一种免清洗无铅无卤焊锡膏 【技术领域】
本发明涉及的是焊锡膏，尤其是一种适用于精密电子封装的免清洗无铅无卤焊锡膏。
背景技术
目前，由于环境保护、禁铅法规和市场竞争等因素的有效促进，全球电子行业掀起了研究和开发新型无铅钎料、替代传统锡铅钎料的热潮。其中，Sn-Ag-Cu合金由于具有与锡铅共晶焊锡的润湿铺展性能最为接近、机械力学性能好、原材料易获得、成为最有前途的无铅钎料之一。锡膏中的助焊剂中常用的卤素有，氯(Cl)，溴(Br)，氟(F)，这些卤素的化合物具有很强的活性，具有增强焊锡膏去除被焊接金属表面氧化物的能力。因此在电子连接所使用的焊锡膏中，为了增强其可焊性，通常加入少量卤素的化合物，一般为有机酸盐，胺、醇的卤素化合物。含卤素的焊锡膏在焊接时挥发出含卤素的烟雾，会对身体和环境造成危害，且这种烟雾吸水后生成卤酸，会导致电子产品零部件失效。焊后的印刷电路板(PCB)，如有残留的游离卤素，会引起表面绝缘电阻下降，并能加速电化学迁移。为此，世界上一些政府组织和非政府组织开始推动禁用卤素。基于这种情况，目前电子产品制造商也都提出了使用无卤素焊锡膏的要求。
【发明内容】
本发明所述解决的技术问题是弥补上述现有技术的不足，提供一种适用于电子工业对环保要求的免清洗无铅无卤焊锡膏。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。
这种免清洗无铅无卤焊锡膏由下述重量配比的物质组成：
无铅焊锡粉 88％-89.5％
松香基助焊膏 10.5％-12％
所述无铅焊锡粉由以下重量配比的物质组成：
银(Ag) 0～3.5％
铜(Cu) 0.3～0.9％
锡(Sn) 余量。
所述松香基助焊膏由以下重量配比的物质组成：
有机酸活化剂 2～15％
有机溶剂 20～25％
聚乙二醇2000 3～5％
石蜡 0～3％
氢化蓖麻油 3～5％
表面活性剂 2～4％
缓蚀剂 3～6％
改性松香 余量。
上述物质组成的免清洗无铅无卤焊锡膏具体制备方法，包括以下步骤：
一、无铅焊料粉体的制备
将锡、银和铜置于容器内，搅拌混合后即成为无铅焊料粉体；
二、松香基助焊膏的制备
将有机溶剂和有机酸活化剂置于带搅拌器的反映釜中，加热至为110℃～130℃，搅拌使其混合均匀，待固体成分完全溶解后，加入改性松香；待其完全溶解后加入缓蚀剂、氢化蓖麻油和表面活性剂；待其混合均匀后加入石蜡和聚乙二醇2000，搅拌至澄清透明状，静置，冷却后即为到室温即成松香基助焊膏；
三、将步骤一的无铅焊料粉体与步骤二的松香基助焊膏按88％-89.5％∶10.5％-12％的比例混合，经搅拌充分混合后，即成为本发明的免清洗无铅无卤焊锡膏。
本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
所述有机酸类活化剂是丁二酸、戊二酸、水杨酸、衣康酸中的一种或两种以上的混合物，尤以质量比在1∶2-2∶1之间的两种有机酸混合的助焊性能为好。
所述有机溶剂是丙三醇与丙二醇单甲醚或二甘醇单丁醚或二甘醇二乙醚的混合物。其特点是高沸点的醇与一种高沸点的醚相混合作为溶剂。这种复合溶剂可使改性松香溶解效果更好，起到即可增加粘度，又可使焊膏保湿稳定的作用。
所述表面活性剂是辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种混合物。
所述缓蚀剂是三乙醇胺、乙二撑双硬脂酸酰胺中的一种或两种混合物，它的作用是抑制氧化，降低助焊剂腐蚀性。
所述改性松香是聚合松香、氢化松香、全氢化松香、无铅松香、松香KE-604、水白松香中的一种或两种以上混合物。
所述聚乙二醇2000是一种成膏剂，其作用是使改性松香溶胶成膏状。
所述石蜡是一种稳定剂，其作用是增强改性松香成膏的稳定性。
所述氢化蓖麻油是一种触变剂，其作用是改善焊膏的印刷性能。
本发明的有益效果是：
1、这种免清洗无铅无卤焊锡膏，不含卤素，印制板在焊接后和加电进行潮湿试验后的绝缘电阻＞1.8×109Ω，扩展率≥75％，焊膏物理稳定性、铜镜腐蚀试验、粘度均合格，焊后残留物均为无色透明的膜状物，常温下稳定不吸潮，无需清洗，适合于一般电子产品和高端电子产品表面封装要求。
2、具有良好的印刷性能，印刷无塌陷、桥连、拉尖现象，可以满足高端产品表面封装要求。
3、本发明免清洗无铅无卤焊锡膏按照美国IPC-TM-650标准对焊膏的评价方法和要求进行了多项检验，各项指标均合格。
本发明免清洗无铅无卤焊锡膏的具体组成由以下例举的实施例详细给出。
【具体实施方式】
实施例1：免清洗无铅无卤焊锡膏由下述重量配比的物质组成：
无铅焊锡粉 89％
松香基助焊膏 11％
其中无铅焊锡粉由下述重量配比的物质组成：
锡 96.5％
银 3.0％
铜 0.5％。
其中松香基助焊膏由下述重量配比的物质组成：
丁二酸 13％
二甘醇二乙醚 10％
丙三醇 12％
聚乙二醇2000 5％
石蜡 2％
氢化蓖麻油 3％
辛基酚聚氧乙烯醚 2％
三乙醇胺 5％
无铅松香 13％
聚合松香 35％
具体制备方法包括以下步骤：
一、无铅焊料粉体的制备
将锡、银和铜置于容器内，搅拌混合后即成为无铅焊料粉体；
二、松香基助焊膏的制备
将二甘醇二乙醚、丙三醇和丁二酸置于带有搅拌器的反应釜中，加热至110℃～130℃，搅拌使其完全溶解，再加入无铅松香和聚合松香，待其完全溶解后加入其他助剂，搅拌至澄清透明，静置，冷却后成为松香基助焊膏；
三、将步骤一的无铅焊料粉体与步骤二的松香基助焊膏按89∶11地比例混合，经搅拌充分混合后，即成为本发明的免清洗无铅无卤焊锡膏，然后将其保存在2-10℃冷藏柜中待用。
实施例2：一种免清洗无铅无卤焊锡膏，包括含量为89％的无铅焊锡粉和含量为11％的松香基助焊膏。
所述无铅焊锡粉与实施例1相同。
所述松香基助焊膏由下述重量配比的物质组成：
衣康酸 4％
戊二酸 8％
丙二醇单甲醚 10％
丙三醇 12％
聚乙二醇2000 5％
氢化蓖麻油 3％
辛基酚聚氧乙烯醚 2％
三乙醇胺 5％
乙二撑双硬脂酸酰胺 3％
水白松香 23％
氢化松香 25％
具体制备方法与实施例1相同。
实施例3：
一种免清洗无铅无卤焊锡膏，包括含量为89％的无铅焊锡粉和含量为11％的松香基助焊膏。
所述无铅焊锡粉与实施例1相同。
所述松香基助焊膏由下述重量配比的物质组成：
丁二酸 10％
水杨酸 5％
二甘醇单丁醚 10％
丙三醇 12％
聚乙二醇2000 5％
石蜡 2％
氢化蓖麻油 5％
辛基酚聚氧乙烯醚 2％
三乙醇胺 6％
全氢化松香 38％
松香KE-604 15％
具体制备方法与实施例1相同。
以上实施例的免清洗无铅无卤焊锡膏，按照标准SJ/T11188进行检验，各项指标如下表所示。
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 外观和颜色 青灰色均匀膏体 青灰色均匀膏体 青灰色均匀膏体 物理稳定性 稳定 稳定 稳定 合金粉末含量(％) 89 89 89 酸值 (KOH mg/g) 130±5 130±5 130±5 扩展率(％) ≥75 ≥75 ≥75 卤化物含量(％) 0.0 0.0 0.0
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 焊膏粘度(25℃) (Pa·s) 190±30 190±30 190±30 铜镜腐蚀实验 Pass Pass pass 绝缘电阻实验 ≥1.8x109 ≥1.8x109 ≥1.8x109
经检测，本发明的免清洗无铅无卤焊锡膏，不含卤素，印制板在焊接后和加电进行潮湿试验后的绝缘电阻＞1.8×109Ω，扩展率≥75％，焊膏物理稳定性、铜镜腐蚀试验、粘度均合格，焊后残留物均为无色透明的膜状物，常温下稳定不吸潮，无需清洗，适合于一般电子产品和高端电子产品表面封装要求。