锡锌系无铅合金焊膏及其制备方法技术

本发明专利技术公开的一种锡锌系无铅合金焊膏及其制备方法，按重量百分比，由８５％～９０％的焊锡合金粉末和１０％～１５％的助焊剂组成；其中的焊锡合金粉末，按重量百分比，由锌８％～１０％、稀土元素０．００５％～１．０％、铝０．００１％～０．１％和锡组成，各组份总量１００％；其中的助焊剂，按重量百分比，由改性松香１５％～６０％、活性剂３％～２０％、成膏剂１％～１０％、触变剂２％～１０％、苯并三唑０．１％～３％、三氯异氰脲酸０．１％～８％和有机溶剂组成，各组份总量１００％。分别制备焊锡合金粉末和助焊剂，然后混合均匀，制得锡锌系无铅焊膏。本发明专利技术无铅焊膏，润湿性良好，不易氧化，具有优良的焊接性能，适用于ＳＭＴ工艺过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子材料
，涉及一种用于焊接电子元器件的焊接 材料，具体涉及一种锡锌系无铅合金焊膏，本专利技术还涉及该合金焊膏的制 备方法。
技术介绍
随着微型电子元件及高密度精细间距集成电路芯片的出现，表面组装技术SMT迅速发展，在许多领域已经完全取代传统的电子组装技术，成为 电子产品整机组装的主流技术，并向窄间距、高密度、高精度、多功能、 免清洗和无铅化方向发展。焊锡膏作为一种重要的焊接材料，广泛应用于表面组装工艺，具有固 定电子元器件、去除表面氧化膜、形成可靠焊点等作用，其质量的优劣直 接关系到表面组装组件的品质好坏。统计表明，60% 70%的焊接缺陷与焊 锡膏的质量有关，为保证焊接质量，焊锡膏普遍使用Sn-Pb钎料。铅对环境的污染和对人体的伤害已引起社会的广泛关注。为减少电子 行业使用含铅材料造成的环境污染，对电子产品中的铅含量进行限制。因 此，Sn-Cu钎料系列成为梟可能替代Sn-Pb钎料的产品。无铅钎料的物理性 能、钎焊工艺性能、焊接头的力学性能等方面应与Sn-Pb钎料接近，而且 成本不能过高。目前，有的无铅钎料合金可以直接使用，或对现行焊接工 艺进行微调就可替代含铅钎料。但也有一些很有前景的钎料合金，在使用时需对现行焊接工艺做较大调整。Sn-Zn系焊料在目前所开发出的焊料合金系中，以其较低的熔点、低廉 的成本、优异的机械性能和丰富的资源受到重视。由于其熔点与传统Sn-Pb 系焊料接近，可直接使用现有焊接工艺和设备，具有很大的开发潜力和市 场前景。但其存在易氧化、耐腐蚀性差、在基板上的润湿性相对较低、可 焊性差等缺陷，在应用上受到限制。大量研究证明，通过添加合金元素， 可以提高Sn-Zn系焊料的抗氧化性和耐腐蚀性，从而提高润湿性。现有的Sn-Zn系焊锡膏在SMT工艺过程中容易氧化，存在不能形成焊 点或焊点质量差的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锡锌系无铅合金焊膏，将其应用于SMT工艺 过程中，具有抗氧化和较高的焊接质量。本专利技术的另一目的是提供一种上述合金焊膏的制备方法。 本专利技术所采用的技术方案是， 一种锡锌系无铅焊膏，按重量百分比，由以下组份组成焊锡合金粉末 85% 90% 助焊剂 10°/。 15% 上述组份总量100%;其中的焊锡合金粉末，按重量百分比，由8% 10%的锌、0.005% 1.0% 的稀土元素、0.001。/。 0.1。/()的铝和余量Sn组成，上述组份总量100%，其中的助悍剂，按重量百分比，由15% 60%的改性松香、3% 20% 的活性剂、1% 10%的成膏剂、2% 10%的触变齐「 0.1°/。 3%的苯并三唑、0.1% 8%的三氯异氰脲酸和余量的有机溶剂组成，上述组份总量100%。 本专利技术所采用的另一技术方案是， 一种上述无铅焊膏的制备方法，具体按以下步骤进行步骤h焊锡合金熔炼按重量百分比，分别取锌8°/。 10%、稀土元素0.005% 1.0%、铝 0.001% 0.1%和锡，上述组份总量100%，将各组份混合，进行熔炼，得到步骤2:制备焊锡合金粉末采用雾化法，以氮气作为雾化气体，将步骤1得到的合金置于压力为0.5MPa 1.0MPa、温度为40(TC 50(TC的条件下，雾化制得合金粉末，将 该合金粉末，通过筛选，制得粒度小于74^im的焊锡合金粉末； 歩骤3:制备助焊剂按重量百分比，分别取改性松香15% 60%、活性剂3% 20%、成膏 剂1% 10%、触变剂2% 10%、缓蚀剂0.1°/。 3%、添加剂0.1°/。 8%和 溶剂，各组份总量100%，将改性松香缓慢加入有机溶剂中，同时，加热并 搅拌，至改性松香完全溶解后，分别加入其它组份，继续加热搅拌，至所 有组份完全溶解，混合均匀，静置，制得助焊剂；歩骤4:制备焊膏.按重量百分比，分别取步骤2制得的焊锡合金粉末85% 90%和步骤3 制得的助焊剂10% 15%，混合均匀，即制得锡锌系无铅合金焊膏。本专利技术焊膏的有益效果是，采用合金化的方法，在Sn-Zn焊锡合金中 添加合金元素，并采用特制的助焊剂，使得焊膏应用于SMT工艺过程中，不易氧化，避免了焊点不能形成或焊点质量差的现象发生，应用不受限制。 具体实施例方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。本专利技术焊膏，按重量百分比，由以下组份组成-焊锡合金粉末 85% 90% 助焊剂 10% 15% 各组份总量100%;其中的焊锡合金粉末，按重量百分比，由8% 10%的锌、0.005% 1.0% 的稀土元素、0.001。/。 0.1。/。的铝和余量Sn组成，上述组份总量为100%，其中的助焊剂，按重量百分比，由15% 60%的改性松香、3% 20% 的活性剂、1% 10%的成膏剂、2% 10%的触变剂、0.1% 3%的缓蚀剂、 0.1% 8%的添加剂和余量的有机溶剂组成，上述组份总量100%。焊锡合金中的稀土元素为La、 Ce中的一种或两种。助焊剂中，改性松香为部分聚合松香、氢化松香、脂松香、岐化松香、马来松香 和水白松香中的至少一种。活性剂为乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、葵二酸、戊二酸、庚二 酸、水杨酸、马来酸和苯甲酸中的至少一种以及二甲胺盐酸盐，该二甲胺 盐酸盐按重量百分比占活性剂总重量的0.01% 0.8%。成膏剂为聚乙二醇2000、聚乙二醇4000和聚乙二醇6000中的至少一种。触变剂为氢化蓖麻油、改性氢化蓖麻油和蜂蜡中的至少一种。缓蚀剂为苯并三唑。， 添加剂为三氯异氰脲酸。有机溶剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、乙二醇、二甘醇、二甘醇单 丁基醚和二甘醇单己基醚中的至少一种。研究表明，添加合金元素可以提高Sn-Zn系焊料的抗氧化性和耐腐蚀 性，提高其润湿性。本专利技术焊膏通过在Sn-Zn系焊锡膏中添加铝和稀土元素并采用助焊剂来改善其焊接性能。铝可显著改善Sn-Zn系无铅钎料的抗氧化性，Al在Sn-Zn钎料表面选 择性的偏析会形成致密的钝化膜，具有抑制锌被氧化的效果。另外，焊接 后Al在锡晶界中产生偏析，并存在于锡晶界，获得与Sn-Zn钎料强度相当，但延伸率更优良的效果，显著提高Sn-Zn钎料的力学性能。稀土被称为金属的维他命，将其添加于Sn-Zn系无铅钎料，可以提高 钎料组织的均匀性、抗拉强度、抗蠕变性能和润湿性。松香的成分比较复杂，主要成分为松香酸，用于助焊剂中，可起部分活性作用和在焊点表面成膜的作用。活性剂在焊膏中起到活性作用，去除焊锡粉末和铜接头表面的氧化膜。触变剂的添加主要是为了满足焊锡膏的印刷性。有机溶剂用于溶解助焊剂各组分。本专利技术焊膏的制备方法，按以下步骤进行 步骤l:制备焊锡合金按重量百分比，分别取锌8% 10%、稀土元素0.005% 1.0%、铝 0.001% 0.1%和锡，各组份总量100%，将各组份混合，进行熔炼，得到焊锡合金；步骤2:制备焊锡合金粉末以氮气为雾化气体，将步骤1制得的焊锡合金置于压力为0.5 1.0MPa、 温度为400 50(TC的条件下，采用超音速气体雾化法，雾化得到合金粉末， 将该合金粉末，通过筛选，制得粒度小于74|im的焊锡合金粉末。步骤3:制备助焊剂按重量百分比，分别取改性松香15% 60%、活性剂3% 20%、成膏 剂1% 10%、触变剂2% 10°/。、缓蚀剂0.1% 3%、添加剂0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锡锌系无铅合金焊膏，按重量百分比，由以下组份组成：　焊锡合金粉末　８５％～９０％　助焊剂　１０％～１５％　上述组份总量１００％；　其中的焊锡合金粉末，按重量百分比，由８％～１０％的锌、０．００５％～１．０％的稀土元素、０．００１％～０．１％的铝和余量Ｓｎ组成，上述组份总量１００％，　其中的助焊剂，按重量百分比，由１５％～６０％的改性松香、３％～２０％的活性剂、１％～１０％的成膏剂、２％～１０％的触变剂、０．１％～３％的苯并三唑、０．１％～８％的三氯异氰脲酸和余量的有机溶剂组成，上述组份总量１００％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵麦群，卢加飞，吕娟，李涛，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]