CN103464932B - 一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，由下述重量百分比的组分组成：线性聚合物6.0-11.0%；高温溶剂5.0～8.5%；活性剂2.0～3.5%；表面活性剂0.2～1.2%；松香树脂余量。本发明提供的一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，具有如下优势：可避免助焊剂容易出现断裂、不均匀的现象；降低熔融焊料的表面张力，提高润湿力，增强焊料的可焊性能，在温度不能太高的条件下挤压到焊锡丝里后填充饱满均匀，可使焊锡丝润湿扩展率良好；机器人自动焊接时不会出现连锡、空焊等焊接不良的现象。

Description

一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及助焊剂领域，更具体来说是涉及一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂及其制备方法。
背景技术
随着电子工业的高速发展，电子产品越来越小型化、精密化。以前电子产品大多使用波峰焊进行焊接组装，但波峰焊焊接需要人工插入元器件，生产效率低下，而且能耗高，物料成本也高。目前及未来将大量采用回流炉进行贴片焊接，此工艺不但克服了波峰焊接的上述缺点，而且还可以将电子产品做到更小型更精密。回流焊接有诸多优点，但回流焊接工艺中某些特殊元器件仍必须使用焊锡丝进行手工焊接。大批量生产时，这种手工焊接效率非常低下，而且国内劳动力成本越来越高，目前一些国际性大公司逐渐用机器人代替人工进行焊锡丝焊接。机器人自动焊接效率高，成本低，但也存在一些问题，诸如：机器人不能像人一样智能地对焊锡丝焊接不良的焊点立刻进行补焊，这就对焊锡丝品质提出了更高的要求。针对上述情形，焊锡丝在机器人自动焊接时不能出现助焊剂间断、不均匀的现象，从而避免导致的连锡、空焊等焊接不良。
在生产焊锡丝的过程中，需把熔融的助焊剂挤压至锡合金中，由于挤压工艺等条件的限制，熔融的助焊剂温度不能太高。因为温度不能太高，所以熔融的助焊剂粘度大，流动性差，在挤压时熔融助焊剂容易间断，不均匀的现象。针对上述存在的问题，开发一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂成了诸多焊锡丝厂商的当务之急。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，使用此助焊剂制备的焊锡丝在机器人自动焊接时不易出现助焊剂间断和不均匀的现象。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决：
本发明提供了一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，由下述重量百分比的组分组成：
所述线性聚合物优选为聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、聚苯丙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种。
所述高温溶剂优选为二甘醇、二甘醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇丁醚、丁二酸二乙酯、戊二酸二乙酯和己二酸二乙酯中的一种或几种。
所述活性剂优选选自丁二酸、衣康酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、硬脂酸、葵二酸中的至少一种；和一乙胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、环己胺盐酸盐、一乙胺氢溴酸盐、二乙胺氢溴酸盐、三乙胺氢溴酸盐、环己胺氢溴酸盐和2，3-二溴丁烯二醇中的至少一种。
所述的表面活性剂优选为吐温-30、AEO-9、NP-9、FC-4430和FSN-100中的一种或几种。
所述的松香树脂优选为水白松香、氢化松香、岐化松香、聚合松香和丙烯酸改性松香中的一种或几种。
本发明还提供了上述机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂的制备方法，包括以下步骤：先将上述重量百分比的高温溶剂和松香树脂混合，加热至155-165℃，搅拌至完全熔化，再依次添加上述重量百分比的线性聚合物、活性剂和表面活性剂，继续搅拌30-45分钟，待物料熔化并混合均匀后，停止搅拌即可得到机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂。
本发明提供了一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，组分中的线性聚合物在高温下形成一种线型高分子，挤压进入焊锡丝中的助焊剂犹如一根线，分子间的作用力得到大幅增强，从而避免助焊剂容易出现断裂、不均匀的现象；组分中的表面活性剂在焊接时可以降低熔融焊料的表面张力，提高润湿力，增强焊料的可焊性能；而通过线性聚合物、高温溶剂、活性剂、表面活性剂和松香树脂五类物质的组合制备出的助焊剂，在温度不能太高的条件下挤压到焊锡丝里后填充饱满均匀，可使焊锡丝润湿扩展率良好；机器人自动焊接时不会出现连锡、空焊等焊接不良的现象。
具体实施方式
本发明提供了一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂由下述重量百分比的组分组成：
所述线性聚合物为聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、聚苯丙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种。当温度为125℃时，常规熔融的助焊剂粘度大，流动性较差，在挤压进入焊锡丝中熔融的助焊剂容易间断且不均匀，当加入所述的聚合物后，由于聚合物在高温下形成一种线型高分子，挤压进入焊锡线中的助焊剂犹如一根线，分子间的作用力得到大幅增强，从而避免助焊剂容易出现断裂、不均匀的现象。为了达到更佳的线型效果，减少聚合物线上的支链，达到近乎完全的线型结构，优选上述聚合物的高线性型号，如高线性的聚苯乙烯(HDPS 1300J日本三井公司)，高线性的聚苯丙烯(HDPSP 5000G韩国LG公司)。
所述高温溶剂为二甘醇、二甘醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇丁醚、丁二酸二乙酯、戊二酸二乙酯和己二酸二乙酯中的一种或几种。
所述活性剂为丁二酸、衣康酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、硬脂酸、葵二酸中的至少一种；和一乙胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、环己胺盐酸盐、一乙胺氢溴酸盐、二乙胺氢溴酸盐、三乙胺氢溴酸盐、环己胺氢溴酸盐和2，3-二溴丁烯二醇中的至少一种。活性剂最好采用至少两种，因为根据活性剂的活化温度及分解温度不同，可以在不同的温度下均有良好的去除金属氧化层的作用，从而提高焊接性能。
所述的表面活性剂为吐温-30、AEO-9、NP-9、FC-4430(美国3M公司)和FSN-100(美国杜邦公司)中的一种或几种。表面活性剂在焊接时可以降低熔融焊料的表面张力，提高润湿力，增强焊料的可焊性能。因为助焊剂的制备及焊锡丝的使用过程中均为高温条件，碳氢类表面活性剂在高温下容易分解，导致失效，所以优选上述含氟的表面活性剂如：FC-4430，FSN-100。
所述的松香树脂为水白松香、氢化松香、岐化松香、聚合松香和丙烯酸改性松香中的一种或几种。
本发明还提供了上述机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂的制备方法，其步骤如下：
先将上述重量百分比的高温溶剂和松香树脂加入容器内，加热至155-165℃，搅拌速度为30-40转/分钟至完全熔化后，再依次加入上述重量百分比的线性聚合物、活性剂和表面活性剂，在前述温度下继续以30-40转/分钟的速度搅拌30～45分钟，待物料熔化并混合均匀后停止搅拌即可得到机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂。把上述制得的助焊剂灌入挤压机中，以120-130℃的温度，0.18-0.22Mpa的气压进行挤压到焊锡线中，助焊剂占焊锡合金的重量百分比为2.8-3.2％，通过拉丝机拉出不同规格的焊锡丝。
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供了一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，由下述重量的组分组成：
上述聚苯乙烯为高线性的聚苯乙烯(HDPS 1300J日本三井公司)；FC-4430由美国3M公司生产。
先将55g丙二醇丁醚、600g氢化松香和247g聚合松香加入容器内，加热至160℃同时以35转/分的速率搅拌至完全熔化后，再依次加入70g聚苯乙烯、16g辛二酸、8g二乙胺氢溴酸盐和4g FC-4430，以35转/分的速率搅拌40分钟，待物料熔化并混合均匀后停止搅拌即可得到机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂。把上述制得的助焊剂灌入挤压机中，以125℃的温度，0.2Mpa的气压进行挤压到焊锡合金(合金成分为Sn96.5Ag3.0Cu0.5)线中，助焊剂含量模具选用3.0％的模具(即理论上助焊剂占焊锡合金的重量百分比为3.0％的模具，下同)，并通过拉丝机拉成直径为0.8mm的焊锡丝。
根据日本工业标准JIS-3197-1999对上述焊锡丝进行测试，测试项目及结果如表1所示。
实施例2
本实施例提供了一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，由下述重量百分比的组分组成：
上述聚苯丙烯为高线性的聚苯丙烯(HDPSP 5000G韩国LG公司)，上述FC-4430由美国3M公司生产。
先将80g丙二醇丁醚、600g氢化松香和187g聚合松香加入容器内，加热至160℃并以35转/分的速率搅拌至完全熔化后，再依次加入105g聚苯丙烯、16g辛二酸、8g二乙胺盐酸盐和4g FC-4430，以35转/分的速率搅拌40分钟，待物料熔化并混合均匀后停止搅拌即可得到机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂。把上述制得的助焊剂灌入挤压机中，以125℃的温度，0.2Mpa的气压进行挤压到焊锡合金(合金成分为Sn96.5Ag3.0Cu0.5)线中，助焊剂含量模具选用3.0％的模具，并通过拉丝机拉成直径为0.8mm的焊锡丝。
根据日本工业标准JIS-3197-1999对上述焊锡丝进行测试，测试项目及结果如表1所示。
实施例3
本实施例提供了一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，由下述重量百分比的组分组成：
上述聚苯乙烯为高线性的聚苯乙烯(HDPS 1300J日本三井公司)，FC-4430由美国3M公司生产。
先将75g二甘醇单甲醚、600g氢化松香和217g聚合松香加入容器内，加热至160℃并以35转/分的速率搅拌至完全熔化后，再依次加入80g聚苯乙烯、16g己二酸、8g二乙胺氢溴酸盐和4g FC-4430，以35转/分的速率搅拌10分钟，待物料熔化并混合均匀后停止搅拌即可得到机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂。把上述制得的助焊剂灌入挤压机中，以125℃的温度，0.2Mpa的气压进行挤压到焊锡合金(合金成分为Sn96.5Ag3.0Cu0.5)线中，助焊剂含量模具选用3.0％的模具，并通过拉丝机拉成直径为0.8mm的焊锡丝。
根据日本工业标准JIS-3197-1999对上述焊锡丝进行测试，测试项目及结果如表1所示。
实施例4
本实施例提供了一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，由下述重量百分比的组分组成：
上述苯乙烯-丙烯腈共聚物为高线性的SAN树脂(PN-127H台湾奇美公司)，上述FSN-100由美国杜邦公司生产。
先将65g丙二醇丁醚、600g氢化松香和227g聚合松香加入容器内，加热至160℃并以35转/分的速率搅拌至完全熔化后，再依次加入80g苯乙烯-丙烯腈共聚物、16g辛二酸、8g二乙胺氢溴酸盐和4gFSN-100，以35转/分的速率搅拌40分钟，待物料熔化并混合均匀后停止搅拌即可得到机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂。把上述制得的助焊剂灌入挤压机中，以125℃的温度，0.2Mpa的气压进行挤压到焊锡合金(合金成分为Sn96.5Ag3.0Cu0.5)线中，助焊剂含量模具选用3.0％的模具，并通过拉丝机拉成直径为0.8mm的焊锡丝。
根据日本工业标准JIS-3197-1999对上述焊锡丝进行测试，测试项目及结果如表1所示。
实施例5
本实施例提供了一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，由下述重量百分比的组分组成：
上述聚苯丙烯为高线性的聚苯丙烯(HDPSP 5000G韩国LG公司)，上述聚苯乙烯为高线性的聚苯乙烯(HDPS 1300J日本三井公司)，上述FC-4430由美国3M公司生产。
先将65g己二酸二乙酯、600g氢化松香和226g聚合松香加入容器内，加热至160℃以35转/分的速率搅拌至完全熔化后，再依次加入40g聚苯丙烯、40g聚苯乙烯、16g辛二酸、9g环己胺氢溴酸盐和4g FC-4430，以35转/分的速率搅拌40分钟，待物料熔化并混合均匀后停止搅拌即可得到机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂。把上述制得的助焊剂灌入挤压机中，以125℃的温度，0.2Mpa的气压进行挤压到焊锡合金(合金成分为Sn96.5Ag3.0Cu0.5)线中，助焊剂含量模具选用3.0％的模具，并通过拉丝机拉成直径为0.8mm的焊锡丝。
根据日本工业标准JIS-3197-1999对上述焊锡丝进行测试，测试项目及结果如表1所示。
对比例1
本对比例提供了一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，由下述重量百分比的组分组成：
所述FC-4430由美国3M公司生产。
先将65g丙二醇丁醚、650g氢化松香和257g聚合松香加入容器内，加热至160℃以35转/分的速率搅拌至完全熔化后，再依次加入16g辛二酸、8g二乙胺氢溴酸盐和4g FC-4430，以35转/分的速率搅拌40分钟，待物料熔化并混合均匀后停止搅拌即可得到机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂。把上述制得的助焊剂灌入挤压机中，以125℃的温度，0.2Mpa的气压进行挤压到焊锡合金(合金成分为Sn96.5Ag3.0Cu0.5)线中，助焊剂含量模具选用3.0％的模具，并通过拉丝机拉成直径为0.8mm的焊锡丝。
根据日本工业标准JIS-3197-1999对上述焊锡丝进行测试，测试项目及结果如表1所示。
对比例2
本对比例提供了一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，由下述重量百分比的组分组成：
所述FSN-100由美国杜邦公司生产。
先将60g己二酸二乙酯、636g氢化松香和260g聚合松香加入容器内，加热至160℃并以35转/分的速率搅拌至完全熔化后，再依次加入16g辛二酸、8g二乙胺盐酸盐和4g FSN-100，以35转/分的速率搅拌40分钟，待物料熔化并混合均匀后停止搅拌即可得到机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂。把上述制得的助焊剂灌入挤压机中，以125℃的温度，0.2Mpa的气压进行挤压到焊锡合金(合金成分为Sn96.5Ag3.0Cu0.5)线中，助焊剂含量模具选用3.0％的模具，并通过拉丝机拉成直径为0.8mm的焊锡丝。
根据日本工业标准JIS-3197-1999对上述焊锡丝进行测试，测试项目及结果如表1所示，其中助焊剂含量为实际上测得的助焊剂占焊锡合金的重量百分比。
表1
由表1可知，实施例1-5焊锡丝中的助焊剂含量比对比例要高，同时润湿扩展率比对比例的要好，由此说明加入线性聚合物后，焊锡丝中的助焊剂填充饱满均匀，没有出现间断、不均匀问题。

Claims (7)

1.一种机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，其特征在于，由下述重量百分比的组分组成：
2.根据权利要求1所述的机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，其特征在于，所述线性聚合物为聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、聚苯丙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，其特征在于，所述高温溶剂为二甘醇、二甘醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇丁醚、丁二酸二乙酯、戊二酸二乙酯和己二酸二乙酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，其特征在于，所述活性剂选自丁二酸、衣康酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、硬脂酸、葵二酸中的至少一种；和一乙胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、环己胺盐酸盐、一乙胺氢溴酸盐、二乙胺氢溴酸盐、三乙胺氢溴酸盐、环己胺氢溴酸盐和2，3-二溴丁烯二醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，其特征在于，所述的表面活性剂为吐温-30、AEO-9、NP-9、FC-4430和FSN-100中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂，其特征在于，所述的松香树脂为水白松香、氢化松香、岐化松香、聚合松香和丙烯酸改性松香中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂的制备方法，包括以下步骤：先将上述重量百分比的高温溶剂和松香树脂混合，加热至155-165℃，搅拌至完全熔化，再依次添加上述重量百分比的线性聚合物、活性剂和表面活性剂，继续搅拌30-45分钟，待物料熔化并混合均匀后，停止搅拌即可得到机器人自动焊接焊锡丝用的助焊剂。
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Inventor after: Li Weijun

Inventor after: Cao Jianfeng

Inventor after: Liu Jing

Inventor after: Liao Gaobing

Inventor before: Tang Xin

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