一种电源类PCB板组装用具高绝缘电阻特性的助焊剂

摘要

本发明公开了一种电源类PCB板组装用具高绝缘电阻特性的助焊剂，涉及助焊剂技术领域，旨在解决焊接高温下，有机酸活性剂与金属氧化物反应生成的水蒸气及其他气体很难从熔融焊料中逸出，更易被焊料合金粉末包裹，出现空洞等缺陷，影响焊接质量的问题。其技术方案要点是包括按质量百分数含量计的如下组分，改性松香10‑20%、表面活性剂2‑5%、有机溶剂60‑80%、有机活性剂2‑5%、硼系活性剂0.5‑1%、助剂4‑10%，所述改性松香的软化点≥150℃。硼系活性剂在一定温度下与没有挥发掉的水分反应，生成物能够继续参与焊接，迅速去除焊料和被焊接金属表面的氧化物，在被焊接基体表面形成一层紧密的有机膜,保护了焊点和基板,具有高绝缘性，达到提升焊接质量的目的。

权利要求

1.一种电源类PCB板组装用具高绝缘电阻特性的助焊剂，其特征在于：包括按质量百分数含量计的如下组分，

改性松香       10‑20%表面活性剂     2‑5%有机溶剂       60‑80%有机活性剂     2‑5%硼系活性剂     0.5‑1%助剂           4‑10%，所述改性松香的软化点≥150℃；

所述助剂包括按质量百分数含量计的如下组分，二甲胺盐酸盐   20‑50%乙二胺         30‑60%缓蚀剂         20‑35%所述有机活性剂为琥珀酸；

所述硼系活性剂为氟硼酸。

2.根据权利要求1所述的一种电源类PCB板组装用具高绝缘电阻特性的助焊剂，其特征在于：所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇、二乙二醇丁醚中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种电源类PCB板组装用具高绝缘电阻特性的助焊剂，其特征在于：所述表面活性剂为松香胺聚氧乙烯醚、二溴乙基苯中或两者的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种电源类PCB板组装用具高绝缘电阻特性的助焊剂，其特征在于：所述助焊剂经由如下步骤制备而得，称料：按照配比称取软化点≥150℃的改性松香、表面活性剂、有机溶剂、有机活性剂、硼系活性剂和助剂；

拌料：将改性松香、有机溶剂投入反应釜中，在35‑45℃下连续搅拌30‑60min得浑浊态溶液；再向反应釜中加入有机活性剂，在35‑45℃下继续搅拌15‑20min得透明状的混合液；

再向反应釜中加入硼系活性剂与助剂，在35‑45℃下继续搅拌15‑20min；最后将表面活性剂投入反应釜中，在35‑45℃下继续搅拌15‑20min，冷却至室温后即得助焊剂。

5.根据权利要求1所述的一种电源类PCB板组装用具高绝缘电阻特性的助焊剂，其特征在于：所述缓蚀剂为苯并三氮唑。

说明书

一种电源类PCB板组装用具高绝缘电阻特性的助焊剂

技术领域

[0001] 本发明涉及助焊剂的技术领域，尤其是涉及一种电源类PCB板组装用具高绝缘电阻特性的助焊剂。

背景技术

[0002] 助焊剂在焊接工艺中能帮助和促进焊接过程，同时具有保护作用、阻止氧化反应的化学物质。助焊剂基本分为两种：一种为需要清洗的助焊剂，另一种是免清洗助焊剂。对
于某些特殊制品以及有关国家的相关规定：电源类PCB线路板不能含有导电离子和腐蚀性
离子，同时焊前和焊后能保持长期稳定的品质。

[0003] 现有申请公布号为CN103056561A的中国专利公开了一种高绝缘性无卤助焊剂及其制备方法，高绝缘性无卤助焊剂由溶剂、助溶剂、复合型活化剂、互穿网络改性成膜剂、表
面活性剂、其它添加剂组成。该发明相比现有技术具有如下优点：一是采用互穿网络技术对
成膜剂进行改性，一方面使其明显提高了在印制电路板表面的铺展性，另一方面大大提高
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了助焊剂的焊后绝缘性，其焊后表面绝缘电阻值（40°C/90%RH/96h）高达2×10 Ω；二是采
用无卤原材料制备得到符合无卤要求的助焊剂，进一步增加其适用范围。复合型活化剂为
70 90%二元酸和10 30%羟基一元酸中的一种或几种。
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[0004] 上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在焊接高温下，有机酸活性剂与金属氧化物反应生成的水蒸气及其他气体受焊接高温会产生膨胀，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，易出现空洞等缺陷，影响焊接质量。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种电源类PCB板组装用具高绝缘电阻特性的助焊剂，其具有提高焊接质量的效果。

[0006] 本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种电源类PCB板组装用具高绝缘电阻特性的助焊剂，包括按质量百分数含量计的如下组分，

[0007] 改性松香       10‑20%

[0008] 表面活性剂     2‑5%

[0009] 有机溶剂       60‑80%

[0010] 有机活性剂     2‑5%

[0011] 硼系活性剂     0.5‑1%

[0012] 助剂           4‑10%，

[0013] 所述改性松香的软化点≥150℃。

[0014] 通过采用上述技术方案，松香具有弱酸性和热熔流动性,并具有良好的绝缘性、耐湿性、无腐蚀性、无毒性和长期稳定性,能在被焊接基体表面形成一层紧密的有机膜,保护
了焊点和基板,具有防腐蚀性和优良的电气绝缘性。选择软化点高的改性松香效果更佳，具
体可以选择市售软化点≥150℃的商品型改性松香，如K803L改性松香（广东科茂林产化
工）、KP150改性松香（广东科茂林产化工）等。有机活性剂和硼系活性剂是为了提高助焊能
力而在助焊剂中加入的活性物质，活性剂的活性是指它与焊料和被焊材料表面氧化物起化
学反应以便清洁金属表面和促进润湿的能力，焊后线路板焊点饱满、内部无空洞缺陷，焊点
连锡少，提高了焊接质量。且，其中硼系活性剂能在高温环境下与有机活性剂反应生成的水
反应，减少了因水汽造成的焊点缺陷。

[0015] 本发明进一步设置为：所述硼系活性剂选自四氟硼酸钾、氟硼酸、三环戊基膦四氟硼酸盐、吡啶‑3‑三氟硼酸钾、甲基三氟硼酸钾中的一种或多种。

[0016] 通过采用上述技术方案，四氟硼酸钾、氟硼酸、三环戊基膦四氟硼酸盐、吡啶‑3‑三氟硼酸钾、甲基三氟硼酸钾，在一定温度下与没有挥发掉的水分反应，可以起到消耗水分减
少空洞的重要作用，其次其生成物能够继续参与焊接，迅速去除焊料和被焊接金属表面的
氧化物，加速熔融焊料在被焊接金属面的润湿、扩展，有效降低熔融焊料的表面张力和焊料
分子间的内应力，从而提高焊接质量。

[0017] 本发明进一步设置为：所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇、二乙二醇丁醚中的一种或多种。

[0018] 通过采用上述技术方案，有机溶剂为低沸点醇类溶剂与高沸点醇类溶剂的复配溶剂；低沸点醇类溶剂为乙醇，高沸点醇类溶剂为丙三醇等。将助焊剂的固体成分溶解在一定
的醇类溶剂里,使之成为均相溶液。有机溶剂在常温下挥发程度适中,在焊接温度下迅速挥
发。乙醇的溶解能力较好，同时沸点比丙三醇和其他醚类的沸点都要低，能够在波峰焊预热
阶段就挥发完全，同时乙醇本身无毒无异味、无刺激性。丙三醇沸点高，黏度较大，在焊接的
整个阶段能都起到良好的保护作用，此外，丙三醇还有成膜物质的作用。醚在焊接中有如下
作用；1）可以增加表面绝缘电阻；2）可以起到表面活性剂和润湿剂的作用；3）在焊接过程中
能完全挥发。

[0019] 本发明进一步设置为：所述表面活性剂为松香胺聚氧乙烯醚、二溴乙基苯或两者的混合物。

[0020] 通过采用上述技术方案，表面活性剂降低被焊接材质表面张力，所表现出来的就是一种强效的润湿作用，它能够确保助焊剂在被焊接物表面顺利扩展、流动、浸润。

[0021] 本发明进一步设置为：所述有机活性剂为琥珀酸、邻苯二甲酸、对叔丁基苯甲酸、苯甲酸中的一种或多种。

[0022] 通过采用上述技术方案，有机酸活性剂具有助焊性好、活性和活化温度各不相同，并能在不同温度下分段完全气化挥发，焊后无有机酸活性物残留。

[0023] 本发明进一步设置为：所述助焊剂经由如下步骤制备而得，

[0024] 称料：按照配比称取软化点≥150℃的改性松香、表面活性剂、有机溶剂、有机活性剂、硼系活性剂和助剂；

[0025] 拌料：将改性松香、有机溶剂投入反应釜中，在35‑45℃下连续搅拌30‑60min得浑浊态溶液；再向反应釜中加入有机活性剂，在35‑45℃下继续搅拌15‑20min得透明状的混合
液；再向反应釜中加入硼系活性剂与助剂，在35‑45℃下继续搅拌15‑20min；最后将表面活
性剂投入反应釜中，在35‑45℃下继续搅拌15‑20min，冷却至室温后即得助焊剂。

[0026] 通过采用上述技术方案，改性松香与有机溶剂混合加热，使改性松香完全溶解于有机溶剂中，再加入有机活性剂、硼系活性剂、表面活性剂与助剂，制得的助焊剂能在被焊
接基体表面形成一层紧密的有机膜,保护了焊点和基板,具有防腐蚀性和优良的电气绝缘
性。

[0027] 本发明进一步设置为：所述其他助剂包括按质量百分数含量计的如下组分，

[0028] 二甲胺盐酸盐   20‑50%

[0029] 乙二胺         30‑60%

[0030] 缓蚀剂         20‑35%。

[0031] 通过采用上述技术方案，二甲胺盐酸盐与乙二胺配合使用，二甲胺盐酸盐会提升助焊剂的润湿性，乙二胺的加入调节了助焊剂的酸度，从而降低了助焊剂的腐蚀性。

[0032] 本发明进一步设置为：所述缓蚀剂为苯并三氮唑。

[0033] 通过采用上述技术方案，有机酸活性剂的存在有助于消除铜板表面的氧化膜，但同时也会对铜板造成一定的腐蚀，缓蚀剂的加入就是为了抑制或消除这种腐蚀。苯并三氮
唑（BTA）是铜及合金在中性水介质中的特效缓蚀物质，Cu置换了BTA中的氢离子，并与其他
BTA分子中氮环上氮原子的孤立电子对配位结合成链状聚合物，成为不溶性的表面保护膜，
保护了被焊接板。

[0034] 综上所述，本发明的有益技术效果为：

[0035] 1.松香具有弱酸性和热熔流动性,并具有良好的绝缘性、耐湿性、无腐蚀性、无毒性和长期稳定性,能在被焊接基体表面形成一层紧密的有机膜,保护了焊点和基板,具有防
腐蚀性和优良的电气绝缘性；选择软化点高的改性松香效果更佳，具体可以选择市售软化
点≥150℃的商品型改性松香，如K803L改性松香（广东科茂林产化工）、KP150改性松香（广
东科茂林产化工）等；

[0036] 2.有机活性剂和硼系活性剂是为了提高助焊能力而在助焊剂中加入的活性物质，活性剂的活性是指它与焊料和被焊材料表面氧化物起化学反应以便清洁金属表面和促进
润湿的能力，焊后线路板焊点饱满、内部无空洞缺陷，焊点连锡少，提高了焊接质量；且，其
中硼系活性剂能在高温环境下与有机活性剂反应生成的水反应，减少了因水汽造成的焊点
缺陷。

具体实施方式

[0037] 本发明各实施例中所用物质来源如下：

[0038] 松香胺聚氧乙烯醚、二溴乙基苯均由国药集团化学试剂有限公司购得；

[0039] 四氟硼酸钾、氟硼酸购自森田化学工艺；三环戊基膦四氟硼酸盐、甲基三氟硼酸钾购自Sigma Aldrich;吡啶‑3‑三氟硼酸钾购自TCI Chemicals;

[0040] 琥珀酸、邻苯二甲酸、对叔丁基苯甲酸、苯甲酸由国药集团化学试剂有限公司购得；

[0041] 乙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇、二乙二醇丁醚由国药集团化学试剂有限公司购得；

[0042] 琥珀酸酐、戊二酸酐、邻苯二甲酸酐由国药集团化学试剂有限公司购得；

[0043] 二甲胺盐酸盐、乙二胺、BTA由国药集团化学试剂有限公司购得。

[0044] 实施例1‑5：

[0045] 实施例1‑5均涉及一种电源类PCB板组装用具高绝缘电阻特性的助焊剂，其以软化点≥150℃的改性松香、表面活性剂、有机溶剂、有机活性剂、硼系活性剂以及助剂为原料制
备而得。

[0046] 各实施例组分配比如表1所示，

[0047] 表1.实施例1‑5助焊剂配方表

[0048]

[0049] 其中，助剂均由二甲胺盐酸盐、乙二胺和苯丙三氮唑（BTA）按照表2所示配比混合而成，

[0050] 表2.实施例1‑5中助剂的组成配比表（按质量百分数含量计）

[0051]

[0052] 实施例1‑5的助焊剂具体制备工艺包括如下步骤，

[0053] P1、按照配比称取的改性松香、表面活性剂、有机溶剂、有机活性剂、硼系活性剂和助剂；

[0054] P2、将改性松香、有机溶剂投入反应釜中，在35‑45℃下连续搅拌30‑60min得浑浊态溶液；

[0055] P3、再向反应釜中加入有机活性剂，在35‑45℃下继续搅拌15‑20min得透明状的混合液；

[0056] P4、再向反应釜中加入硼系活性剂与助剂，在35‑45℃下继续搅拌15‑20min；

[0057] P5、最后将表面活性剂投入反应釜中，在35‑45℃下继续搅拌15‑20min，冷却至室温后即得助焊剂。

[0058] 实施例1‑5的制备工艺中具体工艺参数如表3所示，

[0059] 表3.实施例1‑5中制备工艺的工艺参数表

[0060]

[0061] 实施例6‑8：

[0062] 实施例6‑8均以实施例3为基础，与实施例3的区别仅在于各组分配比不同，具体如表4所示，

[0063] 表4.实施例6‑8助焊剂配方表

[0064]

[0065] 其中，实施例6‑8中所用助剂均由按质量百分比计的如下组分组成：

[0066] 二甲胺盐酸盐    35%

[0067] 乙二胺          45%

[0068] 苯丙三氮唑      20%。

[0069] 对照例1:

[0070] 一种助焊剂，与实施例3的区别仅在于：不含有琥珀酸。

[0071] 对照例2：

[0072] 一种助焊剂，与实施例3的区别仅在于：不含氟硼酸。

[0073] 性能测试

[0074] A、采用润湿平衡法测定分别实施例1‑8、对照例1‑2的助焊剂的可焊性性能：

[0075] 润湿平衡法的原理是利用规定温度控制的小型焊料槽,将试料以固定的速度在焊料中浸渍到一定的深度,通过高灵敏度的电子天平连续性地记录过程中试样铜片上发生的
力的变化,据此来分析焊料合金的润湿性能；

[0076] B 、按IPC‑TM‑650 2.6.3.3A规定的试验方法分别对实施例1‑8、对照例1‑2的助焊剂进行检测表面绝缘电阻测试；

[0077] C、按IPC‑TM‑650 2.3.32规定的试验方法分别对实施例1‑8、对照例1‑2的助焊剂进行检测铜镜腐蚀。测试结果见表5，

[0078] 表5.润湿力、表绝缘电阻、铜镜腐蚀试验结果表

[0079]

[0080] 由表5可知，有机活性剂与硼系活性剂复配，制得的助焊剂具有优异的润湿性能，且具有较高的表面绝缘电阻，铜镜腐蚀试验均通过。

[0081] D、按照美国IPA‑A‑610D规定的试验方法对实施例1‑8、对照例1‑2进行空洞测试。测试结果如下表6所示，

[0082] 表6.空洞测试结果表

[0083]

[0084] 由表6可知，本发明由有机活性剂和硼系活性剂复配制成的助焊剂可大幅降低焊接空洞率，提升了焊接质量。同时，由实验数据可以看出，配方中随着硼系助焊剂掺量的增
加，对降低空洞率具有促进作用；同时掺加有机活性剂和硼系活性剂时助焊剂的空洞率下
降显著。

[0085] 本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之
内。