专利名称：一种与高熔点钎料配套使用的助焊剂及其配制方法
技术领域：
本发明涉及一种助焊剂及其配制方法，具体地说，涉及一种与高熔点钎料配套使用的助焊剂及其配制方法。
背景技术：
在电子封装技术领域中，集成电路内部一级封装和电子产品多步焊接时，需要使用高温钎料。而在高温环境下使用的电子设备中的封装芯片，为保证长期工作的稳定性和可靠性，也必须应用高温钎料。高温钎料的固相线温度一般高于260°C，以保证在250°C的二次回流焊条件下，焊点不发生熔化和变形。传统的助焊剂以松香为主要成份，松香是一种弱的有机酸，活性不高，而且在 260°C以上的高温条件下易发生氧化和聚合反应，影响助焊剂的使用效果。在对焊点质量要求较高的条件下，如用于高性能电子产品和精密仪器中的电子元器件的焊接时，需要助焊剂具有较高的活性，以及对被焊接表面的较好的润湿性，同时还要求助焊剂能满足环保要求，不含有毒有害物质。目前市面上的助焊剂多为针对焊接温度在260°C及以下的无铅或有铅钎料开发的配套助焊剂，此类助焊剂在用于260°C以上的高温焊接时，易出现孔洞等缺陷，不能满足焊接要求。因此，开发与高温钎料配套使用的助焊剂，尤其要满足高性能电子产品和精密仪器中的电子元器件的焊接要求，是目前电子连接领域中的一项迫切任务。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种与高熔点钎料配套使用的助焊剂，所述助焊剂，具有活性高、表面润湿性好、无腐蚀性、粘度适中、易清洗等优点，用于取代目前国内市场上的传统松香型助焊剂。本发明的主要目的是提供一种与高熔点钎料配套使用的助焊剂，其中，所述助焊剂包括有机活性剂、表面活性剂、松香、缓蚀剂、以及醇类溶剂，其中，按重量百分比计，所述有机活性剂为5-30%、所述表面活性剂为1_5%、所述松香为30-60%、所述缓蚀剂为
0.01-0. 5%，其余为醇类溶剂。优选地，所述有机活性剂选自丁二酸二乙酯、丁二酸二丁酯、丁二酸二辛酯、己二酸二乙酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛酯中的任意一种或几种。更优选地，所述有机活性剂选自丁二酸二乙酯和/或己二酸二乙酯，丁二酸二乙酯和己二酸二乙酯质量比为I I :2。优选地，所述的表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)、氟碳表面活性剂FT800中的任意一种或几种。更优选地，所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚质量比为I I :2。更优选地，烷基酚聚氧乙烯醚为op-10，壬基酚聚氧乙烯醚为TX-10。
表面活性剂的主要作用是增加助焊剂的润湿性能，将上述不同类型的表面活性剂复配使用，能够产生加和增效作用，有效地提高助焊剂的最大润湿力，缩短润湿时间。优选地，所述的松香选自氢化松香、歧化松香、聚合松香中的一种或几种。优选地，所述的缓蚀剂为苯并三氮唑(BTA)和/或甲基苯并三氮唑(TTA)。缓蚀剂的主要作用是抑制助焊剂对金属的腐蚀作用。优选地，所述的溶剂为月桂醇、异丙醇、乙醇、乙二醇、丁二醇、丙三醇、戊二醇、己
二醇、癸二醇、辛二醇、环己醇、聚乙二醇中的一种或几种。更优选地，所述溶剂为低沸点醇类溶剂与高沸点醇类溶剂的复配溶剂；所述低沸点醇类溶剂为乙醇和/或异丙醇，所述高沸点醇类溶剂为己二醇和/或辛二醇；所述低沸点醇类溶剂和高沸点醇类溶剂的质量比为I :2 2 :1。 优选地，所述的助焊剂还包括其他添加剂。优选地，所述的其他添加剂为防氧化剂，所述防氧化剂重量百分比为所述的助焊剂的 O. 01-0. 5%O本发明的另一目的是提供一种制备所述助焊剂的方法，所述制备方法包括先将松香与溶剂按比例混合，加热回流，使松香完全溶解于溶剂中；然后冷却所述松香溶液，按比例依次加入所述有机活性剂、所述表面活性剂、所述缓蚀剂、所述添加剂，搅拌至完全溶解。本发明的再一目的是提供一种所述助焊剂的应用方法，所述使用方法包括将所述液体助焊剂均匀涂刷在焊料带或焊料片上，或将液体助焊剂与焊料粉按一定比例混合制成焊膏，然后用于电子元器件、金属电极或其他连接物的焊接，所述焊接过程使用氮气或不用氮气保护。优选地，所述应用方法还包括后续的清洗步骤，所述清洗步骤使用清洗液浸泡5-10分钟，所述清洗浸泡过程辅以或者不辅以超声波超声1-5分钟，随后再用流水冲洗2-3分钟。本发明的又一目的是提供一种清洗液，所述清洗液包括柠檬酸钠、三乙醇胺、乙二醇、op-10,以及去尚子水,其中，按重量百分比计,朽1檬酸钠为2_5%、三乙醇胺为2_5%、乙二醇为5-10%、op-10为O. 5-2%，其余为去离子水。本发明的还一目的是提供一种制备所述清洗液的方法，所述制备方法包括将柠檬酸钠和三乙醇胺依次加入去离子水中，至全部溶解，再依次加入乙二醇、op-10，搅拌至完全溶解。本发明涉及的助焊剂的适用温度范围为260-350°C，在此温度范围内，助焊剂具有活性高、表面润湿性好的优点，得到的焊点外观饱满、内部致密无孔洞缺陷。助焊剂在使用过程中，不释放有毒有害物质，满足环保要求，焊后残留物采用所述常规清洗液即可清洗干净。
具体实施例方式为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例详细说明如下，所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。实施例I :
助焊剂的配制在I升的圆底烧瓶中，加入IOOg国产氢化松香、20g异丙醇和20g己二醇，加热回流，待松香全部溶解后，冷却至40°C以下。在上述松香溶液中，依次加入40g己二醇二乙酯、5gop-10、0. 2gBTA,适当搅拌,至形成透明溶液。焊接工艺将上述助焊剂均匀涂刷在高铅焊料片表面，与银电极及端面镀银的陶瓷电容器组装在一起，在氮气保护下，在多温区的红外焊接炉中120°C温区保温I分钟，160°C温区保温5分钟，190°C温区保温I分钟，220°C温区保温I分钟，250°C温区保温I分钟，290°C温区保温I分钟，350°C温区保温I分钟，实施端面镀银的陶瓷电容器与银电极的焊接。焊后残留物的清洗焊后产品用清洗液浸泡，并辅以超声波5分钟，再用流水冲洗
2-3分钟，然后烘干。清洗液的配制在2. 5升的圆底烧杯中，依次加入80g柠檬酸钠和80g三乙醇胺至1705g去离子水中，用玻璃棒搅拌至全部溶解，再依次加入120g乙二醇和15g op-10，继续 搅拌至完全溶解。实施例2:助焊剂的配制在I升的圆底烧瓶中，加入IOOg国产歧化松香、30g己二醇，加热回流，待松香全部溶解后，冷却至40°C以下。在上述松香溶液中，依次加入40g 丁二酸二乙酯、3gFT900、0. 2gBTA，适当搅拌，至形成透明粘稠溶液。焊接工艺将上述助焊剂均匀涂刷在高铅焊料片表面，与银电极及端面镀银的陶瓷电容器组装在一起，放置于预热至160°C的电阻炉中，在空气气氛下，以25°C /分钟的升温速率升温至260°C，保温3分钟，再以40°C /分钟的升温速率升温至350°C，保温I分钟，实施端面镀银的陶瓷电容器与银电极的焊接。焊后残留物的清洗焊后产品用所述清洗液(清洗液的成分及配制方法参见实施例I)浸泡，并辅以超声波5分钟，再用流水冲洗2-3分钟，然后烘干。实施例I在氮气保护条件下焊接，焊后在陶瓷电容表面有浅黄色残留物，主要成份是松香，容易清洗。实施例2没有氮气保护，焊后残留物呈黑色，主要是松香氧化和炭化的产物，清洗时需辅以超声波。清洗后的焊接实物没有显著差别。实施例3 助焊剂的配制在I升的圆底烧瓶中，加入IOOg松香(国产氢化松香和国产歧化松香各50g)、30g己二醇，加热回流，待松香全部溶解后，冷却至40°C以下。在上述松香溶液中，依次加入丁二酸二乙酯和己二酸二乙酯各20g、5gTX-10、0. 2gBTA，适当搅拌，至形成透明粘稠溶液。焊接工艺将上述助焊剂均匀涂刷在高铅焊料片表面，与银电极及端面镀银的陶瓷电容器组装在一起，放置于预热至160°C的电阻炉中，在空气气氛下，以25°C /分钟的升温速率升温至260°C，保温3分钟，再以40°C /分钟的升温速率升温至350°C，保温I分钟，实施端面镀银的陶瓷电容器与银电极的焊接。焊后残留物的清洗焊后产品用所述清洗液(清洗液的成分及配制方法参见实施例I)浸泡，并辅以超声波5分钟，再用流水冲洗2-3分钟，然后烘干。实施例4 助焊剂的配制在I升的圆底烧瓶中，加入60g国产氢化松香、30g乙醇和20g己二醇，加热回流，待松香全部溶解后，冷却至40°C以下。在上述松香溶液中，依次加入40g己二醇二乙酯、6gop-10、0. 2gBTA、0. 2g防氧化剂,适当搅拌,至形成透明溶液。焊接工艺将上述助焊剂均匀涂刷在高铅焊料片表面，在100°C的烘箱中烘干2小时，然后与银电极及端面镀银的陶瓷电容器组装在一起，在氮气保护下，在多温区的红外焊接炉中，120°C温区停留I分钟，160°C温区停留5分钟，190°C温区停留I分钟，220°C温区停留I分钟，250°C温区停留I分钟，290°C温区停留I分钟，350°C温区停留I分钟，实施端面镀银的陶瓷电容器与银电极的焊接。焊后残留物的清洗焊后产品用清洗液(清洗液的成分及配制方法参见实施例I)浸泡，并辅以超声波5分钟，再用流水冲洗2-3分钟，然后烘干。需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式
意在证明本发明所提供技术方案的 实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
权利要求
1.一种与高熔点钎料配套使用的助焊剂，其中，所述助焊剂包括有机活性剂、表面活性齐U、松香、缓蚀剂、以及醇类溶剂，其中，按重量百分比计，所述有机活性剂为5-30%、所述表面活性剂为1_5%、所述松香为30-60%、所述缓蚀剂为0. 01-0. 5%，其余为醇类溶剂。
2.根据权利要求I所述的助焊剂，其中，所述有机活性剂选自丁二酸二乙酯、丁二酸二丁酯、丁二酸二辛酯、己二酸二乙酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛酯中的任意一种或几种。
3.根据权利要求2所述的助焊剂，其中，所述有机活性剂选自丁二酸二乙酯和/或己二酸二乙酯，丁二酸二乙酯和己二酸二乙酯质量比为I I :2。
4.根据权利要求I所述的助焊剂，其中，所述的表面活性剂选自辛基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)、氟碳表面活性剂FT800中的任意一种或几种。
5.根据权利要求4所述的助焊剂，其中，所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚质量比为I I :2。
6.根据权利要求5所述的助焊剂，其中，辛基酚聚氧乙烯醚为op-10，辛基酚聚氧乙烯醚为TX-10。
7.根据权利要求I所述的助焊剂，其中，所述的松香选自氢化松香、歧化松香、聚合松香中的一种或几种。
8.根据权利要求I所述的助焊剂，其中，所述的缓蚀剂为苯并三氮唑(BTA)和/或甲基苯并三氮唑(TTA)。
9.根据权利要求I所述的助焊剂，其中，所述的溶剂为月桂醇、异丙醇、乙醇、乙二醇、丁二醇、丙三醇、戊二醇、己二醇、癸二醇、辛二醇、环己醇、聚乙二醇中的一种或几种。
10.根据权利要求9所述的助焊剂，其中，所述溶剂为低沸点醇类溶剂与高沸点醇类溶剂的复配溶剂；所述低沸点醇类溶剂为乙醇和/或异丙醇，所述高沸点醇类溶剂为己二醇和/或辛二醇；所述低沸点醇类溶剂和高沸点醇类溶剂的质量比为I :2 2 :1。
11.根据权利要求I所述的助焊剂，其中，所述的助焊剂还包括其他添加剂。
12.根据权利要求11所述的助焊剂，其中，所述的其他添加剂为防氧化剂，所述防氧化剂重量百分比为所述的助焊剂的0. 01-0. 5%。
13.一种制备如权利要求f 12所述的助焊剂的方法，所述制备方法包括先将松香与溶剂按比例混合,加热回流,使松香完全溶解于溶剂中；然后冷却所述松香溶液,按比例依次加入所述有机活性剂、所述表面活性剂、所述缓蚀剂、所述添加剂，搅拌至完全溶解。
14.一种如权利要求f 12所述的助焊剂的应用方法，所述使用方法包括将所述液体助焊剂均匀涂刷在焊料带或焊料片上，或将液体助焊剂与焊料粉按一定比例混合制成焊膏，然后用于电子元器件、金属电极或其他连接物的焊接，所述焊接过程使用氮气或不用氮气保护。
15.根据权利要求14所述的应用方法，所述应用方法还包括后续的清洗步骤，所述清洗步骤使用清洗液浸泡5-10分钟，所述清洗浸泡过程辅以或者不辅以超声波超声1-5分钟，随后再用流水冲洗2-3分钟。
16.根据权利要求15所述的清洗液，所述清洗液包括柠檬酸钠、三乙醇胺、乙二醇、op-10,以及去尚子水,其中，按重量百分比计,朽1檬酸钠为2_5%、三乙醇胺为2_5%、乙二醇为5-10%、op-10为0. 5-2%，其余为去离子水。
17.一种制备如权利要求16所述的清洗液的方法，所述制备方法包括将柠檬酸钠和三乙醇胺依次加入去离子水中，至全部溶解，再依次加入乙二醇、op-10，搅拌至完全溶解。
全文摘要
本发明公开了一种与高熔点钎料配套使用的助焊剂，其中，该助焊剂包括有机活性剂、表面活性剂、松香、缓蚀剂、以及醇类溶剂，其中，按重量百分比计，该有机活性剂为5-30%、该表面活性剂为1-5%、该松香为30-60%、该缓蚀剂为0.01-0.5%，其余为醇类溶剂；本发明提供的助焊剂具有活性高、表面润湿性好、无腐蚀性、粘度适中、易清洗等优点，得到的焊点外观饱满、内部致密无孔洞缺陷；助焊剂在使用过程中，不释放有毒有害物质，满足环保要求，焊后残留物采用该常规清洗液即可清洗干净。
文档编号B23K35/363GK102794582SQ20121029066
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者杨晓军, 雷永平, 夏志东, 郭福, 桂迪, 陈德庆 申请人:北京工业大学