一种无铅焊锡膏.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910102209.8

申请日:

2009.09.03

公开号:

CN102000927A

公开日:

2011.04.06

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B23K 35/362申请日:20090903|||公开

IPC分类号:

B23K35/362; B23K35/26

主分类号:

B23K35/362

申请人:

浙江省冶金研究院有限公司; 浙江亚通焊材有限公司

发明人:

金霞; 郭建军; 杨倡进; 王大勇; 刘保祥; 潘洪亮

地址:

310015 浙江省杭州市莫干山路1418号

优先权:

专利代理机构:

浙江杭州金通专利事务所有限公司 33100

代理人:

梁寅春

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内容摘要

焊接性能、印刷性能和铺展性好,焊后残留物少一种无铅焊锡膏,以所述焊锡膏重量为基准由8~20%的助焊剂和80~92%的SnAgCu系列焊锡粉混合而成,所述助焊剂以其重量为基准含有38~44%的松香,6.5~7.0%的活性剂、41~45%的有机溶剂和2.4~7.0%的触变剂;所述活性剂由含卤复合盐、二元有机酸和醇胺盐组成;所述有机溶剂由>220℃的高沸点溶剂和<220℃的低沸点溶剂配合而成;所述触变剂由聚酰胺、氢化蓖麻油、脂肪酸甘油酯、N,N-亚乙基双硬脂酸酰胺中的一种或两种组成;所述SnAgCu系列焊锡粉以其重量为基准由96.5~99.0%Sn粉、0.3~3.0%Ag粉和0.5~0.7%Cu粉混合组成。本发明适合应用于电子行业表面贴装工艺。

权利要求书

1.一种无铅焊锡膏,以所述焊锡膏重量为基准由8~20%的助焊剂和80~92%的SnAgCu系列焊锡粉混合而成,其特征是:所述助焊剂以其重量为基准含有38~44%的松香,6.5~7.0%的活性剂、41~45%的有机溶剂和2.4~7.0%的触变剂;所述活性剂由含卤复合盐、二元有机酸和醇胺盐组成;所述有机溶剂由>220℃的高沸点溶剂和<220℃的低沸点溶剂配合而成;所述触变剂由聚酰胺、氢化蓖麻油、脂肪酸甘油酯、N,N-亚乙基双硬脂酸酰胺中的一种或两种组成;所述SnAgCu系列焊锡粉以其重量为基准由96.5~99.0%Sn粉、0.3~3.0%Ag粉和0.5~0.7%Cu粉混合组成。2.如权利1所述的无铅焊锡膏,其特征在于:所述含卤复合盐是二苯胍氢溴酸盐、异丙胺溴化氢酸盐、三乙醇胺氢溴酸盐中的一种或若干种组成。3.如权利1所述的无铅焊锡膏,其特征在于:所述二元有机酸是甲基丁二酸、羟基油酸酸、戊二酸、DL-苹果酸中的一种或若干种组成。4.如权利1所述的无铅焊锡膏,其特征在于:所述醇胺盐是三乙醇胺、三异丙醇胺、正三辛胺中的一种或若干种组成。5.如权利1所述的无铅焊锡膏,其特征在于:所述有机溶剂由二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、四乙二醇二甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、己二醇、丙三醇、2-乙基-1、3-己二醇中的两种或若干种组成。6.如权利1所述的无铅焊锡膏,其特征在于:所述助焊剂还含有抗氧剂和表面活性剂。

说明书

一种无铅焊锡膏

技术领域

本发明涉及电子元器件焊接焊锡膏,特别涉及基于Sn-Ag-Cu合金的无铅高焊接性能的焊锡膏。

背景技术

随着电子产品向超大规模集成化、数字化、微型化方面发展,使得表面安装技术(SMT)成为电子组装的主流技术。传统的锡铅焊焊锡膏基本能满足这些要求,但因其中含有大量的铅,长期使用会给人类生活环境和安全带来较大危害。因此美国、欧盟等已颁布了禁止使用铅及其化合物的立法,包括我国在内的许多国家都制订了无铅焊料的国家标准。相对锡铅焊焊锡膏而言,无铅SnAgCu系列焊焊锡膏的熔点高出约34℃,这就带来了焊接过程中高温氧化等严重问题,给无铅焊焊锡膏用助焊剂提出了更为苛刻的要求,所以传统助焊剂不再与之相适应。

将多家具有一定市场竞争力的无铅焊锡膏的使用结果进行对比分析,发现焊锡膏普遍存在的问题有:1、随使用时间的延长发生凝固;2、回流焊时易形成焊球从而造成短路问题;3、焊后残留物的腐蚀性、绝缘性、长期稳定性、焊接过程中产生有害气体以及焊接不良等问题。

究其原因,目前无铅焊锡膏研究技术的难点主要存在三个方面:一、活性弱。由于无铅焊料的的可焊性能远远低于锡铅焊料,所以其对助焊剂的活性性能要求更高。基于环保要求,现在的焊锡膏都倾向于免洗型,所以活性剂多采用有机酸。因其作用柔和,带来的腐蚀性极小,一般不会造成较大的危害,但是所配制的焊锡膏活性弱,可焊性差,易造成虚焊。二、焊后残留物较多。大多数厂家为了延长焊锡膏的保存时间,常添加高沸点、高粘度、低挥发度的助溶剂来减缓挥发速度,以确保焊锡膏在使用时不会很快固化而无法印刷。这就造成了焊接加热时印制板组件在快速升温时,焊锡膏中的溶剂不能完全挥发干净而在焊后形成大量残留,不仅外观欠佳,还发粘。三、触变性差。不同印刷工艺需要不同粘度范围的焊锡膏,特别是对于细小间隙的回流焊,焊锡膏的触变性能尤为重要。

发明内容

本发明要解决目前焊锡膏普遍存在的问题,即载体的流变性差、活化点与焊接温度不匹配、焊后残留较大等技术问题,为此提供本发明的一种无铅焊锡膏,该焊锡膏焊接性能、印刷性能和铺展性好,焊后残留物少。

为解决上述问题,本发明焊锡膏采用的技术方案是:以所述焊锡膏重量为基准由8~20%的助焊剂和80~92%的SnAgCu系列焊锡粉混合而成,其特殊之处是:

所述助焊剂以其重量为基准含有38~44%的松香,6.5~7.0%的活性剂、41~45%的有机溶剂和2.4~7.0%的触变剂;

所述活性剂由含卤复合盐、二元有机酸和醇胺盐组成;

所述有机溶剂由>220℃的高沸点溶剂和<220℃的低沸点溶剂配合而成;

所述触变剂由聚酰胺、氢化蓖麻油、脂肪酸甘油酯、N,N-亚乙基双硬脂酸酰胺中的一种或两种组成;

所述SnAgCu系列焊锡粉以其重量为基准由96.5~99.0%Sn粉、0.3~3.0%Ag粉和0.5~0.7%Cu粉混合组成。

本发明所述含卤复合盐是二苯胍氢溴酸盐、异丙胺溴化氢酸盐、三乙醇胺氢溴酸盐中的一种或若干种组成。

本发明所述二元有机酸是甲基丁二酸、羟基油酸酸、戊二酸、DL-苹果酸中的一种或若干种组成。

所述醇胺盐是三乙醇胺、三异丙醇胺、正三辛胺中的一种或若干种组成。

所述有机溶剂由二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、四乙二醇二甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、己二醇、丙三醇、2-乙基-1、3-己二醇中的两种或若干种组成。

所述助焊剂还含有抗氧剂如苯并三氮唑、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和表面活性剂如改性烷基酚聚氧乙烯醚。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

1、活性时间大大延长,且提高了产品的助焊性能;

2、焊锡膏的触变性能较好,可配成不同粘度范围的焊锡膏满足不同印刷工艺需要,特别是对于细小间隙的回流焊;

3、焊锡膏溶剂的沸点、活化剂的活化点与焊接温度相匹配,减少了焊后残留物,致使焊后腐蚀性小、绝缘性佳,具有长期稳定性。

具体实施方式

描述实施例以进一步解释本发明。这些实施例总的来说是解释性的,而不是限制性的。在实施例中,如果未特别指出,百分比表示重量百分比。

以下是本发明的焊焊锡膏配方的实施例1~5与比较例1~5,见表1:

表1助焊剂配方表

本发明是将含有两个羧基的有机酸和含卤的复合盐及醇胺盐制成的活性剂加入到焊锡膏的助焊剂中,该活性剂能连续地与锡粉反应,反应温度的范围很广,并且还能显示很强的去除氧化膜的效果。

经过对上述比较例和实施例得到的产品,参照SJ/T11186-199《锡铅膏状焊料通用规范》的检测方法,对其进行了铺展性、焊料球试验以及观察焊锡膏的印刷性能、回流焊后残留物的颜色。结果见下表2:

表2实验结果对照表

由此可见,加入二元有机酸、卤素盐类、醇胺盐形成的复合活性剂,对于无铅焊锡膏的焊接性能和减少锡球有明显效果;另外加入的混合触变剂改性氢化蓖麻油、脂肪酸甘油酯,对于焊锡膏印刷性能也有较大提高;特别是高低沸点相匹配的溶剂能较好地解决焊锡膏的贮存稳定性。同时,本发明配制的焊锡膏能够适应回流焊接,残留物颜色浅,可达到免清洗的要求。

本发明的产品主要应用于电子行业表面贴装工艺即SMT工艺中。

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资源描述

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1、10申请公布号CN102000927A43申请公布日20110406CN102000927ACN102000927A21申请号200910102209822申请日20090903B23K35/362200601B23K35/2620060171申请人浙江省冶金研究院有限公司地址310015浙江省杭州市莫干山路1418号申请人浙江亚通焊材有限公司72发明人金霞郭建军杨倡进王大勇刘保祥潘洪亮74专利代理机构浙江杭州金通专利事务所有限公司33100代理人梁寅春54发明名称一种无铅焊锡膏57摘要焊接性能、印刷性能和铺展性好,焊后残留物少一种无铅焊锡膏,以所述焊锡膏重量为基准由820的助焊剂和8092的。

2、SNAGCU系列焊锡粉混合而成,所述助焊剂以其重量为基准含有3844的松香,6570的活性剂、4145的有机溶剂和2470的触变剂;所述活性剂由含卤复合盐、二元有机酸和醇胺盐组成;所述有机溶剂由220的高沸点溶剂和220的低沸点溶剂配合而成;所述触变剂由聚酰胺、氢化蓖麻油、脂肪酸甘油酯、N,N亚乙基双硬脂酸酰胺中的一种或两种组成;所述SNAGCU系列焊锡粉以其重量为基准由965990SN粉、0330AG粉和0507CU粉混合组成。本发明适合应用于电子行业表面贴装工艺。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页CN102000937A1/1页21一种无。

3、铅焊锡膏,以所述焊锡膏重量为基准由820的助焊剂和8092的SNAGCU系列焊锡粉混合而成,其特征是所述助焊剂以其重量为基准含有3844的松香,6570的活性剂、4145的有机溶剂和2470的触变剂;所述活性剂由含卤复合盐、二元有机酸和醇胺盐组成;所述有机溶剂由220的高沸点溶剂和220的低沸点溶剂配合而成;所述触变剂由聚酰胺、氢化蓖麻油、脂肪酸甘油酯、N,N亚乙基双硬脂酸酰胺中的一种或两种组成;所述SNAGCU系列焊锡粉以其重量为基准由965990SN粉、0330AG粉和0507CU粉混合组成。2如权利1所述的无铅焊锡膏,其特征在于所述含卤复合盐是二苯胍氢溴酸盐、异丙胺溴化氢酸盐、三乙醇胺氢。

4、溴酸盐中的一种或若干种组成。3如权利1所述的无铅焊锡膏,其特征在于所述二元有机酸是甲基丁二酸、羟基油酸酸、戊二酸、DL苹果酸中的一种或若干种组成。4如权利1所述的无铅焊锡膏,其特征在于所述醇胺盐是三乙醇胺、三异丙醇胺、正三辛胺中的一种或若干种组成。5如权利1所述的无铅焊锡膏,其特征在于所述有机溶剂由二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、四乙二醇二甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、己二醇、丙三醇、2乙基1、3己二醇中的两种或若干种组成。6如权利1所述的无铅焊锡膏,其特征在于所述助焊剂还含有抗氧剂和表面活性剂。权利要求书CN102000927ACN102000937A1/4页3一种无铅焊。

5、锡膏技术领域0001本发明涉及电子元器件焊接焊锡膏,特别涉及基于SNAGCU合金的无铅高焊接性能的焊锡膏。背景技术0002随着电子产品向超大规模集成化、数字化、微型化方面发展,使得表面安装技术SMT成为电子组装的主流技术。传统的锡铅焊焊锡膏基本能满足这些要求,但因其中含有大量的铅,长期使用会给人类生活环境和安全带来较大危害。因此美国、欧盟等已颁布了禁止使用铅及其化合物的立法,包括我国在内的许多国家都制订了无铅焊料的国家标准。相对锡铅焊焊锡膏而言,无铅SNAGCU系列焊焊锡膏的熔点高出约34,这就带来了焊接过程中高温氧化等严重问题,给无铅焊焊锡膏用助焊剂提出了更为苛刻的要求,所以传统助焊剂不再与。

6、之相适应。0003将多家具有一定市场竞争力的无铅焊锡膏的使用结果进行对比分析,发现焊锡膏普遍存在的问题有1、随使用时间的延长发生凝固;2、回流焊时易形成焊球从而造成短路问题;3、焊后残留物的腐蚀性、绝缘性、长期稳定性、焊接过程中产生有害气体以及焊接不良等问题。0004究其原因,目前无铅焊锡膏研究技术的难点主要存在三个方面一、活性弱。由于无铅焊料的的可焊性能远远低于锡铅焊料,所以其对助焊剂的活性性能要求更高。基于环保要求,现在的焊锡膏都倾向于免洗型,所以活性剂多采用有机酸。因其作用柔和,带来的腐蚀性极小,一般不会造成较大的危害,但是所配制的焊锡膏活性弱,可焊性差,易造成虚焊。二、焊后残留物较多。。

7、大多数厂家为了延长焊锡膏的保存时间,常添加高沸点、高粘度、低挥发度的助溶剂来减缓挥发速度,以确保焊锡膏在使用时不会很快固化而无法印刷。这就造成了焊接加热时印制板组件在快速升温时,焊锡膏中的溶剂不能完全挥发干净而在焊后形成大量残留,不仅外观欠佳,还发粘。三、触变性差。不同印刷工艺需要不同粘度范围的焊锡膏,特别是对于细小间隙的回流焊,焊锡膏的触变性能尤为重要。发明内容0005本发明要解决目前焊锡膏普遍存在的问题,即载体的流变性差、活化点与焊接温度不匹配、焊后残留较大等技术问题,为此提供本发明的一种无铅焊锡膏,该焊锡膏焊接性能、印刷性能和铺展性好,焊后残留物少。0006为解决上述问题,本发明焊锡膏采。

8、用的技术方案是以所述焊锡膏重量为基准由820的助焊剂和8092的SNAGCU系列焊锡粉混合而成,其特殊之处是0007所述助焊剂以其重量为基准含有3844的松香,6570的活性剂、4145的有机溶剂和2470的触变剂;0008所述活性剂由含卤复合盐、二元有机酸和醇胺盐组成;0009所述有机溶剂由220的高沸点溶剂和220的低沸点溶剂配合而成;说明书CN102000927ACN102000937A2/4页40010所述触变剂由聚酰胺、氢化蓖麻油、脂肪酸甘油酯、N,N亚乙基双硬脂酸酰胺中的一种或两种组成;0011所述SNAGCU系列焊锡粉以其重量为基准由965990SN粉、0330AG粉和0507C。

9、U粉混合组成。0012本发明所述含卤复合盐是二苯胍氢溴酸盐、异丙胺溴化氢酸盐、三乙醇胺氢溴酸盐中的一种或若干种组成。0013本发明所述二元有机酸是甲基丁二酸、羟基油酸酸、戊二酸、DL苹果酸中的一种或若干种组成。0014所述醇胺盐是三乙醇胺、三异丙醇胺、正三辛胺中的一种或若干种组成。0015所述有机溶剂由二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、四乙二醇二甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、己二醇、丙三醇、2乙基1、3己二醇中的两种或若干种组成。0016所述助焊剂还含有抗氧剂如苯并三氮唑、2,6二叔丁基4甲基苯酚和表面活性剂如改性烷基酚聚氧乙烯醚。0017与现有技术相比,本发明的有益效果是0。

10、0181、活性时间大大延长,且提高了产品的助焊性能;00192、焊锡膏的触变性能较好,可配成不同粘度范围的焊锡膏满足不同印刷工艺需要,特别是对于细小间隙的回流焊;00203、焊锡膏溶剂的沸点、活化剂的活化点与焊接温度相匹配,减少了焊后残留物,致使焊后腐蚀性小、绝缘性佳,具有长期稳定性。具体实施方式0021描述实施例以进一步解释本发明。这些实施例总的来说是解释性的,而不是限制性的。在实施例中,如果未特别指出,百分比表示重量百分比。0022以下是本发明的焊焊锡膏配方的实施例15与比较例15,见表10023表1助焊剂配方表0024说明书CN102000927ACN102000937A3/4页5002。

11、5本发明是将含有两个羧基的有机酸和含卤的复合盐及醇胺盐制成的活性剂加入到焊锡膏的助焊剂中,该活性剂能连续地与锡粉反应,反应温度的范围很广,并且还能显示很强的去除氧化膜的效果。0026经过对上述比较例和实施例得到的产品,参照SJ/T11186199锡铅膏状焊料通用规范的检测方法,对其进行了铺展性、焊料球试验以及观察焊锡膏的印刷性能、回流焊后残留物的颜色。结果见下表20027表2实验结果对照表0028说明书CN102000927ACN102000937A4/4页60029由此可见,加入二元有机酸、卤素盐类、醇胺盐形成的复合活性剂,对于无铅焊锡膏的焊接性能和减少锡球有明显效果;另外加入的混合触变剂改性氢化蓖麻油、脂肪酸甘油酯,对于焊锡膏印刷性能也有较大提高;特别是高低沸点相匹配的溶剂能较好地解决焊锡膏的贮存稳定性。同时,本发明配制的焊锡膏能够适应回流焊接,残留物颜色浅,可达到免清洗的要求。0030本发明的产品主要应用于电子行业表面贴装工艺即SMT工艺中。说明书CN102000927A。

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