一种复配溶剂改性的喷印用无铅焊膏及其制备方法与流程

1.本发明涉及电子焊接技术领域，尤其涉及一种复配溶剂改性的喷印用无铅焊膏及其制备方法。


背景技术：

2.随着电子产品体积缩小以及封装密度提高，传统的二维封装已经无法满足要求，三维封装工艺应运而生。传统的丝网印刷方式只能在平面上对焊膏进行印刷，而通过使喷印的方式可将焊膏喷射到任意高度的焊盘表面，有效地解决了三维封装所面临的问题。该技术的优点是:具有较快的喷射速度、较高的分配精度、喷印过程无接触、可控性强以及高的材料利用率。
3.喷印技术对焊膏材料提出了新的要求，因此进一步研究焊膏材料成分对于设计新型喷印焊膏十分重要。助焊剂在焊接过程中起到去除焊料和焊接表面的金属氧化物的作用从而使得焊料在回流过程中与基板之间具有良好的润湿性能。通常，制备助焊剂时由于活性剂沸点高且难溶于有机溶剂，因此需要加热助剂使得活性剂能够溶于溶剂。但是，市面上通常使用沸点较低的溶剂来制备助焊剂，这样在高温熔化活性剂时溶剂会有一定程度的挥发，故使得助剂的熔融性恶化。为了降低由于溶剂问题带来的助剂性能恶化，大量的前期探究后。我们最终复配出的高沸点溶剂，而提出了一种复配溶剂改性的喷印用无铅焊膏及其制备方法。


技术实现要素：

4.本发明提出了一种复配溶剂改性的喷印用无铅焊膏及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.本发明提出了一种复配溶剂改性的喷印用无铅焊膏，其原料按重量百分比的配方为：
6.焊料合金粉末86～88wt％
7.余量为助焊剂；
8.其中，所述助焊剂按原料重量百分比的配方为：
9.复配醚系溶剂35～50wt％
10.活性剂5～10wt％
11.触变剂3～8wt％
12.余量为成膜剂；
13.其中，所述复配醚系溶剂原料重量百分比的配方为：
14.三乙二醇丁醚22.5～44.5wt％
15.余量为二乙二醇己醚。
16.与现有技术相比，采用上述方案提出的一种复配溶剂改性的喷印用无铅焊膏，有益效果在于：
17.一、由于复配醚系溶剂使得无铅焊膏的触变系数降低以及挤出胀大效应减轻，并且减缓了无铅焊膏的塌陷情况，从而使得无铅焊膏的喷印点径减小，喷印点均匀整齐；
18.二、本复配醚系溶剂能够有效地溶解活性剂，改善助焊剂活性。
19.三、由于复配醚系溶剂沸点高还能够在溶解助剂时提高活性剂的溶解度以及助剂的熔融性。
20.优选地，所述助焊剂按原料重量百分比的配方为：
21.复配醚系溶剂35～50wt％
22.活性剂5～8wt％
23.触变剂3～6wt％
24.余量为成膜剂。
25.优选地，所述焊料合金粉末为4#的sn-0.3ag-0.7cu合金粉末，其粒径为20～38μm。
26.优选地，所述活性剂为丁二酸、己二酸、na酸酐、二羟甲基丙酸中的至少一种。活性剂可以增加焊膏的清洁活性。
27.优选地，所述触变剂为改性氢化蓖麻油、乙二撑双硬脂酸酸酰胺、聚酰胺的至少一种。触变剂一方面使得焊膏具备触变性能，另一方面，防止焊膏塌陷以保持固有形状。
28.优选地，所述成膜剂为ke604松香树脂、ax-e松香树脂、水白松香树脂、dmer-145松香树脂中的至少一种。成膜剂可以提供焊膏必要的粘度及成膜保护作用。
29.本发明还提供了一种复配溶剂改性的喷印用无铅焊膏的制备方法，用于制备所述的复配溶剂改性的喷印用无铅焊膏，具体包括如下步骤：
30.步骤1)：按原料重量百分比称取成膜剂以及30层压机自动清洁避让装置～50层压机自动清洁避让装置wt％复配醚系溶剂放置在加热套高温加热平台上，加热温度高于成膜剂软化点10～20℃，加热套高温机械搅拌至成膜剂完全溶解，得到混合溶液a；
31.步骤2)：按原料重量百分比称取剩余复配醚系溶剂进行水浴加热，加入以活性剂和触变剂进行低温分散乳化，得到混合溶液b；
32.步骤3)：将步骤1)和2)中的得到的混合溶液a和混合溶液b进行低温混合并迅速冷却，直至溶液成膏体，在室温下静置10～12h，得到助焊剂；
33.步骤4)：按原料重量百分比称取焊料合金粉末与步骤3)中的助焊剂混合，然后搅拌至均匀，得到所述喷印用复配溶剂改性的无铅焊膏。
34.进一步的，在步骤s1中的加热温度为180～200℃。
35.进一步的，在步骤s2中的低温为50～70℃，分散乳化在20000rad/min高速下搅拌5min。
36.进一步的，在步骤s4中混合在真空环境下用行星式搅拌机搅拌10-15min。
37.与现有技术相比，本发明提出的一种复配溶剂改性的喷印用无铅焊膏及其制备方法，有益效果在于：本发明制备助焊剂时采用加热套高温机械搅拌，使得成膜剂完全溶解于溶剂中，从而在焊接过程中更好地覆盖被活性物质清洁的表面，起到成膜保护作用。
附图说明
38.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
39.图1是本发明关于实施例1-3试验样品蠕变测试曲线图；
40.图2是本发明关于实施例1-3试验样品触变性测试柱状图；
41.图3是本发明关于实施例1试验样品喷印效果图；
42.图4是本发明关于实施例2试验样品喷印效果图；
43.图5是本发明关于实施例3试验样品喷印效果图；
44.图6是本发明关于实施例3与4试验样品蠕变测试曲线对照图；
45.图7是本发明关于复配溶剂改性的喷印用无铅焊膏制备流程图。
具体实施方式
46.下面结合具体实施例来对本发明做进一步说明。
47.实施例1
48.本发明所提供的是一种复配溶剂改性的喷印用无铅焊膏，是由86wt％锡银铜焊料合金粉末和14wt％助焊剂组成。其中，焊料合金粉末为4#的sn-0.3ag-0.7cu合金粉末。助焊剂由48wt％复配醚系溶剂，3wt％触变剂，6wt％活性剂及余量成膜剂组成。溶剂为三乙二醇丁醚,其作用为焊膏的载体系统。成膜剂为ke604松香树脂、ax-e松香树脂，二者比例为2：1，其作用为提供焊膏必要的粘度及成膜保护。活性剂为丁二酸、己二酸、na酸酐三种的混合活性剂，其比例为2：1：1，其作用为增加焊膏的清洁活性。触变剂为改性氢化蓖麻油或聚酰胺，其作用一方面使得焊膏具备触变性能，另一方面，防止焊膏塌陷以保持固有形状。
49.实施例2
50.本发明所提供的是一种复配溶剂改性的喷印用无铅焊膏，是由87wt％锡银铜焊料合金粉末和13wt％助焊剂组成。其中，焊料合金粉末中sn：ag：cu层压机自动清洁避让装置质量占比为1.0：3.0：0.5。助焊剂由48wt％复配醚系溶剂，3wt％触变剂，6wt％活性剂及余量成膜剂组成。溶剂为二乙二醇己醚,其作用为焊膏的载体系统。成膜剂为ke604松香树脂、ax-e松香树脂，二者比例为2：1，其作用为提供焊膏必要的粘度及成膜保护作用。活性剂为丁二酸、己二酸、na酸酐三种的混合活性剂，其比例为2：1：1，其作用为增加焊膏的清洁活性。触变剂为改性氢化蓖麻油或聚酰胺，其作用一方面使得焊膏具备触变性能，另一方面，防止焊膏塌陷以保持固有形状。
51.实施例3
52.本发明所提供的是一种复配溶剂改性的喷印用无铅焊膏，是由88wt％锡银铜焊料合金粉末和12wt％助焊剂组成。其中，焊料合金粉末为4#的sn-0.3ag-0.7cu合金粉末。助焊剂由重量百分比为48wt％溶剂，3wt％触变剂，6wt％活性剂及余量成膜剂组成。溶剂为复配醚系溶剂，即三乙二醇丁醚和二乙二醇己醚的复配溶剂，二者比例为1:1,其作用为焊膏的载体系统。成膜剂为ke604松香树脂、ax-e松香树脂，二者比例为2：1，其作用为提供焊膏必要的粘度及成膜保护作用。活性剂为丁二酸、己二酸、na酸酐三种的混合活性剂，其比例为2：1：1，其作用为增加焊膏的清洁活性。触变剂为改性氢化蓖麻油或聚酰胺，其作用一方面使得焊膏具备触变性能，另一方面，防止焊膏塌陷以保持固有形状。
53.为了进一步说明，本发明还提供了上述实施例1-3中具体的制备无铅焊膏的步骤如下(参见图7)：
54.1)、按相应原料重量百分比称取溶剂、成膜剂、活性剂及触变剂备用。
55.2)、将称量好的30层压机自动清洁避让装置～50层压机自动清洁避让装置wt％溶剂与成膜剂，加热套高温加热至180～200℃后机械搅拌使得成膜剂完全溶解在溶剂中。
56.3)、同时将剩余的溶剂置于不锈钢容器中，进行50～70℃的水浴加热。先进行活性剂的分散，至活性剂完全溶解于溶剂中，然后慢慢加入触变剂，将触变剂分散进入溶剂体系中，乳化得到均匀细腻的乳状物。
57.4)、最后将乳化物加入到成膜剂溶解的体系中，在50～70℃水浴环境混合搅拌均匀，冷却至室温放置10～12h得到最终的助焊剂。
58.5)、称取相应比例的sn-3.0ag-0.5cu合金焊粉粉末和助焊剂进行混合，在真空环境下用行星式搅拌机搅拌10～15min，无铅焊膏制备完毕。
59.将上述实施例1-3中所得的无铅焊料通过测试得到其蠕变测试曲线和触变性测试曲线(参见图1、2，图1、2中s1、s2、s3曲线分别表示实施例1-3)，复配醚系溶剂的焊膏触变性较好，在经过一定的剪切应力的作用之后，焊膏能够灵敏真实地反映出其蠕变恢复率的变化情况。溶剂的复配可以适当提高焊膏的稳定性。
60.图3-5为上述实施例1-3得到的无铅焊膏的喷印效果图。
61.实施例4
62.作为本发明的另一对比实施例，与实施例3的区别在于：触变剂于高温下加入并搅拌15min，再与锡银铜焊料合金粉末按照实施例3的比例进行混合，得到对比无铅焊膏。
63.将实施例4制备的无铅焊膏与实施例3制备的无铅焊膏进行测试得蠕变测试曲线(参见图6所示)，可以看出，采用本发明的方法制备的无铅焊膏的蠕变性能明显高于高温烧入触变剂的方法。
64.上述实施例为本发明部分的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。