一种低粘度防坍塌无铅焊锡膏及其制备方法技术

本发明专利技术属于焊接材料技术领域，公开了一种低粘度防坍塌无铅焊锡膏，所述无铅焊锡粉含有钴和钛，所述助焊剂包括树脂、活化剂、触变剂和溶剂，所述树脂为环氧树脂，所述触变剂由气相二氧化硅、有机膨润土和硬脂酸酰胺组成，所述溶剂由丙二醇、二乙醇二甲醚、环已酮和乙酰乙酸乙酯组成。本发明专利技术还公开了该无铅焊锡膏的制备方法。本发明专利技术在无铅焊锡粉中加入钴，降低粘度，避免堵孔和黏刮刀等现象，延长焊锡膏存放时间。同时通过加入钛，改进触变剂和溶剂等手段，系统性解决焊锡膏坍塌、塌落等问题。

Low viscosity anti sloughing lead-free solder paste and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of welding materials, and discloses a low viscosity anti collapse lead-free solder, the lead-free solder powder containing cobalt and titanium, the flux including resin, activating agent, thixotropic agent and solvent, wherein the resin is epoxy resin, the thixotropic agent by gas phase oxidation of organic silicon, two bentonite and stearic acid amide, the solvent from propylene glycol, two ethanol, two methyl cyclohexanone and ethyl acetoacetate. The invention also discloses a preparation method of the lead free solder paste. The invention adds cobalt to lead free soldering powder, reduces viscosity, avoids blocking hole and sticking scraper, and prolongs the storage time of Han Xigao. At the same time by adding titanium, improved thixotropic agent and solvent method, system to solve problems such as collapse, collapse of solder paste.

【技术实现步骤摘要】
一种低粘度防坍塌无铅焊锡膏及其制备方法
本专利技术属于焊接材料
，尤其涉及一种低粘度防坍塌无铅焊锡膏及其制备方法。
技术介绍
表面组装技术（SMT）是目前电子组装行业里最盛行的一种技术和工艺，焊锡膏是伴随着SMT应运而生的一种新型焊接材料。焊锡膏是一个复杂的体系，是由焊锡粉、助焊剂以及其它的添加物混合而成的膏体。焊锡膏在常温下有一定的粘性，可将电子元器件初粘在既定位置，在焊接温度下，随着溶剂和部分添加剂的挥发，将被焊元器件与印制电路焊盘焊接在一起形成永久连接。焊锡膏被广泛地应用于高精密电子元器件中，其中，焊锡膏一方面可以使得电子元器件与空气隔离，进而实现隔离并防止氧化；焊锡膏另一方面能够保证电子元器件的焊接性能强，进而实现高抗阻并防止虚焊现象出现的效果。焊锡膏的粘度通常在200Pa/s左右，一般而言，高粘度的焊锡膏，焊点成桩型效果好，适合细间距印刷；低粘度的焊锡膏，在印刷时具有较快下落、工具免洗刷、省时等特点。目前的无铅焊锡膏容易黏刮刀，这个也是无铅焊锡膏在印刷工艺中常见的缺陷，造成焊锡膏黏刮刀的主要原因是焊锡膏粘度太大，另外一个重要原因是从化学的角度讲，锡合金粉以超细微粒分散在助焊剂中，锡合金粉会和助焊剂密切结合而发生缓慢反应，使其性能变坏，因此需要低温存放，而且存放的时间不能太长。焊锡膏粘度太大的另一个后果是在焊锡膏印刷过程中容易堵塞，高黏性的焊锡膏容易粘在小孔壁上，印刷后不容易通过小孔而完整地落在电路板上。虽然可以通过改变搅拌温度、时间来调整粘度，但是这样获得的低粘度焊锡膏会发生塌陷。实际上，塌陷也是焊锡膏的常见不良状况之一，坍塌可能引起焊后的连焊，特别是在细间距部位，以及焊点的移位及元件的竖碑等不良情况。在焊锡膏的坍塌现象中，可以把它分成两个阶段，一个阶段是在焊接前的坍塌，另一阶段是在加热过程中的坍塌。在回流焊预热段，如果焊锡膏抗热坍塌效果不好，在焊接温度前（焊料开始熔融前）已印刷成型的焊锡膏开始坍塌，并有些焊锡膏流到焊盘以外。当进入焊接区时焊料开始熔融，由于内应力的作用，焊锡膏收缩成焊点并开始浸润爬升至焊接端头。有时因为焊剂缺失或其他原因导致焊锡膏应力不足，有一少部分焊盘外的焊锡膏没有收缩回来，当期完全熔化就形成了“锡珠”。因此，需要研发一种新型的焊锡膏来解决黏刮刀、堵孔、坍塌等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种防坍塌、抗氧化、不堵孔的无铅焊锡膏。本专利技术的另一目的是提供该无铅焊锡膏的制备方法。为达到上述目的之一，本专利技术采用以下技术方案：一种低粘度防坍塌无铅焊锡膏，包括无铅焊锡粉和助焊剂，所述无铅焊锡粉含有钴和钛，所述助焊剂包括树脂、活化剂、触变剂和溶剂，所述树脂为环氧树脂，所述触变剂由气相二氧化硅、有机膨润土和硬脂酸酰胺组成，所述溶剂由丙二醇、二乙醇二甲醚、环已酮和乙酰乙酸乙酯组成。进一步地，其包括85~95重量份无铅焊锡粉和15~20重量份助焊剂。进一步地，所述无铅焊锡粉含有5~10wt%钴和0.1~0.4wt%钛。进一步地，所述无铅焊锡粉含有88~94wt%锡、0.5~3wt%银、0.2~0.5wt%铜、5~10wt%钴和0.1~0.4wt%钛。进一步地，所述的助焊剂的组成为：22～28wt%环氧树脂、5～8wt%触变剂、4～8wt%活化剂和余量的溶剂。进一步地，所述助焊剂还包括抗氧剂。进一步地，所述触变剂由45wt%气相二氧化硅、30wt%有机膨润土和25wt%硬脂酸酰胺组成。进一步地，所述溶剂由20wt%丙二醇、22wt%二乙醇二甲醚、40wt%环已酮和18wt%乙酰乙酸乙酯组成。进一步地，所述活化剂为三乙醇胺丁二酸盐和/或三乙醇胺柠檬酸盐。一种制备上述的无铅焊锡膏的方法，包括以下步骤：S1、将树脂和溶剂加入反应器，加热搅拌至完全熔化；S2、依次加入触变剂和活化剂，搅拌至完全熔化，随后冷却至室温并静置36~72h后得到助焊剂；S3、将无铅焊锡粉和助焊剂混合均匀，得到无铅焊锡膏。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术在无铅焊锡粉中加入钴，钴是一种密度比锡大的金属，可以使焊锡膏的密度适当增大，从而降低粘度，避免堵孔和黏刮刀等现象；而且钴是一种优良的合金材料，与锡、铜等可以形成金属间化合物，阻止锡合金粉与焊剂发生化学反应，延长焊锡膏存放时间。2、本专利技术在无铅焊锡粉中加入钛，钛是一种高强度金属，而且具有相当好的延展性，少量钛的加入可以保证焊锡膏在低粘度情况下也不会出现塌落、坍塌等情况；钛同时具有优良的抗腐蚀能力，可以防止酸、氧的侵蚀，保证焊接点稳固牢靠。3、本专利技术通过优化助焊剂的配方，很好的解决了低粘度焊锡膏容易出现的塌陷问题。研究发现，在焊接前的坍塌中，触变剂起到非常重要的作用，本专利技术通过复配三种特定用量的触变剂，可以加强焊膏的触变性，防止在印刷中出现拖尾、粘连、坍塌等现象；加热过程中的坍塌则与溶剂密切相关，选用适当的溶剂是预防焊锡膏热坍塌的关键所在，适当的溶剂包括适当的用量和适当的种类搭配，并考虑溶剂与整个体系中其他材料的配伍性能，以确保在加热阶段不会出现热坍塌现象，本专利技术通过复配特定用量、沸点较低的醇类、醚类、酮类、酯类溶剂来解决这个问题，在加热时，低沸点溶剂可透过焊粉间的间隙挥发到焊膏外部，便可透过焊粉间的间隙挥发到焊膏外部，此时焊膏的变形程度并不大，整个成型的焊膏还在持续升温并保持到完全熔化，最终焊油全部到达焊点的表面，而在这个过程中焊膏并没有出现坍塌现象，并最终完成了焊接，反之，如果使用高沸点溶剂，因为难以挥发，会膨胀留下气泡，最终导致已经印刷成型的焊膏坍塌。4、本专利技术在助焊剂中采用环氧树脂，可使焊锡膏具有很好的粘附性，而且一定程度上可以防止印刷电路板被氧化，环氧树脂是一种热固性树脂，可以防止塌落；抗氧剂的加入也是为了起到防氧化作用。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例1一种低粘度防坍塌无铅焊锡膏，包括85kg无铅焊锡粉和20kg助焊剂，无铅焊锡粉的组成为：88wt%锡、2.1wt%银、0.5wt%铜、9wt%钴和0.4wt%钛，助焊剂的组成为：22wt%环氧树脂、8wt%触变剂、8wt%活化剂和62wt%溶剂，触变剂由45wt%气相二氧化硅、30wt%有机膨润土和25wt%硬脂酸酰胺组成，溶剂由20wt%丙二醇、22wt%二乙醇二甲醚、40wt%环已酮和18wt%乙酰乙酸乙酯组成，活化剂为三乙醇胺丁二酸盐。按照以下步骤制备无铅焊锡膏：S1、将丙二醇、二乙醇二甲醚、环已酮和乙酰乙酸乙酯按量复配成混合溶剂，将环氧树脂和混合溶剂加入反应器，加热搅拌至完全熔化；S2、将气相二氧化硅、有机膨润土和硬脂酸酰胺按量复配成混合触变剂，依次加入混合触变剂和活化剂，搅拌至完全熔化，随后冷却至室温，并静置36~72h后得到助焊剂；S3、将无铅焊锡粉和助焊剂放置真空搅拌机中充分搅拌混合均匀，得到无铅焊锡膏。实施例2一种低粘度防坍塌无铅焊锡膏，包括91kg无铅焊锡粉和18kg助焊剂，无铅焊锡粉的组成为：94wt%锡、0.5wt%银、0.2wt%铜、5.2wt%钴和0.1wt%钛，助焊剂的组成为：28wt%环氧树脂、5wt%触变剂、4wt%活化剂和63wt%溶剂，触变剂由45wt%气相二氧化硅、30wt%有机膨润土和25wt%硬脂酸酰胺组成，溶剂由20wt%丙二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低粘度防坍塌无铅焊锡膏，包括无铅焊锡粉和助焊剂，其特征在于，所述无铅焊锡粉含有钴和钛，所述助焊剂包括树脂、活化剂、触变剂和溶剂，所述树脂为环氧树脂，所述触变剂由气相二氧化硅、有机膨润土和硬脂酸酰胺组成，所述溶剂由丙二醇、二乙醇二甲醚、环已酮和乙酰乙酸乙酯组成。

【技术特征摘要】
1.一种低粘度防坍塌无铅焊锡膏，包括无铅焊锡粉和助焊剂，其特征在于，所述无铅焊锡粉含有钴和钛，所述助焊剂包括树脂、活化剂、触变剂和溶剂，所述树脂为环氧树脂，所述触变剂由气相二氧化硅、有机膨润土和硬脂酸酰胺组成，所述溶剂由丙二醇、二乙醇二甲醚、环已酮和乙酰乙酸乙酯组成。2.根据权利要求1所述的无铅焊锡膏，其特征在于，其包括85~95重量份无铅焊锡粉和15~20重量份助焊剂。3.根据权利要求1所述的无铅焊锡膏，其特征在于，所述无铅焊锡粉含有5~10wt%钴和0.1~0.4wt%钛。4.根据权利要求3所述的无铅焊锡膏，其特征在于，所述无铅焊锡粉含有88~94wt%锡、0.5~3wt%银、0.2~0.5wt%铜、5~10wt%钴和0.1~0.4wt%钛。5.根据权利要求1所述的无铅焊锡膏，其特征在于，所述的助焊剂的组成为：22～28wt%环氧树脂、5～8wt%触变...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄政成，王奕务，
申请(专利权)人：深圳市斯特纳新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44