CN113118666B - 锡丝用助焊剂及制备其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锡丝用助焊剂及制备其方法，其中，助焊剂包括以下组分：活性剂4‑10％、成膜剂5‑8％、缓冲剂2‑6％、表面活性剂2‑4％，其余为助焊剂载体；助焊剂载体为酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体的混合物。使用酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体的混合物代替松香类助焊剂载体。在助焊剂受热过程中，酸酐类助焊剂载体受热分解成相应的酸以去除待焊件表面的氧化膜。助焊剂载体受热时分解速度也较快，产生的烟雾少，能够快速挥发，烟雾持续时长也较短，有效地降低了对操作人员的伤害。而且，焊接完成后的残留物较少，残留物不会吸收所处环境中的水分，即使电子产品长期处于高温高湿环境中，也不存在电气绝缘性能的安全隐患。

Description

锡丝用助焊剂及制备其方法

技术领域

本发明涉及电子焊接技术领域，尤其涉及一种锡丝用助焊剂及制备其方法。

背景技术

现如今，电子产品的焊接方式趋向于多样化发展，应用于不同焊接方式的焊料也应运而生。焊料包括锡膏、锡条和锡丝等。其中，锡膏可以应用于表面贴装再流焊工艺，锡条可以应用于波峰焊接工艺，锡丝可以应用于手工烙铁焊接工艺和高频感应焊接工艺。其中，锡丝中含有较大比重助焊剂。助焊剂中含有较大比重(70-90％)助焊剂载体。

目前，使用传统的锡丝用助焊剂进行电子产品的焊接时，持续性产生烟雾，对操作人员造成持续性伤害。

发明内容

为解决使用传统的锡丝用助焊剂进行电子产品的焊接时，持续性产生烟雾，对操作人员造成持续性伤害的问题，本发明提供一种锡丝用助焊剂及制备其方法。

为实现本发明目的提供的一种锡丝用助焊剂，包括以下质量百分比计的组分：

活性剂4-10％、成膜剂5-8％、缓冲剂2-6％、表面活性剂2-4％，其余为助焊剂载体；

助焊剂载体为酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体的混合物。

在其中一个具体实施例中，助焊剂载体包括以下质量百分比计的组分：

酰胺类助焊剂载体20-30％和酸酐类助焊剂载体50-60％。

在其中一个具体实施例中，酰胺类助焊剂载体为丁二酸酰胺或硬脂酸酰胺。

在其中一个具体实施例中，酸酐类助焊剂载体为丁二酸酐或NA酸酐。

在其中一个具体实施例中，活性剂为丁二酸、戊二酸、丙二酸、己二酸、水杨酸、二羟甲基丙酸中的至少一种。

在其中一个具体实施例中，成膜剂为聚乙二醇或树脂类成膜剂。

在其中一个具体实施例中，树脂类成膜剂为丙烯酸树脂或松香酸甘油酯。

在其中一个具体实施例中，缓冲剂为乙二醇、四甘醇、三丙二醇丁醚、γ-丁内酯中的至少一种。

在其中一个具体实施例中，表面活性剂为磷酸-2-乙基己酯、1，2-环氧-3-苯氧基丙烷、十六酸季戊四醇酯中的至少一种。

基于同一构思的一种制备上述任一具体实施例提供的锡丝用助焊剂的方法，包括以下步骤：

将酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体混合，于160℃的温度下溶解，制得第一混合物；

于150℃的温度下，向第一混合物中加入上述量的活性剂，制得第二混合物；

于130℃的温度下，向第二混合物中加入上述量的成膜剂，制得第三混合物；

于110℃的温度下，向第三混合物中依次加入上述量的缓冲剂和上述量的表面活性剂，制得锡丝用助焊剂。

本发明的有益效果：本发明的锡丝用助焊剂中的助焊剂载体一方面在焊接温度下能够在焊点上形成致密的保护膜，另一方面作为其他成分的载体，使助焊剂均匀分布。相对传统的锡丝用助焊剂，使用酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体的混合物代替松香类助焊剂载体。在助焊剂受热过程中，酸酐类助焊剂载体受热分解成相应的酸以去除待焊件表面的氧化膜，起到助焊的作用。酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体受热分解速度较快，产生的烟雾少，能够快速挥发，烟雾持续时长也较短，有效地降低了对操作人员的伤害。而且，酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体的混合物相对松香类助焊剂载体，焊接完成后的残留物较少，残留物不会吸收电子产品所处环境中的水分，即使电子产品长期处于高温高湿环境中，也不存在电气绝缘性能的安全隐患。另外，焊接后残留物具有良好的热稳定性，不易发生潮解。整体上，助焊剂中不含卤元素，残留物对焊点的腐蚀程度较小，降低了电子产品失效的风险。

具体实施方式

本发明提供一种锡丝用助焊剂，包括以下质量百分比计的组分：活性剂4-10％、成膜剂5-8％、缓冲剂2-6％、表面活性剂2-4％，其余为助焊剂载体。其中，助焊剂载体为酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体的混合物。

在此实施例中，活性剂在焊接温度下能够去除活性剂在焊接温度下能够去除待焊件表面的氧化物，并形成保护层，防止待焊件表面再次被氧化，提高了待焊件表面的湿润性。在焊接完成后，成膜剂会在焊接点的表面形成较高致密性的保护膜，降低焊点被再次氧化的可能性，降低对焊点的腐蚀程度。缓冲剂具有缓冲热量释放速度的作用，避免了因加热剧烈集中挥发造成焊料飞溅或严重溢流的现象发生。表面活性剂能够降低助焊剂的表面张力，增加助焊剂与待焊件表面的亲润性。助焊剂载体一方面在焊接温度下能够在焊点上形成致密的保护膜，另一方面作为其他成分的载体，使助焊剂均匀分布。相对传统的锡丝用助焊剂，使用酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体的混合物代替松香类助焊剂载体。在助焊剂受热过程中，酸酐类助焊剂载体受热分解成相应的酸以去除待焊件表面的氧化膜，起到助焊的作用。酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体受热分解速度较快，产生的烟雾少，能够快速挥发，烟雾持续时长也较短，有效地降低了对操作人员的伤害。而且，酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体的混合物相对松香类助焊剂载体，焊接完成后的残留物较少，残留物不会吸收电子产品所处环境中的水分，即使电子产品长期处于高温高湿环境中，也不存在电气绝缘性能的安全隐患。另外，焊接后残留物具有良好的热稳定性，不易发生潮解。整体上，助焊剂中不含卤元素，残留物对焊点的腐蚀程度较小，降低了电子产品失效的风险。

在本发明一具体实施例中，助焊剂载体包括以下质量百分比计的组分：酰胺类助焊剂载体20-30％和酸酐类助焊剂载体50-60％。具体地，酰胺类助焊剂载体为丁二酸酰胺或硬脂酸酰胺。酸酐类助焊剂载体为丁二酸酐或NA酸酐(内次甲基四氢苯酐)。其中，酸酐类助焊剂载体受热分解成相应的酸以去除待焊件表面的氧化膜，起到助焊的作用。酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体受热分解速度较快，产生的烟雾少，能够快速挥发，烟雾持续时长也较短，有效地降低了对操作人员的伤害。而且，焊接后的残留物较少，残留物不会吸收电子产品所处环境中的水分，即使电子产品长期处于高温高湿环境中，也不存在电气绝缘性能的安全隐患。另外，焊接后残留物具有良好的热稳定性，不易发生潮解。

在本发明一具体实施例中，活性剂为丁二酸、戊二酸、丙二酸、己二酸、水杨酸、二羟甲基丙酸中的至少一种。丁二酸、戊二酸、丙二酸、己二酸、水杨酸和二羟甲基丙酸为小分子有机酸，活化温度较小，受热时能够快速地去除待焊件表面的氧化物，实现快速润湿上锡的目的。

在本发明一具体实施例中，成膜剂为聚乙二醇或树脂类成膜剂。此处，需要说明的是，PEG为PEG-600(平均分子量为600的聚乙二醇)或PEG-1000(平均分子量为1000的聚乙二醇)。采用聚乙二醇作为成膜剂，基本无酸值，对焊点的腐蚀程度极地，并提高了焊点的防腐蚀性能。采用树脂类成膜剂作为成膜剂，具有较好地耐热性能。具体地，树脂类成膜剂为丙烯酸树脂或松香酸甘油酯。

在本发明一具体实施例中，缓冲剂为乙二醇、四甘醇、三丙二醇丁醚、γ-丁内酯中的至少一种。在助焊剂受热前期，缓冲剂中的部分液体成分受热挥发，避免了因加热剧烈集中挥发造成焊料飞溅或严重溢流的现象发生，起到了缓冲热量释放速度的作用。

在本发明一具体实施例中，表面活性剂为磷酸-2-乙基己酯(AP-8磷酸-2-乙基己酯)、1，2-环氧-3-苯氧基丙烷(苯基缩水甘油醚MF-100A)、十六酸季戊四醇酯中的至少一种，能够降低助焊剂的表面张力，增加助焊剂与待焊件表面的亲润性。

本发明还提供一种制备上述任一具体实施例提供的锡丝用助焊剂的方法，包括以下步骤：

将酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体混合，于160℃的温度下溶解，制得第一混合物。

在此步骤中，将上述量的酰胺类助焊剂载体和上述量的酸酐类助焊剂载体置于反应釜内，设定反应釜的加热温度为160℃，酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体在反应釜内受热熔化。待一部分助焊剂载体熔化后，开启搅拌装置，设定转速为100r/min，直至助焊剂载体完全熔化，以制得第一混合物。

于150℃的温度下，向第一混合物中加入上述量的活性剂，制得第二混合物。

在此步骤中，待助焊剂载体在反应釜内完全熔化后，设定反应釜的加热温度为150℃，反应釜自然降温至150℃时，设定转速为240r/min，向反应釜内加入上述量的活性剂，活性剂在反应釜内完全溶解于第一混合物以形成第二混合物。

于130℃的温度下，向第二混合物中加入上述量的成膜剂，制得第三混合物。

在此步骤中，待活性剂完全溶解于第一混合物后，设定反应釜的加热温度为130℃，反应釜自然降温至130℃时，向反应釜内加入上述量的成膜剂，成膜剂在反应釜内完全溶解于第二混合物以形成第三混合物。

于110℃的温度下，向第三混合物中依次加入上述量的缓冲剂和上述量的表面活性剂，制得锡丝用助焊剂。

在此步骤中，待成膜剂在反应釜内完全溶解于第二混合物后，设定反应釜的加热温度为110℃，反应釜自然降温至110℃时，向反应釜内依次加入上述量的缓冲剂和上述量的表面活性剂，缓冲剂和表面活性剂完全溶解于第三混合物以形成锡丝用助焊剂。关闭反应釜，待锡丝用助焊剂自然冷却至室温时，将反应釜内的助焊剂转移至储存容器内以备用。

实施例1

锡丝用助焊剂包括以下质量百分比计的组分：

锡丝用助焊剂制备过程如下：

(1)将硬脂酸酰胺30％和丁二酸酐52％置于洁净的反应釜内，设定反应釜的加热温度为160℃，硬脂酸酰胺和丁二酸酐在反应釜内受热熔化。待一部分助焊剂载体熔化后，开启搅拌装置，设定转速为100r/min，直至助焊剂载体完全熔化，以制得第一混合物；

(2)待助焊剂载体在反应釜内完全熔化后，设定反应釜的加热温度为150℃，反应釜自然降温至150℃时，设定转速为240r/min，向反应釜内依次加入丁二酸2％、丙二酸2％和水杨酸2％，丁二酸、丙二酸和水杨酸在反应釜内完全溶解于第一混合物以形成第二混合物；

(3)待丁二酸、丙二酸和水杨酸完全溶解于第一混合物后，设定反应釜的加热温度为130℃，反应釜自然降温至130℃时，向反应釜内加入6％的PEG-1000，PEG-1000在反应釜内完全溶解于第二混合物以形成第三混合物；

(4)待PEG-1000在反应釜内完全溶解于第二混合物后，设定反应釜的加热温度为110℃，反应釜自然降温至110℃时，向反应釜内依次加入三丙二醇丁醚4％和2％的苯基缩水甘油醚MF-100A，三丙二醇丁醚和苯基缩水甘油醚MF-100A完全溶解于第三混合物以形成锡丝用助焊剂。关闭反应釜，待锡丝用助焊剂自然冷却至室温时，将反应釜内的助焊剂转移至储存容器内以备用。

实施例2

锡丝用助焊剂包括以下质量百分比计的组分：

锡丝用助焊剂制备过程如下：

(1)将丁二酸酰胺23％和NA酸酐60％置于洁净的反应釜内，设定反应釜的加热温度为160℃，丁二酸酰胺和NA酸酐在反应釜内受热熔化。待一部分助焊剂载体熔化后，开启搅拌装置，设定转速为100r/min，直至助焊剂载体完全熔化，以制得第一混合物；

(2)待助焊剂载体在反应釜内完全熔化后，设定反应釜的加热温度为150℃，反应釜自然降温至150℃时，设定转速为240r/min，向反应釜内依次加入丁二酸2％、戊二酸3％和二羟甲基丙酸2％，丁二酸、戊二酸和二羟甲基丙酸在反应釜内完全溶解于第一混合物以形成第二混合物；

(3)待丁二酸、戊二酸和二羟甲基丙酸完全溶解于第一混合物后，设定反应釜的加热温度为130℃，反应釜自然降温至130℃时，向反应釜内加入5％的PEG-600，PEG-600在反应釜内完全溶解于第二混合物以形成第三混合物；

(4)待PEG-600在反应釜内完全溶解于第二混合物后，设定反应釜的加热温度为110℃，反应釜自然降温至110℃时，向反应釜内依次加入四甘醇3％和AP-8磷酸-2-乙基己酯2％，四甘醇和AP-8磷酸-2-乙基己酯完全溶解于第三混合物以形成锡丝用助焊剂。关闭反应釜，待锡丝用助焊剂自然冷却至室温时，将反应釜内的助焊剂转移至储存容器内以备用。

实施例3

锡丝用助焊剂包括以下质量百分比计的组分：

锡丝用助焊剂的制备过程如下：

(1)将丁二酸酰胺20％和丁二酸酐60％置于洁净的反应釜内，设定反应釜的加热温度为160℃，丁二酸酰胺和丁二酸酐在反应釜内受热熔化。待一部分助焊剂载体熔化后，开启搅拌装置，设定转速为100r/min，直至助焊剂载体完全熔化，以制得第一混合物；

(2)待助焊剂载体在反应釜内完全熔化后，设定反应釜的加热温度为150℃，反应釜自然降温至150℃时，设定转速为240r/min，向反应釜内依次加入戊二酸3％、己二酸2％和水杨酸3％，戊二酸、己二酸和水杨酸在反应釜内完全溶解于第一混合物以形成第二混合物；

(3)待戊二酸、己二酸和水杨酸完全溶解于第一混合物后，设定反应釜的加热温度为130℃，反应釜自然降温至130℃时，向反应釜内加入丙烯酸树脂5％，丙烯酸树脂在反应釜内完全溶解于第二混合物以形成第三混合物；

(4)待丙烯酸树脂在反应釜内完全溶解于第二混合物后，设定反应釜的加热温度为110℃，反应釜自然降温至110℃时，向反应釜内依次加入乙二醇4％和十六酸季戊四醇酯3％，乙二醇和十六酸季戊四醇酯完全溶解于第三混合物以形成锡丝用助焊剂。关闭反应釜，待锡丝用助焊剂自然冷却至室温时，将反应釜内的助焊剂转移至储存容器内以备用。

实施例4

锡丝用助焊剂包括以下质量百分比计的组分：

锡丝用助焊剂的制备过程如下：

(1)将丁二酸酰胺20％和丁二酸酐61％置于洁净的反应釜内，设定反应釜的加热温度为160℃，丁二酸酰胺和丁二酸酐在反应釜内受热熔化。待一部分助焊剂载体熔化后，开启搅拌装置，设定转速为100r/min，直至助焊剂载体完全熔化，以制得第一混合物；

(2)待助焊剂载体在反应釜内完全熔化后，设定反应釜的加热温度为150℃，反应釜自然降温至150℃时，设定转速为240r/min，向反应釜内依次加入丁二酸3％、丙二酸2％和二羟甲基丙酸2％，丁二酸、丙二酸和二羟甲基丙酸在反应釜内完全溶解于第一混合物以形成第二混合物；

(3)待丁二酸、丙二酸和二羟甲基丙酸完全溶解于第一混合物后，设定反应釜的加热温度为130℃，反应釜自然降温至130℃时，向反应釜内加入松香酸甘油酯5％，松香酸甘油酯在反应釜内完全溶解于第二混合物以形成第三混合物；

(4)待松香酸甘油酯在反应釜内完全溶解于第二混合物后，设定反应釜的加热温度为110℃，反应釜自然降温至110℃时，向反应釜内依次加入乙二醇2％、γ-丁内酯3％和AP-8磷酸-2-乙基己酯2％，乙二醇、γ-丁内酯和AP-8磷酸-2-乙基己酯完全溶解于第三混合物以形成锡丝用助焊剂。关闭反应釜，待锡丝用助焊剂自然冷却至室温时，将反应釜内的助焊剂转移至储存容器内以备用。

对实施例1-4进行检测，测试结果如下表所示：

以上测试结果显示，实施例1-4的锡丝用助焊剂在扩展率、焊接后的绝缘电阻方面均满足焊接要求，可应用于电子产品封装焊接工艺。其中，焊接时烟雾释放时间较为短促，飞溅现象轻微，卤素含量为零，大大降低了焊点的腐蚀性，提高了焊点长期应用的可靠性，而且对操作人员身体健康以及环境污染的影响降到了最低，非常满足当今电子产品封装焊接的工艺要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一个具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明的构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种锡丝用助焊剂，其特征在于，包括以下质量百分比计的组分：

活性剂4-10％、成膜剂5-8％、缓冲剂2-6％、表面活性剂2-4％，其余为助焊剂载体；

所述助焊剂载体为酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体的混合物；

所述助焊剂载体包括以下质量百分比计的组分：

所述酰胺类助焊剂载体20-30％和所述酸酐类助焊剂载体50-60％；

所述酰胺类助焊剂载体为丁二酸酰胺或硬脂酸酰胺；

所述酸酐类助焊剂载体为丁二酸酐或NA酸酐；

所述缓冲剂为乙二醇、四甘醇、三丙二醇丁醚、γ-丁内酯中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的锡丝用助焊剂，其特征在于，所述活性剂为丁二酸、戊二酸、丙二酸、己二酸、水杨酸、二羟甲基丙酸中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的锡丝用助焊剂，其特征在于，所述成膜剂为聚乙二醇或树脂类成膜剂。

4.根据权利要求3所述的锡丝用助焊剂，其特征在于，所述树脂类成膜剂为丙烯酸树脂或松香酸甘油酯。

5.根据权利要求1所述的锡丝用助焊剂，其特征在于，所述表面活性剂为磷酸-2-乙基己酯、1，2-环氧-3-苯氧基丙烷、十六酸季戊四醇酯中的至少一种。

6.一种制备权利要求1至5任一项所述的锡丝用助焊剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述酰胺类助焊剂载体和酸酐类助焊剂载体混合，于160℃的温度下溶解，制得第一混合物；

于150℃的温度下，向所述第一混合物中加入上述量的所述活性剂，制得第二混合物；

于130℃的温度下，向所述第二混合物中加入上述量的所述成膜剂，制得第三混合物；

于110℃的温度下，向所述第三混合物中依次加入上述量的所述缓冲剂和上述量的所述表面活性剂，制得所述锡丝用助焊剂。