一種自動錫焊用高性能焊錫絲助焊劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種焊錫絲用助焊劑，特別是一種自動化軟釬焊焊錫絲芯用助焊劑及 其制備方法。該焊錫絲不僅適用于手工烙鐵焊，還能用于自動化錫焊，可以廣泛運用于電子 電氣工業(yè)中的電池、儀器和儀表、各種家用電器的自動化錫焊，易于提高生產(chǎn)效率、降低生 產(chǎn)成本，并提高錫焊制造的產(chǎn)品質(zhì)量。 技術(shù)背景：
[0002] 隨著電子制造和封裝技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)手工烙鐵錫焊已經(jīng)無法滿足日益提高 的產(chǎn)品制造效率和低成本需求，迫切需要采用自動化錫焊代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工烙鐵錫焊。自動化 錫焊不僅能提高生產(chǎn)效率、降低人工成本，而且可以實現(xiàn)高精密連接，保證產(chǎn)品質(zhì)量，目前 已越來越受到工業(yè)界的重視和采用。另外，雖然錫焊材料從波峰焊用錫條轉(zhuǎn)變到回流焊用 錫膏，已經(jīng)順利實現(xiàn)了電子組裝的小型化、高密度、高可靠性連接，然而某些特定的元器件 的組裝仍難以采用回流焊工藝，尤其是對于某些局部化、小密度、低精度焊接無需采用回流 焊工藝時，采用自動錫焊則更方便、高效且易于保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，比如電子和電力工業(yè) 中的電池引線連接，以及儀器儀表和各種家用電器組件錫焊等；因此，研制和開發(fā)用于自動 軟釬焊的焊錫絲具有很好的工程應(yīng)用價值。
[0003] 與傳統(tǒng)手工烙鐵錫用焊錫絲相比，對自動錫焊用焊錫絲的要求主要是：它必須能 夠?qū)崿F(xiàn)快速潤濕并順利鋪展，否則容易導(dǎo)致連錫或空焊。這就要求自動錫焊用焊錫絲具備 以下特點：（1)助焊劑活性強，能迅速去除表面氧化膜并實現(xiàn)焊料合金的快速潤濕；（2)高溫 抗氧化性能好；（3)焊料合金在焊接過程表面張力小，能順利鋪展；（4)活性物質(zhì)作用溫度范 圍較廣，且在較高溫度下保持活性。目前大部分研發(fā)工作都停留在手工烙鐵錫焊用錫絲，研 制和開發(fā)專門的自動錫焊用錫絲的需求愈來愈高。
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明旨在提出一種自動錫焊用高性能焊錫絲助焊劑。該助焊劑各成分均勻、無 氣泡、活性強，可以使用常規(guī)技術(shù)手段順利實現(xiàn)灌芯擠壓獲得焊錫絲，使用該助焊劑制備的 自動焊軟釬焊高性能焊錫絲具有上錫速度快、鋪展性好、空焊和虛焊率低、焊后絕緣電阻高 等特點，特別適用于自動錫焊作業(yè)的技術(shù)要求。
[0009] 本發(fā)明目的技術(shù)方案實現(xiàn)如下：
[0010] 使用該助焊劑制備的自動焊軟釬焊高性能焊錫絲，其特征在于以重量百分比計 算，助焊劑的原料組成為： 有機酸活性劑 2.:0-7.0% 活性增強劑 L0~5.5% 助溶劑 7.0~15.0%
[0011] 表面活性劑 0· 1~1.5% 緩蝕劑 0.1~1,5% 抗氧化劑 0.5-1.5% 改性松香 余量
[0012] 制備方法:將權(quán)利要求助溶劑和改性松香依次投入反應(yīng)釜中混合，加熱至120~ 140°C并保溫，攪拌20~30min，使固形物充分溶解;隨后依次加入有機酸活性劑、活性增強 劑、表面活性劑、緩蝕劑，抗氧劑。加熱溫度維持在130~140°C，攪拌30-40min，使其全部融 入松香中。
[0013] 所述的有機酸活性劑為碳原子數(shù)小于6的羧酸或共價鍵鹵代酸的兩種或者多種組 合。所述碳原子數(shù)小于6的羧酸為乙二酸、戊二酸、己二酸、丁二酸、羥基丁二酸、2,3_二羥基 丁二酸、聯(lián)二丙酸、丙二酸、2,2_二羥甲基丙酸;所述共價鍵鹵代酸為5-氯水楊酸、2,3_二溴 丁二酸。所述有機酸活性能夠快速去除表面氧化膜，實現(xiàn)快速潤濕。機理如下：1)采用小分 子量羧酸、含羥基羧酸和共價鍵鹵代酸復(fù)配，確保在150~280°C溫度區(qū)間均有活性;2)對于 相同質(zhì)量的高碳羧酸，小分子量二元羧酸含有的羧基較多，釋放出的H+相對更多；3)采用二 元羧酸、羥基羧酸和鹵代羧酸，形成電子誘導(dǎo)效應(yīng)，極大增加了羧基的電離程度，顯著提高 了助焊劑的去氧化膜速度。
[0014] 所述活性增強劑為環(huán)己胺氫溴酸鹽、二苯胍氫溴酸鹽、二乙胺氫溴酸鹽、三乙胺鹽 酸鹽、正丁胺氫溴酸鹽、2-溴乙胺氫溴酸鹽、鹽酸肼、溴化肼中的一種或多種。有機胺的氫鹵 酸鹽和肼的氫鹵酸鹽在焊接過程中容易釋放出氫鹵酸，電離出大量H+離子進一步有效的去 除表面氧化物實現(xiàn)快速潤濕，并且有機胺容易與Cu 2+離子形成絡(luò)合物，該絡(luò)合物與熔融焊料 中的錫作用生產(chǎn)金屬銅，進一步促進焊料的鋪展。當有機胺的氫鹵酸鹽含有鹵代共價鍵時 (如2-溴乙胺氫溴酸鹽），通過吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)可以促進H+離子的大量電離。另外，肼的氫鹵 酸鹽在焊接過程中釋放出氨氣并少量殘留于焊點，可以起到酸堿中和作用，緩解殘留物對 焊點的腐蝕。
[0015] 所述高沸點醇醚類助溶劑為四氫糠醇、乙二醇單丁醚、丙三醇，聚乙二醇2000-4000中的一種或多種。助焊劑中各物質(zhì)溶解不均勻容易導(dǎo)致松香飛濺或者產(chǎn)生錫珠等問 題，而高沸點醇醚類助溶劑可有效促進各物質(zhì)的溶解，特別是較難溶解的活性增強劑。而 且，高沸點醇醚類助溶劑還可少量改善助焊劑的潤濕性。
[0016] 所述表面活性劑為氟碳表面活性劑FC-4430、氟表面活性劑FSN-100、仲辛基酚聚 氧乙烯醚TX-10、十六烷基三甲基溴化銨、溴代十六烷吡啶、2，3-二溴1，4-丁烯二醇中的一 種或兩種。無鉛焊料的熔點高、表面張力較大，加入表面活性劑可以有效降低熔融焊料和基 板的表面張力，促進焊料的潤濕和鋪展。
[0017] 所述緩蝕劑為甲基苯并三氮唑、苯并三氮唑、三乙醇胺中的一種或多種。采用緩蝕 劑可以抑制活性物質(zhì)對銅基板的腐蝕。
[0018] 所述抗氧劑為2,6_二叔丁基-4-甲基苯酚、鄰苯二酚、2,6_二叔丁基對甲酚中的一 種?？寡趸瘎┑募尤肟梢詼p少自動錫焊過程中殘留烙鐵頭上的錫氧化，以免將烙鐵頭上氧 化后的錫渣帶入下一個焊點而影響其可靠性。
[0019] 所述改性松香為水白松香、氫化松香、聚合松香、聚合氫化松香、水白氫化松香中 的一種或兩種。改性松香作為載體，比普通松香具有更高的酸值，起到一定活性劑的作用， 在焊接過程中覆蓋在熔融焊料表面，可以有效防止焊料的氧化，焊接后能形成一層致密的 保護膜，增加焊點的絕緣性能。
[0020] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0021] 1)本發(fā)明焊錫絲不僅能適用于手工烙鐵焊，還能順利實現(xiàn)自動錫焊，焊劑過程中 上錫速度快，鋪展面積大，空焊和虛焊率低；
[0022] 2)本發(fā)明助焊劑中的有機酸活性劑和活性增強劑能夠?qū)崿F(xiàn)最佳配合，是實現(xiàn)快速 潤濕和鋪展良好的決定因素；
[0023] 3)采用本發(fā)明助焊劑制造藥芯焊錫絲時工藝兼容性強、制程簡單，使用常規(guī)技術(shù) 手段即可進行焊錫絲的大批量拉拔成型；
[0024] 4)采用本發(fā)明助焊劑制造的焊錫絲焊后絕緣電阻高，焊點殘留物穩(wěn)定且不發(fā)白。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的說明；需要說明的是，實施例并不構(gòu)成對本 發(fā)明要求保護范圍的限制。以下實施例組分含量均以重量百分比計。
[0026] 實施例1:
[0027] -種自動錫焊用高性能焊錫絲助焊劑，助焊劑原料各成分按重量百分比如下： 乙二酸 1.3% 羥基丁二酸 2.5% 環(huán)己胺氫溴酸鹽 2.0% 鹽酸肼 2,5% 四氫糠醇 8.0%
[0028] 聚乙二醇 200:0 5,0% FC-4430 1.2% 甲基苯并三氮唑 0J% 鄰苯二酚 1,0% 氫化松香 余量
[0029] 制備方法:將80.0克四氫糠醇、50.0克聚乙二醇2000和757.0克氫化松香投入反應(yīng) 釜中混合，加熱至130°C，攪拌30min，使其充分溶解;隨后依次加入13.0克乙二酸、25.0克羥 基丁二酸、20.0克環(huán)己胺氫溴酸鹽、25.0克鹽酸肼、12.0克FC-4330、8.0克甲基苯并三氮唑、 10.0克領(lǐng)苯二酚。加熱溫度維持在135°C，攪拌35min，使其全部融入松香中。將獲得助焊劑 倒入擠壓機松香桶中（溫度穩(wěn)定在133°C)，采用SnO. 3AgO. 7Cu焊料合金筒進行拉拔，經(jīng)過輥 車L、中拉小拉后最終獲得線徑為〇. 8mm的自動錫焊錫絲。
[0030] 實施例2:
[0031] -種自動錫焊用高性能焊錫絲助焊劑，助焊劑中各成分按重量百分比如下： 丙二酸 1,0% 己二酸 0.5% 戊二酸 0.5% 5-氯水楊酸 0.5%