CN101157168A - 无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂 - Google Patents

Abstract

无铅焊料丝用的无卤素免清洗助焊剂，属于助焊剂领域。按照重量比，由下述物质组成：有机酸活化剂4－18wt％，有机溶剂10－30wt％，成膏剂1－6wt％，稳定剂0.2－3wt％，触变剂0.5－5wt％，表面活性剂0.5－4wt％，缓蚀剂0.5－5wt％，改性松香为余量。本发明不含卤素，焊后铜镜无穿透，绝缘电阻高，助焊性能好，解决了以往焊料丝用助焊剂中松香含量过高、烟尘大、焊后残留物易剥落而造成潜在的焊点短路的问题，常温下稳定不吸潮，焊后可以不予清洗，可以满足一般产品焊接的需求。

Description

无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂

技术领域

本发明涉及一种助焊剂，尤其适用于无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂。

背景技术

焊接是电子产品组装过程中的重要工艺。焊接质量的好坏，直接影响电子电路及电子装置的工作性能。优良的焊接质量，可为电路提供良好的稳定性、可靠性，不良的焊接方法会导致元器件损坏，给测试带来很大困难，有时还会留下隐患，影响的电子设备可靠性。随着电子产品复杂程度的提高，使用的元器件越来越多，有些电子产品(尤其是有些大型电子设备)要使用几百上千个元器件，焊点数量则成千上万。而一个不良焊点都会影响整个产品的可靠性。焊接质量是电子产品质量的关键。因此，助焊剂的品质直接影响到表面组装技术(SMT)的整个工艺过程和产品质量。在电子工业中，传统松香型助焊剂的使用效果可靠且稳定，因而被广泛的应用。但这类助焊剂焊后留有大量卤素离子等残余物，易引起腐蚀。过高的松香含量使焊后的不挥发物含量增加，焊后残留物含量过多，同时焊接过程中会产生大量的烟尘，危害人体健康。所以焊后残留物必须彻底清洗，而要彻底消除这些残留物，一般要用氟里昂气相清洗，不仅提高了成本，而且大量使用氟里昂严重地破坏大气臭氧层，这势必将对电子行业产生影响。

在钎焊材料方面，由于无铅钎料替代含铅钎料的的发展，加快了助焊剂本身更新换代的速度，这就要求有高质量的助焊剂来满足目前的发展现状。目前SnPb焊料的最佳替代品主要有SnCu、SnAg、SuZn、SnAgCu、SnAgCuRE等焊料合金。但是这类无铅焊料熔点高，易氧化。熔点的升高意味着焊接温度必须提高，这样就带来了焊接过程中高温氧化严重的问题，增加助焊剂中活性剂的挥发，引起焊剂性能的失效，活化和保护作用的降低。这给无铅焊料用助焊剂提出了更为苛刻的要求，无铅焊料用助焊剂的开发研究迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是针对上述因松香含量过高引起的焊后残留物过多和因卤素的存在带来焊点腐蚀的问题，提供一种沸点较高的醇类或醚类作为溶剂，不含卤素的松香型免清洗助焊剂。这种助焊剂可以克服现有技术的缺点，助焊性能好，焊后残留物为无色透明的膜状物，常温下稳定不吸潮，焊后可以不予清洗，更符合环保要求。

本发明无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂，其组分及质量百分含量为：有机酸活化剂4-18wt％，有机溶剂10-30wt％，成膏剂1-6wt％，稳定剂0.2-3wt％，触变剂0.5-5wt％，表面活性剂0.5-4wt％，缓蚀剂0.5-5wt％，改性松香为余量。

其中有机酸类活化剂为脂肪族一元酸、二元酸、三元酸、羟基酸、芳香酸、氨基酸、油酸、谷氨酸、甘氨酸，选自丁二酸、戊二酸、丙二酸、己二酸、癸二酸、水杨酸、衣康酸、壬二酸、乙醇酸、DL-苹果酸、硬脂酸的一种或多种混合。此类活化剂有足够的助焊活性，助焊性能较好。活性成分在溶剂里电离出游离的H+离子，与母材和焊料表面的氧化物反应。这样，母材和焊料表面的氧化膜被除去，母材的金属部分露出。从而有利于母材和焊料在钎焊温度下的铺展，达到良好的钎焊目的。其用量为助焊剂总量的4-18wt％。

所述的有机溶剂为醇类或醚类溶剂。有机溶剂的作用是提供一种电离环境，让松香酸和有机酸在有机溶剂中电离出游离的H⁺离子。同时，溶剂还起到一种载体作用，在钎焊过程中，载着游离的H⁺离子去除氧化膜，同时，载着其它助焊剂成分起着助焊作用。有机溶剂可选择四氢糠醇，乙二醇、乙二醇单丁醚，丙三醇、丙二醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、二甘醇二乙醚、二乙二醇单丁醚、二甘醇单己醚、二甘醇单辛醚和2乙基-1，3己二醇的一种或两种混合。其用量为助焊剂总量的10-30wt％。

所述的成膏剂为聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000，可选其中的一种或多种混合。成膏剂的作用是增强松香溶胶成粘稠膏状的能力，其用量为助焊剂总量的1-6wt％。

所述的触变剂为氢化蓖麻油、酰胺化合物，可选其中的一种或两种混合。触变剂的作用是增强焊膏流体的切力变稀行为，改善焊膏的印刷性能，使焊膏易于脱膜，且不发生坍塌现象。其用量为助焊剂总量的0.5-5wt％。

所述的稳定剂为石蜡。作用是增强松香溶胶粘稠状的稳定性。其用量为助焊剂总量的0.2-3wt％。

所述的缓蚀剂为氮杂环化合物、有机胺类缓蚀剂，可选用三乙胺、三乙醇胺、苯并三氮唑。缓蚀剂的作用是起到抑制氧化的作用，增大溶液的pH值，降低原来溶液的强酸性，减少助焊剂对印刷板的腐蚀。加入了缓蚀剂以后，不仅可以调节助焊剂的酸度，可以使焊点光亮，在不降低焊剂活性的情况下，焊后腐蚀性降至最低。同时提高了焊剂和焊膏的存储稳定性。用量为助焊剂总量的0.5-5wt％。

所述的表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、非离子氟表面活性剂FCH₂CH₂O(CH₂CH₂O)nH(简称FSN)、非离子氟碳表面活性剂F(CF₂CF₂)_n(CH₂CH₂O)_nN(简称FSO)等。可选其中的一种或多种混合。加适量的表面活性剂可降低表面张力，促进助焊剂中各种助剂的溶解，并对焊料及钎焊表面起到快速润湿的作用，并协同活性剂起到助焊功能。但是用量过多会降低焊后的表面绝缘电阻。表面活性剂用量一般在0.5-4wt％。

所述的改性松香为聚合松香、全氢化松香、无铅松香、松香KE-604、水白松香的一种或多种混合。这类松香结构相对稳定，改性松香在常温下呈固态，不电离，钎焊后，形成气密性好，透明的有机薄膜，可将焊锡点包裹起来，隔离了金属与大气和其他腐蚀性介质的接触，具有良好的保护性能，很好地解决了助焊剂的活性和腐蚀性的矛盾。

本发明无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂，不含卤素，解决了无铅焊膏中松香含量过高引起的不挥发物含量过高的问题。焊料铺展均匀，助焊性能好，用《锡焊用液态焊剂(松香基)GB/T9491-2002》国家标准对本助焊剂进行检测，其扩展率≥75％，润湿时间小于2秒，焊后残留物为一层无色透明膜状物质，可免除清洗工艺，印制板表面绝缘电阻高，焊后铜镜无穿透，无毒，无刺激性气味，使用安全，且不易燃烧。具有良好的焊接效果。

具体实施方式

本发明无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂的具体配制方案有以下实施例详细给出。然而，应该理解，虽然这些描述具体地给出了本发明的特定的实施方案，但是这些实施例主要是为了举例说明的目的，而本发明可在其更宽广的方面被解释，且不受这些实施例的限制。

实施例1：

丁二酸          13

聚乙二醇2000    5

二甘醇二乙醚    10

丙三醇          12

氢化蓖麻油      3

石蜡            2

三乙醇胺        5

辛基酚聚氧乙烯醚2

聚合松香    48

具体制备方法：具体制备方法为常规方法，在带有搅拌器的反应釜中先加入溶剂，称量活化剂后加入反应釜，加热控制温度在150℃，搅拌使其完全溶解，加入聚合松香待其完全溶解后加入稳定剂，成膏剂，触变剂，表面活性剂，然后加入缓蚀剂，搅拌至溶液澄清透明，静置，室温冷却，即为无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂。再将助焊剂加热后用气压机压进锡线中，最后通过拉丝机拉成各种规格线径的焊锡丝即可。

实施例2：

己二酸                15

戊二酸                3

辛基酚聚氧乙烯醚      0.5

聚乙二醇2000          6

二甘醇单乙醚          5

乙二醇                5

氢化蓖麻油            5

三乙胺                0.5

石蜡                  3

聚合松香              30

无铅松香              27

制备方法与实例1相同。

实施例3：

癸二酸                12

壬基酚聚氧乙烯醚      4

聚乙二醇4000          1

二甘醇单辛醚          10

四氢糠醇              5

氢化蓖麻油            0.5

苯并三氮唑            4

石蜡                  0.5

水白松香              20

全氢化松香            43

制备方法与实施例1相同。

实施例4：

水杨酸          4

壬基酚聚氧乙烯醚1.5

聚乙二醇2000    2.5

二甘醇单己醚    15.5

丙三醇          12

氢化蓖麻油      4

三乙醇胺        3

石蜡            0.2

松香KE-604      57.3

制备方法与实施例1相同。

实施例5：

衣康酸          5

乙醇酸          8

壬基酚聚氧乙烯醚3

聚乙二醇6000    5

二乙二醇单丁醚  8

四氢糠醇        10

氢化蓖麻油      3

三乙胺          2

石蜡            3

水白松香        23

松香KE-604      30

制备方法与实例1相同。

实施例6：

DL-苹果酸       4

FSN             1

聚乙二醇6000    2

二甘醇单丁醚    18

2乙基-1，3己二醇12

氢化蓖麻油      2.5

苯并三氮唑      1.5

石蜡            1

松香KE-604      58

制备方法与实例1相同。

实施例7：

丙二酸          7

壬二酸          7

辛基酚聚氧乙烯醚3

聚乙二醇4000    2

乙二醇单丁醚    8

丙二醇单甲醚    8

氢化蓖麻油      2

苯并三氮唑      3

石蜡            2

无铅松香        20

全氢化松香      38

制备方法与实例1相同。

实施例8：

硬脂酸          5

丁二酸          5

己二酸          5

FSO             1

聚乙二醇2000    4.5

乙二醇单丁醚    5

丙三醇          13

氢化蓖麻油      4

三乙胺          4

石蜡            1.5

聚合松香    28

水白松香    24

制备方法与实施例1相同。

以上实施例制成的无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂，按照国家标准《锡焊用液态焊剂(松香基)GB/T9491-2002》进行检验，各项指标如下表所示。

经检测，本发明无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂均不含卤素，印制板在焊接后和加电进行潮湿试验后的绝缘电阻＞1.0×10⁸Ω，扩展率≥75％，同时物理稳定性、铜镜腐蚀试验、粘度均合格，焊后残留物均为无色透明的膜状物，常温下稳定不吸潮，焊后可以不予清洗，适合一般电子产品的免清洗无铅焊接工艺。

Claims (9)

1.一种无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂，其特征在于，由下述重量配比的物质组成：

有机酸活化剂    4-18wt％

有机溶剂        10-30wt％

成膏剂          1-6wt％

稳定剂石蜡      0.2-3wt％

触变剂          0.5-5wt％

表面活性剂      0.5-4wt％

缓蚀剂          0.5-5wt％

其余为改性松香。

2.根据权利要求1所述的无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：所述的有机酸类活化剂在脂肪族二元酸、三元酸、羟基酸、芳香酸、氨基酸的一种和多种混合。

3.根据权利要求2所述的无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：所述的有机酸类活化剂在丁二酸、戊二酸、丙二酸、己二酸、癸二酸、水杨酸、衣康酸、壬二酸、乙醇酸、DL-苹果酸、硬脂酸的一种或多种混合。

4.根据权利要求1所述的无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：有机溶剂为四氢糠醇，乙二醇单丁醚，丙三醇、丙二醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、二甘醇二乙醚、二乙二醇单丁醚、二甘醇单己醚、二甘醇单辛醚和2 乙基-1，3己二醇的一种或两种混合。

5.根据权利要求1所述的无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：所述的成膏剂为聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000的一种或多种混合。

6.根据权利要求1所述的无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：所述的触变剂为氢化蓖麻油、酰胺化合物的一种和两种混合。

7.根据权利要求1所述的无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂，其特征在于所述的表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、非离子氟表面活性剂FCH₂CH₂O(CH₂CH₂O)nH、非离子氟碳表面活性剂F(CF₂CF₂)_n(CH₂CH₂O)_nN的一种或多种混合。

8.根据权利要求1所述的无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：所述的缓蚀剂为三乙胺、三乙醇胺、苯并三氮唑一种或多种混合。

9.根据权利要求1所述的无铅焊料丝用松香型无卤素免清洗助焊剂，其特征在于：所述的改性松香为聚合松香、全氢化松香、无铅松香、松香KE-604、水白松香的一种或多种混合。