本發明屬于膏體焊接材料技術領域,具體涉及一種焊錫膏。
背景技術:
現代電子工業快速發展,焊錫膏對于電子產品的焊接是其重要的生產環節,傳統的焊錫膏因為含有大量鉛而產生大量煙塵而被逐漸取代,采用低銀化焊料合金是無鉛化電子組裝提高性價比的發展趨勢,在現有市場上已有基于SAC305制備的焊錫膏,但其缺點是成本偏高,以此急需通過降低焊料合金中的Ag含量,進而提高組裝工藝的性價比。
Sn-Zn系焊料是目前在電子封裝工業中替代Sn-Pb焊料的一種無鉛焊料,與Sn-Pb共晶焊料的熔點十分接近,因此引起了人們的關注。對Sn-Zn系焊料人們對其進行了多方面的研究,也獲得了很多實質性的進展和成就,但在實際中也顯示了一些不足之處。Sn-Zn系焊料與基板的結合強度和焊點的可靠性較差。此外,是極易氧化的元素,含Zn較多的熔體表面更容易形成氧化物,且形成的氧化物沒有保護熔體的作用,從而導致焊料的抗氧化性較差,限制了焊料合金的應用。低溫錫膏現存最大的缺點是容易發黑,原因在于金屬Zn比其他的金屬更易氧化,氧化層也更厚,助焊膏去除氧化物之后形成的金屬鹽也比較多,這些鹽焊后就會形成一種黑色物質。因此,如何改善低溫錫膏的發黑問題成為現有技術的關鍵。
技術實現要素:
本發明提出一種焊錫膏,該焊錫膏具有很好的焊點結合強度,解決目前低溫錫膏易發黑的問題。
本發明的技術方案是這樣實現的:
一種焊錫膏,按照重量百分數計算,由無鉛焊料合金粉末85%~90%與助焊膏10~15%混合制成,所述無鉛焊料合金粉末按照重量百分數計算,包括以下原料制成:鋅5~10%、納米鈦顆粒0.1~0.2%、銅0.3~0.5%、鉍2~4%與石墨烯0.6~2.4%,余量為錫;所述助焊膏的組分為:粘結成膜劑35~45wt%、二溴乙基苯0.5~2wt%、蓖麻油酰二乙醇胺1~2%、三乙醇胺3~6%,余量為有機溶劑。
進一步,所述有機溶劑由四氫糖醇、二縮三乙二醇、氫化松香丙醚按照體積比為40~50:10~20:30~50組成。
優選地,在本發明的一個實施例中,所述粘結成膜劑為氫化松香、聚合松香與水白松香的混合物,其中,氫化松香、水白松香與聚合松香的質量比為2~3:4~5:1~2,有利于保證助焊膏的物理穩定性,從而延長其存儲壽命。
一種焊錫膏的制備方法,包括以下步驟:
1)無鉛焊料合金粉末制備;
2)助焊膏制備:先按配料量的有機溶劑和粘結成膜劑置于帶分散裝置的容器中,加熱并不斷攪拌至物料完全溶解,然后一次性加入其余物料,繼續加熱攪拌至所有物料完全溶解成清亮稀粘稠液體即停止加熱和攪拌,封好容器口,靜置冷卻至室溫,得到助焊膏;
3)先將助焊膏置于合成器中,然后加入無鉛焊料合金粉末焊料粉,將合成器密封,然后啟動真空系統抽真空后充入氮氣至正壓,隨后啟動攪拌系統攪拌,停止攪拌,出料,即得。
進一步,本發明優選實施例中,所述無鉛焊料合金粉末制備方法為:
a、將純鋅錠、納米鈦顆粒、純銅錠、純鉍錠以及純錫錠封裝在真空石英管中,然后充入高純度的氮氣保護性氣體;
b、將步驟a中封裝好的原料放入反應爐中熔煉熱處理,完全熔化后的熔液;
c、將石墨烯置于攪拌式球磨機中,充入液氮至完全浸沒磨球后,進行球磨,將球磨后的粉末取出,加入步驟b的熔液中進行攪拌,然后置于惰性氣體保護箱中冷卻至室溫,再裝入模具中熱壓燒結;
d、將熱壓燒結后的坯體擠壓加工成型,即得。
本發明的有益效果:
1、本發明使用的助焊膏通過對各種組分的篩選,有效解決了無鉛錫膏發黑的問題。此外,對有機溶劑進行篩選發現使用由四氫糖醇、二縮三乙二醇、氫化松香丙醚組成的有機溶劑,使得無鉛錫膏潤濕性較好、焊點外形較飽滿,鋪展率都大于92%,較傳統的醇醚復配溶劑鋪展率提高很多
2、本發明通過添加適當比例的石墨烯,石墨烯與固溶鈦晶體相互作用,使得固溶鈦優先與氧反應,在熔融焊料的液面瞬間形成一層薄而致密的氧化膜,該氧化膜能夠有效地隔離外界的氧進入膜內,能夠抑制熔融焊料中的Zn發生氧化,從而顯著提高焊料合金的抗氧化性能。納米鈦顆粒能促進IMC層的生長,抑制Cu3Sn層的生長。
具體實施方式
實施例1
一種焊錫膏,按照重量百分數計算,由無鉛焊料合金粉末85%與助焊膏15%混合制成。
無鉛焊料合金粉末按照重量百分數計算,包括以下原料制成:鋅7%、納米鈦顆粒0.15%、銅0.4%、鉍3%與石墨烯1.8%,余量為錫。
助焊膏的組分為:粘結成膜劑35wt%、二溴乙基苯2wt%、蓖麻油酰二乙醇胺2%、三乙醇胺6%,余量為有機溶劑。有機溶劑由四氫糖醇、二縮三乙二醇、氫化松香丙醚按照體積比為40:20:40組成。
粘結成膜劑為氫化松香、聚合松香與水白松香的混合物,其中,氫化松香、水白松香與聚合松香的質量比為2:5:1。
實施例2
一種焊錫膏,按照重量百分數計算,由無鉛焊料合金粉末88%與助焊膏12%混合制成。
無鉛焊料合金粉末按照重量百分數計算,包括以下原料制成:鋅5%、納米鈦顆粒0.2%、銅0.5%、鉍4%與石墨烯2.4%,余量為錫。
助焊膏的組分為:粘結成膜劑40wt%、二溴乙基苯1.2wt%、蓖麻油酰二乙醇胺1.6%、三乙醇胺4%,余量為有機溶劑。有機溶劑由四氫糖醇、二縮三乙二醇、氫化松香丙醚按照體積比為45:15:40組成。
粘結成膜劑為氫化松香、聚合松香與水白松香的混合物,其中,氫化松香、水白松香與聚合松香的質量比為3:4:2。
實施例3
一種焊錫膏,按照重量百分數計算,由無鉛焊料合金粉末86%與助焊膏14%混合制成。
無鉛焊料合金粉末按照重量百分數計算,包括以下原料制成:鋅10%、納米鈦顆粒0.1%、銅0.3%、鉍2%與石墨烯0.6%,余量為錫。
助焊膏的組分為:粘結成膜劑42wt%、二溴乙基苯0.8wt%、蓖麻油酰二乙醇胺1.2%、三乙醇胺3.6%,余量為有機溶劑。有機溶劑由四氫糖醇、二縮三乙二醇、氫化松香丙醚按照體積比為50:20:30組成。
粘結成膜劑為氫化松香、聚合松香與水白松香的混合物,其中,氫化松香、水白松香與聚合松香的質量比為2:4:1。
實施例4
一種焊錫膏,按照重量百分數計算,由無鉛焊料合金粉末90%與助焊膏10%混合制成。
無鉛焊料合金粉末按照重量百分數計算,包括以下原料制成:鋅10%、納米鈦顆粒0.1%、銅0.3%、鉍2%與石墨烯0.6%,余量為錫。
助焊膏的組分為:粘結成膜劑45wt%、二溴乙基苯0.5wt%、蓖麻油酰二乙醇胺1%、三乙醇胺3%,余量為有機溶劑。有機溶劑由四氫糖醇、二縮三乙二醇、氫化松香丙醚按照體積比為48:12:40組成。
粘結成膜劑為氫化松香、聚合松香與水白松香的混合物,其中,氫化松香、水白松香與聚合松香的質量比為2:5:2。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已,并不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。