專利名稱：：一種抗氧化焊粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種抗氧化焊粉的制備方法，涉及一種錫膏用焊粉的包覆技術(shù)，所制備的包覆焊粉具有更好的抗氧化性能，可提高錫膏的品質(zhì)和穩(wěn)定性。
背景技術(shù)：
：表面貼裝技術(shù)(SMT)是新一代電子設(shè)備和電子產(chǎn)品的主要組裝手段，錫膏作為SMT技術(shù)重要材料，其質(zhì)量直接影響SMT組裝的質(zhì)量和效率。焊粉約占錫膏質(zhì)量90%，在焊接中主要起到形成焊點(diǎn)達(dá)到焊接的目的。傳統(tǒng)使用的焊粉粒經(jīng)為2545m(3#)，隨著電子器件小型化、輕型化的發(fā)展，人們對(duì)焊粉的粒徑要求越來越細(xì)，當(dāng)前4#(2038m)焊粉逐漸成為市場(chǎng)主流，且5#(1525iim)、6#(515iim)焊粉也在一些特殊場(chǎng)合被使用。焊粉的含氧量對(duì)錫膏的性能具有至關(guān)重要的作用，高氧含量的焊粉可造成錫膏粘度不穩(wěn)定，焊接容易出現(xiàn)錫珠，導(dǎo)致元件之間漏電或短路，嚴(yán)重影響著錫膏的品質(zhì)和焊接可靠性。而焊粉由于具有較小的粒徑，較高的比表面積和較高的表面能，很容易被空氣中的氧氣氧化，因而提高焊粉的抗氧化性能是當(dāng)前焊粉產(chǎn)業(yè)亟待解決的問題，對(duì)焊粉進(jìn)行表面包覆是提高其抗氧化性能的有效途徑之一。已報(bào)道的焊粉包覆方法主要有浸漬法、噴涂法、蒸汽沉積法、球磨法。專利95117301.4中提到將包覆劑溶于一種溶劑，然后將金屬合金粉末浸于溶液中，排放掉溶液后將粉末在6(TC烘箱中放置過夜，得到100"分子層"的包覆厚度。專利99810452.3提到兩種浸漬方法，方法1是將焊料粉末在硬脂酸銅的乙醇的過飽和溶液中攪拌一定時(shí)間，分離并干燥焊料粉末，得到包覆焊粉。方法2，先將焊粉浸于有機(jī)酸鹽的飽和溶液中，滴加醇類，降低有機(jī)酸鹽飽和度，使其析出后包覆在焊粉表面。專利95117301.4將金屬合金粉在一個(gè)大的表面上鋪開，再將包覆劑溶液噴于粉末之上，最后粉末經(jīng)干燥得到包覆的粉末。專利99810452.3中采用了一種連續(xù)的噴涂裝置。噴射裝置將有機(jī)酸銅的過飽和溶液向連續(xù)下落的焊料粉末成霧狀噴射，附著了溶液的粉末在熱風(fēng)干燥機(jī)之間通過時(shí)被加熱，溶劑從粉末表面蒸發(fā)，制成附著有有機(jī)酸鹽的焊料粉末。專利93103095.1中將對(duì)亞二甲苯基二聚物的蒸汽(40075(TC下形成活性單體)傳送到沉積室，沉積室中有載有焊粉的轉(zhuǎn)筒，對(duì)亞二甲苯基單體蒸汽便在焊粉表面冷凝，形成聚合物或共聚物薄膜。Iwasaki等人采用球磨法將12-羥基硬脂酸包覆到了SnZnBi焊粉表面，通過FT-IR光譜驗(yàn)證了12-羥基硬脂酸與焊粉之間不是簡(jiǎn)單的物理吸附，而是在界面處部分地形成了有機(jī)金屬鹽。以上焊粉的包覆方法是將包覆劑直接包覆在焊粉表面，很顯然并不能將在焊粉生產(chǎn)和轉(zhuǎn)移過程中形成的氧化層去除。而潔凈的金屬表面比金屬氧化層具有更高的活性，更容易與包覆劑的活性基團(tuán)產(chǎn)生吸附作用形成包覆層。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種抗氧化焊粉制備方法，在將焊粉表面氧化層去除的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)焊粉的包覆的方法，這樣不僅更有利于包覆劑對(duì)焊粉的包覆效果，而且進(jìn)一步去除了氧化層，降低了焊粉的氧含量，提高了錫膏的品質(zhì)和穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案—種抗氧化焊粉的制備方法，其提供的包覆焊粉的制備工藝過程如下(1)將焊粉放入包覆溶液中，包覆溶液的組成為525wt^活性劑、220wt^包覆劑、其余為溶劑，包覆溶液與焊粉的比例應(yīng)達(dá)到后續(xù)攪拌能夠使焊粉充分懸浮于包覆溶液中，包覆過程中溶液的溫度控制在焊粉熔點(diǎn)以下；(2)攪拌使焊粉懸浮在包覆溶液中保持1090min，然后經(jīng)過濾、溶劑淋洗、真空干燥得到抗氧化焊粉；本發(fā)明所涉及的焊粉包括各種粒徑的SnPb、SnPbAg、SnPbBi、SnBi、SnCu、SnBiCu、SnAg、SnAgCu或SnZn等合金系焊粉。尤其對(duì)于粒徑較小的焊粉，如5#、6#或更細(xì)焊粉，表面積大、表面能高，容易被氧化也容易產(chǎn)生團(tuán)聚，包覆后的焊粉抗氧化性能大大增強(qiáng)，且由于包覆劑的空間位阻效應(yīng)而減弱了焊粉的團(tuán)聚現(xiàn)象，因此使其更容易和助焊劑均勻混和。對(duì)于易氧化的合金焊粉，如SnBi或SnZn焊粉，包覆后其抗氧化性能增強(qiáng)尤為顯著。本發(fā)明中所述的包覆溶液與焊粉的比例應(yīng)達(dá)到后續(xù)攪拌能夠使焊粉充分懸浮于包覆溶液中，優(yōu)選的范圍為5:11:1。本發(fā)明所述的活性劑為有機(jī)酸、有機(jī)胺和/或胺鹽等(指有機(jī)酸、有機(jī)胺、胺鹽中的一種或幾種，下同)；本發(fā)明所述活性劑中的有機(jī)酸為乳酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、水楊酸、月桂酸、苯甲酸、對(duì)叔丁基苯甲酸、蘋果酸、檸檬酸、硬脂酸、酒石酸、油酸、二溴丁二酸、12-羥基硬脂酸和/或衣康酸等；所述有機(jī)胺為乙二胺、二乙胺、三乙胺、己胺、辛胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和/或環(huán)己胺；所述胺鹽為二甲胺鹽酸鹽、二乙胺鹽酸鹽、二苯胍氫溴酸鹽、環(huán)己胺鹽酸鹽和/或環(huán)己胺氫溴酸鹽等。活性劑在本發(fā)明中的作用是去除焊粉表面的氧化膜，減少焊粉的氧含量并使?jié)崈舻慕饘俦砻媛懵冻鰜?。活性劑濃度過低不利于氧化層的去除，濃度過高則可能腐蝕焊粉的金屬層，破壞焊粉的表面形貌，影響錫膏的品質(zhì)，因此活性劑濃度應(yīng)控制在525wt^，優(yōu)選為515wt%。所述的包覆劑為表面活性劑和/或苯并三氮唑及其衍生物等；本發(fā)明所述的包覆劑中所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚和/或聚乙二醇等；所述的苯并三氮唑衍生物為甲基苯并三氮唑、羥基苯并三氮唑和/或羧基苯并三氮唑等，濃度控制在220wt^，優(yōu)選為210wt%。表面活性劑分子含有親水基和親油基，當(dāng)焊粉表面氧化層被去除后，包覆劑中親水基可吸附在焊粉金屬表面形成包覆層；苯并三氮唑及其衍生物中N原子上的孤對(duì)電子以配位鍵與金屬相連，形成包覆層。所述步驟(1)中的溶劑為異丙醇、N-甲基吡咯烷酮、二甘醇、二甘醇丁醚、二乙二醇己醚和/或二乙二醇辛醚等，使用單一溶劑或混和溶劑，用于溶解活性劑和包覆劑。淋洗使用的溶劑一般選取無水乙醇、異丙醇、丙酮或乙酸乙脂中的一種或混合溶劑，目的是去除多余的活性劑和包覆劑。本發(fā)明中包覆過程應(yīng)在一定高溫下實(shí)施，但溶液的溫度應(yīng)控制在小于焊粉熔點(diǎn)以下，更優(yōu)的選擇為在低于焊粉熔點(diǎn)3(TC8(rC范圍內(nèi)實(shí)施。溫度過低不利于氧化層清除和形成包覆層，溫度過高容易使焊粉金屬表面造成腐蝕，破壞焊粉的表面形貌。如包覆SnPb6337(熔點(diǎn)為183°C)焊粉應(yīng)控制溶液溫度為103153°C，包覆SnBi58(熔點(diǎn)為138°C)焊粉應(yīng)控制溶液溫度為58108t:，包覆SnAgCu305(熔點(diǎn)為217°C)焊粉應(yīng)控制溶液溫度為137187°C。有益效果本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，所制備的包覆焊粉是在將焊粉表面氧化層去除的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)焊粉的包覆，這樣不僅有利于包覆劑對(duì)焊粉的包覆效果，延長(zhǎng)焊粉的保質(zhì)期，并且降低了對(duì)焊粉包裝、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸?shù)囊?，?jié)約成本，減少資源浪費(fèi)。尤其對(duì)于粒徑較小的焊粉，如5#、6#或更細(xì)焊粉，包覆后不僅其抗氧化性能大大增強(qiáng)，而且由于包覆劑的空間位阻效應(yīng)而減弱了焊粉的團(tuán)聚現(xiàn)象，使其更容易和助焊劑均勻混和。而對(duì)于易氧化的合金焊粉，如SnBi或SnZn焊粉，包覆后其抗氧化性能增強(qiáng)尤為顯著。下面通過具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不意味著對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1包覆溶液配比(Wt%):丙二酸2油酸5癸二酸2壬基酚聚氧乙烯醚OP-IO8二甘醇20N-甲基吡咯烷酮余量所用焊粉為SnAgCu3054#粉。將500g包覆溶液加熱至14515(TC，加入焊粉200g，攪拌使焊粉懸浮于包覆溶液中，保持20min，過濾，用無水乙醇和丙酮l:l的混和溶液多次淋洗去除焊粉表面多余的包覆溶液。將焊粉鋪開較大的面積，4(TC下真空干燥lh得到包覆焊粉。實(shí)施例2包覆溶液配比(wt%):丁二酸15戊二酸10苯并三氮唑2二乙二醇辛醚余量所用焊粉為SnAgCu3055#粉。將500g包覆溶液加熱至14515(TC，加入焊粉200g，攪拌使焊粉懸浮于包覆溶液中，保持15min，過濾，用無水乙醇和丙酮l:l的混和溶液多次淋洗去除焊粉表面多余的包覆溶液。將焊粉鋪開較大的面積，4(TC下真空干燥lh得到包覆焊粉。實(shí)施例3[OO46]包覆溶液配比(Wt%):乳酸5.5戊二酸3對(duì)叔丁基苯甲酸1脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-820二乙二醇丁醚余量所用焊粉為SnBi583#粉。將500g包覆溶液加熱至103108t:，加入焊粉500g，攪拌使焊粉懸浮于包覆溶液中，保持30min，過濾，用丙酮多次淋洗去除焊粉表面多余的包覆溶液。將焊粉鋪開較大的面積，4(TC下真空干燥lh得到包覆焊粉。實(shí)施例4包覆溶液配比(wt%):己二酸5.5二苯胍氫溴酸鹽1.5十二烷基硫酸鈉8二甘醇余量所用焊粉為Sn63Pb374#粉。將500g包覆溶液加熱至14515(TC，加入焊粉300g，攪拌使焊粉懸浮于包覆溶液中，保持20min，過濾，用乙酸乙酯多次淋洗去除焊粉表面多余的包覆溶液。將焊粉鋪開較大的面積，4(TC下真空干燥lh得到包覆焊粉。實(shí)施例5包覆溶液配比(wt%):三乙醇胺7甲基苯并三氮唑3二乙二醇辛醚余量所用焊粉為SnCuO.75#粉。將500g包覆溶液加熱至190195t:，加入焊粉200g，攪拌使焊粉懸浮于包覆溶液中，保持30min，過濾，用異丙醇多次淋洗去除焊粉表面多余的包覆溶液。將焊粉鋪開較大的面積，4(TC下真空干燥lh得到包覆焊粉。實(shí)施例6包覆溶液配比(wt%):乳酸4二乙胺鹽酸鹽1聚乙二醇6004聚乙二醇4006二乙二醇辛醚余量所用焊粉為SnAg3.55#粉。將500g包覆溶液加熱至190195t:，加入焊粉200g，攪拌使焊粉懸浮于包覆溶液中，保持90min，過濾，用異丙醇多次淋洗去除焊粉表面多余的包覆溶液。將焊粉鋪開較大的面積，4(TC下真空干燥lh得到包覆焊粉。實(shí)施例7包覆溶液配比(Wt%):乳酸15壬基酚聚氧乙烯醚OP-IO8二乙二醇己醚余量所用焊粉為SnZn93#粉。將500g包覆溶液加熱至150155t:，加入焊粉100g，攪拌使焊粉懸浮于包覆溶液中，保持10min，過濾，用丙酮多次淋洗去除焊粉表面多余的包覆溶液。將焊粉鋪開較大的面積，4(TC下真空干燥lh得到包覆焊粉。以上包覆焊粉可以采用一種簡(jiǎn)單的測(cè)試方法觀察包覆層的存在在一干凈透明的燒杯中加入半杯蒸餾水，靜置使水面平靜后將焊粉輕輕撒在水面上，包覆焊粉由于表面包覆一層有機(jī)物，所以可浮在水面上，而未包覆的焊粉則直接沉入水底。將以上實(shí)例制備的包覆焊粉與相應(yīng)的未包覆焊粉于8(TC烘箱中敞口放置96h，每隔24h取樣測(cè)試氧含量，結(jié)果如表l所示。可以看出，包覆后的焊粉抗氧化性能明顯提高。表1包覆焊粉和未焊粉抗氧化性能比較，氧含量卯m取出時(shí)間，h024487296實(shí)例1未包覆粉86104154197223包覆粉4451535758實(shí)例2未包覆粉941101492032397<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求一種抗氧化焊粉的制備方法，其步驟如下(1)將焊粉放入包覆溶液中，包覆溶液的組成為5～25wt％活性劑、2～20wt％包覆劑、其余為溶劑，包覆溶液與焊粉的比例應(yīng)達(dá)到后續(xù)攪拌能夠使焊粉充分懸浮于包覆溶液中，包覆過程中溶液的溫度控制在焊粉熔點(diǎn)以下；(2)攪拌使焊粉懸浮在包覆溶液中保持10～90min，然后經(jīng)過濾、溶劑淋洗、真空干燥得到抗氧化焊粉；所述的焊粉為SnPb、SnPbAg、SnPbBi、SnBi、SnCu、SnBiCu、SnAg、SnAgCu或SnZn合金系焊粉；所述的活性劑為有機(jī)酸、有機(jī)胺和/或胺鹽；所述的包覆劑為表面活性劑和/或苯并三氮唑及其衍生物；所述步驟(1)中的溶劑為異丙醇、N-甲基吡咯烷酮、二甘醇、二甘醇丁醚、二乙二醇己醚和/或二乙二醇辛醚；所述步驟(2)中淋洗使用的溶劑為無水乙醇、異丙醇、丙酮和/或乙酸乙脂。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗氧化焊粉的制備方法，其特征在于所述包覆溶液與焊粉的比例為5:ii:i。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗氧化焊粉的制備方法，其特征在于所述活性劑中所述的有機(jī)酸為乳酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、水楊酸、月桂酸、苯甲酸、對(duì)叔丁基苯甲酸、蘋果酸、檸檬酸、硬脂酸、酒石酸、油酸、二溴丁二酸、12-羥基硬脂酸和/或衣康酸；所述有機(jī)胺為乙二胺、二乙胺、三乙胺、己胺、辛胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和/或環(huán)己胺；所述胺鹽為二甲胺鹽酸鹽、二乙胺鹽酸鹽、二苯胍氫溴酸鹽、環(huán)己胺鹽酸鹽和/或環(huán)己胺氫溴酸鹽。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗氧化焊粉的制備方法，其特征在于所述的包覆劑中所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚和/或聚乙二醇；所述的苯并三氮唑衍生物為甲基苯并三氮唑、羥基苯并三氮唑和/或羧基苯并三氮唑。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗氧化焊粉的制備方法，其特征在于所述包覆溶液中活性劑的含量為515wt%。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗氧化焊粉的制備方法，其特征在于所述包覆溶液中包覆劑的含量為210wt%。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗氧化焊粉的制備方法，其特征在于所述包覆過程中溶液的溫度控制在低于焊粉合金熔點(diǎn)308(TC范圍內(nèi)。全文摘要本發(fā)明涉及一種抗氧化焊粉的制備方法，包括將焊粉放入含有5～25wt％活性劑和2～20wt％包覆劑的溶液中，在低于焊粉合金熔點(diǎn)30～80℃范圍內(nèi)，攪拌使焊粉懸浮在該溶液中10～90min，然后經(jīng)過濾、溶劑淋洗、真空干燥得到包覆焊粉。本發(fā)明適用于各種粒徑范圍的SnPb、SnPbAg、SnPbBi、SnBi、SnCu、SnBiCu、SnAg、SnAgCu和SnZn等合金系焊粉的包覆，尤其對(duì)于粒徑較細(xì)或易氧化的焊粉效果更佳。本發(fā)明生產(chǎn)的包覆焊粉是在將焊粉表面氧化層去除的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)焊粉的包覆，這樣不僅有利于包覆劑對(duì)焊粉的包覆效果，延長(zhǎng)焊粉的保質(zhì)期，并且降低了對(duì)焊粉包裝、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸?shù)囊?，?jié)約成本，減少資源浪費(fèi)。文檔編號(hào)B23K35/22GK101745636SQ20081023996公開日2010年6月23日申請(qǐng)日期2008年12月16日優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日發(fā)明者張品,徐駿,胡強(qiáng),賀會(huì)軍,趙朝輝申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院;北京康普錫威焊料有限公司