專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種錫焊膏，尤其適用于電路板組裝表面貼裝技術(shù)(SMT，Surface Mount Technology，)用的無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏及其制備方法。
背景技術(shù)：
在電子工業(yè)產(chǎn)品的組裝焊接中，一直都在使用錫-鉛(Sn-Pb)合金焊料，但是在焊料的熔煉、使用過(guò)程中、因焊料中的鉛中毒致死、致殘等現(xiàn)象多有發(fā)生。在廢棄的電子電器產(chǎn)品填埋處理時(shí)，焊接部位的焊料中的鉛遇到酸雨或酸性地下水。即會(huì)形成可溶性的含鉛鹽類(lèi)，又溶于地下水中，而污染水源，人們長(zhǎng)期飲用后，也會(huì)導(dǎo)致鉛中毒，嚴(yán)重地危害著人類(lèi)的健康，破壞了地球生態(tài)環(huán)境。
歐洲議會(huì)和歐盟理事會(huì)2003年1月23日第2002/95/EC號(hào)關(guān)于在電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令，即《ROHS》指令，明確規(guī)定，從2006年7月起，制造商將必須證明產(chǎn)品設(shè)備沒(méi)有包含大于所允許的最大標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其中之一就是鉛。鑒于電子產(chǎn)品對(duì)無(wú)鉛化強(qiáng)烈要求，本發(fā)明推出了SMT用無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏，使用了SnAgCu、SnAgNi、SnAgBiCu、SnAgBiSb、SnCu、SnAg等合金焊料替代SnPb焊料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種錫焊膏，尤其提供適用于電路板組裝表面貼裝技術(shù)(SMT，Surface Mount Technology，)用的無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏及其制備方法，克服了上述焊料的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏，包括以下重量份組分合金粉80-98，助焊劑2-20；所述合金粉為SnAgCu、SnAgNi、SnAgBiCu、SnAgBiSb、SnCu、SnAg中的任一種；所述助焊劑由以下重量配比比例組分組成改性樹(shù)脂抗氧化劑30-60，有機(jī)酸類(lèi)活化劑5-15，觸變劑4-14，增塑劑2-6，成型劑0.4-2，緩蝕劑0.1-0.5，有機(jī)溶劑20-40組成；所述改性樹(shù)脂抗氧化劑由以下重量配比比例組分組成改性松香樹(shù)脂80-90、抗氧劑2-8、還原劑2-8；所述組分優(yōu)選為以下重量份組分合金粉88～92，助焊劑8～12。
所述改性松香樹(shù)脂優(yōu)選為聚合松香、氫化松香、水白松香、壓克力松香的一種或多種；所述抗氧劑優(yōu)選由四[β-(3，5-二叔基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-叔丁基-4羥基卞基)苯、1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基本苯基)丁烷三種組分組成，其配比為1∶1∶1；所述還原劑為順式-9-十八碳烯酸；所述有機(jī)酸類(lèi)活化劑優(yōu)選為有機(jī)二元酸、芳香酸之一或其組合；所述觸變劑優(yōu)選為十二羥基硬脂酸、氫化棉籽油、單硬脂酸甘油脂、油酸酰胺中的一種或兩種；所述增塑劑優(yōu)選為氫化松香甲酯、癸二酸二辛酯的一種或兩種；所述成型劑優(yōu)選為白地蠟；所述的緩蝕劑優(yōu)選為苯并三氮唑、α-巰基苯并噻唑中的一種；所述的有機(jī)溶劑優(yōu)選為二乙二醇乙醚、三乙二醇甲醚、N-甲基吡咯烷酮、丙二醇的一種或兩種。
所述有機(jī)二元酸、芳香酸優(yōu)選為辛二酸、壬二酸、癸二酸、蘋(píng)果酸、酒石酸、鄰苯二甲酸的一種或多種。
本發(fā)明上述優(yōu)選的同種原料相互替代可以得到相同的技術(shù)效果。
本發(fā)明還提供了所述無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏的制備方法，包括以下步驟(1)制備改性樹(shù)脂抗氧劑將改性松香樹(shù)脂熔化后，攪拌下加入抗氧劑和還原劑至熔化，混勻，制備成液體，冷卻，備用；(2)制備助焊劑在上述改性樹(shù)脂抗氧劑中加入部分有機(jī)溶劑，攪拌溶解；另一個(gè)容器中加入剩余溶劑，加熱到90-100℃時(shí)，攪拌下依次加入觸變劑、增塑劑、成型劑、緩蝕劑，攪拌至溶解，降溫至70-80℃時(shí)加入有機(jī)酸活化劑，并攪拌至溶解均勻，冷卻，備用；將上述制備的改性樹(shù)脂抗氧劑液體倒入該制備的溶液中攪拌均勻，即為調(diào)膏用的助焊劑；(3)制備錫焊膏將上述制備的助焊劑及合金粉原料放入調(diào)合釜中，抽真空，攪拌均勻即為所述無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏。
所述無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏的制備方法，還進(jìn)一步為攪拌速度為40～60轉(zhuǎn)/分；將助焊劑、合金粉原料放入調(diào)合釜中，抽真空，真空度-0.06--0.04MPa，攪拌20-60min，即得所述無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏。
本發(fā)明中的原料可以從市場(chǎng)購(gòu)得。
本發(fā)明無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏可用于電子產(chǎn)品無(wú)鉛化電子組裝制程，且與元器件表面的鍍層，線路板表面保護(hù)層兼容性好。
2、本發(fā)明無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏具有錫焊膏抗氧化性高、印刷性好、易脫模、能在260-275℃高溫下進(jìn)行回流焊接、焊膏鋪展快、助焊性能好、錫珠少、無(wú)虛焊、無(wú)短路缺陷、焊后殘留物少、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1制備改性樹(shù)脂抗氧劑(1)原料(g)改性松香樹(shù)脂80g(由以下重量配比比例的原料制備聚合松香、水白松香、氫化松香或壓克力松香，比例47∶40∶2)、抗氧化劑2g(由以下重量配比比例的原料制備四[β-3，5-二叔丁基4-羥基——苯基]丙酸丁季戊四醇酯、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-叔丁基-4羥基芐基)苯、1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷，比例1∶1∶1)、還原劑5g為順式-9-十八碳烯酸。
制備方法按配比準(zhǔn)確稱(chēng)量每種原料，將聚合松香、水白松香、壓克力松香放入搪玻璃或搪瓷釜中待全部熔化后，開(kāi)動(dòng)攪拌器進(jìn)行低速攪拌，攪拌速度為40~60轉(zhuǎn)/分，在攪拌下依次加入抗氧劑和還原劑至全部熔化混合成均勻的液體，倒入搪瓷盤(pán)中，冷卻至室溫備用。
制備改性樹(shù)脂抗氧劑(2)原料(g)改性松香樹(shù)脂90g(由以下重量配比比例的原料制備聚合松香47、水白松香40、氫化松香或壓克力松香2)、抗氧化劑6g(由以下重量配比比例的原料制備四[β-3，5-二叔丁基4-羥基——苯基]丙酸丁季戊四醇酯、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-叔丁基-4羥基芐基)苯、1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷，比例1∶1∶1)、還原劑2g為順式-9-十八碳烯酸。
制備方法同上制備改性樹(shù)脂抗氧劑(1)。
制備改性樹(shù)脂抗氧劑(3)原料(g)改性松香樹(shù)脂85g(由以下重量配比比例的原料制備聚合松香47、水白松香40、氫化松香或壓克力松香2)、抗氧化劑4g(由以下重量配比比例的原料制備四[β-3，5-二叔丁基4-羥基-苯基]丙酸丁季戊四醇酯、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-叔丁基-4羥基芐基)苯、1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷，比例1∶1∶1)、還原劑8g為順式-9-十八碳烯酸。
制備方法同上制備改性樹(shù)脂抗氧劑(1)。
實(shí)施例2制備助焊劑(1)原料(g)實(shí)施例1之一的改性樹(shù)脂抗氧劑40，辛二酸1，蘋(píng)果酸2，酒石酸3，十二羥基硬脂酸6，單甘脂4，氫化松香甲酯3.5，白地蠟0.5，苯并三氮唑0.2，三乙二醇乙醚16，丙二醇23.8。
制備方法按配方比例準(zhǔn)確稱(chēng)取各種原料，把改性樹(shù)脂抗氧劑放在搪玻璃或搪瓷釜中，加入部分有機(jī)溶劑在室溫下攪拌至全部溶解，攪拌速度為40-60轉(zhuǎn)/分。在另一個(gè)搪玻璃或搪瓷釜中，加入剩余溶劑，加熱到90-100℃時(shí)在攪拌下依次加入觸變劑、增塑劑、成型劑、緩蝕劑、攪拌至全部溶解。降溫至70-80℃時(shí)加入有機(jī)酸活化劑，并攪拌至全部溶解均勻，自然降至室溫。將上述制好的改性樹(shù)脂抗氧劑液體，緩緩倒入該自然降溫的溶液中攪拌均勻，即為調(diào)膏用的助焊劑。
制備助焊劑(2)原料(g)實(shí)施例1之一的改性樹(shù)脂抗氧劑48，辛二酸2，癸二酸1，蘋(píng)果酸5％酒石酸1，油酸酰胺6，單甘脂4，氫化松香甲酯5.3，白地蠟0.5，苯并三氮唑0.2，三乙二醇乙醚27。
制備方法按配方比例準(zhǔn)確稱(chēng)取各種原料，把改性樹(shù)脂抗氧劑放在搪玻璃或搪瓷釜中，加入部分有機(jī)溶劑在室溫下攪拌至全部溶解，攪拌速度為40轉(zhuǎn)/分。在另一個(gè)搪玻璃或搪瓷釜中，加入剩余溶劑，加熱到90℃時(shí)在攪拌下依次加入觸變劑、增塑劑、成型劑、緩蝕劑、攪拌至全部溶解。降溫至70℃時(shí)加入有機(jī)酸活化劑，并攪拌至全部溶解均勻，自然降至室溫。將上述制好的改性樹(shù)脂抗氧劑液體，緩緩倒入該自然降溫的溶液中攪拌均勻，即為調(diào)膏用的助焊劑。
制備助焊劑(3)原料(g)實(shí)施例1之一的改性樹(shù)脂抗氧劑50，癸二酸5，蘋(píng)果酸4，十二羥基硬脂酸4，單甘脂4，癸二酸二辛酯4，白地蠟1，α-巰基苯并噻唑0.1，二乙二醇乙醚10，三乙二醇甲酸20。
制備方法同上制備助焊劑(1)。
制備助焊劑(4)原料(g)實(shí)施例1之一的改性樹(shù)脂抗氧劑45，壬二酸2，鄰苯二甲酸5，酒石酸1，氫化棉籽油6，油酸酰胺4，癸二酸二辛酯2，白地蠟2，苯并三氮唑0.3，N-甲基吡咯烷酮14.7，丙二醇18。
制備方法同上制備助焊劑(1)。
制備助焊劑(5)原料(g)實(shí)施例1之一的改性樹(shù)脂抗氧劑44，蘋(píng)果酸5.4，鄰苯二甲酸1，酒石酸1.5，十二羥基硬脂酸2.4，油酸酰胺8，單甘脂2，氫化松香甲酯6，白地蠟0.5，α-巰基苯并噻唑0.2，三乙二醇甲醚11，丙二醇18。
制備方法同上制備助焊劑(1)。
制備助焊劑(6)原料(g)實(shí)施例1之一的改性樹(shù)脂抗氧劑30，蘋(píng)果酸3，鄰苯二甲酸1，酒石酸1，十二羥基硬脂酸2，單甘脂2，氫化松香甲酯2，白地蠟0.4，α-巰基苯并噻唑0.1，三乙醇甲醚8，丙二醇12。
制備方法同上制備助焊劑(1)。
制備助焊劑(7)原料(g)實(shí)施例1之一的改性樹(shù)脂抗氧劑60，壬二酸5，鄰苯二甲酸9，酒石酸1，氫化棉籽油9，油酸酰胺4，癸二酸二辛酯6，白地蠟2，苯并三氮唑0.5，N-甲基吡咯烷酮22，丙二醇18。
制備方法同上制備助焊劑(1)。
實(shí)施例3制備無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏(1)原料(g)Sn3.0Ag0.5Cu合金粉90g，實(shí)施例2之一的助焊劑10g。
制備方法將助焊劑、合金粉、放入不銹鋼調(diào)合釜中，抽真空，真空度-0.06--0.04MPa，開(kāi)動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌30-40min后即為錫焊膏成品。
制備無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏(2)原料(g)Sn3Ag1.2Ni合金粉91g，實(shí)施例2之一的助焊劑9g。
制備方法將助焊劑、合金粉、放入不銹鋼調(diào)合釜中，抽真空，真空度-0.06MPa，開(kāi)動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌20min后即為錫焊膏成品。
制備SMT用無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏(3)原料(g)Sn4Ag6Bi0.18Cu合金粉88g，實(shí)施例2之一的助焊劑12g。
制備方法將助焊劑、合金粉、放入不銹鋼調(diào)合釜中，抽真空，真空度-0.04MPa，開(kāi)動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌60min后即為錫焊膏成品。
制備SMT用無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏(4)原料(g)Sn3Ag5Bi0.5Sb合金粉80g，實(shí)施例2之一的助焊劑20g。
制備方法同制備無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏(1)。
制備SMT用無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏(5)原料(g)Sn0.7Cu合金粉98g，實(shí)施例1的助焊劑(4)2g。
制備方法同制備無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏(1)。
實(shí)施例6制備SMT用無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏(6)原料(g)Sn3.5Ag合金粉89g，實(shí)施例1的助焊劑(5)11g。
制備方法同制備無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏(1)。
依據(jù)國(guó)家電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T11168免清洗焊接用焊錫絲和SJ/T11186錫鉛膏狀焊料通用規(guī)范對(duì)實(shí)施例1至實(shí)施例6進(jìn)行了綜合指標(biāo)測(cè)試，結(jié)果如下表。
由以上試驗(yàn)結(jié)果可知實(shí)施例1至實(shí)施例6所示的錫焊膏室溫下放置一個(gè)月后粘度變化較小，膏體穩(wěn)定，塌落試驗(yàn)中未發(fā)生冷坍塌和熱坍塌，粘度流變性好，在剪切力作用粘度變化小，觸變性好，利于印刷和脫模。焊接后錫球相對(duì)較少，潤(rùn)濕好。銅鏡無(wú)穿透性腐蝕，離子污染度在0.35μg/cm2～0.51μg/cm2，高于離子污染度I級(jí)(＜1.5μg/cm2)標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明本發(fā)明的錫焊膏高溫下還原性和抗氧化性好，焊接后無(wú)須清洗。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏，包括以下重量份組分合金粉80-98，助焊劑2-20；所述合金粉為SnAgCu、SnAgNi、SnAgBiCu、SnAgBiSb、SnCu、SnAg中的任一種；所述助焊劑由以下重量配比比例組分組成改性樹(shù)脂抗氧化劑30-60，有機(jī)酸類(lèi)活化劑5-15，觸變劑4-14，增塑劑2-6，成型劑0.4-2，緩蝕劑0.1-0.5，有機(jī)溶劑20-40組成；所述改性樹(shù)脂抗氧化劑由以下重量配比比例組分組成改性松香樹(shù)脂80-90、抗氧劑2-8、還原劑2-8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏，所述組分為以下重量份組分合金粉88～92，助焊劑8～12。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏，所述改性松香樹(shù)脂為聚合松香、氫化松香、水白松香、壓克力松香的一種或多種；所述抗氧劑由四[β-(3，5-二叔基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-叔丁基-4羥基卞基)苯、1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基本苯基)丁烷三種組分組成，其配比為1∶1∶1；所述還原劑為順式-9-十八碳烯酸；所述有機(jī)酸類(lèi)活化劑為有機(jī)二元酸、芳香酸之一或其組合；所述觸變劑為十二羥基硬脂酸、氫化棉籽油、單硬脂酸甘油脂、油酸酰胺中的一種或兩種；所述增塑劑為氫化松香甲酯、癸二酸二辛酯的一種或兩種；所述成型劑為白地蠟；所述的緩蝕劑為苯并三氮唑、α-巰基苯并噻唑中的一種；所述的有機(jī)溶劑為二乙二醇乙醚、三乙二醇甲醚、N-甲基吡咯烷酮、丙二醇的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏，所述有機(jī)二元酸、芳香酸為辛二酸、壬二酸、癸二酸、蘋(píng)果酸、酒石酸、鄰苯二甲酸的一種或多種。
5.一種權(quán)利要求1-4之一的無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏的制備方法，包括以下步驟(1)制備改性樹(shù)脂抗氧劑將改性松香樹(shù)脂熔化后，攪拌下加入抗氧劑和還原劑至熔化，混勻，制備成液體，冷卻，備用；(2)制備助焊劑在上述改性樹(shù)脂抗氧劑中加入部分有機(jī)溶劑，攪拌溶解；另一個(gè)容器中加入剩余溶劑，加熱到90-100℃時(shí)，攪拌下依次加入觸變劑、增塑劑、成型劑、緩蝕劑，攪拌至溶解，降溫至70-80℃時(shí)加入有機(jī)酸活化劑，并攪拌至溶解均勻，冷卻，備用；將上述制備的改性樹(shù)脂抗氧劑液體倒入該制備的溶液中攪拌均勻，即為調(diào)膏用的助焊劑；(3)制備錫焊膏將上述制備的助焊劑及合金粉原料放入調(diào)合釜中，抽真空，攪拌均勻即為所述無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏的制備方法，還進(jìn)一步為攪拌速度為40～60轉(zhuǎn)/分；將助焊劑、合金粉原料放入調(diào)合釜中，抽真空，真空度-0.06--0.04MPa，攪拌20-60min，即得所述無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)鉛無(wú)鹵素錫焊膏，包括以下重量份組分合金粉80－98，助焊劑2－20；所述合金粉為SnAgCu、SnAgNi、SnAgBiCu、SnAgBiSb、SnCu、SnAg中的任一種；所述助焊劑由以下重量配比比例組分組成改性樹(shù)脂抗氧化劑30－60，有機(jī)酸類(lèi)活化劑5－15，觸變劑4－14，增塑劑2－6，成型劑0.4－2，緩蝕劑0.1－0.5，有機(jī)溶劑20－40組成；所述改性樹(shù)脂抗氧化劑由以下重量配比比例組分組成改性松香樹(shù)脂80－90、抗氧劑2－8、還原劑2－8。本發(fā)明配制的無(wú)鉛焊膏具有印刷性觸變性好、在焊接溫度下鋪展快、無(wú)氧化、無(wú)虛焊、無(wú)短路的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K35/26GK1876311SQ20061007803
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者丁飛 申請(qǐng)人:北京市航天焊接材料廠