專利名稱：無鉛焊錫膏用助焊劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無鉛焊錫膏用助焊劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
無鉛高溫焊錫膏的回流比傳統(tǒng)的錫鉛焊膏需要更高的預熱溫度、更長的預熱時間、以及更高的峰值溫度。在現(xiàn)有技術(shù)中，無鉛高溫焊錫膏助焊劑中作為活化劑的有機酸、 有機磷酸酯、鹵代酸、鹵化醇及有機胺的氫鹵酸鹽等由于熱穩(wěn)定性差，在無鉛高溫焊錫膏的回流預熱過程中快速分解，而失去在后續(xù)的加熱升溫過程中起清洗溶解錫銀銅焊粉表面氧化物的功效，使容易產(chǎn)生虛焊、錫珠等缺陷。專利號為CN200610070003. 8的中國專利中揭露了以羥基烷基胺作為主要活性成分，應用于錫銀銅體系無鉛焊錫膏的焊劑組方，以提高無鉛錫膏的纖焊性，獲得濕潤性好、焊點光亮的效果，但尚未涉及抑制回流過程中產(chǎn)生錫珠的效果。另外，專利號為CN200910193229.0的中國專利中揭露了在無鉛錫膏助焊劑中加入胺類及磷酸酯組合物獲得了按JISZ3284標準進行測試幾乎無錫珠的效果，按該標準，焊錫膏在施印后經(jīng)150°C預熱60秒后置入恒溫的錫浴鍋中5秒進行回流，但并未涉及需在更高預熱溫度(150 180°C )下保持更長時間(75 120sec)的實際回流爐中升溫焊接的工況。CN200910193228. 6報道了有機胺及有機酸作為活性劑，制備無鹵錫鉍銅焊錫膏及其制備方法，但采用錫鉍銅焊料所需的熔焊溫度與錫銀銅相比要低很多。因而，現(xiàn)有技術(shù)的高溫無鉛焊錫膏在較高預熱溫度及較長預熱時間的回流焊接時易產(chǎn)生虛焊和錫珠的問題仍未得到較好的解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題是提供一種無鉛焊錫膏用助焊劑，該助焊劑與錫銀銅合金焊粉混合制成焊錫膏后，可滿足較長浸泡預熱時間、較高浸泡預熱溫度及較低的峰值溫度的回流焊接工況，獲得潤濕良好、焊點光亮、幾乎無錫珠的良好效果，同時具有良好的印刷性和儲存穩(wěn)定性。本發(fā)明實施例進一步所要解決的技術(shù)問題是提供一種無鉛焊錫膏用助焊劑的制備方法，該方法制備出的助焊劑與錫銀銅合金焊粉混合制成焊錫膏后，可滿足較長浸泡預熱時間、較高浸泡預熱溫度及較低的峰值溫度的回流焊接工況，獲得潤濕良好、焊點光亮、 幾乎無錫珠的良好效果，同時具有良好的印刷性和儲存穩(wěn)定性。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種無鉛焊錫膏用助焊劑，包括有改性松香樹脂、抗氧劑、觸變劑、緩蝕劑、低溫活化劑和溶劑，所述助焊劑中還包含有作為高溫活化劑的至少一種烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽，所述烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽占助焊劑總重量的0. 5% 40%。優(yōu)選地，所述烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽包括有羥烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽和/或長鏈烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽。優(yōu)選地，所述羥烷基為羥乙基、二羥乙基、三羥乙基、異羥丙基、二異羥丙基及三異羥丙基、異丁羥基中的至少一種或它們的混配基團。所述直鏈烷基為C8以上的直鏈烷基；所述長鏈烷基為C12以上的長鏈烷基，包括 C12以上的長鏈直鏈烷基、C12以上的長鏈仲烷基、C12以上的長鏈叔烷基中的至少一種或它們的混配基團。所述羥烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽結(jié)構(gòu)通式為
X+ (C00-) - (CH2) 6+i- (C00-) X+，其中i 為自然數(shù)且 0 ≤i ≤28 ;X+ 為0H-CH2-CH2-NH2H+、[OH-CH2-CH2] 2NHH\ [OH-CH2-CH2-] 3NH\ CH3-CH (OH) -CH2-NH2H+, [CH3-CH(OH) -CH2-] 2NHH\ 以及 [CH3-CH (OH) -CH2-] 3NH+ 中的至少一種。所述長鏈烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽的結(jié)構(gòu)通式為Y+(COCT)-(CH2) 6+「(C00-)Y+，其中i 為自然數(shù)且 0 ≤i ≤28 ;Y+ 為 CH3 (CH2) j+n-NH2H+、CH3 (CH2) j+n_NHH+ (CH3)、CH3 (CH2) J+11"N (CH3) 2H+、CH3 (CH2) j+11-N (CH2CH3) HH+、以及 CH3 (CH2) J+11-N (CH2CH3) 2H+ 中的至少一種；上述各式中，j為自然數(shù)且j<13。優(yōu)選地，所述烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽占助焊劑總重量的 30%。優(yōu)選地，所述烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽占助焊劑總重量的2% 25%。相應地，本發(fā)明還公開了上述無鉛焊錫膏用助焊劑的制備方法，包括A、在裝備有冷卻回流裝置、攪拌裝置、加熱溫控裝置的三口瓶反應器中加入溶劑、 松香及抗氧劑，加熱至120 130°C，攪拌使松香和抗氧劑溶解；B、加入低溫活性劑、緩蝕劑，在60 90°C間加入烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽，攪拌使其溶解； C、加入表面活性劑及觸變劑，攪拌分散均勻后取出，冷卻至室溫后密封儲存待用。作為本發(fā)明的一個設(shè)計思路，所述烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽通過以下步驟制得D、在裝備有溫控水浴鍋及攪拌裝置的容器中加入C8以上的直鏈烷基二元羧酸及羥烷基胺或C12以上的烷基胺后攪拌混合，保持溫度在60 80°C范圍內(nèi)攪拌5 30分鐘， 使之成均質(zhì)流體后，取出冷卻后密封待用；在上述步驟D中，根據(jù)下式計算所述直鏈烷基二元羧酸與羥烷基胺或C12以上的烷基胺的配比值Wn (g) = [A (mgKOH/g) X Wa (g) ] /N (mgKOH/g)，其中，A (mgKOH/g)為C8以上的直鏈烷基二元羧酸酸值，ffA (g)為所述直鏈烷基二元羧酸的質(zhì)量；N(mgK0H/g)為與其組配的羥烷基胺或C12以上的烷基胺胺值，Wn(g)為所述羥烷基胺或C12以上的烷基胺的質(zhì)量。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的實施例通過采用羥烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽或烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽為松香型高溫無鉛焊錫膏助焊劑的高溫活化劑成分，從而大大提高了助焊劑的耐高溫性能，對于較高預熱溫度及較長預熱停留時間需要的Sn96. 5Ag3. OCuO. 5、Sn99AgO. 3CuO. 7、 Sn95. 5Ag3. 8CuO. 7、Sn99. 3AgO. 7等無鉛焊錫膏體系的回流焊接具有良好的可焊性、抑制錫珠特性、以及粘度穩(wěn)定性。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明提供的無鉛焊錫膏用助焊劑的實施例。一種無鉛焊錫膏用助焊劑，包括有改性松香樹脂、抗氧劑、觸變劑、緩蝕劑、低溫活化劑和溶劑，所述助焊劑中還包含有作為高溫活化劑的至少一種烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽，所述烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽占助焊劑總重量可在0. 5 % 40 %的范圍內(nèi)，該范圍中， 較合適的為占總量1 30%，更合適的為占總量2 25%。如果直鏈烷基羧酸二胺鹽占助焊劑總量少于0. 5 %，起不到應有的作用；若占總量超過40%，則可能引起濕潤不良及焊后殘渣量顯著增多等問題。具體實現(xiàn)時，所述烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽包括有羥烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽和 /或長鏈烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽。所述羥烷基為羥乙基、二羥乙基、三羥乙基、異羥丙基、二異羥丙基及三異羥丙基、 異丁羥基中的至少一種或它們的混配基團；所述直鏈烷基為C8以上的直鏈烷基；所述長鏈烷基為C12以上的長鏈烷基，包括C12以上的長鏈直鏈烷基、C12以上的長鏈仲烷基、C12以上的長鏈叔烷基中的至少一種或它們的混配基團。其中，所述羥烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽結(jié)構(gòu)通式為X+ (C00-) - (CH2) 6+i- (C00-) X+，其中i 為自然數(shù)且 0 彡 i 彡 28 ;X+ 為0H-CH2-CH2-NH2H+、[OH-CH2-CH2] 2NHH\ [OH-CH2-CH2-] 3NH\ CH3-CH (OH) -CH2-NH2H+, [CH3-CH(OH) -CH2-] 2NHH\ 以及 [CH3-CH (OH) -CH2-] 3NH+ 中的至少一種。所述長鏈烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽的結(jié)構(gòu)通式為Y+ (C00-) - (CH2) 6+i- (C00-) Y+，其中i 為自然數(shù)且 0 彡 i 彡 28 ;Y+ 為 CH3 (CH2) j+n-NH2H+、CH3 (CH2) J+11-NHH+ (CH3)、CH3 (CH2) J+11"N (CH3) 2H+、CH3 (CH2) j+11-N (CH2CH3) HH+、以及 CH3 (CH2) J+11-N (CH2CH3) 2H+ 中的至少一種；上述各式中，j為自然數(shù)且j<13。上述結(jié)構(gòu)的烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽在高溫無鉛焊錫膏較高的預熱浸泡溫度和較長的預熱浸泡時間中具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和在高溫無鉛焊錫合金的熔點附近良好的活化助焊特性。下面詳細描述上述無鉛焊錫膏用助焊劑的制備方法的一個實施例。本實施例中， 制備一次無鉛焊錫膏用助焊劑流程包括以下步驟A、在裝備有冷卻回流裝置、攪拌裝置、加熱溫控裝置的三口瓶反應器中加入溶劑、 松香及抗氧劑，加熱至120 130°C，攪拌使松香和抗氧劑溶解；B、加入低溫活性劑、緩蝕劑，在60 90°C間加入烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽，攪拌使其溶解；C、加入表面活性劑及觸變劑，攪拌分散均勻后取出，冷卻至室溫后密封儲存待用。具體實現(xiàn)時，所述烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽可通過以下步驟制得D、在裝備有溫控水浴鍋及攪拌裝置的容器中加入C8以上的直鏈烷基二元羧酸及羥烷基胺或C12以上的長鏈烷基胺后攪拌混合，保持溫度在60 80°C范圍內(nèi)攪拌5 30 分鐘，使之成均質(zhì)流體后，取出冷卻后密封待用；在上述步驟D中，根據(jù)下式計算所述直鏈烷基二元羧酸與羥烷基胺或C12以上的烷基胺的配比值Wn (g) = [A (mgKOH/g) X Wa (g) ] /N (mgKOH/g)，其中，A(mgK0H/g)為C8以上的直鏈烷基二元羧酸酸值，W(g)為所述直鏈烷基二元羧酸的質(zhì)量；N(mgK0H/g)為與其組配的羥烷基胺或C12以上的長鏈烷基胺胺值，Wn(g)為所述羥烷基胺或C12以上的長鏈烷基胺的質(zhì)量。本發(fā)明對于較高預熱溫度及較長預熱停留時間需要的Sn96. 5Ag3. OCuO. 5、 Sn99AgO. 3CuO. 7、Sn95. 5Ag3. 8CuO. 7、Sn99. 3AgO. 7等無鉛焊錫膏體系的回流焊接具有良好的可焊性、抑制錫珠特性、以及粘度穩(wěn)定性。本發(fā)明的無鉛焊錫膏用助焊劑與錫銀銅合金焊粉混合制成焊錫膏后，可滿足較長浸泡預熱時間(75 120sec)、較高浸泡預熱溫度(150 180°C )及較低的峰值溫度 (235 240°C)的回流焊接工況，獲得潤濕良好、焊點光亮、幾乎無錫珠的良好效果，同時具有良好的印刷性和儲存穩(wěn)定性。解決了采用現(xiàn)有高溫無鉛焊錫膏在較高預熱溫度及較長預熱時間時易產(chǎn)生虛焊和錫珠的問題。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，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和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種無鉛焊錫膏用助焊劑，包括有改性松香樹脂、抗氧劑、觸變劑、緩蝕劑、低溫活化劑和溶劑，其特征在于，所述助焊劑中還包含有作為高溫活化劑的至少一種烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽，所述烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽占助焊劑總重量的0. 5% 40%。
2.如權(quán)利要求1所述的無鉛焊錫膏用助焊劑，其特征在于，所述烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽包括有羥烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽和/或長鏈烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽。
3.如權(quán)利要求2所述的無鉛焊錫膏用助焊劑，其特征在于，所述羥烷基為羥乙基、二羥乙基、三羥乙基、異羥丙基、二異羥丙基及三異羥丙基、異丁羥基中的至少一種或它們的混配基團。
4.如權(quán)利要求2所述的無鉛焊錫膏用助焊劑，其特征在于，所述直鏈烷基為C8以上的直鏈烷基；所述長鏈烷基為C12以上的長鏈烷基，包括C12以上的長鏈直鏈烷基、C12以上的長鏈仲烷基、C12以上的長鏈叔烷基中的至少一種或它們的混配基團。
5.如權(quán)利要求2所述的無鉛焊錫膏用助焊劑，其特征在于，所述羥烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽結(jié)構(gòu)通式為X+(COCT)-(CH2) 6+i-(C00_)X+，其中i 為自然數(shù)且 0 i ≤ 28 ;X+ 為OH-CH2-CH2-NH2H+、[OH-CH2-CH2] 2NHH\ [OH-CH2-CH2-] 3NH\ CH3-CH (OH) -CH2-NH2H+, [CH3-CH(OH) -CH2-] 2NHH\ 以及 [CH3-CH (OH) -CH2-] 3NH+ 中的至少一種。
6.如權(quán)利要求2所述的無鉛焊錫膏用助焊劑，其特征在于，所述長鏈烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽的結(jié)構(gòu)通式為Y+(COCT)-(CH2) 6+i-(C00_)Y+，其中i 為自然數(shù)且 0 ≤ i ≤ 28 ;Y+ 為 CH3(CH2)j+11-NH2H+、CH3(CH2)j+11_NHH+(CH3)、CH3(CH2) J+11"N (CH3) 2H+、CH3 (CH2) j+11-N (CH2CH3) HH+、以及 CH3 (CH2) J+11-N (CH2CH3) 2H+ 中的至少一種；上述各式中，j為自然數(shù)且j<13。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的無鉛焊錫膏用助焊劑，其特征在于，所述烷基直鏈烷基羧酸的二胺鹽占助焊劑總重量的 30%。
8.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的無鉛焊錫膏用助焊劑，其特征在于，所述烷基直鏈烷基羧酸的二胺鹽占助焊劑總重量的2% 25%。
9.如權(quán)利要求1所述的無鉛焊錫膏用助焊劑的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟A、在裝備有冷卻回流裝置、攪拌裝置、加熱溫控裝置的三口瓶反應器中加入溶劑、松香及抗氧劑，加熱至120 130°C，攪拌使松香和抗氧劑溶解；B、加入低溫活性劑、緩蝕劑，在60 90°C間加入烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽，攪拌使其溶解；C、加入表面活性劑及觸變劑，攪拌分散均勻后取出，冷卻至室溫后密封儲存待用。
10.如權(quán)利要求9所述的無鉛焊錫膏用助焊劑的制備方法，其特征在于，所述有烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽通過以下步驟制得在裝備有溫控水浴鍋及攪拌裝置的容器中加入C8以上的直鏈烷基二元羧酸及羥烷基胺或C12以上的烷基胺后攪拌混合，保持溫度在60 80°C范圍內(nèi)攪拌5 30分鐘，使之成均質(zhì)流體后，取出冷卻后密封待用；D、在上述步驟中，根據(jù)下式計算所述直鏈烷基二元羧酸與羥烷基胺或C12以上的烷基胺的配比值Wn (g) = [A (mgKOH/g) X Wa (g) ] /N (mgKOH/g)，其中，A (mgKOH/g)為C8以上的直鏈烷基二元羧酸酸值，ffA (g)為所述直鏈烷基二元羧酸的質(zhì)量；N(mgK0H/g)為與其組配的羥烷基胺或C12以上的烷基胺胺值，Wn(g)為所述羥烷基胺或C12以上的烷基胺的質(zhì)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無鉛焊錫膏用助焊劑，包括有改性松香樹脂、抗氧劑、觸變劑、緩蝕劑、低溫活化劑和溶劑，所述助焊劑中還包含有作為高溫活化劑的至少一種烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽，所述烷基直鏈烷基羧酸二胺鹽占助焊劑總重量的0.5％～40％。本發(fā)明還公開了相應的無鉛焊錫膏用助焊劑制備方法。本發(fā)明對于較高預熱溫度及較長預熱停留時間需要的Sn96.5Ag3.0Cu0.5、Sn99Ag0.3Cu0.7、Sn95.5Ag3.8Cu0.7、Sn99.3Ag0.7等無鉛焊錫膏體系的回流焊接具有良好的可焊性、抑制錫珠特性、以及粘度穩(wěn)定性。
文檔編號B23K35/363GK102218624SQ201110094228
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者左斌文 申請人:深圳市寶力科技有限公司