專利名稱：焊膏組合物、焊膏和助焊劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊膏組合物、焊膏和助焊劑。
背景技術(shù)：
焊膏是通過均勻混合合金焊粉與助 焊劑而得的膏狀焊料材料。目前最常用的合金焊粉包括Sn-Ag、Sn-Pb> Sn-Sb> Sn-Cu> Sn-Bi> Sn-Ag-Cu合金等。助焊劑通常包含或由樹月旨、觸變劑、活化劑、溶劑及任選存在的其它添加劑組成。助焊劑是用于清潔金屬表面、改進(jìn)可潤濕性、防止焊料材料氧化及確保焊膏的質(zhì)量和/或所述材料的優(yōu)異可加工性的重要材料。此外，助焊劑對(duì)焊膏的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的影響很大。焊膏一般在儲(chǔ)藏時(shí)隨著時(shí)間硬化或凝固。硬化或凝固的速度通常用來確定焊膏的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。儲(chǔ)藏穩(wěn)定性高的焊膏一般表現(xiàn)出相當(dāng)緩慢的硬化或凝固，而儲(chǔ)藏穩(wěn)定性低的焊膏以相當(dāng)快速的硬化或凝固為特征。在現(xiàn)有的焊膏中，有機(jī)酸、有機(jī)胺小分子或含鹵素的化合物用作活化劑?；罨瘎┰诤父鄡?chǔ)藏過程中能夠與合金焊粉相互作用，由此影響流變學(xué)性質(zhì)及其它性質(zhì)。上述活化劑可顯著降低焊膏的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。不論技術(shù)的狀態(tài)，仍然期望提供助焊劑、焊膏組合物和焊膏用以克服在儲(chǔ)藏焊膏過程中現(xiàn)有焊膏中的活化劑與合金焊粉相互作用而降低焊膏的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的技術(shù)問題。本發(fā)明的焊膏表現(xiàn)出極高的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性和優(yōu)異的可焊接性。

發(fā)明內(nèi)容
通過向助焊劑中添加長鏈硫醇和/或有機(jī)螯合劑，本發(fā)明的焊膏的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性得到大幅改進(jìn)。因此，本發(fā)明涉及助焊劑，其包含或由樹脂、觸變劑、活化劑、溶劑和長鏈硫醇和/或有機(jī)螯合劑組成。在本發(fā)明中使用時(shí)，除非另外明確說明，単數(shù)“ー種”和“所述”包括所指物的復(fù)數(shù)。在本發(fā)明中，所述長鏈硫醇是含有至少ー個(gè)-SH基團(tuán)并且鏈長大于或等于5個(gè)碳原子，優(yōu)選大于或等于7個(gè)碳原子的化合物，其中所述碳原子優(yōu)選地彼此共價(jià)連接。本發(fā)明的助焊劑可包含一種長鏈硫醇或不同長鏈硫醇的混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述長鏈硫醇選自以下通式中的ー種或多種R(CH2)nSH,其中R是甲基、羧基、羥基、甲?；蝓０坊鞘?-21，優(yōu)選12_18。優(yōu)選地，所述長鏈硫醇選自己硫醇、辛硫醇、癸硫醇、十二烷硫醇和十八烷硫醇和/或它們的混合物。在本發(fā)明中，所述長鏈硫醇的量是能夠在合金焊粉顆粒表面上形成單分子保護(hù)膜同時(shí)不影響焊膏的其它性能的適當(dāng)?shù)牧?。相?duì)于助焊劑的總量，長鏈硫醇在本發(fā)明的助焊劑中的含量可以是O. 2重量％-10重量％，更優(yōu)選O. 5重量％_5重量％，特別優(yōu)選O. 75重量％-2. 5重量％。當(dāng)用量低于O. 2重量％時(shí)，在合金焊粉顆粒表面上形成的單分子膜可能不完全。當(dāng)用量大于10重量％吋，長鏈硫醇可負(fù)面影響焊膏的其它性質(zhì)，例如可焊接性或可印刷性等.。本發(fā)明的助焊劑可包含一種有機(jī)螯合劑或不同有機(jī)螯合劑的混合物。術(shù)語有機(jī)螯合劑優(yōu)選地是指含有至少兩個(gè)能夠與金屬或含金屬的化合物配合的官能團(tuán)的化合物。更優(yōu)選地，所述有機(jī)螯合劑選自N-螯合劑，其中能夠與金屬或含金屬的化合物配合的每個(gè)官能團(tuán)含有至少ー個(gè)氮原子。所述有機(jī)螯合劑可選自包含至少ー個(gè)取代的或未取代的1，10-ニ氮雜菲(鄰ニ氮雜菲)結(jié)構(gòu)單元或基團(tuán)的化合物。術(shù)語1，10-菲咯啉也可用作1，10- ニ氮雜菲。在本發(fā)明中，ニ術(shù)語可互換使用。在本發(fā)明中，所述有機(jī)螯合劑優(yōu)選選自鄰ニ氮雜菲(1，10-ニ氮雜菲)螯合剤。更 優(yōu)選地，所述有機(jī)螯合劑選自1，10-鄰ニ氮雜菲、2，9-ニ甲基-4，7-ニ苯基-1，10-菲咯啉、4，7- ニ甲基-1，10-鄰ニ氮雜菲和4，7- ニ苯基-1，10-鄰ニ氮雜菲和/或它們的混合物。在本發(fā)明中，所述有機(jī)螯合劑的量是能夠在合金焊粉顆粒表面上形成單分子保護(hù)膜同時(shí)不影響焊膏的其它性能的適當(dāng)?shù)牧?。相?duì)于助焊劑的總量，所述有機(jī)螯合劑在本發(fā)明的助焊劑中的含量可以是O. 2重量％-10重量％，更優(yōu)選O. 5重量％-5重量％，特別優(yōu)選
O.75重量％-2. 5重量％。當(dāng)用量低于O. 2重量％時(shí)，在合金焊粉顆粒表面上單分子膜的形成可能不完全。當(dāng)用量大于10重量％吋，長鏈硫醇可負(fù)面影響焊膏的其它性質(zhì)，例如可焊接性或可印刷性等。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述助焊劑包含至少ー種本發(fā)明的長鏈硫醇與至少ー種本發(fā)明的有機(jī)螯合劑的混合物。通過使用至少ー種長鏈硫醇和至少ー種有機(jī)螯合劑的混合物，可獲得本發(fā)明的焊膏，其表現(xiàn)出極高的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性和優(yōu)異的可焊接性。若使用至少ー種長鏈硫醇和至少ー種有機(jī)螯合劑的組合，所述長鏈硫醇和所述有機(jī)螯合劑的量是能夠在合金焊粉顆粒表面上形成單分子保護(hù)膜同時(shí)不影響焊膏的其它性能的適當(dāng)?shù)牧俊?yōu)選地，相對(duì)于助焊劑的總量，所述長鏈硫醇和有機(jī)螯合劑在本發(fā)明的助焊劑中的含量可以是O. 2重量％-10重量％，更優(yōu)選O. 5重量％-5重量％，特別優(yōu)選O. 75重量％-2. 5重量％。當(dāng)用量低于O. 2重量％時(shí)，在合金焊粉顆粒表面上單分子膜的形成可能不完全。當(dāng)用量大于10重量％時(shí)，所述長鏈硫醇和有機(jī)螯合劑可負(fù)面影響焊膏的其它性質(zhì)，例如可焊接性或可印刷性等。在本發(fā)明中，所述樹脂可選自松香樹脂、酸改性的松香樹脂、氫化松香樹脂、歧化松香樹脂和/或聚合松香樹脂和/或它們的混合物。所述樹脂的量可以是本領(lǐng)域中的常規(guī)量。優(yōu)選地，相對(duì)于助焊劑的總量，所述樹脂的含量是10重量％-60重量％，更優(yōu)選30重量％-55重量％。本發(fā)明的助焊劑還包含至少ー種觸變劑。所述觸變劑可選自聚酰胺、氫化蓖麻油和/或酰胺改性的氫化蓖麻油和/或它們的混合物。所述觸變劑的量可以是本領(lǐng)域中的常規(guī)量。優(yōu)選地，相對(duì)于助焊劑的總量，所述觸變劑的含量是I重量％-10重量％。本發(fā)明的助焊劑的另ー種組分是至少ー種活化劑。所述活化劑可選自含鹵素的化合物、有機(jī)酸化合物和/或有機(jī)胺化合物和/或它們的混合物。
所述活化劑的量可以是本領(lǐng)域中的常規(guī)量。優(yōu)選地，相對(duì)于助焊劑的總量，所述活
化劑的含量是O. 5重量％_30重量％。本發(fā)明的助焊劑的另ー種組分是至少ー種溶剤。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述溶劑是ニ醇單醚和/或ニ醇ニ醚溶劑，例如，ニこニ醇單己醚和/或聚こニ醇ニ丁醚等。所述溶劑的量可以是本領(lǐng)域中的常規(guī)量。優(yōu)選地，相對(duì)于助焊劑的總量，所述溶劑的含量是10重量％-60重量％。本發(fā)明的助焊劑還可包含其它常規(guī)的添加劑如增塑劑和/或抗氧化劑等。本發(fā)明的助焊劑可采用單組件形式，其中所有的組分被混合在一起，還可以是多容器的包裝或成套包裝形式，其中各組分處于分隔的容器中或者若干組分分組在ー個(gè)或多個(gè)容器中。在本發(fā)明中，所述助焊劑可通過本領(lǐng)域中的常規(guī)方法例如加熱和混合各組分進(jìn)行制備。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，相對(duì)于助焊劑的總量，所述助焊劑包含或由以下組成a) 10重量％_60重量％的至少ー種樹脂；b) I重量％_10重量％的至少ー種觸變劑；c) O. 5重量％_30重量％的至少ー種活化劑；d) 10重量％_60重量％的至少ー種溶劑；e) O. 2重量％_10重量％的至少ー種長鏈硫醇和/或至少ー種有機(jī)螯合劑； f) O重量％_30重量％的至少ー種添加劑。本發(fā)明還涉及焊膏組合物，其包含本發(fā)明的助焊劑和至少ー種合金焊粉。所述合金焊粉可選自無鉛的合金焊粉或含鉛的合金焊粉。術(shù)語“無鉛的合金焊粉”是指基本上不含鉛的合金焊粉，是指，相對(duì)于合金焊粉的總量，鉛含量小于5重量％,優(yōu)選小于I重量％,更優(yōu)選小于O. 01重量％。所述助焊劑與所述合金焊粉的體積比優(yōu)選為O. 8:1至I. 2:1，更優(yōu)選O. 85:1至
I.I. 5: I。所述無鉛的焊粉優(yōu)選選自Sn-Ag-Cu、Sn-Ag、Sn-Cu、Sn_Zn和/或Sn-Bi合金。含鉛的焊粉優(yōu)選是Sn-Pb合金。所述合金焊粉優(yōu)選為球狀粉末形式，其中所述球狀粉末的平均粒度優(yōu)選為1-45 μ m,更優(yōu)選2-35 μ m。在本文中使用吋，術(shù)語"平均粒度"是指，在累積體積分布曲線中的D5tl值，其中50體積％的顆粒的直徑小于該值。在本發(fā)明中，優(yōu)選地使用可從Malvern Instruments Ltd獲得的Malvern Mastersizer 2000,通過激光衍射測(cè)定法測(cè)定平均粒度或D5tl值。在此技術(shù)中，基于Fraunhofer或Mie理論的應(yīng)用，利用激光束的衍射測(cè)定懸浮體或乳液中的顆粒尺寸。在本發(fā)明中，應(yīng)用Mie理論或?qū)Ψ乔驙铑w粒的修正的Mie理論，平均粒度或D5tl值與在相對(duì)于入射激光束O. 02 - 135度的角度的散射測(cè)定相關(guān)。在本發(fā)明中，所述焊膏組合物是多容器的包裝或成套包裝的形式，其中各組分處于分隔的容器中或者若干組分被分組在ー個(gè)或多個(gè)容器中。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述焊膏組合物是包含至少兩個(gè)容器的成套包裝的形式。為了避免作為第一部分的所述長鏈硫醇和/或有機(jī)螯合劑與作為第二部分的合金焊粉之間任何物理或化學(xué)接觸，此ニ部分優(yōu)選地不存在于同一容器中。例如，所述焊膏組合物是雙容器包裝的形式，其中ー個(gè)容器包含所述助焊劑，而另ー個(gè)容器包含所述合金焊粉。在另ー個(gè)實(shí)施方案中，所述焊膏組合物是三容器包裝的形式，其中ー個(gè)容器包含所述長鏈硫醇和/或有機(jī)螯合剤，另ー個(gè)容器包含本發(fā)明的助焊劑的其它組分，第三個(gè)容器包含所述合金焊粉。本發(fā)明還涉及焊膏，其是本發(fā)明的焊膏組合物的所有組分的物理混合物。在本發(fā)明的焊膏中，單分子膜優(yōu)選地覆蓋合金焊粉的整個(gè)顆粒表面。此單分子膜通過ー種或多種所述長鏈硫醇和/或有機(jī)螯合劑自組裝而形成。本發(fā)明的焊膏還可包含常規(guī)的添加剤。例如增塑劑和/或抗氧化劑等。本發(fā)明的焊膏可通過混合本發(fā)明的助焊劑與合金焊粉制得。為了在長時(shí)間內(nèi)具有高儲(chǔ)藏穩(wěn)定性，所述焊膏優(yōu)選地儲(chǔ)藏在0-5° C的溫度。本發(fā)明的實(shí)施例表明，本發(fā)明的焊膏，當(dāng)在30° C儲(chǔ)藏4天時(shí)，優(yōu)選地其粘度變化小于±6%。與此相比，常規(guī)的焊膏在可比的儲(chǔ)藏條件下表現(xiàn)出84. 1%的粘度增長。這表明，本發(fā)明的焊膏的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性優(yōu)異。本發(fā)明的焊膏表現(xiàn)出大幅改進(jìn)的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性、優(yōu)異的可焊接性，并且可通過簡單的制備步驟制得。
實(shí)施例除非特別說明，本發(fā)明中所用的所有材料和試劑可商購獲得。制備助焊劑將本發(fā)明的溶劑、樹脂、活化劑和觸變劑按比例加入不銹鋼反應(yīng)器中。在100-150° C攪拌混合物直至所有組分完全溶解。而后快速冷卻混合物，補(bǔ)充部分揮發(fā)的溶齊U，為了進(jìn)一歩使用，以氣密性方式儲(chǔ)藏。制備焊膏將11. 5重量％的助焊劑和88. 5重量％的合金焊粉置于雙行星式攪拌器中，在室溫下非均相地?cái)嚢瑁b在500g焊料罐中。實(shí)施例I在此實(shí)施例中，使用88. 5重量％的合金焊粉Sn-3. OAg-O. 5Cu和11. 5重量％的包含有機(jī)螯合劑的助焊劑。助焊劑的具體配方如下
權(quán)利要求
1.助焊劑，其包含樹脂、觸變劑、活化劑、溶劑和長鏈硫醇和/或有機(jī)螯合剤。
2.權(quán)利要求I的助焊劑，其中所述長鏈硫醇選自以下通式中的ー種或多種R(CH2)nSH, 其中R是甲基、羧基、羥基、甲?；蝓０坊?，并且η是7 - 21。
3.權(quán)利要求I或2的助焊劑，其中所述長鏈硫醇選自以下通式中的ー種或多種 R(CH2)nSH, 其中R是甲基、羧基、羥基、甲?；蝓０坊?，η是12-18。
4.權(quán)利要求I的助焊劑，其中所述長鏈硫醇選自己硫醇、辛硫醇、癸硫醇、十二烷硫醇和/或十八烷硫醇和/或它們的混合物。
5.權(quán)利要求1-4中任ー項(xiàng)的助焊劑，其中所述有機(jī)螯合劑包含至少ー個(gè)取代或未取代的鄰ニ氮雜菲結(jié)構(gòu)單元。
6.權(quán)利要求1-5中任ー項(xiàng)的助焊劑，其中所述有機(jī)螯合劑選自1，10-鄰ニ氮雜菲、2，9-ニ甲基-4，7-ニ苯基-1，10-菲咯啉、4，7-ニ甲基-1，10-鄰ニ氮雜菲和4，7-ニ苯基-1，10-鄰ニ氮雜菲和/或它們的混合物。
7.權(quán)利要求1-6中任ー項(xiàng)的助焊劑，其中相對(duì)于所述助焊劑的總量，所述長鏈硫醇和/或所述有機(jī)螯合劑的含量為O. 2重量％-10重量％。
8.權(quán)利要求1-7中任ー項(xiàng)的助焊劑，其中所述樹脂選自松香樹脂、酸改性的松香樹脂、氫化松香樹脂、歧化松香樹脂和/或聚合松香樹脂和/或它們的混合物。
9.權(quán)利要求1-8中任ー項(xiàng)的助焊劑，其中相對(duì)于所述助焊劑的總量，所述樹脂的含量為10重量％-60重量％。
10.權(quán)利要求1-9中任ー項(xiàng)的助焊劑，其中所述觸變劑選自聚酰胺、氫化蓖麻油和/或酰胺改性的氫化蓖麻油和/或它們的混合物。
11.權(quán)利要求1-10中任ー項(xiàng)的助焊劑，其中相對(duì)于所述助焊劑的總量，所述觸變劑的含量是I重量％-10重量％。
12.權(quán)利要求ι-ll中任ー項(xiàng)的助焊劑，其中所述活化劑選自含鹵素的化合物、有機(jī)酸和/或有機(jī)胺化合物和/或它們的混合物。
13.權(quán)利要求1-12中任ー項(xiàng)的助焊劑，其中相對(duì)于所述助焊劑的總量，所述活化劑的含量是O. 5重量％-30重量％。
14.權(quán)利要求1-13中任ー項(xiàng)的助焊劑，其中所述溶劑選自ニ醇單醚和/或ニ醇ニ醚溶齊 。
15.權(quán)利要求1-14中任ー項(xiàng)的助焊劑，其中相對(duì)于所述助焊劑的總量，所述溶劑的含量是10重量％-60重量％。
16.權(quán)利要求15的助焊劑，其中所述溶劑是ニこニ醇單己醚和/或聚こニ醇ニ丁醚。
17.權(quán)利要求1-16中任ー項(xiàng)的助焊劑，其中相對(duì)于所述助焊劑的總量，所述助焊劑包含 10重量％-60重量％的至少ー種樹脂； I重量％-10重量％的至少ー種觸變劑； O. 5重量％-30重量％的至少ー種活化劑； 10重量％-60重量％的至少ー種溶劑；O. 2重量％-10重量％的至少ー種長鏈硫醇和/或至少ー種有機(jī)螯合劑； O重量％-30重量％的至少ー種添加剤。
18.成套包裝形式的焊膏組合物，其包含權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)的助焊劑和至少ー種合金焊粉。
19.權(quán)利要求18的焊膏組合物，其中所述成套包裝包括至少兩個(gè)容器。
20.權(quán)利要求18或19的焊膏組合物，其中所述助焊劑與所述合金焊粉的體積比為O.8:1 至 I. 2:1。
21.焊膏，其是權(quán)利要求18- 20中任一項(xiàng)的焊膏組合物的所有組分的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及焊膏組合物、焊膏和助焊劑。所述助焊劑包含樹脂、觸變劑、活化劑、溶劑和長鏈硫醇和/或有機(jī)螯合劑。
文檔編號(hào)B23K35/26GK102666001SQ201080059039
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者呂道強(qiáng), 楊慧英 申請(qǐng)人:漢高股份有限及兩合公司