本發(fā)明屬于電子電路表面貼裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種組合物、制備方法及其在助焊劑領(lǐng)域的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
由于環(huán)境保護(hù)的需求，世界各國陸續(xù)頒布了無鉛化法令，人們對電子產(chǎn)品的無鉛化也有著更加嚴(yán)格的要求。其中，共晶合金Sn96.5Ag3Cu0.5作為錫鉛替代品，已在電子工業(yè)上做為焊料大量使用，然而，Sn96.5Ag3Cu0.5中含Ag量高，Ag是貴金屬，幾乎占Sn96.5Ag3Cu0.5合金成本中1/2，制約了電子焊接的無鉛材料和技術(shù)的發(fā)展。
最新的研究緊張中，由于亞共晶釬料含銀量低，具有良好的性價(jià)比，做為Sn96.5Ag3Cu0.5替代品而受到廣泛關(guān)注。然而，亞共晶焊料固液相線區(qū)間較大(8～10℃)，合金組織含樹枝狀初生βSn相和片層狀A(yù)g3Sn金屬化合物，致使焊料潤濕性、力學(xué)性能和焊點(diǎn)可靠性較差，因此需要合適的助焊劑配以使用，才能改善低銀焊料的潤濕性能和可焊性。現(xiàn)有技術(shù)中，助焊劑通過添加有高含量的有機(jī)酸做為活性物質(zhì)來改善低銀焊料潤濕性，由于做為活性劑的有機(jī)酸和/或鹵元素含量過高，導(dǎo)致焊接完成后會(huì)腐蝕電路板，縮短電路板的使用壽命。
因此，研發(fā)出一種組合物、制備方法及其在助焊劑領(lǐng)域的應(yīng)用，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，助焊劑中做為活性劑的有機(jī)酸和/或鹵元素含量過高的技術(shù)缺陷，導(dǎo)致焊接完成后會(huì)腐蝕電路板，縮短電路板的使用壽命，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種組合物、制備方法及其在助焊劑領(lǐng)域的應(yīng)用，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，助焊劑中做為活性劑的有機(jī)酸和/或鹵元素含量過高的技術(shù)缺陷，焊接完成后降低對于電路板的腐蝕作用，有效延長了電路板的使用壽命。
本發(fā)明提供了一種組合物，所述組合物的原料包括：成膜劑、溶劑、活性劑、觸變劑、緩蝕劑和添加劑；
以活性劑總重量為100％計(jì)，所述活性劑包括：丁二酸30～35％、檸檬酸12～15％和己二酸50～58％，所述活性劑的pH為6.0～6.8。
優(yōu)選地，以質(zhì)量份計(jì)，所述組合物的原料包括：成膜劑30～45份、溶劑45～55份、活性劑2～6.5份、觸變劑0.5～2份、緩蝕劑1.5～2份和添加劑2～4.5份。
優(yōu)選地，以成膜劑總重量為100％計(jì)，所述成膜劑包括：水白松香20～40％、氫化松香30～40％和助焊劑型松香30～40％。
優(yōu)選地，以溶劑總重量為100％計(jì)，所述溶劑包括：四氫糠醇30％～45％、乙二醇15％～35％和二甘醇35％～45％。
優(yōu)選地，所述觸變劑為蓖麻油和/或氫化蓖麻油，所述緩蝕劑為苯并三氮唑。
優(yōu)選地，以添加劑總質(zhì)量為100％計(jì)，所述添加劑包括：三乙醇胺為40～60％、乙基苯基聚乙二醇20％～30％和壬基酚聚氧乙烯醚為20％～30％。
本發(fā)明還提供了一種包括以上任意一項(xiàng)所述的組合物的制備方法，所述制備方法為：
步驟一、溶劑和成膜劑混合，第一次攪拌，得第一產(chǎn)物；
步驟二、所述第一產(chǎn)物和活性劑混合，第二次攪拌，得第二產(chǎn)物；
步驟三、所述第二產(chǎn)物和觸變劑混合，第三次攪拌，得第三產(chǎn)物；
步驟四、所述第三產(chǎn)物和緩蝕劑、添加劑混合，第四次攪拌后，依次經(jīng)冷卻和研磨，得產(chǎn)品。
優(yōu)選地，所述第一次攪拌的溫度為65～80℃，所述第一次攪拌的時(shí)間為30～40min；所述第二次攪拌的溫度為65～80℃，所述第二次攪拌的時(shí)間為20～30min；所述第三次攪拌的溫度為65～80℃，所述第三次攪拌的時(shí)間為5～10min。
優(yōu)選地，所述第四次攪拌為真空攪拌；
所述真空攪拌的溫度為65～80℃，所述真空攪拌的時(shí)間為4～6min。
本發(fā)明還提供了一種包括以上任意一項(xiàng)所述的組合物或以上任意一項(xiàng)所述的制備方法得到的產(chǎn)品在助焊劑領(lǐng)域的應(yīng)用。
綜上所述，本發(fā)明提供了一種組合物，所述組合物的原料包括：成膜劑、溶劑、活性劑、觸變劑、緩蝕劑和添加劑；以活性劑總重量為100％計(jì)，所述活性劑包括：丁二酸30～35％、檸檬酸12～15％和己二酸50～58％，所述活性劑的pH為6.0～6.8。本發(fā)明還提供了一種上述組合物的制備方法，本發(fā)明還提供了一種上述組合物或上述制備方法得到的產(chǎn)品在助焊劑領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，組合物的不含鹵素元素，且有機(jī)酸活性劑含量少，焊接完成后降低對于電路板的腐蝕作用，有效延長了電路板的使用壽命。經(jīng)檢測可得，本發(fā)明提供的組合物作為助焊劑應(yīng)用時(shí)，可達(dá)到良好的使用效果。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種組合物、制備方法及其在助焊劑領(lǐng)域的應(yīng)用，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，助焊劑中活性劑的有機(jī)酸和/或鹵元素含量過高的技術(shù)缺陷，焊接完成后降低對于電路板的腐蝕作用，有效延長了電路板的使用壽命。
下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
為了更詳細(xì)說明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的一種組合物、制備方法及其在助焊劑領(lǐng)域的應(yīng)用，進(jìn)行具體地描述。
實(shí)施例1
稱取水白松香6g(20％)、氫化松香12g(40％)和助焊劑型松香12g(40％)混合，制得成膜劑1。稱取四氫糠醇24.75g(45％)、乙二醇8.25g(15％)和二甘醇22g(40％)混合，制得溶劑1。溶劑1和成膜劑1混合，65℃水浴加熱條件下以100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌30min，得第一產(chǎn)物1。
活性劑包括：稱取丁二酸1.95g(30％)、檸檬酸0.78g(12％)和己二酸3.77g(58％)混合，制得活性劑1；本實(shí)施例中，活性劑1的pH為6.3。85g第一產(chǎn)物1和6.5g活性劑1混合，65℃水浴加熱條件下以100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌30min，得第二產(chǎn)物1。
91.5g第二產(chǎn)物1和2g觸變劑1混合，65℃水浴加熱條件下以100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌20min，得第三產(chǎn)物1。本實(shí)施例中，觸變劑1為氫化蓖麻油。
稱取三乙醇胺1.8g(40％)、乙基苯基聚乙二醇1.35g(30％)和壬基酚聚氧乙烯醚1.35g(30％)混合，制得添加劑1。93.5g第三產(chǎn)物1和2g緩蝕劑1、4.5g添加劑1混合，抽真空后，在65℃水浴加熱條件下以100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌4min，依次經(jīng)冷卻和研磨，得產(chǎn)品1。本實(shí)施例中，緩蝕劑為苯并三氮唑。
實(shí)施例2
稱取水白松香18g(40％)、氫化松香13.5g(30％)和助焊劑型松香13.5g(30％)混合，制得成膜劑2。稱取四氫糠醇15.75g(35％)、乙二醇9g(20％)和二甘醇20.25g(45％)混合，制得溶劑2。溶劑2和成膜劑2混合，70℃水浴加熱條件下以100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌40min，得第一產(chǎn)物2。
活性劑包括：稱取丁二酸0.7g(35％)、檸檬酸0.3g(15％)和己二酸1g(50％)混合，制得活性劑2；本實(shí)施例中，活性劑2的pH為6.0。90g第一產(chǎn)物2和2g活性劑2混合，70℃水浴加熱條件下以100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌20min，得第二產(chǎn)物2。
92g第二產(chǎn)物2和2g觸變劑2混合，70℃水浴加熱條件下以100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌15min，得第三產(chǎn)物2。本實(shí)施例中，觸變劑2為氫化蓖麻油。
稱取三乙醇胺1.2g(60％)、乙基苯基聚乙二醇0.4g(20％)和壬基酚聚氧乙烯醚0.4g(20％)混合，制得添加劑2。94g第三產(chǎn)物2和1.5g緩蝕劑2、2g添加劑2混合，抽真空后，在70℃水浴加熱條件下以100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌8min，依次經(jīng)冷卻和研磨，得產(chǎn)品2。本實(shí)施例中，緩蝕劑為苯并三氮唑。
實(shí)施例3
稱取水白松香12g(30％)、氫化松香16g(40％)和助焊劑型松香12g(30％)混合，制得成膜劑3。稱取四氫糠醇15g(30％)、乙二醇17.5g(35％)和二甘醇17.5g(35％)混合，制得溶劑3。溶劑3和成膜劑3混合，80℃水浴加熱條件下以100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌35min，得第一產(chǎn)物3。
活性劑包括：稱取丁二酸1.44g(32％)、檸檬酸0.585g(13％)和己二酸2.475g(55％)混合，制得活性劑3；本實(shí)施例中，活性劑3的pH為6.8。90g第一產(chǎn)物3和4.5g活性劑3混合，80℃水浴加熱條件下以100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌23min，得第二產(chǎn)物3。
94.5g第二產(chǎn)物3和1.5g觸變劑3混合，80℃水浴加熱條件下以100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌10min，得第三產(chǎn)物3。本實(shí)施例中，觸變劑3為蓖麻油。
稱取三乙醇胺1.5g(50％)、乙基苯基聚乙二醇0.75g(25％)和壬基酚聚氧乙烯醚0.75g(25％)混合，制得添加劑3。96g第三產(chǎn)物3和2g緩蝕劑3、3g添加劑3混合，抽真空后，在80℃水浴加熱條件下以100rpm的轉(zhuǎn)速攪拌5min，依次經(jīng)冷卻和研磨，得產(chǎn)品3。本實(shí)施例中，緩蝕劑為苯并三氮唑。
實(shí)施例4
本實(shí)施例為利用產(chǎn)品1～產(chǎn)品3作為助焊劑，與SAC0307焊粉制備低銀無鉛電子錫膏的具體實(shí)施例。
本實(shí)施例中，所使用的SAC0307焊粉中，Ag含量為0.3％，Cu含量0.7％，余量為Sn。
5g產(chǎn)品1(10％)和45gSAC0307焊粉(90％)混合，真空攪拌器中，攪拌排氣，制得低銀無鉛電子錫膏1。攪拌轉(zhuǎn)速為60rpm，攪拌時(shí)間15min。
5g產(chǎn)品2(10％)和45gSAC0307焊粉(90％)混合，真空攪拌器中，攪拌排氣，制得低銀無鉛電子錫膏2。攪拌轉(zhuǎn)速為60rpm，攪拌時(shí)間15min。
5g產(chǎn)品3(10％)和45gSAC0307焊粉(90％)混合，真空攪拌器中，攪拌排氣，制得低銀無鉛電子錫膏3。攪拌轉(zhuǎn)速為60rpm，攪拌時(shí)間15min。
將低銀無鉛電子錫膏1～低銀無鉛電子錫膏3印刷在銅基板上進(jìn)行回流焊接，過程無飛濺產(chǎn)生，焊點(diǎn)飽滿，表面光亮圓潤，鋪展良好，焊縫金屬間化合物層厚度為3μm左右，焊錫與銅板之間形成了良好的冶金結(jié)合。
實(shí)施例5
本實(shí)施例為根據(jù)本領(lǐng)域計(jì)數(shù)人員都熟知的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，測定產(chǎn)品1～產(chǎn)品3以及低銀無鉛電子錫膏1～低銀無鉛電子錫膏3的性能。
5.1外觀及物理穩(wěn)定性檢測
分別稱取50g產(chǎn)品1～產(chǎn)品3，置于三個(gè)不同的試管中，試管加蓋后，置于5±2℃的冰箱中冷藏3個(gè)月，持續(xù)觀察試管中的產(chǎn)品1～產(chǎn)品3是否出現(xiàn)明顯分層或者結(jié)晶析出的現(xiàn)象發(fā)生。
分別稱取50g產(chǎn)品1～產(chǎn)品3，置于三個(gè)不同的試管中，置于45±2℃的無空氣循環(huán)的烘箱中60min，持續(xù)觀察試管中的產(chǎn)品1～產(chǎn)品3是否出現(xiàn)明顯分層或者結(jié)晶析出的現(xiàn)象發(fā)生。
產(chǎn)品1～產(chǎn)品3在冷藏和烘箱中均呈微黃色透明粘稠液體，物理穩(wěn)定性好。
5.2酸堿度測定
分別用玻璃棒蘸取產(chǎn)品1～產(chǎn)品3，用精密試紙測定產(chǎn)品1～產(chǎn)品3的pH。
5.3不揮發(fā)物含量測定
將50g產(chǎn)品1放入坩堝中，酒精燈加熱坩堝至溶劑揮發(fā)完全。然后，將坩堝中剩余的物質(zhì)放入(110±2)℃的通風(fēng)烘箱中干燥4h，然后取出，冷卻至室溫，稱量，反復(fù)干燥和稱量，直到稱量誤差保持在±0.05g之內(nèi)時(shí)，稱取最終質(zhì)量M2。根據(jù)公式：不揮發(fā)物含量＝(M1－M2)/M1×100％，測定產(chǎn)品1的不揮發(fā)物含量。其中，M1為初始重量，M2為最終重量。
同理，用上述方法測定產(chǎn)品2和產(chǎn)品3的不揮發(fā)物含量，在此不再贅述。
5.4鹵化物含量測定
在試管中加入10mL的硝酸銀溶液，再向試管中加入2滴產(chǎn)品1，保持30min，觀察試管中是否出現(xiàn)渾濁和/或由沉淀析出。
同理，用上述方法測定產(chǎn)品2和產(chǎn)品3的鹵化物含量，在此不再贅述。
5.5腐蝕性測定
步驟一、選用GB/T 2040標(biāo)準(zhǔn)的T2牌號的銅片，規(guī)格為100mm×100mm×0.5mm，在其正中位置壓出直徑為40mm凹槽，凹槽深度為1-2mm.，再用600目砂紙打磨表面氧化層，用無水乙醇擦拭干凈。
步驟二、在銅片凹槽處滴上2g的產(chǎn)品1，并將滴有產(chǎn)品1的銅片置于80℃的干燥箱2小時(shí)，取出冷卻。
步驟三、放進(jìn)鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱中240小時(shí)，腐蝕條件為：溫度60℃、相對濕度93％，腐蝕液為0.1mol/L的NaCl和0.1mol/L的Na2SO4混合液。觀察產(chǎn)品1邊界處是否出現(xiàn)藍(lán)綠色斑點(diǎn)或者白色斑點(diǎn)；若出現(xiàn)，說明產(chǎn)品1在銅板上發(fā)生了腐蝕；如果沒有出現(xiàn)腐蝕斑點(diǎn)，表明產(chǎn)品1的腐蝕性很小或者沒有腐蝕性。
同理，用上述方法測定產(chǎn)品2和產(chǎn)品3的腐蝕性含量，在此不再贅述。
5.6鋪展率測定
步驟一、用符合GB5231的無氧銅片(TU1)作為基板，規(guī)格為25mm×25mm×0.2mm；用丙酮在超聲波清洗機(jī)中清洗15min，水沖洗后在酒精里浸泡30min后放入干燥箱中干燥。
步驟二、選取0.2gSAC0307焊粉，焊粉與產(chǎn)品1的質(zhì)量比為9:1，將產(chǎn)品1覆蓋并完全包覆在焊粉表面，放入250℃的回流焊爐中加熱4分鐘。
鋪展率的計(jì)算：
其中，S—鋪展率％；H—鋪展后焊粉的高度(mm)；D—將試驗(yàn)所用焊粉看作球體時(shí)的直徑(mm)，D＝1.24V1/3；V—試驗(yàn)所用焊粉試樣的質(zhì)量/密度。
同理，用上述方法測定產(chǎn)品2和產(chǎn)品3的鋪展率，在此不再贅述。
5.7坍塌性能測定
依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用0.2mm厚網(wǎng)印模板印制焊盤(0.6mm×2.03mm)印制低銀無鉛電子錫膏，將印制好的低銀無鉛電子錫膏圖形放置于溫度為25±5℃和相對濕度為50％±10％的環(huán)境中停留10～20min后，檢查是否橋連；然后將試樣置于150±10℃的條件下，放置10～15min，冷卻至室溫后，檢查是否有橋連。
坍塌性能測試中，低銀無鉛電子錫膏1～3均不發(fā)生橋連。實(shí)施例5所測定得到的結(jié)果，請參閱表1。
表1：產(chǎn)品性能
從上述技術(shù)方案可以得出，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)所述的助焊劑不含鹵素元素，且有機(jī)酸活性劑含量少，焊后對電路板的腐蝕弱，有利于延長電路板的使用壽命。
(2)針對低銀焊料可焊性差，潤濕性能不好的特點(diǎn)，所述助焊劑與低銀焊粉按照一定的比例混合形成的錫膏，粘度適中，印刷效果好，抗坍塌性能好，焊后無橋連錫珠等缺陷，焊點(diǎn)飽滿光亮，鋪展性能好，強(qiáng)度高。
(3)所述的電子錫膏的制作工藝簡單，價(jià)格成本低，制備所需的溫度較低，可減少生產(chǎn)過程中有機(jī)物的揮發(fā)，改善生產(chǎn)車間的工作環(huán)境。
綜上所述，本發(fā)明提供了一種組合物，所述組合物的原料包括：成膜劑、溶劑、活性劑、觸變劑、緩蝕劑和添加劑；以活性劑總重量為100％計(jì)，所述活性劑包括：丁二酸30～35％、檸檬酸12～15％和己二酸50～58％，所述活性劑的pH為6.0～6.8。本發(fā)明還提供了一種上述組合物的制備方法，本發(fā)明還提供了一種上述組合物或上述制備方法得到的產(chǎn)品在助焊劑領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，組合物的不含鹵素元素，且有機(jī)酸活性劑含量少，焊接完成后降低對于電路板的腐蝕作用，有效延長了電路板的使用壽命。經(jīng)檢測可得，本發(fā)明提供的組合物作為助焊劑應(yīng)用時(shí)，可達(dá)到良好的使用效果。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。