[发明专利]一种焊层少空洞的无铅免清洗锡膏及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊锡膏技术领域，特别涉及用于电子设备焊接的焊层少空洞的无铅免清洗锡膏及其制备方法。

背景技术

当前电子组装连接中，普遍采用表面组装工艺(SMT)，由于组装电子元器件的密度越来越高、元器件引脚细间距和微间距的普及，大量应用无引脚元器件如BGA、QFN、QFP、CSP等高集成芯片，一旦这些元器件焊接部位的空洞面积过多，不但影响BGA、QFN、QFP、CSP的焊接强度、焊点脆性、耐冲击韧性、抗震动性、抗跌落性等机械性能，还会影响电信号传递等电气性能，使焊点使用寿命减短，造成整机可靠性下降，所以焊点内部空洞成了直接决定电子产品焊接质量及其可靠性的关键因素，因此要严格控制BGA、QFN、QFP、CSP等元器件焊接部位的空洞。

近年来随着人们环保意识的增强和《RoHS指令》等相关环保法规的相续生效，符合无铅要求的锡膏被人们广泛采用。然而与传统的锡铅焊料相比，无铅焊料由于其焊接温度高，表面张力大，在焊接时更易形成空洞。

在焊接高温下，锡膏本身含有的水分受热蒸发成水蒸汽，有机酸活性剂与金属氧化物反应生成的水蒸汽以及其它气体，很难有效的从熔融焊料中逸出，更容易被焊料合金粉末包裹，在焊点内部或表面形成空洞。中国专利CN200580045159和日本专利2003-264367都是通过选用特别的松香树脂解决气泡空洞的问题，而在日本专利10-178261中是通过选择特定的活性剂减少空隙空洞，但是在焊接过程中，锡膏本身含有的水分受热蒸发成的水蒸汽、有机酸活性剂与金属氧化物反应生成的水蒸汽是造成焊层空洞的主要成因之一，如何通过去掉这部分水蒸汽而尽可能减少空洞的产生，成为目前的一大难题。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种焊层少空洞的无铅免清洗锡膏。

本发明所要解决的另一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种焊层少空洞的无铅免清洗锡膏的制备方法。

本发明提供了一种焊层少空洞的无铅免清洗锡膏，它是由助焊剂和无铅合金粉末组成，其特征在于，所述助焊剂由下列重量百分比原料组成：

所述有机酸活性剂优选为丁二酸、己二酸、壬二酸、戍二酸、柠檬酸和苹果酸中的至少一种。

所述空洞调节剂优选为丁二酸酐、戊二酸酐、甲基丁烯二酸酐和邻苯二甲酸酐中的至少一种。

所述改性松香优选为高纯聚合松香、水白氢化松香、特级歧化松香和丙烯酸松香中的至少一种。

所述表面活性剂优选为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚、FC-134和FT-134中的至少一种。

所述触变剂优选为茎化蓖麻油、硬脂酸、油酸酰胺和高分子石腊中的至少一种。

所述有机溶剂优选为二乙二醇辛醚、四乙二醇二丁醚、三乙二醇乙醚、丙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚和乙二醇单丁醚中的至少一种。

所述无铅合金粉末优选为根据美国联合工业标准J-STD-005制备的SnAgCu系列合金粉末中的一种。

所述的助焊剂与无铅合金粉末的重量比优选为15～11∶85～89。

本发明还提供了上述焊层少空洞的无铅免清洗锡膏的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

步骤一：制备助焊剂：将上述配比的有机溶剂和改性松香置于带加热装置的搅拌反应釜中，加热至145～155℃，搅拌至完全溶化，再依次加入上述重量配比的有机酸活性剂、空洞调节剂、表面活性剂以及触变剂持续搅拌，待其固体物完全溶化后停止加热和搅拌，冷却至室温后置于搪瓷容器中并密封，在2～8℃的温度下静置40～56小时，制成膏状助焊剂；

步骤二：制备锡膏：在常温常压下，将SnAgCu系列合金粉末和助焊剂按85～89∶15～11的重量配比装入锡膏搅拌机，预搅拌5分钟后抽真空，并充氮气持续搅拌30分钟后，即得到上述焊层少空洞的无铅免清洗锡膏。

本发明采用特别的空洞调节剂和锡膏体系中没有挥发掉的水分发生反应，生成新的活性剂，起到消耗水分减少空洞、其生成物继续参与焊接的作用；再合理搭配相应的其他材料，充分发挥各种材料的协同作用，增强锡膏活性和流动性，提高可焊性，降低无铅焊料的表面张力，从焊接机理上成功减少空洞的产生。

具体实施方式

本发明提供了一种焊层少空洞的无铅免清洗锡膏，它是由助焊剂和无铅合金粉末组成，所述助焊剂由有机酸活性剂、空洞调节剂、改性松香、表面活性剂、触变剂、有机溶剂组成，其中：