CN105499828A - 一种新型焊锡膏 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型焊锡膏，包括锡粉、助焊剂、炔醇系化物；所述锡粉采用通用焊锡合金、锡-铅合金、锡-锌合金合金中的一种或者多种合金组合，特别是在所述锡粉中允许添加铜、铋、铟、锑等添加物，所述助焊剂性状为液态或者膏状体，所述助焊剂包括主材料、溶剂、触变剂、活性剂；所述助焊剂配方比例为主材料为30-75％，溶剂20-60％，触变剂1-10％、活性剂0-20％、助剂0-3％；所述炔醇系化合物数量，如以锡粉和助焊剂的总重量为100，其添加量范围为0.005-1％；本发明设计焊锡膏配方，通过炔醇类化合物，确保焊锡膏具有持久的粘度稳定性，当与含铟成分的合金共用时，也同样不会产生焊锡膏粘度的变化，提高电路板的焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊锡膏、助焊剂技术设备领域，特别涉及一种新型焊锡膏。
背景技术
随着电子科学技术的发展，表面贴装技术在电子组装中占据着越来越重要的作用，而焊锡膏是伴随着表面贴装技术应运而生的一种焊料，也是表面贴装中极其重要的辅助材料。国内印制电路板(PCB)用焊锡膏在高端、高密度组装领域，如：高档手机、数码相机、精密仪器等的印制电路板焊接过程中与国外同类产品相比还普遍存在容易产生气泡、虚焊、连焊，特别是使用中易发干，即粘度稳定性差等问题，一方面是国外的焊锡膏生产设备相对要好，另一方面原因是国内在产品配方和相关生产工艺上还存在严重不足。
焊锡膏是表面组装技术中的关键材料，其性能优劣直接影响电子产品的质量，电子组装中，80％的质量问题与焊锡膏相关，若采用焊锡膏粘度变化的焊锡膏完成电子产品的焊接，就会形成焊接缺陷，无疑会对电子产品的可靠性埋下隐患，随着电子技术不断地发展，人们对电子产品的焊接质量所提出的要求也越来越高。
现有技术电路板焊接过程中，将助焊剂和锡粉混合在一起，即统称之焊锡膏，先行将焊锡膏涂抹印刷到电路板(PCB)上，再将电子组件插载到基板上，制程中基板通过回流焊炉，藉由回流焊炉加热溶解的方法，进行组件插脚的焊接；通常焊锡膏所用的助焊剂一般是由树脂、溶剂、活性剂、触变剂等所构成，所使用的锡粉也是锡-铅合金粉。
现有技术的缺点/不足是：锡粉和助焊剂混炼之后的锡膏，在保存过程中，锡粉和助焊剂中的活性剂发生反应，特别是在使用含有铟成份的合金时，两者的反应更大，其结果是导致焊锡膏的粘度发生变化，焊锡膏表面层膨胀并变硬，锡膏的整体粘度性在经过一段时间后变差或消失粘性；上述缺陷造成基板的印刷性、锡粉的湿润性变得极其低，印刷不良、湿润性能不良等问题常有产生；基板在印刷之后，进入回流焊炉之间的数小时，在此时段同内焊锡膏的变化会造成锡粉的湿润性不良，导致基板和组件的接续不良，最终影响产品质量。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型焊锡膏，针对现有技术中的不足与缺陷，设计新型焊锡膏配方，通过锡粉、助焊剂和炔醇类化合物添加剂的组合，提供焊锡膏在保存时或者基板印刷涂层后到经过回流焊炉的这段放置时间，不会发生粘度变差情况，以去除因时间变化产生的不良问题；当与含铟成分的合金共用时，也同样不会产生焊锡膏粘度的变化，提高电路板的焊接质量。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种新型焊锡膏，包括锡粉、助焊剂、炔醇系化物，其特征在于：
所述新型焊锡膏由锡粉、液态或者膏状助焊剂、炔醇系化合物按照比例混合加工而成。
所述锡粉采用通用焊锡合金、锡-铅合金、锡-锌合金中的一种或者多种合金组合，特别是在所述锡粉中允许添加铜、铋、铟、锑等添加物，仍可以正常使用；所述锡粉任何形状皆可使用，如圆形、不规则形或者两者的混合物；所述锡粉的粒径范围为5um-50um。
所述助焊剂性状为液态或者膏状体，所述助焊剂包括主材料、溶剂、触变剂、活性剂；所述助焊剂按照重量百分比计(100％)，其配方比例为主材料为30-75％，溶剂20-60％，触变剂1-10％、活性剂0-20％、助剂0-3％。
所述助焊剂的主材料包括松香胶、聚合松香、氢化松香、歧化松香、各种诱导剂及聚脂树脂、合成树脂中的任意一种或者多种混合物组成。
所述溶剂由MonoEthyeneglycol单乙烯基乙二醇、Diethyleneglycolmonobutylether二乙二醇丁醚、Hexyleneglycol己二醇、Terpineol松油醇等酒精类、安息香酸丁酯、己二酸二乙酯等酯类组成。
所述触变剂由硬化蓖麻油、蜜蜡、巴西棕榈蜡、硬脂酸酰胺、烃基硬脂酸等原料组成。
所述活性剂由铵卤氢酸盐、有机类酸、有机胺类类等原料制作；所述有机酸类为二乙胺氢溴酸盐、乙二酸、硬脂酸、安息香酸组成；有机胺类为乙胺、二辛酯胺、三乙酯胺组成。
所述助焊剂中还适量配比添加有防氧化剂、防臭剂、消光剂等助剂。
所述炔醇系化合物，是一种乙炔结合相近的碳烃基结合构造的一种化合物，所述炔醇系化合物由下述化合物中的单独一种或二种以上混合物组成；所述炔醇化合物的使用量，如以锡粉和助焊剂的总重量为100，其添加量范围为0.005-10％；具体包括如下化合物:
3-methyl-1-butyne-3-ol：3-甲基-1-丁炔-3-醇；
3-methyl-1-pentine-3-ol：3-甲基-1-戊炔-3-醇；
3,5-dimethyl-1-hexyne-3-ol：3，5-二甲基-1-已炔-3-醇；
2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol：2，5-二甲基-3-已炔-2，5-二醇；
3,6-dimethyl-4-octyne-6-diol：3，6-二甲基-4-辛炔-6-二醇；
2,4,7,9-tetramethyl-5-decyn-4,7-diol：2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇。
本发明能够有效的抑制因使用焊锡合金、铟等含量过高而所产生的化学反应；以这种含有铟的锡合金为例，合金中的铟含量允许达到0.03-5％的程度，仍然能够具有正常的使用效果。
所述炔醇具有化学立体构造特征，使得锡粉、助焊剂、炔醇三种结合物周边的电子密度非常高，形成高极性团，因为焊锡膏中的金属成份，使其向锡粉的表面游离，产生抑制锡粉和活性剂的反应，其结果是抑制锡粉、活性剂的反应，不会因时间变化产生粘度变化。
特别是为了炔醇能够防止锡膏的时间反应变异，最好是加入0.01左右的重量更适宜。相反的，如果炔醇化合物的用量过多，则产生助焊剂的其它成份如树脂、活性剂、触变剂等重量比例减少，导致涂装印刷不良、焊锡的润湿性不佳、焊接性下降、产生锡珠…等之不良现象；炔醇的使用量以不超过0.5为最佳。
优选的，所述锡粉和助焊剂的比例合计为100时，所述锡粉比例范围为80-95％、助焊剂比例范围为5-20％的比例最适当。
所述焊锡膏的调制方法为将锡粉、助焊剂、炔醇同时混合、或者将炔醇先和助焊剂混合，然后再与锡粉混合、或者将炔醇和锡粉混合，再与助焊剂混合的三种方法之一。
所述焊锡膏调制中将炔醇和助焊剂先混合，然后将混合后的物质同锡粉混合时，更加能够提升炔醇的分散性和配向性或定向性。
通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：所述焊锡膏能有效的使用于按照常规方法制造之电子部品、电子模块、印刷电路板等的回流焊工艺过程中；与各种锡粉配合使用时，都能使焊锡膏在保存或涂装基板后，开始回流焊制造过程之前的中间放置时间不会发生硬皮膜、结块、粘度变化等不良现象；大幅提升了基板涂装效果、印刷性能和焊接性能；设计新型焊锡膏配方，透过锡粉、助焊剂和炔醇类化合物添加剂的组合，确保焊锡膏具有持久的粘度稳定性，当与含铟成分的合金共用时，也同样不会产生焊锡膏粘度的变化，提高电路板的焊接质量。
附表说明
附表1为本发明所公开的一种新型焊锡膏具体实施例1至例6的配比与性能评价表；
附表2为本发明所公开的一种新型焊锡膏无炔醇系化合物的比较例1与例2的性能评价表。
表中相应组份名称及表中评价符号说明：
1.锡粉2.助焊剂3.炔醇系化合物4.主材料
5.溶剂6.触变剂7.活性剂8.助剂
◎:非常好○:良好△:可以使用X:不良
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附表，对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
根据附表1和附表2，本发明提供了一种新型焊锡膏，包括锡粉1、助焊剂2、炔醇系化合物3。
所述新型焊锡膏由锡粉1、液态或者膏状助焊剂2、炔醇系化合物3按照比例混合加工而成。
所述锡粉1采用通用焊锡合金、锡-铅合金、锡-锌合金中的一种或者多种合金组合，特别是在所述锡粉中允许添加铜、铋、铟、锑等添加物，仍可以正常使用；所述锡粉任何形状皆可使用，如圆形、不规则形或者两者的混合物；所述锡粉1的粒径范围为10um—50um。
所述助焊剂2性状为液态或者膏状体，所述助焊剂2包括主材料4、溶剂5、触变剂6、活性剂7；所述助焊剂2按照重量百分比计(100％)，其配方比例为主材料4为30-75％，溶剂5为20-60％，触变剂6为1-10％、活性剂7为0-20％、助剂8为0-3％。
所述助焊剂2的主材料4包括松香胶、聚合松香混合物组成。
所述溶剂5为Hexycarbitol二甘醇己醚。
所述触变剂6为硬化蓖麻油。
所述活性剂7为二乙胺氢溴酸盐、乙二酸、Dioctylamine二辛胺混合物组成。
所述助焊剂2中还适量添加有防氧化剂、防臭剂、消光剂等助剂8。
所述炔醇系化合物3，是一种乙炔结合相近的碳烃基结合构造的一种化合物，所述炔醇系化合物3由下述化合物中单独一种组成；所述炔醇化合物3使用量，如以锡粉1和助焊剂2的总重量为100，其添加量范围为0.025-3％；具体包括如下化合物:
3-methyl-1-pentine-3-ol：3-甲基-1-戊炔-3-醇；
2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol：2，5-二甲基-3-已炔-2，5-二醇；
2,4,7,9-tetramethyl-5-decyn-4,7-diol：2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇。
本发明能够有效的抑制因使用焊锡合金、铟等含量过高而所产生的化学反应；以这种含有铟的锡合金为例，合金中的铟含量允许达到0.03-5％的程度，仍然能够具有正常的使用效果。
所述炔醇具有化学立体构造特征，使得锡粉1、助焊剂2、炔醇三种结合物周边的电子密度非常高，形成高极性团，因为焊锡膏中的金属成份，使其向锡粉的表面游离，产生抑制锡粉和活性剂的反应，其结果是抑制锡粉、活性剂的反应，不会因时间变化产生粘度变化。
特别是为了炔醇能够防止锡膏的时间反应变异，所添加的数量尽量以最低限量为宜；相反的，如果炔醇化合物的用量过多，则产生助焊剂的其它成份如树脂、活性剂、触变剂等重量比例减少，导致涂装印刷不良、焊锡的润湿性不佳、焊接性下降、产生锡珠等之不良现象；炔醇的使用量以不超过0.5％为最佳。
优选的，所述锡粉1和助焊剂2的比例合计为100时，所述锡粉1比例范围为80-95％、助焊剂2比例范围为5-20％的比例最适当。
所述焊锡膏调制方法为将锡粉1、助焊剂2、炔醇系化物3同时混合的方法。
本发明实施例的的具体操作步骤为：1、将附表1及附表2中记载的松香、溶剂5、活性剂7、触变剂6及炔醇系化合物3按照比数量放入容器内加热溶解后再冷却，即完成助焊剂之调制；2、使用粒径20-40um的Sn-Pb合金或Sn-Pb-In合金，以锡粉90.5的重量比例和上述之助焊剂9.5的重量比放入容器，经过搅拌均匀后，即完成所述焊锡膏之制作。
发明的焊锡膏置于容器中，放置在25℃环境中保存15天后，采用玻璃棒搅拌容器内之锡膏做结块测试，以判定是否结块。
采用粘度计(MacomuPCU-205)以25℃、10rpm进行测试粘度值。
采用印刷机将焊锡膏在铜积层板上做成电镀膜，进行印刷性能测试。
经过印刷评定后的铜积层板，放入温度230℃的回焊炉中进行焊接，判定其焊接性能。
通过上述具体实施例，本发明的有益效果是：所述焊锡膏能有效的使用于按照常规方法制造之电子部品、电子模块、印刷电路板等的回流焊工艺过程中；与各种锡粉配合使用时，都能使焊锡膏在保存或涂装基板后，开始回流焊制造过程之前的中间放置时间不会发生硬皮膜、结块、粘度变化等不良现象；大幅提升了基板涂装效果、印刷性能和焊接性能；设计新型焊锡膏配方，透过锡粉、助焊剂和炔醇类化合物添加剂的组合，确保焊锡膏具有持久的粘度稳定性，当与含铟成分的合金共用时，也同样不会产生焊锡膏粘度的变化，提高电路板的焊接质量。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
附表1为本发明所公开的一种新型焊锡膏具体实施例1至例6配比与性能评价表
附表2为本发明所公开的一种新型焊锡膏无炔醇系化合物的比较例1与例2的性能评价表
Claims (8)
1.一种新型焊锡膏，其特征在于，包括锡粉、助焊剂、炔醇系化物；所述新型焊锡膏由锡粉、助焊剂、炔醇系化合物按照比例混合加工而成；所述锡粉采用通用焊锡合金、锡-铅合金、锡-锌合金中的一种或者多种合金组合，特别是在所述锡粉中允许添加铜、铋、铟、锑等添加物，所述锡粉形状为圆形、不规则形或者两者的混合物；所述锡粉的粒径范围为5um-50um粒径；所述助焊剂形状为液态或者膏状体，所述助焊剂包括主材料、溶剂、触变剂、活性剂；所述助焊剂按照重量百分比计，其配方比例为主材料为30-75％，溶剂20-60％，触变剂1-10％、活性剂0-20％、助剂0-3％；所述炔醇系化合物数量，如以锡粉和助焊剂的总重量为100，其添加量范围为0.005-1％；所述助焊剂中还适量配比添加有防氧化剂、防臭剂、消光剂等助剂。
2.根据权利要求1所述的一种新型焊锡膏，其特征在于，所述助焊剂的主材料包括松香胶、聚合松香、氢化松香、歧化松香、各种诱导剂及聚脂树脂、合成树脂中的任意一种或者多种混合物组成。
3.根据权利要求1所述的一种新型焊锡膏，其特征在于，所述溶剂由单乙烯基乙二醇、二乙二醇丁醚、己二醇、松油醇等酒精类、安息香酸丁酯、己二酸二乙酯等酯类组成。
4.根据权利要求1所述的一种新型焊锡膏，其特征在于，所述触变剂由硬化蓖麻油、蜜蜡、巴西棕榈蜡、硬脂酸酰胺、烃基硬脂酸等原料组成。
5.根据权利要求1所述的一种新型焊锡膏，其特征在于，所述活性剂由铵卤氢酸盐、有机类酸、有机胺类类等原料制作；所述有机酸类为二乙胺氢溴酸盐、乙二酸、硬脂酸、安息香酸组成；有机胺类为乙胺、二辛酯胺、三乙酯胺组成。
6.根据权利要求1所述的一种新型焊锡膏，其特征在于，所述炔醇系化合物由3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3，5-二甲基-1-已炔-3-醇、2，5-二甲基-3-已炔-2，5-二醇、3，6-二甲基-4-辛炔-6-二醇、2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇化合物中的单独一种或二种以上混合物组成。
7.根据权利要求1所述的一种新型焊锡膏，其特征在于，所述添加物中铟含量允许达到0.03-5％。
8.根据权利要求1所述的一种新型焊锡膏，其特征在于，所述焊锡膏的调制方法为将锡粉、助焊剂、炔醇同时混合、或者将炔醇先和助焊剂混合，然后再与锡粉混合、或者将炔醇和锡粉混合，再与助焊剂混合的三种方法之一。
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