改进的含氟化亚锡的钎料膏组合物制造技术

一种改进的适于进行屏蔽或模板印刷的钎料膏组合物，在钎焊操作后能够只具有低程度离子污染，该组合物包括一种金属或金属合金粉末、载体和氟化亚锡。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是改进的钎料膏组合物及其结合电子材料的应用。更具体地说，本专利技术涉及的是改进的、含有一种金属或金属合金钎料粉末、一种载体以及氟化亚锡的钎料膏组合物。该组合物可以降低钎焊操作后的离子污染，从而可以避免使用清洗剂进行后处理。通常，金属的钎焊是通过下述步骤来实现的先在要钎焊的部位涂上钎焊介质或钎剂，然后用烙铁或类似物将钎料附着在上面。另外也有采用钎料预成型物的，其中，将预成型物加热到熔融态，由此它形成了良好的钎料连接。对每种情况都要制备不同种预成型物，因而钎焊操作的全过程不仅耗时而且费用高。为制备可印刷的(例如用屏蔽或模板技术)钎料组合物或钎料膏，已经进行了多种试验。由粉末状钎料合金分散在相对少量的介质中组成的钎料膏的使用，在工业上正在得到更加广泛地接受，这主要是因为钎料膏比通常手工操作所用的钎料更容易应用于自动化生产程序，这些手工操作所用的钎料是钎料棒，其中钎剂和烙铁或焊炬是分开的，或者用钎料丝，在钎料丝内的单孔中含有钎剂，以及烙铁或焊炬。以前的钎料膏组合物的制造大部分受此前实践的影响，尤其是钎剂或其它表面处理剂。这些钎剂或表面处理剂大部分包括有机酸、无机酸和它们的盐、例如氯化锌、氯化铵以及附加的除氯化物以外的碱金属卤化物或卤化铵，它们或者是干剂或者混合于适宜的溶剂中。然而，当向通常的氯化锌、氯化铵钎剂中加入附加的碱金属卤化物或卤化铵时发现，不是在金属表面留下不理想的腐蚀性残余物，就是在最终得到的焊接件上出现粗糙的表面。日本特许公开64〔1989〕-40197公开了一种钎剂，它的组成中1-20%(重量)为氟化锡，余量为氟铝酸钾络合物。该文指出，氟化锡的用量超过20%时会导致钎焊性能下降，而其用量少于1%时则它的效果就不明显。日本特许公开62〔1987〕-16898公开了一种用于钎焊的钎剂，其特征在于它含有作为钎剂活化剂的氟化亚锡。氟化亚锡与公知的粘结剂组合在一起使用，所述的粘结剂例如有松香、松香酚(rosin phenol)、聚乙二醇等。该钎剂与钎料槽结合在一起使用。申请日为88年7月21日、申请号07/222，496的美国专利申请公开了一种在回流钎焊中所用的钎料膏，它既含有钎剂又含有粉末状的钎料金属，只涂在要进行钎料连接的点上。然而发现，采用这些钎料膏需要使用清洗剂进行处理，而且在清洗后，仍会有一定程度的离子污染。其它清洗剂例如含氯氟烃(CFC)溶剂，能除去钎焊操作后的所有离子污染物，但其具有不良的环境效应。已经发现，通过向通常的含有金属或金属合金钎料粉末及载体或成膏介质的钎料膏中添加氟化亚锡，可以克服上述缺陷并制备出在钎焊操作中使用钎料膏后具有低程度离子污染的改进的钎料膏。按照本专利技术，所提供的改进的钎料膏组合物适于屏蔽或模板印刷，并且在钎焊操作中使用所述的钎料膏后，能够只具有低程度的离子污染，所述的钎料膏包括(a)一种金属或金属合金钎料粉末，(b)一种载体或成膏介质，和(c)氟化亚锡在钎焊中使用该组合物后，在没有清洗步骤的情况下，其离子污染程度之低为不大于2毫克当量NaCl/平方英寸。本专利技术的能够进行屏蔽或模板印刷的改进的钎料膏组合物，它们在钎焊操作中使用后，只具有低程度的离子污染。这一点很重要，因为用于除去印刷电路板上离子污染物的最好的清洗剂是含氯氟烃(CFC)溶剂，而它们被认为是对环境有威胁的，这是因为它们能使同温层臭氧损耗。当使用含有氟化亚锡而不含其它能造成离子污染成份的钎料膏组合物时，能达到残余离子污染不大于2毫克当量NaCl/平方英寸。残余离子污染的测定采用军用规定方法MIL-P-28809在“Omega仪(Omega Meter)”600上进行。使用600ml含75%(重量)异丙醇和25%(重量)水的溶液，测试进行15分钟。本专利技术的可进行屏蔽或模板印刷的钎料膏组合物含有精细粉碎的钎料金属，它分散在载体或成膏介质中。所述的钎料金属可以是任何用于常规钎焊的单相或多相金属，包括金、银、锡、锗、硅、锑、铋、铅、铟、镓、锌、铜、磷、它们的合金或混合物。所述的钎料金属颗粒一般小于100目，优选的是小于200目。当使用金属混合物或它们的合金时，通过变化每种成份的含量，可以调整熔点、抗拉强度、流动性、抗剪强度、延伸率、布氏硬度和密度等，以适应要制备的钎料膏的用途。用于电子元器件的一般的金属或金属合金钎料粉末包括，63%Sn-Pb钎料、55%Sn-Pb钎料或5%Ag-Sn钎料。本领域技术人员所公知的其它金属或金属合金钎料也可以使用。当所用的合金其中铅含量高到使合金具有高的液化温度(280℃)时，应细心选择钎料膏的成份和每种成份的含量。这些金属或金属合金钎料可以部分或全部覆盖一层氟化亚锡。这样可以防止钎料表面氧化，因而延长了它的货架寿命。钎料粉末的制备在惰性条件下进行，以防止粉末颗粒氧化。氧化物的量应当最少，以促进单个钎料颗粒的快速聚结。熔融的氟化亚锡呈雾状输送至雾化的钎料，前者覆盖在钎料颗粒的表面上。然后，有覆层的颗粒可以其此时的形态用于制备钎料膏，所具有的氟化亚锡涂层带来的优点是，所述的钎料可以在不存在钎剂的需钎焊的基体上施用。这一进展所具有的优点是，延长了钎料粉的货架寿命，并可以正常的对钎料膏进行操作。另外，也可以在制备钎料膏之前将氟化亚锡涂层除去。载体或成膏介质包括数种组份。组分之一可以是松香或它的衍生物。松香是松树中含油树脂的非气相挥发部分，它是五种同分异构的双萜烯酸的混合物，其中最丰富的是松香酸。术语“松香和松香衍生物”包括松香、松香中的酸、木松香和它们的任何衍生物，出售时的商标例如Stabelite 、Poly-Pale (浅色聚合松香)、Dymerex (聚合松香)、Vinsol (氧化松香)等。加入松香的目的是为了增加介质的粘度以达到能印刷的稠度，还用作钎剂并增强贮存稳定性。松香的用量超过75%时所得到的介质具有很高的粘度，其印刷性能差。优选的松香含量在0%至60%之间。载体或成膏介质的另一种组份可以是有机溶剂。这是一种选择性组份，其含量可达到介质的75%。所述的有机溶剂应能溶解松香酸。添加溶剂之后、能使用于可进行屏蔽或模板印刷的钎料膏组合物的载体或成膏介质具有适当的稠度，如果溶剂的量超过75%，则精细粉碎的钎料金属不能在可进行屏蔽或模板印刷的钎料膏组合物的载体或成膏介质中保持分散状态。溶剂优选的含量在40至60%之间。任何通用的有机溶剂都可以使用;典型的溶剂包括，丙酮、苯、甲苯、脂族醇、矿物油精(mineral spirits)、四氯化碳、萜烯(例如β-松油醇)、乙二醇、丙三醇、甲基乙基酮和它们的混合物。载体或成膏介质的另一种组分是触变剂。该组分的量可占载体或介质的0至20%。加入它的目的是为增加载体的粘度达到可印刷的稠度，并增加载体的载荷重量。触变剂的用量超过20%时会严重破坏载体或成膏介质体系的聚结能力。触变剂优选的用量在0.5至10%之间。可以使用任何触变剂，只要是在实施钎焊操作后，在钎焊金属表面上不留下不溶于有机溶剂(三氯乙烯、Freon (氟里昂)等)的物质。Eirich在“流变学(Rheology)”、第4卷、457页公开了通用的触变剂。优选的触变剂是氢化蓖麻油(Thixatrol )。载体或成膏介质的另一种组分可以是含活性氢的化合物。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的适于屏蔽或模板印刷的钎料膏组合物，在钎焊操作中使用所述的钎料膏后能够只具有低程度的离子污染，所述的钎料膏包括：（ａ）一种金属或金属合金，（ｂ）载体，和（ｃ）氟化亚锡使用该组合物进行钎焊后，在没有清洗步骤的情况下，其 离子污染为不大于２毫克当量ＮａＣｌ／平方英寸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伯汉特克尔，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]