CN102794582B - 一种与高熔点钎料配套使用的助焊剂及其配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与高熔点钎料配套使用的助焊剂，其中，该助焊剂包括有机活性剂、表面活性剂、松香、缓蚀剂、以及醇类溶剂，其中，按重量百分比计，该有机活性剂为5-30%、该表面活性剂为1-5%、该松香为30-60%、该缓蚀剂为0.01-0.5%，其余为醇类溶剂；本发明提供的助焊剂具有活性高、表面润湿性好、无腐蚀性、粘度适中、易清洗等优点，得到的焊点外观饱满、内部致密无孔洞缺陷；助焊剂在使用过程中，不释放有毒有害物质，满足环保要求，焊后残留物采用该常规清洗液即可清洗干净。

Description

一种与高熔点钎料配套使用的助焊剂及其配制方法

技术领域

本发明涉及一种助焊剂及其配制方法，具体地说，涉及一种与高熔点钎料配套使用的助焊剂及其配制方法。

背景技术

在电子封装技术领域中，集成电路内部一级封装和电子产品多步焊接时，需要使用高温钎料。而在高温环境下使用的电子设备中的封装芯片，为保证长期工作的稳定性和可靠性，也必须应用高温钎料。高温钎料的固相线温度一般高于260℃，以保证在250℃的二次回流焊条件下，焊点不发生熔化和变形。

传统的助焊剂以松香为主要成份，松香是一种弱的有机酸，活性不高，而且在260℃以上的高温条件下易发生氧化和聚合反应，影响助焊剂的使用效果。在对焊点质量要求较高的条件下，如用于高性能电子产品和精密仪器中的电子元器件的焊接时，需要助焊剂具有较高的活性，以及对被焊接表面的较好的润湿性，同时还要求助焊剂能满足环保要求，不含有毒有害物质。目前市面上的助焊剂多为针对焊接温度在260℃及以下的无铅或有铅钎料开发的配套助焊剂，此类助焊剂在用于260℃以上的高温焊接时，易出现孔洞等缺陷，不能满足焊接要求。

因此，开发与高温钎料配套使用的助焊剂，尤其要满足高性能电子产品和精密仪器中的电子元器件的焊接要求，是目前电子连接领域中的一项迫切任务。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种与高熔点钎料配套使用的助焊剂，所述助焊剂，具有活性高、表面润湿性好、无腐蚀性、粘度适中、易清洗等优点，用于取代目前国内市场上的传统松香型助焊剂。

本发明的主要目的是提供一种与高熔点钎料配套使用的助焊剂，其中，所述助焊剂包括有机活性剂、表面活性剂、松香、缓蚀剂、以及醇类溶剂，其中，按重量百分比计，所述有机活性剂为5-30%、所述表面活性剂为1-5%、所述松香为30-60%、所述缓蚀剂为0.01-0.5%，其余为醇类溶剂。

优选地，所述有机活性剂选自丁二酸二乙酯、丁二酸二丁酯、丁二酸二辛酯、己二酸二乙酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛酯中的任意一种或几种。

更优选地，所述有机活性剂选自丁二酸二乙酯和/或己二酸二乙酯，丁二酸二乙酯和己二酸二乙酯质量比为1：1～1：2。

优选地，所述的表面活性剂选自辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、椰油酰胺丙基甜菜碱（CAB）、氟碳表面活性剂FT800中的任意一种或几种。

更优选地，所述表面活性剂选自辛基酚聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚，辛基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚质量比为1：1～1：2。

更优选地，辛基酚聚氧乙烯醚为op-10，壬基酚聚氧乙烯醚为TX-10。

表面活性剂的主要作用是增加助焊剂的润湿性能，将上述不同类型的表面活性剂复配使用，能够产生加和增效作用，有效地提高助焊剂的最大润湿力，缩短润湿时间。

优选地，所述的松香选自氢化松香、歧化松香、聚合松香中的一种或几种。

优选地，所述的缓蚀剂为苯并三氮唑（BTA）和/或甲基苯并三氮唑（TTA）。缓蚀剂的主要作用是抑制助焊剂对金属的腐蚀作用。

优选地，所述的溶剂为月桂醇、异丙醇、乙醇、乙二醇、丁二醇、丙三醇、戊二醇、己二醇、癸二醇、辛二醇、环己醇、聚乙二醇中的一种或几种。

更优选地，所述溶剂为低沸点醇类溶剂与高沸点醇类溶剂的复配溶剂；所述低沸点醇类溶剂为乙醇和/或异丙醇，所述高沸点醇类溶剂为己二醇和/或辛二醇；所述低沸点醇类溶剂和高沸点醇类溶剂的质量比为1：2～2：1。

优选地，所述的助焊剂还包括其他添加剂。

优选地，所述的其他添加剂为防氧化剂，所述防氧化剂重量百分比为所述的助焊剂的0.01-0.5%。

本发明的另一目的是提供一种制备所述助焊剂的方法，所述制备方法包括：先将松香与溶剂按比例混合，加热回流，使松香完全溶解于溶剂中；然后冷却所述松香溶液，按比例依次加入所述有机活性剂、所述表面活性剂、所述缓蚀剂、所述添加剂，搅拌至完全溶解。

本发明的再一目的是提供一种所述助焊剂的应用方法，所述使用方法包括：将所述液体助焊剂均匀涂刷在焊料带或焊料片上，或将液体助焊剂与焊料粉按一定比例混合制成焊膏，然后用于电子元器件、金属电极或其他连接物的焊接，所述焊接过程使用氮气或不用氮气保护。

优选地，所述应用方法还包括后续的清洗步骤，所述清洗步骤使用清洗液浸泡5-10分钟，所述清洗浸泡过程辅以或者不辅以超声波超声1-5分钟，随后再用流水冲洗2-3分钟。

本发明的又一目的是提供一种清洗液，所述清洗液包括柠檬酸钠、三乙醇胺、乙二醇、op-10，以及去离子水，其中，按重量百分比计，柠檬酸钠为2-5%、三乙醇胺为2-5%、乙二醇为5-10%、op-10为0.5-2%，其余为去离子水。

本发明的还一目的是提供一种制备所述清洗液的方法，所述制备方法包括：将柠檬酸钠和三乙醇胺依次加入去离子水中，至全部溶解，再依次加入乙二醇、op-10，搅拌至完全溶解。

本发明涉及的助焊剂的适用温度范围为260-350℃，在此温度范围内，助焊剂具有活性高、表面润湿性好的优点，得到的焊点外观饱满、内部致密无孔洞缺陷。助焊剂在使用过程中，不释放有毒有害物质，满足环保要求，焊后残留物采用所述常规清洗液即可清洗干净。

具体实施方式

为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例详细说明如下，所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

实施例1：

助焊剂的配制：在1升的圆底烧瓶中，加入100g国产氢化松香、20g异丙醇和20g己二醇，加热回流，待松香全部溶解后，冷却至40℃以下。在上述松香溶液中，依次加入40g己二醇二乙酯、5gop-10、0.2gBTA，适当搅拌，至形成透明溶液。

焊接工艺：将上述助焊剂均匀涂刷在高铅焊料片表面，与银电极及端面镀银的陶瓷电容器组装在一起，在氮气保护下，在多温区的红外焊接炉中120℃温区保温1分钟，160℃温区保温5分钟，190℃温区保温1分钟，220℃温区保温1分钟，250℃温区保温1分钟，290℃温区保温1分钟，350℃温区保温1分钟，实施端面镀银的陶瓷电容器与银电极的焊接。

焊后残留物的清洗：焊后产品用清洗液浸泡，并辅以超声波5分钟，再用流水冲洗2-3分钟，然后烘干。

清洗液的配制：在2.5升的圆底烧杯中，依次加入80g柠檬酸钠和80g三乙醇胺至1705g去离子水中，用玻璃棒搅拌至全部溶解，再依次加入120g乙二醇和15g op-10，继续搅拌至完全溶解。

实施例2：

助焊剂的配制：在1升的圆底烧瓶中，加入100g国产歧化松香、30g己二醇，加热回流，待松香全部溶解后，冷却至40℃以下。在上述松香溶液中，依次加入40g丁二酸二乙酯、3gFT900、0.2gBTA，适当搅拌，至形成透明粘稠溶液。

焊接工艺：将上述助焊剂均匀涂刷在高铅焊料片表面，与银电极及端面镀银的陶瓷电容器组装在一起，放置于预热至160℃的电阻炉中，在空气气氛下，以25℃/分钟的升温速率升温至260℃，保温3分钟，再以40℃/分钟的升温速率升温至350℃，保温1分钟，实施端面镀银的陶瓷电容器与银电极的焊接。

焊后残留物的清洗：焊后产品用所述清洗液（清洗液的成分及配制方法参见实施例1）浸泡，并辅以超声波5分钟，再用流水冲洗2-3分钟，然后烘干。

实施例1在氮气保护条件下焊接，焊后在陶瓷电容表面有浅黄色残留物，主要成份是松香，容易清洗。实施例2没有氮气保护，焊后残留物呈黑色，主要是松香氧化和炭化的产物，清洗时需辅以超声波。清洗后的焊接实物没有显著差别。

实施例3：

助焊剂的配制：在1升的圆底烧瓶中，加入100g松香（国产氢化松香和国产歧化松香各50g）、30g己二醇，加热回流，待松香全部溶解后，冷却至40℃以下。在上述松香溶液中，依次加入丁二酸二乙酯和己二酸二乙酯各20g、5gTX-10、0.2gBTA，适当搅拌，至形成透明粘稠溶液。

焊接工艺：将上述助焊剂均匀涂刷在高铅焊料片表面，与银电极及端面镀银的陶瓷电容器组装在一起，放置于预热至160℃的电阻炉中，在空气气氛下，以25℃/分钟的升温速率升温至260℃，保温3分钟，再以40℃/分钟的升温速率升温至350℃，保温1分钟，实施端面镀银的陶瓷电容器与银电极的焊接。

焊后残留物的清洗：焊后产品用所述清洗液（清洗液的成分及配制方法参见实施例1）浸泡，并辅以超声波5分钟，再用流水冲洗2-3分钟，然后烘干。

实施例4：

助焊剂的配制：在1升的圆底烧瓶中，加入60g国产氢化松香、30g乙醇和20g己二醇，加热回流，待松香全部溶解后，冷却至40℃以下。在上述松香溶液中，依次加入40g己二醇二乙酯、6gop-10、0.2gBTA、0.2g防氧化剂，适当搅拌，至形成透明溶液。

焊接工艺：将上述助焊剂均匀涂刷在高铅焊料片表面，在100℃的烘箱中烘干2小时，然后与银电极及端面镀银的陶瓷电容器组装在一起，在氮气保护下，在多温区的红外焊接炉中，120℃温区停留1分钟，160℃温区停留5分钟，190℃温区停留1分钟，220℃温区停留1分钟，250℃温区停留1分钟，290℃温区停留1分钟，350℃温区停留1分钟，实施端面镀银的陶瓷电容器与银电极的焊接。

焊后残留物的清洗：焊后产品用清洗液（清洗液的成分及配制方法参见实施例1）浸泡，并辅以超声波5分钟，再用流水冲洗2-3分钟，然后烘干。

需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (15)

1.一种与高熔点钎料配套使用的助焊剂，其中，所述助焊剂包括有机活性剂、表面活性剂、松香、缓蚀剂、以及醇类溶剂，其中，按重量百分比计，所述有机活性剂为5-30％、所述表面活性剂为1-5％、所述松香为30-60％、所述缓蚀剂为0.01-0.5％，其余为醇类溶剂；

所述有机活性剂选自丁二酸二乙酯、丁二酸二丁酯、丁二酸二辛酯、己二酸二乙酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛酯中的任意一种或几种；

所述溶剂为低沸点醇类溶剂与高沸点醇类溶剂的复配溶剂；所述低沸点醇类溶剂为乙醇和/或异丙醇，所述高沸点醇类溶剂为己二醇和/或辛二醇；所述低沸点醇类溶剂和高沸点醇类溶剂的质量比为1：2～2：1。

2.根据权利要求1所述的助焊剂，其中，所述有机活性剂选自丁二酸二乙酯和/或己二酸二乙酯，丁二酸二乙酯和己二酸二乙酯质量比为1：1～1：2。

3.根据权利要求1所述的助焊剂，其中，所述的表面活性剂选自辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)、氟碳表面活性剂FT800中的任意一种或几种。

4.根据权利要求3所述的助焊剂，其中，所述表面活性剂选自辛基酚聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚，辛基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚质量比为1：1～1：2。

5.根据权利要求4所述的助焊剂，其中，辛基酚聚氧乙烯醚为op-10，壬基酚聚氧乙烯醚为TX-10。

6.根据权利要求1所述的助焊剂，其中，所述的松香选自氢化松香、歧化松香、聚合松香中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的助焊剂，其中，所述的缓蚀剂为苯并三氮唑(BTA)和/或甲基苯并三氮唑(TTA)。

8.根据权利要求1所述的助焊剂，其中，所述的溶剂为月桂醇、异丙醇、乙醇、乙二醇、丁二醇、丙三醇、戊二醇、己二醇、癸二醇、辛二醇、环己醇、聚乙二醇中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的助焊剂，其中，所述的助焊剂还包括其他添加剂。

10.根据权利要求9所述的助焊剂，其中，所述的其他添加剂为防氧化剂，所述防氧化剂重量百分比为所述的助焊剂的0.01-0.5％。

11.一种制备如权利要求1～10任一项所述的助焊剂的方法，所述制备方法包括：先将松香与溶剂按比例混合，加热回流，使松香完全溶解于溶剂中；然后冷却所述松香溶液，按比例依次加入所述有机活性剂、所述表面活性剂、所述缓蚀剂、添加剂，搅拌至完全溶解。

12.一种如权利要求1～10任一项所述的助焊剂的应用方法，所述使用方法包括：将所述液体助焊剂均匀涂刷在焊料带或焊料片上，或将液体助焊剂与焊料粉按一定比例混合制成焊膏，然后用于电子元器件、金属电极或其他连接物的焊接，所述焊接过程使用氮气或不用氮气保护。

13.根据权利要求12所述的应用方法，所述应用方法还包括后续的清洗步骤，所述清洗步骤使用清洗液浸泡5-10分钟，所述清洗浸泡过程辅以或者不辅以超声波超声1-5分钟，随后再用流水冲洗2-3分钟。

14.根据权利要求13所述的应用方法，所述清洗液包括柠檬酸钠、三乙醇胺、乙二醇、op-10，以及去离子水，其中，按重量百分比计，柠檬酸钠为2-5％、三乙醇胺为2-5％、乙二醇为5-10％、op-10为0.5-2％，其余为去离子水。

15.根据权利要求14所述的应用方法，所述清洗液的制备方法包括：将柠檬酸钠和三乙醇胺依次加入去离子水中，至全部溶解，再依次加入乙二醇、op-10，搅拌至完全溶解。