一种自动锡焊用高性能焊锡丝助焊剂及其制备方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种焊锡丝用助焊剂，特别是一种自动化软钎焊焊锡丝芯用助焊剂及 其制备方法。该焊锡丝不仅适用于手工烙铁焊，还能用于自动化锡焊，可以广泛运用于电子 电气工业中的电池、仪器和仪表、各种家用电器的自动化锡焊，易于提高生产效率、降低生 产成本，并提高锡焊制造的产品质量。 技术背景：
[0002] 随着电子制造和封装技术的迅猛发展，传统手工烙铁锡焊已经无法满足日益提高 的产品制造效率和低成本需求，迫切需要采用自动化锡焊代替传统手工烙铁锡焊。自动化 锡焊不仅能提高生产效率、降低人工成本，而且可以实现高精密连接，保证产品质量，目前 已越来越受到工业界的重视和采用。另外，虽然锡焊材料从波峰焊用锡条转变到回流焊用 锡膏，已经顺利实现了电子组装的小型化、高密度、高可靠性连接，然而某些特定的元器件 的组装仍难以采用回流焊工艺，尤其是对于某些局部化、小密度、低精度焊接无需采用回流 焊工艺时，采用自动锡焊则更方便、高效且易于保证产品质量稳定性，比如电子和电力工业 中的电池引线连接，以及仪器仪表和各种家用电器组件锡焊等；因此，研制和开发用于自动 软钎焊的焊锡丝具有很好的工程应用价值。
[0003] 与传统手工烙铁锡用焊锡丝相比，对自动锡焊用焊锡丝的要求主要是：它必须能 够实现快速润湿并顺利铺展，否则容易导致连锡或空焊。这就要求自动锡焊用焊锡丝具备 以下特点：（1)助焊剂活性强，能迅速去除表面氧化膜并实现焊料合金的快速润湿；（2)高温 抗氧化性能好；（3)焊料合金在焊接过程表面张力小，能顺利铺展；（4)活性物质作用温度范 围较广，且在较高温度下保持活性。目前大部分研发工作都停留在手工烙铁锡焊用锡丝，研 制和开发专门的自动锡焊用锡丝的需求愈来愈高。
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【发明内容】
[0008] 本发明旨在提出一种自动锡焊用高性能焊锡丝助焊剂。该助焊剂各成分均匀、无 气泡、活性强，可以使用常规技术手段顺利实现灌芯挤压获得焊锡丝，使用该助焊剂制备的 自动焊软钎焊高性能焊锡丝具有上锡速度快、铺展性好、空焊和虚焊率低、焊后绝缘电阻高 等特点，特别适用于自动锡焊作业的技术要求。
[0009] 本发明目的技术方案实现如下：
[0010] 使用该助焊剂制备的自动焊软钎焊高性能焊锡丝，其特征在于以重量百分比计 算，助焊剂的原料组成为： 有机酸活性剂 2.:0-7.0% 活性增强剂 L0~5.5% 助溶剂 7.0~15.0%
[0011] 表面活性剂 0· 1~1.5% 缓蚀剂 0.1~1,5% 抗氧化剂 0.5-1.5% 改性松香 余量
[0012] 制备方法:将权利要求助溶剂和改性松香依次投入反应釜中混合，加热至120~ 140°C并保温，搅拌20~30min，使固形物充分溶解;随后依次加入有机酸活性剂、活性增强 剂、表面活性剂、缓蚀剂，抗氧剂。加热温度维持在130~140°C，搅拌30-40min，使其全部融 入松香中。
[0013] 所述的有机酸活性剂为碳原子数小于6的羧酸或共价键卤代酸的两种或者多种组 合。所述碳原子数小于6的羧酸为乙二酸、戊二酸、己二酸、丁二酸、羟基丁二酸、2,3_二羟基 丁二酸、联二丙酸、丙二酸、2,2_二羟甲基丙酸;所述共价键卤代酸为5-氯水杨酸、2,3_二溴 丁二酸。所述有机酸活性能够快速去除表面氧化膜，实现快速润湿。机理如下：1)采用小分 子量羧酸、含羟基羧酸和共价键卤代酸复配，确保在150~280°C温度区间均有活性;2)对于 相同质量的高碳羧酸，小分子量二元羧酸含有的羧基较多，释放出的H+相对更多；3)采用二 元羧酸、羟基羧酸和卤代羧酸，形成电子诱导效应，极大增加了羧基的电离程度，显著提高 了助焊剂的去氧化膜速度。
[0014] 所述活性增强剂为环己胺氢溴酸盐、二苯胍氢溴酸盐、二乙胺氢溴酸盐、三乙胺盐 酸盐、正丁胺氢溴酸盐、2-溴乙胺氢溴酸盐、盐酸肼、溴化肼中的一种或多种。有机胺的氢卤 酸盐和肼的氢卤酸盐在焊接过程中容易释放出氢卤酸，电离出大量H+离子进一步有效的去 除表面氧化物实现快速润湿，并且有机胺容易与Cu 2+离子形成络合物，该络合物与熔融焊料 中的锡作用生产金属铜，进一步促进焊料的铺展。当有机胺的氢卤酸盐含有卤代共价键时 (如2-溴乙胺氢溴酸盐），通过吸电子诱导效应可以促进H+离子的大量电离。另外，肼的氢卤 酸盐在焊接过程中释放出氨气并少量残留于焊点，可以起到酸碱中和作用，缓解残留物对 焊点的腐蚀。
[0015] 所述高沸点醇醚类助溶剂为四氢糠醇、乙二醇单丁醚、丙三醇，聚乙二醇2000-4000中的一种或多种。助焊剂中各物质溶解不均匀容易导致松香飞溅或者产生锡珠等问 题，而高沸点醇醚类助溶剂可有效促进各物质的溶解，特别是较难溶解的活性增强剂。而 且，高沸点醇醚类助溶剂还可少量改善助焊剂的润湿性。
[0016] 所述表面活性剂为氟碳表面活性剂FC-4430、氟表面活性剂FSN-100、仲辛基酚聚 氧乙烯醚TX-10、十六烷基三甲基溴化铵、溴代十六烷吡啶、2，3-二溴1，4-丁烯二醇中的一 种或两种。无铅焊料的熔点高、表面张力较大，加入表面活性剂可以有效降低熔融焊料和基 板的表面张力，促进焊料的润湿和铺展。
[0017] 所述缓蚀剂为甲基苯并三氮唑、苯并三氮唑、三乙醇胺中的一种或多种。采用缓蚀 剂可以抑制活性物质对铜基板的腐蚀。
[0018] 所述抗氧剂为2,6_二叔丁基-4-甲基苯酚、邻苯二酚、2,6_二叔丁基对甲酚中的一 种。抗氧化剂的加入可以减少自动锡焊过程中残留烙铁头上的锡氧化，以免将烙铁头上氧 化后的锡渣带入下一个焊点而影响其可靠性。
[0019] 所述改性松香为水白松香、氢化松香、聚合松香、聚合氢化松香、水白氢化松香中 的一种或两种。改性松香作为载体，比普通松香具有更高的酸值，起到一定活性剂的作用， 在焊接过程中覆盖在熔融焊料表面，可以有效防止焊料的氧化，焊接后能形成一层致密的 保护膜，增加焊点的绝缘性能。
[0020] 相对于现有技术，本发明具有如下优点：
[0021] 1)本发明焊锡丝不仅能适用于手工烙铁焊，还能顺利实现自动锡焊，焊剂过程中 上锡速度快，铺展面积大，空焊和虚焊率低；
[0022] 2)本发明助焊剂中的有机酸活性剂和活性增强剂能够实现最佳配合，是实现快速 润湿和铺展良好的决定因素；
[0023] 3)采用本发明助焊剂制造药芯焊锡丝时工艺兼容性强、制程简单，使用常规技术 手段即可进行焊锡丝的大批量拉拔成型；
[0024] 4)采用本发明助焊剂制造的焊锡丝焊后绝缘电阻高，焊点残留物稳定且不发白。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例对本发明做进一步的说明；需要说明的是，实施例并不构成对本 发明要求保护范围的限制。以下实施例组分含量均以重量百分比计。
[0026] 实施例1:
[0027] -种自动锡焊用高性能焊锡丝助焊剂，助焊剂原料各成分按重量百分比如下： 乙二酸 1.3% 羟基丁二酸 2.5% 环己胺氢溴酸盐 2.0% 盐酸肼 2,5% 四氢糠醇 8.0%
[0028] 聚乙二醇 200:0 5,0% FC-4430 1.2% 甲基苯并三氮唑 0J% 邻苯二酚 1,0% 氢化松香 余量
[0029] 制备方法:将80.0克四氢糠醇、50.0克聚乙二醇2000和757.0克氢化松香投入反应 釜中混合，加热至130°C，搅拌30min，使其充分溶解;随后依次加入13.0克乙二酸、25.0克羟 基丁二酸、20.0克环己胺氢溴酸盐、25.0克盐酸肼、12.0克FC-4330、8.0克甲基苯并三氮唑、 10.0克领苯二酚。加热温度维持在135°C，搅拌35min，使其全部融入松香中。将获得助焊剂 倒入挤压机松香桶中（温度稳定在133°C)，采用SnO. 3AgO. 7Cu焊料合金筒进行拉拔，经过辊 车L、中拉小拉后最终获得线径为〇. 8mm的自动锡焊锡丝。
[0030] 实施例2:
[0031] -种自动锡焊用高性能焊锡丝助焊剂，助焊剂中各成分按重量百分比如下： 丙二酸 1,0% 己二酸 0.5% 戊二酸 0.5% 5-氯水杨酸 0.5%