專利名稱：：一種免清洗電絕緣膠焊劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電氣/電子行業(yè)中的材料連接
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種免清洗、無(wú)金屬的電絕緣膠焊劑。
背景技術(shù)：
：在電子工業(yè)的連接技術(shù)中，軟釬焊一直居于主導(dǎo)地位，由于鉛對(duì)環(huán)境的影響，歐盟以及各發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)要求電子組裝產(chǎn)品中必須使用無(wú)鉛釬料，以替代已廣泛應(yīng)用于印刷電路板(PCBprintedcirluitBoard)裝配的Sn-Pb釬料。無(wú)鉛釬料的采用對(duì)現(xiàn)行電子產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)工藝、對(duì)元器件及印刷電路板的要求、產(chǎn)品成本造成影響，進(jìn)而沖擊計(jì)算機(jī)、無(wú)線通訊、家用電器等制造業(yè)最具有吸引力的領(lǐng)域，同時(shí)隨著集成電路(VLSI)和微型化片式元器件的不斷發(fā)展與應(yīng)用，尋求合適無(wú)鉛電子釬料已為。電子表面組裝技術(shù)(SMTSurfaceMountTechnoligy)將SMC/SMD(片狀器件)直接貼焊到PCB表面或者其它基板上，SMT要求無(wú)鉛釬料的性能可適用各種類型的元器件、以及印刷板的高密度分布、引腳間距小、焊點(diǎn)微型化等特征，無(wú)鉛釬料還應(yīng)具有良好潤(rùn)濕鋪展性可填充間隙、適合的熔化溫度范圍以及牢固性能，更重要的對(duì)環(huán)境友好、無(wú)毒、可再循環(huán)。目前，釬料以Sn為基體，添加Ag、Cu、Sb、Zn等其它合金，現(xiàn)有的合金釬料中以Sn-Zn、Sn-Cu、Sn-Ag，具有較有潛力的Sn-Pb替代物，合金釬料西部添加脂類釬劑以及揮發(fā)性物質(zhì)如乙醇等，合金釬料需要配合不同的釬劑，無(wú)鉛合金釬料與金屬基板形成冶金連接，具有好的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性，但是SMA焊接后，總是存在印刷板面釬劑殘留以及其它類型污染物，即使免清洗釬劑的添加也不可造成涂覆和殘留物，對(duì)PCBS造成化學(xué)侵害，而且不同的釬焊工藝需要采用不同的免清洗劑，相容性又帶來(lái)很大問(wèn)題，除了上述不足，合金釬料存在如下問(wèn)題(1)焊劑中具有一定的毒性，形成的煙霧對(duì)人類有危害；(2)釬焊也需要一定的氣氛，才能保證良好的潤(rùn)濕和減少氧化，則最終形成黏性的、未氧化的殘?jiān)?，而且使橋接危險(xiǎn)增大；(3)在柔性基板容易產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂；(4)產(chǎn)生金屬焊接微球；(5)返修困難；(6)具有定距限制。在電子組裝中，另外一種無(wú)鉛替代材料是粘結(jié)劑(膠焊劑)，在混合電路組裝中流行兩種粘結(jié)劑導(dǎo)電膠和電絕緣粘結(jié)劑，導(dǎo)電膠添加導(dǎo)電填充物即金屬顆粒，常見(jiàn)的導(dǎo)電膠為銀粉和銅粉填充，非導(dǎo)電膠(電絕緣)膠焊劑也常用于混合電路的組裝；導(dǎo)電膠和電絕緣膠焊劑用于集成電路與引線框架(lead-frame)的芯片附著(dieattach)材料，用作制作多層印刷電路板，將銅箔附著在電路板或者柔性基板上，導(dǎo)電膠的導(dǎo)電性不如合金類釬料，但粘結(jié)劑室溫或者低溫固化，很適合黏結(jié)溫度敏感元件，而且對(duì)于要求返修的電路板更具有優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)有存在較普遍使用的環(huán)氧粘結(jié)劑如導(dǎo)電(添銀)和電絕緣的聚酰亞胺粘結(jié)劑和氰酸鹽酯粘結(jié)劑，仍存在如下不足(1)存放壽命短，室溫l小時(shí)失效，而無(wú)再活能力；(2)成本較高，單材料成本，導(dǎo)電膠通常比合金釬料貴幾倍；(3)有氣體釋出物沾污電路，如水汽、氯化物、金屬離子和胺等，造成電短路和電化學(xué)腐蝕；(4)導(dǎo)電膠分配銀粉時(shí)需要可靠粘結(jié)工藝，環(huán)氧流散到電路導(dǎo)線之間會(huì)因?yàn)殡姎舛搪?、金屬遷移和顆粒脫落的危險(xiǎn)。發(fā)明目的為克服現(xiàn)有電子連接材料存在上述儲(chǔ)存時(shí)間與溫度限制、粘度強(qiáng)度不夠與粘性維持時(shí)間短、毒性、金屬焊接微球的產(chǎn)生、對(duì)PCBs的化學(xué)侵害等缺陷，本發(fā)明之目的在于提供一種可存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)、具有高粘結(jié)強(qiáng)度和牢固性能、將環(huán)境毒性降至最低水平的無(wú)毒、無(wú)揮發(fā)物、無(wú)金屬以及無(wú)鉛、無(wú)定距限制的均質(zhì)絕緣焊膠。而且本發(fā)明膠焊劑重操作時(shí)再生容易，有效降低焊接成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案一種免清洗電絕緣膠焊劑，其特征在于所述膠焊劑包括松香、活化劑、有機(jī)膨潤(rùn)土(CLAYTONE)，其重量百分含量為一種免清洗電絕緣膠焊劑，其特征在于所述膠焊劑包括松香、活化劑、有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF，其重量百分含量為松香6090%;活化劑1525%;有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF46%;所述活化劑選自乙二醇一甲醚、二甘醇、一甘醇酯、醇醚中的一種或一種以上的組合。本發(fā)明膠焊劑中松香作為基本物質(zhì)，分子式為C19H29COOH，可為電子膠粘劑中常用松香的含義，包括天然松香和成份穩(wěn)定的合成松香，性狀如同柔軟的二氧化物，松香(樹(shù)脂)主要由樹(shù)脂酸(混合有機(jī)酸)組成，用于純化過(guò)程中中和酸根。松香從松樹(shù)樹(shù)脂中獲得的松樹(shù)樹(shù)脂經(jīng)加熱、蒸餾獲得，或者樹(shù)脂油的改良得到的松香組成?；蛘吲c羧基的酯化、中和及與雙鍵的加成、氫化、岐化、聚合等改性后的松香；本發(fā)明活化劑是一種加熱后產(chǎn)生活性化合物，所產(chǎn)生的反應(yīng)是微型氯化反應(yīng)，高溫下，打斷分子連接，釋放出的鹽酸還原焊接表面，同時(shí)分解表面的氧化部分，此時(shí)連接金屬。同時(shí)，在連接處產(chǎn)生惰性涂層;有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF，作為樹(shù)脂和活化劑的載體，同時(shí)也充當(dāng)溶劑，該溶劑賦予膠焊劑許多有用的特性易于應(yīng)用、自動(dòng)定心以及快干。所述膠焊劑由松香、活化劑、有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF組成，其重量百分含量為松香7080%;活化劑1525%;有機(jī)膨潤(rùn)土(CLAYTONE)46%。所述松香酸值(mgKOH/g)在80272之間，氯含量小于7mg/g，氨含量<0.7%。所述松香酸值(mgKOH/g)在160175之間，氯含量小于10—2%，氨含量<10-2o/o。本發(fā)明松香可以選自葵二酸松香、氯化二甲氨松香、脂肪酸松香中的一種和一種以上任意比例的混合。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的松香為a.美國(guó)的松香十葵二酸松香;b.德國(guó)的松香十氯化工甲氨松香;c.法國(guó)的松香脂肪酸松香，它們形狀為葉片形，顏色為黃色。上述醇醚為乙二醇乙醚、乙二醇丁醚和二甘醇單甲醚、丙二醇單甲醚中的一種或多種組合。上述活化劑優(yōu)選為乙二醇一甲醚。本發(fā)明的另一目的是提供免洗膠焊劑的制備方法，其特征在于包括如下步混合將活化劑和有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF混合攪拌，升溫至70°C時(shí)，在7095。C下攪拌23小時(shí)；增添將松香分時(shí)填加，每次增填后待混合物的溫度升至7095"C時(shí),再繼續(xù)下一次增添，加畢繼續(xù)溫度在7095r攪拌30分鐘，降溫等待冷卻到306(TC時(shí)包裝即得。本發(fā)明還提供使用免洗膠焊劑進(jìn)行焊接的方法，其特征在于其至少包括如下步驟通過(guò)導(dǎo)管插入術(shù)分配預(yù)備好的部位，后將粘結(jié)的目標(biāo)部件裝配于襯底上，在熱溫達(dá)到9012(TC時(shí)，0.18分鐘內(nèi)開(kāi)始自動(dòng)焊接或通過(guò)絹網(wǎng)印刷法將先預(yù)備好的襯底均勻涂層的目標(biāo)部位，在90120。C下將部件裝配于襯底上0.18分鐘內(nèi)自動(dòng)焊接。本發(fā)明膠焊劑具有外觀透明、薄層和絕緣的性能，薄層能達(dá)到1iJm，能便以檢驗(yàn)產(chǎn)品好壞，在歐洲和美國(guó)一些大公司實(shí)驗(yàn)結(jié)果為焊接率能達(dá)100%，本發(fā)明比其它無(wú)鉛焊膏牢固性能高出50%以上。本發(fā)明膠焊劑為環(huán)氧和清潔產(chǎn)品之一，無(wú)鉛成份，能排除去揮發(fā)物。內(nèi)無(wú)金屬、完全絕緣(各向?qū)щ娊^緣導(dǎo)體之間絕緣)。同時(shí)低溫焊接不限小距離，也可實(shí)現(xiàn)多層同時(shí)焊接。應(yīng)用本發(fā)明免洗膠焊劑在電子焊接工藝的優(yōu)點(diǎn)是-(l)無(wú)金屬，焊接時(shí)無(wú)毒氣散發(fā)，沒(méi)有揮發(fā)物除去、無(wú)金屬焊接球。屬于純生物焊接，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；(2)低溫焊接，絕緣性能好，不會(huì)產(chǎn)生零部件損壞；(3)雙面焊接，上下側(cè)焊接只需一種工藝，能在薄層4~6mils(mils為千分之一英寸，lmils為25.4um)焊接或多層通知焊接，多層可以同時(shí)焊接。(4)不易凝固，開(kāi)啟后數(shù)周時(shí)間，仍能保持其流動(dòng)性，而傳統(tǒng)焊劑在幾個(gè)小時(shí)即凝固。(5)焊接不正確，返工操作容易，在過(guò)期的焊劑添加適量活化劑即可恢復(fù)性能；本發(fā)明膠焊劑的熱處理工藝可使用傳統(tǒng)焊膏己有一定的加熱模式，而且現(xiàn)有技術(shù)中用來(lái)除去溶劑的預(yù)熱過(guò)程省卻，也不再需要在控制氣氛的工藝，冷卻模式為自然冷卻過(guò)程，沒(méi)有強(qiáng)制性揮發(fā)，與傳統(tǒng)焊接技術(shù)相比能提高50%以上的效果，各成分完全地與其框架架電絕緣，并且機(jī)械強(qiáng)度更好。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明實(shí)施例1:本發(fā)明例膠焊劑包括松香、活化劑、有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF。松香是暗黃色的低熔點(diǎn)的松散的塊狀物質(zhì)，CAS:8050-09-7;本實(shí)施例松香選自美國(guó)的松香即十葵二酸松香，活化劑為乙二醇一甲醚.松香占總重量的百分含量為70%;乙二醇一甲醚為20%;有機(jī)膨潤(rùn)土(CLAYTONEAF占總組份重量的5%。；所述松香酸值在85175mgKOH/g之間，氯含量小于10'2%，氨含量<10一2%?；罨瘎┮叶家患酌褳闊o(wú)色液體，CAS:111-77-3;有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF為白色粉末狀物質(zhì)，用做變性劑/搖溶劑，CAS:68953-58-2，可以從，美國(guó)名稱為SouthernClayProducts，Inc.的公司購(gòu)買到。在容量為1公升的制造的原料比率中，準(zhǔn)備一個(gè)反應(yīng)器帶有葉片的機(jī)動(dòng)攪拌器和一個(gè)溫度計(jì)，填加原料乙二醇一甲醚150克有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF40克用一個(gè)能夠保持恒溫的外部溶液進(jìn)行加熱，使溫度上升到7095攝氏度。在用攪拌器進(jìn)行攪拌大約兩個(gè)小時(shí)后，填加一些松香600克在填加物質(zhì)的階段，要等待一段時(shí)間，以便使反應(yīng)器中的所有物質(zhì)能夠均勻的混合在一起，同時(shí)使溫度回到7095攝氏度。在填加物質(zhì)結(jié)束時(shí)，讓它在繼續(xù)攪拌30分種時(shí)，等待回到7095攝氏度的溫度條件下進(jìn)行攪拌。然后冷卻到30-60攝氏度，并且將粘滯流體物質(zhì)倒入聚乙烯材質(zhì)的圓形瓶中。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>M吏用布氏RVT粘度計(jì)，升降流動(dòng)F系統(tǒng)，粘度5T/min本膠焊劑外觀透明、薄層和絕緣的效果.薄層能達(dá)到1um能使產(chǎn)品便以檢驗(yàn)好壞，焊接率能達(dá)100%。對(duì)于用粘結(jié)劑貼裝的器件和基片來(lái)說(shuō)，主要要求在電路的整個(gè)壽命周期內(nèi)具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度，本發(fā)明粘結(jié)劑組裝樣品電路置于工藝溫度和機(jī)械篩選試驗(yàn)下考驗(yàn)，粘結(jié)性比其它無(wú)鉛焊膏牢固性能高出50%以上。本發(fā)明膠焊劑無(wú)鉛成份，能排除去揮發(fā)物。內(nèi)無(wú)金屬、完全絕緣(各向?qū)щ娊^緣導(dǎo)體之間絕緣)，低溫焊接不限小距離，并能在較薄蠟紙焊接，或者多層同時(shí)焊接等等。所得膠焊劑與現(xiàn)有技術(shù)中常用焊接粘膠相比:<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實(shí)施例2制備膠焊劑，松香為寶石松香，用量松香700g;活化劑為二甘醇，用量為250g;有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF用量為50g。將二甘醇和有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF混合攪拌，外部水浴加熱，升溫至7(TC時(shí)，在7095。C下恒溫?cái)嚢?小時(shí)；將700g松香分時(shí)填加，每次增填后待混合物的溫度升至7095"C時(shí)，再繼續(xù)下一次增添，加畢繼續(xù)溫度在7095。C攪拌30分鐘，降溫等待冷卻到306(TC時(shí)包裝即得。使用上述膠焊劑，可通過(guò)導(dǎo)管插入術(shù)分配預(yù)備好的部位，后將粘結(jié)的目標(biāo)部件裝配于襯底上，在熱溫達(dá)到10(TC時(shí)，5分鐘內(nèi)開(kāi)始自動(dòng)焊接.實(shí)施例3下列組分作為原料富馬酸改性松香和丙烯酸改性松香的混合物，酸值(mgKOH/g)在80272之間，氯含量小于7mg/g，氨含量<0.7%，用量900g;一甘醇酯，用量為200g;有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF用量為60g，本實(shí)施例加助溶劑乙醚50g。將一甘醇酯和有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF和乙醚混合攪拌，加熱升溫至7(TC時(shí)，在7095匸下恒溫?cái)嚢?小時(shí)；將900g松香分時(shí)填加，每次增填后待混合物的溫度升至7095'C時(shí)，再繼續(xù)下一次增添，加畢繼續(xù)溫度在7095T:攪拌30分鐘，降溫等待冷卻到306(TC時(shí)包裝即得。使用上述膠焊劑，通過(guò)絲網(wǎng)印刷法將先預(yù)備好的襯底均勻施涂，在ioo"C下將部件裝配于襯底上3分鐘內(nèi)自動(dòng)焊接。當(dāng)然本發(fā)明不局限于絲網(wǎng)印刷法實(shí)施涂布?？捎靡阎姆椒▽⒛z焊劑施涂于具有待粘結(jié)電器元件的襯底的目標(biāo)位置上，將待粘接部件裝配于襯底，加熱即可自行焊接。實(shí)施例4下列組分作為原料法國(guó)松香750g;二甘醇單甲醚，用量為250g;有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF60g。將二甘醇單甲醚和有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF和乙醚混合攪拌，加熱升溫至7(TC時(shí)，在7095'C下恒溫?cái)嚢?小時(shí)；將750g松香分時(shí)填加，每次增填后待混合物的溫度升至7095。C時(shí)，再繼續(xù)下一次增添，加畢繼續(xù)溫度在7095。C攪拌30分鐘，降溫等待冷卻到306(TC時(shí)包裝即得。使用上述膠焊劑，通過(guò)絲網(wǎng)印刷法將膠焊劑均勻施涂于先預(yù)備好的襯底的規(guī)定部位，裝備上芯片，IO(TC下，在回流爐中加熱，40秒內(nèi)自動(dòng)焊接。權(quán)利要求1、一種免清洗電絕緣膠焊劑，其特征在于所述膠焊劑包括松香、活化劑、有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF，其重量百分含量為松香60～90％；活化劑15～25％；有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF4～6％；所述活化劑選自乙二醇一甲醚、二甘醇、一甘醇酯、醇醚中的一種或一種以上的組合。2、如權(quán)利要求1所述的免清洗電絕緣膠焯劑，其特征是所述膠焊劑由松香、活化劑、有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF組成，其重量百分含量為松香7080%;活化劑1525%;有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF460/0。3、如權(quán)利要求2所述的免清洗電絕緣膠焊劑，其特征是所述松香酸值(mgKOH/g)在80272之間，氯含量小于7mg/g，氨含量<0.7%。4、如權(quán)利要求2所述的免清洗電絕緣膠焊劑，其特征是所述松香酸值(mgKOH/g)在160175之間，氯含量小于1(T2。/。，氨含量<10-2%。5、如權(quán)利要求1所述的免清洗電絕緣膠焊劑，其特征是松香選自葵二酸松香、氯化二甲氨松香、脂肪酸松香中的一種和一種以上任意比例的混合。6、如權(quán)利要求5所述的免清洗電絕緣膠焊劑，其特征是醇醚為乙二醇乙醚、乙二醇丁醚和二甘醇單甲醚、丙二醇單甲醚中的一種或多種組合。7、如權(quán)利要求1所述的免清洗電絕緣膠焊劑，其特征是活化劑為乙二醇一甲醚。8、制備如權(quán)利要求17之一所述免洗膠焊劑的方法，其特征在于混合將活化劑和有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF混合攪拌，升溫至70°C時(shí)，在7095'C下攪拌23小時(shí)；增添將松香分時(shí)填加，每次增填后待混合物的溫度升至7095。C時(shí)，再繼續(xù)下一次增添，加畢繼續(xù)溫度在7095。C攪拌30分鐘，降溫等待冷卻到306(TC時(shí)包裝即得。9、一種焊接方法，其特征在于其至少包括如下步驟通過(guò)導(dǎo)管插入術(shù)分配到預(yù)備好的部位，后將粘結(jié)的目標(biāo)部件裝配于襯底上，在熱溫達(dá)到卯12(TC時(shí)，0.18分鐘內(nèi)開(kāi)始自動(dòng)焊接或通過(guò)絹網(wǎng)印刷法將先預(yù)備好的襯底均勻涂層的目標(biāo)部位，在9012(TC下將部件裝配于襯底上0.18分鐘內(nèi)自動(dòng)焊接。全文摘要一種免清洗電絕緣膠焊劑，屬于電氣、電子行業(yè)中的材料連接
技術(shù)領(lǐng)域：
，所述膠焊劑包括松香、活化劑、有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF，其重量百分含量為松香60～90％；活化劑15～25％；有機(jī)膨潤(rùn)土CLAYTONEAF4～6％；活化劑選自乙二醇一甲醚、二甘醇、一甘醇酯、醇醚中的一種或一種以上的組合。本發(fā)明膠焊劑環(huán)保性能好，存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)、具有高粘結(jié)強(qiáng)度和牢固性能，絕緣性能高。而且本發(fā)明膠焊劑重操作時(shí)再生容易，有效降低焊接成本。文檔編號(hào)B23K35/36GK101602153SQ200810162669公開(kāi)日2009年12月16日申請(qǐng)日期2008年12月8日優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日發(fā)明者安東尼.得利達(dá)拉,納意.喬了喬,高樹(shù)艾申請(qǐng)人:高樹(shù)艾;納意.喬了喬;安東尼.得利達(dá)拉