专利名称：电子工业用无铅焊膏及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于电子工业用无铅焊膏，属焊接材料。
本发明还涉及该无铅焊膏的制备方法背景技术近年来随着电子产品日益高速发展，表面贴装技术的应用更为广泛，因为这种技术允许尺寸缩小、高密度、高性能和成本低。但是传统的焊锡膏产品由锡铅焊料粉和助焊剂组成，焊锡膏中的重金属铅在焊接PCB以后，会随以后废弃的电子产品散布于环境中，经酸雨的长期浸蚀，铅会渗入地下，溶入地下水系统，饮用后长期在人或动物的体内积累会造成铅重毒，危害着人及动物的健康，正因为人们意识到保护环境的重要性，所以环保法规也在日趋完善和严格。因此，无铅焊膏在微电子表面组装技术领域中的应用已经是不可回避，现有无铅锡膏种类少，有的易干燥，有的焊接性能不理想。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述已有技术的缺点与不足而提供一种具有良好焊接性能的免清洗电子工业用无铅焊膏，从而为电子信息产品无铅化提供优质产品。
本发明还提供该无铅焊膏的制备方法。
本发明的目的是通过下列技术方案实现的一种电子工业用无铅焊膏，其特征在于它由下述重量百分比的无铅焊锡粉和助焊剂组成无铅焊锡粉87～93％，助焊剂7～13％，所述的无铅焊锡粉由下述重量百分比原料组成Cu 0.01～2.0％、Ag0.01～4.0％、Ce 0.01～0.5％和余量为Sn制成的25～45微米的粉料，所述的助焊剂由下述重量百分比原料组成的组合物改性松香35～45％、触变剂1～10％、稳定剂0.5～8％、活化剂0.5～15％和余量溶剂。
所述的改性松香为歧化松香、聚合松香和氢化松香，或者是上述原料中的一种或两种任意比例的组合；所述的触变剂为氢化蓖麻油或酰胺化合物或是两种任意比例的的组合；所述的稳定剂为杯芳烃化合物或石蜡或是两种任意比例的组合；所述的活化剂为己二酸、癸二酸、全氟己二酸、全氟癸二酸、二溴丁烯二醇、异丙胺或三乙醇胺其中的一种或两种或两种以上的任意比例的组合；溶剂为聚乙二醇、2-乙基-1，3-己二醇、三甘醇单乙醚和二甘醇单正乙醚，或者是上述原料中的一种或两种或两种以上的任意比例的组合；所述的酰胺化合物为十六酸酰胺、乙二撑双硬脂酸酰胺、脂肪酸酰胺或甲酰胺；所述的杯芳烃化合物为对苯基杯[6]、对叔丁基杯[8]芳烃或间苯二酚杯[4]芳烃。
无铅焊膏的制备方法，其特征在于它按下述步骤进行(a)将35～45％改性松香加入容器内加热并搅拌至完全熔化，在130～230℃温度下加入1～10％触变剂、0.5～8％稳定剂、0.5～15％活化剂和余量的溶剂搅拌5～15分钟；(b)冷却到室温后将容器封口，并置入温度为1～10℃的冷藏室，冷藏48小时制成助焊剂，(c)最后将7～13％助焊剂和87～93％的由Cu 0.01～2.0％、Ag 0.01～4.0％、Ce 0.01～0.5％和余量为Sn制成的25～45微米的无铅焊锡粉装入锡膏搅拌机搅拌10～20分钟后，分装到包装瓶内密封在5～10℃保存锡膏产品。
本发明无铅焊膏中选用SnAgCuCe无铅焊锡粉，它在原料力学性能、焊点拉伸、剪切试验、QFP引线45°拉伸试验、片式元件焊点剪切试验以及润湿性、化学成分、扩展率、熔点、金相及性能均达到无铅焊料使用标准，可与助焊剂复配；选用的助焊剂，其中改性香为歧化松香、聚合松香和氢化松香，改性松香在常温下呈固态，不电离，钎焊后形成气密性好、透明的有机薄膜，可将焊锡点包裹起来，隔绝了大气和其他腐蚀性介质的接触，具有良好的保护性能，很好地解决了助焊剂的活性和腐蚀性的矛盾；选用的触变剂为氢化蓖麻油或酰胺化合物，酰胺化合物为十六酸酰胺、乙二撑双硬脂酸酰胺、脂肪酸酰胺或甲酰胺，它可增强焊膏流体的切力变稀行为，改善焊膏的印刷性能，使焊膏易于脱膜，且不发生坍塌现象；选用的稳定剂为杯芳烃化合物或石蜡，杯芳烃化合物为对苯基杯[6]、对叔丁基杯[8]芳烃或间苯二酚杯[4]芳烃，稳定剂可增强松香溶胶粘稠状的稳定性，使焊膏保存稳定，不易分层变质；选用的活化剂为己二酸、癸二酸、全氟己二酸、全氟癸二酸、二溴丁烯二醇、异丙胺或三乙醇胺，可去除母材和焊料表面的氧化膜，使母材表面的金属部分露出，有利于母材和焊料在钎焊温度下铺展，达到良好的钎焊目的；选用的活性剂溶剂为聚乙二醇、2-乙基-1，3-己二醇、三甘醇单乙醚和二甘醇单正乙醚中，焊后残留腐蚀性小，绝缘性能好，可提供一种电离环境，使松香和有机酸在溶剂中电离出游离的H+离子，同时溶剂还起到一种载体作用，在焊接过程中，载着游离的H+离子去除氧化膜，载着其它助焊剂成分起着助焊作用，溶剂还可起到调节助焊剂浓度和粘度的作用。
本发明所采用的原料均为市售产品。
本发明产品测试结果如下
从上述试验结果可以看出本发明产品具有良好的扩展率，所以适宜焊接；焊后残留腐蚀性小，是适合微电子表面组装技术领域中很好的焊接用材料。
由于采取上述技术方案使本发明技术与已有技术相比具有如下优点及效果(a)具有良好的保护性能，很好地解决了助焊剂的活性和腐蚀性的矛盾，(b)增强焊膏流体的切力变稀行为，改善焊膏的印刷性能，使焊膏易于脱膜，且不发生坍塌现象，(c)增强松香溶胶粘稠状的稳定性，使焊膏保存稳定，不易分层变质，(d)具有良好的扩展率，焊后残留腐蚀性小，绝缘性能好。
具体实施例方式
实施例1将歧化松香20kg、聚合松香11kg和氢化松香4kg加入容器内，加热并搅拌直至完全熔化，在230℃温度下加入氢化蓖麻油5kg、十六酸酰胺5kg；石蜡0.5kg；己二酸5kg、癸二酸5kg、全氟己二酸0.5kg、全氟癸二酸0.5kg、二溴丁烯二醇1kg、三乙醇胺3kg和聚乙二醇8kg、2-乙基-1，3-己二醇12kg、二甘醇单正乙醚4.5kg、三甘醇单乙醚15kg搅拌5分钟后，冷却到室温后将容器封口，并置入温度为1℃的冷藏室，冷藏48小时制成助焊剂，最后取上述助焊剂7kg和93kg的由Cu 0.01kg、Ag 4kg、Ce 0.01kg和Sn 95.98kg制成的25微米的无铅锡粉装入锡膏搅拌机搅拌10分钟后，分装到包装瓶内密封10℃保存锡膏产品。
实施例2将歧化松香25kg、聚合松香15kg和氢化松香5kg加入容器内，加热并搅拌直至完全熔化，在210℃温度下加入氢化蓖麻油4kg；对苯基杯[6]6kg、石蜡2g；二溴丁烯二醇0.5kg和聚乙二醇2kg、2-乙基-1，3-己二醇15kg、二甘醇单正乙醚10.5kg、三甘醇单乙醚15kg搅拌8分钟后，冷却到室温后将容器封口，并置入温度为5℃的冷藏室，冷藏48小时制成助焊剂，最后取上述助焊剂10kg和90kg的由Cu 1.0kg、Ag 0.1kg、Ce 0.1kg和Sn 98.8kg制成的30微米的无铅锡粉装入锡膏搅拌机搅拌12分钟后，分装到包装瓶内密封8℃保存锡膏产品。
实施例3将歧化松香30kg和氢化松香10kg加入容器内，加热并搅拌直至完全熔化，在200℃温度下加入乙二撑双硬脂酸酰胺1kg；对叔丁基杯[8]芳烃5kg；己二酸5kg、癸二酸5kg、全氟己二酸1kg、异丙胺0.5kg和聚乙二醇5kg、2-乙基-1，3-己二醇15kg、二甘醇单正乙醚8kg、三甘醇单乙醚14.5kg搅拌10分钟后，冷却到室温后将容器封口，并置入温度为8℃的冷藏室，冷藏48小时制成助焊剂，最后取上述助焊剂13kg和87kg的由Cu 2.0kg、Ag0.01kg、Ce 0.5kg和Sn 97.49kg制成的45微米的无铅锡粉装入锡膏搅拌机搅拌14分钟后，分装到包装瓶内密封5℃保存锡膏产品。
实施例4将聚合松香25kg和氢化松香18kg加入容器内，加热并搅拌直至完全熔化，在180℃温度下加入氢化蓖麻油8kg；石蜡3kg；己二酸3kg、癸二酸5kg、全氟癸二酸0.5kg、二溴丁烯二醇2.5kg和聚乙二醇3kg、2-乙基-1，3-己二醇17kg、三甘醇单乙醚15kg搅拌12分钟后，冷却到室温后将容器封口，并置入温度为10℃的冷藏室，冷藏48小时制成助焊剂，最后取上述助焊剂10kg和90kg的由Cu 0.05kg、Ag 2kg、Ce 0.05kg和Sn 97.9kg制成的25微米的无铅锡粉装入锡膏搅拌机搅拌16分钟后，分装到包装瓶内密封7℃保存锡膏产品。
实施例5将歧化松香35kg加入容器内，加热并搅拌直至完全熔化，在150℃温度加入氢化蓖麻油10kg；石蜡8kg；己二酸15kg和2-乙基-1，3-己二醇32kg搅拌14分钟后，冷却到室温后将容器封口，并置入温度为8℃的冷藏室，冷藏48小时制成助焊剂，最后取上述助焊剂11kg和89kg的由Cu 1.5kg、Ag3.0kg、Ce 0.2kg和Sn 95.3kg制成的45微米的无铅锡粉装入锡膏搅拌机搅拌18分钟后，分装到包装瓶内密封5℃保存锡膏产品。
实施例6将聚合松香45kg加入容器内，加热并搅拌直至完全熔化，在130℃温度下加入氢化蓖麻油2kg、脂肪酸酰胺或甲酰胺3kg；间苯二酚杯[4]芳烃2kg、石蜡2kg；己二酸3.5kg、癸二酸2.5kg、全氟己二酸1kg、二溴丁烯二醇5kg、异丙胺1kg和2-乙基-1，3-己二醇18kg、三甘醇单乙醚15kg搅拌15分钟至均匀后，冷却到室温后将容器封口，冷却到室温后将容器封口，并置入温度为8℃的冷藏室，冷藏48小时制成助焊剂，最后取上述助焊剂10kg和90kg的由Cu 0.5kg、Ag 3kg、Ce 0.01kg和Sn 96.49kg制成的25微米的无铅锡粉装入锡膏搅拌机搅拌20分钟后，分装到包装瓶内密封7℃保存锡膏产品。
权利要求
1.一种电子工业用无铅焊膏，其特征在于它由下述重量百分比的无铅焊锡粉和助焊剂组成无铅焊锡粉87～93％，助焊剂7～13％，所述的无铅焊锡粉由下述重量百分比原料组成Cu 0.01～2.0％、Ag0.01～4.0％、Ce 0.01～0.5％和余量为Sn制成的25～45微米的粉料，所述的助焊剂由下述重量百分比原料组成的组合物改性松香35～45％、触变剂1～10％、稳定剂0.5～8％、活化剂0.5～15％和余量溶剂。
2.根据权利要求1所述的无铅焊膏，其特征在于所述的改性松香为歧化松香、聚合松香和氢化松香，或者是上述原料中的一种或两种任意比例的组合。
3.根据权利要求1所述的无铅焊膏，其特征在于所述的触变剂为氢化蓖麻油或酰胺化合物或是两种任意比例的组合。
4.根据权利要求1所述的无铅焊膏，其特征在于所述的稳定剂为杯芳烃化合物或石蜡或是两种任意比例的组合。
5.根据权利要求1所述的无铅焊膏，其特征在于所述的活化剂为己二酸、癸二酸、全氟己二酸、全氟癸二酸、二溴丁烯二醇、异丙胺或三乙醇胺其中的一种或两种或两种以上的任意比例的组合。
6.根据权利要求1所述的无铅焊膏，其特征在于所述的所述的溶剂为聚乙二醇、2-乙基-1，3-己二醇、三甘醇单乙醚和二甘醇单正乙醚，或者是上述原料中的一种或两种或者两种以上任意比例的组合。
7.根据权利要求3所述的无铅焊膏，其特征在于所述的所述的酰胺化合物为十六酸酰胺、乙二撑双硬脂酸酰胺、脂肪酸酰胺或甲酰胺。
8.根据权利要求4所述的无铅焊膏，其特征在于所述的杯芳烃化合物为对苯基杯[6]、对叔丁基杯[8]芳烃或间苯二酚杯[4]芳烃。
9.如权利要求1所述无铅焊膏的制备方法，其特征在于它按下述步骤进行(a)将35～45％改性松香加入容器内加热并搅拌至完全熔化，在130～230℃温度下加入1～10％触变剂、0.5～8％稳定剂、0.5～15％活化剂和余量的溶剂搅拌5～15分钟；(b)冷却到室温后将容器封口，并置入温度为1～10℃的冷藏室，冷藏48小时制成助焊剂，(c)最后将7～13％助焊剂和87～93％的由Cu 0.01～2.0％、Ag 0.01～4.0％、Ce 0.01～0.5％和余量为Sn制成的25～45微米的无铅焊锡粉装入锡膏搅拌机搅拌10～20分钟后，分装到包装瓶内密封在5～10℃保存锡膏产品。
全文摘要
本发明涉及一种电子工业用无铅焊膏及制备方法，其特征在于它由87～93％无铅焊锡粉7～13％和助焊剂组成，无铅焊锡粉由Cu、Ag、Ce和Sn制成的25～45微米的粉料，助焊剂由改性松香、触变剂、稳定剂、活化剂和溶剂组成，先将改性松香熔化，再加入触变剂、稳定剂、活化剂和余量溶剂制成助焊剂，再将无铅焊锡粉和助焊剂在锡膏机内搅拌后包装瓶内密保存锡膏产品，该产品具有良好的保护性能，良好的扩展率，焊后残留腐蚀性小，绝缘性能好的优点及效果。
文档编号B23K35/362GK1927526SQ200610113439
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月28日 优先权日2006年9月28日
发明者苏传猛, 何繁丽, 谢明贵 申请人:昆山成利焊锡制造有限公司