一种无卤化物无铅焊锡膏制造技术

一种无卤化物无铅焊锡膏，该焊锡膏含有一种与助焊剂混合的无铅焊锡粉，其中的助焊剂含有０．５％～１５％重量百分比的至少一种的羟基烷胺。所述的无铅焊料粉包括重量百分比为０．０００１％～０．５％的Ａｇ，０．３％～０．９％的Ｃｕ，余量的Ｓｎ及不可避免的杂质。无铅焊锡粉与助焊剂的重量百分比为：无铅焊锡粉∶助焊剂＝８５～９１∶９～１５。本发明专利技术配制的焊锡膏具有成本低、粘度稳定性好、残留物无色透明、腐蚀性低的优点，并显示出优异的钎焊性，在标准和难焊表面具有良好的可焊性，无虚焊、无短路，可广泛应用于电子通讯、航空航天、汽车、机车等领域的电子组装及封装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于焊接电子装置的焊锡膏，特别涉及基于SnAgCu合金的无 卤化物无铅焊锡膏。技术背景Sn-Pb合金作为焊接材料自古有之。近年来，为了减少铅及其化合物对生态 环境的污染，世界各国相继研发出用于替代传统锡铅焊锡膏的无铅焊锡膏。其 中，含Ag的基于Sn的焊料，例如Sn-Ag和Sn-Ag-Cu合金由于作为无铅焊料 具有相对良好的润湿性而具有易于操作的优点，得到了美国NEMI (National Electronics Manufacturing Initiative)、 英国 DTI (Department of Trade and Industry)、 Soldertec (The Solder Technology Center)等的推荐。基于Sn-Ag-Cu 系合金，目前被广泛使用的是Sn-3.0Ag-0.5Cu、 Sn-4.0Ag-0.5Cu和Sn-3.5Ag， 它们共同的特点是含Ag量高，使用昂贵。从安全和经济的观点出发，Sn-Zn合 金焊料是有利的。其成本比Ag， Cu， Bi， In等低，而且该合金的共晶点低，具 有可用于焊接热敏感电子元器件的优点。但由于Zn是一种极易氧化的金属，在 接触空气的焊料粉末表面形成一种氧化层，使得焊料粉末的润湿性降低。特别 是在使用基于松香的助焊剂制备的基于Sn-Zn的焊锡膏过程中，通过与助焊剂 反应产生的焊料粉末表面氧化现象变得更严重，因此常常发生焊接瑕疵，包括 由于焊料润湿性极差形成的空焊和焊锡球。目前，电子行业中用于配制焊锡膏的助焊剂中大多含有卤化物活性剂，其残留物不仅多而且腐蚀性较大，会严重影响产品的可靠性。同时含卤化合物的 使用对大气臭氧层有严重的破坏作用，给人类的生态环境带来极大破坏，已被 联合国限制生产和使用。因此，随着电子行业的飞速发展以及人类对环保意识 的提升，研究无卤化物免清洗焊锡膏是焊锡行业发展的必然趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种使用成本较低的、无卤化物添加的锡银铜焊锡膏。 本专利技术提供的焊锡膏是由松香基助焊剂与无铅焊锡粉混合而成，助焊剂包括 松香、活性剂、触变剂、溶剂。无铅焊锡粉是球形金属合金粉末，其球形率大于95%,合金粉末的粒径为25(im 45|xm，其中Ag的重量占0.0001-1.0%, Cu 的重量占0.5-0.9%，优选Ag的重量为0.3。/。， Cu的重量为0.7。/。，还添加合金元 素Bi、 Ni、 Sb、 Ge、 P、 Ce、 Ga、 Co中的一种或几种；松香助焊剂包括重量占 0.5% 15%的羟基垸胺化合物，羟基烷胺化合物选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇 胺、三异丙醇胺中的一种或者多种；无铅焊锡粉与助焊剂的重量百分比为无 铅焊锡粉助焊剂=85 91: 9 15。无铅焊料合金中添加0.0001 1.0%的Ag，与不含银的无铅合金成分Sn-0.7Cu (元素后面的数字表示以重量百分比计的元素含量，下同)相比，能够提供焊 料优良的可焊性能，同时与Sn-3,0Ag-0.5Cu、 Sn-4,0Ag-0.5Cu禾tl Sn-3,5Ag等合 金成分相比较，又大大降低了焊料的材料成本。在无铅焊料合金的原料中，Ag 的价格最高，当Ag的含量从4M降低到1%以下时，原料的成本将呈几倍减少， 因此具有明显的经济效益。通常用于焊锡膏的松香基助焊剂是通过在溶剂中添加松香及一种或多种添 加剂如活性剂和触变剂来制备的。活性剂的类型和数量对焊锡膏的焊料润湿性 有极大的影响。与有机酸活性剂相比，氢卤化物赋予焊锡膏的润湿性高很多。为替代氢卤化物，加大有机酸活性剂的用量似乎是有利的。但由于有机酸活性 剂和焊料粉末之间的反应导致焊锡膏粘度迅速增加。结果，焊锡膏很快变得难 以印刷而且使用寿命变得极短。按照本专利技术，通过向基于松香的助焊剂中加入重量百分比为0.5% 15%的 羟基烷胺化合物，选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种或 者多种，可预防焊料粉末的氧化，并可替代氢卤化物在焊接过程中清除涂层表 面的金属氧化物。其作用原理如下羟基烷胺化合物通常是一类熔点高、沸点高、挥发性很低的有机胺类化合 物。在焊接过程中，它首先以液态形式覆盖于基于无铅焊料粉末表面，有效防 止其表面氧化。其次，不同于有机酸与金属氧化物的酸碱反应原理，羟基烷胺 清除金属氧化物的原理是通过络合作用实现的。有机酸与金属氧化物的作用原理可用下列方程式表示RCOOH+MO "~^ RCOOM+H20羟基烷胺化合物与金属氧化物的作用原理是通过羟基烷胺化合物分子结构 中N原子的孤对电子与铜、镍等金属离子的空轨道形成配位键，也就是将金属 氧化物转变为可溶解于松香的金属络合物实现了对金属表面氧化层的去除，保 证了合金焊料对镀层的合金化，实现焊接的可靠性。羟基垸胺化合物与金属氧化物的作用原理可用下列方程式表示 HNROH+MO ^ M(NHROH)4(OH)2按照羟基烷胺化合物与金属氧化物的作用原理，对于具有空轨道的金属涂 层(如Cu、 Ni、 Ag、 Zn、 Ir 、 Rh、 Co等)基于含有羟基垸胺化合物的助焊剂 配制的焊锡膏都具有极高的活性，解决无铅焊料合金润湿性不足的缺陷。羟基烷胺化合物为碱性，加到助焊剂中可降低其酸性，并使焊后残留物的 腐蚀性降至最低。存在于基于松香的助焊剂中的羟基烷胺化合物的量为0.5 15%。如果小于 0.5%，在预热过程中不能充分实现预防无铅焊料合金粉末的表面氧化作用，在 焊接过程不能充分实现清除涂层金属氧化物的作用；如果超过15%，则容易使 助焊剂吸潮而引起表面绝缘阻抗下降。依照本专利技术，在焊锡膏中使用的助焊剂是基于松香的助焊剂，还包括活性 剂、触变剂和溶剂。除了依照本专利技术向助焊剂中加入羟基垸胺以外，助焊剂的 其它组分的类型和数量可与常规的基于松香的助焊剂相同，没有特别的限制。松香可以是天然的或未被改性的，例如浮油松香或木松香，也可以是改性 松香，例如聚合松香、氢化松香、加酸松香，松香酯，或松香改良的树脂。当 然，可以使用它们中的两种或多种。作为活性剂，优选使用有机二元酸或有机多元酸极其衍生物，例如丁二酸、 苹果酸和柠檬酸等。触变剂可以使用天然的，或者改性的脂肪酸酰胺，例如氢化蓖麻油，乙二 撑双硬脂酰胺等。溶剂的实例是醚类，例如二甘醇己醚和二甘醇辛醚，和醇类例如丁基卡必 醇和己基卡必醇。助焊剂中上述组分的量以重量百分比计，例如松香35 60%，活性剂l 20%，触变剂4 10%，溶剂30 50%。依照本专利技术，助悍剂还包含0.5 15%羟基垸胺。除了上述所提及的组分，助焊剂还可包含一种或多种添加剂，例如表 面活性剂、缓蚀剂等。依照本专利技术，在无铅焊锡膏中使用的无铅焊料合金粉末优选为Sn-0.3Ag-0.7Cu，为进一步增加焊点机械强度，提高焊锡膏的抗氧化能力或晶粒 细化，可在Sn-0.3Ag-0.7Cu合金中加入合金元素Bi、 Ni、 Sb、 Ge、 P、 Ce、 Ga、Co中的一种或几种。SnAgCu基无铅焊锡粉是SnAgCu球形金属合金粉末，其可用离心雾化方法， 气体雾化方法以及超声雾化方法等来制备。焊料粉末的颗粒大小可与常规焊锡 膏的相同，通常在约25^im到45pm之间，但也可以使用更细的粉末，其球形率 大于95%。可选择本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无卤化物无铅焊锡膏，是由松香基助焊剂与无铅焊锡粉混合而成的，其特征在于松香基助焊剂中含有０．５％～１５％重量百分比的至少一种的羟基烷胺化合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国齐，宣英男，
申请(专利权)人：东莞永安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]