專利名稱:活性芯焊錫絲的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于用壓力加工方法制造的供電氣、電子設備和儀表等電路焊接所用的活性芯焊錫絲的配方。
電子工業(yè)雖然已從傳統(tǒng)的手工點焊發(fā)展到流水線自動群焊，但是由于元器件和印刷電路板存放時間太長，印刷電路板的孔眼與元器件引線外徑不配合等原因，出現(xiàn)不合格的焊點需要補焊是不可避免的。某些在高溫下易損壞的電子元器件也不宜用自動焊接，所以電烙鐵手工點焊技術(shù)仍然被廣泛應用。在手工錫焊操作中，為了提高錫焊的工作效率和焊點的可靠性，除了用焊料外，還必須在被焊部位加上適當?shù)闹竸郧逑幢缓附硬课唤饘俦砻?，降低熔融焊料的表面張力，使焊料與被焊金屬充分潤濕和緊密結(jié)合，但是這樣的操作較麻煩，焊劑容易飛濺影響助焊效果，也惡化了操作條件，因此出現(xiàn)了將焊料與焊劑混合加工成為新型的活性釬料，焊接時焊劑從釬料中流出，凈化金屬表面并幫助焊料熔化，使之流到清潔的金屬表面完成焊接。活性釬料可以根據(jù)需要加工成芯型(單芯、雙芯或多芯)、帶狀或環(huán)狀。根據(jù)美國化學文摘等文獻報道，這種新型釬料在一九七六年至一九八○年間得到迅速發(fā)展，主要有三種類型數(shù)量最大的一類是焊料粉末與焊劑混合調(diào)成膏狀或糊狀成為活性釬料。焊料通常是錫60-鉛40，研磨成粉末(約200目)，重量百分比為80-90，再與重量百分比為10-20的焊劑調(diào)成糊狀或膏狀。焊劑主要成份是無機鹽、粘合劑、增稠劑、表面活性劑、潤濕劑等。這種活性釬料加工較容易，價格較便宜，但因為焊劑的活性成分對金屬材料腐蝕性較大，且焊劑中添加了增稠劑，例如地蠟、蓖麻油等。焊接后常常留下較多殘渣，影響產(chǎn)品的電性能，焊點也不美觀，必須清洗。第二類是焊料擠壓或澆鑄成形后，再復蓋一層焊劑外殼成為活性釬料。這種類型的活性釬料因為焊劑包在焊料的外層，貯存和使用中焊劑的有效成分容易分解失效，焊劑層易脫落，從而降低助焊活性。第三類是焊料拉制成空心棒形或線形，同時填入焊劑芯成為活性釬料。這里引用的法國專利FR2，477，931(1981)所描述的就屬于這種類型擠壓成形含有抗氧化助焊劑芯的軟釬料棒，適用于電子工業(yè)，焊料包括錫60鉛40或者Sn63鉛37，焊劑芯包括例1四苯甲酸季戊四醇酯 75改性松香馬來酸酐季戊四醇酯 15十八碳二烯酸 10例2四苯甲酸季戊四醇酯 40烴樹脂 55己二酸 5例3四苯甲酸季戊四醇酯 60氫化松香季戊四醇酯 35己二酸 5例4聚乙烯乙二醇 90烷基、苯基或萘基胺 10本發(fā)明的任務是其一達到在保持活性芯焊錫絲各項技術(shù)指標合格的基礎(chǔ)上，提高擴展率，擴大應用范圍，使其對銅及其合金、銀、鋅、鐵、鎳合金都具有優(yōu)良的焊接能力，達到焊接迅速，無虛焊，可以用功率較小的電烙鐵。其二選用適當?shù)目寡趸瘎粌H在活性芯焊錫絲加壓拉制操作中，能保護熔融焊劑中的各種添加劑在150℃時不被氧化。而且在焊接溫度下(約230-250℃)能保護焊料，防止焊料被氧化生成錫渣。其三焊接時不僅不會產(chǎn)生刺激性氣味，而且還有香味。其四達到焊點飽滿均勻，并呈現(xiàn)柔和的光澤，避免焊點太光亮刺激操作者和檢查人員的眼睛。其五根據(jù)以上要求選擇合適的焊劑配方及配比。
為完成以上任務，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是在進行了一系列錫焊助焊機理探討實驗，以及對各種不同配方焊劑的活性芯焊錫絲進行擴展率、殘渣表面絕緣電阻、腐蝕性、水溶液電阻等全面測試的基礎(chǔ)上，依據(jù)以下三點其一活性芯焊錫絲加壓拉制時，焊劑必須加熱到150℃，這將引起焊劑中的添加劑被氧化或分解失去助焊活性，使產(chǎn)品擴展率降低，焊接效果變差，而且焊料在焊接溫度(約230-250℃)會生成錫渣，使焊點質(zhì)量下降，嚴重時造成虛焊，錫渣粘附在電烙鐵上還將影響操作。本發(fā)明通過一系列試驗，選擇了芳香醛做為抗氧化劑。該物質(zhì)具有三重功能首先，在拉制焊錫絲填充焊劑時，能保護熔融焊劑中的添加劑不被空氣氧化。其次，在錫焊溫度下，能保護焊料，防止焊料被氧化成錫渣。第三，現(xiàn)有活性芯焊錫絲產(chǎn)品焊接時往往產(chǎn)生不同程度的刺激性氣味。本發(fā)明所選用的抗氧化劑在焊接時會產(chǎn)生香味，使手工焊接條件得到改善。其二現(xiàn)有的活性芯焊錫絲產(chǎn)品焊接后焊點很光亮，刺激操作者的眼睛。有的活性釬料采用加入大量有機酸鹽或者無機系氧化物細微粉末(直徑40微米以下)做為消光劑，前者焊接后留下大量有機酸鹽殘渣，影響電性能，后者加入0.3-25%的二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦粉末，與松香不互溶，且降低產(chǎn)品的可焊性。本發(fā)明所選用的有機含氮化合物的氫鹵酸鹽和脂肪酸，在錫焊時能生成新的化合物。助焊機理實驗證實，其中有機含氮化合物的氫鹵酸鹽在錫焊溫度下分解生成有機含氮化合物。后者進一步反應生成有機含氮絡合物。其中脂肪酸在焊接溫度下與銅、錫、鉛及其氧化物反應，生成相應的脂肪酸金屬鹽。新生成的有機含氮絡合物和脂肪酸鹽冷卻后成為極細微顆粒附著在焊點表面，能對光線形成不規(guī)則反射，從而消除焊點表面刺眼的光澤，達到消光的目的，而不必另外添加消光劑，簡化了配方和生產(chǎn)工藝。其三現(xiàn)有活性芯焊錫絲專利多數(shù)選用松香添加各種分子量較大的松香酸酯、苯甲酸酯或其它高聚物，再添加某一種表面活性劑。此類產(chǎn)品擴展率較低，焊接速度較慢，對鎳合金焊接效果較差，且電烙鐵頭留下較多殘渣。本發(fā)明通過一系列試驗和性能測試，證實當焊劑中同時含有有機含氮化合物的氫鹵酸鹽和脂肪羧酸時，這兩類化合物配合作用的效果比單純用一種更佳，能使活性芯焊錫絲的擴展率比單獨使用其中一種(百分含量相同)，提高2-3%，使焊接迅速完成。此外，對銅及其合金、銀、鋅、鐵、鎳合金等均具有良好的焊接效果。本發(fā)明選擇錫61-50%，鉛39-50%做為焊料的成分。焊劑芯選用松香，并添加改性松香、抗氧化劑、有機含氮化合物的氫鹵酸鹽、脂肪酸等。加壓拉制成活性芯焊錫絲，其配方的重量百分配比為焊料 97-99焊劑(固體) 1-3其中焊料成分及重量百分比為錫 50-61鉛 39-50其中焊劑成分及重量百分比為特級松香 50-95改性松香 5-50
抗氧化劑 0.1-5有機含氮化合物氫鹵酸鹽 0.1-5脂肪酸 0.2-5其中改性松香可選用歧化松香、氫化松香、聚合松香。136松香甘油酯、138松香季戊四醇酯、424松香馬來酸酯、210松香改性酚醛樹脂等;抗氧化劑可選用苯甲醛、甲氧基苯甲醛、二甲氧基苯甲醛、甲氧基羥基苯甲醛、苯基丙烯醛、3，4-亞甲二氧基苯甲醛等;有機含氮化合物氫鹵酸鹽可選用鹽酸三甲胺、鹽酸三乙胺、正丁胺氫溴酸鹽、己胺氫溴酸鹽、環(huán)己胺氫溴酸鹽、鹽酸苯肼、鹽酸谷氨酸、鹽酸二乙醇胺、三乙醇胺氫溴酸鹽、溴代十六烷基吡啶等;脂肪酸為含六個到廿個碳原子的一元和多元酸，脂肪酸可選用正己酸、十二酸、十四酸、軟脂酸、硬脂酸、油酸、花生酸、己二酸、辛二酸、癸二酸等。
本發(fā)明的優(yōu)點是按照本發(fā)明配方制成的活性芯焊錫絲樣品，經(jīng)福建省中心檢驗所、電子工業(yè)部第十五研究所、日本千住金屬工業(yè)株式會社等部門，按照日本工業(yè)標準JIS-Z3197-1976規(guī)定的方法對其性能進行測試，同時還與進口試樣進行了對比。以下“表1”是日本工業(yè)標準JIS-Z3283-1976A級標準與本發(fā)明的樣品性能測試結(jié)果比較。“表2”是本發(fā)明的樣品拉力試驗結(jié)果，由福建省中心檢驗所測試?！氨?”是本發(fā)明的樣品與日本、美國同類產(chǎn)品擴展率對比測試的結(jié)果。由福建師范大學化學系測試。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出本發(fā)明的活性芯焊錫絲各項指標符合日本工業(yè)標準JIS-Z3283-1976規(guī)定的A級標準，特別是與日本進口優(yōu)質(zhì)活性芯焊錫絲樣品對比，證明本發(fā)明的樣品擴展率更高。達到92.6%，日本千住金屬工業(yè)株式會社測試結(jié)果達到94.8%，而且焊接時有香味。使用本發(fā)明的活性芯焊錫絲，具有可焊性優(yōu)越，對銅及其合金、銀、鋅、鐵、鎳合金等金屬均具有優(yōu)良的焊接能力;焊點飽滿均勻，光澤柔和，無虛焊;焊接時煙霧少，有香味;焊后殘渣較少且色澤較淺，無腐蝕性，電絕緣性好，不必清洗等特點，價格也低于進口產(chǎn)品，可以節(jié)省外匯?？傊?，由于本發(fā)明具有焊劑配方及生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品技術(shù)指標高，焊接效果好，焊接時有香味，適用范圍廣的優(yōu)點，完全可以滿足快速手工錫焊的需要。
本發(fā)明實施如下實施例一焊料 98 焊劑(固體) 2其中焊料成分及重量百分比為錫 60 鉛 40其中焊劑成分及重量百分比為特級松香 50氫化松香 42甲氧基羥基苯甲醛 1三乙醇胺氫溴酸鹽 2軟脂酸 5實施例二焊料 98 焊劑(固體) 2
其中焊料成分及重量百分比為錫 55 鉛 45其中焊劑成分及重量百分比為特級松香 70138松香季戊四醇酯 26二甲氧基苯甲醛 0.5己胺氫溴酸鹽 1.5硬脂酸 權(quán)利要求
1.含有固體焊劑的活性芯焊錫絲，本發(fā)明的特征是，活性芯中含有松香、改性松香、抗氧化劑、有機含氮化合物的氫鹵酸鹽、脂肪酸等。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1其特征是，本活性芯焊錫絲的配方由以下物質(zhì)及重量百分比進行制造。焊料 97-99焊劑(固體) 1-3其中焊料成分及重量百分比為錫 50-61鉛 39-50其中焊劑成分及重量百分比為特級松香 50-95改性松香 5-50抗氧化劑 0.1-5有機含氮化合物氫鹵酸鹽 0.1-5脂肪酸 0.2-5
3.根據(jù)權(quán)利要求
1和權(quán)利要求
2其特征是，改性松香可選用歧化松香、氫化松香、聚合松香、136松香甘油酯、138松香季戊四醇酯、424松香馬來酸酯、210松香改性酚醛樹脂等，抗氧化劑可選用苯甲醛、甲氧基苯甲醛、二甲氧基苯甲醛、甲氧基羥基苯甲醛、苯基丙烯醛、3，4-亞甲二氧基苯甲醛等，有機含氮化合物氫鹵酸鹽可選用鹽酸三甲胺、鹽酸三乙胺、正丁胺氫溴酸鹽、己胺氫溴酸鹽、環(huán)己胺氫溴酸鹽、鹽酸苯肼、鹽酸谷氨酸、鹽酸二乙醇胺、三乙醇胺氫溴酸鹽、溴代十六烷基吡啶等，脂肪酸為含六到二十個碳原子的一元或多元酸，脂肪酸可選用正己酸、十二酸、十四酸、軟脂酸、硬脂酸、油酸、花生酸、己二酸、辛二酸、癸二酸等。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1和權(quán)利要求
2其特征是，本活性芯焊錫絲可選擇的最佳物質(zhì)及重量百分配比為焊料 98焊劑(固體) 2其中焊料成分及重量百分比為錫 60鉛 40其中焊劑成分及重量百分比為特級松香 50氫化松香 42甲氧基羥基苯甲醛 1三乙醇胺氫溴酸鹽 2軟脂酸 5
5.根據(jù)權(quán)利要求
3其特征是，本活性芯焊錫絲可選擇的最佳物質(zhì)及重量百分配比為焊料 98焊劑(固體) 2其中焊料成分及重量百分比為錫 60鉛 40其中焊劑成分及重量百分比為特級松香 50氫化松香 42甲氧基羥基苯甲醛 1三乙醇胺氫溴酸鹽 2軟脂酸 5
專利摘要
本發(fā)明是關(guān)于活性芯焊錫絲的配方。要解決的問題是，選擇合理的配方，使焊錫絲在各項性能合格的同時提高擴展率，焊接時有香味，焊點飽滿消光，焊劑殘渣無腐蝕性，絕緣電阻高。本發(fā)明的成分及重量百分比為焊料97-99，焊劑1-3，其中焊劑的成分及重量百分比為特級松香50-95，改性松香5-50，抗氧化劑0.1-5，有機含氮化合物氫鹵酸鹽0.1-5，脂肪酸0.2-5。本發(fā)明適用于手工錫焊。
文檔編號B23K35/365GK85106862SQ85106862
公開日1986年10月29日 申請日期1985年9月7日
發(fā)明者李昭昭, 丁友真 申請人:福建師范大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan