CN113118662B - 一种高抗坍塌性的焊锡丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及焊锡丝领域，具体公开了一种高抗坍塌性的焊锡丝及其制备方法。一种高抗坍塌性的焊锡丝，由以下重量百分比的原料制成：锡80‑83%，银2.7‑3.2%，铜0.3‑0.7%，松香2.2‑3.2%，活性剂2.0‑3.0%，溶剂5.0‑7.0%，触变剂3.0‑5.0%；所述触变剂选自有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺中的一种或多种；其制备方法为：将松香、活性剂、溶剂和触变剂混匀，得混合物A；将锡、银和铜熔融混匀，浇入模具，冷却制得棒体；将棒体和混合物A放入挤压机中，灌注、挤压、拉拔，制成焊锡丝。本申请的焊锡丝具有优良的触变性和抗坍塌性能；另外，本申请的制备方法具有操作简单、能够混匀原料的优点。
Description
技术领域
本申请涉及焊锡丝领域，更具体地说，它涉及一种高抗坍塌性的焊锡丝及其制备方法。
背景技术
焊锡丝主要是在焊接时作为填充金属或作为导电用的金属丝焊接材料，焊锡丝可分为松香型、免洗型、镀镍型、烧焊型和实芯型等类型。其中，松香型焊锡丝是借助松香对熔融焊料流动的提升作用，使熔融焊料更容易流动和接触被焊金属，一定程度上也可防止被焊金属表面出现氧化现象。
锡焊作业中常见的不良现象有以下几种：吃锡不良，现象为线路板的表面有部分未沾到锡，原因为线路板的表面附有油脂、氧化杂质等；形状不规则，常见的为芋头状，原因为熔融态的焊料的流动性较差，流动不均匀；坍塌，原因可能为焊料中含有较多的高沸点溶剂，在受热过程中，高沸点溶剂开始升温膨胀，但未达到挥发的温度，不能从焊料中挥发出去，持续性的膨胀容易造成已经成型的焊膏坍塌。针对坍塌现象，目前常用的解决措施是通过使用低沸点的溶剂进行改善。
针对上述中的相关技术，发明人认为，采用低沸点的溶剂虽然在一定程度上可以改善锡焊作业中的坍塌现象，但坍塌现象还是较为普遍，改善效果有待进一步提升。
发明内容
为了降低锡焊作业时出现坍塌的可能性，本申请提供一种高抗坍塌性的焊锡丝及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种高抗坍塌性的焊锡丝，采用如下的技术方案：
一种高抗坍塌性的焊锡丝，由以下重量百分比的原料制成：锡80-83%，银2.7-3.2%，铜0.3-0.7%，松香2.2-3.2%，活性剂2.0-3.0%，溶剂5.0-7.0%，触变剂3.0-5.0%；
所述触变剂选自有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，利用有机膨润土增强焊锡丝在焊接时的触变性,利用硬脂酸酰胺一方面可提高焊锡丝在焊接时的触变性,另一方面,借助硬脂酸酰胺的爽滑性和润滑性提高有机膨润土在焊料体系中的分散效果；利用油酸酰胺改善焊锡丝在熔融状态下的流动性和触变性，有利于熔融焊料对被焊金属的润湿和粘结，同时其具有的润滑性也可提高有机膨润土在焊料体系中的分散效果，从而可增强焊锡丝在焊接时的触变性，降低在焊接时出现拖尾和坍塌的可能性。
优选的，所述触变剂由重量比为（2-3）：（1-2）：（1-2）的有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合制成。
通过采用上述技术方案，按照特定的重量比进行添加有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺，使得原料组分能够发挥更好的协同效果，有助于提高焊锡丝在焊接时的触变性，降低了出现坍塌现象的可能性。
优选的，所述触变剂由重量比为2：1：1的有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合制成。
通过采用上述技术方案，按照特定的重量比进行添加有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺，使得原料组分能够发挥更好的协同效果，有助于提高焊锡丝在焊接时的触变性，降低了出现坍塌现象的可能性。
优选的，所述溶剂由重量比为1：（0.8-1.3）的乙二醇和乙二醇苯醚混合制成。
通过采用上述技术方案，添加特定掺量的低沸点溶剂乙二醇和高沸点溶剂乙二醇苯醚，在焊接过程中，低沸点溶剂预先达到沸点而从焊料体系中挥发除去，高沸点溶剂后续挥发，从而使得焊料在被焊金属表面扩展的过程中，焊料能够保持均一的混合状态进行扩展，从而确保了焊料具有较好的延展性、流动性和对被焊金属的触变性，降低了焊接时出现坍塌现象的可能性。
优选的，所述活性剂选自丁二酸、苯基丁二酸、柠檬酸和硬脂酸中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，可去除元器件和被焊金属表面的氧化层，有助于焊料润湿元器件和被焊金属。
优选的，所述松香由重量比为1：（2-4）的氢化松香和聚合松香混合制成。
通过采用上述技术方案，利用氢化松香和聚合松香的复配，使得二者能够更好的去除金属表面的氧化物，有助于焊料的扩散，同时可在焊料表面形成隔离层，降低了焊接面氧化的可能性，提升了焊接后的稳定性。
第二方面，本申请提供一种高抗坍塌性的焊锡丝的制备方法，采用如下的技术方案：
一种高抗坍塌性的焊锡丝的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比，将松香、活性剂、溶剂和触变剂混合，搅拌均匀，得混合物A；
S2、将锡、银和铜熔融混匀，浇入模具，冷却制得棒体；
S3、将棒体和混合物A放入挤压机中，灌注、挤压、拉拔，制成高抗坍塌性的焊锡丝。
通过采用上述技术方案，有利于制备具有高坍塌性能的焊锡丝。
优选的，步骤S1中，预先将有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合，然后再与松香、活性剂和溶剂混匀，制得混合物A。
通过采用上述技术方案，预先将有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺制成混匀体系，可降低有机膨润土在焊料体系中出现团聚的可能性，同时也有助于触变剂提升焊料的触变性，降低因分散不均而出现坍塌现象的可能性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请利用触变剂提升焊锡丝在熔融状态下对被焊金属的触变性，同时也提升了焊料的延展性和流动性，降低了焊料出现拖尾和坍塌的可能性。
2、本申请利用低沸点溶剂和高沸点溶剂在焊料体系中的有序挥发，进一步降低了焊料在焊接时出现坍塌的可能性。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中的原料来源见表1。
表1 各原料组分的来源
实施例
实施例1
一种高抗坍塌性的焊锡丝，由以下原料制备而成，828g锡，27g银；3g铜，32g松香，30g活性剂，50g溶剂，30g触变剂。锡选用锡块，银为银粉，铜为铜粉，松香由重量比1:2的氢化松香和聚合松香混合而成，活性剂为丁二酸，溶剂由重量比为1:0.8的乙二醇和乙二醇苯醚混合而成，触变剂由重量比为2:1:1的有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合而成。
焊锡丝的具体制备方法如下：
S1、先将有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混匀，制成触变剂，再将松香、活性剂、溶剂和触变剂混合，搅拌均匀，得混合物A；
S2、将锡块、银粉和铜粉置于熔炉机中，于300℃条件下熔融，将熔融的混合物浇入模具中，冷却后制成棒体；
S3、将棒体安装到挤压机中，同时将液态的混合物A导入挤压机中，通过灌注挤压拉拔的方式，制成规定线径的焊锡丝。
实施例2
一种高抗坍塌性的焊锡丝，由以下原料制备而成，830g锡，29g银；5g铜，23g松香，26g活性剂，55g溶剂，32g触变剂。锡选用锡块，银为银粉，铜为铜粉，松香为氢化松香，活性剂为苯基丁二酸，溶剂由重量比为1:0.8的乙二醇和乙二醇苯醚混合而成，触变剂由重量比为2:1:1的有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合而成。
焊锡丝的制备方法同实施例1。
实施例3
一种高抗坍塌性的焊锡丝，由以下原料制备而成，812g锡，27g银；4g铜，25g松香，22g活性剂，70g溶剂，40g触变剂。锡选用锡块，银为银粉，铜为铜粉，松香为氢化松香，活性剂为柠檬酸，溶剂由重量比为1:0.8的乙二醇和乙二醇苯醚混合而成，触变剂由重量比为2:1:1的有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合而成。
焊锡丝的制备方法同实施例1。
实施例4
一种高抗坍塌性的焊锡丝，由以下原料制备而成，800g锡，32g银；7g铜，22g松香，22g活性剂，67g溶剂，50g触变剂。锡选用锡块，银为银粉，铜为铜粉，松香为聚合松香，活性剂为硬脂酸，溶剂由重量比为1:0.8的乙二醇和乙二醇苯醚混合而成，触变剂由重量比为2:1:1的有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合而成。
焊锡丝的制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于，松香由重量比1:3的氢化松香和聚合松香混合而成。
实施例6
本实施例与实施例1的区别仅在于，松香由重量比1:4的氢化松香和聚合松香混合而成。
实施例7
本实施例与实施例1的区别仅在于，溶剂由重量比为1:1.1的乙二醇和乙二醇苯醚混合而成。
实施例8
本实施例与实施例1的区别仅在于，溶剂由重量比为1:1.3的乙二醇和乙二醇苯醚混合而成。
实施例9
本实施例与实施例1的区别仅在于，触变剂由重量比为2.5:1.6:1.7的有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合而成。
实施例10
本实施例与实施例1的区别仅在于，触变剂由重量比为3:2:2的有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合而成。
实施例11
本实施例与实施例1的区别仅在于，触变剂由重量比为4:1:1的有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合而成。
实施例12
本实施例与实施例1的区别仅在于，将有机膨润土替换为等量的硬脂酸酰胺。
实施例13
本实施例与实施例1的区别仅在于，将硬脂酸酰胺替换为等量的油酸酰胺。
实施例14
本实施例与实施例1的区别仅在于，将油酸酰胺替换为等量的有机膨润土。
实施例15
本实施例与实施例1的区别仅在于，步骤S1中，将有机膨润土、硬脂酸酰胺、油酸酰胺、松香、活性剂和溶剂直接混合，搅拌均匀，得混合物A。
对比例
对比例1
以公布号为CN104690441B的专利中的实施例1作为本对比例，焊锡丝的具体制备方法如下：将0.40kg锡及0.05kg铝加入到高频炉中，并在高频炉内加热到1300℃，搅拌混匀，持续加热30min，之后冷却得到第一合金。按照同样方法，将0.8kg锡和0.1kg磷制成第二合金，将280kg锡和35kg铜制成到第三合金，将4kg锡和0.5kg镍制成第四合金。将0.45kg的第一合金、0.9kg的第二合金、315kg的第三合金、4.5kg的第四合金及214.7kg的锡混合加入到融合炉中，加热到500℃，搅拌混匀，继续加热15min，冷却，得到锡合金熔液，将锡合金熔液冷却成型，得到锡条。
将18kg氢化松香加入到松香桶中，加热至100℃，氢化松香融化后，将0.375kg辛二酸、0.625kg己二酸、0.125kg二已胺盐酸盐及0.125kg EDTA加入到松香桶内，搅拌。当辛二酸、己二酸、二已胺盐酸盐及EDTA融化至融化临界点状态时，将0.75kg的乙醇加入到松香桶中，保持温度，并继续加热30min，之后，冷却得到助焊剂。
将助焊剂及锡条放入挤压机中，通过挤压机得到焊锡丝，其中，焊锡丝直径为1mm。
焊锡丝的各参数如下：助焊剂与锡合金的质量比为4：107.11，锡合金中的锡、铝、磷、铜、镍的质量比为92.98：0.01：0.02：7：0.1。助焊剂中的松香与活性剂的质量比9：1，活性剂中的辛二酸、己二酸、二已胺盐酸盐、EDTA、乙醇的质量比为3：5：1：1：6。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于，触变剂为氢化蓖麻油。
性能检测试验
锡珠测试：参考JIS-Z-3284对各实施例和各对比例中的焊锡丝进行检测，划分等级。等级1：无锡珠；等级2：锡珠数小于3个，且尺寸不能超过75μm；等级3：锡珠数量超过3个，但不成环，且尺寸不超过75μm。
触变指数：参考IPC-TM-650，利用NDJ-7型旋转式粘度计分别测出6rpm剪切速率下焊料的粘度和60rpm剪切速率下焊料的粘度，分别计算出各实施例和各对比例中的焊锡丝的触变指数。触变指数反映的是焊料在外力作用下改变形态的快慢程度，一般良好的触变指数值在0.4-0.6，触变指数=（6rpm剪切速率下焊料的粘度）/（60rpm剪切速率下焊料的粘度）。
热坍塌测试：参照IPC-TM-650，采用0.1mm厚度的模板，在150℃下保持15min后冷却至室温，观察锡膏是否桥连。
表2 性能检测结果
参照表2，实施例1至实施例4、对比例1中，实施例1至实施例4中的焊锡丝具有更好的触变性，且0.20-0.30mm的间距均未发生桥连现象，表明本申请公开的焊锡丝具有优良的抗坍塌性能。
实施例1、实施例9至实施例11中，实施例11中焊锡丝的触变指数小于实施例1、实施例9和实施例10，表明参照本申请公开的重量比进行配制触变剂，有利于有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺发挥更好的协同效果，有助于提升焊锡丝的触变性，降低焊锡丝在焊接过程中出现坍塌现象的可能性。
对比例2、实施例1、实施例12至实施例14中，实施例1中的焊锡丝表现出更优的触变性，且未发生桥连现象，表明本申请中添加的有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺能够发挥协同作用，能够降低焊锡丝在焊接时出现坍塌现象的可能性。
实施例15与实施例1相比，实施例15中的焊料在0.20-0.30mm的间距出现桥连现象，表明本申请预先将有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合制成触变剂，有助于提升触变剂在焊料体系中的分散效果，从而可确保触变剂能够更好的提升焊锡丝的触变性，降低焊锡丝在焊接时出现坍塌现象的可能性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种高抗坍塌性的焊锡丝，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：锡80-83%，银2.7-3.2%，铜0.3-0.7%，松香2.2-3.2%，活性剂2.0-3.0%，溶剂5.0-7.0%，触变剂3.0-5.0%；
所述触变剂选自有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种高抗坍塌性的焊锡丝，其特征在于：所述触变剂由重量比为（2-3）：（1-2）：（1-2）的有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合制成。
3.根据权利要求2所述的一种高抗坍塌性的焊锡丝，其特征在于：所述触变剂由重量比为2：1：1的有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合制成。
4.根据权利要求1所述的一种高抗坍塌性的焊锡丝，其特征在于：所述溶剂由重量比为1：（0.8-1.3）的乙二醇和乙二醇苯醚混合制成。
5.根据权利要求1所述的一种高抗坍塌性的焊锡丝，其特征在于：所述活性剂选自丁二酸、苯基丁二酸、柠檬酸和硬脂酸中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种高抗坍塌性的焊锡丝，其特征在于：所述松香由重量比为1：（2-4）的氢化松香和聚合松香混合制成。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的高抗坍塌性的焊锡丝的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、按配比，将松香、活性剂、溶剂和触变剂混合，搅拌均匀，得混合物A；
S2、将锡、银和铜熔融混匀，浇入模具，冷却制得棒体；
S3、将棒体和混合物A放入挤压机中，灌注、挤压、拉拔，制成高抗坍塌性的焊锡丝。
8.根据权利要求7所述的一种高抗坍塌性的焊锡丝的制备方法，其特征在于：步骤S1中，预先将有机膨润土、硬脂酸酰胺和油酸酰胺混合，然后再与松香、活性剂和溶剂混匀，制得混合物A。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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