【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子封装和制造领域，涉及一种高性能sn-bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂以及其制备方法。
技术介绍
1、随着电子封装技术向无铅化、微型化和多功能化方向的发展，传统的sn-ag-cu焊点所需的高回流工艺温度导致了热分配引起的翘曲等问题，这给电子产品的可靠性带来了严峻挑战。低温钎焊技术以其相对较低的回流工艺温度成功减少了电子产品的热损伤，从而提高了产品的可靠性。此外，该技术也有助于减少能源消耗和降低成本，因此电子封装技术正在积极发展低温焊接方向。
2、sn-bi系无铅焊料是典型的低温焊料，其中sn-58bi和sn-57bi-1ag的熔点仅为138℃。它们被广泛应用于微电子传感器、柔性电路板等对耐热性要求较高的元器件。
3、然而，相对于常见的高熔点sn-pb系或sn-ag-cu系焊锡膏用助焊剂，低温型sn-bi系焊锡膏用助焊剂存在活性温度较低的问题，这导致了助焊剂的助焊性下降以及焊后残留物增加。此外，由于其活性温度低，即使在常温下也显示出较高的活性，这使得活性剂与焊料之间发生化学反应，从而导致焊锡膏在储存和印刷时的稳定性下降。
4、一项适用于低温钎焊领域的低固含量助焊剂的专利技术专利(专利号为cn102489897a)已公开。该专利介绍了一种乳酸和联二丙酸的复配助焊剂，旨在改进低温无铅焊锡助焊剂的性能，解决sn-bi系焊锡膏润湿性不佳的问题。然而，该助焊剂面临一些问题。首先，乳酸具有较低的活性温度，容易导致锡珠、空洞等工艺缺陷。其次，联二丙酸在室温下表现出高活性，可能降低焊锡膏的储存稳定性
5、一种无卤无铅低温锡膏助焊剂的专利技术专利(专利号为cn104416298a)已公开。该专利介绍了一种高活性低温锡膏用助焊剂的配方，其主要成分包括有机酸(5.0～10.0wt.％)、氟化氢胺(0.5wt.％)、复配溶剂(30.0～40.0wt.％)、触变剂(3.0～6.0wt.％)、缓蚀剂(0.5～5.0wt.％)。该专利技术专利通过添加氟化氢铵以增强助焊剂的活性，成功解决了sn-58bi焊点发黑和润湿性差的问题。然而，氟化氢胺在室温下具有较强的活性并具有吸湿性，这可能导致焊锡膏失效和焊点腐蚀等缺陷。
6、总体而言，多数与低温型sn-bi系焊锡膏用助焊剂配方的设计侧重于通过提高助焊剂的活性来解决sn-bi系低温焊锡膏润湿性差和焊点发黑的问题。然而，高活性的助焊剂在焊接过程中可能引发更多副作用，如储存稳定性差、焊后腐蚀和工艺缺陷等。目前，已有的成熟sn-bi低温焊锡膏用助焊剂产品也主要致力于改善助焊剂的单一性能，其综合性能表现一般。因此，相较于已经成熟的sn-ag-cu系焊锡膏用助焊剂的研究，新兴的sn-bi系低温焊锡膏用助焊剂的应用受到了严重的限制。
技术实现思路
1、本专利技术旨在研发一种创新且实用的低温型sn-bi系无铅焊锡膏用助焊剂，以满足sn-bi系低温无铅焊锡膏的要求和功能。该专利技术专利主要侧重于优化助焊剂中活化剂、溶剂、成膜剂和功能助剂的成分和配比，以解决低温型sn-bi系无铅焊锡膏用助焊剂润湿性差、焊后残留物增多和储存性能不佳等问题，从而提高其综合性能。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种高性能sn-bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，包括以下各组分，其质量百分比范围如下：40wt.％～50wt.％的溶剂、5wt.％～10wt.％的活性剂、25wt.％～35wt.％的成膜剂、2wt.％～8wt.％的ph调节剂、0.05wt.％～5wt.％的表面活性剂、0wt.％～2wt.％的缓蚀剂、0wt.％～3wt.％的抗氧化剂以及2wt.％～10wt.％的触变剂。
4、优选的，所述sn-bi系焊料为sn-xbi-y，其中x代表bi的含量，其质量百分比在21％～58％范围内。y代表添加的微量元素，其中包括0％～5％的ag，0％～5％的sb，0％～3％的cu，0％～3％的ni，0％～3％的in，0％～12％的zn，其余含量为sn。
5、优选的，所述溶剂为乙二醇、四氢糠醇、正辛醇、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、乙醇、丙三醇、异丙醇中一种或两种以上混合。
6、优选的，所述活化剂为丁二酸、柠檬酸、乙二酸、水杨酸、dl-苹果酸、乳酸、己二酸、苯甲酸、软脂酸、甲基丁二酸中的一种或两种以上混合。
7、优选的，所述成膜剂为高级松香、氢化松香、ax-e全氢化松香、ke-604氢化松香、水白松香、冰白松香、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000中的一种或两种以上混合。
8、优选的，所述ph调节剂为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种或两种以上混合。
9、优选的，所述表面活性剂为op-9、op-10、op-13中的一种或两种以上混合。
10、优选的，所述抗氧化剂为对苯二酚、抗坏血酸及衍生物、2,6－二叔丁基对甲苯酚中的一种或两种以上混合。
11、优选的，所述缓蚀剂为苯并三氮唑、有机胺中的一种或两种以上混合。
12、优选的，所选的触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、n,n'-乙撑双硬脂酰胺(ebs)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、乙基纤维素中的一种或两种以上混合。
13、一种高性能sn-bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂的制备方法，步骤如下：
14、将水浴锅温度设定75℃，转速设为550r/min，将盛有溶剂的烧杯放入水浴锅中；接着按照助焊剂各组分软化点或熔点的高低依次添加成活化剂、成膜剂、ph调节剂、表面活性剂、抗氧化剂、缓蚀剂于烧杯中进行高温溶解，确保每一组份在完全溶解后再添加下一组份；最后，将水浴锅温度降至50℃，搅拌速度设为1400r/min，加入触变剂搅拌20min制得助焊剂；随后，将所制助焊剂在室温下以1000r/min转速冷却至室温。
15、本专利技术的有益效果：
16、(1)本专利技术所用助焊剂制备方法可制备出乳胶状助焊剂，其中触变剂以溶胀凝胶态存在于助焊剂中，使焊锡膏的触变性得以改善。
17、(2)本专利技术所制sn-bi焊锡膏用助焊剂在回流焊接后制得的焊点饱满光亮，无明显黑色物质。
18、(3)本专利技术所制sn-bi焊锡膏用助焊剂在160～200℃的低温焊接工艺中，具有出色的助焊性。
19、(4)本专利技术所制sn-bi焊锡膏用助焊剂焊后残留低，易清洗。
20、(5)本专利技术的助焊剂不含卤素、低腐蚀，储存稳定性高。
21、基于上述理由，本专利技术在低温封装和制造领域具有广泛的应用前景。
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1.一种高性能Sn-Bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，其特征在于，该高性能Sn-Bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，包括以下各组分，其质量百分比范围如下：40wt.％～50wt.％的溶剂、5wt.％～10wt.％的活性剂、25wt.％～35wt.％的成膜剂、2wt.％～8wt.％的PH调节剂、0.05wt.％～5wt.％的表面活性剂、0wt.％～2wt.％的缓蚀剂、0wt.％～3wt.％的抗氧化剂以及2wt.％～10wt.％的触变剂。
2.根据权利要求1所述的高性能Sn-Bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，其特征在于，所述溶剂为乙二醇、四氢糠醇、正辛醇、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、乙醇、丙三醇、异丙醇中一种或两种以上混合。
3.根据权利要求2所述的高性能Sn-Bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，其特征在于，所述活化剂为丁二酸、柠檬酸、乙二酸、水杨酸、DL-苹果酸、乳酸、己二酸、苯甲酸、软脂酸、甲基丁二酸中的一种或两种以上混合。
4.根据权利要求3所述的高性能Sn-Bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，其特征在于，所述成膜剂为高级松香、氢化松香、AX-E全氢化松
5.根据权利要求4所述的高性能Sn-Bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，其特征在于，所述PH调节剂为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种或两种以上混合。
6.根据权利要求5所述的高性能Sn-Bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，其特征在于，所述表面活性剂为OP-9、OP-10、OP-13中的一种或两种以上混合。
7.根据权利要求6所述的高性能Sn-Bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，其特征在于，所述抗氧化剂为对苯二酚、抗坏血酸及衍生物、2,6－二叔丁基对甲苯酚中的一种或两种以上混合。
8.根据权利要求7所述的高性能Sn-Bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，其特征在于，所述缓蚀剂为苯并三氮唑、有机胺中的一种或两种以上混合；
9.根据权利要求8所述的高性能Sn-Bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，其特征在于，所述高性能Sn-Bi系低温无铅焊锡膏为Sn-xBi-Y，其中x代表Bi的含量，其质量百分比在21％～58％范围内；Y代表添加的微量元素，其中包括0％～5％的Ag、0％～5％的Sb、0％～3％的Cu、0％～3％的Ni、0％～3％的In、0％～12％的Zn，其余含量为Sn。
10.一种权利要求9所述的高性能Sn-Bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种高性能sn-bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，其特征在于，该高性能sn-bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，包括以下各组分，其质量百分比范围如下：40wt.％～50wt.％的溶剂、5wt.％～10wt.％的活性剂、25wt.％～35wt.％的成膜剂、2wt.％～8wt.％的ph调节剂、0.05wt.％～5wt.％的表面活性剂、0wt.％～2wt.％的缓蚀剂、0wt.％～3wt.％的抗氧化剂以及2wt.％～10wt.％的触变剂。
2.根据权利要求1所述的高性能sn-bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，其特征在于，所述溶剂为乙二醇、四氢糠醇、正辛醇、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、乙醇、丙三醇、异丙醇中一种或两种以上混合。
3.根据权利要求2所述的高性能sn-bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，其特征在于，所述活化剂为丁二酸、柠檬酸、乙二酸、水杨酸、dl-苹果酸、乳酸、己二酸、苯甲酸、软脂酸、甲基丁二酸中的一种或两种以上混合。
4.根据权利要求3所述的高性能sn-bi系低温无铅焊锡膏用助焊剂，其特征在于，所述成膜剂为高级松香、氢化松香、ax-e全氢化松香、ke-604氢化松香、水白松香、冰白松香、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000中的一种或两种以上混合。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：马海涛，刘慧颖，郑运帷，王云鹏，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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