[发明专利]一种无卤素助焊剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及助焊剂，具体地说，涉及一种无卤素助焊剂及其制备方法。

背景技术

目前焊锡膏无铅化已经得到全面的实施，由于常用无铅焊锡粉(如Sn96.5Ag3.0Cu0.5)的熔点相对含铅焊锡粉的熔点高出40～50℃，从而直接导致焊锡膏在回流焊接时操作温度的提高，而在更高的操作温度下，会加速氧气与焊锡粉表面的反应，从而使焊锡粉金属表面产生更多的氧化膜，影响后期的焊接过程。同时，无铅焊锡粉本身与PCB板基材的相互润湿性较差。因此，需要在助焊剂中加入活性剂，使助焊剂具有清除氧化膜和降低金属润湿前表面张力的性能。目前，用于配制无铅焊锡膏的助焊剂中活性剂一般选用卤素化合物、有机酸或有机胺类物质。

卤素化合物通常选用氯化合物或溴化合物，含氯化合物或溴化合物的焊锡膏在完成其焊接功能后，氯化合物或溴化合物仍然会以残留物的形式存在于所应用的电子产品中。随着电子产品使用时间的推移，氯化合物和溴化合物就会对电子产品造成一定的腐蚀，从而影响了产品的可靠性。同时，含有卤素化合物的电子产品使用寿命结束而变成电子垃圾后，人类通常以焚烧方式处理这一类电子垃圾，在焚烧电子垃圾时，产生的焚烧废气和飞灰对人类的健康和地球大气层造成很大的负面影响，特别是焚烧废气和飞灰中含有大量毒性高的二恶英，长期接触会导致癌。

基于卤素化合物对环境和人体的负面影响，当前在全世界范围内提出的全球“无卤化”要求已超越了以往的任何法规，开始全面限制电子产品中卤素化合物的使用。电子行业协会已经制订了电子产品卤素含量标准，通用基准为最高溴900ppm、最高氯900ppm、以及最高含卤量1500ppm。

遵照行业标准和无铅焊料本身的特点，常用的解决方案是采用相对少量的卤素与其他活化剂结合，从而满足卤素含量的限制。虽然这是一种有效途径，但仍然存在生产期间添加过量卤化材料的危险，对产品质量的控制造成一个不可逆过程。

第二种解决方案是不使用卤素，而是在助焊剂中加入有机酸作为活性剂，以解决因不使用卤素化合物而引起的活性不足的问题，但直接使用有机酸直接作为活化剂的助焊剂在与焊锡粉混合后，有机酸极容易在低温保存的情况下与焊锡粉的氧化膜发生反应，当焊锡粉外面包裹的氧化膜被这些有机酸清除后，就会裸露出新鲜的金属面，这些没有氧化膜的金属面会因表面张力降低而聚并在一起，形成低温下的冷焊效果，从而直接表现为焊锡膏的粘度上升，进一步影响了焊锡膏保存寿命。同时，含有机酸活性剂的焊锡膏在印刷过程中，刮刀、钢网与焊锡膏之间不断地互相磨擦而产生热能，加剧了有机酸与焊锡粉的氧化膜之间的反应，从而使焊锡膏粘度上升，缩短了焊锡膏的使用寿命。由于有机酸在焊锡膏保存和使用过程中存在上述有机酸与氧化膜发生反应的过程，因而有机酸本身的活性不断消耗，最终导致焊锡膏在回流焊接时表现为活性较差的现象。

目前还有一种配制助焊剂活性剂部分的做法是，在加入有机酸作为助焊剂的活性剂的同时加入有机胺作为活性剂与缓蚀剂。加入到助焊剂中的有机胺会与有机酸发生缓慢的反应，从而生成有机酸胺盐，但是这样仍会有部分有机酸在没有与有机胺生成有机酸胺盐后就直接与焊锡粉接触，从而发生上述有机酸与焊锡粉氧化膜的反应。同时，这一类有机胺与有机酸发生缓慢反应而生成的有机酸胺盐稳定性会相对较差，在锡膏保存和使用的过程中容易重新分解生成有机胺与有机酸。可以看到，有机胺加入到含有有机酸的助焊剂中，虽然一定程度上缓解有机酸与焊锡粉氧化膜的反应，但仍存在部分有机酸直接与焊锡粉氧化膜发生反应的过程，从而也导致了有机酸本身不断被消耗的一个过程，最终表现为回流焊接时活性较差的现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无卤素助焊剂，以及这种无卤素助焊剂的制备方法，采用这种无卤素助焊剂配制的无铅焊锡膏具有较长的存贮寿命和使用寿命，并且焊接时具有较强的活性，焊接性能好。采用的技术方案如下：

一种无卤素助焊剂，其特征在于由下述重量配比的组分组成：溶剂20～40％，松香30～50％，有机酸胺盐2～20％，触变剂5～15％，保护剂1～8％。

上述溶剂的作用主要是作为溶解其他物质的载体，上述溶剂可以是丙三醇、乙二醇、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单己醚、二乙二醇单辛醚、乙二醇苯醚、二丙二醇二甲醚、三乙二醇单丁醚和三乙二醇乙醚中的一种或其中多种的组合。

上述松香的作用主要是加大锡膏粘附性，并且在焊接过程中提供一定的活性来清除氧化膜，而且保护和防止焊后PCB再度氧化，上述松香可以是聚合松香、氢化松香、全氢化松香和歧化松香中的一种或其中多种的组合。