一种防飞溅激光焊锡膏及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种防飞溅激光焊锡膏，由以下重量百分比的原料组成：合金粉末87～90％，助焊剂10～13％；其中，所述合金粉末为由一种或两种以上锡基合金粉混合而成的、具有共晶组成的合金粉末；所述助焊剂由以下重量百分比的组分组成：松香35～55％，触变剂4～9％，有机酸3～9％，有机胺2～8％，高沸点添加剂2～6％，化合物X 1～2％，余量为溶剂。本发明专利技术还提供了该防飞溅激光焊锡膏的制备方法。本发明专利技术所提供的防飞溅激光焊锡膏能够实现瞬间焊接，润湿良好，不会出现炸锡、飞溅、锡珠、不熔锡等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种防飞溅激光焊锡膏及其制备方法
本专利技术涉及一种防飞溅激光焊锡膏及其制备方法。
技术介绍
激光锡膏焊接是以激光为热源加热锡膏融化的激光焊接技术，激光锡膏焊接的主要特点是利用激光的高能量实现局部或微小区域快速加热完成锡焊的过程，激光锡膏焊接相比传统SMT焊接有着不可取代的优势。传统SMT技术即表面组装技术中主要采用的是波峰焊和回流焊技术，存在一些根本性的问题，诸如元器件的引线与印制电路板上的焊盘会对熔融锡料扩散Cu、Fe、Zn等各种金属杂质；熔融锡料在空气中高速流动容易产生氧化物等。同时，在传统回流焊时，电子元器件本身也被以很大的加热速度加热到锡焊温度，对元器件产生了热冲击作用，一些薄型封装的元器件特别是热敏感元器件存在被破坏的可能。同时，由于采用了整体加热方式，PCB板、电子元器件都要经历升温、保温、冷却的过程，而其热膨胀系数又不相同，冷热交替在组件内部易产生内应力，内应力的存在降低了焊点接头的疲劳强度，对电子组件的可靠性造成了破坏。此外，整体加热方式过长的加热时间容易造成焊缝金属晶粒粗大以及金属间化合物的过度生长，降低了焊点疲劳寿命。而激光锡膏焊接是一种局部加热方式的再流焊，能够很好地避免上述问题的产生。激光锡膏焊接过程分为两步：首先激光锡膏需要被加热，且焊点也被预热。之后焊接所用的激光锡膏被完全熔融，锡膏完全润湿焊盘，最终形成焊接。由于使用激光发生器和光学聚焦组件焊接，能量密度大，热传递效率高，为非接触式焊接，如果焊料使用通用SMT锡膏,则会产生炸锡、飞溅、锡珠、润湿性差等问题。中国专利申请CN201910258991.6公开了“一种焊锡膏及其制备方法”，由焊锡粉和助焊膏制备得到，其中，助焊膏由以下质量百分比的原料制备得到：溶剂35～45％，触变剂1.5～6.5％，活性剂5.0～6.5％，松香45～55％。该专利技术也属于SMT锡膏，应用于激光锡膏焊接时同样存在炸锡、飞溅、锡珠、润湿性差等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种防飞溅激光焊锡膏，其能够实现瞬间焊接，润湿良好，不会出现炸锡、飞溅、锡珠、不熔锡等问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种防飞溅激光焊锡膏，由以下重量百分比的原料组成：合金粉末87～90％，助焊剂10～13％；其中，所述合金粉末为由一种或两种以上锡基合金粉混合而成的、具有共晶组成的合金粉末；所述助焊剂由以下重量百分比的组分组成：松香35～55％，触变剂4～9％，有机酸3～9％，有机胺2～8％，高沸点添加剂2～6％，化合物X1～2％，余量为溶剂。进一步地，本专利技术所述合金粉末为熔点为138℃的Sn42Bi58或熔点为217℃的Sn96.5Ag3.0Cu0.5。进一步地，本专利技术所述松香由质量比为7:3的KR-610松香和KE-604松香组成；所述触变剂为聚酰胺、聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、甘油基三(12-乙酰基蓖麻油酸酯)中的一种或多种的组合。进一步地，本专利技术所述有机酸为己二酸、辛二酸、戊二酸、苹果酸、琥珀酸中的一种或多种的组合。进一步地，本专利技术所述有机胺为3-丙醇胺、异丁酰胺、三乙醇胺、水杨酰胺和丙烯酰胺中的一种或多种的组合。进一步地，本专利技术所述高沸点添加剂由以下重量百分比的组分组成：乙二醇二乙酸酯15～25％，二甲基乙酰胺25～45％，2-苯氧基乙醇40～60％。进一步地，本专利技术所述溶剂为二乙二醇单辛醚、丙三醇、二甘醇单丁醚、四乙二醇二丁醚、乙二醇中的一种或多种的组合。进一步地，本专利技术所述化合物X的制备步骤为：将比例为0.5mol:1mol:250mL的1,3-二氯丙烷、乙基咪唑、甲苯加入反应瓶中，100℃下冷凝回流反应10小时，冷却至室温后析出白色固体中间产物；将质量比为2.5:1的六氟磷酸钾与白色固体中间产物混合均匀得到混合物一，将混合物一加入5倍重量的去离子水中，90℃下冷凝回流反应10小时，冷却至室温后析出白色晶体，用去离子水洗涤3次后过滤得到化合物X。本专利技术要解决的另一技术问题提供上述防飞溅激光焊锡膏的制备方法。为解决上述技术问题，技术方案是：一种防飞溅激光焊锡膏的制备方法，包括以下步骤：S1.按重量百分比称取各组分、原料，将有机酸、有机胺与重量为有机酸和有机胺总重量的1.0～1.5倍的溶剂混合，加热至完全溶解得到混合物二，冷却至室温备用；S2.将剩余溶剂和松香加入带加热装置的搅拌反应釜中，加热至155～180℃，搅拌至完全溶化，再依次加入步骤S1得到的混合物二、高沸点添加剂、触变剂、化合物X并持续搅拌，待固体物完全溶化后停止加热和搅拌，冷却至室温后置于搪瓷容器中并密封，2～8℃下静置24～48小时得到膏状的助焊剂；S3.常温常压下将合金粉末和步骤S2得到的助焊剂装入锡膏搅拌机，预搅拌20分钟后抽真空，持续搅拌40分钟后得到防飞溅激光焊锡膏。进一步地，本专利技术所述步骤S1中，加热的具体过程为：先加热至80～85℃后保温5分钟，然后降至60～65℃后保温10分钟。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术使用的松香能提供较好的湿润性，有机酸能降低基材氧化度，形成较高的粘附能力，有机胺以及触变剂则可以辅助瞬间焊接过程团聚锡粉。2)本专利技术的制备过程中有机酸和有机胺采取的是分阶段加热中合反应，与一次加热融合相比，本专利技术采用的方式可以提高体系稳定性，更加稳定地减少锡膏与锡粉的化学反应，保护和加快锡粉的熔锡效果，起到防止锡粉与溶剂一起飞溅的作用。3)本专利技术的制备过程中是先将有机酸和有机胺进行预混合，然后与其余原料一起加入到完全溶化的溶剂和松香中，与直接将有机酸、有机胺以及其他原料加入完全溶化的溶剂和松香中相比，本专利技术采用的方式可以进一步减少锡珠的产生。4)本专利技术使用的高沸点添加剂中的2-苯氧基乙醇的沸点为247℃，乙二醇二乙酸酯的沸点为186℃，二甲基乙酰胺的沸点为165℃，高沸点添加剂的沸点范围为210～220℃，可降低受热溶剂的表面张力，提升溶剂沸点，抑制溶剂瞬间沸腾，使溶剂充分发挥其作用，达到良好焊接的效果，有效防止瞬间能量集中焊点时助焊剂里溶剂沸腾溅出，带出锡珠、不熔化锡粉等现象；此外，本专利技术使用的高沸点添加剂具有较好的抗流挂性和较高的活性，能提高焊锡膏在高温过程中的抗流挂性、适应印刷性以及扩展率，在快速焊接过程还能激发释放焊接所需的活性。5)本专利技术还添加了用1,3-二氯丙烷、乙基咪唑、六氟磷酸钾等反应制得的化合物X，其属于双咪唑离子液体，能进一步提高焊锡膏的扩展率，还能改善焊锡膏的抗剪强度。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例及其说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1防飞溅激光焊锡膏，由以下重量百分比的原料组成：合金粉末88.7％，助焊剂11.3％；其中，合金粉末为根据美国联合工业标准J-STD-005制备的、熔点为138℃的Sn96.5Ag3.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防飞溅激光焊锡膏，其特征在于：由以下重量百分比的原料组成：合金粉末87～90％，助焊剂10～13％；/n其中，所述合金粉末为由一种或两种以上锡基合金粉混合而成的、具有共晶组成的合金粉末；/n所述助焊剂由以下重量百分比的组分组成：松香35～55％，触变剂4～9％，有机酸3～9％，有机胺2～8％，高沸点添加剂2～6％，化合物X1～2％，余量为溶剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种防飞溅激光焊锡膏，其特征在于：由以下重量百分比的原料组成：合金粉末87～90％，助焊剂10～13％；
其中，所述合金粉末为由一种或两种以上锡基合金粉混合而成的、具有共晶组成的合金粉末；
所述助焊剂由以下重量百分比的组分组成：松香35～55％，触变剂4～9％，有机酸3～9％，有机胺2～8％，高沸点添加剂2～6％，化合物X1～2％，余量为溶剂。


2.根据权利要求1所述的一种防飞溅激光焊锡膏，其特征在于：所述合金粉末为熔点为138℃的Sn42Bi58或熔点为217℃的Sn96.5Ag3.0Cu0.5。


3.根据权利要求1所述的一种防飞溅激光焊锡膏，其特征在于：所述松香由质量比为7:3的KR-610松香和KE-604松香组成；所述触变剂为聚酰胺、聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、甘油基三(12-乙酰基蓖麻油酸酯)中的一种或多种的组合。


4.根据权利要求1所述的一种防飞溅激光焊锡膏，其特征在于：所述有机酸为己二酸、辛二酸、戊二酸、苹果酸、琥珀酸中的一种或多种的组合。


5.根据权利要求1所述的一种防飞溅激光焊锡膏，其特征在于：所述有机胺为3-丙醇胺、异丁酰胺、三乙醇胺、水杨酰胺和丙烯酰胺中的一种或多种的组合。


6.根据权利要求1所述的一种防飞溅激光焊锡膏，其特征在于：所述高沸点添加剂由以下重量百分比的组分组成：乙二醇二乙酸酯15～25％，二甲基乙酰胺25～45％，2-苯氧基乙醇40～60％。


7.根据权利要求1所述的一种防飞溅激光焊锡膏，其特征在于：所述溶剂为二乙二醇单辛醚、丙三醇、二...

【专利技术属性】
技术研发人员：段佐芳，赵宁，吴晶，
申请(专利权)人：深圳市唯特偶新材料股份有限公司，深圳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44