CN85106862A - 活性芯焊锡丝 - Google Patents

Abstract

本发明是关于活性芯焊锡丝的配方。要解决的问题是，选择合理的配方，使焊锡丝在各项性能合格的同时提高扩展率，焊接时有香味，焊点饱满消光，焊剂残渣无腐蚀性，绝缘电阻高。本发明的成分及重量百分比为：焊料97-99，焊剂1-3，其中焊剂的成分及重量百分比为：特级松香50-95，改性松香5-50，抗氧化剂0.1-5，有机含氮化合物氢卤酸盐0.1-5，脂肪酸0.2-5。本发明适用于手工锡焊。

Description

本发明是关于用压力加工方法制造的供电气、电子设备和仪表等电路焊接所用的活性芯焊锡丝的配方。

电子工业虽然已从传统的手工点焊发展到流水线自动群焊，但是由于元器件和印刷电路板存放时间太长，印刷电路板的孔眼与元器件引线外径不配合等原因，出现不合格的焊点需要补焊是不可避免的。某些在高温下易损坏的电子元器件也不宜用自动焊接，所以电烙铁手工点焊技术仍然被广泛应用。在手工锡焊操作中，为了提高锡焊的工作效率和焊点的可靠性，除了用焊料外，还必须在被焊部位加上适当的助焊剂，以清洗被焊接部位金属表面，降低熔融焊料的表面张力，使焊料与被焊金属充分润湿和紧密结合，但是这样的操作较麻烦，焊剂容易飞溅影响助焊效果，也恶化了操作条件，因此出现了将焊料与焊剂混合加工成为新型的活性钎料，焊接时焊剂从钎料中流出，净化金属表面并帮助焊料熔化，使之流到清洁的金属表面完成焊接。活性钎料可以根据需要加工成芯型（单芯、双芯或多芯）、带状或环状。根据美国化学文摘等文献报道，这种新型钎料在一九七六年至一九八○年间得到迅速发展，主要有三种类型：数量最大的一类是：焊料粉末与焊剂混合调成膏状或糊状成为活性钎料。焊料通常是锡60-铅40，研磨成粉末（约200目），重量百分比为80-90，再与重量百分比为10-20的焊剂调成糊状或膏状。焊剂主要成份是：无机盐、粘合剂、增稠剂、表面活性剂、润湿剂等。这种活性钎料加工较容易，价格较便宜，但因为焊剂的活性成分对金属材料腐蚀性较大，且焊剂中添加了增稠剂，例如：地蜡、蓖麻油等。焊接后常常留下较多残渣，影响产品的电性能，焊点也不美观，必须清洗。第二类是：焊料挤压或浇铸成形后，再复盖一层焊剂外壳成为活性钎料。这种类型的活性钎料因为焊剂包在焊料的外层，贮存和使用中焊剂的有效成分容易分解失效，焊剂层易脱落，从而降低助焊活性。第三类是：焊料拉制成空心棒形或线形，同时填入焊剂芯成为活性钎料。这里引用的法国专利FR2，477，931（1981）所描述的就属于这种类型：挤压成形含有抗氧化助焊剂芯的软钎料棒，适用于电子工业，焊料包括锡60铅40或者Sn63铅37，焊剂芯包括：

例1：四苯甲酸季戊四醇酯    75

改性松香马来酸酐季戊四醇酯    15

十八碳二烯酸    10

例2：四苯甲酸季戊四醇酯    40

烃树脂    55

己二酸    5

例3：四苯甲酸季戊四醇酯    60

氢化松香季戊四醇酯    35

己二酸    5

例4：聚乙烯乙二醇    90

烷基、苯基或萘基胺    10

本发明的任务是：其一：达到在保持活性芯焊锡丝各项技术指标合格的基础上，提高扩展率，扩大应用范围，使其对铜及其合金、银、锌、铁、镍合金都具有优良的焊接能力，达到焊接迅速，无虚焊，可以用功率较小的电烙铁。其二：选用适当的抗氧化剂，它不仅在活性芯焊锡丝加压拉制操作中，能保护熔融焊剂中的各种添加剂在150℃时不被氧化。而且在焊接温度下（约230-250℃）能保护焊料，防止焊料被氧化生成锡渣。其三：焊接时不仅不会产生刺激性气味，而且还有香味。其四：达到焊点饱满均匀，并呈现柔和的光泽，避免焊点太光亮刺激操作者和检查人员的眼睛。其五：根据以上要求选择合适的焊剂配方及配比。

为完成以上任务，本发明的技术解决方案是：在进行了一系列锡焊助焊机理探讨实验，以及对各种不同配方焊剂的活性芯焊锡丝进行扩展率、残渣表面绝缘电阻、腐蚀性、水溶液电阻等全面测试的基础上，依据以下三点：其一：活性芯焊锡丝加压拉制时，焊剂必须加热到150℃，这将引起焊剂中的添加剂被氧化或分解失去助焊活性，使产品扩展率降低，焊接效果变差，而且焊料在焊接温度（约230-250℃）会生成锡渣，使焊点质量下降，严重时造成虚焊，锡渣粘附在电烙铁上还将影响操作。本发明通过一系列试验，选择了芳香醛做为抗氧化剂。该物质具有三重功能：首先，在拉制焊锡丝填充焊剂时，能保护熔融焊剂中的添加剂不被空气氧化。其次，在锡焊温度下，能保护焊料，防止焊料被氧化成锡渣。第三，现有活性芯焊锡丝产品焊接时往往产生不同程度的刺激性气味。本发明所选用的抗氧化剂在焊接时会产生香味，使手工焊接条件得到改善。其二：现有的活性芯焊锡丝产品焊接后焊点很光亮，刺激操作者的眼睛。有的活性钎料采用加入大量有机酸盐或者无机系氧化物细微粉末（直径40微米以下）做为消光剂，前者焊接后留下大量有机酸盐残渣，影响电性能，后者加入0.3-25%的二氧化硅、氧化铝、氧化钛粉末，与松香不互溶，且降低产品的可焊性。本发明所选用的有机含氮化合物的氢卤酸盐和脂肪酸，在锡焊时能生成新的化合物。助焊机理实验证实，其中有机含氮化合物的氢卤酸盐在锡焊温度下分解生成有机含氮化合物。后者进一步反应生成有机含氮络合物。其中脂肪酸在焊接温度下与铜、锡、铅及其氧化物反应，生成相应的脂肪酸金属盐。新生成的有机含氮络合物和脂肪酸盐冷却后成为极细微颗粒附着在焊点表面，能对光线形成不规则反射，从而消除焊点表面刺眼的光泽，达到消光的目的，而不必另外添加消光剂，简化了配方和生产工艺。其三：现有活性芯焊锡丝专利多数选用松香添加各种分子量较大的松香酸酯、苯甲酸酯或其它高聚物，再添加某一种表面活性剂。此类产品扩展率较低，焊接速度较慢，对镍合金焊接效果较差，且电烙铁头留下较多残渣。本发明通过一系列试验和性能测试，证实：当焊剂中同时含有有机含氮化合物的氢卤酸盐和脂肪羧酸时，这两类化合物配合作用的效果比单纯用一种更佳，能使活性芯焊锡丝的扩展率比单独使用其中一种（百分含量相同），提高2-3%，使焊接迅速完成。此外，对铜及其合金、银、锌、铁、镍合金等均具有良好的焊接效果。本发明选择锡61-50%，铅39-50%做为焊料的成分。焊剂芯选用松香，并添加改性松香、抗氧化剂、有机含氮化合物的氢卤酸盐、脂肪酸等。加压拉制成活性芯焊锡丝，其配方的重量百分配比为：

焊料    97-99

焊剂（固体）    1-3

其中焊料成分及重量百分比为：

锡    50-61

铅    39-50

其中焊剂成分及重量百分比为：

特级松香    50-95

改性松香    5-50

抗氧化剂    0.1-5

有机含氮化合物氢卤酸盐    0.1-5

脂肪酸    0.2-5

其中：改性松香可选用：歧化松香、氢化松香、聚合松香。136松香甘油酯、138松香季戊四醇酯、424松香马来酸酯、210松香改性酚醛树脂等;抗氧化剂可选用：苯甲醛、甲氧基苯甲醛、二甲氧基苯甲醛、甲氧基羟基苯甲醛、苯基丙烯醛、3，4-亚甲二氧基苯甲醛等;有机含氮化合物氢卤酸盐可选用：盐酸三甲胺、盐酸三乙胺、正丁胺氢溴酸盐、己胺氢溴酸盐、环己胺氢溴酸盐、盐酸苯肼、盐酸谷氨酸、盐酸二乙醇胺、三乙醇胺氢溴酸盐、溴代十六烷基吡啶等;脂肪酸为含六个到廿个碳原子的一元和多元酸，脂肪酸可选用：正己酸、十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、花生酸、己二酸、辛二酸、癸二酸等。

本发明的优点是：按照本发明配方制成的活性芯焊锡丝样品，经福建省中心检验所、电子工业部第十五研究所、日本千住金属工业株式会社等部门，按照日本工业标准JIS-Z3197-1976规定的方法对其性能进行测试，同时还与进口试样进行了对比。以下“表1”是日本工业标准JIS-Z3283-1976A级标准与本发明的样品性能测试结果比较。“表2”是本发明的样品拉力试验结果，由福建省中心检验所测试。“表3”是本发明的样品与日本、美国同类产品扩展率对比测试的结果。由福建师范大学化学系测试。

根据以上数据可以看出本发明的活性芯焊锡丝各项指标符合日本工业标准JIS-Z3283-1976规定的A级标准，特别是与日本进口优质活性芯焊锡丝样品对比，证明本发明的样品扩展率更高。达到92.6%，日本千住金属工业株式会社测试结果达到94.8%，而且焊接时有香味。使用本发明的活性芯焊锡丝，具有可焊性优越，对铜及其合金、银、锌、铁、镍合金等金属均具有优良的焊接能力;焊点饱满均匀，光泽柔和，无虚焊;焊接时烟雾少，有香味;焊后残渣较少且色泽较浅，无腐蚀性，电绝缘性好，不必清洗等特点，价格也低于进口产品，可以节省外汇。总之，由于本发明具有焊剂配方及生产工艺简单，产品技术指标高，焊接效果好，焊接时有香味，适用范围广的优点，完全可以满足快速手工锡焊的需要。

本发明实施如下：

实施例一：

焊料    98    焊剂（固体）    2

其中焊料成分及重量百分比为：

锡    60    铅    40

其中焊剂成分及重量百分比为：

特级松香    50

氢化松香    42

甲氧基羟基苯甲醛    1

三乙醇胺氢溴酸盐    2

软脂酸    5

实施例二：

焊料    98    焊剂（固体）    2

其中焊料成分及重量百分比为：

锡    55    铅    45

其中焊剂成分及重量百分比为：

特级松香    70

138松香季戊四醇酯    26

二甲氧基苯甲醛    0.5

己胺氢溴酸盐    1.5

硬脂酸    2

Claims (5)

1、含有固体焊剂的活性芯焊锡丝，本发明的特征是，活性芯中含有松香、改性松香、抗氧化剂、有机含氮化合物的氢卤酸盐、脂肪酸等。

2、根据权利要求1其特征是，本活性芯焊锡丝的配方由以下物质及重量百分比进行制造。

焊料  97-99

焊剂（固体）  1-3

其中焊料成分及重量百分比为：

锡  50-61

铅  39-50

其中焊剂成分及重量百分比为：

特级松香  50-95

改性松香  5-50

抗氧化剂  0.1-5

有机含氮化合物氢卤酸盐  0.1-5

脂肪酸  0.2-5

3、根据权利要求1和权利要求2其特征是，改性松香可选用：歧化松香、氢化松香、聚合松香、136松香甘油酯、138松香季戊四醇酯、424松香马来酸酯、210松香改性酚醛树脂等，抗氧化剂可选用：苯甲醛、甲氧基苯甲醛、二甲氧基苯甲醛、甲氧基羟基苯甲醛、苯基丙烯醛、3，4-亚甲二氧基苯甲醛等，有机含氮化合物氢卤酸盐可选用：盐酸三甲胺、盐酸三乙胺、正丁胺氢溴酸盐、己胺氢溴酸盐、环己胺氢溴酸盐、盐酸苯肼、盐酸谷氨酸、盐酸二乙醇胺、三乙醇胺氢溴酸盐、溴代十六烷基吡啶等，脂肪酸为含六到二十个碳原子的一元或多元酸，脂肪酸可选用：正己酸、十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、花生酸、己二酸、辛二酸、癸二酸等。

4、根据权利要求1和权利要求2其特征是，本活性芯焊锡丝可选择的最佳物质及重量百分配比为：

焊料  98

焊剂（固体）  2

其中焊料成分及重量百分比为：

锡  60

铅  40

其中焊剂成分及重量百分比为：

特级松香  50

氢化松香  42

甲氧基羟基苯甲醛  1

三乙醇胺氢溴酸盐  2

软脂酸  5

5、根据权利要求3其特征是，本活性芯焊锡丝可选择的最佳物质及重量百分配比为：

焊料  98

焊剂（固体）  2

其中焊料成分及重量百分比为：

锡  60

铅  40

其中焊剂成分及重量百分比为：

特级松香  50

氢化松香  42

甲氧基羟基苯甲醛  1

三乙醇胺氢溴酸盐  2

软脂酸  5