专利名称：一种焊锡膏及其制备方法
技术领域：
本发明涉及焊料技术领域，尤其是涉及一种焊锡膏及其制备方法。
背景技术：
焊锡膏现广泛应用于高精密电子元件中，目前，随着科学技术的迅速发展，电子产品的发展趋势是功能越来越多、质量越来越轻、外形越来越小。对元器件的要求则是尺寸越来越微型化，这不仅表现在诸如BGA、CSP、QFP等封装器件的尺寸缩减、间距变小，电容和电阻之类的片式元件的尺寸也要求相应减小，片式元件已从常用的1206、0805、0603发展为微型化的0402、0201。这些0402、0201微型封装元件使用的迅速增加，以及组装密度的不断提高、组装难度的加大，使得微型片式元件组装所面临的加工缺陷成为应用中的主要挑战，而微型片式元件最常见的缺陷之一便是“立碑”。“立碑”典型特点就是元件一端在回流焊过程中翘立而产生脱焊的缺陷，人们形像的称之为“立碑”现象，也叫曼哈顿现象，元件体积·越小越容易发生立碑。“立碑”产生的一个主要原因是在回流焊接过程中，片式元件焊盘两端的焊锡膏在熔化时对元件两端的润湿力不平衡导致的。在回流焊接过程中，微型化的0402、0201片式元件焊盘两端的润湿力不平衡是难以避免的，元件的大小、焊盘的大小、回流焊设备热量的循环等等一系列因素均会对一个小小的微型化焊盘产生润湿力不平衡，片式元件越大，润湿力不平衡越小，所以大的片式元件立碑比较少。针对这一问题，现公布专门解决这一技术问题的焊锡膏。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种焊锡膏，该焊锡膏在融化时对元件具有平衡的润湿力，能够防止元件立碑。该目的是通过如下方式实现的一种焊锡膏，它由以下质量百分含量的原料组成100% 焊锡粉，87% 91%;助焊剂，9% 13%;其中，所述的焊锡粉由两种或两种以上元素种类相同、含量不同的二元锡基合金粉混合而成的具有共晶组成的焊料粉；所述的二元锡基合金粉是锡铅合金粉，锡银合金粉，锡铋合金粉，或其他适用于做焊料的有共晶组成的二元锡基合金。所述的焊锡粉熔程范围在4°C 20°C之间，优选4°C 10°C之间。所述的助焊剂由以下质量百分含量的原料组成100% 松香25% 55%;触变剂3% 15%;活性剂3% 15% ;
溶剂余量。优选地，所述的助焊剂由以下质量百分含量的原料组成100% 松香48% ；触变剂8% ；活性剂8% ；溶剂36%。其中，上述触变剂为氢化蓖麻油或有机膨润土 ；上述活性剂为碳原子数大于等于8、小于等于30的饱和或不饱和、一元或二元脂肪酸类，如 CnH2n02、CnH2n_202、CnH2n_402、CnH2lrfO4，其中 8 彡 n 彡 30 ;如辛酸、·十二烯基丁二酸、十八碳三稀酸、甲基硬脂酸、三十碳烯酸等；或者有机胺的氢卤酸盐；上述有机胺的氢齒酸盐是指有机胺的盐酸盐或氢溴酸盐，其中有机胺可以是伯胺，如乙胺；仲胺，如二乙胺；叔胺，如三乙胺；也可以使用杂环胺，如吡啶；芳香胺，如苯胺；脂肪胺，如环己胺；和含有两个或多个氨基的化合物，如二苯胍。上述溶剂为二乙二醇己醚、聚乙二醇或芳香族酯。本发明的另一目的是提供一种上述焊锡膏的制备方法，该方法按下述步骤进行(I)按比例称取松香、触变剂、活性剂、溶剂；(2)将松香、溶剂和触变剂加入同一容器中，加热升温到130°C 150°C，并搅拌至
完全溶化；(3)将上述体系降温到110°C 130°C，然后加入活性剂，并搅拌至完全熔化，冷却即得助焊剂，放入2 10°C冷库中保存备用。(4)按比例称取两种或两种以上的上述二元锡基合金粉，倒入真空搅拌机中，充氮气低速搅拌5 7分钟。 (5)按比例称取助焊剂，倒入上述真空搅拌机中，低速搅拌5 7分钟，再充氮气中速搅拌30 40分钟，使锡粉与助焊剂充分混合均匀，再抽真空中速搅拌5 7分钟，即可制得本发明焊锡膏。通过增加锡膏中焊锡粉合金的熔程，达到被焊元件焊盘两端的焊锡膏产生延时熔化，即使锡膏有一个熔化缓冲区，减轻元件两端在焊锡膏熔化时产生的润湿力不平衡的程度，从而减少甚至避免立碑现象的出现。焊锡膏的熔点(或熔程)是由焊锡粉决定的，所以增加焊锡粉的熔程就增加了锡膏的熔程。熔程的增加使得熔化存在缓冲区，进而使元件焊盘两端的润湿力差异几乎消失，防止了立碑现象的发生。而焊接结束后，焊锡的金属成分与其共晶组成是完全一致的，焊点的可靠性、物理性能、力学性能与其共晶合金相同。通过实验证明熔程在4°C 20°C之间对防止立碑均有效果，优选4°C 10°C之间。熔程大于20°C，回流焊接曲线发生较大改动，从而增加工程人员的负担；熔程小于4°C，则不能达到防止元件立碑的效果。虽然有很多合金本身就具有4°C 10°C范围内的熔程，也可以防止立碑，但单一一种的具有该熔程的合金凝固时存在凝固温差，如果不能同一温度凝固冷却下来，就可能导致焊点剥离，焊点牢固度变差。本发明的优点是焊点熔化前存在熔化缓冲区，而完全熔化后为合金共晶的金属成分，所以凝固时也是在共晶点凝固的，焊接结束后，焊锡的金属成分与其共晶是完全一致的，焊点的可靠性、物理性能、力学性能与其共晶合金相同。
图I锡铋合金相图。
具体实施例方式以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。以下实施例和对比例使用的“份”是基于质量的，此外，实施例2-6及比较例1-2的“立碑”不良测试是对0201片式元件进行测定的。实施例2-6和对比例1-2所使用的助焊剂均为按实施例I法所制备的助焊剂。实施例I本发明一种助焊剂制备如下配比的一种助焊剂
权利要求
1.一种焊锡膏，其特征在于，它由以下质量百分含量的原料组成100% 焊锡粉，87% 91% ； 助焊剂，9% 13% ； 其中，所述的焊锡粉由两种或两种以上元素种类相同、含量不同的二元锡基合金粉混合而成的具有共晶组成的焊锡粉； 所述的助焊剂由以下质量百分含量的原料组成100% 松香25% 55%; 触变剂 3% 15% ； 活性剂 3% 15% ; 溶剂余量； 其中，所述的触变剂为氢化蓖麻油或有机膨润土； 所述的活性剂为碳原子数大于等于8、小于等于30的饱和或不饱和一元或二元脂肪酸类，或有机胺的氢齒酸盐； 所述的溶剂为二乙二醇己醚、聚乙二醇或芳香族酯。
2.如权利要求I所述的一种焊锡膏，其特征在于，所述的二元锡基合金粉为锡铅合金粉、锡银合金粉或锡秘合金粉。
3.如权利要求I所述的一种焊锡膏，其特征在于，所述焊锡粉的熔程为4°C 20°C。
4.如权利要求3所述的一种焊锡膏，其特征在于，所述焊锡粉的熔程为4°C 10°C。
5.如权利要求I所述的一种焊锡膏，其特征在于所述的有机胺的氢卤酸盐为如下有机胺的盐酸盐或氢溴酸盐伯胺、仲胺、叔胺、杂环胺或芳香胺或含有两个或多个氨基的化合物中的一种。
6.如权利要求I所述的一种焊锡膏，其特征在于，所述的助焊剂由以下质量百分含量的原料组成100% 松香48% ； 触变剂 8% ； 活性剂8% ； 溶剂36%。
7.—种权利要求I所述的焊锡膏的制备方法，其特征在于，它包括下述步骤 (1)按比例称取松香、触变剂、活性剂、溶剂； (2)将松香、溶剂和触变剂加入同一容器中，加热升温到130°C 150°C，并搅拌至完全熔化； (3)将上述体系降温到110°C 130°C，然后加入活性剂，并搅拌至完全熔化，冷却即得助焊剂，放入2 10°C冷库中保存备用； (4)按比例称取两种或两种以上的元素相同、含量不同的二元合金锡基合金粉，倒入真空搅拌机中，充氮气低速搅拌5 7分钟； (5)按比例称取助焊剂，倒入上述真空搅拌机中，低速搅拌5 7分钟，再充氮气中速搅拌30 40分钟，使锡粉与助焊剂充分混合均匀，再抽真空中速搅拌5 7分钟，即可制得焊锡膏。
全文摘要
本发明公开了一种焊锡膏及其制备方法，该焊锡膏包括焊锡粉和助焊剂，其中焊锡粉是由两种或两种以上具有熔程范围在4℃～20℃之间的二元合金混合焊锡粉组成，混合后的二元合金所形成的焊点为具有单一熔点的共晶焊料合金成分。助焊剂由以下质量配比的原料组成松香25％～55％；活性剂3％～15％；触变剂3％～15％；溶剂余量。使用本发明的焊锡膏进行焊接时，能有效防止小元件的立碑现象，减少补焊所产生的人工费用，提高焊接直通率，降低生产成本。本发明的焊锡膏还具有良好的焊接性能、无腐蚀、焊点可靠性高等优良特点，为电子产品的焊接质量提供了有效保证。
文档编号B23K35/26GK102785039SQ20121026513
公开日2012年11月21日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者刘明莲, 吴国齐, 宣英男 申请人:东莞永安科技有限公司