一種低銀無鉛釬料用免清洗助焊劑及其制備方法技術

本發明專利技術涉及了一種低銀無鉛釬料用免清洗助焊劑及其制備方法，助焊劑各成分重量百分比如下：活性劑3%~10%；表面活性劑0.2%~2%；成膜劑1%~5%；抗氧化劑0.1%~1.5%；緩蝕劑0.1%~1.5%和溶劑，全部組分總重量百分比為100%。本發明專利技術的低銀無鉛釬料用免清洗助焊劑，成本低，制備過程簡單，不含鹵素，無毒，無刺激性氣味，化學性質穩定，儲存時間長；固含量低，釬焊過程溫和，化學煙霧少，焊后殘留極少，大幅度減少了對電路板的腐蝕；潤濕性好，焊點無回縮，無炸錫現象，焊點表面光亮、干凈，無需焊后清洗工序。

【技術實現步驟摘要】
一種低銀無鉛釬料用免清洗助焊劑及其制備方法
本專利技術涉及一種無鉛釬料用助焊劑，特別是一種低銀無鉛釬料用免清洗助焊劑及其制備方法。該助焊劑適用于Sn-0.3Ag-0.7Cu類，尤其是低銀亞共晶Sn-0.45Ag-0.68Cu無鉛釬料產品。
技術介紹
共晶或近共晶的Sn-3.0Ag-0.5Cu（SAC305）釬料無疑是目前國內外公認的在性能方面與傳統SnPb共晶釬料相當的無鉛釬料。但隨著金屬原材料價格的增長，使得釬料成本大幅度增加。而且，隨著電子產品向超大規模集成化、數字化、微型化方面發展以及市場競爭日益加劇，開發低成本、性能優異的低銀SAC無鉛釬料合金成為現在電子封裝行業的迫切需求。Ag含量低于1%的第二代低銀無鉛釬料，如Sn-0.3Ag-0.7Cu、Sn-0.8Ag-0.5Cu、Sn-0.45Ag-0.68Cu等，以其較好的綜合性能越來越受到人們的青睞。由于Ag含量的降低使得低銀無鉛釬料的熔化溫度范圍變寬，熔點升高且偏離共晶點，因而釬焊溫度隨之升高。一方面，釬焊溫度的升高除了會造成電子元器件的損壞加速外，還將加劇助焊劑中活性劑等物質的揮發，造成助焊劑助焊性能的降低，甚至失效而起不到良好的活化及保護作用。另一方面，由于釬焊溫度的升高，對回流焊接工藝提出了新的挑戰。且預熱溫度和預熱時間的調整對助焊劑助焊性能及焊后殘留影響較大。加之人們環保意識的不斷增強，對助焊劑的成分及性能也提出了更高的要求。在低銀和無鉛化的大趨勢下，本課題組專利技術了“一種電子微連接使用的低銀亞共晶無鉛釬料”（中國專利ZL200810069262.8）。由于Sn-0.68Cu-0.45Ag釬料成本低，高溫液態下具有優良的抗氧化性、潤濕性和漫流性，可顯著減少釬料的浪費，改善焊點的成型，明顯減少釬焊連接缺陷，適用于電子產品的波峰焊、浸焊以及再流焊，已在波峰焊、再流焊領域廣泛應用。但由于沒有與之匹配的免清洗助焊劑，其進一步的研究尚還空白。目前，國內外通常采用的優良助焊劑品種繁多，雖都能滿足助焊要求。但一方面，因大多數助焊劑對釬料的依賴性強，活性低，釬焊過程中揮發劇烈，并伴隨有刺激性化學煙霧的產生，且儲存時間有限等缺點；另一方面，大多數助焊劑焊后殘留多，腐蝕性大，焊點不美觀，需要增加清洗工序，且清洗所用清洗劑會污染環境。為了實現免清洗，很多助焊劑考慮采用去離子水作為溶劑。中國專利ZL200710099093.8公開了一種無鉛焊料用無鹵素無松香免清洗助焊劑，能達到較好的助焊性能。但研究表明，水基助焊劑化學性質不穩定，儲存時間有限，容易滋生微生物，易潮解，釬焊過程中揮發劇烈，活性較低，潤濕效果不佳，無法滿足低銀無鉛釬料的高活性要求（趙曉青,肖文君,楊歡,等.水基無鹵素無松香抗菌型免清洗助焊劑[J].電子元件與材料,2012,31(3):53-56）。中國專利ZL201210200580.X公開了無鉛免清洗助焊劑及其制備方法，所用溶劑為低沸點無水乙醇。該助焊劑不含鹵素，助焊能力強，無腐蝕性，焊后無殘留固體物。在釬焊過程中揮發較快，雖焊后殘留少，但活性劑無法較好的發揮其活性，助焊劑活性低，潤濕性效果不高。且無水乙醇類低沸點醇屬于易燃物質，存在安全隱患。因此，為解決現有助焊劑助焊性能差、焊后殘留多、物理穩定性差、腐蝕嚴重等問題，開發低銀無鉛釬料用免清洗類助焊劑的需求顯得尤為重要。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種低固含量，高活性，低銀無鉛釬料用免清洗助焊劑，焊后無回縮現象，性質穩定，儲存時間長，釬焊過程溫和，化學煙霧少，解決目前現有助焊劑焊后殘留多、腐蝕嚴重、對低銀無鉛釬料的助焊效果差和污染環境等缺點，從而使低銀無鉛釬料的應用更加廣泛。為了實現上述目的，本專利采用以下技術方案：一種低銀無鉛釬料用免清洗助焊劑，其特征在于，所述的助焊劑各成分重量百分比如下：活性劑3%~10%；表面活性劑0.2%~2%；成膜劑1%~5%；抗氧化劑0.1%~1.5%；緩蝕劑0.1%~1.5%和溶劑，全部組分總重量百分比為100%；所述的活性劑為羥基有機酸和有機胺的混合物；其中羥基有機酸為酒石酸、檸檬酸、丁二酸、草酸、戊二酸、松香酸、己二酸、苯甲酸、蘋果酸、反油酸中的任意三種以各自大于百分之0的質量比混合，或任意四種、任意五種，以各自大于百分之0的質量比混合；所述的有機胺為乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的任一種，其添加量不高于活性劑總重量的20%，不低于活性劑總重量的5%；所述的表面活性劑為非離子表面活性劑；所述的成膜劑為氫化松香、聚合松香中的任一種，或兩種以各自大于百分之0的質量比混合；所述的抗氧化劑為對苯二酚；所述的緩蝕劑為苯駢三氮唑；所述的溶劑為異丙醇、乙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇中的任一種，或任兩種以各自大于百分之0的質量比混合，或任三種以各自大于百分之0的質量比混合，或任四種以各自大于百分之0的質量比混合。進一步的特征是：所述的活性劑至少含有兩種二元酸，所選用的幾種二元酸為相同重量百分比混合，且添加量不低于活性劑總重量的60%，混合時溫度控制在30℃～70℃；所述的有機酸中其他酸的添加量總和不高于活性劑總重量的20%。所述的表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚系列。所述的表面活性劑為OP-10。所述的溶劑中，沸點在釬焊溫度附近的溶劑添加量總和不少于溶劑總重量的70%。一種低銀無鉛釬料用免清洗助焊劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步：將作為成膜劑的松香按工藝要求比例加入溶劑中，在30℃～70℃的溫度下加熱攪拌至完全溶解；第二步：將活性劑加入到第一步得到的溶液中，在30℃～70℃的溫度下加熱以促進溶解；第三步：最后將表面活性劑、抗氧化劑、緩蝕劑加入第二步得到的溶液中，余熱攪拌溶解；混合均勻后，過濾即得所述助焊劑。本專利技術的一種低銀無鉛釬料用免清洗助焊劑及其制備方法，具有如下特點：1、本專利技術助焊劑成本低，制備過程簡單，不含鹵素，無毒，無刺激性氣味，化學性質穩定，儲存時間長。2、本專利技術助焊劑固含量低，釬焊過程溫和，化學煙霧少，焊后殘留極少，大幅度減少了對電路板的腐蝕。3、本專利技術助焊劑潤濕性好，焊點無回縮，無炸錫現象，焊點表面光亮、干凈，無需焊后清洗工序。4、本專利技術的助焊劑活性高，助焊性能優異，不僅適用于Sn-0.45Ag-0.68Cu低銀無鉛釬料，也適用于Sn-0.3Ag-0.7Cu類低銀無鉛釬料合金。具體實施方式：本專利技術涉及一種低銀無鉛釬料用免清洗助焊劑，其特征在于，所述助焊劑各成分重量百分比如下：活性劑3%~10%；表面活性劑0.2%~2%；成膜劑1%~5%；抗氧化劑0.1%~1.5%；緩蝕劑0.1%~1.5%和溶劑，各組分總重量百分比為100%。所述的活性劑為羥基有機酸和有機胺的混合物；其中羥基有機酸為酒石酸、檸檬酸、丁二酸、草酸、戊二酸、松香酸、己二酸、苯甲酸、蘋果酸、反油酸中的任意三種以各自大于百分之0的質量比混合，或任意四種、任意五種、任意六種，直至全部十種組分，以各自大于百分之0的質量比混合。其中，較佳的配比是：該助焊劑組分中活性劑至少含有兩種或兩種以上的二元酸，選用的二元酸為相同重量百分比混合，且添加量不應低于活性劑總重量的60%，混合時溫度控制在30℃～70℃左右；所述的有機酸中其他酸（除了二元酸以外的其他酸）的添加量總和不應高于活性劑總重量的20%本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低銀無鉛釬料用免清洗助焊劑，其特征在于，所述的助焊劑各成分重量百分比如下：活性劑3%~10%；表面活性劑0.2%~2%；成膜劑1%~5%；抗氧化劑0.1%~1.5%；緩蝕劑0.1%~1.5%和溶劑，組分總重量百分比為100%；所述的活性劑為羥基有機酸和有機胺的混合物；其中羥基有機酸為酒石酸、檸檬酸、丁二酸、草酸、戊二酸、松香酸、己二酸、苯甲酸、蘋果酸、反油酸中的任意三種以各自大于百分之0?的質量比混合，或任意四種、任意五種以各自大于百分之0?的質量比混合；所述的有機胺為乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的任一種，其添加量不高于活性劑總重量的20%，不低于活性劑總重量的5%；所述的表面活性劑為非離子表面活性劑；所述的成膜劑為氫化松香、聚合松香中的任一種，或兩種以各自大于百分之0?的質量比混合；所述的抗氧化劑為對苯二酚；所述的緩蝕劑為苯駢三氮唑；所述的溶劑為異丙醇、乙二醇、丙三醇、二甘醇、三甘醇中的任一種，或任兩種以各自大于百分之0?的質量比混合，或任三種以各自大于百分之0?的質量比混合，或任四種以各自大于百分之0?的質量比混合。

【技術特征摘要】
1.一種低銀無鉛釬料用免清洗助焊劑，其特征在于，所述的助焊劑各成分重量百分比如下：活性劑3%~10%；表面活性劑0.2%~2%；成膜劑1%~2.5%；抗氧化劑1.5%；緩蝕劑0.8%~1.5%和溶劑，組分總重量百分比為100%；所述的活性劑為羥基有機酸和有機胺的混合物；其中羥基有機酸為酒石酸、檸檬酸、丁二酸、草酸、戊二酸、松香酸、己二酸、苯甲酸、蘋果酸、反油酸中的任意三種以各自大于百分之0的質量比混合，或任意四種、任意五種以各自大于百分之0的質量比混合；所述的有機胺為乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的任一種，其添加量不高于活性劑總重量的20%，不低于活性劑總重量的5%；所述的活性劑至少含有兩種二元酸，所選用的二元酸為相同重量百分比混合，且其添加總量不低于活性劑總重量的60%，混合時溫度控制在30℃～70℃；所述的有機酸中其他酸的添加量總和不高于活性劑總重量的20%；所述的表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚系列；所述的成膜劑為氫化松香、聚合...

【專利技術屬性】
技術研發人員：甘貴生，孟國奇，杜長華，楊棟華，劉魯亭，許潔，劉昭偉，朱曉隆，
申請(專利權)人：重慶理工大學，
類型：發明
國別省市：重慶;85