CN113118667A - 锡丝用助焊剂、制备其方法及无铅焊锡丝 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锡丝用助焊剂、制备其方法及无铅焊锡丝，其中，锡丝用助焊剂包括以下组分：活性剂4 10％、中和缓释剂5 15％、缓蚀剂0.5 1.0％，其余为助焊剂载体；中和缓释剂为松油醇、松节油、液态蓖麻油、三乙醇胺、油酸中的至少一种。在助焊剂受热前期，中和缓释剂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。同时，中和缓释剂能够中和残留物中的酸性物质，防止残留物腐蚀母材。整体上，能够有效地控制焊接过程中残留物的溢流，残留物极少，无需再对残留物进行清洗，降低了制造成本。同时，有效地避免了残留物腐蚀线束的现象发生，改善了电子产品的电学性能和安全性。

Description

锡丝用助焊剂、制备其方法及无铅焊锡丝
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、制备其方法及无铅焊锡丝。
背景技术
随着电子制造业的快速发展，汽车线束的焊接方式也发生了巨大的变化。采用手工烙铁焊接的方式焊接汽车线束和固定端子，加热效率较低，焊接质量也较低，严重制约了生产效率，人工成本也较高。而且，手工烙铁焊接的方式不适用于体型较大的固定端子。逐渐地，手工烙铁焊接的方式被高频感应焊接的方式取代。高频感应焊接利用电磁原理，使待焊接的母材(汽车线束和固定端子)产生感应电流。再利用高频电流的集肤效应和邻近效应，使电流高度集中于待焊接的母材的边沿。然后，利用待焊接的母材自身的电阻产生热，以使待焊接母材的边沿达到焊接所需温度。再将焊锡丝与待焊接处直接接触，焊锡丝在待焊接处熔融以完成焊接任务。如此，大大提高了加热效率和生产效率，而且，这种焊接方式也适用于体型较大的固定端子。
通常，固定端子的侧面开设有插孔，顶面开设有填料孔。汽车线束的端部能够通过插孔插入固定端子内。焊锡丝或其他焊料通过填料孔填入固定端子内。高频感应设备加热固定端子以完成焊接任务。然而，使用传统的锡丝用助焊剂采用高频感应焊接方式焊接固定端子和汽车线束时，焊料溢流现象较为严重。
发明内容
为解决使用传统的锡丝用助焊剂采用高频感应焊接方式焊接固定端子和汽车线束时，焊料溢流现象较为严重的问题，本发明提供一种锡丝用助焊剂、制备其方法及无铅焊锡丝。
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％、中和缓释剂5 15％、缓蚀剂0.5 1.0％，其余为助焊剂载体；
中和缓释剂为松油醇、松节油、液态蓖麻油、三乙醇胺、油酸中的至少一种。
在其中一个具体实施例中，中和缓释剂为松油醇和三乙醇胺按质量比1：1组成。
在其中一个具体实施例中，中和缓释剂为液态蓖麻油和三乙醇胺按质量比5：3组成。
在其中一个具体实施例中，中和缓释剂为松节油和油酸按质量比1：1组成。
在其中一个具体实施例中，活性剂为硬脂酸、棕榈酸、二十四酸、壬二酸、十二烷二酸、月桂酸、丁二酸酰胺、丁二酸酐、二乙胺盐酸盐、环己胺溴氢酸盐中的至少一种。
在其中一个具体实施例中，缓蚀剂为苯并三氮唑。
在其中一个具体实施例中，助焊剂载体为KE-604松香、TSR-685松香、氢化蓖麻油、ST改性氢化蓖麻油中的至少一种。
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：
将上述量的助焊剂载体于160℃的温度下溶解，得第一溶解物；
于160℃的温度下，将上述量的活性剂加入第一溶解物中进行溶解，制得第二溶解物；
向第二溶解物中依次加入中和缓释剂和缓蚀剂，于120℃的温度下溶解，得到锡丝用助焊剂。
基于同一构思的一种无铅焊锡丝，包括以下质量百分比计的组分：
锡基合金粉末97 98.5％和上述任一具体实施例提供的助焊剂1.5 3％。
在其中一个具体实施例中，锡基合金粉末为SnCu0.7、SnAg0.3Cu0.7和SnSb5中的任意一种。
本发明的有益效果：本发明的锡丝用助焊剂中的活性剂在焊接温度下能够去除待焊接的母材表面的氧化物，并形成保护层，防止待焊接的母材表面再次被氧化，提高了待焊接的母材表面的湿润性。缓蚀剂可以抑制助焊剂中的活性剂对待焊接母材产生的腐蚀。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。在助焊剂受热前期，中和缓释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。同时，中和缓释剂能够中和助焊剂中的酸性物质，防止残留的酸性物质腐蚀母材。整体上，不含铅元素，较为环保。还能够有效地控制焊接过程中残留物的溢出和流淌，减少了残留物，无需再对残留物进行清洗，降低了制造成本，减少了能源的损耗，加强了对环境的保护。同时，有效地避免了残留物腐蚀线束的现象发生，改善了电子产品的电学性能和安全性。
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％、中和缓释剂5 15％、缓蚀剂0.5 1.0％，其余为助焊剂载体。其中，中和缓释剂为松油醇、松节油、液态蓖麻油、三乙醇胺、油酸中的至少一种。
在此实施例中，活性剂在焊接温度下能够去除待焊接的母材表面的氧化物，并形成保护层，防止待焊接的母材表面再次被氧化，提高了待焊接的母材表面的湿润性。缓蚀剂可以抑制助焊剂中的活性剂对待焊接母材产生的腐蚀。其会与待焊接母材发生化学反应，在待焊接母材基材表面形成一定厚度的沉淀膜。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。中和缓释剂具有缓冲热量释放速度以及中和酸值以减缓待焊接母材遭受腐蚀的作用。其中，中和缓释剂为松油醇、松节油、液态蓖麻油、三乙醇胺、油酸中的至少一种。在助焊剂受热前期，中和缓释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。同时，中和缓释剂能够中和助焊剂中的酸性物质，防止残留的酸性物质腐蚀母材。整体上，不含铅元素，符合欧盟《关于限制在电子电设备中使用某些有害成分的指令》中有关铅含量的规定，较为环保，还能够有效地控制焊接过程中残留物的溢出和流淌，减少了残留物，无需再对残留物进行清洗，降低了制造成本，减少了能源的损耗，加强了对环境的保护。同时，有效地避免了残留物腐蚀线束的现象发生，改善了电子产品的电学性能和安全性。
在本发明一具体实施例中，中和缓释剂为松油醇和三乙醇胺按质量比1：1组成。在助焊剂受热前期，松油醇和三乙醇胺组成的混合物中部分液体成分热量挥发出去，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。同时，三乙醇胺起到一定的中和酸性物质的作用。
在本发明另一具体实施例中，中和缓释剂为液态蓖麻油和三乙醇胺按质量比5：3组成。在助焊剂受热前期，液态蓖麻油和三乙醇胺组成的混合物中部分液体成分热量挥发出去，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。同时，三乙醇胺起到一定的中和酸性物质的作用。
在本发明又一具体实施例中，中和缓释剂为松节油和油酸按质量比1：1组成。在助焊剂受热前期，松节油和油酸组成的混合物中部分液体成分热量挥发出去，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，活性剂为硬脂酸、棕榈酸、二十四酸、壬二酸、十二烷二酸、月桂酸、丁二酸酰胺、丁二酸酐、二乙胺盐酸盐、环己胺溴氢酸盐中的至少一种。采用高沸点的有机酸作为活性剂可以避免在高温加热时发生剧烈反应，减少了熔融产生的气体，从而降低了气体引发助焊剂严重溢流现象发生的可能性。
在本发明一具体实施例中，缓蚀剂为苯并三氮唑，其能够与助焊剂的残留物发生氧化还原反应，降低残留物中活性剂对固定端子和汽车线束的腐蚀性。
在本发明一具体实施例中，助焊剂载体为KE-604松香、TSR-685松香、氢化蓖麻油、ST改性氢化蓖麻油中的至少一种。其中，KE-604松香和TSR-685松香为结构较为稳定的高软化点松香，能够在焊接点形成致密保护膜，增强绝缘性能。氢化蓖麻油与ST改性氢化蓖麻油属于稳定的聚酰胺蜡系触变剂，酸值较低，热稳定性较好，改善助焊剂处于熔融状态时的流动状态。
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：
将上述量的助焊剂载体于160℃的温度下溶解，得第一溶解物。
在此步骤中，将上述量的助焊剂载体置于反应釜内，设定反应釜的反应温度为160℃，反应釜开始加热助焊剂载体，使助焊剂载体全部熔化，以得到第一溶解物。
于160℃的温度下，将上述量的活性剂加入第一溶解物中进行溶解，制得第二溶解物。
在此步骤中，待反应釜内的助焊剂载体全部熔化后，开启搅拌装置，并设定转速为200r/min。将上述量的活性剂置于反应釜内，活性剂在160℃的温度下进行熔化，并与助焊剂载体进行混合，以制得第二溶解物。
向第二溶解物中依次加入中和缓释剂和缓蚀剂，于120℃的温度下溶解，得到锡丝用助焊剂。
在此步骤中，待活性剂完全溶解于助焊剂载体中后，设定反应釜的反应温度为120℃。待反应釜内温度下降至120℃时，将中和缓释剂和缓蚀剂依次置于反应釜内。此处，需要说明的是，搅拌装置处于开启状态，转速为200r/min。中和缓释剂和缓蚀剂完全溶解于第二溶解物中，以制得锡丝用助焊剂。将反应釜内的锡丝用助焊剂转移至储存容器内以备用。
本发明还提供一种无铅焊锡丝，包括以下质量百分比计的组分：
锡基合金粉末97 98.5％和上述任一具体实施例提供的助焊剂1.5 3％。其中，锡基合金粉末为SnCu0.7、SnAg0.3Cu0.7和SnSb5中的任意一种，采用上述量的锡基合金粉末和上述量的助焊剂经挤压、辊轧、拉拔和缠绕等常规操作方式可制得无铅焊锡丝。整体上，不含铅元素，符合欧盟《关于限制在电子电设备中使用某些有害成分的指令》中有关铅含量的规定，较为环保。在焊接过程中，熔融状态的无铅焊锡丝溢流较少，改善了焊接质量，减少了残留物，无需再对残留物进行清洗，降低了制造成本，减少了能源的损耗，加强了对环境的保护。同时，有效地避免了残留物腐蚀线束的现象发生，改善了电子产品的电学性能和安全性。
实施例1
锡丝用助焊剂包括以下组分：2g二十四酸、2g壬二酸、2g丁二酸酰胺、1.5g二乙胺盐酸盐、4g松油醇、4g三乙醇胺、0.5g苯并三氮唑、TSR-685松香60g、24g氢化蓖麻油。
无铅焊锡丝包括以下质量百分比计的组分：锡基合金粉末98.5％和助焊剂1.5％。其中，锡基合金粉末为SnCu0.7。
锡丝用助焊剂及无铅焊锡丝的制备过程如下：
(1)将60g的TSR-685松香和24g氢化蓖麻油置于反应釜内，设定反应釜的反应温度为160℃，反应釜开始加热TSR-685松香和氢化蓖麻油，并使TSR-685松香和氢化蓖麻油全部熔化，以得到第一溶解物；
(2)待反应釜内的TSR-685松香和氢化蓖麻油全部熔化后，开启搅拌装置，并设定转速为200r/min。将1.5g二乙胺盐酸盐、2g丁二酸酰胺、2g二十四酸和2g壬二酸依次置于反应釜内，二乙胺盐酸盐、丁二酸酰胺、二十四酸和壬二酸在160℃的温度下进行熔化，并与助焊剂载体(TSR-685松香和氢化蓖麻油)进行混合，以制得第二溶解物；
(3)待二乙胺盐酸盐、丁二酸酰胺、二十四酸和壬二酸完全溶解于助焊剂载体中后，设定反应釜的反应温度为120℃。待反应釜内温度下降至120℃时，将4g三乙醇胺、4g松油醇和0.5g苯并三氮唑依次置于反应釜内。三乙醇胺、松油醇和苯并三氮唑完全溶解于第二溶解物中，以制得锡丝用助焊剂。将反应釜内的锡丝用助焊剂转移至储存容器内以备用。之后，经挤压、辊轧、拉拔和缠绕等常规操作方式可制得无铅焊锡丝。
实施例2
锡丝用助焊剂包括以下组分：2g棕榈酸、4g十二烷二酸、1.5g环己胺溴氢酸盐、5g液态蓖麻油、3g三乙醇胺、0.5g苯并三氮唑、TSR-685松香60g、ST改性氢化蓖麻油24g。
无铅焊锡丝包括以下质量百分比计的组分：锡基合金粉末98.5％和助焊剂1.5％。其中，锡基合金粉末为SnCu0.7。
锡丝用助焊剂及无铅焊锡丝的制备过程如下：
(1)将60g的TSR-685松香和24g的ST改性氢化蓖麻油置于反应釜内，设定反应釜的反应温度为160℃，反应釜开始加热TSR-685松香和ST改性氢化蓖麻油，并使TSR-685松香和ST改性氢化蓖麻油全部熔化，以得到第一溶解物；
(2)待反应釜内的TSR-685松香和ST改性氢化蓖麻油全部熔化后，开启搅拌装置，并设定转速为200r/min。将1.5g环己胺溴氢酸盐、4g十二烷二酸和2g棕榈酸依次置于反应釜内，环己胺溴氢酸盐、十二烷二酸和棕榈酸在160℃的温度下进行熔化，并与助焊剂载体(TSR-685松香和ST改性氢化蓖麻油)进行混合，以制得第二溶解物；
(3)待环己胺溴氢酸盐、十二烷二酸和棕榈酸完全溶解于助焊剂载体中后，设定反应釜的反应温度为120℃。待反应釜内温度下降至120℃时，将3g三乙醇胺、5g液态蓖麻油和0.5g苯并三氮唑依次置于反应釜内。三乙醇胺、液态蓖麻油和苯并三氮唑完全溶解于第二溶解物中，以制得锡丝用助焊剂。将反应釜内的锡丝用助焊剂转移至储存容器内以备用。之后，经挤压、辊轧、拉拔和缠绕等常规操作方式可制得无铅焊锡丝。
实施例3
锡丝用助焊剂包括以下组分：3g丁二酸酐、3g丁二酸酰胺、2g壬二酸、1.5g环己胺溴氢酸盐、5g油酸、5g松节油、0.5g苯并三氮唑、TSR-685松香60g、KE-604松香20g。
无铅焊锡丝包括以下质量百分比计的组分：锡基合金粉末98.2％和助焊剂1.8％。其中，锡基合金粉末为SnCu0.7。
锡丝用助焊剂及无铅焊锡丝的制备过程如下：
(1)将60g的TSR-685松香和20g的KE-604松香置于反应釜内，设定反应釜的反应温度为160℃，反应釜开始加热TSR-685松香和KE-604松香，并使TSR-685松香和KE-604松香全部熔化，以得到第一溶解物；
(2)待反应釜内的TSR-685松香和KE-604松香全部熔化后，开启搅拌装置，并设定转速为200r/min。将1.5g环己胺溴氢酸盐、2g壬二酸、3g丁二酸酰胺和3g丁二酸酐依次置于反应釜内，环己胺溴氢酸盐、壬二酸、丁二酸酰胺和丁二酸酐在160℃的温度下与助焊剂载体(TSR-685松香和KE-604松香)进行混合，以制得第二溶解物；
(3)环己胺溴氢酸盐、壬二酸、丁二酸酰胺和丁二酸酐完全溶解于助焊剂载体中后，设定反应釜的反应温度为120℃。待反应釜内温度下降至120℃时，将5g油酸、5g松节油和0.5g苯并三氮唑依次置于反应釜内。油酸、松节油和苯并三氮唑完全溶解于第二溶解物中，以制得锡丝用助焊剂。将反应釜内的锡丝用助焊剂转移至储存容器内以备用。之后，经挤压、辊轧、拉拔和缠绕等常规操作方式可制得无铅焊锡丝。
相对实施例1，进行了三组对照实验，
对照实验1：使用84g聚合松香替换实施例1中的TSR-685松香和氢化蓖麻油，实施例1中的其余成分及含量保持不变。
对照实验2：使用84g氢化松香替换实施例1中的TSR-685松香和氢化蓖麻油，实施例1中的其余成分及含量保持不变。
对照实验3：使用1.5g二乙胺盐酸盐、2g戊二酸、2g柠檬酸和2g丁二酸作为活化剂，替换实施例1中的活化剂，实施例1中的其余成分及含量保持不变。
对由实施例1-3和对照实验1-3制得的焊锡丝的飞溅性、绝缘电阻、对铜板的腐蚀性、残留颜色以及扩展率进行测试，测试结果如下表所示：
Figure BDA0003065106850000081
以上测试结果显示，实施例1-3与对照实验1-3在绝缘电阻与扩展率方面均能达到要求，对照实验1残留颜色较深，实施例3、对照实验2以及对照实验3则在对铜板的腐蚀性方面出现问题，对照实验3在飞溅性方面出现问题，综合比较可以看出实施例1和实施例2各方面实验表征较好，飞溅性小，焊后绝缘电阻值合格，对铜板腐蚀程度极地，残留颜色透明，可以满足汽车线束焊接的工艺要求。
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 (10)

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％、中和缓释剂5 15％、缓蚀剂0.5 1.0％，其余为助焊剂载体；
所述中和缓释剂为松油醇、松节油、液态蓖麻油、三乙醇胺、油酸中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的锡丝用助焊剂，其特征在于，所述中和缓释剂为所述松油醇和所述三乙醇胺按质量比1：1组成。
3.根据权利要求1所述的锡丝用助焊剂，其特征在于，所述中和缓释剂为所述液态蓖麻油和所述三乙醇胺按质量比5：3组成。
4.根据权利要求1所述的锡丝用助焊剂，其特征在于，所述中和缓释剂为所述松节油和所述油酸按质量比1：1组成。
5.根据权利要求1至4任一项所述的锡丝用助焊剂，其特征在于，所述活性剂为硬脂酸、棕榈酸、二十四酸、壬二酸、十二烷二酸、月桂酸、丁二酸酰胺、丁二酸酐、二乙胺盐酸盐、环己胺溴氢酸盐中的至少一种。
6.根据权利要求1至4任一项所述的锡丝用助焊剂，其特征在于，所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
7.根据权利要求1至4任一项所述的锡丝用助焊剂，其特征在于，所述助焊剂载体为KE-604松香、TSR-685松香、氢化蓖麻油、ST改性氢化蓖麻油中的至少一种。
8.一种制备权利要求1至7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：
将上述量的所述助焊剂载体于160℃的温度下溶解，得第一溶解物；
于160℃的温度下，将上述量的所述活性剂加入所述第一溶解物中进行溶解，制得第二溶解物；
向所述第二溶解物中依次加入所述中和缓释剂和所述缓蚀剂，于120℃的温度下溶解，得到所述锡丝用助焊剂。
9.一种无铅焊锡丝，其特征在于，包括以下质量百分比计的组分：
锡基合金粉末97 98.5％和权利要求1至7任一项所述的助焊剂1.5 3％。
10.根据权利要求9所述的无铅焊锡丝，其特征在于，所述锡基合金粉末为SnCu0.7、SnAg0.3Cu0.7和SnSb5中的任意一种。
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