一种无铅焊锡膏制造技术

本发明专利技术公开了一种无铅焊锡膏，无铅焊锡膏由80~90wt%的合金粉末和10~20wt%的助焊剂组成；所述合金粉末以Sn为基体，添加3.0wt%的Ag和0.5wt%Cu；所述助焊剂包括10~20wt%的复配改性松香，5~7wt%复配有机酸活化剂，5~10wt%的触变剂，其余为溶剂和粘合剂。本发明专利技术助焊剂采用多种改性松香复配而成，活化剂采用多种熔点不同的有机酸以及至少一种有机活化剂组成，助焊剂与无铅焊锡膏的高熔点相匹配，有良好黏附性能和流变性能，能保证焊膏具有优良的抗塌陷性能和印刷性能，而且能延长焊锡膏的储存寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种无铅焊锡膏
本专利技术涉及焊锡膏
，特别是一种无铅焊锡膏。
技术介绍
IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。随着IGBT功率器件的兴起以及对产品要求的提高，对于焊接的工艺要求和品质也在不断提高，使用现有的SMT锡膏，用于IGBT模块的焊接，达不到客户的要求。目前的焊锡膏中，锡银铜无铅焊锡膏是较为先进的焊锡膏。采用锡银铜无铅焊锡粉，有着较好抗老化、抗蠕变性能及良好的机械性能、可焊性能。无铅化进程的推进使得传统的锡铅焊锡膏在向无铅焊锡膏的应用转化中带来了一系列的问题，高熔点必然要求有与之相配的焊剂。助焊剂的主要作用是清除焊料和被焊母材表面的氧化物，使金属表面达到必要的清洁度。它防止焊接时表面的再次氧化，降低焊料表面张力，提高焊接性能。焊锡膏对所用的松香要求有有良好的稳定性；贴装时保证焊膏的粘结力，防止元器件发生移位；焊接时能形成有效保护膜，防止大气氧化；预热中的软化温度要高，以防止在预热中元器件塌落、桥连等缺陷；焊后残留物要易清除、无危害等。所以，在实际使用过程中，普通松香无法满足要求，通常选用改性松香，单独选择一种松香和溶剂配成的焊剂在使用过程往往会有结晶物析出，一般综合考虑改性松香的各种性能（软化点、酸值、抗氧化性、热稳定性等）及其在现有助焊剂产品中的应用情况，采用改性松香进行复配来满足要求。
技术实现思路
本专利技术公开了一种无铅焊锡膏，对于IGBT模块的焊接，具有良好的性能，助焊剂采用多种改性松香复配而成，活化剂采用多种熔点不同的有机酸以及至少一种有机活化剂组成，助焊剂与无铅焊锡膏的高熔点相匹配，有良好黏附性能和流变性能，能保证焊膏具有优良的抗塌陷性能和印刷性能，而且能延长焊锡膏的储存寿命。本专利技术的技术方案如下：一种无铅焊锡膏，无铅焊锡膏由80~90wt%的合金粉末和10~20wt%的助焊剂组成；所述合金粉末以Sn为基体，添加3.0wt%的Ag和0.5wt%Cu；所述助焊剂包括10~20wt%的复配改性松香，5~7wt%复配有机酸活化剂，5~10wt%的触变剂，其余为溶剂和粘合剂。由于铅是一种对环境有污染，对人体有毒的有害物质，含铅焊锡已经逐渐被限制使用。在众多无铅焊锡合金中，Sn、Ag、Cu系无铅焊锡合金以其优良的润湿性能及力学性能已被普遍认为是最有潜力的含铅焊锡合金的替代品。本专利技术为Sn、Ag、Cu系无铅焊锡膏，以Sn为基体，添加3wt%Ag，0.5wt%Cu是目前市场上性能较好的无铅焊锡膏，但是仍存在一些缺点，比如焊膏粘度大、湿润性不好，焊后残留多等，通过调整松香、活化剂和触变剂的组分和含量，能够克服以上缺点，使焊锡膏具有更好的性能。进一步的，复配改性松香包括马来海松酸、富马海酸、双马来海松酸酰亚胺中的两种及以上。进一步的，复配改性松香包括马来海松酸、富马海酸，其重量比为1~3：1。进一步的，复配改性松香包括马来海松酸、富马海酸、双马来海松酸酰亚胺，其重量比为1：2：0.5。松香多元酸的活化温度区间比较宽，而且活性明显强于其他松香改性产品(酸值＞200mg/g)，可在低使用量的情况下达到良好的助焊效果，有利于降低助焊剂的焊后固体残留量。松香型焊膏有良好黏附性能和流变性能，能保证焊膏具有优良的抗塌陷性能和印刷性能，而且能延长焊锡膏的储存寿命。本专利技术中，根据改性松香的各种性能，软化点、酸值、抗氧化性、热稳定性等，将马来海松酸、富马海酸、双马来海松酸酰亚胺进行复配后，能起到单一松香无法达到的性能。复配后的松香有良好的稳定性，储存中无固体颗粒析出，提高焊锡膏在印刷过程的漏印性；贴装时保证焊膏的粘结力，防止元器件发生移位；焊接时能形成有效保护膜，防止大气氧化；预热中的软化温度高，以防止在预热中元器件塌落、桥连等缺陷；焊后残留物易清除、无危害。进一步的，复配有机酸活化剂包括至少2种熔点不同的有机酸以及至少一种有机活化剂组成。进一步的，有机酸为水杨酸、苹果酸、草酸、柠檬酸中的两种。进一步的，有机活化剂为乙二胺、三乙胺、三乙醇胺、聚乙二醇中的一种。进一步的，复配有机酸活化剂有水杨酸、苹果酸和三乙醇胺组成，其重量比为1.5：1：2。活化剂是助焊剂中重要的组成部分，活化剂的种类以及用量直接影响助焊剂活性的强弱，在钎焊反应过程中，要求助焊剂有较高的活性，能够快速去除母材和焊料的表面氧化物，使钎料在母材实现良好润湿。活化剂的种类繁多，每一种活化剂的熔点、沸点、酸性及其他一些性能各不相同，在助焊剂中表现出不同的活性，往往其活性越强，腐蚀性越大，腐蚀性较小的活化剂又不具备优良的活化性能。一种活化剂通常无法提供大的焊接区间范围，将焊接温度范围内的几种分解温度不同的有机酸进行复配，并且添加有机活化剂，不但能够得到大的焊接区间范围，还能够降低完全由有机酸组成的活化剂的酸性，使活化剂的活性增强，同时控制腐蚀性。本专利技术选用水杨酸、苹果酸、草酸、柠檬酸中的两种作为有机酸复配。草酸的熔点190℃，在100℃开始升华，到190℃时，迅速熔化分解，到200℃时候基本完全分解，残留量很小。水杨酸的熔点159℃，沸点211℃，76℃时升华，到160℃基本完全分解。苹果酸熔点101℃，在140℃以上迅速分解，残留量小。柠檬酸的熔点153℃，在175℃以上分解，柠檬酸从200℃开始迅速分解。由于以上有机酸的熔点不同，分解温度不同，复配后能够得到较大的焊接区间范围。采用水杨酸、苹果酸、草酸、柠檬酸中的两种作为有机酸复配，酸性还是明显偏强，需选取一种pH值较高的有机活化剂复配来降低其酸性，使其腐蚀性降低，乙二胺、三乙胺、三乙醇胺、聚乙二醇不仅活性良好，并且pH值为中性或弱碱性，与有机酸进行复配后，能有效以降低活化剂的PH值，提高活化剂的活性，减弱其残留物的腐蚀性。进一步的，触变剂为脂肪酸甘油酯、氢化蓖麻油中的至少一种。本专利技术的有益效果为：本专利技术无铅焊锡膏保证印刷成型效果，同时在焊后，减少空洞，减少了松香残留。有良好的活性，具有较宽的焊接温度范围，在低温和高温的焊接工作环境中均有良好的活性。具有良好的稳定性，储存中无固体颗粒析出。具有较高强度的高温抗氧化性，耐腐蚀性能良好。具体实施方式实施例1一种无铅焊锡膏，合金粉末以Sn为基体，添加3.0wt%的Ag和0.5wt%Cu，以上80wt%的合金粉末与20wt%的助焊剂混合制备成无铅焊锡膏，其中助焊剂中，复配改性松香为5wt%马来海松酸和5wt%富马海松酸，复配有机酸活化剂为1.5wt%水杨酸、1wt%苹果酸和2wt%三乙醇胺组成，触变剂为脂肪酸甘油酯，其余为主要为溶剂，溶剂可以为异丙醇、乙醇等。实施例2一种无铅焊锡膏，合金粉末以Sn为基体，添加3.0wt%的Ag和0.5wt%Cu，以上83%的合金粉末与17%的助焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无铅焊锡膏，其特征在于，所述无铅焊锡膏由80~90wt%的合金粉末和10~20wt%的助焊剂组成；/n所述合金粉末以Sn为基体，添加3.0wt%的Ag和0.5wt%Cu；/n所述助焊剂包括10~20wt%的复配改性松香，5~7wt%复配有机酸活化剂，5~10wt%的触变剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种无铅焊锡膏，其特征在于，所述无铅焊锡膏由80~90wt%的合金粉末和10~20wt%的助焊剂组成；
所述合金粉末以Sn为基体，添加3.0wt%的Ag和0.5wt%Cu；
所述助焊剂包括10~20wt%的复配改性松香，5~7wt%复配有机酸活化剂，5~10wt%的触变剂。


2.根据权利要求1所述的无铅焊锡膏，其特征在于，所述复配改性松香包括马来海松酸、富马海酸、双马来海松酸酰亚胺中的两种及以上。


3.根据权利要求2所述的的无铅焊锡膏，其特征在于，所述复配改性松香包括马来海松酸、富马海酸，其重量比为1~3：1。


4.根据权利要求2所述的的无铅焊锡膏，其特征在于，所述复配改性松香包括马来海松酸、富马海酸、双马来海松酸酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖牛明，
申请(专利权)人：杭州乔泰电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33