[發明專利]無鹵素高阻抗水基免清洗助焊劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201110246733.X
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102350599A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 張新平;何杰;馬驍;葉橋生;黃守友
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;東莞市千島金屬錫品有限公司
• 主分類號: B23K35/363
• 分類號: B23K35/363;B23K35/40
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 江裕強;何淑珍

技術領域

本發明涉及一種用于電子封裝組裝釬焊的助焊劑，特別是指應用于無鉛焊料波峰焊工藝中的無鹵素高阻抗水基免清洗助焊劑。?

技術背景

鹵素是元素周期表第VIIA族元素的總稱，包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)五種元素。有機鹵化物常作為高效的阻燃劑，應用于電纜、印制電路板等高分子材料組件中。部分助焊劑活性成分也含有鹵素，鹵素的存在有助于快速去除焊盤表面的氧化層，加快焊料潤濕速度，提高焊料的填孔能力。但鹵素對電子產品的可靠性和生態環境均有不利影響，例如：焊后殘留在PCB表面的離子態鹵素在高溫高濕環境下會形成導電介質，使得印制板表面絕緣電阻降低，漏電可能性增大；共價態鹵素在常溫環境下穩定，但受熱或燃燒時會產生含鹵氣體，如HCl、HBr等，含鹵氣體進入大氣將增加降水的酸性，腐蝕建筑物并危害人類健康。國際電工委員會標準《IEC?61249-2-21》針對無鹵電路板做出規定：單一勻質材料含總氯(Cl)＜900ppm，總溴(Br)＜900ppm，總氯(Cl)+總溴(Br)＜1500ppm；國際電子工業連接協會(IPC)標準J-STD-004B規定：定量測量助焊劑所含氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)，總鹵小于500ppm的助焊劑視為無鹵助焊劑。隨著越來越多的電子生產企業選擇使用無鹵助焊劑以應對日益嚴格的環保要求，所以無鹵型助焊劑是助焊劑發展的必然趨勢。?

助焊劑的溶劑作為載體用于溶解其它原料助劑，使各成分分散均勻，易于涂覆，常用的溶劑是甲醇、乙醇和異丙醇等有機醇。低沸點醇的溶解能力強且粘度小易涂覆，但受熱揮發快，活性劑在預熱階段容易因過早失去電離環境而導致活性不足；高沸點醇粘度大，導熱效果好，可有效防止已去除氧化膜的焊盤再氧化，但焊后容易殘留，影響印制板的美觀度。低沸點的醇、醚、酯、烴多為揮發性有機化合物(Volatile?Organic?Compound，VOC)。VOC作為助焊劑溶劑，會在預熱階段揮發掉，造成化工原料的浪費；大量VOC物質逸散到大氣中容易引發光化學煙霧，污染大氣環境，危及人類健康；人體吸入一定濃度VOC時，會感到頭痛、四肢乏力，嚴重時會導致記憶力減退、昏迷等癥狀，嚴重危害人類健康；而且VOC多為易燃物質，閃點低，在助焊劑生產和使用過程中存在嚴重的火災隱患。水基助焊劑的主要溶劑為去離子水，產品成本低，使用安全，對人類健康和生態環境的危害小，是助焊劑環保化的發展趨勢。?

水的沸點和比熱要高于傳統醇類溶劑，水基助焊劑使用時需要適當提高預熱溫度或延?長預熱時間，確保在預熱階段將去離子水完全蒸發掉，水分殘留容易引發波峰焊接時焊料錫爆等問題。水基助焊劑的活性物質主要是有機酸，在預熱過程中活性劑隨溶劑揮發，在設備頂部冷凝為酸性液體，導致設備加速腐蝕。所以，使用水基助焊劑的波峰焊設備應盡量進行適當改裝：增長預熱區長度，加快通風速度，在預熱區頂部設置蒸汽收集裝置。?

有關無鉛焊料用水基助焊劑已有一些相關報道。公開號CN1836825的發明專利提供一種無鉛焊料專用水溶性助焊劑，由下述重量百分數物質組成：硼酸和有機酸活化劑5.0％-10.0％、非離子表面活性劑和陽離子表面活性劑0.1％-1.0％、助溶劑8.0％-20.0％、成膜劑0.1％-1.0％、緩蝕劑0.1％-0.5％，其余為去離子水。該助焊劑減少了助焊劑中VOC的用量，不含松香，無鹵素，焊點均勻，助焊性能良好。但硼酸的酸性較弱，為保持助焊劑活性硼酸的使用量較大，無法在焊接過程中完全揮發掉，焊后形成的殘留物具有較強的腐蝕性，需要及時清洗。焊后清洗需要配備專用的清洗設備，還要面臨廢水的處理和排放問題，延長了生產工藝，增加了產品生產成本，所以非免清洗類水溶性助焊劑在實際應用方面存在著較大的困難。公開號為CN1843684的專利名稱為無揮發性有機物無鹵素低固含水基免清洗助焊劑，由下述重量百分數物質組成：有機酸有機胺活性劑1.8％-4.0％、成膜劑0.5％-1.0％、潤濕劑0.03％-0.20％、緩蝕劑0.04％-0.10％，其余為去離子水。該助焊劑完全不含揮發性有機物，安全環保，但選用的成膜劑聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、山梨糖醇和聚N-乙烯吡咯烷酮均為親水性物質，焊后殘留在PCB表面的成膜劑形成一層親水膜，容易吸潮，造成焊后PCB表面絕緣電阻降低，印制板漏電的風險性增大。?