一種焊膏制造技術(shù)

現(xiàn)在的焊膏通常隨時間而硬化或凝固。這導(dǎo)致焊膏的浪費和生產(chǎn)的停工。硬化是由活化劑中的二羧酸與銦（Ｉｎ）或錫（Ｓｎ）反應(yīng)形成的長聚合物鏈引起。敘述了一種焊膏，其中金屬（合金）被一層可抑制其與二羧酸反應(yīng)的試劑涂覆。一種方法是用單羧酸涂覆金屬（合金），它可截斷聚合物鏈。另一種截斷聚合物的方法是用一種絡(luò)合劑涂覆金屬（合金）粉末。金屬（合金）粉末也可被一種穩(wěn)定的金屬涂覆，如鉛（Ｐｂ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、鉍（Ｂｉ）、鈀（Ｐｄ）、鉑（Ｐｔ）、銀鈀合金（ＡｇＰｄ）或銀鉑合金（ＡｇＰｔ）。（*該技術(shù)在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及焊膏領(lǐng)域以及它們的制備方法，更詳細地講涉及一種焊膏，以及延長焊膏有效工作壽命的方法。焊膏用于制造印刷電路板并將元件焊于電路板上。通過一個絲網(wǎng)將焊膏施于電路板上，這個絲網(wǎng)可以使焊膏以精確的定位置于電路板上。焊膏置于絲網(wǎng)上，一個刮板推動焊膏經(jīng)過絲網(wǎng)。焊膏通過小孔到達合適的位置上。焊膏是由金屬粉末與載體組合制成的。金屬粉末是由兩種或三種在低溫下熔化的金屬構(gòu)成。這些金屬包括鉛(Pb)、錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)和銦(In)。這些金屬粉末混合物與載體系統(tǒng)混合形成焊膏。金屬粉末在焊膏中的含量為85—95％(重量)不等。載體系統(tǒng)通常含四種組分活化劑、松香或松香衍生物或樹脂、溶劑、流變學(xué)控制劑。活化劑從電路板和元件上的金屬線頭的焊接點除去氧化物，并且隨著溫度升高而活化。松香或樹脂用來增加粘度并防止金屬在焊膏軟熔期間氧化。松香是一種無蒸汽揮發(fā)份的松樹漿。而樹脂是一種合成或天然的聚合物。溶劑可溶化載體系統(tǒng)的所有其它組分。最后，流變學(xué)控制劑在焊膏于刮板作用下被加工或剪切時控制焊膏的粘度。理想地，流變學(xué)控制劑在焊膏于刮板作用下移動而剪切時使焊膏粘度降低，在焊膏沉積在線路板上之后又變粘稠。現(xiàn)在，焊膏有一種隨時間硬化或凝固的趨勢。當焊膏硬化以后，它最終變得不能工作。從這一點上看，不得不丟棄過期的焊膏，并且要從絲網(wǎng)工具上洗下凝固的焊膏。這導(dǎo)致焊膏浪費和生產(chǎn)線的停工。因為不管焊膏是否使用它都會凝固，焊膏不能大量貯存而必須連續(xù)供料。因此，需要一種焊膏及制造這種焊膏的方法，它在焊膏的通常使用期限不會硬化或凝固。為了防止焊膏的凝固，就要防止引起焊膏凝固的機制。推測焊膏凝固的機制是銦(In)或可能是(Sn)，與焊膏中存在的二羧酸活化劑之間的反應(yīng)。該反應(yīng)形成高分子量的聚羧酸鹽或金屬配位的二元酸。基本上，活化劑轉(zhuǎn)化為使焊膏凝固的熱塑性或粘合劑物質(zhì)。其化學(xué)鏈有以下結(jié)構(gòu)式 其中R是一些CmHn烴基鏈，m是不超過20而n是不超過40的任意數(shù)。溶劑提供一種化學(xué)物質(zhì)，可以防止金屬(合金)粉末與二羧酸粘合，但不會影響焊膏性能。用單羧酸涂覆金屬(合金)顆粒將截掉鏈的一頭，因為僅有一個羧基(COOH)可以與銦(In)或錫(Sn)結(jié)合。優(yōu)選具有低pKa的酸，因為它們?nèi)菀着c銦(In)或錫(Sn)反應(yīng)形成穩(wěn)定的涂層。第二種防止二羧酸與金屬(合金)反應(yīng)的方法是用絡(luò)合劑涂覆金屬(合金)顆粒表面。絡(luò)合劑形成螯合環(huán)圍繞金屬(合金)周圍并防止它與二羧酸反應(yīng)。絡(luò)合劑不影響焊膏的化學(xué)特性是很重要的。絡(luò)合劑的例子有苯并三唑、2，4—戊二酮、8—羥基喹啉，或者烷基咪唑，如2—甲基咪唑。第三種防止二羧酸與金屬(合金)粉末反應(yīng)的方法是用不太活潑的金屬涂覆高度活潑的含銦(In)以及可能的錫(Sn)的金屬(合金)粉末。這些不太活潑的金屬應(yīng)是好的焊料金屬，并應(yīng)容易與銦(In)或錫(Sn)焊料形成合金，并對焊料性能(如熔化溫度)無負作用。一些好的例子是鉛(Pb)，銀(Ag)，鉍(Bi)、鈀(Pd)，鉑(Pt)、銀鈀合金(AgPd)以及銀鉑合金(AgPt)。金(Au)也可以使用，但是因為它容易形成脆性的金屬間化合物，所以它使焊料合金變脆。很薄的涂層，例如幾百萬分之一英寸的厚度將是足夠的。可以使用汽相沉積或浸漬鍍敷來涂覆。實施例試驗了四種焊膏試樣。它們都由同一種松香基的焊劑配制而成。它們含有相同的金屬(合金)粉末40In—40Sn—20Pb，86％，即指合金粉末占焊膏的86％(重量)。四種焊膏的唯一區(qū)別在于金屬(合金)粉末的預(yù)處理。試樣1用丙酸(CH3—CH2—COOH)處理；試樣2用月桂酸(CH3—(CH2)10—COOH)預(yù)處理；試樣3用苯甲酸(C6H5—COOH)預(yù)處理，苯甲酸是一種芳族單羧酸；試樣4未進行預(yù)處理。為了形成一種涂層，在每種情況下將酸溶于一種溶劑。然后將金屬合金浸于溶液中。在將酸的過量溶液排放掉以后，金屬合金粉末在60℃烘箱中放置過夜。估計得到的涂層厚度大約為100“分子層”。可使用另一種方法將酸沉積在金屬合金粉末。例如，金屬(合金)粉末可以在一個大的表面上鋪開。再將酸溶液噴于粉末之上。最后，將金屬(合金)粉末干燥。四個試樣全部在模板印刷應(yīng)用中測試，以確定它們在使用中的失效時間。失效是這樣來確定的不能在層壓在環(huán)氧樹脂玻璃上的銅金屬焊接片上形成合適的沉積印刷層。印刷試驗是在一臺DEK249印刷機上進行的，它帶有二個刮板，是硬的delrin刮板，不銹鋼的模板，厚0.006英寸，0.020英寸直徑孔的排列圖案。刮板的印刷速度是16mm/秒。沒有預(yù)處理的試樣4作為參比。結(jié)果如下 試驗過程如下進行(1)在一天的開始將焊膏從冰箱取出并放置于室溫；(2)在焊膏達到室溫(約1小時)，馬上用焊膏印刷15次；(3)1小時至1小時半之后，用焊膏印刷15次；(4)重復(fù)步驟3，直至1個工作日(1天)；(5)在一天結(jié)束后，將未用的焊膏裝入容器，密封好蓋子，在冰箱中貯存直至試驗的第二天。從上表可以看出，對合金粉末進行預(yù)處理明顯提高了焊膏的使用壽命。總而言之，本專利技術(shù)提供了一種延長焊膏使用期限的方法。用這種新的焊膏，不會因為刮除硬化的焊膏和清除附屬設(shè)備而損失生產(chǎn)時間。當硬化的焊膏被丟棄時，它還可以減少浪費。權(quán)利要求1.一種焊膏，它包括含作為活化劑的二羧酸的載體系統(tǒng)；預(yù)定粒度的多種金屬(合金)顆粒；一種涂覆多種金屬(合金)顆粒的抑制劑，它用于抑制金屬(合金)顆粒與二羧酸結(jié)合；以及以預(yù)定比例將涂層金屬(合金)顆粒與載體系統(tǒng)混合。2.權(quán)利要求1的焊膏，其中多種金屬(合金)顆粒含錫或銦作為其組分的一種。3.權(quán)利要求1的焊膏，其中抑制劑是一種單羧酸，一種絡(luò)合劑，Pb，Au、Ag、Bi，Pd，Pt，AgPd或AgPt。4.權(quán)利要求3的焊膏，其中絡(luò)合劑是苯并三唑，2，4—戊二酮，8—羧基喹啉或烷基咪唑。5.權(quán)利要求3的焊膏，其中單羧酸不超過20個碳原子。6.權(quán)利要求5的焊膏，其中涂層厚度不超過100分子層。7.權(quán)利要求1的焊膏，其中載體系統(tǒng)包括一種活化劑，一種流變學(xué)控制劑和一種溶劑。8.權(quán)利要求7的焊膏，其中載體系統(tǒng)還包括松香，松香衍生物或樹脂。全文摘要現(xiàn)在的焊膏通常隨時間而硬化或凝固。這導(dǎo)致焊膏的浪費和生產(chǎn)的停工。硬化是由活化劑中的二羧酸與銦(In)或錫(Sn)反應(yīng)形成的長聚合物鏈引起。敘述了一種焊膏，其中金屬(合金)被一層可抑制其與二羧酸反應(yīng)的試劑涂覆。一種方法是用單羧酸涂覆金屬(合金)，它可截斷聚合物鏈。另一種截斷聚合物的方法是用一種絡(luò)合劑涂覆金屬(合金)粉末。金屬(合金)粉末也可被一種穩(wěn)定的金屬涂覆，如鉛(Pb)、金(Au)、銀(Ag)、鉍(Bi)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、銀鈀合金(AgPd)或銀鉑合金(AgPt)。文檔編號H05K3/34GK1123210SQ9511730公開日1996年5月29日 申請日期1995年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月21日專利技術(shù)者J·A·雷澤爾, W·R·布拉特申, J·L·萊克特 申請人:摩托羅拉公司 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種焊膏，它包括：含作為活化劑的二羧酸的載體系統(tǒng)；預(yù)定粒度的多種金屬（合金）顆粒；一種涂覆多種金屬（合金）顆粒的抑制劑，它用于抑制金屬（合金）顆粒與二羧酸結(jié)合；以及以預(yù)定比例將涂層金屬（合金）顆粒與載體系統(tǒng)混合。

【技術(shù)特征摘要】
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：JA雷澤爾，WR布拉特申，JL萊克特，
申請(專利權(quán))人：摩托羅拉公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]