[发明专利]锡锌系无铅合金焊膏及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，涉及一种用于焊接电子元器件的焊接 材料，具体涉及一种锡锌系无铅合金焊膏，本发明还涉及该合金焊膏的制 备方法。

背景技术

随着微型电子元件及高密度精细间距集成电路芯片的出现，表面组装 技术SMT迅速发展，在许多领域已经完全取代传统的电子组装技术，成为 电子产品整机组装的主流技术，并向窄间距、高密度、高精度、多功能、 免清洗和无铅化方向发展。

焊锡膏作为一种重要的焊接材料，广泛应用于表面组装工艺，具有固 定电子元器件、去除表面氧化膜、形成可靠焊点等作用，其质量的优劣直 接关系到表面组装组件的品质好坏。统计表明，60％～70％的焊接缺陷与焊 锡膏的质量有关，为保证焊接质量，焊锡膏普遍使用Sn-Pb钎料。

铅对环境的污染和对人体的伤害已引起社会的广泛关注。为减少电子 行业使用含铅材料造成的环境污染，对电子产品中的铅含量进行限制。因 此，Sn-Cu钎料系列成为最可能替代Sn-Pb钎料的产品。无铅钎料的物理性 能、钎焊工艺性能、焊接头的力学性能等方面应与Sn-Pb钎料接近，而且 成本不能过高。目前，有的无铅钎料合金可以直接使用，或对现行焊接工 艺进行微调就可替代含铅钎料。但也有一些很有前景的钎料合金，在使用 时需对现行焊接工艺做较大调整。

Sn-Zn系焊料在目前所开发出的焊料合金系中，以其较低的熔点、低廉 的成本、优异的机械性能和丰富的资源受到重视。由于其熔点与传统Sn-Pb 系焊料接近，可直接使用现有焊接工艺和设备，具有很大的开发潜力和市 场前景。但其存在易氧化、耐腐蚀性差、在基板上的润湿性相对较低、可 焊性差等缺陷，在应用上受到限制。大量研究证明，通过添加合金元素， 可以提高Sn-Zn系焊料的抗氧化性和耐腐蚀性，从而提高润湿性。

现有的Sn-Zn系焊锡膏在SMT工艺过程中容易氧化，存在不能形成焊 点或焊点质量差的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种锡锌系无铅合金焊膏，将其应用于SMT工艺 过程中，具有抗氧化和较高的焊接质量。

本发明的另一目的是提供一种上述合金焊膏的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种锡锌系无铅焊膏，按重量百分比，

由以下组份组成：

焊锡合金粉末     85％～90％

助焊剂           10％～15％

上述组份总量100％；

其中的焊锡合金粉末，按重量百分比，由8％～10％的锌、0.005％～1.0％ 的稀土元素、0.001％～0.1％的铝和余量Sn组成，上述组份总量100％，

其中的助焊剂，按重量百分比，由15％～60％的改性松香、3％～20％ 的活性剂、1％～10％的成膏剂、2％～10％的触变剂、0.1％～3％的苯并三唑、 0.1％～8％的三氯异氰脲酸和余量的有机溶剂组成，上述组份总量100％。

本发明所采用的另一技术方案是，一种上述无铅焊膏的制备方法，具 体按以下步骤进行：

步骤1：焊锡合金熔炼

按重量百分比，分别取锌8％～10％、稀土元素0.005％～1.0％、铝 0.001％～0.1％和锡，上述组份总量100％，将各组份混合，进行熔炼，得到 合金；

步骤2：制备焊锡合金粉末

采用雾化法，以氮气作为雾化气体，将步骤1得到的合金置于压力为 0.5MPa～1.0MPa、温度为400℃～500℃的条件下，雾化制得合金粉末，将 该合金粉末，通过筛选，制得粒度小于74μm的焊锡合金粉末；

步骤3：制备助焊剂

按重量百分比，分别取改性松香15％～60％、活性剂3％～20％、成膏 剂1％～10％、触变剂2％～10％、缓蚀剂0.1％～3％、添加剂0.1％～8％和 溶剂，各组份总量100％，将改性松香缓慢加入有机溶剂中，同时，加热并 搅拌，至改性松香完全溶解后，分别加入其它组份，继续加热搅拌，至所 有组份完全溶解，混合均匀，静置，制得助焊剂；

步骤4：制备焊膏

按重量百分比，分别取步骤2制得的焊锡合金粉末85％～90％和步骤3 制得的助焊剂10％～15％，混合均匀，即制得锡锌系无铅合金焊膏。