CN116787023B - 一种预成型焊片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊片领域，具体涉及一种预成型焊片及其制备方法，预成型焊片包括预成型焊片基体以及焊片基体表层涂覆的助焊剂，其中，助焊剂按照重量份数计算，包括以下成分：10‑20份树脂、4‑8份触变剂、3‑7份活性剂、0.4‑1份表面活性剂、0.1‑0.2份抗氧化剂、0.05‑0.1份缓蚀剂和35‑55份溶剂。使用本发明的方法所制备得到的预成型焊片在使用的过程中，在界面处不容易产生空洞及非连续性焊点，能够保证模块的内部热传导均匀，此外，本发明所制备的助焊剂还克服了传统松香树脂助焊剂的热稳定性低以及浸润性较差的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及焊片领域，具体涉及一种预成型焊片及其制备方法。
背景技术
在对电路板的电子元件进行焊接时，需要用到焊料和助焊剂。焊料是焊接时填充到焊缝中的合金材料，根据需要可预先成型；助焊剂具有防氧化，降低液态焊料表面张力，增强焊料润湿性的作用。传统的焊接对操作人员要求较高，需手工涂布助焊剂，焊料和助焊剂的用量都难以控制，而随着行业的发展，市场上逐渐出现了含助焊剂涂层的预成型焊片。预成型焊片是一种可按要求制成不同的形状、大小和表面形态的精密成型焊料，适用于小公差的各种产品制造过程，广泛应用于电路板组装、连接器和终端设备、芯片连接、电源模块基板附着、过滤连接器和电子组件装配等领域。预成型焊片通常用于对焊料的形状和质量有特殊要求的场合，可以根据客户的需要做成任意尺寸和形状。
使用含助焊剂涂层的预成型焊片，可免除较为复杂的单独涂覆助焊剂的生产工序，极大地提高产率。目前市场上常用的预成型焊片的涂层主要是松香基助焊剂，松香基助焊剂中含有松香,它可以作为金属表面氧化层的溶剂，从而提高焊接质量。然而随着行业的继续发展，人们对于助焊剂的要求也逐渐提升，松香基助焊剂的缺陷也表现地越来越明显。比如，松香基助焊剂在焊接的过程中容易在界面处产生大量的空洞及非连续性焊点，这些空洞及非连续性焊点会使模块的内部热传导不均匀；此外，松香基助焊剂热稳定性低，其浸润性和可焊性也表现不足，所以已经不能够满足市场对于助焊剂的要求。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种预成型焊片及其制备方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
第一方面，本发明提供一种预成型焊片，包括预成型焊片基体以及焊片基体表层涂覆的助焊剂，其中，助焊剂按照重量份数计算，包括以下成分：
10-20份树脂、4-8份触变剂、3-7份活性剂、0.4-1份表面活性剂、0.1-0.2份抗氧化剂、0.05-0.1份缓蚀剂和35-55份溶剂。
优选地，所述树脂为改性苯并环丁烯树脂，改性苯并环丁烯树脂的制备方法包括：
S1、称取2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛溶解在二甲基亚砜内，然后加入糠胺，搅拌至全部溶解之后，将反应液置于80-120℃的条件下，搅拌的同时加入几滴冰醋酸，然后保温处理4-6h之后，除去溶剂并干燥处理，得到改性中间剂；
S2、称取改性中间剂、八乙烯基八硅倍半氧烷与四氢呋喃混合，在室温下充分搅拌，加入4-乙烯基苯并环丁烯，继续搅拌均匀，然后加入引发剂，将反应液置于80-120℃的条件下搅拌，保温反应5-10h之后，除去溶剂并干燥处理，得到改性苯并环丁烯树脂。
优选地，所述S1中，2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛、糠胺和二甲基亚砜的质量比例是0.93-1.39:1.21-1.82:20-40。
优选地，所述S1中，冰醋酸的滴加量为2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛质量的1％-5％。
优选地，所述S2中，4-乙烯基苯并环丁烯、改性中间剂、八乙烯基八硅倍半氧烷和四氢呋喃的质量比例是0.66-1.32:0.24-0.48:0.31-0.62:20-40。
优选地，所述S2中，引发剂为偶氮自由基引发剂，包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种或多种。
优选地，所述S2中，引发剂的加入量是4-乙烯基苯并环丁烯质量的1％-5％。
优选地，所述触变剂为改性氢化蓖麻油，型号为海名斯德谦Thixatrol ST。
优选地，所述活性剂为有机二元酸与三乙醇胺的混合物，有机二元酸包括葵二酸、己二酸、壬二酸中的一种或多种，有机二元酸与三乙醇胺的质量比例是4-6:1。
优选地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基萘磺酸钠。
优选地，所述抗氧化剂包括对苯二酚、邻苯二酚、2,6-二叔丁基对甲苯酚中的一种或多种。
优选地，所述缓蚀剂为有机胺类缓蚀剂，包括苯并三氮唑或甲基苯并三氮唑。
优选地，所述溶剂为异丙醇与二乙二醇单丁醚按照质量比例为6-8:1混合得到。
优选地，所述助焊剂的涂覆的质量是预成型焊片基体质量的1％-3％。
优选地，所述预成型焊片基体包括焊锡焊片、铝焊片、镍焊片、铜焊片、不锈钢焊片中的任意一种。
优选地，所述预成型焊片的形状包括正方形、矩形和圆盘形中的任意一种。
优选地，所述预成型焊片的的尺寸范围为0.25-50mm。
第二方面，本发明提供一种预成型焊片的制备方法，包括：
将助焊剂均匀地涂覆在经过加工后的预成型焊片基体表面，在室温下表干后，再置于80-90℃的烘箱内干燥2-5h即可。
本发明的有益效果为：
1、本发明制备了一种新型的预成型焊片，包括预成型焊片基体以及焊片基体表层涂覆的助焊剂，其中，预成型焊片基体包括市场上目前通用的各种材质的焊片，助焊剂则是采用了改性苯并环丁烯树脂替换掉传统的松香树脂后制备得到。使用本发明的方法所制备得到的预成型焊片在使用的过程中，在界面处不容易产生空洞及非连续性焊点，能够保证模块的内部热传导均匀，此外，本发明所制备的助焊剂还克服了传统松香树脂助焊剂的热稳定性低以及浸润性较差的缺陷。
2、树脂是助焊剂的重要组成成分，也是重要的载体物质，本发明最初尝试使用活性比较高的苯并环丁烯树脂以替代松香树脂使用，但是发现其浸润性和可焊性无法满足要求，并且清洗性表现也比较差，而本发明通过使用4-乙烯基苯并环丁烯作为单体，辅以制备的改性中间剂以及八乙烯基八硅倍半氧烷共同聚合交联，得到的改性苯并环丁烯树脂不仅保证了其活性，而且热稳定性较高，浸润性和可焊性的表现也更好。
3、本发明改性苯并环丁烯树脂的制备过程为：以2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛和糠胺进行醛胺缩合反应制备得到改性中间剂，其中，2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛中除了含有醛基外还含有双乙烯基，因此制备得到的产物中除了生成的亚胺基团(席夫碱)外，还有丰富的乙烯基团。之后将改性中间剂与八乙烯基八硅倍半氧烷共同作为单体与4-乙烯基苯并环丁烯交联，最终制备得到改性苯并环丁烯树脂。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为实施例1未涂覆助焊剂的预成型焊片图片；
图2为实施例1涂覆有助焊剂的预成型焊片图片。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
为了更好的理解上述技术方案，下面更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
下面结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种预成型焊片，包括预成型焊片基体以及焊片基体表层涂覆的助焊剂，预成型焊片基体为正方形的焊锡焊片。预成型焊片的的尺寸为10mm×10mm。助焊剂的涂覆的质量是预成型焊片基体质量的2％。
助焊剂按照重量份数计算，包括以下成分：
15份树脂、6份触变剂、4份活性剂、0.7份表面活性剂、0.1份抗氧化剂、0.08份缓蚀剂和45份溶剂。
其中，树脂为改性苯并环丁烯树脂。触变剂为改性氢化蓖麻油，型号为海名斯德谦Thixatrol ST。活性剂为葵二酸与三乙醇胺按照质量比例4-6:1混合。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。抗氧化剂为对苯二酚。缓蚀剂为苯并三氮唑。溶剂为异丙醇与二乙二醇单丁醚按照质量比例为7:1混合得到。
上述中，改性苯并环丁烯树脂的制备方法包括：
S1、称取2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛溶解在二甲基亚砜内，然后加入糠胺，搅拌至全部溶解之后，将反应液置于100℃的条件下，搅拌的同时加入几滴冰醋酸，然后保温处理5h之后，除去溶剂并干燥处理，得到改性中间剂；
其中，2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛、糠胺和二甲基亚砜的质量比例是1.16:1.51:30；冰醋酸的滴加量为2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛质量的3％。
S2、称取改性中间剂、八乙烯基八硅倍半氧烷与四氢呋喃混合，在室温下充分搅拌，加入4-乙烯基苯并环丁烯，继续搅拌均匀，然后加入偶氮二异丁腈，将反应液置于100℃的条件下搅拌，保温反应8h之后，除去溶剂并干燥处理，得到改性苯并环丁烯树脂；
其中，4-乙烯基苯并环丁烯、改性中间剂、八乙烯基八硅倍半氧烷和四氢呋喃的质量比例是0.83:0.32:0.45:30，偶氮二异丁腈的加入量是4-乙烯基苯并环丁烯质量的3％。
上述预成型焊片的制备方法，包括：
将助焊剂均匀地涂覆在经过加工后的预成型焊片基体表面，在室温下表干后，再置于90℃的烘箱内干燥3h即可。
实施例2
一种预成型焊片，包括预成型焊片基体以及焊片基体表层涂覆的助焊剂，预成型焊片基体为矩形的铝焊片。预成型焊片的的尺寸范围为20mm×10mm。助焊剂的涂覆的质量是预成型焊片基体质量的1％。
助焊剂按照重量份数计算，包括以下成分：
10份树脂、4份触变剂、3份活性剂、0.4份表面活性剂、0.1份抗氧化剂、0.05份缓蚀剂和35份溶剂。
其中，树脂为改性苯并环丁烯树脂。触变剂为改性氢化蓖麻油，型号为海名斯德谦Thixatrol ST。活性剂为己二酸与三乙醇胺按照质量比例是4:1混合。表面活性剂为十二烷基萘磺酸钠。抗氧化剂为邻苯二酚。缓蚀剂为甲基苯并三氮唑。溶剂为异丙醇与二乙二醇单丁醚按照质量比例为6:1混合得到。
上述中，改性苯并环丁烯树脂的制备方法包括：
S1、称取2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛溶解在二甲基亚砜内，然后加入糠胺，搅拌至全部溶解之后，将反应液置于80℃的条件下，搅拌的同时加入几滴冰醋酸，然后保温处理4h之后，除去溶剂并干燥处理，得到改性中间剂；
其中，2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛、糠胺和二甲基亚砜的质量比例是0.93:1.21:20；冰醋酸的滴加量为2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛质量的1％。
S2、称取改性中间剂、八乙烯基八硅倍半氧烷与四氢呋喃混合，在室温下充分搅拌，加入4-乙烯基苯并环丁烯，继续搅拌均匀，然后加入偶氮二异庚腈，将反应液置于80℃的条件下搅拌，保温反应5h之后，除去溶剂并干燥处理，得到改性苯并环丁烯树脂；
其中，4-乙烯基苯并环丁烯、改性中间剂、八乙烯基八硅倍半氧烷和四氢呋喃的质量比例是0.66:0.24:0.31:20，偶氮二异庚腈的加入量是4-乙烯基苯并环丁烯质量的1％。
上述预成型焊片的制备方法，包括：
将助焊剂均匀地涂覆在经过加工后的预成型焊片基体表面，在室温下表干后，再置于80℃的烘箱内干燥5h即可。
实施例3
一种预成型焊片，包括预成型焊片基体以及焊片基体表层涂覆的助焊剂，预成型焊片基体为圆盘形的镍焊片。预成型焊片的的直径为10mm。助焊剂的涂覆的质量是预成型焊片基体质量的3％。
助焊剂按照重量份数计算，包括以下成分：
20份树脂、8份触变剂、7份活性剂、1份表面活性剂、0.2份抗氧化剂、0.1份缓蚀剂和55份溶剂。
其中，树脂为改性苯并环丁烯树脂。触变剂为改性氢化蓖麻油，型号为海名斯德谦Thixatrol ST。活性剂为壬二酸与三乙醇胺按照质量比例是6:1混合。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚。缓蚀剂为苯并三氮唑。溶剂为异丙醇与二乙二醇单丁醚按照质量比例为8:1混合得到。
上述中，改性苯并环丁烯树脂的制备方法包括：
S1、称取2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛溶解在二甲基亚砜内，然后加入糠胺，搅拌至全部溶解之后，将反应液置于120℃的条件下，搅拌的同时加入几滴冰醋酸，然后保温处理6h之后，除去溶剂并干燥处理，得到改性中间剂；
其中，2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛、糠胺和二甲基亚砜的质量比例是1.39:1.82:40；冰醋酸的滴加量为2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛质量的5％。
S2、称取改性中间剂、八乙烯基八硅倍半氧烷与四氢呋喃混合，在室温下充分搅拌，加入4-乙烯基苯并环丁烯，继续搅拌均匀，然后加入偶氮二异丁脒盐酸盐，将反应液置于120℃的条件下搅拌，保温反应10h之后，除去溶剂并干燥处理，得到改性苯并环丁烯树脂；
其中，4-乙烯基苯并环丁烯、改性中间剂、八乙烯基八硅倍半氧烷和四氢呋喃的质量比例是1.32:0.48:0.62:40，偶氮二异丁脒盐酸盐的加入量是4-乙烯基苯并环丁烯质量的5％。
上述预成型焊片的制备方法，包括：
将助焊剂均匀地涂覆在经过加工后的预成型焊片基体表面，在室温下表干后，再置于90℃的烘箱内干燥2h即可。
对比例1
一种预成型焊片，与实施例1的区别是，助焊剂的成分不相同。
助焊剂按照重量份数计算，包括以下成分：
15份树脂、6份触变剂、4份活性剂、0.7份表面活性剂、0.1份抗氧化剂、0.08份缓蚀剂和45份溶剂。
树脂为市购的松香树脂(138松香树脂)，其他成分与实施例1相同。
对比例2
一种预成型焊片，与实施例1的区别是，助焊剂的成分不相同。
助焊剂按照重量份数计算，包括以下成分：
15份树脂、6份触变剂、4份活性剂、0.7份表面活性剂、0.1份抗氧化剂、0.08份缓蚀剂和45份溶剂。
树脂为市购的苯并环丁烯树脂(厂商：克拉玛尔，规格：98％)，其他成分与实施例1相同。
对比例3
一种预成型焊片，与实施例1的区别是，助焊剂的成分不相同。
助焊剂按照重量份数计算，包括以下成分：
15份树脂、6份触变剂、4份活性剂、0.7份表面活性剂、0.1份抗氧化剂、0.08份缓蚀剂和45份溶剂。
树脂为改性苯并环丁烯树脂，制备方式与实施例1不同，其他成分与实施例1相同。
改性苯并环丁烯树脂的制备过程包括：
称取八乙烯基八硅倍半氧烷与四氢呋喃混合，在室温下充分搅拌，加入4-乙烯基苯并环丁烯，继续搅拌均匀，然后加入偶氮二异庚腈，将反应液置于80℃的条件下搅拌，保温反应5h之后，除去溶剂并干燥处理，得到改性苯并环丁烯树脂；
其中，4-乙烯基苯并环丁烯、八乙烯基八硅倍半氧烷和四氢呋喃的质量比例是0.66:0.31:20，偶氮二异庚腈的加入量是4-乙烯基苯并环丁烯质量的1％。
实验例
对于实施例1、对比例1-3制备的助焊剂进行了相应地检测，检测参照SJ/T 11389-2009的标准《无铅焊接用助焊剂》，焊料成分为Sn63Pb37，结果如表1所示：
表1不同助焊剂的性能表现
表1中能够得到的是，相比较于其他对比例，实施例1的综合表现能力最强，助焊剂焊接时表面光亮且无明显空洞，热稳定性高于270℃，扩展率达到了91.3％，润湿时间只有0.38s，表面电阻为4.3×1012Ω，无铜板腐蚀现象产生，说明其热稳定性高、浸润性好、可焊性好，能够满足市场对于助焊剂的要求。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种预成型焊片，其特征在于，包括预成型焊片基体以及焊片基体表层涂覆的助焊剂，其中，助焊剂按照重量份数计算，包括以下成分：
10-20份树脂、4-8份触变剂、3-7份活性剂、0.4-1份表面活性剂、0.1-0.2份抗氧化剂、0.05-0.1份缓蚀剂和35-55份溶剂；
所述树脂为改性苯并环丁烯树脂，改性苯并环丁烯树脂的制备方法包括：
S1、称取2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛溶解在二甲基亚砜内，然后加入糠胺，搅拌至全部溶解之后，将反应液置于80-120℃的条件下，搅拌的同时加入几滴冰醋酸，然后保温处理4-6h之后，除去溶剂并干燥处理，得到改性中间剂；
S2、称取改性中间剂、八乙烯基八硅倍半氧烷与四氢呋喃混合，在室温下充分搅拌，加入4-乙烯基苯并环丁烯，继续搅拌均匀，然后加入引发剂，将反应液置于80-120℃的条件下搅拌，保温反应5-10h之后，除去溶剂并干燥处理，得到改性苯并环丁烯树脂。
2.根据权利要求1所述的一种预成型焊片，其特征在于，所述S1中，2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛、糠胺和二甲基亚砜的质量比例是0.93-1.39:1.21-1.82:20-40；冰醋酸的滴加量为2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛质量的1%-5%。
3.根据权利要求1所述的一种预成型焊片，其特征在于，所述S2中，4-乙烯基苯并环丁烯、改性中间剂、八乙烯基八硅倍半氧烷和四氢呋喃的质量比例是0.66-1.32:0.24-0.48:0.31-0.62:20-40。
4.根据权利要求1所述的一种预成型焊片，其特征在于，所述S2中，引发剂为偶氮自由基引发剂，包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种或多种；引发剂的加入量是4-乙烯基苯并环丁烯质量的1%-5%。
5.根据权利要求1所述的一种预成型焊片，其特征在于，所述触变剂为改性氢化蓖麻油，型号为海名斯德谦Thixatrol ST；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基萘磺酸钠；所述抗氧化剂包括对苯二酚、邻苯二酚、2,6-二叔丁基对甲苯酚中的一种或多种；所述缓蚀剂为有机胺类缓蚀剂，包括苯并三氮唑或甲基苯并三氮唑；所述溶剂为异丙醇与二乙二醇单丁醚按照质量比例为6-8:1混合得到。
6.根据权利要求1所述的一种预成型焊片，其特征在于，所述活性剂为有机二元酸与三乙醇胺的混合物，有机二元酸包括葵二酸、己二酸、壬二酸中的一种或多种，有机二元酸与三乙醇胺的质量比例是4-6:1。
7.根据权利要求1所述的一种预成型焊片，其特征在于，所述助焊剂的涂覆的质量是预成型焊片基体质量的1%-3%。
8.根据权利要求1所述的一种预成型焊片，其特征在于，所述预成型焊片基体包括焊锡焊片、铝焊片、镍焊片、铜焊片、不锈钢焊片中的任意一种，所述预成型焊片的形状包括正方形、矩形和圆盘形中的任意一种。
9.一种权利要求1所述的预成型焊片的制备方法，其特征在于，包括：
将助焊剂均匀地涂覆在经过加工后的预成型焊片基体表面，在室温下表干后，再置于80-90℃的烘箱内干燥2-5h即可。
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