CN105215579A

CN105215579A - 一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂及制备方法

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Publication number: CN105215579A
Application number: CN201510779000.0A
Authority: CN
Inventors: 方喜波; 梁静珊; 熊有德; 方瀚宽; 方瀚楷
Original assignee: Guangdong Zhongshi Metal Co ltd
Current assignee: Guangdong Zhongshi Metal Co ltd
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2016-01-06

Abstract

本发明涉及一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂及制备方法，其特征在于它由高温溶剂、高沸点有机溶剂、活性剂、非离子表面活性剂、缓蚀剂和改性松香组成，本发明的助焊剂对Sn‐Cu系和Sn‐Ag‐Cu系无铅焊料有极佳的助焊效果，在自动焊接器人焊后极大降低了连锡、拉尖、空焊、锡珠等焊点质量缺陷、可有效去除氧化膜、实现快速助焊，而且完全不添加含卤素化合物，对健康和环境无公害的优点及效果。

Description

一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂，属电子焊接材料领域。

本发明还涉及无卤助焊剂的制备方法。

技术背景

随着电子工业的高速发展，由于人工焊接效率低下，劳动力成本越来越高，许多公司逐渐用自动焊接机器人来替代人工进行焊锡丝焊接。自动焊接机器人焊接效率比人工高，成本优势明显，用锡量精准，废渣量降低，但也显著存在一些缺点，无法像人一样对焊点的质量缺陷进行判定并补锡。目前在自动焊接机器人使用焊锡丝中的助焊剂大多使用含卤素化合物或盐类物质，因该类助焊剂焊后卤素残留物多，给产品的使用可靠性带来了极大的安全隐患，特别在高温和高湿度情况下，像我国南方地区雨季时环境湿度高且空气湿度大的情况，该类含卤素助焊剂使电子产品的可靠性面临着巨大的考验。卤素残留物常常在电场环境中发生定向移动，造成表面绝缘电阻降低，容易引发元器件引脚间短路，最终导致元器件失效。

根据工业4.0的发展趋势，自动焊接机器人较快速的普及化，这就对焊料品质提出了更高的要求。由于焊锡丝生产工艺过程中需注入熔融助焊剂，在挤压的过程中由于助焊剂粘度大、流动性差，容易导致助焊剂间断与分布不均匀的现象。该现象在焊锡丝焊接的过程当中容易发生连锡、拉尖、空焊、锡珠等质量缺陷。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述已有技术的缺点和不足从而提供了一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂，使用该助焊剂在自动焊接机器人作业过程中不易出现间断、不均匀现象；同时由于不含卤素，残留低，绝缘电阻高，有效解决了焊后焊点的可靠性。

本发明还提供该无卤助焊剂的制备方法。

本发明的目的通过下列技术方案实现：

一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂，它由下述重量百分比的原料组分组成：

所述高温溶剂优选为二甘醇、二甘醇单甲醚、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。

所述高沸点有机溶剂为二乙二醇单己醚、三乙二醇单丁醚、三乙基卡必醇醚或三乙二醇乙醚中的一种或几种。

所述活性剂为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。

所述非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、异辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇单脂酸酯或聚乙二醇单油脂酸酯中的一种或几种。

所述缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三唑、羟基苯并三唑或三乙胺中的一种或几种。

所述改性松香为水白松香、氢化松香、聚合松香、亚克力松香、歧化松香和丙烯酸改性松香中的一种或几种。

一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂的制备方法，它按下述步骤进行：

将85.5‐93.89％改性松香加入到容器内加热并搅拌至完全熔化，在130‐150℃温度下依次加入2‐4％的活性剂、0.1‐2％的非离子表面活性剂、0.01‐0.5％的缓蚀剂、3‐6％的高温溶剂和1‐2％的高沸点有机溶剂，继续搅拌30‐45分钟，静置3‐5分钟，用200目滤网过滤后制成一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂无卤助焊剂。把上述制成的助焊剂灌入挤压机松香桶中，以130‐140℃的温度，0.15‐0.2MPa的气压进行挤压到焊锡丝中，助焊剂占焊料合金的重量百分比为2.3‐2.7％，通过拉丝机拉出不同规格的焊锡丝。

本发明选择的原料，其中的高温溶剂与高沸点有机溶剂能够使活性剂、非离子表面活性剂和缓蚀剂在改性松香中均匀分布，避免在焊接过程中因为活性剂分布不均匀而飞溅到线路板上，从而减少残留物对线路板的腐蚀，进而提高表面绝缘阻抗；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；非离子表面活性剂能够有效清除焊料表面的氧化膜。降低焊料的表面张力，改善焊料的润湿性，提高焊料的铺展能力，促进焊料的流动与铺展，获得良好的钎焊接头，并且此类非离子表面活性剂不含卤素，对环境友好，同时焊后稳定性高，不电离，表面绝缘电阻高，也不易受酸碱的影响；缓蚀剂能够在焊后与少量残留的活性物质发生氧化还原反应，减少助焊剂残留物对线路板的腐蚀，提高线路板表面绝缘电阻，从而提高可靠性；改性松香在焊接过程中会在焊点表面形成致密的保护膜将焊点包裹起来，隔绝空气，防止焊点的再次氧化，并且焊后常温下呈固态，性能稳定不导电，表面绝缘电阻提高。

由于采用上述技术方案使本发明技术与现有的技术相比具有如下优点和效果：

a)、本发明的助焊剂对Sn‐Cu系和Sn‐Ag‐Cu系无铅焊料有极佳的助焊效果，在自动焊接机器人焊后极大降低了连锡、拉尖、空焊、锡珠等焊点质量缺陷。该助焊剂不仅可有效去除氧化膜、实现快速助焊，而且完全不添加含卤素化合物，对健康和环境无公害；

b)、本发明的助焊剂添加的高温溶剂、高沸点有机溶剂可改善活性剂、非离子表面活性和缓蚀剂在改性松香中的分布，使得焊接过程中助焊剂飞溅极低，焊后残留物少，表面绝缘电阻高，保证了电子产品的焊后可靠性，能够满足现代电子工业对可靠性的严格要求；而通过高温溶剂、高沸点有机溶剂、活性剂、非离子表面活性、缓蚀剂和改性松香物质的组合制备出的助焊剂，在温度不太高的条件下挤压到焊锡丝里后填充饱满，均匀，可使焊锡丝润湿铺展性好；在自动焊接机器人焊后极大降低了连锡、拉尖、空焊、锡珠等焊点质量缺陷；

c)、本发明的助焊剂为不含有卤素，扩展率≥80％，绝缘电阻显著大于≥1.0*10¹¹Ω，飞溅轻微，铜板不腐蚀。

具体实施方式

实施例1：

原料及质量百分比组成如下：

将90.8kg的氢化松香加入到容器内加热并搅拌至完全熔化，在130℃温度下依次加入2kg的FC4430、1kg的壬基酚聚氧乙烯醚、1kg的聚乙二醇单油脂酸酯、0.4kg的苯并三氮唑、3kg的二甘醇和1.8kg的三乙二醇单丁醚，继续搅拌30分钟，静置3分钟，用200目滤网过滤后制成一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂无卤助焊剂。把上述制成的助焊剂灌入挤压机松香桶中，以130℃的温度，0.15MPa的气压进行挤压到焊锡丝中，助焊剂占焊料合金的重量百分比为2.4％，通过拉丝机拉出Φ0.6mm线径的焊锡丝，性能测试结果见表1。

实施例2：

原料及质量百分比组成如下：

将90.49kg的水白松香加入到容器内加热并搅拌至完全熔化，在135℃温度下依次加入2.5kg的FSN100、0.5kg的壬基酚聚氧乙烯醚、0.5kg的聚乙二醇单脂酸酯、0.01kg的甲基苯并三氮唑、4kg的丙二醇丁醚和2kg的二乙二醇单己醚，继续搅拌40分钟，静置5分钟，用200目滤网过滤后制成一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂无卤助焊剂。把上述制成的助焊剂灌入挤压机松香桶中，以135℃的温度，0.18MPa的气压进行挤压到焊锡丝中，助焊剂占焊料合金的重量百分比为2.3％，通过拉丝机拉出Φ0.8mm线径的焊锡丝，性能测试结果见表1。

实施例3：

原料及质量百分比组成如下：

将80kg的氢化松香和10.25kg的歧化松香加入到容器内加热并搅拌至完全熔化，在140℃温度下依次加入2.5kg的FC4430、0.5kg的NP‐9、0.5kg的壬基酚聚氧乙烯醚、0.25kg的羟基苯并三唑、4.5g的丁二酸二乙酯、1kg的三乙二醇单丁醚和0.5kg的三乙基卡必醇醚，继续搅拌45分钟，静置5分钟，用200目滤网过滤后制成一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂无卤助焊剂。把上述制成的助焊剂灌入挤压机松香桶中，以140℃的温度，0.18MPa的气压进行挤压到焊锡丝中，助焊剂占焊料合金的重量百分比为2.5％，通过拉丝机拉出Φ1.0mm线径的焊锡丝，性能测试结果见表1。

实施例4：

原料及质量百分比组成如下：

将80kg的亚克力松香和8.4kg的聚合松香加入到容器内加热并搅拌至完全熔化，在150℃温度下依次加入3.5kg的AEO‐9、1kg的异辛基聚氧乙烯醚、0.6kg的聚乙二醇单油脂酸酯、0.5kg的三乙胺、3kg的二甘醇单甲醚、2kg的戊二酸二乙酯和1kg的三乙基卡必醇醚，继续搅拌45分钟，静置3分钟，用200目滤网过滤后制成一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂无卤助焊剂。把上述制成的助焊剂灌入挤压机松香桶中，以130℃的温度，0.2MPa的气压进行挤压到焊锡丝中，助焊剂占焊料合金的重量百分比为2.7％，通过拉丝机拉出Φ1.2mm线径的焊锡丝，性能测试结果见表1。

实施例5：

本发明提供一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂，其原料及质量百分比组成如下：

将80kg的水白松香和8.5kg的聚合松香加入到容器内加热并搅拌至完全熔化，在135℃温度下依次加入4kg的NP‐9、0.05kg的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.05％的烷基酚聚氧乙烯醚、0.05kg的三乙胺、0.05kg的苯并三氮唑、4kg的二甘醇、2kg的己二酸二乙酯和1.3kg的三乙二醇乙醚，继续搅拌35分钟，静置4分钟，用200目滤网过滤后制成一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂。把上述制成的助焊剂灌入挤压机松香桶中，以135℃的温度，0.15MPa的气压进行挤压到焊锡丝中，助焊剂占焊料合金的重量百分比为2.6％，通过拉丝机拉出Φ0.8mm线径的焊锡丝，性能测试结果见表1。

表1实施例检测结果

测试项目

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

对比例

助焊剂含量/％

2.4

2.3

2.5

2.7

2.6

3.0

卤素/％

ND

0.1

扩展率/％

81

83

88

87

85

78

绝缘电阻/Ω

2.3*10¹¹

3.4*10¹¹

5.2*10¹¹

4.7*10¹¹

2.8*10¹¹

4.2*10¹⁰

飞溅性

轻微飞溅

严重飞溅

铜板腐蚀

无腐蚀

轻微腐蚀

锡珠/个

3

5

2

4

3

8

在20×的显微镜下观察锡珠，具体数据见表1。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims

1.一种自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂，其特征在于它由下述重量百分比的原料组分组成：

2.根据权利要求1所述自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂，其特征在于所述高温溶剂优选为二甘醇、二甘醇单甲醚、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。

3.根据权利要求1所述自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂，其特征在于所述高沸点有机溶剂为二乙二醇单己醚、三乙二醇单丁醚、三乙基卡必醇醚或三乙二醇乙醚中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂，其特征在于所述活性剂为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。

5.根据权利要求1所述自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂，其特征在于所述非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、异辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇单脂酸酯或聚乙二醇单油脂酸酯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂，其特征在于所述缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三唑、羟基苯并三唑或三乙胺中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述自动焊接机器人用焊锡丝中无卤助焊剂，其特征在于所述改性松香为水白松香、氢化松香、聚合松香、亚克力松香、歧化松香和丙烯酸改性松香中的一种或几种。