[发明专利]一种无铅锡膏及其助焊剂的制备方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种无铅锡膏，尤其是一种电子组装印制板用无铅锡膏。

背景技术

电子工业用锡铅焊料已有五十多年的历史，近年来为了减少铅对环境的污染和人类健康的影响，世界各国相继研发出各种无铅焊料，如锡银系、锡铜系、锡铋系、锡锌系等无铅焊料。目前主流的无铅锡膏为锡银铜无铅锡膏，锡银铜系的主流无铅合金为Sn96.5％Ag3％Cu0.5，熔点为217-219℃，大大高于锡铅(Sn63/Pb37)合金183℃的熔点，其再流焊峰值温度在235℃以上，大大高于锡铅(Sn63/Pb37)锡膏再流焊峰值温度(210-230℃)。目前可以达到或接近锡铅合金(Sn63/Pb37)熔点(183℃)的合金有锡锌(Sn91％Zn9％)合金，其熔点为199℃；但由于锌极易氧化，可焊性差，很难制成优良的锡膏。而锡铋(Sn52％Bi48％)合金由于其熔点温度为139℃，虽然可焊性好，但熔点太低，可靠性较差。同时，典型无铅锡膏合金(如：Sn96.5％Ag3.5％，Sn96.5％Ag3％Cu0.5％等)由于所需再流峰值温度较高，容易对耐热性差的元件或PCB造成损伤；无铅锡膏由无铅锡粉与助焊剂组成。通常助焊剂活性成分由离子卤化物和有机酸组成，由于具有不同的活性温度，可以较好地去除金属锡、铜、镍等的表面氧化层。但在常温时，由于卤素及有机酸易与无铅锡粉的氧化层发生反应，从而导致锡膏粘度发生变化，使锡膏性能变坏，寿命减少。

总之，上述各种无铅焊料系列与传统用的有铅焊料相比或者熔点太高、致使再流焊峰值温度高；或者易氧化，可焊性差；或者熔点太低，致使可靠性较差等等；而助焊剂导致锡膏粘度发生变化，使锡膏性能变坏，寿命减少等等。

因此一种新的稳定性好，可焊性好，可靠性好的无铅锡膏，一种可以改善锡膏性能的助焊剂的发明势在必行。

发明内容

为解决前述背景技术中存在的问题，如：无铅锡膏的种类少、易干燥、焊接性能差、印刷性能不理想等问题，本发明提供一种新型的无铅锡膏及其助焊剂的制备方法。

本发明提供了一种由锡铋铜无铅合金和具有特殊设计活性系统的助焊剂组成的无铅锡膏，即一种适合于锡铅(Sn63/Pb37)锡膏再流焊温度曲线的锡铋铜无铅锡膏；一种无铅锡膏包括无铅锡粉和助焊剂，其特征在于：所述无铅锡粉为锡铋铜合金粉末，所述助焊剂为松香型助焊剂，其包括：松香、有机酸、非离子卤化物、触变剂以及有机胺化合物；所述无铅锡粉包括球形合金粉末，其球形率大于95％；合金粉末粒径约为25-45μ；所述锡铋铜合金粉末中锡的重量约占80％-85％，铋重量约占15％-20％，铜的重量约占0.3％-0.8％；所述无铅锡粉与松香型助焊剂的重量比约为6∶1至10∶1；所述松香型助焊剂的活性系统由非离子卤化物、有机酸和有机胺化合物等组成；所述松香通常包括聚合松香、氢化松香、歧化松香、妥尔油松香、松香甘油酯中的一种或几种的组合；所述的有机酸包括丁二酸、己二酸、辛二酸、葵二酸中的一种或几种的组合；所述助焊剂中的溶剂包括乙二醇乙醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚中的一种或几种的组合；所述助焊剂中松香的比例约为30-60％，溶剂30-50％，活性剂1-10％，触变剂2-10％，抗氧化剂1-10％。一种无铅锡膏及其助焊剂的制备方法，其包括如下制备过程：

1)将松香、有机酸、非离子卤化物、触变剂以及有机胺化合物各组分按比例称量加热溶解成均匀液体后在5-10℃保存备用；

2)将重量约占80％-85％的锡粉，铋重量约占15％-20％的铋粉，重量约占0.3％-0.8％的铜粉充分混合形成锡铋铜合金粉末。

3)将80％-95％的上述无铅焊料的锡铋铜合金球形粉末与5％-20％的上述松香型助焊剂彻底混合，以制备本发明的无铅锡膏。

所述松香型助焊剂的活性系统由非离子卤化物、有机酸和有机胺化合物组成。