[发明专利]一种膏状助焊剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子工业软钎焊用焊锡膏领域，具体涉及一种膏状助焊剂的制备方法。该助焊剂主要应用于制备焊锡膏，尤其适用于电子工业的表面贴装工艺。

背景技术

电子工业要把大量的电子元器件通过焊接的方式安装到印制电路板上。良好可靠的焊点形成需要熔融的焊料在非常洁净的金属表面进行浸润、扩散和冶金结合。而印制电路板、电子元器件或被焊接材质的金属表面在制造、储存、运输等环节中被氧化的可能性几乎是100%。因而，电子工业生产中对焊接材质表面氧化层的处理是十分关键的，常需要使用大量的助焊化学品对金属表面的氧化层和污染物进行清洁以增加润湿，加速焊接的进程，从而提高生产的良率和产品的可靠性。

电子工业大量使用的焊接制程有两种，一种是波峰焊，另一种是回流焊。波峰焊制程适用于插装元器件，使用的助焊材料称为助焊剂或液态助焊剂。回流焊制程适用于表面贴装元器件，使用的助焊材料称为焊锡膏或锡膏。焊锡膏是由超细合金焊料粉（20-75微米）和膏状助焊剂（助焊膏）混合搅拌而成的具有一定粘性及触变特性的膏状体。焊锡膏的膏状性能使其能运用于自动印刷设备，因此能够实现高速的、大批量的生产。在贴装元件时，焊锡膏用作元件引线（或电极）与印制板焊盘之间的粘接材料，使元件在印制板上定位；在再流焊时，焊锡膏中的合金粉末熔化以后在元件引线和焊盘之间形成焊点，完成电气连接与机械连接的双重作用。

膏状助焊剂包含树脂、触变剂、溶剂、活化剂、缓蚀剂及其他助剂。助焊剂在焊锡膏中有两个功能：一是帮助焊接，即在受热时去除金属氧化物，助焊剂中需添加活化剂（例如：丁二酸等有机酸、三乙醇胺等有机胺），二是作为焊料粉的载体，助焊剂需添加树脂、溶剂等调配成合适的膏状。

助焊剂需添加触变剂以使其具备流变学特性，从而使助焊剂具备如下功能：1）在贮藏和使用时可作为焊料粉悬浮的载体；2）在焊锡膏印刷工艺中，使焊锡膏在印刷的时候容易流动，但印刷完成后不能流动；3）回流过程中受热不会出现塌落，进而减少焊接的桥接现象。焊锡膏中使用的常见触变剂有：氢化蓖麻油、改性氢化蓖麻油、硬脂酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺等。

塌落是焊锡膏的重要指标之一。焊锡膏塌落相关检验方法有：1）中国《锡铅膏状焊料通用规范》（SJ/T 11186-1998）；2）美国《焊膏要求》（IPC/J-STD-005）；3）日本《焊膏要求》（JIS Z3284）。这些检测方法中都规定了两种测试条件，一种是将印刷有焊膏图形的测试板置于温度为（25±5）℃、相对湿度为（50±10）%的环境中停留10-15分钟，称之为冷塌落测试；第二种是将印刷有焊膏图形的测试板置于温度为（150±10）℃的条件下10-15分钟，称之为热塌落。焊锡膏产生塌落有很多原因，造成冷塌落的主要原因是由于焊锡膏触变性太低所导致的。热塌落是指随着印制电路板在回流过程中温度的升高，焊锡膏粘度降低，触变剂所形成的凝胶触变结构失效，膏状助焊剂失去了对焊料粉的支撑能力，焊锡膏印刷图形出现崩塌。抗热塌落性是指焊锡膏在焊料熔化之前保持焊锡膏在印刷时的形状的能力，绝大多数的焊锡膏使用场合都要求焊料熔化前保持印刷时的形状。

改性氢化蓖麻油作为触变剂、增稠剂广泛应用于涂料、油墨行业，主要用于提高涂料、油墨的流平性、抗流挂性能。在涂料、油墨行业中，作为触变剂的改性氢化蓖麻油适用于中等极性溶剂使用，简单高速分散即能达到高触变、抗流挂的效果。在焊锡膏助焊剂中使用改性氢化蓖麻油做触变剂是常见的，有专利及文献资料可查。其改善膏体抗塌落能力的技术原理与在涂料、油墨行业抗流挂性能类似。但在一般的使用工艺下只能解决焊锡膏的冷塌落问题，不能很好解决热塌落问题。

专利CN1123210A中公开了三种锡粉表面处理方法来提高锡膏的稳定性。该专利未涉及焊剂组合物。专利CN1184017A中指出，用10个碳原子以上的聚卤脂肪族化合物或脂环式化合物作为活化剂，这样调配而成的焊锡膏既具有良好的润湿性能而又具有良好的贮存稳定性。通过重复该专利实施例，我们发现其印刷性特别是抗热塌落性不是十分理想。专利CN100336626C公开了一种无铅焊膏用松香型无卤素助焊剂，通过优化配方提高了助焊性能，解决了高温氧化严重的问题，通过重复该专利实施例，我们发现其抗热塌落性不是十分理想。