專利名稱:樹脂型錫焊助焊劑的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于適用錫焊的樹脂型錫焊助焊劑的配方。
以錫鉛基為焊料的錫焊技術(shù)是電子工業(yè)重要的生產(chǎn)技術(shù)之一，實(shí)踐證明印刷電路中的虛焊缺陷是電子裝置的主要隱患，而電子元器件引線與印刷電路板之間的可焊性欠佳是造成虛焊的主要原因，為了解決這個(gè)問題，提高電子元器件引線與印刷電路板之間的可焊性，就必須選擇適當(dāng)?shù)闹竸?，以除去被焊接金屬及焊料表面的氧化膜和其它污物，并降低熔融焊料的表面張力，使之與被焊金屬互相潤(rùn)濕，使焊料與被焊物表面緊密的結(jié)合。為此多年來(lái)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了許多可用于錫焊的助焊劑。根據(jù)現(xiàn)有助焊劑的主要成份大體可分成四種類型樹脂型助焊劑、無(wú)機(jī)鹽助焊劑、水溶性助焊劑、有機(jī)助焊劑。下面分別介紹各種類型的助焊劑樹脂型助焊劑的主要成份是松香。溶劑選擇含有1-3個(gè)碳原子的醇類松香是傳統(tǒng)的助焊劑，無(wú)腐蝕性，但是松香助焊能力差，電絕緣性能不穩(wěn)定，不適用于自動(dòng)焊接流水線，為了提高助焊活性，國(guó)外曾有不少專利采用在松香中添加各種活性劑。這里所摘錄的助焊劑專利日本公開特許78-05051所描述的助焊劑配方就屬于樹脂型助焊劑聚合松香 15%松香 13%異丙醇 70%乙胺鹽酸鹽 1%十二烷基-甲基胺鹽酸鹽 1%添加某些活性劑固然能提高助焊能力，但同時(shí)引起腐蝕性增加，電性能下降。
無(wú)機(jī)鹽助焊劑的主要成份是無(wú)機(jī)鹽類，無(wú)溶劑，助焊時(shí)是以熔融狀態(tài)存在。它具有助焊能力強(qiáng)，可用于包括貴金屬在內(nèi)的許多金屬及其合金的錫焊，具有優(yōu)越的助焊性，原料易得，價(jià)格便宜，但焊后殘?jiān)哂休^強(qiáng)的腐蝕性，焊后必須洗滌、烘干，增加了兩道工序，而且對(duì)于不適合洗滌、烘干的電子元器件或整機(jī)產(chǎn)品實(shí)際上無(wú)法使用這類助焊劑。
水溶性助焊劑的主要成份是無(wú)機(jī)酸及其相應(yīng)的鹽類、有機(jī)酸及其相應(yīng)的鹽類、含氯的有機(jī)物及其他一些有機(jī)物等，溶劑以水為主。但是，某些水溶性助焊劑使用后留下具有腐蝕性的殘?jiān)?，致使電性能降低，故必須洗滌，烘干，增加了兩道洗滌、烘干的工序。另一些水溶性助焊劑使用后不能產(chǎn)生可復(fù)蓋于電路板和焊點(diǎn)表面的保護(hù)膜，雖不必設(shè)置洗滌、烘干兩道工序、但是由于印刷電路與焊點(diǎn)都暴露于空氣中，容易受到潮濕空氣腐蝕。
有機(jī)助焊劑的主要成份是不含樹脂類的并能溶于有機(jī)溶劑的有機(jī)物，溶劑可選用甘油、乙二醇、石油烴、乙醇胺、氟里昂113等。這類助焊劑焊后無(wú)膠粘的殘留物，較適用于集成電路以及要求不留助焊劑殘?jiān)腻a焊操作，但是還必須洗滌、烘干，故要多了兩道工序，而且還存在與水溶性助焊劑相類似的不足，其價(jià)格也較為昂貴。
隨著電子工業(yè)的發(fā)展，焊接技術(shù)從傳統(tǒng)的手工電烙鐵點(diǎn)焊過(guò)渡到自動(dòng)化波峰焊、浸焊流水線焊接新工藝，以及在電阻爐，熱風(fēng)爐中焊接，近年來(lái)國(guó)外又發(fā)展了采用預(yù)置焊料熱風(fēng)焊接、紅外加熱、激光加熱等焊接技術(shù)，特別是微型大規(guī)模集成電路塊的出現(xiàn)。由于這些新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用，對(duì)助焊劑的各項(xiàng)性能提出了更高的要求。
根據(jù)新技術(shù)、新產(chǎn)品的需要，本發(fā)明的任務(wù)是其一達(dá)到在保持助焊劑各項(xiàng)指標(biāo)合格的基礎(chǔ)上，提高助焊劑的電絕緣性和擴(kuò)展率。其二達(dá)到擴(kuò)大助焊劑的適用范圍，達(dá)到既滿足自動(dòng)波峰焊流水線對(duì)助焊劑的要求擴(kuò)展率不小于90%，助焊劑殘?jiān)砻娼^緣電阻值不小于1×1011歐姆。銅板腐蝕試驗(yàn)合格，不粘著性試驗(yàn)合格、難燃試驗(yàn)合格、在流水線上能順利發(fā)泡涂布，不產(chǎn)生沉淀。同時(shí)滿足印刷電路板對(duì)預(yù)涂復(fù)助焊劑的要求擴(kuò)展率不小于75%，預(yù)涂助焊劑表面絕緣電阻不小于1×1012歐姆，粘度適中，干燥迅速且干燥過(guò)程中不產(chǎn)生氣孔、長(zhǎng)時(shí)間使用不產(chǎn)生沉淀。能順利用于滾筒涂布，亦能適用于手工涂布。而且助焊劑對(duì)銅及其銅的合金、銀、鐵、鎳合金同樣具有優(yōu)良的助焊作用焊接時(shí)不產(chǎn)生臭味。其三達(dá)到原材料較便宜易得、降低成本。其四達(dá)到在不降低電性能的情況下，助焊劑的殘留物對(duì)印刷電路板有一定的防氧化保護(hù)作用，并且無(wú)須洗滌、烘干，節(jié)省兩道工序。其五根據(jù)以上的任務(wù)要求選擇合適的助焊劑配方及配比。
為完成以上任務(wù)，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是在進(jìn)行了一系列錫助焊劑助焊機(jī)理探討、實(shí)驗(yàn)，以及對(duì)各種類型助焊劑的擴(kuò)展率、腐蝕性、殘?jiān)砻娼^緣電阻、水溶液電阻等全面測(cè)試的基礎(chǔ)上，依據(jù)以下二點(diǎn)其一現(xiàn)有助焊劑專利中多數(shù)只選用一種胺的鹵化物加入配方。本發(fā)明通過(guò)一系列的試驗(yàn)、分析，證實(shí)某幾種胺的鹵化物配合作用的效果比單獨(dú)選用一種胺的鹵化物時(shí)的助焊效果更佳，并能使本發(fā)明的助焊劑不僅具有快速的助焊作用，而且在整個(gè)焊接過(guò)程中，能持續(xù)保持高度的助焊活性，焊接后這些物質(zhì)基本上作用完畢，不留下殘?jiān)?，可降低腐蝕性，此外不僅對(duì)銅及其合金具有優(yōu)良的助焊性而且對(duì)可伐合金，銅鍍鎳合金亦具有良好的助焊作用。其二現(xiàn)有助焊劑專利中多數(shù)只選用一種有機(jī)酸加入配方。本發(fā)明通過(guò)一系列的試驗(yàn)、分析，證實(shí)某幾種有機(jī)酸及其有機(jī)酸鹽配合作用的效果比單純選用一種有機(jī)酸及其有機(jī)酸鹽的效果好，可以使助焊劑的擴(kuò)展率更高，能使錫鉛焊料與銅箔迅速互相潤(rùn)濕，并生成活性金屬銅與錫鉛的合金薄層，使焊接過(guò)程很快完成。據(jù)此對(duì)現(xiàn)有四種類型助焊劑進(jìn)行篩選，選擇了含有以松香及其衍生物、有機(jī)溶劑、胺的鹵化物等為主要成份，并添加十六烷基三甲基溴化銨、有機(jī)酸、軟脂酸鹽、苯駢三氮唑等組配成樹脂型錫焊助焊劑，其配方的重量百分配比為特級(jí)松香 5-30%松香衍生物 1-20%有機(jī)溶劑 50-90%胺的鹵化物 0.1-5%十六烷基三甲基溴化銨 0.1-1%有機(jī)酸 0.1-5%軟脂酸鹽 0.1-5%苯駢三氮唑 0.01-0.5%其中松香衍生物可選用氫化松香、聚合松香、溴化松香、氯化松香、松香改性酚醛樹脂、松香甘油酯、松香順丁烯二酸酯、松香季戊四醇酯、松香改性醇酸樹脂等等。
有機(jī)溶劑可選用異丙醇、乙醇、丙酮、苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、石油醚、己烷等等。
胺的鹵化物的通式為H2R1R2NX其中R1、R2分別表示含有1-20個(gè)碳原子的烷基或者表示氫原子，其中X表示氟、氯、溴等鹵素原子。胺的鹵化物可選用乙胺氫溴酸鹽、二乙胺氫溴酸鹽、正丁胺鹽酸鹽、二丁胺氫氟酸鹽、乙胺氫氟酸鹽、環(huán)己胺鹽酸鹽、苯胺鹽酸鹽、十二烷基胺氫氟酸鹽、十八烷基胺氫溴酸鹽、4-溴苯乙酰基溴、2-溴乙胺氫溴酸鹽、松香胺氫氟酸鹽等等。
有機(jī)酸的通式為
其中R表示含有6-20個(gè)碳原子的烴基，n表示阿拉伯?dāng)?shù)字1、2，有機(jī)酸可選用癸二酸、苯甲酸、鄰苯二甲酸、月桂脂酸、豆蔻脂酸、軟脂酸、硬脂酸、油酸、花生酸等等。
軟脂酸鹽的通式為
其中M表示錫、鉛、鋅、銅、鎂等金屬原子、軟脂酸鹽可選用軟脂酸錫、軟脂酸鉛、軟脂酸鋅、軟脂酸銅、軟脂酸鎂等等。
本發(fā)明的樹脂型錫焊助焊劑是選用以醇類為混合溶劑的主要成分，溶劑中的其他成分可以選用乙醇、丙酮、苯、甲苯、石油醚、己烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯等，配方中除溶劑以外的化學(xué)物質(zhì)均為溶質(zhì)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效益是按照本發(fā)明配方制成的樹脂型錫焊助焊劑的樣品經(jīng)日本國(guó)日立制作所橫濱工場(chǎng)按照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS-Z3283-1976及美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)UL-94標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)還與日本助焊劑的優(yōu)質(zhì)品試樣GX-7(日本日立公司現(xiàn)用品)進(jìn)行了對(duì)比。以下“表1”是日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS-Z3283-1976A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，與本發(fā)明的樣品及日本日立公司現(xiàn)用品GX-7比較的結(jié)果。“表2”是用美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)，UL-94V-O級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明的樣品及日本GX-7樣品進(jìn)行比較測(cè)試的結(jié)果?！氨?”是本發(fā)明的樣品與日本GX-7樣品進(jìn)行電絕緣性能的對(duì)比測(cè)試的數(shù)據(jù)結(jié)果。
據(jù)以上數(shù)據(jù)可以清楚的知道本發(fā)明的樹脂型錫焊助焊劑各項(xiàng)指標(biāo)都符合日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISZ3283-1976規(guī)定的A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)的UL-94V-O級(jí)，特別是與日本助焊劑優(yōu)質(zhì)品GX-7樣品對(duì)比，證明本發(fā)明的樣品各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到日本的助焊劑GX-7樣品的性能。但是電絕緣性較其更好，即絕緣電阻比GX-7高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)實(shí)際使用效果證明本發(fā)明的樹脂型錫焊助焊劑除各項(xiàng)指標(biāo)都符合日本、美國(guó)的指標(biāo)，而且電絕緣性、擴(kuò)展率都較高，電絕緣電阻為1×1013歐姆，擴(kuò)展率90%以上，致使本助焊劑的適用范圍擴(kuò)大，既可滿足自動(dòng)波峰焊流水線對(duì)擴(kuò)展率不小于90%，助焊劑殘?jiān)砻骐娮柚挡恍∮?×1011歐姆的要求，又可滿足印刷電路板對(duì)預(yù)涂復(fù)助焊劑的要求擴(kuò)展率不小于75%預(yù)涂助焊劑表面絕緣電阻不小于1×1012歐姆，同時(shí)由于本發(fā)明具備了銅板腐蝕試驗(yàn)合格，不粘著性試驗(yàn)合格、難燃試驗(yàn)合格、在自動(dòng)波峰焊流水線能順利發(fā)泡涂布，不產(chǎn)生沉淀，再之由于具備了粘度適中，干燥迅速且干燥過(guò)程中不產(chǎn)生氣孔，長(zhǎng)時(shí)間使用不產(chǎn)生沉淀，能順利用于滾筒涂布，并能適用于手工涂布。同時(shí)對(duì)銅及其銅的合金、銀、金具有優(yōu)良的助焊能力，對(duì)鐵、鎳合金等金屬材料具有良好的助焊能力，焊接時(shí)不產(chǎn)生臭味。故此本發(fā)明適用于印刷電路板的自動(dòng)波峰焊流水線以及手工焊接做為助焊劑使用，又可以預(yù)涂復(fù)于印刷電路板和電子元器件引線上起防氧化保護(hù)劑作用。使用本發(fā)明的樹脂型錫焊助焊劑，具有焊點(diǎn)合格率高，上錫均勻焊點(diǎn)飽滿;光澤適中，消光性好，不刺眼，有利于人工檢驗(yàn)焊點(diǎn);焊接時(shí)煙霧少，無(wú)刺激性氣味;焊后殘?jiān)?，其少量殘?jiān)鼰o(wú)腐蝕性，并能形成保護(hù)膜，復(fù)蓋于電路板與焊點(diǎn)的表面以保護(hù)銅箔與焊點(diǎn)不被空氣氧化;少量殘?jiān)挥绊戨娦阅?，無(wú)須清洗、烘干，可節(jié)省兩道工序，還具有取材方便，成本低，本發(fā)明的樹脂型錫焊助焊劑的價(jià)格僅為進(jìn)口助焊劑優(yōu)質(zhì)品的30%，由于性能達(dá)到和超過(guò)進(jìn)口助焊劑，故可以完全代替進(jìn)口助焊劑應(yīng)用于生產(chǎn)上，以節(jié)省大批外匯?？傊捎诒景l(fā)明具有性能指標(biāo)高，助焊能力強(qiáng)，可焊性好，無(wú)腐蝕，適用面廣，完全可以滿足開發(fā)新技術(shù)，新產(chǎn)品的需要。
表1
表2
表3測(cè)試條件40±2℃、72Hr，電阻大于1×1011Ω(單位Ω)
注1以上表1、表2、表3中的數(shù)據(jù)是由日本國(guó)日立制作所橫濱工場(chǎng)用日本JIS Z 3197-1976標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)試并按照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS Z 3283-1976 A級(jí)與美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)UL-94V-0級(jí)衡量助焊劑性能是否合格。
注2GX-7是日本日立公司現(xiàn)用品，是錫焊助焊劑優(yōu)良品。
本發(fā)明實(shí)施例如下實(shí)施例一成分 重量%特級(jí)松香 8%聚合松香 5%松香季戊四醇酯 2%異丙醇 50%乙醇 28%丁胺鹽酸鹽 1.2%十六烷基三甲基溴化銨 1%癸二酸 4%軟脂酸錫 0.4%苯駢三氮唑 0.4%實(shí)施例二成分 重量%特級(jí)松香 8%氫化松香 5%松香順丁烯二酸酯 2%異丙醇 63%石油醚 15%乙胺氫溴酸鹽 0.5%十六烷基三甲基溴化銨 0.1%十八烷基胺氫溴酸鹽 10%油酸 2%軟酯酸鉛 2%苯駢三氮唑 0.4%
實(shí)施例三成分 重量%特級(jí)松香 39%松香改性酚醛樹脂 3%乙醇 40%苯 15%4-溴苯乙酰基溴 2%十六烷基三甲基溴化銨 0.5%硬脂酸 0.3%軟脂酸鎂 0.1%苯駢三氮唑 0.1%實(shí)施例四成分 重量%特級(jí)松香 10%氯化松香 2%松香甘油酯 8%乙醇 70%石油醚 7.5%二乙胺氫溴酸鹽 0.2%松香胺鹽酸鹽 2%苯甲酸 0.1%軟脂酸鉛 0.1%苯駢三氮唑 0.02%十六烷基三甲基溴化銨 0.1%
權(quán)利要求
1.含有松香及其衍生物、有機(jī)溶劑、胺的鹵化物的樹脂型錫焊助焊劑，本發(fā)明的特征是，配方中還含有十六烷基三甲基溴化銨、有機(jī)酸、軟脂酸鹽、苯駢三氮唑等。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1其特征是，本助焊劑的配方由以下物質(zhì)及重量百分比進(jìn)行組配。特級(jí)松香 5-30%松香衍生物 1-20%有機(jī)溶劑 50-90%胺的鹵化物 0.1-5%十六烷基三甲基溴化銨 0.1-1%有機(jī)酸 0.1-5%軟脂酸鹽 0.1-5%苯駢三氮唑 0.01-0.5%
3.根據(jù)權(quán)利要求
1和權(quán)利要求
2其特征是，胺的鹵化物的通式為H2R1R2NX，其中R1、R2分別表示含有1-20個(gè)碳原子的烷基或者表示氫原子，其中X表示氟、氯、溴等鹵素原子，胺的鹵化物可選用乙胺氫溴酸鹽、二乙胺氫溴酸鹽、正丁胺鹽酸鹽、二丁胺氫氟酸鹽、己胺氫氟酸鹽、環(huán)己胺鹽酸鹽、苯胺鹽酸鹽、十二烷基胺氫氟酸鹽、十八烷基胺氫溴酸鹽、4-溴苯乙?；?、2-溴乙胺氫溴酸鹽、松香胺氫氟酸鹽等，有機(jī)酸的通式為R(COOH)n，其中R表示含有6-20個(gè)碳原子的烴基，n表示阿拉伯?dāng)?shù)字1、2，有機(jī)酸可選用癸二酸、苯甲酸、鄰苯二甲酸、月桂脂酸、豆蔻脂酸、軟脂酸、硬脂酸、油酸、花生酸等，軟脂酸鹽的通式為M(C15H31COO)2其中M表示錫、鉛、鋅、銅、鎂等金屬原子，軟脂酸鹽可選用軟脂酸錫、軟脂酸鋅、軟脂酸鉛、軟脂酸銅、軟脂酸鎂等，松香衍生物可選用氫化松香、聚合松香、溴化松香、氯化松香、松香改性酚醛樹脂、松香甘油酯、松香順丁烯二酸酯、松香季戊四醇酯、松香改性醇酸樹脂等，有機(jī)溶劑可選用異丙醇、乙醇、丙酮、苯、甲苯乙酸乙酯、乙酸丁酯、石油醚、己烷等。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1和權(quán)利要求
2其特征是，本助焊劑可選擇的最佳物質(zhì)及其重量百分配比為特級(jí)松香 8%聚合松香 5%松香季戊四醇酯 2%異丙醇 50%乙醇 28%丁胺鹽酸鹽 1.2%十六烷基三甲基溴化銨 1%癸二酸 4%軟脂酸錫 0.4%苯駢三氮唑 0.4%
5.根據(jù)權(quán)利要求
3其特征是本助焊劑可選擇的最佳物質(zhì)及其重量百分配比為特級(jí)松香 8% 丁胺鹽酸鹽 1.2%聚合松香 5% 十六烷基三甲基溴化銨 1%松香季戊四醇酯 2% 癸二酸 4%異丙醇 50% 軟脂酸錫 0.4%乙醇 28% 苯駢三氮唑 0.4%
專利摘要
本發(fā)明是關(guān)于錫焊助焊劑的配方。要解決的問題是，在助焊劑各項(xiàng)性能合格的同時(shí)提高電絕緣性、擴(kuò)展率，擴(kuò)大助焊劑用途，選擇合理的配方，達(dá)到取材方便、降低成本，無(wú)須洗滌、烘干。本發(fā)明的成份及重量配比為
文檔編號(hào)B23K35/36GK85102604SQ85102604
公開日1985年12月20日 申請(qǐng)日期1985年4月6日
發(fā)明者丁友真, 李昭昭 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan