一种高稳定性助焊膏及制备方法与流程

1.本发明涉及锡膏用助焊膏及制备方法技术领域。


背景技术：

2.助焊膏是助焊剂中的一种，因其常温呈膏状，故称助焊膏。助焊膏由有机酸、有机胺、松香树脂、有机酰胺、有机溶剂、增粘剂、抗氧剂、触变剂等多种有机物配制而成，不同厂家不同型号的助焊膏配方及制备方法各异。助焊膏是制备锡膏的主要原料。锡膏为灰色膏体，是伴随着smt应运而生的一种新型焊接材料，是由助焊膏与焊锡粉按1:1体积比(或是1:9质量比)混合配制形成的膏状混合物，主要用于smt行业pcb表面电阻、电容、ic等电子元器件的焊接。
3.锡膏应用较为繁琐，首先是将锡膏印刷到电路板焊盘上，接着将表面贴装元器件电阻、电容、ic按既定的程序精准贴印在有锡膏的焊盘上，再进行回流焊接。回流曲线温度设置必须根据锡膏的助焊膏体系及合金成分进行设置，应综合锡膏合金的熔点、助焊膏溶剂的沸点挥发点，松香树脂的软化点、活性剂的分解温度设置回流曲线温度。锡膏是一个复杂的体系，其性能包括了印刷成型性、触变性、稳定性、粘度、内粘性、润湿性、坍塌性、腐蚀性、焊点可靠性等，助焊膏性能优劣决定了锡膏性能的优劣。因此要配制综合性能优异的锡膏，必须先研发性能优异的助焊膏。
4.目前，市场上制备助焊膏的物料成千上万种，经过一代代科研人员的努力实践探索，优选10-20种物料按固定的比例形成配方，按固有的工艺将物料一一加入合成制备助焊膏，由于受化工原料中的水分、杂质、游离离子等的影响，生产的助焊膏不稳定，锡膏的稳定性也得不到保证，常常表现为发干、异物、分层、虚焊、假焊、腐蚀、空洞等缺陷，给锡膏制造厂及应用电子厂都带来了很多困扰及经济损失。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种高稳定性助焊膏及制备方法，以解决锡膏稳定性差、焊接性差的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种高稳定性助焊膏，包含有复配松香30-45wt.％、复配触变剂3-10wt.％、复配活性剂3-12wt.％、复配有机溶剂30-50wt.％、抗氧剂1-6wt.％。
8.本发明所述复配松香由高软化点、高酸值松香与低软化点、低酸值松香复配而成，将高软化点、高酸值松香与低软化点、低酸值松香按质量比3～4:2～3进行熔化复配，待松香完全熔化至均匀的液态物且水分蒸发完后，用过滤器去除残渣，冷却得到复配松香。
9.进一步地，本发明所述高软化点、高酸值松香为ar-125、ke-604、hm-604、hl-640、khr-130、ra-125、ar120、qhr-150、qhr-610中的一种；所述低软化点、低酸值松香为rhr-101、ax-e、ax-80、b-90、b-140、rhr-501、ke-311、khr-70ex、bx-602、p-105中的一种或两种。
10.制备复配松香的具体操作步骤为：先将低软化点、低酸值松香倒入熔化锅底层，再
加入高软化点、高酸值松香。使用电加热炉进行加热，温度逐渐升高过程中，低软化点松香先熔化，高软化点松香也逐渐熔化，熔化过程中用玻璃棒搅拌，使水分挥发完并形成透明均一的液态松香，用过滤器去除残渣，冷却后得到新结构的复配松香。这种复配松香有效去除了松香原料中的残渣，防止助焊膏乳化工艺中带入大纤维物质，同时有效去除了松香中的水分，防止因水分留在助焊膏中，导致锡膏焊接时产生飞溅引起大量锡珠的问题。复配的松香不仅保留了两种松香的理化性能，还提高了稳定性。
11.本发明所述复配触变剂由高熔点触变剂和低熔点触变剂按质量比1～2:2～3混合而成。
12.进一步地，所述高熔点触变剂为st、sh、pxh、h、v79、zhs中的一种；所述低熔点触变剂为氢化蓖麻油、j-530、j-930、6650、8800、6500、super、plus中的一种。
13.在锡膏体系中，因触变剂的网链结构赋予了锡膏触变性能，可防止锡膏中的锡粉比重大而下沉。制备助焊膏时长时间的高温乳化会破坏触变剂的网链结构，导致锡膏的触变性能差，严重的会引起锡膏分层，因此制备助焊膏时触变剂一般选择松香溶剂温度升高到一定温度后再加入。一般地，高熔点的触变剂价格高、锡膏触变指数高，不利于印刷，但稳定性好，而普通低价触变剂锡膏触变指数适中，但稳定性差。本发明综合考虑选用高熔点触变剂和低熔点触变剂复配可解决这一问题，复配触变剂制备助焊膏时加料方便高效，经济实用。
14.本发明所述复配活性剂是由有机酸、有机胺、无机酸中的一种或多种进行化学合成或物理混合配制后，得到的化学稳定的复合有机酸盐。
15.进一步地，所述有机酸为甲基磺酸、甲基丁二酸、联二丙酸、丁二酸、壬二酸、己二酸、戊二酸、辛二酸中的一种或多种，有机胺为二乙基咪唑、n.n-亚甲基双丙烯酰胺、曲拉通x-100、triton cf-10低泡表面活性、tergitol ca-60表面活性剂中的一种或多种。所述无机酸为磷酸单辛酯、偏磷酸、次磷酸中的一种。
16.本发明制备的复配活性剂分散性好，制备助焊膏乳化时能均匀分散到体系中，大大降低不易溶解的有机酸颗粒物质，活性持久，性能稳定，可使锡膏保温区及焊接区的活性能得到保证，有效去除焊盘及元器件上氧化物，有利于被焊元器件与焊盘形成牢固焊点。
17.本发明所述复配有机溶剂由高沸点有机溶剂和低沸点有机溶剂复配而成，将高沸点有机溶剂和低沸点有机溶剂按质量比2～3:1～2混合，加热到90-110℃挥发水分后，冷却密封保存备用。
18.进一步地，所述高沸点有机溶剂为二乙二醇己醚、二乙二醇单辛醚、二乙二醇丁醚、三丙二醇丁醚中的一种；所述低沸点有机溶剂为己二醇、戊二醇、二乙二醇二甲醚中的一种。
19.本发明制备的复配有机溶剂有效减少了助焊膏中的水分，可防止锡膏焊接过程飞溅，产生虚焊、锡珠、短路，同时综合两种溶剂的理化性能，相比于现有技术采用的直接加溶剂进行助焊膏乳化的方式，本发明制备的复配有机溶剂可使助焊膏性能更加稳定。
20.本发明所述抗氧剂为2-巯基苯并噻唑、抗氧剂t-550f、抗氧剂1330、抗氧剂1010、抗氧剂3030、抗氧剂1098、抗氧剂622sf、抗氧剂264、乙二胺四乙酸、柠檬酸钠中的一种或几种。
21.本发明所述高稳定性助焊膏的制备方法如下：首先将复配松香、复配有机溶剂混
合后搅拌加热乳化溶解，温度达到80～100℃时，依次加入复配触变剂、复配活性剂、抗氧剂，搅拌乳化3-6小时后，移入容器内并密封冷却至室温，碾磨，即得到高稳定性助焊膏。
22.本发明通过优选物料进行复配合成，去除原物料的水分、杂质，形成新组分的物质。复配合成的新物质理化性发生了变化，有效减少了游离价态物质，较原物料稳定性强。使用复配合成的物料制备助焊膏可提高体系的相容性和分散性，保证助焊膏的高活性，同时提高稳定性。使用本发明所述物料制备的高稳定性助焊膏与锡粉配制成锡膏，其储存稳定性、印刷稳定性、焊接性能都较其他锡膏优异。
23.本发明制备的高稳定性锡膏可减小在焊接过程中产生锡膏发干、虚焊、连焊等问题的几率，保证焊接的质量，提高锡膏的稳定性、延长保质期。助焊膏的制备方法操作方便，助焊膏稳定性好。此外，本发明制备的助焊膏不含f、cl、br、i等卤素元素，大大降低了锡膏的腐蚀性以及电迁移，焊件安全环保。
具体实施方式
24.下面将结合实施例对本发明的内容进行进一步的阐述，所列举的实施例仅仅是从本发明中挑选的部分实施例，并不是对本发明保护范围的限制。
25.本发明的高稳定性助焊膏，包含复配松香30-45wt.％、复配触变剂3-10wt.％、复配活性剂3-12wt.％、复配有机溶剂30-50wt.％、抗氧剂1-6wt.％。
26.本发明所述的复配松香由高软化点、高酸值松香与低软化点、低酸值松香复配而成，将高软化点、高酸值松香与低软化点、低酸值松香按质量比3～4:2～3进行熔化复配。高软化点、高酸值松香为ar-125、ke-604、hm-604、hl-640、khr-130、ra-125、ar120、qhr-150、qhr-610等中的一种。低软化点、低酸值松香为rhr-101、ax-e、ax-80、b-90、b-140、rhr-501、ke-311、khr-70ex、bx-602、p-105等中的一种或两种。
27.本发明所述复配触变剂由高熔点触变剂和低熔点触变剂按质量比1～2:2～3混合而成。高熔点触变剂为st、sh、pxh、h、v79、zhs等中的一种。低熔点触变剂为氢化蓖麻油、j-530、j-930、6650、8800、6500、super、plus等中的一种。
28.本发明所述复配活性剂是由有机酸、有机胺、无机酸中的一种或几种进行化学合成或物理混配制后得到的化学稳定的复合有机酸盐。所述有机酸为甲基磺酸、甲基丁二酸、联二丙酸、丁二酸、壬二酸、己二酸、戊二酸、辛二酸等中的一种或多种，所述有机胺为二乙基咪唑、n.n-亚甲基双丙烯酰胺、磷酸单辛酯、曲拉通x-100、triton cf-10低泡表面活性、tergitol ca-60表面活性剂中的一种，所述无机酸为磷酸单辛酯、偏磷酸、次磷酸等中的一种或多种。
29.本发明所述复配有机溶剂由高沸点有机溶剂和低沸点有机溶剂复配而成，将高沸点有机溶剂和低沸点有机溶剂按质量比2～3:1～2混合，加热到90-110℃挥发水分后，冷却密封保存备用。所述高沸点有机溶剂为二乙二醇己醚、二乙二醇单辛醚、二乙二醇丁醚、三丙二醇丁醚等中的一种；所述低沸点有机溶剂为己二醇、戊二醇、二乙二醇二甲醚等中的一种。
30.本发明所述抗氧剂为2-巯基苯并噻唑、抗氧剂t-550f、抗氧剂1330、抗氧剂1010、抗氧剂3030、抗氧剂1098、抗氧剂622sf、抗氧剂264、乙二胺四乙酸、柠檬酸钠等中的一种或几种。
31.高稳定性助焊膏的制备方法，首先将复配松香、复配有机溶剂混合后搅拌加热乳化溶解，温度达到80～100℃时，依次加入复配触变剂、复配活性剂、抗氧剂，搅拌乳化3-6小时后，移入容器内并密封，冷却至室温碾磨，即得到高稳定性助焊膏。
32.实施例1
33.一种高稳定性助焊膏，其质量百分比组成为：复配松香32％，复配触变剂10％，复配活性剂12％，复配有机溶剂40％，抗氧剂6％。
34.所述复配松香为：日本荒川ke604松香与rhr-101水白松香按质量比3:2进行复配。按比例称取上述两种松香，先将rhr-101水白松香移入不锈钢锅底层，再加入ke604松香，使用电加热炉进行加热，rhr-101水白松香熔化后，用玻璃棒搅拌，ke604松香开始熔化，固态松香逐渐转化为液态，待松香完全溶解后充分搅拌均匀，水分挥发完并形成透明均一的松香液体。用过滤器去除残渣，冷却后得到新结构的复配松香a-1。
35.所述复配触变剂是将st触变剂与氢化蓖麻油按质量比1:1复配。按比例称取上述两种触变剂，移入混料器进行机械混合，形成均匀的混合物后，取出密封保存，得到复配触变剂b-1。
36.所述复配活性剂选用甲基磺酸、壬二酸、二乙基咪唑按2:2:1的质量比。首先将甲基磺酸、壬二酸称入容器，加热熔化形成均一的熔融物，冷却到室温凝固成块状物质，再将块状物进行机械粉碎与二乙基咪唑混合，得到复配有机物活性剂d-1。
37.所述复配有机溶剂是将二乙二醇己醚与己二醇按质量比2:1混合复配，按比例称取上述两种溶剂后，移入不锈钢锅中加热到100℃保温1-2小时挥发水分，冷却到室温即得到复配有机溶剂c-1。
38.所述抗氧剂为抗氧剂264。
39.高稳定性助焊膏的制备方法是：首先将复配松香a-1、复配有机溶剂c-1一起搅拌加热乳化溶解，温度设置为80～90℃，至形成乳液时，依次加入复配触变剂b-1、复配活性剂d-1及抗氧剂，搅拌乳化5小时后，将乳液移入助焊膏储存容器并密封，冷却到室温碾磨到助焊膏颗粒物小于20um即得到高稳定性助焊膏yt-1#。
40.实施例2
41.一种高稳定性助焊膏，其质量百分比组成为：复配松香37％，复配触变剂5％，复配活性剂10％，复配有机溶剂43％，抗氧剂5％。
42.所述复配松香为国产hm604松香与ax-80水白松香按质量比4:3复配所得。按比例称取两种松香，先将ax-80水白松香移入不锈钢锅底层，再加入hm604松香。使用电加热炉进行加热，ax-80水白松香熔化后，用玻璃棒搅拌，hm604松香开始熔化，固态松香逐渐转化为液态，待松香完全溶解后充分搅拌均匀，水分挥发完并形成透明均一的松香液体，用过滤器去除残渣，冷却后得到新结构的复配松香a-2。
43.所述复配触变剂为v79触变剂与6500触变剂按质量比为1:2复配而得。称取两种触变剂移入混料器进行机械混合，形成均匀的混合物后，取出密封保存，得到混合触变剂b-2。
44.所述复配活性剂选用甲基丁二酸、联二丙酸、n.n-亚甲基双丙烯酰胺4:3:1的质量比复配而成。将3种物质移入容器加热熔化形成均一的熔融物，冷却至室温凝固成固态物质后进行机械粉碎，移到储存容器，得到复配有机酸盐活性剂d-2。
45.所述复配有机溶剂为三丙二醇丁醚与戊二醇按质量比3:2混合复配而得。称取上
述两种溶剂移入不锈钢锅中加热到100℃保温1-2小时挥发水分，冷却到室温即得到复配有机溶剂c-2。
46.所述抗氧剂为抗氧剂1330。
47.高稳定性助焊膏的制备方法是：首先将复配松香a-2、复配有机溶剂c-2一起搅拌加热乳化溶解，温度设置为90～100℃，至形成乳液时，依次加入复配触变剂b-2、复配活性剂d-2及抗氧剂，搅拌乳化6小时后，将乳液移入助焊膏储存容器并密封，冷却到室温碾磨到助焊膏颗粒物小于20um即得到高稳定性助焊膏yt-2#。
48.实施例3
49.一种高稳定性助焊膏，其质量百分比组成为：复配松香40％，复配触变剂9％，复配活性剂5％，复配有机溶剂45％，抗氧剂1％。
50.所述复配松香为国产ar-125松香与ax-e松香按质量比4:3复配所得。按比例称取两种松香，先将ax-e松香移入不锈钢锅底层，再加入ar-125松香。使用电加热炉进行加热，ax-e松香熔化后，用玻璃棒搅拌，ar-125松香开始熔化，固态松香逐渐转化为液态，待松香完全溶解后充分搅拌均匀，水分挥发完并形成透明均一的松香液体，用过滤器去除残渣，冷却后得到新结构的复配松香a-3。
51.所述复配触变剂为sh触变剂与plus触变剂按质量比为1:1复配而得。称取两种触变剂移入混料器进行机械混合，形成均匀的混合物后，取出密封保存，得到混合触变剂b-3。
52.所述复配活性剂选用辛二酸、己二酸按3:1的质量比复配而成。将两种物质移入容器加热熔化形成均一的熔融物，冷却至室温凝固成固态物质后进行机械粉碎，移到储存容器，得到复配有机酸盐活性剂d-3。
53.所述复配有机溶剂为二乙二醇单辛醚与二乙二醇二甲醚按质量比3:2混合复配而得。称取上述两种溶剂移入不锈钢锅中加热到100℃保温1-2小时挥发水分，冷却到室温即得到复配有机溶剂c-3。
54.所述抗氧剂为抗氧剂1098、抗氧剂622sf，按1:1混合。
55.高稳定性助焊膏的制备方法是：首先将复配松香a-3、复配有机溶剂c-3一起搅拌加热乳化溶解，温度设置为85～95℃，至形成乳液时，依次加入复配触变剂b-3、复配活性剂d-3及抗氧剂，搅拌乳化3小时后，将乳液移入助焊膏储存容器并密封，冷却到室温碾磨到助焊膏颗粒物小于20um即得到高稳定性助焊膏yt-3#。
56.实施例4
57.一种高稳定性助焊膏，其质量百分比组成为：复配松香44％，复配触变剂4％，复配活性剂3％，复配有机溶剂46％，抗氧剂3％。
58.所述复配松香为国产khr-130松香与b-140松香按质量比4:3复配所得。按比例称取两种松香，先将b-140松香移入不锈钢锅底层，再加入khr-130松香。使用电加热炉进行加热，b-140松香熔化后，用玻璃棒搅拌，khr-130松香开始熔化，固态松香逐渐转化为液态，待松香完全溶解后充分搅拌均匀，水分挥发完并形成透明均一的松香液体，用过滤器去除残渣，冷却后得到新结构的复配松香a-4。
59.所述复配触变剂为pxh触变剂与j-930触变剂按质量比为1:1复配而得。称取两种触变剂移入混料器进行机械混合，形成均匀的混合物后，取出密封保存，得到混合触变剂b-4。
60.所述复配活性剂选用丁二酸、己二酸、磷酸单辛酯按1:1:1的质量比复配而成。将3种物质移入容器加热熔化形成均一的熔融物，冷却至室温凝固成固态物质后进行机械粉碎，移到储存容器，得到复配有机酸盐活性剂d-4。
61.所述复配有机溶剂为二乙二醇丁醚、己二醇按质量比2:3混合复配而得。称取上述两种溶剂移入不锈钢锅中加热到100℃保温1-2小时挥发水分，冷却到室温即得到复配有机溶剂c-4。
62.所述抗氧剂为抗氧剂抗氧剂1010。
63.高稳定性助焊膏的制备方法是：首先将复配松香a-4、复配有机溶剂c-4一起搅拌加热乳化溶解，温度设置为85～95℃，至形成乳液时，依次加入复配触变剂b-4、复配活性剂d-4及抗氧剂，搅拌乳化5小时后，将乳液移入助焊膏储存容器并密封，冷却到室温碾磨到助焊膏颗粒物小于20um即得到高稳定性助焊膏yt-4#。
64.实施例5
65.一种高稳定性助焊膏，其质量百分比组成为：复配松香45％，复配触变剂8％，复配活性剂9％，复配有机溶剂32％，抗氧剂6％。
66.所述复配松香为国产qhr-610松香、p-105松香、ke-311松香按质量比4:3:2复配所得。按比例称取3种松香，先将p-105松香、ke-311松香移入不锈钢锅底层，再加入qhr-610松香。使用电加热炉进行加热，用玻璃棒搅拌，固态松香逐渐转化为液态，待松香完全溶解后充分搅拌均匀，水分挥发完并形成透明均一的松香液体，用过滤器去除残渣，冷却后得到新结构的复配松香a-5。
67.所述复配触变剂为zhs触变剂与j-530触变剂按质量比为1:1复配而得。称取两种触变剂移入混料器进行机械混合，形成均匀的混合物后，取出密封保存，得到混合触变剂b-5。
68.所述复配活性剂选用甲基丁二酸、壬二酸、次磷酸按5:3:1的质量比复配而成。将3种物质移入容器加热熔化形成均一的熔融物，冷却至室温凝固成固态物质后进行机械粉碎，移到储存容器，得到复配有机酸盐活性剂d-5。
69.所述复配有机溶剂为三丙二醇丁醚、己二醇按质量比3:2混合复配而得。称取上述两种溶剂移入不锈钢锅中加热到100℃保温1-2小时挥发水分，冷却到室温即得到复配有机溶剂c-5。
70.所述抗氧剂为抗氧剂抗氧剂3030与抗氧剂622sf，按1:1混合。
71.高稳定性助焊膏的制备方法是：首先将复配松香a-5、复配有机溶剂c-5一起搅拌加热乳化溶解，温度设置为85～95℃，至形成乳液时，依次加入复配触变剂b-5、复配活性剂d-5及抗氧剂，搅拌乳化4小时后，将乳液移入助焊膏储存容器并密封，冷却到室温碾磨到助焊膏颗粒物小于20um即得到高稳定性助焊膏yt-5#。
72.锡膏制备：将制备好的yt-1#、yt-2#、yt-3#、yt-4#、yt-5#助焊膏与sac305焊锡粉按相同的比列和工艺配制锡膏。
73.对比锡膏1-5：通过本发明中实施例1-5提供的助焊膏配方制备锡膏，不同之处在于助焊膏的制备中各类物料组分未经复配预处理，直接按比例进行配制。
74.分别将本发明中实施例1-5制备的锡膏与对比锡膏1-5按同样的标准方法进行性能检测，并将测试数据记录于下表：
75.锡膏性能测试对比表
[0076][0077]
注：
[0078]
1、润湿性、锡珠测试、热坍塌性根据sjsj/t11186-201x中华人民共和国电子行业标准进行检测；
[0079]
2、铜板腐蚀检测：根据jis.z.3284附录四进行检测；
[0080]
3、卤素测试：根据ipc-tm-650进行测试；
[0081]
3、触变指数：根据gb/t9491-2002的测试方法进行测定；
[0082]
4、保质期：将锡膏放置在2-10℃的冷藏柜，每隔一个月取出回温观察。
[0083]
5、耐热稳定性测定：将锡膏在50℃烘箱内测试，每隔6小时观察一次。
[0084]
6、印刷性测试：使用smt自动印刷机连续印刷测试，测试时间≥24小时。
[0085]
7、回流焊接良率：任意抽取同一型号的电路板100块，经smt自动印刷锡膏、贴片、回流焊接后，检测焊点焊接性，进行统计良率。
[0086]
由表中的相关数据可知，本发明的锡膏综合性能优于对比例的锡膏。