[發明專利]一種無鹵低飛濺焊錫絲及其制備方法

有效

• 申請號: 201310041941.5
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103071944A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 王小京;張義賓;陳欽;劉寧;陳云霞;邵輝
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/363;B23K35/40
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于電子焊接材料技術領域，涉及一種焊錫絲，更具體是涉及一種無鹵低飛濺焊錫絲及其制備方法。該焊錫絲滿足REACH38項、RoHS6項的要求，焊錫絲性能指標符合IPC、JIZ相關標準。

背景技術

目前的電子封裝行業在二級封裝層面基本實現了從有鉛到無鉛的轉變，由于普遍使用的錫銅、錫銀銅系焊料的熔點較高、易氧化等特點，而現有的焊錫絲用助焊劑基本是沿用原有的助焊劑體系。其特點是助焊劑含有鹵素、焊后殘留發硬，甚至出現脆性裂紋。

然而，隨著人們環保意識的加強，REACH、RoHS等指令和要求對于助焊劑鹵素、高關注度物質等進行限制，從而給焊錫絲產品提出了新的要求。目前在市場上出現的為數不多的無鹵錫絲產品中，擴展率、飛濺特性一直難以滿足業內需求。對于錫絲而言，在使用過程中考慮最大的問題就在于氣味、煙塵、飛濺、效率、焊后可靠性。這些問題中，焊錫絲的飛濺一直是產品開發中很難解決的一個方面。目前行業內所用焊錫絲普遍存在飛濺個數多、飛濺點數大、飛濺中助焊劑夾雜焊料金屬的問題。

為了滿足電子工業發展的無鹵化新需求，各焊料公司、研究院所、高校均在該領域進行了探索，并推出最新研究成果，比如：授權公告號為CN201988854U的實用新型專利采用側面三開口的方法，即在錫層上呈120°均勻開口，使焊錫絲在高溫焊接過程中助焊劑和錫層的壓力釋放得更為均勻有效，實現對焊錫絲飛濺性的改善，但此方法增加了一道生產工藝，需增加額外設備、人員來實現飛濺特性上的改善。申請公布號為CN102284809A的專利名為“錫絲芯用無鹵免清洗助焊劑”，它的配方特色之處在于使用草酸亞錫作為活化劑，配合有機酸實現活性體系的完備作用。然而，該專利未對焊錫絲的電遷移特性進行描述，IPC標準要求達到1Ω以上，所以錫絲中基本不添加含有任何金屬離子的物質，以防在后續性能測試中未能達標；此外，申請公布號為CN102248317A、CN102357746A的兩個發明專利，分別公布了兩款均適合錫銅焊料（后者也適合錫銀銅）的無鹵錫絲，其最大不同在于各自的表面活性劑。以上三款錫絲均含大量有機溶劑，其中后兩款輔以聚乙二醇或粘度調節劑來實現助焊劑常溫下呈固態。含有有機溶劑的焊錫絲在生產成焊錫絲的過程中一般優選的助焊劑含量為3%，而多量的助焊劑會增加焊接過程的飛濺。本發明則通過有機酸、橡膠等的使用控制焊接過程中氣泡的產生，以優選的2%助焊劑含量在保證焊接活性的基礎上，實現了焊錫絲焊后殘留、煙塵、飛濺特性的改善。同時注意焊錫絲擴展率，高溫液態流動性，保證焊接效率的提高。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述現有錫絲助焊劑中存在的鹵素問題、焊接過程的煙塵對人體的危害問題、焊接效率問題以及錫絲的飛濺問題，提供一種性能達標，綠色環保的無鹵低飛濺焊錫絲及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種無鹵低飛濺焊錫絲，包括焊料和助焊劑，所述焊錫絲按質量百分比含量由組分：焊料為97.4%~98.2%，助焊劑為1.8~2.6%組成，其中，所述焊料為Sn-0.7Cu，Sn-3.0Ag-0.5Cu，Sn-0.3Ag-0.7Cu中任一種；所述助焊劑按質量百分比含量由組分：橡膠為12~22%，有機酸為6.5~8.5%，苯丙三氮唑為2%，咪唑類物質為2%，抗氧化油為3%，復合型活性劑為3.5~4.5%，余量為松香組成，各個組分的質量百分比含量之和為100%。

上述所述的松香為氫化松香與聚合松香的組合，其組合比例為松香為氫化松香：聚合松香=1：（0.8~1.1）。

上述所述的有機酸為乙二酸、乙二酸鹽、丁二酸的組合，其組合比例為乙二酸：乙二酸鹽：丁二酸=1：（1.2~6）：（1.2~6）。

上述所述的咪唑類物質為乙基咪唑或甲基咪唑。

上述所述的復合型活性劑為AK218活性劑。

本發明的一種無鹵低飛濺焊錫絲的制備方法，包括如下步驟：

步驟1、助焊劑制備：將助焊劑配方中的松香均勻加熱至170±5℃，待全部熔清后，加入其余助焊劑物料，攪拌至所有物料溶解，外觀為均一清透液體。加熱時間不能超過120±5分鐘，否則助焊劑不予使用。加熱完后即進行過濾，將加熱熔化的助焊膏用100目過濾網過濾后倒入擠絲機的助焊劑桶中90~100℃保溫，氣壓設定范圍為0.1~0.4MPa；

步驟2、擠絲：按焊錫絲的設計要求將選用的棒狀焊料安裝在擠絲機上，設定擠絲機擠絲溫度為70~110℃、擠絲機轉速為300~320rpm，按絲徑為φ10mm調節擠絲孔徑和與焊料相配比的助焊劑的質量百分比含量，然后進行擠絲；