专利名称：水溶性免清洗助焊剂的制作方法
技术领域：
本发明的产品涉及一种电子材料领域，更具体的是一种水溶性免清洗助焊剂。
背景技术：
目前，在电子DIP行业中使用的焊锡液都采用低沸点的醇类如乙醇、甲醇、异丙醇 作溶剂载体，这些醇类属易挥发的有机化合物(VOC)，这些有机物的气体有一定的毒性，散 发到空气中会造成污染，依环保要求属逐渐禁用的物质。再者这些醇类都是易燃物质，使用 中易引起火灾，给安全生产带来不可避免的隐患。另外有机醇类是重要的化工原料，作为溶 剂载体大量的挥发掉是一种浪费，以去离子水代替VOC是焊锡液的发展趋势。免清洗助焊剂是随电子工业发展及环境保护的需要而产生的一种新型焊剂。它在 解决不使用CFC类清洗溶剂减少环境污染方面和解决因细间隙、高密度元器件组装带来的 清洗困难和元器件与清洗剂之间的相容问题方面具有重要的意义。从90年代末开始，免清 洗助焊剂在电子工业领域里的电子元器件与印制板的焊接生产中广泛应用。但是，随着高 密度、轻量化、微型化、高性能化的电子产品应用范围日益扩大，应用环境日益复杂，对产品 的可靠性要求越来越高，相应地对于免清洗助焊剂在可靠性方面提出了更高的要求。免清洗焊锡膏焊接后没有残留物或者极少，不用清洗。具有松香树脂含量低、低离 子残渣、低卤素含量、助焊性能良好(可不用氮气保护)等特点。从而在降低成本、提高质 量、提高效率、保护环境等方面很有优势，受到用户的欢迎。免清洗焊膏主要是向低残留量方向发展，低残留助焊剂的固形物含量低是为了在 焊接过程中固形物少而且可以挥发完全，仅留下极少量残留物，以实现免清洗的目的。目 前，免清洗焊膏的助焊剂正在向低残留免清洗和超低残留免清洗方向发展。免清洗助焊剂 与免洗焊膏在固形物含量上有差别，免洗助焊剂固形物含量在20% 50%之间，低残留免 清洗助焊剂的固形物含量低些；免清洗焊膏的固形物含量在2% 7%之间，低残留免清洗 焊锡膏的固形物含量在2%左右。美国的阿尔法公司、日本的株式会社电子焊接部门均有相关的免清洗助焊剂用于 工业生产，目前他们又将应用领域瞄向了要求更为严格的高集成电路和军用线路板的使用 领域，开发的重点仍旧是在不降低活性的前提下进一步减少残留量。我国目前对免清洗 助焊剂的研究主要停留在残留量在20%以下这样的一个水平上，对于残留在10%以下的 目前只在一些专利上有相关的介绍，而更低残留量的助焊剂的研制目前一直处于实验室阶 段。
发明内容
为了遵守蒙特利尔和各个国家的环境保护法规，科技人员必须早日减小直至消灭 CFC的消耗量，并寻求代替的焊接工艺与净洗工艺。对于SMT和FPT组装件而言，免净洗是人们梦寐以求的理想工作方案。如能实现又甚可靠，则在电子组装工艺的程序中可以省却一道工序，从而减少投资，降低工资费用和材料成本。具体来说，其效益表现在首先，免除 环境保护的诸多难题；其次，免净洗焊膏的“无腐蚀”特性，可以最大限度地降低由于残留的 焊渣而引起的诸多难题；最后，可以回避诸如元器件与清洗溶剂之间或元器件与清洗用水 之间的相容性等诸多难题。作为免清洗助焊剂必须具备以下几个条件(1)焊后残留物最少；(2)焊后残留物 在温度、湿度下保持惰性且无腐蚀；C3)焊后残留物应有高的绝缘电阻值。目前市场上常见的免清洗助焊剂虽然固体含量低，配制时将其活性成分的腐蚀性 降为最小，但并不能完全排除焊后印制板上留有电介质残留物。因此长时间的潮热条件下 工作的电路板，线路间在电场作用下会发生绝缘劣化及腐蚀现象。本发明的目的是针对上 免清洗助焊剂存在的不足，提供一种以水溶剂作载体，不含VOC的水溶性免清洗助焊剂。这 种助焊剂不但焊接性能好也可以克服的现有技术的缺点，其使用将更符合环保要求。本发明是一种水溶性免清洗助焊剂，其组分及重量百分数含量为丙烯酸活化剂2.0 3. 7%表面活性剂0.1 0. 5%酯类润湿剂1.5 5. 0%醚类助溶剂2.0 15. 0%抗氧化剂0.05 1. 0%消泡剂0.03 0. 5%其余为去离子水；其中丙烯酸活化剂的分子式
助焊剂中活化剂的主要作用是在焊接温度下去处焊盘和焊料表面的氧化物，从而 提高焊料和焊盘之间的润湿性。目前对于焊剂的研究重点是寻找高活性，低腐蚀性的活化 剂。传统的活化剂为氢卤酸的有机胺盐，这对无铅焊料是十分不利的。有机酸酯，酰胺类化 合物在常温下性质温和，高温下在催化剂作用下能快速分解成高活性的酸而成为人们研究 的重点。本发明选用的此类活化剂有足够的助焊活性，很好清除氧化物，在焊接温度下能 够分解，升华或挥发，使PCB板焊后板面无残留，无腐蚀。所述的水溶性免清洗助焊剂的表面活化剂为0P-10、TX-10中的一种。所述的酯类润湿剂为氨基酸酯、乙酸丁脂、丁二酸二甲酯、丁二酸二乙酯、戊二酸 二甲酯、己二酸二甲酯、己二酸二己酯中的二种或多种混合。这些酯类在焊接过程中可以起 到润湿作用，同时也可以达到清除氧化物效果，在焊接温度下能自由挥发，焊后板面没有残&3 甶ο
所述的醚类助溶剂为二甘醇单甲醚、二甘醇单丁醚、丙二醇甲醚中的一种或多种 混合。影响润湿性的主要因素在于助熔剂的活性程度，所以要改善其润湿性就应该选择合 适的助溶剂并控制其用量。对溶剂的选择应该考虑以下的几点1)沸点，溶剂的沸点应适 中，沸点太低，溶剂容易挥发，所配制的焊膏干燥快，使用期短。2、适宜的粘度，一般一元醇 的粘度较低，溶剂的粘度低，则所配制的焊剂的粘度也低，而焊膏配用的焊剂需要一定的粘 度，以满足焊膏粘性的要求。幻含有极性基团，溶剂中含有-OH亲水基团越多，焊剂的活性 越能得到发挥，含有疏水基团R-的分子量越大溶剂的极性越小，焊剂的活性越差。本发明适量使用醚助溶剂能加快焊锡液中的固体成份溶解，在焊接的过程中焊锡 面的干净度越强。为得到透明稳定无气泡的助焊剂，本发明还加用消泡剂，消泡剂选自聚氧丙基甘 油醚、二甲基硅油、聚甲基硅氧烷中一种或两种以上，其中聚氧丙基甘油醚及聚甲基硅氧烷 的分子量为1000 2000。采用水作为溶剂，水的表面张力大，加适量的表面活性剂可降低表面张力，增强润 湿力，提高焊锡液的可焊性，表面活性剂不易挥发，表面活性剂用量一般在0. 10-0. 50%。所 述的表面活性剂可以是非离子表面活性剂TX-10 (辛基酚聚氧乙烯醚),0P-10 (异辛基酚聚 氧乙烯醚)。本发明助焊剂可以添加抗氧化剂0. 05-1. 0%，选用苯并三氮唑或三乙醇胺。它可 以起到保护焊锡面再度氧化的作用。本发明产品由于采用水作为溶剂，要求焊锡液配方中的物质溶于水或在助溶剂的 帮助下溶于水。因为配方中所有物质都溶于水，要求焊锡液，焊后残留物很少，甚至没有残 留物，不然因残留物吸水引起电绝缘性能下降。为了达到降低残留物的目的，本发明选用的 活化剂，润湿剂、助溶剂、添加剂都设计在焊接温度下挥发或升华掉，焊后板面残留物很少， 焊后绝缘电阻达到美国标准要求。本发明助焊剂常态下为琥珀色透明液体，在生产使用过 程中，其铺展工艺性良好、助焊效果优，其无铅化焊膏焊接时扩展率达到84%，可与一些高 腐蚀性助焊剂相媲美。焊后并无腐蚀性，残留量极微，一般用途可免于清洗。本产品是我们研发组经过市场调查而综合DIP电子行业现使用的产品相对比较 后得出的结论并开发的。目前所有客户所使用的产品都含有VOC物质，而且气味很大，对人 体皮肤毛细孔刺激也很强，所排放的气体对周边环境污染也很大，而一些卤化物气体对周 边空气中的溴氧层也有破坏。我们所研发的水溶剂焊锡液是一种不燃不爆产品，因为产品 利用一些比较特殊的食品有机酸、脂肪酸酯、去离子水混合而成的，所以在使用过程中也不 怕高温高压，也不怕对人体有多大的伤害。由于无卤素低固态含量免清洗焊锡液中不含VOC 物质，因此产品中不会有很大的气味，也不会产生刺激性，对环境中的空气也不会产生污染 与溴氧层的破坏。所以水溶剂焊锡液能给客户与环境创造一个美好的末来。本产品不但给客户生产上带来安全性、可靠性，它的使用性能也相当好。比如辉 接性能强、焊点光亮、焊点饱满、不连锡、表面干净度强、表面绝缘阻性能也高、抗腐蚀性能 也好。
具体实施例方式水溶性免清洗助焊剂的具体组合由以下实施例体现。
实施例1 这是一种含有非离子表面活性剂的水溶性免清洗助焊剂，各原料含量百分比为丙烯酸活化剂2.20%苯并三氮唑0.30%0P-10 0. 20%丁二酸二乙酯2.00%己二酸二甲酯2.00%二甘醇单丁醚5.00%聚甲基硅氧烷0.30%去离子水88.00%。实施例2 这是一种含有消泡剂的水溶性免清洗助焊剂，各原料含量百分比为丙烯酸活化剂3.50%三乙胺0.70%TX-10 0. 30%乙酸丁酯2.00%氨基酸酯1.00%二甘醇单甲醚2.00%二甘醇单丁醚1.60%聚氧丙基甘油醚0.20%去离子水88.70%。
权利要求
1. 一种水溶性免清洗助焊剂，其组分及重量百分数含量为
2.其特征在于丙烯酸活化剂的分子式为种。
3.根据权利要求1所述的水溶性免清洗助焊剂的酯类润湿剂为氨基酸酯、乙酸丁脂、丁二酸二甲酯、丁二酸二乙酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、己二酸二己酯中的二种或多 种混合。
4.根据权利要求1所述的水溶性免清洗助焊剂的醚类助溶剂是二甘醇单甲醚、二甘醇 单丁醚、丙二醇甲醚中的一种或多种混合。
5.根据权利要求1所述的水溶性免清洗助焊剂的抗氧化剂选自苯并三氮唑、三乙胺中一种。
6.根据权利要求1所述的水溶性免清洗助焊剂的消泡剂选自聚氧丙基甘油醚、二甲基 硅油、聚甲基硅氧烷中一种或两种以上。
7.根据权利要求6所述的水溶性免清洗助焊剂的消泡剂中的聚氧丙基甘油醚及聚甲 基硅氧烷的分子量为1000 2000。
全文摘要
本发明涉及一种水溶性免清洗助焊剂，其组分及重量百分数含量为丙烯酸活化剂2.0～3.7％；表面活性剂0.1～0.5％；酯类润湿剂1.5～5.0％；醚类助溶剂2.0～15.0％；抗氧化剂；0.05～1.0％；消泡剂0.03～0.5％；其余为去离子水。本发明助焊剂设计科学，配制合理，具有以下优点不含卤素，可焊性好，无须清洗，绝缘电阻高，用去离子水作溶剂，不含VOC物质，是环保型焊锡液，且不易燃烧不爆炸。
文档编号B23K35/363GK102049634SQ20101060079
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者邓剑明 申请人:东莞市剑鑫电子材料有限公司