專利名稱：：一種免清洗無鉛焊錫絲及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種免清洗無鉛焊錫絲及其制備方法。
背景技術(shù)：
：目前，無鉛焊錫絲系由無鉛焊料與免清洗助焊劑組成，采用冷壓機將無鉛焊料擠壓成絲狀時，使液態(tài)的免清洗助焊劑同步擠入無鉛焊絲的空芯中，填充組成免清洗無鉛焊錫絲，最后拉拔制成一定規(guī)格的無鉛焊錫。國內(nèi)外無鉛焊錫絲均存在焊劑飛濺大、鹵化物多量添加、煙霧多，焊劑含鹵，殘留焊劑易發(fā)生裂紋，絕緣電阻低，腐蝕性大等問題。申請?zhí)枮?00710035046.7的中國發(fā)明專利申請公開了一種無鉛焊錫用無鹵素免清洗助焊劑，其主要由有機酸類活化劑、非離子表面活性劑、有機胺類及其衍生物以及成膜物質(zhì)如松香組成。該助焊劑可焊性較好，粒子殘留量少，表面絕緣電阻高，但是該助焊劑仍存在耐熱性差、臭味和飛濺大等問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐熱性好、無鹵素，焊劑飛濺少、臭味少、焊劑殘渣無腐蝕性、實用性強、焊后電絕緣性好、殘留焊劑無裂紋發(fā)生、可靠性高的免清洗無鉛焊錫絲。本發(fā)明還要提供一種免清洗無鉛焊錫絲的制備方法。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案一種免清洗無鉛焊錫絲，由無鉛焊料與免清洗助焊劑組成，該無鉛焊錫絲中，免清洗助焊劑的質(zhì)量百分含量為23%。以無鉛焊料的總重量計，無鉛焊料由Cu0.50.7%、Ni0.030.05%、P0.010.02%、Ga0.0050.01%及余量為Sn組成；以免清洗助焊劑的總重量計，免清洗助焊劑由有機酸活性劑1.04.0%、鹵代物活性劑0.55.0%、耐熱性樹脂2.0~5.0%、助溶劑1.04.0%、髙沸點溶劑2.05.0%及余量為改性松香組成，助溶劑為酯類化合物，髙沸點溶劑為SAF-25、癸二酸二辛酯、苯甲酸芐酯、己二酸二辛酯中的一種或多種的混合溶劑。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，無鉛焊料由Cii0.50.7%、Ni0.030.05%、P0.010.02%、Ga0.0050.01%及余量為Sn組成。所述的鹵代物活性劑優(yōu)選為溴代物和氯代物的混合物。其中，氯代物為5-氯代水楊酸，溴代物為溴代十六烷基吡啶、二溴丁烯二醇及二溴丁二酸中的一種或多種的混合物。耐熱性樹脂優(yōu)選為12-羥基硬脂酸甲酯、氧化聚乙烯蠟中的一種或它們的混合物。助溶劑可以是乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯中的一種或多種的混合物。本發(fā)明的另一種技術(shù)方案是一種上述免清洗無鉛焊錫絲的制備方法，包括如下步驟(1)、制備免清洗無鉛焊料助焊劑；(2)、制備無鉛焊料將Sii加溫至550600'C,待溶解后，首先加入事先配好的Sn-Ni合金，攪拌0.51.5h使Sn-Ni熔解，然后加入事先配好的Sn-Cu合金，攪拌0.51.5h使Sn-Cu合金溶解，降溫至380450'C,加入事先配好的Sn-P合金和Sn-Ga合金，攪拌使溶解，保溫12h,降溫至300350'C,澆制成錠即為所述的無鉛焊料；(3)、采用冷壓機將無鉛焊料擠壓成絲狀，同時免清洗無鉛焊料助焊劑加熱熔融，其呈液態(tài)形式注入到無鉛焊絲的空芯中，最好拉拔制成所需規(guī)格的無鉛焊錫絲。免清洗無鉛焊料助焊劑的制備采用常規(guī)工藝制備，可以按如下步驟操作在帶有攪拌與加熱器的容器內(nèi)加入配方量的改性松香，加熱并攪拌使改性松香完全熔化，然后在130150T下加入配方量的高沸點溶劑，攪拌均勻后，加入配方量的有機酸活性劑、鹵代物活性劑及助溶劑，攪拌均勻，最后加入配方量的耐熱性樹脂，直至攪拌均勻即得所述的免清洗無鉛焊料助焊劑。由于采取以上技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下技術(shù)效果1、本發(fā)明的無鉛焊料主要成分為Sii和Cu，不含Ag，生產(chǎn)成本低；相比傳統(tǒng)的Sn-Cu無鉛焊料，本發(fā)明中添加有微量的Ni,解決了eSn易與Cii元素形成Cii6Sn5相金屬化合物，防止化合物品相隨溫度和時間的變化長大而影響焊料的物理性能，焊料的流動性提高，波峰焊、手工焊時的實用性好，焊點外表面結(jié)晶細致光亮、美觀；另外，無鉛焊料中還添加有P和Ga,其可提髙無鉛焊絲的抗氧化性，并可降低焊料與被焊接表面的自由能，進一步提高焊料的潤濕性，同時促使焊料結(jié)晶細化，提髙焊點的光亮度。2、本發(fā)明的免清洗助焊劑優(yōu)選耐熱性樹脂來提髙焊劑的塑性以及絕緣電阻，以減少飛濺性，通過鹵代物與有機酸相互配合來提髙焊劑的持續(xù)活性及絕緣電阻，促進殘留焊劑中的活性離子量完全達到電遷移及離子污染度的免清洗要求，滿足離子當(dāng)量濃度3!igNaCl/cii^當(dāng)量；另外，髙沸點溶劑和酯類的助溶劑均帶有水果香味，改善活性劑活化分解時釋放胺臭味的目的，而采用鹵代物加上有機酸替代傳統(tǒng)的含有機胺的鹵化物，實現(xiàn)了焊絲無鹵的目的。本發(fā)明焊錫絲表面絕緣電阻大于等于lxlOuQ,電遷移大于等于lxl0"n,離子污染度小于等于3ligNaCl/cm2,擴展率大于等于80%,均滿足并超出SJ/T11168-98免清洗焊接用焊錫絲(Sn/Pb)標準的性能指標要求。具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細的說明，但并不限于這些實施例。實施例1:按照本實施例的免清洗無鉛焊錫絲由2.5%的助焊劑和97.5%的無鉛焊料組成，其中無鉛焊料由0.7%的Cu，0.03%的Ni，0.005%的Ga，0.01。/。的P以及余量為Sn組成，其中含量均為質(zhì)量百分含量。助焊劑由精制氫化松香82%、苯甲酸1.5%、己二酸1.0%、12-羥基硬脂酸甲酯4.0%、氧化聚乙烯蠟2.0%、5-氯代水楊酸1.5%、二溴丁烯二醇2.0。/。、乙酸丁酯3.0%及SAF-253.0%組成。免清洗無鉛焊錫絲的制備方法包括如下步驟(1)、制備助焊劑在帶有攪拌與加熱器的容器內(nèi)加入82g精制改性松香，加熱并攪拌使精制改性松香完全熔化，然后在130'C下加入3gSAF-25,攪拌均勻后，加入1.5g苯甲酸、lg己二酸、1.5g5-氯代水楊酸、2g二溴丁烯二醇及3g乙酸丁酯，攪拌均勻，最后加入4g12-羥基硬脂酸甲酯及2g氧化聚乙烯蠟，直至攪拌均勻即得助焊劑。(2)、制備無鉛焊料首先配制Sn-Cu、Sn-Ni、Sn-P以及Sn-Ga中間合金；然后將配方量的Sn加入熔煉爐，升溫至550X:，待Sn溶解后先加入配比量的Sn-Ni中間合金，溶解后攪拌40分鐘后加入配比量的Sn-Cii中間合金，溶解后攪拌30分鐘，將無鉛焊料降溫至400X:后，加入Sn-P、Sn-Ga中間合金，并攪拌和保溫l小時，降溫至350'C即可澆制成錠，備用。(3)、采用冷壓機將無鉛焊料擠壓成絲狀，同時免清洗無鉛焊料助焊劑加熱熔融，其呈液態(tài)形式注入到無鉛焊絲的空芯中，最好拉拔制成所需規(guī)格的無鉛焊錫絲。本發(fā)明中拉制成絲徑lmm。實施例2:無鉛焊錫絲由2.5%的助焊劑和97.5。/。的無鉛焊料組成。無鉛焊料的組成為0.6%的Cu，0.04%的Ni，0.005%的Ga,0.01%的P以及余量為Sn。助焊劑的組成為精制氫化松香84.5%、己二酸2.5%、5-氯代水楊酸2.0%、二溴丁烯二醇2.0%、氧化聚乙烯蠟3.0%、丁酸乙酯3.0%及SAF-253.0%。免清洗無鉛焊錫絲的制備方法包括如下步驟(1)、制備助焊劑在帶有攪拌與加熱器的容器內(nèi)加入84.5g精制改性松香，加熱并攪拌使精制改性松香完全熔化，然后在150'C下加入3gSAF-25,攪拌均勻后，加入2.5g己二酸、2g5-氯代水楊酸、2g二溴丁烯二醇及3g乙酸丁酯，攪拌均勻，最后加入3g氧化聚乙烯蠟，直至攪拌均勻即得助焊劑。(2)、制備無鉛焊料首先配制Sn-Cu、Sn-Ni、Sn-P以及Sn-Ga中間合金；然后將配方量的Sn加入熔煉爐，升溫至600'C，待Sn溶解后先加入配比量的Sn-Ni中間合金，溶解后攪拌30分鐘后加入配比量的Sn-Cii中間合金，溶解后攪拌30分鐘，將無鉛焊料降溫至400'C后，加入Sn-P、Sn-Ga中間合金，并攪拌和保溫l小時，降溫至350'C即可澆制成錠，備用。(3)、同實施例1。實施例3:無鉛焊錫絲由3。/。的助焊劑和97%的無鉛焊料組成。無鉛焊料的組成為0.5%的Cu，0.05。/。的Ni,0.01。/。的Ga,0.02V。的P以及余量為Sn。助焊劑的組成為精制氫化松香85.5%、己甲酸1.5%、反丁烯二酸1.0%、5-氯代水楊酸2.0%、二溴丁烯二酸2.0%、氧化聚乙烯蠟3.0%、乙酸丁酯2%、SAF-253.0%。制備方法與實施例2相同。將上述實施例13所得免清洗無鉛焊錫絲，依據(jù)SJ/T11273-2002標準進行測試，結(jié)果見表1。表1電子級免清洗無鉛焊錫絲性能測試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表l可以看出，實施例1~3的無鉛焊錫絲不含鹵素離子，焊后銅鏡腐蝕不穿透，電遷移后絕緣電阻均大于〉lxl01111，遠遠超出ST/T11273-2002標準的要求。另外，焊錫絲的擴展率均大于85%,無鉛焊絲流動性增強；焊點不會出現(xiàn)橋連，焊絲的斷變性能增強，可減薄焊料與PCBCu箔擴展層，有利于焊點壽命提髙。另外，與常規(guī)的Sn-Cu系無鉛焊絲相比，每公斤價格下降30元，產(chǎn)品成本大為減小。權(quán)利要求1、一種免清洗無鉛焊錫絲，由無鉛焊料與免清洗助焊劑組成，其特征在于所述的無鉛焊錫絲中，免清洗助焊劑的質(zhì)量百分含量為2～3％，其中，以無鉛焊料的總重量計，無鉛焊料由Cu0.5～0.7％、Ni0.03～0.05％、P0.01～0.02％、Ga0.005～0.01％及余量為Sn組成；以免清洗助焊劑的總重量計，免清洗助焊劑由有機酸活性劑1.0～4.0％、鹵代物活性劑0.5～5.0％、耐熱性樹脂2.0～5.0％、助溶劑1.0～4.0％、高沸點溶劑2.0～5.0％及余量為改性松香組成，助溶劑為酯類化合物，所述的高沸點溶劑為SAF-25、癸二酸二辛酯、苯甲酸芐酯、己二酸二辛酯中的一種或多種的混合溶劑。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種免清洗無鉛焊錫絲，其特征在于所述的無鉛焊料由Cu0.50.7%、Ni0.030.05%、P0.010.02%、Ga0.005~0.01%及余量為Sn組成。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種免清洗無鉛焊錫絲，其特征在于所述的鹵代物活性劑為溴代物和氯代物的混合物。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種免清洗無鉛焊錫絲，其特征在于所述的氯代物為5-氯代水楊酸，所述的溴代物為溴代十六烷基吡啶、二溴丁烯二醇及二溴丁二酸中的一種或多種的混合物。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種免清洗無鉛焊錫絲，其特征在于所述的耐熱性樹脂為12-羥基硬脂酸甲酯、氧化聚乙烯蠟中的一種或它們的混合物。6、一種權(quán)利要求1所述的免清洗無鉛焊錫絲的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)、制備免清洗無鉛焊料助焊劑；(2)、制備無鉛焊料將Sii加溫至550600X:,待溶解后，首先加入事先配好的Sn-Ni合金，攪拌0.51.5h使Sn-Ni熔解，然后加入事先配好的Sn-Cii合金，攪拌0.51.5h使Sn-Cu合金溶解，降溫至380450"C,加入事先配好的Sn-P合金和Sn-Ga合金，攪拌使溶解，保溫l~2h,降溫至300350",澆制成錠即為所述的無鉛焊料；(3)、采用冷壓機將無鉛焊料擠壓成絲狀，同時免清洗無鉛焊料助焊劑加熱熔融，其呈液態(tài)形式注入到無鉛焊絲的空芯中，最好拉拔制成所需規(guī)格的無鉛焊錫絲。全文摘要本發(fā)明涉及一種免清洗無鉛焊錫絲及其制備方法，無鉛焊錫絲由2～3％的助焊劑和97～98％的無鉛焊料組成，其中，無鉛焊料由Cu0.5～0.7％、Ni0.03～0.05％、P0.01～0.02％、Ga0.005～0.01％及余量為Sn組成；免清洗助焊劑由有機酸活性劑1.0～4.0％、鹵代物活性劑0.5～5.0％、耐熱性樹脂2.0～5.0％、助溶劑1.0～4.0％、高沸點溶劑2.0～5.0％及余量為改性松香組成，助溶劑為酯類化合物，高沸點溶劑為SAF-25、癸二酸二辛酯、苯甲酸芐酯、己二酸二辛酯中的一種或多種的混合溶劑。該焊錫絲在制備時，關(guān)鍵在于首先形成Sn與其它金屬的合金，然后再依次加入錫中進行熔煉。本發(fā)明無鉛焊錫絲耐熱性好、無鹵素，焊劑飛濺少、臭味少、焊劑殘渣無腐蝕性、實用性強、焊后電絕緣性好、殘留焊劑無裂紋發(fā)生、可靠性高。文檔編號B23K35/26GK101391350SQ200810195090公開日2009年3月25日申請日期2008年11月5日優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日發(fā)明者徐菊英,王國銀,王文明申請人:太倉市首創(chuàng)錫業(yè)有限公司