CN115070259A - 一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，涉及家居厨房技术领域。该新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，包括焊锡粉和助焊剂，所述焊锡粉的质量占比为焊锡膏总质量的88％‑92％，余量为助焊剂，所述助焊剂包括有机溶剂、活性剂、树脂、触变剂、缓蚀剂，所述焊锡粉采用粒度为30μm‑40μm的近球形合金粉末，所述焊锡粉由质量占比为95％‑98％的Sn、1％‑2％的Cu、0.1％‑3％的Ag、0.1％‑1％的Bi和0.01‑1％的Ni，余量为表面处理剂组成。通过添加表面处理剂提高焊锡润湿性与表面耐氧化性，选取质量占比8：1：1的氢化松香甘油脂、蓓烯树脂和失水苹果酸树脂，能够提高树脂的韧性、抗氧化性与热稳定性，能够加大锡膏粘附性，而且有保护和防止焊后PCB再度氧化的作用。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，具体为一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏。
背景技术
焊锡膏是伴随着SMT应运而生的一种新型焊接材料，是由焊锡粉、助焊剂以及其它的表面活性剂、触变剂等加以混合，形成的膏状混合物，主要用于SMT行业PCB表面电阻、电容、IC等电子元器件的焊接，其中焊锡粉的颗粒形态、焊锡粉与助焊剂的质量配比以及焊锡粉的氧化度都是决定焊接质量的重要因素
现有的无铅焊锡膏使用导电性良好的Cu或Ag对传统的含铅焊锡膏的Pb进行替代，在环保的同时成本也随之上升，并且焊锡膏的助焊剂通常采用天然松香作为基础树脂，但天然松香存在易氧化，热稳定性差，质地较脆，易形成裂纹，并且随着焊锡粉向超细化发展，细微颗粒更易氧化，导致焊锡膏最终的可靠性低，焊接点稳定性差等问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，解决了天然松香存在易氧化，热稳定性差，质地较脆，易形成裂纹，并且随着焊锡粉向超细化发展，细微颗粒更易氧化，导致焊锡膏最终的可靠性低，焊接点稳定性差的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，包括焊锡粉和助焊剂，所述焊锡粉的质量占比为焊锡膏总质量的88％-92％，余量为助焊剂，所述助焊剂包括有机溶剂、活性剂、树脂、触变剂、缓蚀剂。
优选的，所述焊锡粉采用粒度为30μm-40μm的近球形合金粉末。
优选的，所述焊锡粉由质量占比为95％-98％的Sn、1％-2％的Cu、0.1％-3％的Ag、0.1％-1％的Bi和0.01-1％的Ni，余量为表面处理剂组成。
优选的，所述表面处理剂为质量占比60％的十二烷基磷酸单酯、20％的季铵盐和20％的聚乙二醇混合而成，所述表面处理剂的含量为焊锡粉质量的0.1％-0.5％。
优选的，所述有机溶剂选取二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、乙二醇单丁醚、十一醇和十二醇中的两种以上混合物，所述有机溶剂的含量为助焊剂质量的40％-55％。
优选的，所述活性剂选取丁二酸、己二酸、戊二酸、壬二酸、癸二酸、酒石酸、水杨酸、苯二甲酸、对苯二甲酸中的一种或多种混合物，所述活性剂的含量为助焊剂质量的1％-3％。
优选的，所述树脂选取氢化松香甘油脂、季戊四醇松香酯、改性松香树脂、蓓烯树脂、失水苹果酸树脂、醇酸树脂的一种或多种组成，所述树脂含量为助焊剂质量的35％-40％。
优选的，所述触变剂选取氢化蓖麻油、蓖麻油、十六酸酰胺、脂肪酸单甘油酯、脂肪酸三甘油酯中的一种或多种，所述触变剂含量为助焊剂质量的1％-5％。
优选的，所述缓蚀剂选取琉基苯并噻唑、苯并***和磺化木质素中的一种或多种，所述缓蚀剂含量为助焊剂的0.1％-0.9％。
(三)有益效果
本发明提供了一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏。具备以下有益效果：
1、本发明通过在焊锡粉内部添加十二烷基磷酸单酯、季铵盐和的聚乙二醇混合而成的表面处理剂，当十二烷基磷酸单酯和季铵盐两种物质散布于聚乙二醇的内部时，能够在超细焊锡粉的表面形成保护膜，能够减缓焊锡粉的氧化速度，同时通过选取氢化松香甘油脂、蓓烯树脂和失水苹果酸树脂的混合物代替传统松香，能够提高树脂的韧性、抗氧化性与热稳定性，提高了焊锡膏的可靠性。
2、本发明通过添加适量的Bi和Ni作为取代Cu和Ag的金属材料，能够在保证环保的同时，降低Cu和Ag的含量，能够在实际生产中降低生产成本，同时采用Cu、Ag、Bi和Ni作为焊锡粉的主要合金成分，能够使其初晶温度小于220℃，并且能够增大焊锡膏的延伸率、剪切强度与抗拉强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例提供一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，包括焊锡粉和助焊剂，焊锡粉的质量占比为焊锡膏总质量的88％-92％，余量为助焊剂，助焊剂包括有机溶剂、活性剂、树脂、触变剂、缓蚀剂。
焊锡粉采用粒度为30μm-40μm的近球形合金粉末，为了不影响锡膏印刷、点注和焊接效果，焊锡粉具体选取粒度35μm的占焊锡粉重质量60％，粒度30μm-35μm的占焊锡粉重质量20％，35μm-40μm的占焊锡粉重质量20％。
焊锡粉由质量占比为95％-98％的Sn、1％-2％的Cu、0.1％-3％的Ag、0.1％-1％的Bi和0.01-1％的Ni，余量为表面处理剂组成，通过Cu和Ag取代传统焊锡粉中的Pb，能够防止废弃的电器元件受酸雨侵蚀后，Pb对环境造成的污染，具体选取1％的Cu和3％的Ag，具有较高的抗拉强度与良好的导电性能，但是成本较高，通过Bi和Ni对焊锡粉的金属元素进行补偿，能够适当降低Ag的含量，降低成本。
表面处理剂为质量占比60％的十二烷基磷酸单酯、20％的季铵盐和20％的聚乙二醇混合而成，表面处理剂的含量为焊锡粉质量的0.1％-0.5％，能够提高焊锡润湿性与表面耐氧化性。
有机溶剂选取二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、乙二醇单丁醚、十一醇和十二醇中的两种以上混合物，有机溶剂的含量为助焊剂质量的40％-55％，具体选取质量比为4：4：3的二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***和乙二醇单丁醚，具有低熔点，熔化所需条件低，耗费能量少，但结晶速度较慢，不利于多焊点大工作量的焊接。
活性剂选取丁二酸、己二酸、戊二酸、壬二酸、癸二酸、酒石酸、水杨酸、苯二甲酸、对苯二甲酸中的一种或多种混合物，活性剂的含量为助焊剂质量的1％-3％，能够去除PCB铜膜焊盘表层及零件焊接部位的氧化物质的作用，同时具有降低锡表面张力的功效。
树脂选取氢化松香甘油脂、季戊四醇松香酯、改性松香树脂、蓓烯树脂、失水苹果酸树脂、醇酸树脂的一种或多种组成，树脂含量为助焊剂质量的35％-40％，具体选取质量占比8：1：1的氢化松香甘油脂、蓓烯树脂和失水苹果酸树脂，能够提高树脂的韧性、抗氧化性与热稳定性，能够加大锡膏粘附性，而且有保护和防止焊后PCB再度氧化的作用。
触变剂选取氢化蓖麻油、蓖麻油、十六酸酰胺、脂肪酸单甘油酯、脂肪酸三甘油酯中的一种或多种，触变剂含量为助焊剂质量的1％-5％，触变剂通过调节焊锡膏的粘度以及印刷性能，起到在印刷中防止出现拖尾、粘连等现象的作用。
缓蚀剂选取琉基苯并噻唑、苯并***和磺化木质素中的一种或多种，缓蚀剂含量为助焊剂的0.1％-0.9％，通过缓蚀剂能够减缓焊接点被腐蚀的速度，提高焊接点的耐久度与稳固度。
实施例二：
本发明实施例提供一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，包括焊锡粉和助焊剂，焊锡粉的质量占比为焊锡膏总质量的88％-92％，余量为助焊剂，助焊剂包括有机溶剂、活性剂、树脂、触变剂、缓蚀剂。
焊锡粉采用粒度为30μm-40μm的近球形合金粉末，为了不影响锡膏印刷、点注和焊接效果，焊锡粉具体选取粒度35μm的占焊锡粉重质量60％，粒度30μm-35μm的占焊锡粉重质量20％，35μm-40μm的占焊锡粉重质量20％。
焊锡粉由质量占比为95％-98％的Sn、1％-2％的Cu、0.1％-3％的Ag、0.1％-1％的Bi和0.01-1％的Ni，余量为表面处理剂组成，通过Cu和Ag取代传统焊锡粉中的Pb，能够防止废弃的电器元件受酸雨侵蚀后，Pb对环境造成的污染，具体选取2％的Cu和1％的Ag，在保证焊接的抗拉强度与良好的导电性能的同时能够控制成本。
表面处理剂为质量占比60％的十二烷基磷酸单酯、20％的季铵盐和20％的聚乙二醇混合而成，表面处理剂的含量为焊锡粉质量的0.1％-0.5％，能够提高焊锡润湿性与表面耐氧化性。
有机溶剂选取二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、乙二醇单丁醚、十一醇和十二醇中的两种以上混合物，有机溶剂的含量为助焊剂质量的40％-55％，具体选取质量比为3比2的二乙二醇二甲醚和十一醇，能够使焊料快速融化，并且能够具有较快的结晶速度，整体焊接时间短，焊接效率高。
活性剂选取丁二酸、己二酸、戊二酸、壬二酸、癸二酸、酒石酸、水杨酸、苯二甲酸、对苯二甲酸中的一种或多种混合物，活性剂的含量为助焊剂质量的1％-3％。
树脂选取氢化松香甘油脂、季戊四醇松香酯、改性松香树脂、蓓烯树脂、失水苹果酸树脂、醇酸树脂的一种或多种组成，树脂含量为助焊剂质量的35％-40％，具体选取质量占比8：1：1的氢化松香甘油脂、蓓烯树脂和失水苹果酸树脂，能够提高树脂的韧性、抗氧化性与热稳定性，能够加大锡膏粘附性，而且有保护和防止焊后PCB再度氧化的作用。
触变剂选取氢化蓖麻油、蓖麻油、十六酸酰胺、脂肪酸单甘油酯、脂肪酸三甘油酯中的一种或多种，触变剂含量为助焊剂质量的1％-5％，触变剂通过调节焊锡膏的粘度以及印刷性能，起到在印刷中防止出现拖尾、粘连等现象的作用。
缓蚀剂选取琉基苯并噻唑、苯并***和磺化木质素中的一种或多种，缓蚀剂含量为助焊剂的0.1％-0.9％，通过缓蚀剂能够减缓焊接点被腐蚀的速度，提高焊接点的耐久度与稳固度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，包括焊锡粉和助焊剂，其特征在于：所述焊锡粉的质量占比为焊锡膏总质量的88％-92％，余量为助焊剂，所述助焊剂包括有机溶剂、活性剂、树脂、触变剂、缓蚀剂。
2.根据权利要求1所述的一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，其特征在于：所述焊锡粉采用粒度为30μm-40μm的近球形合金粉末。
3.根据权利要求1所述的一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，其特征在于：所述焊锡粉由质量占比为95％-98％的Sn、1％-2％的Cu、0.1％-3％的Ag、0.1％-1％的Bi和0.01-1％的Ni，余量为表面处理剂组成。
4.根据权利要求2所述的一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，其特征在于：所述表面处理剂为质量占比60％的十二烷基磷酸单酯、20％的季铵盐和20％的聚乙二醇混合而成，所述表面处理剂的含量为焊锡粉质量的0.1％-0.5％。
5.根据权利要求1所述的一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，其特征在于：所述有机溶剂选取二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、乙二醇单丁醚、十一醇和十二醇中的两种以上混合物，所述有机溶剂的含量为助焊剂质量的40％-55％。
6.根据权利要求1所述的一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，其特征在于：所述活性剂选取丁二酸、己二酸、戊二酸、壬二酸、癸二酸、酒石酸、水杨酸、苯二甲酸、对苯二甲酸中的一种或多种混合物，所述活性剂的含量为助焊剂质量的1％-3％。
7.根据权利要求1所述的一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，其特征在于：所述树脂选取氢化松香甘油脂、季戊四醇松香酯、改性松香树脂、蓓烯树脂、失水苹果酸树脂、醇酸树脂的一种或多种组成，所述树脂含量为助焊剂质量的35％-40％。
8.根据权利要求1所述的一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，其特征在于：所述触变剂选取氢化蓖麻油、蓖麻油、十六酸酰胺、脂肪酸单甘油酯、脂肪酸三甘油酯中的一种或多种，所述触变剂含量为助焊剂质量的1％-5％。
9.根据权利要求1所述的一种新型超细焊锡粉的环保无铅焊锡膏，所述缓蚀剂选取琉基苯并噻唑、苯并***和磺化木质素中的一种或多种，所述缓蚀剂含量为助焊剂的0.1％-0.9％。
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