一种光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂及其制备方法与流程

[0001][0002]
本发明属于电子软钎焊接材料技术领域，具体涉及一种焊锡膏助焊剂及其制备方法。


背景技术：

[0003][0004]
随着太阳能光伏发电的发展，光伏的发展空间巨大。光伏产业特殊助焊剂是光伏器件制造过程的必需原材料。由于光伏器件的基板材质和工作环境的特殊性,对焊接的助焊剂性能提出了极高要求,普通电子行业的助焊剂不能满足需求。大部分光伏器件基板为镍基，镍基板焊接难度大，要求焊后焊点光亮饱满、堆高好、残留少、颜色浅，因此光伏镍基板用有铅焊锡膏要具备润湿性好，坍塌性和残留流动小的特点。目前市面上的有铅光伏焊锡膏对镍基的堆高性高度不够，焊点存在少量回缩，焊锡膏因活性太高存在易发干等缺点。


技术实现要素：

[0005][0006]
本发明的目的在于解决光伏镍基板的焊接问题，提出一种焊接性好、堆高好的光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂及其制备方法，满足镍基板焊接对焊锡膏用助焊剂的要求。
[0007]
本发明采取的技术方案如下：
[0008]
一种光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂，按重量百分比计，原料组成为：
[0009]
复配松香
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
38.0-45.0%，
[0010]
复配触变剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6.0-8.0%，
[0011]
复配有机酸
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6.0-8.0%，
[0012]
增白剂3033
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3.0-5.0%，
[0013]
复配增粘剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6.0-8.0%，
[0014]
复配有机卤活化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.2-0.6%，
[0015]
抗氧剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.5-0.8%，
[0016]
复配溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
余量；
[0017]
所述的复配松香为高酸值松香、中酸值松香和无酸值松香按照质量比约为2:1:1复配而成；所述的高酸值松香为685松香、hm-604松香中的一种；全氢化松香为伊士曼ax-e、ax-80中的一种；无酸值松香树脂为p100d树脂、ch-60松香、ke-100松香中的一种；
[0018]
所述的复配触变剂为酰胺类触变剂sh与氢化蓖麻油类触变剂按照质量比1:2复配而成；
[0019]
所述的复配有机酸为含有苯环的大分子有机酸对羟基苯乙酸、对羟基苯甲酸、苯基丁二酸、邻苯二甲酸中的两种以上的混合物；
[0020]
所述的抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、3-水杨酰胺基-1，2，4-三氮唑中的一种；
[0021]
所述的复配溶剂为高沸点溶剂为二乙二醇己醚、三乙二醇单丁醚 、二乙二醇辛醚的混合物。
[0022]
进一步地，所述的高酸值松香为685松香、hm-604松香中的一种；全氢化松香为伊士曼ax-e、ax-80中的一种；所述的松香酯为p100d树脂、ch-60松香、ke-100松香中的一种。
[0023]
进一步地，所述的复配增粘剂为丙三醇、hv300、四羟丙基乙二胺、聚乙烯吡咯烷酮k15中的两种。该复配增粘剂的使用不仅能增强锡膏粘性还能减少锡膏表面结皮和发干。
[0024]
进一步地，所述的复配有机卤活化剂为共价态有机卤活化剂与游离态有机卤活化剂复配而成，共价态有机卤活化剂为氯桥酸酐、2,3-二溴丁烯二醇、2,3-二溴丁二酸中的一种或两种；游离有机卤活化剂为乙二胺盐酸盐、环己胺盐酸盐、二苯胍氢溴酸盐中的一种或两种。游离态有机卤活化剂和共价态有机卤活化剂复配能保证光伏镍基的焊接性和堆高性。
[0025]
本发明所述光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂的制备方法，包括如下步骤：
[0026]
（1）将复配松香、复配触变剂、增白剂、复配增粘剂、抗氧剂和复配溶剂加入反应器，加热至170~172℃搅拌熔化完全，得到混合溶液1；
[0027]
（2）将混合溶液1降温至153~157℃，再加入复配有机羧酸和游离态有机卤活化剂，搅拌熔化完全得到混合溶液2；
[0028]
（3）将混合溶液2降温至145~147℃，加入共价态有机卤活化剂，充分搅拌溶解并混合均匀，于140~145℃时结束，密封后放入2~8℃冰箱冷藏4h后取出，常温放置4h后，制备得到所述助焊剂。
[0029]
本发明具有以下优点：
[0030]
（1） 采用复配增粘剂是本发明的特色之一。本发明将丙三醇、hv300、四羟丙基乙二胺、聚乙烯吡咯烷酮k15中的两种或三种复配使用，一方面提高锡膏粘性保障锡膏的印刷性，防止锡膏表面结皮；另一方面增粘剂的添加能附着在球型焊粉的表面形成一层保护膜，保护焊粉不被环己胺盐酸盐、乙二胺盐酸盐、二苯胍氢溴酸盐游离态有机卤化物腐蚀。
[0031]
（2） 本发明采用共价态有机卤活化剂与游离态有机卤活化剂复配的有机卤活化剂，保证了助焊剂配方的活性。光伏焊带多为镍基可焊性差，需要高活性的助焊剂进行焊接，添加有机酸有助于提高助焊剂的活性，但有机酸添加过多会使助焊剂酸值偏高，加重有铅焊粉的腐蚀，增加发干风险。通过使用共价态与离子态有机卤活化剂进行复配，一方面游离态有机卤活化剂环己胺盐酸盐、二苯胍氢溴酸盐提供焊接镍基时的活性，保证焊锡膏焊接性；另一方面与游离态有机卤活化剂相比共价态有机卤活化剂的活性比较温和，2,3-二溴丁烯二醇能使锡膏保持湿润减少锡膏结皮，氯桥酸酐对锡膏发干有较好的改善作用，配合增粘剂的使用，复配有机卤活化剂具有较好的稳定性。采用复配有机卤活化剂可减少有机酸用量，配合添加的抗氧剂，可以有效减少助焊剂对sn-pb焊分的腐蚀，大大改善了焊锡膏的发干问题。
[0032]
（3）本发明的焊锡膏助焊剂配方活性高，适用于sn-pb系列焊料，焊后润湿性好，焊点光亮饱满，坍塌少、堆高好，残留物流动小，腐蚀低，绝缘电阻高，铺展率达90%以上，可通过调节助焊剂比例分别应用于光伏镍基板的点涂和印刷工艺。
具体实施方式
[0033][0034]
下面通过实施例对本发明的内容做进一步详细说明。
[0035]
实施例1
[0036]
一种光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂，其组分和质量百分比为：
[0037][0038]
光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂的制备方法如下：将hm-604松香、ax-e松香、ch-60松香、触变剂sh、氢化蓖麻油、增白剂3033、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、丙三醇、四羟丙基乙二胺、二乙二醇己醚、三乙二醇单丁醚、二乙二醇辛醚加入到反应器内，加热20min左右至170~172℃搅拌熔化完全，于5-6min左右降温到155℃左右，加入对羟基苯乙酸、邻苯二甲酸、环己胺盐酸盐，搅拌3-4分钟，使其熔化完全，于145℃加入氯桥酸酐、2,3-二溴丁烯二醇，保持温度140~145℃恒温搅拌3分钟使组分完全溶解并混合均匀，于140℃结束，并迅速密封放入2-8℃的冰箱冷藏4小时，取出在室温放置回温4小时制备得到光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂。
[0039]
把本实施例的助焊剂按照10%比例与sn63pb37 4a焊粉混合搅拌，制备成焊锡膏，分别进行粘度、焊接性、离心稳定性、铜板腐蚀性、焊后表面绝缘电阻测试，测试结果见表1所示。
[0040]
实施例2
[0041]
一种光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂，其组分和质量百分比为：
[0042][0043]
光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂的制备方法如下：将685松香、ax-80松香、100d松香、触变剂sh、氢化蓖麻油、增白剂3033、3-水杨酰胺基-1，2，4-三氮唑、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮k15、二乙二醇己醚、三乙二醇单丁醚、二乙二醇辛醚加入到反应器内，加热20min左右至170~172℃搅拌熔化完全，并于5-6min左右降温到153℃，加入对羟基苯甲酸、苯基丁二酸、乙二胺盐酸盐，搅拌3-4分钟，使其熔化完全，于146℃加入氯桥酸酐，保持温度140~145℃恒温搅拌3分钟使组分完全溶解并混合均匀，于142℃结束，并迅速密封放入2-8℃的冰箱冷藏4小时，取出在室温放置回温4小时制备得到光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂。
[0044]
把本实施例的助焊剂按照10%
±
0.5比例与sn63pb37 4a焊粉混合搅拌，制备成焊锡膏，分别进行粘度、焊接性、离心稳定性、铜板腐蚀性、焊后表面绝缘电阻测试，测试结果见表1所示。
[0045]
实施例3
[0046]
一种光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂，其组分和质量百分比为：
[0047][0048]
光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂的制备方法如下：将685松香、ax-e松香、ke-100松香、触变剂sh、氢化蓖麻油、增白剂3030、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、丙三醇、hv300、二乙二醇己醚、三乙二醇单丁醚、二乙二醇辛醚加入到反应器内，加热20min左右至170℃搅拌熔化完全，并于5min左右降温到157℃，加入对羟基苯乙酸、邻苯二甲酸、乙二胺盐酸盐，搅拌3-4分钟，使其熔化完全，于147℃加入氯桥酸酐、2,3-二溴丁二酸，保持温度140~145℃恒温搅拌3分钟使组分完全溶解并混合均匀，于140℃结束，并迅速密封放入2-8℃的冰箱冷藏4小时，取出在室温放置回温4小时制备得到光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂。
[0049]
把本实施例的助焊剂按照10%
±
0.5比例与sn63pb37 4a焊粉混合搅拌，制备成焊锡膏，分别进行粘度、焊接性、离心稳定性、铜板腐蚀性、焊后表面绝缘电阻测试，测试结果见表1所示。
[0050]
实施例4
[0051]
一种光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂，其组分和质量百分比为：
[0052][0053]
光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂的制备方法如下：将685松香、ax-80松香、ch-60松香、触变剂sh、氢化蓖麻油、增白剂3030、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮k15、二乙二醇己醚、三乙二醇单丁醚、二乙二醇辛醚加入到反应器内，加热20min左右至170℃搅拌熔化完全，并于5min左右降温到156℃左右，加入苯基丁二酸、对羟基苯乙酸、环己胺盐酸盐、二苯胍氢溴酸盐，搅拌3-4分钟，使其熔化完全，于145℃加入氯桥酸酐，保持温度140~145℃恒温搅拌3分钟使组分完全溶解并混合均匀，于142℃结束，并迅速密封放入2-8℃的冰箱冷藏4小时，取出在室温放置回温4小时制备得到光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂。
[0054]
把本实施例的助焊剂按照10%
±
0.5比例与sn63pb37 4a焊粉按照一定搅拌工艺制备成焊锡膏，分别进行粘度、焊接性、离心稳定性、铜板腐蚀性、焊后表面绝缘电阻测试，测试结果见表1所示。
[0055]
按照国际标准ipc-tm-650中规定的相关试验方法，对上述实施例分别进行焊接性、坍塌性、扩展率、离心稳定性、铜板腐蚀、焊后表面绝缘电阻测试，测试结果见表1所示。
[0056]
表1 焊锡膏用助焊剂性能检测一览表
[0057][0058]
从表1可以看出，本发明的助焊剂卤素含量均为l型，适用于sn-pb系列焊料，焊后润湿性好，焊点光亮饱满，坍塌少、堆高好，残留物流动小，腐蚀低，绝缘电阻高，铺展率达90%以上，表面绝缘电阻均大于109ω，满足国际标准ipc-tm-650中表面绝缘电阻＞108ω的要求。
[0059]
上述实施例只是本发明的部分实施例，并非对本发明保护范围的限定。按下述原料及其配比范围制备的光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂，均属于本发明的保护范围：
[0060]
复配松香
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
38.0-45.0%，
[0061]
复配触变剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6.0-8.0%，
[0062]
复配有机酸
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6.0-8.0%，
[0063]
增白剂3033
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3.0-5.0%，
[0064]
复配增粘剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6.0-8.0%，
[0065]
复配有机卤活化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.2-0.6%，
[0066]
抗氧剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.5-0.8%，
[0067]
复配溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
余量。
[0068]
除非另有说明，本发明所述百分比均为质量百分比。

技术特征：
1.一种光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂，其特征在于：按重量百分比计，原料组成为：复配松香
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
38.0-45.0%，复配触变剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6.0-8.0%，复配有机酸
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6.0-8.0%，增白剂3033
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3.0-5.0%，复配增粘剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6.0-8.0%，复配有机卤活化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.2-0.6%，抗氧剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.5-0.8%，复配溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
余量；所述的复配松香为高酸值松香、全氢化松香和松香酯按照质量比约为2:1:1复配而成；所述的复配触变剂为酰胺类触变剂sh与氢化蓖麻油类触变剂按照质量比1:2复配而成；所述的复配有机酸为含有苯环的大分子有机酸对羟基苯乙酸、对羟基苯甲酸、苯基丁二酸、邻苯二甲酸中的两种以上的混合物；所述的抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、3-水杨酰胺基-1，2，4-三氮唑中的一种；所述的复配溶剂为高沸点溶剂二乙二醇己醚、三乙二醇单丁醚、二乙二醇辛醚的混合物。2.根据权利要求1所述的一种光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂，其特征在于，所述的高酸值松香为685松香、hm-604松香中的一种；全氢化松香为伊士曼ax-e、ax-80中的一种；所述的松香酯为p100d树脂、ch-60松香、ke-100松香中的一种。3.根据权利要求1所述的一种光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂，其特征在于，所述的复配增粘剂为丙三醇、hv300、四羟丙基乙二胺、聚乙烯吡咯烷酮k15中的两种。4.根据权利要求1所述的一种光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂，其特征在于，所述的复配有机卤活化剂为共价态有机卤活化剂与游离态有机卤活化剂复配而成，共价态有机卤活化剂为氯桥酸酐、2,3-二溴丁烯二醇、2,3-二溴丁二酸中的一种或两种；游离有机卤活化剂为乙二胺盐酸盐、环己胺盐酸盐、二苯胍氢溴酸盐中的一种或两种。5.如权利要求1-4任一项所述的一种光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将复配松香、复配触变剂、增白剂、复配增粘剂、抗氧剂和复配溶剂加入反应器，加热至170~172℃搅拌熔化完全，得到混合溶液1；（2）将混合溶液1降温至153~157℃，再加入复配有机羧酸和游离态有机卤活化剂，搅拌熔化完全得到混合溶液2；（3）将混合溶液2降温至145~147℃，加入共价态有机卤活化剂，充分搅拌溶解并混合均匀，于140~145℃时结束，密封后放入2~8℃冰箱冷藏4h后取出，常温放置4h后，制备得到所述助焊剂。

技术总结
一种光伏镍基板用有铅焊锡膏助焊剂及其制备方法，按重量百分比计，所述助焊剂由38-45%的复配松香、6-8%的复配触变剂、6-8%的复配有机酸、3-5%增白剂、8-9%的复配增粘剂、0.2-0.6%复配有机卤活化剂、0.5-0.8%抗氧剂和余量的复配溶剂组成。将复配松香、复配触变剂、增白剂、抗氧剂、复配增粘剂和复配溶剂加热搅拌熔化至170~172℃，降温到153~157℃，再加入大分子复配有机羧酸和离子态有机卤活化剂，再降温到145~147℃加入共价态有机卤活化剂，140-145℃恒温持续搅拌溶解充分并混合均匀，制备出助焊剂。本发明的助焊剂活性高、镀镍板焊接润湿性好、抗塌落性能好、堆高好、残留少，抗发干性能好，可确保焊后可靠性。可确保焊后可靠性。


技术研发人员：王艳南 秦俊虎 柳丽敏 武信 魏晓刚 张欣 熊晓娇 钱斌 何禹浩
受保护的技术使用者：云南锡业新材料有限公司
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/9/14