[發明專利]一種無鉛焊料用助焊劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310194831.2
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103286477A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 楊鷹;秦春陽;李海普
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B23K35/363
• 分類號: B23K35/363
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明屬于微電子焊接材料技術領域，涉及一種助焊劑，尤其是一種無鉛焊料用助焊劑及其制備方法。

背景技術

傳統的電子類產品采用鉛-錫焊料作為焊接用材料，鉛-錫焊料熔點低（183℃），可焊性好。但隨著電子信息產品禁鉛法令的頒布實施，鉛-錫焊料的使用受到限制，無鉛焊料逐漸取代鉛-錫焊料成為電子工業的重要連接材料。而由于無鉛焊料熔點較高，使用時易氧化，潤濕性差，傳統助焊劑已不能滿足無鉛焊料的焊接要求。

目前被廣泛應用的助焊劑多為有機溶劑型助焊劑，該類型助焊劑的活性成分都必須溶解在有機溶劑中，在使用時存在揮發性大、易燃、對身體有害等缺點。水溶性助焊劑以去離子水做溶劑，環保、安全，能夠較好的適應于無鉛焊接。

出于對焊接效果的考慮，一些助焊劑選用腐蝕性較強、固含量較高的物質作為活性組分，導致焊后印制組件板殘留多且不易清洗，離子污染度大，表面絕緣電阻率下降。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種無鉛焊料用助焊劑及其制備方法。以適應焊料的無鉛化趨勢要求。這種助焊劑使用去離子水做溶劑，降低了生產成本，達到環保、穩定、安全的目的，對無鉛焊接有良好的適應性。其較低的固含量使該助焊劑在焊后殘留物少，絕緣電阻高，達到免清洗要求。

一種無鉛焊料用助焊劑，該助焊劑包括：活化劑、表面活性劑、成膜劑、助溶劑、緩蝕劑以及去離子水；

該助焊劑中，各組分的質量百分含量為：活化劑2.0～4.0%、表面活性劑0.05～0.5%、成膜劑0.4～1.0%、助溶劑18～30%、緩蝕劑0.1～0.4%，余量為去離子水。

所述助焊劑的制備方法包括以下步驟：

第一步：將活化劑與表面活性劑在低溫（約20～35℃）下溶解到部分去離子水中，攪拌均勻，作為活化劑部分備用；

第二步：將助溶劑和余量去離子水加入到另一個反應釜內，攪拌下加入成膜劑，并加熱至40～60℃，待成膜劑溶解完畢，停止加熱，冷卻到室溫，攪拌下依次加入第一步獲得的活化劑部分與緩蝕劑，溶液混合均勻后，靜置過濾。

所述的活化劑為有機酸和有機胺的混合物，且有機酸與有機胺的質量比為5:1～9:1。

所述有機酸為有機二元羧酸或有機多元羧酸，其選自蘋果酸、檸檬酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的至少一種；所述有機胺為醇胺，選自二乙醇胺、三乙醇胺和三乙胺中的一種。

所述表面活性劑為非離子表面活性劑，或非離子表面活性劑與陰離子表面活性劑的復配；其中，非離子表面活性劑選自OP系列或TX系列表面活性劑中的一種；陰離子表面活性劑為十二烷基磺酸鈉,，且陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑的質量比為1:1～1:3。

成膜劑選自水溶性丙烯酸樹脂、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000中的一種。

所述助溶劑包括低沸點助溶劑、高沸點助溶劑，低沸點助溶劑為乙二醇或四氫糠醇中的一種，高沸點助溶劑為丙三醇，且低沸點助溶劑與高沸點助溶劑的質量比為1:1～3:1。

緩蝕劑為含氮雜環化合物。

本發明所選用的活化劑為有機酸與有機胺的復配，可調節助焊劑的pH值，降低有機酸對印制組件板的腐蝕，其中有機酸與有機胺的質量比為4.5:1～8:1。在有機酸活化劑的選取上，選用具有不同熱分解溫度的羧酸進行復配，從而使活化劑在焊接的整個溫度范圍內都具有活性，提高助焊效果。

本發明選用水溶性丙烯酸樹脂、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000等作為成膜劑。這些樹脂在較低溫度（如40～100℃）下即具有一定的溶解度，且與水的互溶程度較高，在焊接過程中，由于水分揮發與受熱作用，即可在焊點周圍形成一層致密的保護膜，防止焊料進一步氧化，提高潤濕效果。

本發明添加一定量的助溶劑，一方面增加溶劑對活性物質及成膜劑的溶解能力，使助焊劑充分發揮活化作用和成膜效果，另一方面不同熱分解溫度的助溶劑的復配，在較大的溫度范圍內為有機酸活化劑電離出游離的H⁺提供一種電離環境，保證在焊接過程中助焊劑有較寬的活化溫度區間，從而提高助焊效果。

本發明在制備方法上，將助焊劑的活性物質作為焊劑體系中的活化部分進行單獨配制，以防活性成分與焊劑中的其他組成物質發生反應，且獨立配制活化部分的溫度較低，可降低加熱過程中活性物質性狀的變化，保護活化劑的活性。另外，由于表面活性劑本身具有的活性與在溶液中的増溶作用，將其作為活性體系的一部分，也可促進活化劑部分對固體有機酸等的溶解。