專利名稱：無鉛無鹵焊錫膏及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子元器件組裝用的焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體是涉 及一種無鉛無鹵焊錫膏及其制備方法。本發(fā)明適用于高環(huán)保高可靠性 要求的電子通訊、電器、汽車等領(lǐng)域的電子組裝與封裝。
背景技術(shù)：
隨著電子電器等工業(yè)的發(fā)展，焊接材料也得到了廣泛的應(yīng)用。在 焊接材料的發(fā)展過程中，錫鉛合金一直是最優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)的焊接材料， 而且焊接工藝成熟。但是，隨著人類環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，鉛及其化合物 對(duì)人體的危害及對(duì)環(huán)境的污染，越來越被人類所重視。另外，電子組件中使用的鹵素對(duì)于環(huán)境和人類健康也會(huì)產(chǎn)生很大 的影響，這個(gè)問題也正日益得到關(guān)注。電路板及電子產(chǎn)品不完全燃燒 的副產(chǎn)物可能包括二惡英和呋喃類化合物以及酸性或腐蝕性氣體， 且在環(huán)境中能存在多年，甚至終身累積于生物體，無法排出。多數(shù)情 況下，印刷電路板、模具組件、連接器和線路導(dǎo)管等中都可發(fā)現(xiàn)鹵素。 這些鹵化合物之所以被應(yīng)用是因?yàn)樗鼈兡芤韵嗟土某杀咎峁﹥?yōu)秀 的熱阻性能，也可作為某些電路板組裝材料的原材料以保證催化劑在 工藝溫度增加時(shí)能繼續(xù)工作。為減少對(duì)人體和生態(tài)環(huán)境的污染，世界各國(guó)都已經(jīng)對(duì)電子電器產(chǎn)品中的鉛和鹵素等污染物采取了嚴(yán)格的限禁措施，2006年7月歐盟開始實(shí)施RoHS標(biāo)準(zhǔn)，其中鉛(Pb)、汞(Hg)、六價(jià)鉻(0+6)、多溴聯(lián)苯 (PBBs)、多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)含量低于1000ppm,鎘(Cd)的含量低于 100ppm;隨著世界各國(guó)對(duì)電子報(bào)廢品環(huán)保問題的逐漸重視，2008年， 國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)提出了電子電器產(chǎn)品新的"無鹵素"環(huán)保要求， 其具體要求為溴化合物〈900ppm、氯化合物〈900卯m、同時(shí)，溴化合 物+氯化合物〈1500ppm;隨后國(guó)際知名電子企業(yè)如戴爾(Dell)、惠 普(Hp)、索尼(Sony)、聯(lián)想(Lenovo)等實(shí)施無鹵素電子產(chǎn)品，以限制 或消除組裝材料產(chǎn)品中的鹵素。中國(guó)是制造業(yè)及產(chǎn)品出口大國(guó)，為使 我國(guó)電子產(chǎn)品符合RoHS及無鹵素環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，保證產(chǎn)品自身的環(huán)保性 能、提高產(chǎn)品的質(zhì)量及出口量，采用無鉛無鹵錫膏對(duì)電子電器等產(chǎn)品進(jìn)行組裝和封裝已成當(dāng)務(wù) 之急。本發(fā)明開發(fā)的無鉛無鹵錫膏無毒無害、焊接可靠性優(yōu)良，完全滿 足RoHS及國(guó)際電工委員會(huì)無鹵素等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，能幫助電子組裝等行業(yè) 以更清潔、更環(huán)保的工藝制造產(chǎn)品，而且這些產(chǎn)品在使用期間及丟棄 時(shí)更安全和符合環(huán)保要求。因此，無鉛無鹵焊錫膏是電子電器產(chǎn)品焊 接組裝發(fā)展的新趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種不含鉛和 鹵素的助焊膏，配制一種無鉛無鹵焊錫膏。這種焊錫膏既能滿足現(xiàn)有 焊接工藝，又能使其焊接產(chǎn)品更符合環(huán)保要求。該錫膏可廣泛應(yīng)用于 電子通訊、電器、汽車等領(lǐng)域的無鉛無鹵素電子組裝與封裝。本發(fā)明的另一 目的在于提供該無鉛無鹵焊錫膏的制備方法。 本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是，將超細(xì)的錫銀銅、錫鉍等無鉛合金粉體加入無鉛無鹵助焊膏中，調(diào)和成均勻的無鉛無鹵焊錫膏，用于電子組裝與封裝。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了如下的技術(shù)方案 無鉛無鹵焊錫膏，包括無鉛無鹵的助焊膏和均勻分布于其中的無 鉛合金粉體，按重量百分比計(jì)，其組成如下無鉛合金粉體85% 91%、助焊膏9% 15%，所述無鉛合金粉體為SnAgCu球形金屬合金粉末。所述SnAgCu球形金屬合金粉末的以組分含量重量百分比為Sn: Ag: Cu二96.5: 3: 0.5，誤差《0.5%為標(biāo)準(zhǔn)；所述SnAgCu球形金屬合 金粉的球形率》95%;所述SnAgCu球形金屬合金粉的粒徑為 20[om-45|om。按重量百分比計(jì)，所述助焊膏由以下組分組成樹脂40% 60%、 溶劑30% 50%、有機(jī)酸5% 10%、表面活性劑4% 8%、觸變劑 3% 5%、抗氧劑1% 3%。所述助焊膏按重量百分比由以下組分組成樹脂40%-60%、溶劑30%-50%、有機(jī)酸5%-10%、表面活性劑4%- 8%、觸變劑3%_5%、抗氧劑1%_3%。所述的樹脂為聚合松香、高溫改性樹脂、氫化松香樹脂、丙烯酸 樹脂中的一種或幾種的組合。所述的溶劑為二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、三乙二醇丙醚、乙二醇苯醚、丙二醇苯醚中的一種或幾種的組合。所述的有機(jī)酸為丁二酸、己二酸、油酸、酒石酸、蘋果酸、甲酸、 水楊酸中的一種或幾種的組合。所述的觸變劑為氫化蓖麻油、乙撐雙硬脂酰胺、聚酰胺樹脂、脂 肪酸酰胺蠟中的一種或幾種的組合。所述的表面活性劑為有機(jī)胺中的甲胺、三甲胺、苯胺、乙二胺、 二乙丙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、芳香胺中的一種或幾種組合。所述的抗氧劑為抗氧劑BHT、抗氧劑DLTP、抗氧劑1010、抗氧劑 168、抗氧劑1076、抗氧劑T501中的一種或幾種組合。 無鉛無鹵焊錫膏的制備方法如下-(1) 將助焊膏的各組分按所選比例混合均勻，并加熱至完全溶 解后自然冷卻到室溫；(2) 將所制組合物在5-l(TC環(huán)境下冷藏制得助焊膏；(3 )按所選比例將SnAgCu焊錫粉和助焊膏置于分散機(jī)內(nèi)攪拌均勻，按要求分裝，在5-10'C環(huán)境下保存。本發(fā)明所提供的無鉛無鹵焊錫膏，使用時(shí)采用常規(guī)的焊接方法和工藝進(jìn)行焊接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果 本發(fā)明所提供的無鉛無鹵焊錫膏，表面活性好、膏體均勻細(xì)膩、無異味，性能符合焊接要求，具有優(yōu)異的熱枬塌性、潤(rùn)濕性、導(dǎo)電性、焊接性和力學(xué)性能等。


下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明 圖l為回流焊接曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合說明書附圖及具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 實(shí)施例l:A:助焊膏配方聚合松香22%、高溫改性樹脂26%、 二乙二醇丁醚20%、 二乙二醇 己醚14%、 丁二酸4. 5%、油酸4%、氫化蓖麻油4%、甲胺3%、乙二胺 3%、抗氧劑BHT 1.5%，先按組分比例混合均勻，加熱至完全溶解后自 然冷卻到室溫，再將該組合物在5-l(TC環(huán)境下冷藏制得助焊膏。B:焊錫膏制備選擇重量百分比例為Sn: Ag: Cu=96. 5: 3:0. 5，粒徑為25 u m-45 u m 的SnAgCu焊錫粉，將重量百分比為89: ll焊錫粉和助焊膏置于分散機(jī) 內(nèi)攪拌均勻，按要求分裝，在5-l(TC環(huán)境下保存。原材料均為無鉛無鹵素材料，測(cè)試結(jié)果滿足RoHS及無鹵素指令要求。實(shí)施例2:A:助焊膏配方高溫改性樹脂24%、氫化松香樹脂21%、 二乙二醇丁醚18%、三乙 二醇丙醚17%、己二酸5%、酒石酸3%、氫化蓖麻油3%、乙撐雙硬脂酰 胺1%、三甲胺4%、 二乙二胺2%、抗氧劑BHT 1%、抗氧劑1010 1%先按 組分比例混合均勻，加熱至完全溶解后自然冷卻到室溫，再將該組合物在5-l(TC環(huán)境下冷藏制得助焊膏。 B:焊錫膏制備選擇重量百分比例為Sn: Ag: Cu=96. 5: 3: 0. 5，粒徑為20pm-45iom 的SnAgCu焊錫粉，將重量百分比為88. 5:11. 5焊錫粉和助焊膏置于分 散機(jī)內(nèi)攪拌均勻，按要求分裝，在5-l(TC環(huán)境下保存。原材料均為無 鉛無鹵素材料，測(cè)試結(jié)果滿足ROHS及無鹵素指令要求。 實(shí)施例3:A:助焊膏配方聚合松香30%、氫化松香樹脂10%、丙烯酸樹脂5%、乙二醇苯醚15%、 丙二醇苯醚22%、聚酰胺樹脂l. 5%、脂肪酸酰胺蠟2. 5%、蘋果酸4%、 水楊酸4%、苯胺2%、芳香胺2%、抗氧劑168 1%、抗氧劑1076 1%先按 組分比例混合均勻，加熱至完全溶解后自然冷卻到室溫，再將該組合 物在5-l(TC環(huán)境下冷藏制得助焊膏。B:焊錫膏制備選擇重量百分比例為Sn: Ag: Cu=96. 5: 3: 0. 5，粒徑為20[rni-45^m的SnAgCu焊錫粉，將重量百分比為88: 12焊錫粉和助焊膏置于分散機(jī) 內(nèi)攪拌均勻，按要求分裝，在5-l(TC環(huán)境下保存。原材料均為無鉛無 鹵素材料，測(cè)試結(jié)果滿足RoHS及無鹵素指令要求。 附圖1是實(shí)施例3的焊接溫度曲線圖建議本發(fā)明無鉛無鹵焊錫膏的作業(yè)程序，如圖1所示，途中橫坐 標(biāo)為時(shí)間/s，縱坐標(biāo)為焊接溫度/'C，圖中從左到右的4個(gè)線段依次為a.預(yù)熱區(qū):溫升速度為1-3°C/S; b.浸濡區(qū):最大溫升速度〈2"C/s;c.回焊區(qū)溫升速度為2-3'C/s，最高溫度為230-245°C;時(shí)間為217°C (熔點(diǎn))以上50-90s，高于220。C時(shí)間為20-50s; d.冷卻區(qū)溫降 <4°C/s。生產(chǎn)表明本發(fā)明能夠滿足電子線路板焊接加工工藝要求。以上是關(guān)于本發(fā)明的例子和描述而已，并非來限制本發(fā)明實(shí)施范 圍。說明書中明確敘述了本發(fā)明成份分析，這些成份標(biāo)準(zhǔn)是和本發(fā)明 的技術(shù)分不開的。因此，盡管說明書參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì) 的說明，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們?nèi)匀豢梢詫?duì)發(fā)明進(jìn) 行修改或者等同替換；并且一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方 案及其改進(jìn)，均應(yīng)包括在本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.無鉛無鹵焊錫膏，其特征在于包括無鉛無鹵的助焊膏和均勻分布于其中的無鉛合金粉體，按重量百分比計(jì)，其組成如下無鉛合金粉體85％～91％、助焊膏9％～15％，所述無鉛合金粉體為SnAgCu球形金屬合金粉末。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無鉛無鹵焊錫膏，其特征在于所述SnAgCu球形金屬合金粉末的以組分含量重量百分比為Sn: Ag: Cu二96.5: 3: 0.5，誤差《0.5%為標(biāo)準(zhǔn)；所述SnAgCu球形金屬合金粉 的球形率》95%;所述SnAgCu球形金屬合金粉的粒徑為20nm-45^im。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無鉛無鹵焊錫膏，其特征在于按 重量百分比計(jì)，所述助焊膏由以下組分組成樹脂40% 60%、溶劑: 30% 50%、有機(jī)酸5% 10%、表面活性劑4% 8%、觸變劑3% 5%、抗氧劑1% 3%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的無鉛無鹵焊錫膏，其特征在于所述的樹脂為聚合松香、高溫改性樹脂、氫化松香樹脂、丙烯酸樹脂中的一 種或幾種的組合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無鉛無鹵焊錫膏，其特征在于所述的溶劑為二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、三乙二醇丙醚、乙二醇苯醚、 丙二醇苯醚中的一種或幾種的組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無鉛無鹵焊錫膏，其特征在于所述的有機(jī)酸為丁二酸、己二酸、油酸、酒石酸、蘋果酸、甲酸、水楊酸中的一種或幾種的組合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無鉛無鹵焊錫膏，其特征在于所述的 觸變劑為氫化蓖麻油、乙撐雙硬脂酰胺、聚酰胺樹脂、脂肪酸酰胺蠟 中的一種或幾種的組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的無鉛無鹵焊錫膏，其特征在于所述的表面活性劑為有機(jī)胺中的甲胺、三甲胺、苯胺、乙二胺、二乙丙胺、 二乙醇胺、三乙醇胺、芳香胺中的一種或幾種組合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的無鉛無鹵焊錫膏，其特征在于所述 的抗氧劑為抗氧劑BHT、抗氧劑DLTP、抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧 劑1076、抗氧劑T501中的一種或幾種組合。
10. 權(quán)利要求l所述的無鉛無鹵焊錫膏的制備方法，其特征在于 包括如下步驟(1) 將助焊膏的各組分按所選比例混合均勻，并加熱至完全溶 解后自然冷卻到室溫；(2) 將所制組合物在5-l(TC環(huán)境下冷藏制得助焊膏；(3) 按所選比例將SnAgCu焊錫粉和助焊膏置于分散機(jī)內(nèi)攪拌均 勻，按要求分裝，在5-l(TC環(huán)境下保存。
全文摘要
本發(fā)明包括無鉛無鹵的助焊膏和均勻分布于其中的無鉛合金粉體，按重量百分比計(jì)其組成如下無鉛合金粉體85％～91％，助焊膏9％～15％；所述無鉛合金粉體為SnAgCu球形金屬合金粉末。本發(fā)明的制備方法包括如下步驟(1)將助焊膏的各組分按所選比例混合均勻，并加熱至完全溶解后自然冷卻到室溫；(2)將所制組合物在5-10℃環(huán)境下冷藏制得助焊膏；(3)按所選比例將SnAgCu焊錫粉和助焊膏置于分散機(jī)內(nèi)攪拌均勻，按要求分裝，在5-10℃環(huán)境下保存。本發(fā)明既能滿足現(xiàn)有焊接工藝，又能使其焊接產(chǎn)品更符合環(huán)保要求。
文檔編號(hào)B23K35/362GK101618487SQ20091016281
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者錢雪行 申請(qǐng)人:深圳市晨日科技有限公司