一种高性能无卤无铅焊锡膏及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能无卤无铅焊锡膏及其制备方法。所述的无卤无铅焊锡膏包括以下质量百分比计的组分：锡基合金粉末80～90％、羟基酸金属盐2～5％、酸性磷酸烷基酯1～2％、羟基亚乙基二膦酸0.2～1％、聚苯胺0.5～1.5％、胺类抗氧化剂0.1～0.5％、流变助剂0.5～2％、成膜剂2～4％和助溶剂3～8％。本发明专利技术的焊锡膏具有较高的活性，且腐蚀性低，残留少，能很好解决当前低温无铅锡膏常见的焊后外围发黑、锡珠数量多、残留物多等问题，大幅降低了印刷的不良率，提高焊接的可靠性。

A high performance halogen-free lead-free solder paste and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高性能无卤无铅焊锡膏及其制备方法
本专利技术涉及电子封装焊接材料
，具体涉及一种高性能无卤无铅焊锡膏及其制备方法。
技术介绍
随着电子行业的迅速发展，智能硬件散热器、LED照明组件贴装、太阳能光伏等热敏感的低温焊接应用领域需求快速增长。作为电子元器件的和电路板连接材料的无铅锡膏得到广泛的应用。目前使用的SnAgCu、SnAg等无铅合金系焊料制备的锡膏，再流焊温度一般在230℃以上，无法满足低温焊接的要求。不适用于热敏感电子元件的焊接过程。因此，熔点较低的锡铋系无铅锡膏成为了低温焊接领域的首选材料，然而现有的锡铋系无铅锡膏活性不高，导致焊盘无法除去表面氧化层，使焊接出现虚焊、立碑、锡球、不润湿等不良现象。针对上述的问题，现有技术主要通过使用腐蚀性较强的含卤化物(如氟化氢铵、四羟丙基乙二胺氢氟酸盐等)作为活性剂来去除焊接过程中形成的黑色氧化物，不仅对焊点和基板产生腐蚀，降低表面绝缘电阻，影响焊点的电气性能，而且尚未能解决锡膏储存稳定性问题。公开号为CN104625483A的中国专利申请公开了一种低残留低腐蚀的铝用软钎焊锡膏及其制备方法，使用氢氟酸和羟基胺反应得到的四羟丙基乙二胺氢氟酸盐作为活性剂，虽然在一定程度上提高了锡膏的储存稳定性，但高温分解产生的氢氟酸对钎料合金粉和基板(焊盘)的腐蚀较为剧烈，影响焊点的力学、电气性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高性能无卤无铅焊锡膏及其制备方法。所述的焊锡膏具有较高的活性，且腐蚀性低，残留少，能很好解决当前低温无铅锡膏常见的焊后外围发黑、锡珠数量多、残留物多等问题，大幅降低了印刷的不良率，提高焊接的可靠性。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种高性能无卤无铅焊锡膏，包括以下质量百分比计的组分：所述的锡基合金粉末选自Sn64.5Bi35Cu0.5、Sn64.6Bi35Ag0.4、Sn58Bi42、Sn58Bi0.3Ag41.7、Sn42Bi58合金中的一种。所述的羟基酸金属盐为酒石酸、乳酸、苹果酸、乙醇酸或柠檬酸的锡盐或锌盐。所述的酸性磷酸烷基酯为酸性磷酸单酯或酸性磷酸二酯。具体的，所述的酸性磷酸单酯选自单辛酸磷酸酯、单癸酸磷酸酯、单异癸酸磷酸酯、单月桂酸磷酸酯、单(十三烷酸)磷酸酯、单肉豆蔻酸磷酸酯、单棕榈酸磷酸酯、单硬脂酸磷酸酯中的一种；所述的酸性磷酸二酯选自二辛酸磷酸酯、二癸酸磷酸酯、二异癸酸磷酸酯、二月桂酸磷酸酯、二(十三烷酸)磷酸酯、二棕榈酸磷酸酯、二硬脂酸磷酸酯中的一种。所述的胺类抗氧化剂选自二异辛基二苯胺、二烷基二苯胺、二壬基二苯胺、丁辛基二苯胺中的至少一种。所述的成膜剂选自氢化松香树脂、聚合松香、歧化松香树脂、酸改性松香、丙烯酸树脂、酚醛树脂中的至少一种。所述的流变助剂选自氢化蓖麻油、聚酰胺改性的氢化蓖麻油、聚酰胺、十八烷基硬脂酸胺、乙二撑双硬脂酸酰胺、乙撑双月桂酰胺中的至少一种。所述的助溶剂为硼酸乙酯、N，N-二甲基乙酰胺、二乙二醇丁醚以(2～4):(1.5～3):(3～5)的质量比组成。本专利技术还提供一种制备上述的高性能无卤无铅焊锡膏的方法，其包括以下步骤：S1：将成膜剂、流变助剂、聚苯胺、酸性磷酸烷基酯、助溶剂加至反应釜中，在100～120℃下充分搅拌溶解，待溶液冷却至70～80℃加入胺类抗氧化剂、羟基亚乙基二膦酸，搅拌均匀，继续冷却至室温加入羟基酸金属盐搅拌均匀，得到助焊剂；S2：将助焊剂置于2～10℃冷藏12～24h，常温下回温，用三辊研磨机研磨至助焊剂颗粒大小为10～20μm；S3：按比例将锡基合金粉末和助焊剂置于真空搅拌机中进行均匀混合，得到无卤无铅焊锡膏。本专利技术选用羟基酸金属盐、酸性磷酸烷基酯、羟基亚乙基二膦酸作为活性剂，在锡膏钎焊过程中发挥高活性的黑色金属氧化物去除作用，防止焊点发黑，使焊点饱满光亮，所述的羟基酸金属盐能分解出羟基酸、锡离子或锌离子，羟基酸中羟基的吸电子效应，使其酸性强于羧酸，可有效去除金属氧化物，同时不会像含卤无机盐或有机卤化物对钎料合金粉末造成强腐蚀，所述的锡离子或锌离子与焊盘形成良好的治金结合，促进焊料的润湿。酸性磷酸烷基酯具有良好的缓蚀、润湿、润滑能力，可促进羟基酸、羟基亚乙基二膦酸电离H+离子，增强金属氧化膜的破膜能力，促进氧化物的去除，并促使焊料顺利铺展。羟基亚乙基二膦酸具有良好的缓蚀、抗氧化效果，能溶解金属表面的氧化物，促进焊点黑色氧化物的剥离，并可与钎料合金和焊盘金属形成螯合结构，吸附在金属的表面，隔绝氧气接触，缓解金属氧化反应。所述的聚苯胺具有降低金属基材电极电位，使金属不易失去电子的功能，从而使钎料和焊接件金属的抗氧化能力大大提高，降低氧化度。选用胺类抗氧化剂，可有效阻止铋的再氧化，防止焊点发黑，并且胺类抗氧化剂呈一定碱性，与酸性磷酸烷基酯、羟基亚乙基二膦酸形成不稳定的磷酸酯胺盐或磷酸胺盐，提高锡膏储存的稳定性。所述的流变助剂可增强锡膏韧性，增加锡膏点胶和印刷过程的柔软滑爽度，防止锡膏变粗，保持锡膏均匀性，赋予锡膏良好的印刷性能。成膜剂具有良好的电气性能，可增加金属表面的光洁性，在常温下其保护膜作用不显活性，在焊接温度下显示一定活性，促进金属氧化物去除。所述的助溶剂选用硼酸乙酯、N，N-二甲基乙酰胺、二乙二醇丁醚三者复配，不仅可有效溶解、润湿助焊剂物料，为活性物质提供良好的电离环境，并且采用不同沸点的助溶剂可形成较宽的沸点范围以适应整个焊接过程的温度变化，使焊膏在焊接过程始终保持液体状态，维持良好的流动性和扩展性，保证焊接的可靠性。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的无卤无铅焊锡膏具有较高的活性，可有效去除钎焊过程形成的黑色氧化物，使焊点光亮饱满，同时提高焊点的表面绝缘电阻，改善焊点的力学性能和电气性能。(2)本专利技术的无卤无铅焊锡膏润湿性佳，印刷性好，腐蚀性低，残留少，能有效抑制锡珠、反润湿、塌陷等焊接不良现象的发生，大幅降低了印刷的不良率，提高焊接的可靠性。(3)本专利技术的无卤无铅焊锡膏储存稳定，常温下对钎料合金腐蚀小，具有不易发干、不粗化、不结皮等优点，适用于热敏感电子元件的焊接过程。具体实施方式以下实施例是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。实施例1一种高性能无卤无铅焊锡膏，包括以下质量百分比计的组分：Sn58Bi42合金粉末80％、乳酸锡4％、二辛酸磷酸酯1％、羟基亚乙基二膦酸0.5％、聚苯胺1％、二异辛基二苯胺0.5％、聚酰胺改性的氢化蓖麻油2％、氢化松香树脂3％、助溶剂8％。助溶剂为硼酸乙酯、N，N-二甲基乙酰胺、二乙二醇丁醚以2:1.5:4的质量比组成。制备步骤：S1：将氢化松香树脂、聚酰胺改性的氢化蓖麻油、聚苯胺、二辛酸磷酸酯、硼酸乙酯、N，N-二甲基乙酰胺、二乙二醇丁醚加至反应釜中，在100℃下充分搅拌溶解，待溶液冷却至80℃加入二异辛基二苯胺、羟基亚乙基二膦酸，搅拌均匀，继续冷却至室温加入乳酸锡搅拌均匀，得到助焊剂；S2：将助焊剂置于2℃冷藏12h，常温下回温，用三辊研磨机研磨至助焊剂颗粒大小为10～20μm；S3：按比例将锡基合金粉末和助焊剂置于真空搅拌机中进行均匀混合，得到无卤无铅焊锡膏。实施例2一种高性能无卤无铅焊锡膏，包括以下质量百分比计的组分：Sn58Bi0.3Ag41.7合金粉末85％、水杨酸锌5％、二癸酸磷酸酯2％、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能无卤无铅焊锡膏，其特征在于，包括以下质量百分比计的组分：

【技术特征摘要】
1.一种高性能无卤无铅焊锡膏，其特征在于，包括以下质量百分比计的组分：2.根据权利要求1所述的高性能无卤无铅焊锡膏，其特征在于，所述的锡基合金粉末选自Sn64.5Bi35Cu0.5、Sn64.6Bi35Ag0.4、Sn58Bi42、Sn58Bi0.3Ag41.7、Sn42Bi58合金中的一种。3.根据权利要求1所述的高性能无卤无铅焊锡膏，其特征在于，所述的羟基酸金属盐为酒石酸、乳酸、苹果酸、乙醇酸或柠檬酸的锡盐或锌盐。4.根据权利要求1所述的高性能无卤无铅焊锡膏，其特征在于，所述的酸性磷酸烷基酯为酸性磷酸单酯或酸性磷酸二酯。5.根据权利要求4所述的高性能无卤无铅焊锡膏，其特征在于，所述的酸性磷酸单酯选自单辛酸磷酸酯、单癸酸磷酸酯、单异癸酸磷酸酯、单月桂酸磷酸酯、单(十三烷酸)磷酸酯、单肉豆蔻酸磷酸酯、单棕榈酸磷酸酯、单硬脂酸磷酸酯中的一种；所述的酸性磷酸二酯选自二辛酸磷酸酯、二癸酸磷酸酯、二异癸酸磷酸酯、二月桂酸磷酸酯、二(十三烷酸)磷酸酯、二棕榈酸磷酸酯、二硬脂酸磷酸酯中的一种。6.根据权利要求1所述的高性能无卤无铅焊锡膏，其特征在于，所述的胺类抗氧化剂选自二异辛基二苯胺、二烷基二苯胺、二壬基二苯胺、丁辛基二苯胺中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何雪连，
申请(专利权)人：何雪连，
类型：发明
国别省市：广东,44