當比例（低於傳統比例） 的松香與混合溶劑的配合，使助焊劑具有特別好的流變性和表面張力，保證焊接過程中的 流變性與停駐的平衡，特別適合現發展出的高效焊接工藝，並同時具有很好的焊接可靠性， 這特別適應電子產品向高密度、小體積、多功能的發展趨勢。經試驗本發明所涉及的助焊劑 與Sn-Bi共晶焊料混合構成無滷無鉛低溫焊錫膏，採用美國印刷電路行業組織所推出的實 驗方法手冊（IPC-TM-650)，以及日本焊接協會JIS-Z-3197的方法進行測試，其擴展率大於 80 %，焊後殘留少，殘留透明，銅板無腐蝕，無毒，無刺激性氣體產生。具有良好的焊接效果。 本發明的錫膏用助焊劑中加入了 〇. 5%的氟化氫胺，高活性氟化物且與有機酸進行復配，作 為高活性物質使錫膏可用於各種難以焊接的金屬和鍍層表面焊接且焊點不會發黑。
【具體實施方式】：
[0015] 下面詳細給出本發明的實施方式、製備工藝和具體的實施例如下。
[0016] 本發明的實施方式是所述的助焊劑的組分是（按重量百分比）：
[0017] 增稠觸變劑 3~6% 有機酸 5~10% 混合溶劑 30~40% 緩蝕劑 0. 5 ~ 5% 氟化氫銨 〇. 5% 表面活性劑 0. 5~2% 餘量為松香。
[0018] 上述的松香可以是聚合松香和氫化松香按0. 8?1. 4 : 1的比例混合而成，其在 助焊劑中的比例可以是44%，其是助焊劑的主要基礎樹脂，提供一部分焊接活性並形成有 效的焊點保護層；所述的有機酸佔助焊劑的10%，其可以是乙二酸、乙二酸鹽、丁二酸、丁 二酸酐、衣康酸、水揚酸、蘋果酸等有機酸中一種或多種組合，主要起到活性的作用，能夠祛 除氧化膜並幫助形成焊點；所述的增稠觸變劑為改性氫化蓖麻油或聚醯胺類中的一種或多 種組合，上述的增稠觸變劑與松香和混合溶劑共同配合調整助焊劑的流變性能以更便於印 刷或塗點的焊接工藝，此時增稠觸變劑佔助焊劑的5% ;所述的緩蝕劑是苯並三氮唑或氮唑 類中的一種或多種組合，其佔助焊劑的1. 5%，起到保護焊點、防止被焊接金屬的腐蝕；所 述的表面活性劑是聚乙二醇辛基苯基醚、複合型抗氧化油、複合型無滷活性劑中的一種或 兩種混合物，其佔助焊劑的1 %，其主要起到降低表面張力，加強焊接活性，形成光滑圓潤的 焊點；所述的氟化氫銨佔助焊劑的0.5%，其與有機酸進行復配，作為高效活性劑，能夠在 各種難以焊接的金屬和鍍表面焊接，其關鍵是游離態的氟離子能夠提供很強的電負性，從 而提供較強離子活度，能夠在焊接過程加快焊錫對表面鍍層的侵蝕，加快形成合金屬的速 度，同時氟化氫銨在焊接過程中會隨著溫度的升高迅速分解揮發，最後完全不會殘留在焊 點上，保證了焊點的高可靠性；上述的複合型抗氧化油和複合型無滷活性劑是助焊劑中常 用的活性劑；所述的混合溶劑指的是二丙二醇單乙醚、二丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二 醇單己醚等低沸點醇醚溶劑中的兩種以上的混合物，所述的混合溶劑佔助焊劑的38%。上 述比例得到的助焊劑使用時的效果更佳。
[0019] 上述的助焊劑的製備工藝是：將松香和增稠觸變劑和溶劑均勻加熱到170°，待 物料全部溶清後，溫度降低到140°再加入活性劑，緩蝕劑，表面活性劑等物料，攪拌所有物 料溶解，外觀為均一清透液體。將加熱熔化好的助焊膏用100目過濾網過濾倒入耐高溫塑 料袋中，將盛有助焊膏的袋子放入冷卻水循環池中快速冷卻至常溫。本發明的助焊劑較為 適用於Sn-Bi系、Sn-Bi-Cu系和Sn-Bi-Ag系共晶焊料合金，80?90%的焊料合金與餘量 的上述的助焊劑混合則為焊錫膏。
[0020] 為進一步了解本發明的實施方式，下面給出具體的實施例。
[0021] 實施例1 :
[0022] 助焊劑：準備以下質量分數的助焊劑原料：改性松香22%，聚合松香22%，丁二酸 3 %，水楊酸2 %，蘋果酸1 %，衣康酸4 %，增稠劑5 %，緩蝕劑1. 5 %，氟化氫胺0. 5 %，複合 型抗氧化油1%，乙二醇丁醚30%，二丙二醇甲醚8%。將松香和增稠觸變劑和溶劑均勻加 熱到170°，待物料全部溶清後，溫度降低到140°再加入活性劑，緩蝕劑，表面活性劑等物 料，攪拌所有物料溶解，外觀為均一清透液體。將加熱熔化好的助焊劑用100目過濾網過濾 倒入耐高溫塑膠袋中，將盛有助焊劑的袋子放入冷卻水循環池中快速冷卻至常溫，則為備 用的助焊劑。將錫鉍共晶粉與助焊劑按重量比發到錫膏攪拌設備中，先開轉速17rmp攪拌 5分鐘，將攪拌機轉子升起，手工將轉子和攪拌鍋壁上的未攪拌均勻的錫膏用塑料刮刀刮刀 攪拌鍋中。然後再密閉設備，抽真空到-〇. IMpa，轉速30rmp攪拌10分鐘，然後分裝成錫膏 成品包裝，將包裝好的錫膏儲存在0?10°環境中，以備隨時使用。
[0023] 實施例2 :
[0024] 錫鉍銅合金焊料：將純錫純鉍純銅按比例熔融（Sn59. 9Bi40Cu0. 1)，混合，並煉製 好後，離心霧化成錫粉，經過篩選出合適的粉型，抽真空，充氮氣包裝後，保持在乾燥，陰涼 處備用；
[0025] 助焊劑：準備以下質量分數的助焊劑原料：改性松香20%，聚合松香24%，丁二酸 2 %，水楊酸2 %，蘋果酸1 %，衣康酸5 %，增稠劑5 %，緩蝕劑1. 5 %，氟化氫胺0. 5 %，複合 型抗氧化油1%，乙二醇丁醚29%，二丙二醇甲醚9%。將松香和增稠觸變劑和溶劑均勻加 熱到170°，待物料全部溶清後，溫度降低到140°再加入活性劑，緩蝕劑，表面活性劑等物 料，攪拌所有物料溶解，外觀為均一清透液體。將加熱熔化好的助焊劑用100目過濾網過濾 倒入耐高溫塑膠袋中，將盛有助焊劑的袋子放入冷卻水循環池中快速冷卻至常溫，則為備 用的助焊劑。將錫鉍銅共晶粉與助焊劑按重量比發到錫膏攪拌設備中，先開轉速17rmp攪 拌5分鐘，將攪拌機轉子升起，手工將轉子和攪拌鍋壁上的未攪拌均勻的錫膏用塑料刮刀 刮刀攪拌鍋中。然後再密閉設備，抽真空到-〇. IMpa，轉速30rmp攪拌10分鐘，然後分裝成 錫膏成品包裝，將包裝好的錫膏儲存在〇?10°環境中，以備隨時使用。
[0026] 實施例3 :
[0027] 錫鉍銀合金焊料：將純錫純鉍純銀按比例熔融（Sn64Bi35Agl)，混合，並煉製好 後，離心霧化成錫粉，經過篩選出合適的粉型，抽真空，充氮氣包裝後，保持在乾燥，陰涼處 備用；
[0028] 助焊劑：準備以下質量分數的助焊劑原料：改性松香18%，聚合松香26%，丁二酸 2 %，水楊酸3 %，蘋果酸1 %，衣康酸4 %，增稠劑5 %，緩蝕劑1. 5 %，氟化氫胺0. 5 %，複合 型抗氧化油1%，乙二醇丁醚20%，二丙二醇甲醚18%。將松香和增稠觸變劑和溶劑均勻加 熱到170°，待物料全部溶清後，溫度降低到140°再加入活性劑，緩蝕劑，表面活性劑等物 料，攪拌所有物料溶解，外觀為均一清透液體。將加熱熔化好的助焊劑用100目過濾網過濾 倒入耐高溫塑膠袋中，將盛有助焊劑的袋子放入冷卻水循環池中快速冷卻至常溫，則為備 用的助焊劑。將助焊劑和錫粉按重量比發到錫膏攪拌設備中，先開轉速17rmp攪拌5分鐘， 將攪拌機轉子升起，手工將轉子和攪拌鍋壁上的未攪拌均勻的錫膏用塑料刮刀刮刀攪拌鍋 中。然後再密閉設備，抽真空到-〇. IMpa，轉速30rmp攪拌10分鐘，然後分裝成錫膏成品包 裝，將包裝好的錫膏儲存在〇?10°環境中，以備隨時使用。
[0029]
【權利要求】
1. 一種無團無鉛低溫錫膏助焊劑，其特徵在於所述的助焊劑的組分是（按重量百分 比）： 增稠觸變劑 3-6% 有機酸 5~10% 混合溶劑 30~40"/〇 緩蝕劑 0. 5 ~ 5% 氣化氯鎮 0. 5% 表面活性劑 0.5~2% 餘量為松香。
2. 按權利要求1所述的無團無鉛低溫錫膏助焊劑，其特徵在於所述的松香為按0. 8? 1.4 : 1的比例混合的聚合松香和氨化松香。
3. 按權利要求1或2所述的無團無鉛低溫錫膏助焊劑，其特徵在於所述的有機酸是己 二酸、己二酸鹽、下二酸、下二酸酢、衣康酸、水揚酸、蘋果酸等有機酸中一種或多種組合。
4. 按權利要求3所述的無團無鉛低溫錫膏助焊劑，其特徵在於所述的增稠觸變劑是改 性氨化當麻油或聚醜胺類中的一種或多種組合。
5. 按權利要求4所述的無團無鉛低溫錫膏助焊劑，其特徵在於所述的緩蝕劑是苯並H 氮哇或氮哇類中的一種或多種組合。
6. 按權利要求5所述的無團無鉛低溫錫膏助焊劑，其特徵在於所述的表面活性劑是聚 己二醇辛基苯基離、複合型抗氧化油、複合型無團活性劑中的一種或兩種混合物。
7. 按權利要求6所述的無團無鉛低溫錫膏助焊劑，其特徵在於所述的混合溶劑指的是 二丙二醇單己離、二丙二醇甲離、己二醇下離、二己二醇單己離等低沸點醇離溶劑中的兩種 W上的混合物。
8. 按權利要求1或3或4或5或6或7所述的無團無鉛低溫錫膏助焊劑，其特徵在於 所述的助焊劑的組分是（按重量百分比）： 增稠觸變劑 5% 有機酸 10% 混合溶劑 38% 緩蝕劑 1.5% 氣化氯鎮 0. 5% 表面活性劑 1% 松香 44%。
【文檔編號】B23K35/363GK104416298SQ201310401128
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】張義賓, 廖永豐, 陳欽, 羅登俊, 徐華僑, 胡文學, 武新磊 申請人:蘇州優諾電子材料科技有限公司