專利名稱：一種用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高分子材料及金屬材料，屬工業(yè)軟釬焊技術領域，具體涉及一種用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏及其制備方法，適合于電子封裝中的通孔工藝、鍍鋅基底上點涂作業(yè)的針管裝錫膏。
背景技術：
錫膏主要用于高頻頭、筆記本散熱器、多層電路板、以及鍍鋅鋼板的點涂式連接。從工藝上來說，它要求錫膏比重大、氣壓擠壓點涂出錫，而現有的點涂式錫膏在作業(yè)過程中容易斷錫、拉尖，導致回流后焊點處空洞率大于10%，甚至25%(IPC標準)。與此同時，在成本的壓力下，業(yè)內已經使用鍍鋅鋼板來替代以往的鍍銅板來實現筆記本散熱模組的連接。但由于鋅的活性太大，表面存在大量鋅的氧化物，對錫膏的低溫存儲穩(wěn)定性、高溫活性等方面提出了更高的要求；另外，點涂式針管裝錫膏在使用過程中還存在以下問題:1、由于退壓后活塞與錫膏分離，無法繼續(xù)擠出錫膏而進行作業(yè)；2、由于錫粉比表面積較大，易產生錫粉的聚積，進而造成膏粉分離，在點涂過程中堵塞針頭無法連續(xù)作業(yè)，尤其是細小的針頭更為明顯；3、由于錫膏中存在不同程度的氣泡，點涂中容易斷錫，導致客戶端對產品進行補焊。又因為錫膏的均勻度不夠，不僅使工作效率低下，且易造成焊點在服役中抵抗外來應力、熱疲勞中暴露問題。此外，現有的錫膏里多含有鹵的有機化合物，不含鹵素的普通有機酸、有機酸脂等活性比較弱，而且有機酸脂和酰胺類化合物在焊接溫度下需要有機胺氫鹵酸鹽的催化才能表現活性，因而活性劑通常由多種活性較弱的有機酸類化合物和活性較強的有機酸胺的氫鹵酸鹽復配來用。但是，現階段電子行業(yè)全力推行綠色環(huán)保，要求完全排除電子產品中的鹵素，然而目前的無鹵錫膏焊接性能較差，生產不良率較高。針對低熔點無鹵錫膏，公布號為CN102513736A的發(fā)明專利給出了一款低溫適合點涂式錫膏，并在專利中提到該專利所述錫膏可用于鍍鋅鋼板的焊接。該專利主要從助焊劑角度調整錫膏的點涂性能，配方以碳氫化合物為基礎體系、有機磷酸為活性體系的主要成分，來實現配方對助焊劑的調節(jié)。本專利從助焊劑和錫粉合金選擇兩方面針對鍍鋅鋼板的適應性焊接以及點涂性能進行調整，配方以有機溶劑為基礎體系，以有機酸、胺、凡士林的配合實現活性與點涂性能，并針對鍍鋅鋼板的焊接中遇到的問題，從原理上進行了改進，將依賴鍍鋅鋼板表面粗糙度的連接改變?yōu)橐越饘倩衔锏男问綄崿F了微連接。公布號為CN102513738A的專利公開了一種連續(xù)點涂式無鹵錫膏及其制備方法，該專利的助焊劑配方和本專利有很大差別，對于錫粉種類以及配合方式等未加描述
發(fā)明內容
:本發(fā)明是針對上述背景技術存在的缺陷，提供一種用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏及其制備方法，該錫膏適合鍍鋅鋼板的焊接，其性能穩(wěn)定、點涂均勻、提高了錫膏連續(xù)點涂的效率。
為了達到上述目的，本發(fā)明實現目的所采取的技術方案是:一種用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏，包括錫粉和助焊劑，其特征在于:所述錫膏中的錫粉和助焊劑的質量百分比含量為:錫粉85 88%，助焊劑12 15%，其中所述錫粉為Sn-30B1-0.5Cu或Sn-40B1-2Zn_0.3Cu ;所述助焊劑由如下質量百分比含量的原料組成:樹脂37 55%，有機酸3.5 8%，有機胺3.5 7%，苯丙三氮唑 0.3 1%，聚酰胺蠟2 3%，縮水甘油醚 2 3.2%，高分子聚合物I 3%，白凡士林 3 5%,有機溶劑余量，以上各個原料的質量百分比含量之和為100%。
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上述所述的樹脂為氫化松香與聚合松香的`組合，其組合比為氫化松香:聚合松香為 1:(1 1.2)。上述所述的有機酸為辛二酸、水楊酸與月桂酸的組合，其組合比為辛二酸:水楊酸:月桂酸為1: (0.5 3):(2 4)。上述所述的有機胺為:乙二胺、三乙醇胺、乙基咪唑的組合，其組合比為三乙醇胺:乙二胺:乙基咪唑為1:(0.5 2):(0.5 2)。上述所述的有機溶劑為環(huán)己基二醇、二乙二醇單乙醚、二甘醇丁醚的組合，其組合比為環(huán)己基二醇:二乙二醇單乙醚:二甘醇丁醚為1: (2 3): (1.25 2.7)。上述所述的高分子聚合物為聚乙二醇，其分子量為1000 3000。為了達到上述目的，本發(fā)明實現目的所采取的另一個技術方案是:一種用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏的制備方法，其特征在于:包含以下步驟:步驟1、制備助焊劑:先按助焊劑組成配比，然后將其中樹脂、有機溶劑、有機酸、縮水甘油醚、白凡士林、苯丙三氮唑加入溫度調控為140±10°C、轉速為1000±50r/min的溫控乳化機內進行溶解、分散、乳化20分鐘后降溫至75±5°C再加入有機胺、聚乙二醇、聚酰胺蠟，以4000± lOOr/min的轉速進行攪拌40分鐘，冷卻至室溫后進行靜置24小時，即得到助焊劑；步驟2、制備錫膏:按質量百分比含量，錫粉為85 88%，助焊劑為12 15%配比，將步驟I得到的助焊劑加入錫膏攪拌機后，加入錫粉，混合均勻即得到錫膏；步驟3、脫泡:將步驟2制得的錫膏裝入針管進行離心豎直脫泡，將多余大氣泡擠出得到所需錫膏，然后將裝有錫膏的針管豎直放置于箱內。本發(fā)明的一種用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏及其制備方法的優(yōu)點和有益效果主要是:1、本發(fā)明由于采用Sn-30B1-0.5Cu，Sn-40Bi_2Zn-0.3Cu錫粉，改變了鍍鋅鋼板的軟釬焊機理，由原來的依靠助焊劑與鍍鋅鋼板表面粗糙度實現連接，變?yōu)橐揽恐竸┡c錫粉中的銅元素與鋅反應形成界面化合物Cu5Zn8,實現微連接。
2、本發(fā)明的點涂式錫膏在作業(yè)過程中不易斷錫、拉尖，回流后焊點處孔洞率小于8%;適合鍍鋅鋼板的微連接，對于降低制造成本有巨大的作用；在退壓后活塞不會與錫膏分離，可以繼續(xù)擠點涂作業(yè)，提高生產率；加入的高分子聚合物與聚酰胺蠟觸變劑的聯合作用使錫膏在作業(yè)過程中不會出現膏粉分離，無針頭堵塞。由于采用脫泡工藝，排出了錫膏中存在氣體，從而緩解了點涂中由于斷錫而造成客戶進行補焊問題。3、本發(fā)明的點涂式錫膏點涂時連續(xù)性良好，可使用于手工、半自動、全自動點涂工藝；實現25號高精密防靜電針頭順利擠出，達到12小時連續(xù)擠出順暢不堵塞；實現27號斜針頭順利擠出，達到12小時連續(xù)擠出順暢；4、本發(fā)明的點涂式錫膏點涂均勻無大小點，且出錫流暢，能夠保證長時間穩(wěn)定作業(yè)；根據IPC-TM-650測試標準測得表面絕緣電阻(溫度85±2°C，濕度85±2%，168小時后)> IO8 Ω，銅鏡腐蝕試驗無任何穿透，銅板腐蝕試驗(經4天，溫度40±3°C，濕度93土5%)與標準板比較無明顯腐蝕跡象；根據JIS-Z-3197測試其擴展率> 75.0%。5、本發(fā)明的錫膏，可廣泛應用于高頻頭、散熱模組等元器件，通孔、3D電路板焊接工藝。實現了鍍鋅鋼板的連接，抑制了由于鋅的活性而引起錫膏的腐蝕、變質、存放問題。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明的用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏及其制備方法作進一步的詳細說明。實施例1一、按質量百分比含量配比錫粉為85%，助焊劑為15% ；其中，錫粉為Sn-30Bi_0.5Cu工業(yè)級錫粉，助焊劑為:氫化松香17%，聚合松香20%，白凡士林5%，辛二酸1%，水楊酸3%，月桂酸4%，三乙醇胺2%，乙二胺1%，乙基咪唑4%，苯丙三氮唑1%，聚乙二醇20003%，聚酰胺蠟2%，縮水甘油醚3%，環(huán)乙基二醇6%，二乙二醇單乙醚12%，二甘醇丁醚16%的混合物。二、制備方法1、制備助焊劑:將樹脂、有機溶劑、有機酸、縮水甘油醚、白凡士林、防老劑中的苯丙三氮唑加入溫度調控為140±10°C、轉速為1000±50r/min，溫控乳化機內進行溶解、分散、乳化20分鐘后降溫至75±5°C再加入有機胺、高分子聚合物、觸變劑，以4000±100r/min的轉速進行攪拌40分鐘，冷卻至室溫后進行靜置24小時，即得到助焊劑。2、制備錫膏:將助焊劑加入錫膏攪拌機，加入錫粉進行混合均勻即得到錫膏；然后將錫膏裝入針管進行離心豎直脫泡，將多余大氣泡擠出，將裝有錫膏的針管豎直放置于箱內。三、本實施例的有益效果本實施例樣品根據IPC-TM-650測試標準測得表面絕緣電阻(溫度85±2°C，濕度85±2%,經168小時后)為2.6 X IO8 Ω ,銅鏡腐蝕試驗無任何穿透,銅板腐蝕試驗(經4天,溫度40±3°C，濕度93±5%)與標準板比較無明顯腐蝕跡象；根據JIS-Z-3197測試其擴展率為 82.1%。實施例2
一、按質量百分比含量配比錫粉為88%，助焊劑為12% ；其中，錫粉為Sn-30Bi_0.5Cu工業(yè)級錫粉，助焊劑原料為:氫化松香20%，聚合松香20%，白凡士林4%，辛二酸2%，水楊酸1%，月桂酸4%，三乙醇胺2%，乙二胺2%，乙基咪唑2%，苯丙三氮唑1%，聚乙二醇20001%，聚酰胺蠟2%，縮水甘油醚3%，環(huán)己基二醇8%，二乙二醇單乙醚18%，二甘醇丁醚10%的混合物。二、制備方法同實施例1。三、本實施例的有益效果本實施例樣品根據IPC-TM-650測試標準測得表面絕緣電阻(溫度85±2°C，濕度85±2%,經168小時后)為2.2 X IO8 Ω ,銅鏡腐蝕試驗無任何穿透,銅板腐蝕試驗(經4天,溫度40±3°C，濕度93±5%)與標準板比較無明顯腐蝕跡象；根據JIS-Z-3197測試其擴展率為 80.4%ο實施例3一、按質量百分比含量配比錫粉為85%，助焊劑為15% ；其中，錫粉為Sn-40B1-2Zn-0.3Cu工業(yè)級錫粉，助焊劑原料:氫化松香18%，聚合松香20%，白凡士林4%，辛二酸2%，水楊酸1%，月桂酸4%，三乙醇胺2%，乙二胺1%，乙基咪唑1%，苯丙三氮唑1%，聚乙二醇20002%，聚酰胺蠟3%,縮水甘油醚2%，環(huán)己基二醇6%，二乙二醇單乙醚18%，二甘醇丁醚15%混合物。二、制備方法同實施例1。三、本實施例的有益效果實施例樣品根據IPC-TM-650測試標準測得表面絕緣電阻(溫度85±2°C，濕度85 土 2%，經過168小時后)為3.1 X IO8 Ω，銅鏡腐蝕試驗無任何穿透，銅板腐蝕試驗(經4天，溫度40±3°C，濕度93±5%)與標準板比較無明顯腐蝕跡象；根據JIS-Z-3197測試其擴展率為82.2%ο實施例4一、按質量百分比含量配比錫粉為88%，助焊劑為12% ；其中，錫粉為Sn-40B1-2Zn-0.3Cu工業(yè)級錫粉，助焊劑原料:氫化松香25%，聚合松香30%，白凡士林3%，辛二酸0.5%，水楊酸1%，月桂酸2%，三乙醇胺1%，乙二胺2%，乙基咪唑0.5%，苯丙三氮唑0.3%，聚乙二醇20002%，聚酰胺蠟2.5%，縮水甘油醚3.2%，環(huán)己基二醇6%，二乙二醇單乙醚12%，二甘醇丁醚9%混合物。二、制備方法同實施例1。三、本實施例的有益效果由于松香比例增大，可以適當減少有機酸的含量，保持防老劑體系不變化，和前面三個實施例比較，焊接后殘留稍硬。本實施例樣品根據IPC-TM-650測試標準測得表面絕緣電阻(溫度85±2°C，濕度85 土 2%，經過168小時后)為3.7 X IO8 Ω，銅鏡腐蝕試驗無任何穿透，銅板腐蝕試驗(經4天，溫度40±3°C，濕度93±5%)與標準板比較無明顯腐蝕跡象；根據JIS-Z-3197測試其擴展率為79.3%。對以上四個實施例樣品進行點涂工藝相關性能檢測，結果見表I。綜上所述，本發(fā)明的錫膏，通過對合金成分優(yōu)選，并在助焊膏配方中加入了對鋅有效的緩蝕成分，實現了鍍鋅鋼板的焊接。加入的高分子聚合物、白凡士林與觸變劑的聯合作用使錫膏在作業(yè)過程中不會出現膏粉分離，無針頭堵塞。采用脫泡、擠泡、靜置工藝，排出了錫膏中存在氣體，從而緩解了點涂中由于斷錫而造成生產效率低下、補焊等問題。表I各實施例與點涂工藝相關項目測試結果
權利要求
1.一種用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏，包括錫粉和助焊劑，其特征在于:所述錫膏中的錫粉和助焊劑的質量百分比含量為:錫粉85 88%，助焊劑12 15%，其中所述錫粉為Sn-30B1-0.5Cu或Sn-40B1-2Zn_0.3Cu ;所述助焊劑由如下質量百分比含量的原料組成: 樹脂37 55%， 有機酸3.5 8%， 有機胺3.5 7%， 苯丙三氮唑 0.3 1%， 聚酰胺蠟 2 3%， 縮水甘油醚 2 3.2%, 高分子聚合物I 3%， 白凡士林 3 5%, 有機溶劑 余量， 以上各個原料的質量百分比含量之和為100%。
2.根據權利要求1所述的一種用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏，其特征在于:所述的樹脂為氫化松香與聚合松香的組合，其組合比為氫化松香:聚合松香為1: (I 1.2)。
3.根據權利要求1所述的一種用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏，其特征在于:所述的有機酸為辛二酸、水楊酸與月桂酸的組合，其組合比為辛二酸:水楊酸:月桂酸為1:(0.5 3):(2 4)。
4.根據權利要求1所述的一種用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏，其特征在于:所述的有機胺為:乙二胺、三乙醇胺、乙基咪唑的組合，其組合比為三乙醇胺:乙二胺:乙基咪唑為1:(0.5 2):(0.5 2)。
5.根據權利要求1所述的一種用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏，其特征在于:所述的有機溶劑為環(huán)己基二醇、二乙二醇單乙醚、二甘醇丁醚的組合，其組合比為環(huán)己基二醇:二乙二醇單乙醚:二甘醇丁醚為1: (2 3): (1.25 2.7)。
6.根據權利要求1所述的一種用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏，其特征在于:所述的高分子聚合物為聚乙二醇，其分子量為1000 3000。
7.一種根據權利要求1所述的用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏的制備方法，其特征在于:包含以下步驟: 步驟1、制備助焊劑:先按助焊劑組成配比，然后將其中樹脂、有機溶劑、有機酸、縮水甘油醚、白凡士林、苯丙三氮唑加入溫度為140±10°C、轉速為1000±50r/min的溫控乳化機內進行溶解、分散、乳化20分鐘后降溫至75±5°C再加入有機胺、聚乙二醇、聚酰胺蠟，以4000±100r/min的轉速進行攪拌40分鐘，冷卻至室溫后進行靜置24小時，即得到助焊劑；步驟2、制備錫膏:按質量百分比含量，錫粉為85 88%，助焊劑為12 15%配比，將步驟I得到的助焊劑加入錫膏攪拌機后，加入錫粉，混合均勻即得到錫膏； 步驟3、脫泡:將步驟2制得的錫膏裝入針管進行離心豎直脫泡，將多余大氣泡擠出得到所需錫膏，然后將裝有錫膏的針管豎直放置于箱內。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鍍鋅鋼板的點涂式無鹵錫膏及其制備方法，所述錫膏按質量百分比含量由錫粉為85～88%，助焊劑為12～15%組成，其中所述錫粉為Sn-30Bi-0.5Cu或Sn-40Bi-2Zn-0.3Cu；所述助焊劑由樹脂為37～55%，有機酸為3.5～8%，有機胺為3.5～7%，苯丙三氮唑為0.3～1%，聚酰胺蠟為2～3%，縮水甘油醚為2～3.2%，高分子聚合物為1～3%，白凡士林為3～5%，余量為有機溶劑組成，所述錫膏的制備方法是先按配比制備助焊劑，然后將制得的助焊劑按配比與錫粉放入攪拌機混合均勻得到錫膏，再將錫膏裝入針管進行離心豎直脫泡。本發(fā)明不含鉛和鹵素，并由于采用了脫泡工藝，確保焊后孔洞率低于8%，還由于配方采用不同溫度范圍內的活性劑與溶劑相互配合，保證整個焊接過程中的活性需求，解決了鍍鋅鋼板不好焊和點涂中易斷錫的現象。
文檔編號B23K35/363GK103084756SQ20131004127
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權日2013年2月4日
發(fā)明者王小京, 陳欽, 邵輝, 陳云霞, 郭平義, 劉寧 申請人:江蘇科技大學