[发明专利]一种松香型无卤素免清洗助焊剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于电子封装焊膏用助焊剂领域，具体涉及一种界面IMC可控制的松香型无卤素免清洗助焊剂及其制备和应用方法。

背景技术

随着电子产品向微型化、薄型化、高精度化的方向发展，表面组装技术(SMT)成为电子组装行业里最流行的技术和工艺之一。焊膏是SMT中不可缺少的材料，其性能直接影响到焊接质量，决定着电子产品的质量。

助焊剂是焊膏的重要组成成分，其主要由溶剂、活性剂、成膜剂、缓蚀剂等组成，助焊剂的不同成分起着特定的作用，其中缓蚀剂的主要作用是防止助焊剂中活性物质腐蚀焊料金属和铜衬底。熔融的焊料金属与Cu衬底会形成界面IMC，界面IMC是影响焊点可靠性的关键因素，焊接过程中界面IMC迅速生长，过厚的IMC导致焊点性能变差，可靠性降低。如何控制界面IMC的生长，获得理想的焊点成为人们关心的热点问题。以往的研究大多集中在对焊料进行合金化、衬底表面处理等，以达到改善IMC组织形貌的目的，如YU D Q等在Journal of Alloys and Compounds(2004，376(1-2)：170-175)上报道：对Sn-2.5Ag-0.7Cu合金进行稀土RE合金化，添加稀土后焊料基体及焊后界面IMC细化明显，剪切强度和拉伸强度相应提高；LIN Y C等在Scripta Materialia(2007，56(1)：49-52)上报道：磷含量对SnAgCu/Ni-P界面相Ni-Sn-P的生长起决定性作用，通过P含量的改变对IMC生长进行控制；而从助焊剂方面考虑解决这一问题的文献确鲜有报道。

发明内容：

发明的目的是开发一种适用无铅锡银铜焊膏用的新型助焊剂及其制备和应用方法，该助焊剂性能要求包括助焊剂助焊性能好，用所研制的助焊剂配成的焊膏印刷性能好，焊后残留少，腐蚀性小，焊点界面IMC的生长受到控制，机械性能优良。本发明的技术方案是直接从助焊剂入手，通过添加不含任何卤素的有机酸和有机胺活性剂，在不影响润湿性的同时很大程度上降低了焊后残留的腐蚀性，同时在助焊剂中添加复配缓蚀剂，通过缓蚀剂的协同缓释作用，在衬底表面形成致密完整的保护膜，阻止或减缓了衬底原子的扩散，从而达到控制界面IMC生长(可有效控制厚度、晶粒度、均匀性等)的目的，焊点的机械性能也显著提高。

一种锡银铜系焊膏用松香型无卤素助焊剂，由以下质量百分比的成分制备而成：松香20～50％，树脂成膜剂5～25％，高沸点溶剂30～50％，活性剂3～8％，触变剂2～5％，缓蚀剂0.3～1％。

所述的松香为氢化松香、水白松香、歧化松香、聚合松香、脂松香、松香甘油酯中的一种或多种组合而成。

所述的树脂成膜剂为丙烯酸树脂、硬脂酸甘油酯、聚乙二醇、环氧树脂中的一种或多种组合而成。

所述的高沸点溶剂为乙二醇、丙三醇、二甘醇、甲基卡必醇、乙二醇单丁醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇丁醚、乙酸乙酯、丁二酸二甲酯、丁二酸二乙酯、N-甲基-2吡咯烷酮中的一种或多种组合而成。

所述的活性剂为油酸、硬脂酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、葵二酸、苹果酸、柠檬酸、水杨酸、联二丙酸、甲基丁二酸、2，3-二羟基甲酸、顺丁烯二酸酐、丁二酸胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、十四胺中的一种或多种组合而成。

所述的触变剂为氢化蓖麻油、乙撑双硬脂酸酰胺、触变剂6500、触变剂6650中的一种或多种组合而成。

所述的缓蚀剂为苯并三氮唑、咪唑、2-乙基咪唑、2-巯基苯并噻唑、8-羟基喹啉中的二种或多种组合而成。

所述的助焊剂的制备方法，具体如下：

(1)将称量好的松香、树脂成膜剂加入高沸点溶剂中，加热到110～130℃，并搅拌至形成均一混合物；

(2)将步骤(1)得到的混合物温度降到75-80℃，将称量好的活性剂、触变剂、缓蚀剂加入其中，在75-80℃保温下不断搅拌至完全溶解；

(3)将步骤(2)所得混合物以30-50℃/分钟急速冷却至室温，制得助焊剂。

所述的助焊剂应用于电子产品封装用焊膏的配制及相应的表面封装焊接工艺。所述的焊膏为无铅锡银铜焊膏。

发明的优点和积极效果