一种无铅中温焊锡膏及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无铅中温焊锡膏及其制备方法，该焊锡膏是由质量比为88.5～90∶10～11.5的锡粉合金和助焊剂混合而成，主要用于不耐高温的元器件，尤其是LED灯珠焊接。焊点外观光亮，爬锡饱满，机械强度高，有效地解决了Sn42Bi58低温锡膏焊点发黑和强度不够的问题。并且此锡膏助焊剂中不含氯、溴等卤素元素，符合环保要求。经六个月低温保存后，该锡膏仍然表现出稳定的粘度和优良的印刷性能。

Lead free medium temperature solder paste and preparation method thereof

The invention discloses a lead-free medium-temperature solder paste and a preparation method thereof. The solder paste is composed of a tin powder alloy with a mass ratio of 88.5 to 90:10 to 11.5 and a flux. It is mainly used for high-temperature resistant components, especially for LED lamp welding. The solder joint has bright appearance, full tin creeping and high mechanical strength, which effectively solves the problem of insufficient black and strength of Sn42Bi58 solder joint. And the solder paste does not contain chlorine, bromine and other halogen elements, which meet the environmental requirements. After six months of cryopreservation, the solder paste still showed stable viscosity and excellent printing performance.

【技术实现步骤摘要】
一种无铅中温焊锡膏及其制备方法
本专利技术涉及焊接材料领域领域，特别涉及一种无铅中温焊锡膏及其制备方法。
技术介绍
随着传统电子产业进入发展瓶颈以及新兴信息技术产业的方兴未艾，与之相关的焊接技术和焊接材料面临着极大的挑战。波峰焊接已无法满足的元器件微型化和PCB的密间距排布所提出的要求，经典的有铅焊料在RoSH指令的推动下已逐渐被无铅焊料所替代。在此环境下，无铅回流焊技术和无铅焊料得到了普遍推广和应用。而近年来半导体行业迅速发展，特别是太阳能光伏发电和LED照明，催生了无铅焊料的改革。因为传统的无铅焊料如经典的SnAgCu系列虽然具有润湿性好，焊点外观光亮，机械强度高，可靠性高，但即使是具有共晶成分的Sn96.5Ag3.0Cu0.5，其熔点也高达217℃，而回流焊过程的峰值温度一般高于焊料熔点30～40℃，如此高的温度对许多不耐高温的元器件或PCB基板会造成不可逆转的损害，导致产品性能失效。共晶成分为Sn42Bi58的焊料为低温焊料，其熔点为139℃，工艺窗口较宽，屈服强度高，非常适用于不耐高温元器件的焊接，但长期时效的SnBi/Cu焊接接头的Cu3Sn/Cu界面出现的Bi偏析严重降低了该连接界面的力学性能，导致容易沿该界面发生脆性断裂，严重降低了接头的强度和可靠性。对于一些对抗冲击性要求较低的电子产品，如空调、冰箱、电视等，可以采用SnBi低温焊料对不耐热元器件进行焊接，产品的性能和可靠性与采用SnPb焊料相当。而如汽车、手机以及其他的便携式的移动设备，对其内部电子元器件的焊接强度、抗冲击性以及可靠性要求极高，采用SnBi合金焊料的接头不能满足上述要求。由于Cu是印刷电路板中应用最为广泛的基底材料，Bi的偏析主要来自于从界面化合物析出到Cu3Sn/Cu界面的Bi原子和从SnBi焊料扩散到达Cu3Sn/Cu界面的Bi原子，可以从Cu基体和SnBi焊料两方面入手改善Bi的偏析行为从而抑制界面脆性。有报道称在Cu基体表面镀上一薄层的Ag或Ni可以阻止SnBi和Cu接触而消除时效脆性；Zou等人提出在Cu基体中加入一些合金元素(Ag、Zn、Al、Sn等)可以有效抑制Bi在界面上的偏析而实现长期时效后仍不发生界面脆性断裂。而从焊料角度对改善Bi的偏析的研究则很少。本专利技术从焊料合金和助焊剂两方面入手，提供了一种无铅中温焊锡膏及其制备方法，该无铅焊料主要针对不耐高温元器件或基板的焊接，不仅从宏观上能满足汽车行业对电子产品抗冲击性和可靠性的需求，而且从微观上解决了焊点周围黑色残留氧化物较多和表面绝缘电阻较低等问题。。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种软钎焊焊料，不仅能满足汽车电子、LED照明和太阳能光伏发电等新兴行业对焊接工艺尤其是较低焊接温度的需求，而且能克服现有的低温焊料所存在的焊点抗冲击差，可靠性低等缺陷。同时，该专利技术还提供了该软钎焊焊料的制备方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供以下的技术方案：一种无铅中温焊锡膏，是由质量比为88.5～90:10～11.5的锡粉合金和助焊剂混合而成。其中，锡粉合金的组成成分按照质量百分比为1％～5％的Ag，0.1％～1％的Cu，1％～20％的Bi，0.1％～1％的Sb以及余量的Sn。优选的，所述助焊剂包括松香、溶剂、活性剂和触变剂。优选的，所述松香的含量为42％～50％，溶剂的含量为35％～40％，活性剂的含量为8％～12％，触变剂的含量为5％～7％。优选的，所述松香为全氢化松香ForalAX-E、KE-604松香、DMER-95松香、KR-610松香中的一种或几种。优选的，所述溶剂为四氢糠醇、二乙二醇辛醚、二乙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一种或几种。优选的，所述活性剂分为有机酸和有机胺，其中，有机酸活性剂包括丙二酸、柠檬酸、磺基水杨酸、辛二酸中的一种或几种，有机胺活性剂为单异丙醇胺。优选的，所述触变剂为氢化蓖麻油、改性氢化蓖麻油、触变剂6500、Slipacks-ZHH中的一种或几种。一种无铅中温焊锡膏的制备方法，其具体步骤如下：1)助焊剂的制备，分别称取一定量的松香、溶剂、活性剂、触变剂备用；2)锡粉合金的制备，在锡炉中按权利要求1所述的合金配比制备锡银铜铋锑合金块，将得到的合金块采用离心雾化的方法制成锡粉；3)锡膏的制备，按88.5～90:10～11.5的比例称取锡粉合金和助焊剂，将助焊剂放入搅拌锅中搅拌5min，再加入2/3的锡粉合金进行混合搅拌7min，用刮刀翻锅底，剩余1/3的锡粉从加料口缓慢加入到正在运行的搅拌锅中，待锡粉加完后用刮刀翻锅底，继续搅拌25min，用刮刀翻锅底，抽真空，真空状态下搅拌3min后停止搅拌，装罐在0～10℃温度下保存。优选的，所述步骤1)中，将溶剂和松香混合，边加热边乳化直至松香完全融化，冷却至90℃左右，加入预混合的有机酸和有机胺活性剂，用乳化机乳化10min左右使活性剂完全分散在混合溶液中；加入触变剂，用乳化机乳化15min左右使触变剂完全分散在助焊剂中；冷却至室温后取出助焊剂室温静置一周，用三辊研磨机研磨至助焊剂颗粒大小为10～25μm之间。采用以上技术方案的有益效果是：本专利技术采用低温乳化分散的方法属于物理方法，避免了高温烧入法引起的活性剂的活性丧失和触变剂的分解。助焊剂经三辊研磨机研磨数次后，各成分间进一步混合，外观由粗糙的颗粒状变为光滑细腻的膏状，其粒度可以精确到10～25μm。焊锡膏制备方法的优点在于助焊剂与锡粉合金充分混合，粘度可实现精准调节，抽真空工艺可完全除去因搅拌带入锡膏中的空气，使锡膏能稳定的储存较长时间。具体实施方式下面详细说明本专利技术的优选实施方式。一种无铅中温焊锡膏，是由质量比为88.5～90:10～11.5的锡粉合金和助焊剂混合而成。其中，锡粉合金的组成成分按照质量百分比为1％～5％的Ag，0.1％～1％的Cu，1％～20％的Bi，0.1％～1％的Sb以及余量的Sn。助焊剂主要由松香、溶剂、活性剂、触变剂等组成。其中，所述松香的含量为42％～50％，溶剂的含量为35％～40％，活性剂的含量为8％～12％，触变剂的含量为5％～7％。松香为全氢化松香ForalAX-E、KE-604松香、DMER-95松香、KR-610松香中的一种或几种；溶剂为四氢糠醇、二乙二醇辛醚、二乙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一种或几种；活性剂分为有机酸和有机胺，其中，有机酸活性剂包括丙二酸、柠檬酸、磺基水杨酸、辛二酸中的一种或几种，有机胺活性剂为单异丙醇胺；触变剂为氢化蓖麻油、改性氢化蓖麻油、触变剂6500、Slipacks-ZHH中的一种或几种。本专利技术所述的无铅中温焊锡膏的制备方法，其具体步骤如下：第一步，助焊剂的制备，分别称取一定量的松香、溶剂、活性剂、触变剂备用。将溶剂和松香混合，边加热边乳化直至松香完全融化，冷却至90℃左右，加入预混合的有机酸和有机胺活性剂，用乳化机乳化10min左右使活性剂完全分散在混合溶液中。加入触变剂，用乳化机乳化15min左右使触变剂完全分散在助焊剂中。冷却至室温后取出助焊剂室温静置一周，用三辊研磨机研磨至助焊剂颗粒大小为10～25μm之间。第二步，锡粉合金的制备，在锡炉中按权利要求1所述的合金配比制备锡银铜铋锑合金块，将得到的合金块采用离心雾化的方法制成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无铅中温焊锡膏，其特征在于，是由质量比为88.5～90∶10～11.5的锡粉合金和助焊剂混合而成。其中，锡粉合金的组成成分按照质量百分比为1％～5％的Ag，0.1％～1％的Cu，1％～20％的Bi，0.1％～1％的Sb以及余量的Sn。

【技术特征摘要】
1.一种无铅中温焊锡膏，其特征在于，是由质量比为88.5～90∶10～11.5的锡粉合金和助焊剂混合而成。其中，锡粉合金的组成成分按照质量百分比为1％～5％的Ag，0.1％～1％的Cu，1％～20％的Bi，0.1％～1％的Sb以及余量的Sn。2.如权利要求1所述的一种无铅中温焊锡膏，其特征在于，所述助焊剂包括松香、溶剂、活性剂和触变剂。3.如权利要求2所述的一种无铅中温焊锡膏，其特征在于，所述松香的含量为42％～50％，溶剂的含量为35％～40％，活性剂的含量为8％～12％，触变剂的含量为5％～7％。4.如权利要求2所述的一种无铅中温焊锡膏，其特征在于，所述松香为全氢化松香ForalAX-E、KE-604松香、DMER-95松香、KR-610松香中的一种或几种。5.如权利要求2所述的一种无铅中温焊锡膏，其特征在于，所述溶剂为四氢糠醇、二乙二醇辛醚、二乙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一种或几种。6.如权利要求2所述的一种无铅中温焊锡膏，其特征在于，所述活性剂分为有机酸和有机胺，其中，有机酸活性剂包括丙二酸、柠檬酸、磺基水杨酸、辛二酸中的一种或几种，有机胺活性剂为单异丙醇胺。7.如权利要求2所述的一种无铅中温焊锡膏，其特征在于，所述触变剂为氢化蓖...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡佳胜，楚成云，徐辉洲，谭志阳，金鑫，
申请(专利权)人：深圳市博士达焊锡制品有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44