CN102922163B - 一种无铅铝焊锡丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无铅铝焊锡丝及其制备方法，按照重量百分比计，包括金属部分1.2-3.0%，助焊剂97-98.8%；其中所述的金属部分，按照重量百分计，包括锡98-99.7%铜0.3-2%；所述的助焊剂，按照重量百分计，包括氟化羟胺60-85%、金属活性盐5-30%、活性剂1-5%、缓蚀剂0.1-5%，本发明的无铅铝焊锡丝的可焊性好，焊接效率更高，焊接效率可提高10%以上，焊接时飞溅小，有利于减轻后续腐蚀，减少清洗难度，节约宝贵的锡焊料，仓储不易泄露渗漏助焊剂，解决了现有技术中焊接时飞溅较大、可焊性不高和焊锡丝中夹的助焊剂会渗漏出来，污染整卷的产品，严重情况下导致产品报废等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子工业铝软钎焊领域的无铅铝焊锡丝及其制备方法。
背景技术
随着电子和电器产品不断向小型化、轻量化、低能耗方向发展，要求所使用的材料应愈来愈轻，同时要求仍应具有良好的综合性能。虽然铜具有良好的导电性、导热性、耐蚀性以及优良的力学性能，已广泛应用于各种工业领域且随着经济的迅速发展而需求量越来越大，但其在自然界的蕴藏量不多，开采和加工成本高。因此，长期以来，人们一直希望在某些工业领域采用性能相近且蕴藏丰富的轻金属替代铜。铝及其合金具有密度小、质量轻、导热和导电性能良好(仅次于Ag、Cu、Au)、耐腐蚀性好、成本低等优点，无疑成为铜的最佳替代者。在汽车、舰船、航空航天、建筑等行业，铝及铝合金的应用已经非常广泛与成熟。随着铜价格持续攀升，在电子封装领域以铝代铜也越来越受到关注。电子封装中铝软钎焊技术有着广阔的应用前景。
目前电子工业领域中铝软钎焊产品中间夹有铝助焊剂的焊铝焊锡丝是较为常见的一种产品形式。这种产品主要由中间的可焊接铝的助焊剂和外围包裹助焊剂的以锡基为主要成分的合金包裹。一般产品呈丝状。目前市售类似产品一般存在的较典型问题有：
1、焊接时飞溅较大，主要原因是有以下两点：(1)助焊剂含水量太高；(2)使用了高温下会剧烈膨胀的组分，比方说：氟硼酸盐类。
2、在产品仓储时，如果温度较高，湿度较大的情况下，焊锡丝中夹的助焊剂会渗漏出来，污染整卷的产品，严重情况下导致产品报废，无法使用。导致这种现象的主要原因是：助焊剂基体材质选择不当，吸收空气中水份的能力太强。另一个原因是基体助焊剂基体材质凝固成膏体或固体的速度慢，最终成型后粘度小。
3、可焊性需要进一步提高。随着电子工业铝软钎焊的使用越来越多，效率也成为客户十分关心的一个产品指标。可焊性不高的主要原因是没有选用高活性的组分。
发明内容
本发明提供了一种无铅铝焊锡丝，解决了现有技术中焊接时飞溅较大、可焊性不高和焊锡丝中夹的助焊剂会渗漏出来，污染整卷的产品，严重情况下导致产品报废等问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种无铅铝焊锡丝，按照重量百分比计，包括金属部分1.2-3.0％，助焊剂97-98.8％；其中所述的金属部分，按照重量百分计，包括锡98-99.7％、铜0.3-2％；所述的助焊剂，按照重量百分计，包括氟化羟胺60‐85％、金属活性盐5-30％、活化剂1-5％、缓蚀剂0.1‐5％。
作为优选的技术方案，所述的助焊剂，按照重量百分比计，包括氟化羟胺80％、金属活性盐15％、活化剂2％、缓蚀剂3％。
作为优选的技术方案，所述的氟化羟胺制备方法，包括以下步骤：
1)按照重量百分比计，取乙二胺1-5％、乙醇胺3-30％、二乙醇胺20-90％和三乙醇胺5-80％，混合均匀，得到混合物；
2)用氢氟酸将所得混合物中和至PH值为6.5-8；
3)将上述中和产物在140-160℃温度下蒸发3.5-4.5小时。
作为优选的技术方案，所述的金属活性盐为氟化锡、氟化亚锡、氟硼酸亚锡、氯化亚锡、氟化锌、氟硼酸锌、氯化锌和氯化铋中的一种或一种以上的组合。
作为优选的技术方案，所述的活化剂为二乙胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、氟化锂、氟化钠、氟化镁和氟化铝中的一种或一种以上的组合。
作为优选的技术方案，所述的缓蚀剂为苯并三氮唑和/或哌嗪。
本发明还提出一种制备无铅铝焊锡丝的方法，包括以下步骤：
1)油压机预热；
2)按照重量百分计，称取氟化羟胺60‐85％、金属活性盐5-30％、活化剂1-5％、缓蚀剂0.1‐5％，混合均匀，得到助焊剂，然后用不锈钢材质的容器将助焊剂融化，融化完毕立即停止加热；
3)将融化后铝助焊剂倒入油压机松香锅；
4)按照重量百分计，将锡98-99.7％和铜0.3-2％熔炼浇铸成金属棒，然后利用油压机将融化后铝助焊剂压入金属棒中，打丝即得所述无铅铝焊锡丝，其中按照重量百分比计，金属部分1.2-3.0％，助焊剂97-98.8％。
当然在实际生产中可能会出现不合格的无铅铝焊锡丝，在生产时取一段打好的丝化验助焊剂含量，合格后继续生产，不合格，调整至合格继续生产。
作为优选的技术方案，所述的金属活性盐为氟化锡、氟化亚锡、氟硼酸亚锡、氯化亚锡、氟化锌、氟硼酸锌、氯化锌和氯化铋中的一种或一种以上的组合。
作为优选的技术方案，所述的活化剂为二乙胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、氟化锂、氟化钠、氟化镁和氟化铝中的一种或一种以上的组合。
作为优选的技术方案，所述的缓蚀剂为苯并三氮唑和/或哌嗪。
由于采用了上述技术方案，一种无铅铝焊锡丝及其制备方法，按照重量百分比计，包括金属部分1.2-3.0％，助焊剂97-98.8％；其中所述的金属部分，按照重量百分计，包括锡98-99.7％铜0.3-2％；所述的助焊剂，按照重量百分计，包括氟化羟胺60‐85％、金属活性盐5-30％、活化剂1-5％、缓蚀剂0.1‐5％，本发明的无铅铝焊锡丝的可焊性好，焊接效率更高，焊接效率可提高10％以上，焊接时飞溅小，有利于减轻后续腐蚀，减少清洗难度，节约宝贵的锡焊料，仓储不易泄露渗漏助焊剂，有效降低废品率。
附图说明
图1为本发明的氟化羟胺的制备工艺流程图。
图2为本发明的无铅铝焊锡丝制备工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和2所述，一种无铅铝焊锡丝，按照重量百分比计，包括金属部分1.2～3.0％，助焊剂97～98.8％；其中所述的金属部分，按照重量百分计，包括锡98-99.7％、铜0.3-2％；所述的助焊剂，按照重量百分计，包括氟化羟胺60‐85％、金属活性盐5-30％、活化剂1-5％、缓蚀剂0.1‐5％。
所述的助焊剂，按照重量百分比计，包括氟化羟胺80％、金属活性盐15％、活化剂2％、缓蚀剂3％。
所述的氟化羟胺制备方法，包括以下步骤：
1)按照重量百分比计，取乙二胺1-5％、乙醇胺3-30％、二乙醇胺20-90％和三乙醇胺5-80％，混合均匀，得到混合物；
2)用氢氟酸将所得混合物中和至PH值为6.5-8；
3)将上述中和产物在140-160℃温度下蒸发3.5-4.5小时。
所述的金属活性盐为氟化锡、氟化亚锡、氟硼酸亚锡、氯化亚锡、氟化锌、氟硼酸锌、氯化锌和氯化铋中的一种或一种以上的组合。
所述的活化剂为二乙胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、氟化锂、氟化钠、氟化镁和氟化铝中的一种或一种以上的组合。
所述的缓蚀剂为苯并三氮唑和/或哌嗪。
一种制备无铅铝焊锡丝的方法，包括以下步骤：
1)油压机预热；
2)按照重量百分计，称取氟化羟胺60‐85％、金属活性盐5-30％、活化剂1-5％、缓蚀剂0.1‐5％，混合均匀，得到助焊剂，然后用不锈钢材质的容器将助焊剂融化，融化完毕立即停止加热；
3)将融化后铝助焊剂倒入油压机松香锅；
4)按照重量百分计，将锡98-99.7％和铜0.3-2％熔炼浇铸金属棒，然后利用油压机将融化后铝助焊剂压入金属棒中，打丝，取一段打好的丝化验助焊剂含量，合格后继续生产，不合格，调整至合格继续生产，其中金属部分和助焊剂，按照重量百分比计，金属部分1.2～3.0％，助焊剂97～98.8％。
所述的金属活性盐为氟化锡、氟化亚锡、氟硼酸亚锡、氯化亚锡、氟化锌、氟硼酸锌、氯化锌和氯化铋中的一种或一种以上的组合。
所述的活化剂为二乙胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、氟化锂、氟化钠、氟化镁和氟化铝中的一种或一种以上的组合。
所述的缓蚀剂为苯并三氮唑和/或哌嗪。
一、氟化羟胺的制备
实施例1
氟化羟胺的制备方法，它包括以下步骤：
1)按照重量百分比计，取乙二胺1％、乙醇胺30％、二乙醇胺64％和三乙醇胺5％，混合搅拌均匀，得到混合物；
2)用氢氟酸将所得混合物中和至PH值为6.5；
3)将上述中和产物在140℃温度下蒸发4.5小时，以去除其中的水分，防止后续焊接飞溅。
实施例2
氟化羟胺的制备方法，它包括以下步骤：
1)按照重量百分比计，取乙二胺5％、乙醇胺3％、二乙醇胺84％和三乙醇胺8％，混合搅拌均匀，得到混合物；
2)用氢氟酸将所得混合物中和至PH值为8；
3)将上述中和产物在160℃温度下蒸发3.5小时，以去除其中的水分，防止后续焊接飞溅。
实施例3
氟化羟胺的制备方法，它包括以下步骤：
1)按照重量百分比计，取乙二胺2％、乙醇胺3％、二乙醇胺20％和三乙醇胺75％，混合搅拌均匀，得到混合物；
2)用氢氟酸将所得混合物中和至PH值为7；
3)将上述中和产物在150℃温度下蒸发4小时，以去除其中的水分，防止后续焊接飞溅。
实施例4
氟化羟胺的制备方法，它包括以下步骤：
1)按照重量百分比计，取乙二胺2％、乙醇胺3％、二乙醇胺90％和三乙醇胺5％，混合搅拌均匀，得到混合物；
2)用氢氟酸将所得混合物中和至PH值为7；
3)将上述中和产物在155℃温度下蒸发4.5小时，以去除其中的水分，防止后续焊接飞溅。
二、无铅铝焊锡丝的制备
实施例5
制备无铅铝焊锡丝的方法，它包括以下步骤：
1)油压机预热；
2)按照重量百分计，称取实施例1所制备的氟化羟胺80％、氟化锡15％、二乙胺盐酸盐2％、苯并三氮唑3％，混合均匀，得到助焊剂，然后用不锈钢材质的容器将助焊剂融化，融化完毕立即停止加热；
3)将融化后铝助焊剂倒入油压机松香锅；
4)按照重量百分计，将锡98％和铜2％熔炼浇铸成金属棒，然后利用油压机将融化后铝助焊剂压入金属棒中，打丝，取一段打好的丝化验助焊剂含量，合格后继续生产，不合格，调整至合格继续生产，其中按照重量百分比计，金属部分1.2％，助焊剂98.8％。
本实施例所制备的无铅铝焊锡丝在具体使用过程中发现可焊性好，焊接时飞溅小，有利于减轻后续腐蚀，减少清洗难度，节约宝贵的锡焊料，本发明的无铅铝焊锡丝焊接效率更高，焊接效率可提高10％以上。
本实施例所制备的无铅铝焊锡丝仓储不易泄露渗漏助焊剂，有效降低废品率。
实施例6
一种制备无铅铝焊锡丝的方法，它包括以下步骤：
1)油压机预热；
2)按照重量百分计，称取实施例2所制备的氟化羟胺60％、氯化亚锡30％、氟化锂5％、哌嗪5％，混合均匀，得到助焊剂，然后用不锈钢材质的容器将助焊剂融化，融化完毕立即停止加热；
3)将融化后铝助焊剂倒入油压机松香锅；
4)按照重量百分计，将锡99.7％和铜0.3％熔炼浇铸成金属棒，然后利用油压机将融化后铝助焊剂压入金属棒中，打丝，取一段打好的丝化验助焊剂含量，合格后继续生产，不合格，调整至合格继续生产，其中按照重量百分比计，金属部分3.0％，助焊剂97％。
本实施例所制备的无铅铝焊锡丝在具体使用过程中发现可焊性好，焊接时飞溅小，有利于减轻后续腐蚀，减少清洗难度，节约宝贵的锡焊料，本发明的无铅铝焊锡丝焊接效率更高，焊接效率可提高10％以上。
本实施例所制备的无铅铝焊锡丝仓储不易泄露渗漏助焊剂，有效降低废品率。
实施例7
制备无铅铝焊锡丝的方法，它包括以下步骤：
1)油压机预热；
2)按照重量百分计，称取实施例3所制备的氟化羟胺85％、氟硼酸锌5％、三乙胺盐酸盐2.5％、氟化钠2.5％、苯并三氮唑2％、哌嗪3％，混合均匀，得到助焊剂，然后用不锈钢材质的容器将助焊剂融化，融化完毕立即停止加热；
3)将融化后铝助焊剂倒入油压机松香锅；
4)按照重量百分计，将锡99％和铜1％熔炼浇铸成金属棒，然后利用油压机将融化后铝助焊剂压入金属棒中，打丝，取一段打好的丝化验助焊剂含量，合格后继续生产，不合格，调整至合格继续生产，其中按照重量百分比计，金属部分2％，助焊剂98％。
本实施例所制备的无铅铝焊锡丝在具体使用过程中发现可焊性好，焊接时飞溅小，有利于减轻后续腐蚀，减少清洗难度，节约宝贵的锡焊料，本发明的无铅铝焊锡丝焊接效率更高，焊接效率可提高10％以上。
本实施例所制备的无铅铝焊锡丝仓储不易泄露渗漏助焊剂，有效降低废品率。
实施例8
制备无铅铝焊锡丝的方法，它包括以下步骤：
1)油压机预热；
2)按照重量百分计，称取实施例4所制备的氟化羟胺83％、氟硼酸亚锡5％、氟化锌5％、氯化铋5.9％、二乙胺盐酸盐0.25％，三乙胺盐酸盐0.25％、氟化镁0.25％，氟化铝0.25％、苯并三氮唑0.1％，混合均匀，得到助焊剂，然后用不锈钢材质的容器将助焊剂融化，融化完毕立即停止加热；
3)将融化后铝助焊剂倒入油压机松香锅；
4)按照重量百分计，将锡98.5％和铜1.5％熔炼浇铸成金属棒，然后利用油压机将融化后铝助焊剂压入金属棒中，打丝，取一段打好的丝化验助焊剂含量，合格后继续生产，不合格，调整至合格继续生产，其中按照重量百分比计，金属部分1.8％，助焊剂98.2％。
本实施例所制备的无铅铝焊锡丝在具体使用过程中发现可焊性好，焊接时飞溅小，有利于减轻后续腐蚀，减少清洗难度，节约宝贵的锡焊料，本发明的无铅铝焊锡丝焊接效率更高，焊接效率可提高10％以上。
本实施例所制备的无铅铝焊锡丝仓储不易泄露渗漏助焊剂，有效降低废品率。
实施例9
制备无铅铝焊锡丝的方法，它包括以下步骤：
1)油压机预热；
2)按照重量百分计，称取实施例2所制备的氟化羟胺83％、氟化亚锡5、％氯化锌5％、氟硼酸亚锡5％、氟硼酸锌0.9％、二乙胺盐酸盐0.5％、三乙胺盐酸盐0.5％、苯并三氮唑0.1％，混合均匀，得到助焊剂，然后用不锈钢材质的容器将助焊剂融化，融化完毕立即停止加热；
3)将融化后铝助焊剂倒入油压机松香锅；
4)按照重量百分计，将锡99.2％和铜0.8％熔炼浇铸成金属棒，然后利用油压机将融化后铝助焊剂压入金属棒中，打丝，取一段打好的丝化验助焊剂含量，合格后继续生产，不合格，调整至合格继续生产，其中按照重量百分比计，金属部分1.4％，助焊剂98.6％。
本实施例所制备的无铅铝焊锡丝在具体使用过程中发现可焊性好，焊接时飞溅小，有利于减轻后续腐蚀，减少清洗难度，节约宝贵的锡焊料，本发明的无铅铝焊锡丝焊接效率更高，焊接效率可提高10％以上。
本实施例所制备的无铅铝焊锡丝仓储不易泄露渗漏助焊剂，有效降低废品率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种无铅铝焊锡丝，其特征在于，按照重量百分比计，包括金属部分1.2-3％，助焊剂97-98.8％；其中所述的金属部分，按照重量百分计，包括锡98-99.7％、铜0.3-2％；所述的助焊剂，按照重量百分计，包括氟化羟胺60‐85％、金属活性盐5-30％、活化剂1-5％、缓蚀剂0.1‐5％；
所述氟化羟胺的制备方法，包括以下步骤：
1)按照重量百分比计，取乙二胺1-5％、乙醇胺3-30％、二乙醇胺20-90％和三乙醇胺5-75％，混合均匀，得到混合物；
2)用氢氟酸将所得混合物中和至PH为6.5-8；
3)将上述中和产物在140-160℃温度下蒸发3.5-4.5小时。
2.如权利要求1所述的一种无铅铝焊锡丝，其特征在于：所述的助焊剂，按照重量百分比计，包括氟化羟胺80％、金属活性盐15％、活化剂2％、缓蚀剂3％。
3.如权利要求1所述的一种无铅铝焊锡丝，其特征在于：所述的金属活性盐为氟化锡、氟化亚锡、氟硼酸亚锡、氯化亚锡、氟化锌、氟硼酸锌、氯化锌和氯化铋中的一种或一种以上的组合。
4.如权利要求1所述的一种无铅铝焊锡丝，其特征在于：所述的活化剂为二乙胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、氟化锂、氟化钠、氟化镁和氟化铝中的一种或一种以上的组合。
5.如权利要求1所述的一种无铅铝焊锡丝，其特征在于：所述的缓蚀剂为苯并三氮唑和/或哌嗪。
6.一种制备如权利要求1～5任一项所述的无铅铝焊锡丝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)油压机预热；
2)按照重量百分计，称取氟化羟胺60‐85％、金属活性盐5-30％、活化剂1-5％、缓蚀剂0.1‐5％，混合均匀，得到助焊剂，然后将助焊剂融化，融化完毕立即停止加热；
3)将融化后铝助焊剂倒入油压机松香锅；
4)按照重量百分计，将锡98-99.7％和铜0.3-2％熔炼浇铸成金属棒，然后利用油压机将融化后铝助焊剂压入金属棒中，打丝即得所述无铅铝焊锡丝，其中按照重量百分比计，金属部分1.2-3.0％，助焊剂97-98.8％。
7.如权利要求6所述的一种制备无铅铝焊锡丝的方法，其特征在于：按照重量百分计，称取氟化羟胺80％、金属活性盐15％、活化剂2％、缓蚀剂3％，混合均匀，得到活性物质，备用。
8.如权利要求6所述的一种制备无铅铝焊锡丝的方法，其特征在于：
所述的金属活性盐为氟化锡、氟化亚锡、氟硼酸亚锡、氯化亚锡、氟化锌、氟硼酸锌、氯化锌和氯化铋中的一种或一种以上的组合；
所述的活化剂为二乙胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、氟化锂、氟化钠、氟化镁和氟化铝中的一种或一种以上的组合；
所述的缓蚀剂为苯并三氮唑和/或哌嗪。
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Denomination of invention: Lead-free aluminum solder wire and preparation method thereof Effective date of registration: 20150731 Granted publication date: 20150114 Pledgee: Qingdao Huitong Chinese financing Company limited by guarantee Pledgor: Qingdao Ying Taikexi industry Science and Technology Ltd. Registration number: 2015990000626 |
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