一種鋁釬焊焊錫絲芯用助焊劑及其制備方法技術

一種鋁釬焊焊錫絲芯用助焊劑，其特征在于：以重量百分比計，其配方組成為：　（１）改性松香　１４～２８％　（２）氟硼酸銨　１２～２４％　（３）有機胺　３８～５６％　（４）鋅源　４～１０％　（５）亞錫鹽　０ ．５～８％　（６）氟表面活性劑　０．１～２％　所述的鋅源為鋅鹽、鋅粉或活性氧化鋅；　所述的有機胺為二胺和多元胺中的一種；或者是所述的有機胺為一元胺、二胺和多元胺中的多種，其中多種中至少含有一種二胺或多元胺；所述一元胺為乙 醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺；所述二胺或多元胺為ＮＮ－二甲基十二胺、β－羥乙基乙二胺、二乙基胺、二乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、三正辛胺、四甲基乙二胺或二亞乙基三胺；　所述的亞錫鹽為無機亞錫鹽或有機酸亞錫；　所述的氟表面活性劑為 ＦＣ４４３０、ＦＣ４４３２、Ｆ５０１０、ＦＳＮ－１００、Ｆ５０１、Ｆ５０２和ＦＳ－３００中的１～２種。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及 一種鋁及鋁合金軟釬焊助焊劑及其制備方法。該助焊劑用于鋁及鋁合金軟 釬焊的焊錫絲內芯，所屬的
為電子電氣產品的釬焊。本專利技術鋁釬焊焊錫絲芯用助 焊劑同時也適用于對鎳基合金及不銹鋼材料的軟釬焊。
技術介紹
鋁及鋁合金的導熱及導電性能與銅相近，但其生產成本和價格較銅低。長期以來，在 電子工業領域一直希望能采用鋁來替代銅的使用。然而鋁及其合金的釬焊可焊性較其它金 屬(合金)要難很多，其主要原因為鋁及其合金表面有一層極為致密的氧化薄膜(A1203)。 這一層氧化膜性質非常穩定， 一般釬焊時難以去除；并且該氧化膜在釬焊時被破壞后，基 體很快會產生新的氧化膜。如何有效地去除鋁及其合金表面上的氧化膜是鋁及鋁合金釬焊 的關鍵。鋁軟釬焊助焊劑是指釬焊溫度低于450'C所用的助焊劑。按常溫下物理狀態分可分為 液態焊鋁助焊劑和固態焊鋁助焊劑。液態焊鋁助焊劑主要用于波峰焊；如日本公開特許 JP586591979中描述的一種焊鋁助焊劑ZnCl2 (48.6%,重量百分比，下同)、SnCl2 (32.4 %)、 KC1 (15.0%)、 KF (2.0%)及AgCl (2.0%)。這種助焊劑的特點是由幾種鹽(如 ZnCl2、 SnCl2、 KC1等)組成的混合鹽，同時常加入一些氟化物作為破膜劑，屬反應型軟 焊劑。這類助焊劑活性較強；但釬焊后焊點臟且不易清洗，同時助焊劑殘留物對焊點腐蝕 非常嚴重。張啟運和莊鴻壽主編的《釬焊手冊》(機械工業出版社，1998年11月版)一 書中報道的兩種液態焊鋁助焊劑組成如下(1)三乙醇胺(62%,重量百分比，下同)、 乙醇胺(20%)、 Zn(BF4)2 (8%)、 Sn(BF4)2 (5%)及NH4BF4(5%); (2)三乙醇胺(37 %)、乙醇胺(30%)、 Zn(BF4)2 (10%)、 Sn(BF4)2 (8%)及NH4BF4(15%)。這種助焊劑 特點是將一些氟硼酸鹽，如Zn(BF4)2和Sn(BF4)2等，溶解到有機胺(如乙醇胺、二乙醇 胺等)制成的溶液，屬于有機軟焊劑。有機軟焊劑腐蝕性較低且焊點光亮潔凈，是目前研 究的熱點之一。固態焊鋁助焊劑主要用于制造焊錫絲，作為焊錫絲的內芯。目前，對于用 于焊錫絲芯的固態焊鋁助焊劑研究報道較少，主要原因是鋁釬焯時對助焊劑活性要求高， 而加入一些起固化作用的載體(如普通松香等)會嚴重影響助焊劑的助焊效果及焊錫絲的 工藝性能。因此，找到一種合適的載體是研發固態焊鋁助焊劑的關鍵和難點。日本公開特 許JP 61232092中描述的一種鋁鎂合金助焊劑主要組成如下氟化鍶(24%，摩爾百分比， 下同)、氟化鉀(48%)及氟化鋁(28%)。該助焊劑屬于反應型助焊劑，腐蝕性較強。同時，該助焊劑必須在450'C以上的溫度才能發揮效用，且130'C溫度下該助焊劑無法成為 均勻的流體，因而不適合用于焊錫絲內芯。福建師范大學申請的"鋁及鋁合金軟釬焊釬劑 及其用途"(專利號88100868)中描述的釬劑成分(重量百分比)為含氨基有機物氟硼 酸鹽1 50%、重金屬氟硼酸鹽0.5 50%及氨基醇10 98%;該釬劑焊接溫度(300°C) 較高且常溫下助焊劑呈粘稠液態，難以用于含助焊劑芯焊錫絲的生產。中國專利號 01128512.5報道的"焊鋁錫絲"中所用到的焊鋁助焊劑由氟硅酸重金屬鹽(5 20%)、氟 硼酸重金屬鹽(5 20%)、多乙烯多胺(60 80%)及凡士林(5 10%)組成；該助焊劑 以凡士林為載體，助焊劑常溫下呈粘稠液態同樣不利于焊錫絲的生產，而且助焊劑活性有 限。
技術實現思路
本專利技術在于克服現有技術的缺點，提供一種鋁釬焊焊錫絲芯用助焊劑，常溫下呈固態 且具有一定挺度，并具有高活性、高可靠性、高絕緣性以及顯著改善焊料的可焊性和焊點 潔凈等特點。本專利技術的目的通過如下技術方案實現；一種鋁釬焊焊錫絲芯用助焊劑，以重量百分比計，其配方組成為(1) 改性松香 14 28%(2) 氟硼酸銨 12 24%(3) 有機胺 38 56%(4) 鋅源 4 10%(5) 亞錫鹽 0.5 8%(6) 氟表面活性劑 0.1 2% 所述的鋅源為鋅鹽、鋅粉或活性氧化鋅；所述的有機胺為二胺和多元胺中的一種；或者是所述的有機胺為一元胺、二胺和多元 胺中的多種，其中多種中至少含有一種二胺或多元胺；所述一元胺為乙醇胺、二乙醇胺或 三乙醇胺；所述二胺或多元胺為NN-二甲基十二胺、e-羥乙基乙二胺、二乙基胺、二乙 烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、三正辛胺、四甲基乙二胺或二亞乙基三胺；所述的亞錫鹽為無機亞錫鹽或有機酸亞錫；所述的氟表面活性劑為FC4430、 FC4432、 F5010、 FSN-IOO、 F501、 F502和FS-300 中的1 2種。為進一步實現本專利技術的目的，所述的改性松香優選為Foral AXE全氫化松香、KE-604 松香、KE-100松香、二聚松香145、 KR-610松香、B140聚合松香、B115聚合松香、B90 聚合松香、Polypale聚合松香、冰白松香、水白松香和歧化松香中的1~2種。所述的鋅鹽為無機鋅鹽或有機酸鋅鹽；所述無機鋅鹽優選為ZnCl2、 ZnBr2、 ZnF2、 ZnBr2或Zn(BF4)2;所述有機酸鋅鹽優選為硬酯酸鋅。所述的無機亞錫鹽優選為SnC2、 SnF2、 SnBi"2或Sn(BF4)2。所述的有機酸亞錫鹽優選為辛酸亞錫。上述所述的鋁釬焊焊錫絲芯用助焊劑的制備方法:在反應器內按鋁釬焊焊錫絲芯用助 焊劑所述配方比重加入氟硼酸胺、鋅源、亞錫鹽、氟表面活性劑及有機胺；在80 10(TC 溫度下連續攪拌30 45min使原料充分溶解混合；然后加入改性松香同時將溫度升到 120 140'C并不斷攪拌10 25min，得到黃色透明液體；將該液體冷卻至室溫即得到固態 的鋁釬焊焊錫絲芯用助焊劑。本專利技術利用的原理如下-(1) 改性松香作為助焊劑固化載體。(2) 氟硼酸銨為去膜劑，能夠在釬焊時迅速去除鋁表面的氧化膜。鋁與氧化鋁的熱 膨脹系數相差很大，釬焊時鋁材表面氧化膜處容易產生龜裂。氟硼酸銨受熱分解產生的 NH3、 HF及BF3氣體能迅速滲入龜裂處剝落氧化膜，同時HF及BF3氣體與氧化鋁可反 應去膜；反應式如下A1203+6HF—2A1+3H20 (1)A1203+2BF3—2A1F3+B203 (2)(3) 鋅源及亞錫鹽為覆蓋劑，能夠在釬焊時沉積在鋁的表面形成活性金屬層。鋅粉 易于氧化，所以實際上鋅粉表面被氧化鋅氧化物覆蓋。氧化鋅為兩性氧化物，溶于呈堿性 的胺中而以離子態存在。當鋁的表面氧化膜被去除后，由于鋁的活性比鋅強，鋁將鋅離子 及亞錫離子置換出來覆蓋在鋁的表面上形成活性金屬層，利于釬料的鋪展。該過程的反應 式如下2A1+3M2+—2A13++3M (3) 式(3)中M2+代表Zn2+、 Sn2+等。(4) 有機胺及氟表面活性劑為助焊劑的界面活性劑，能夠在釬焊時減少熔融釬料本 身的表面張力以及熔融釬料與鋁材間的界面張力，促進釬料在鋁材上的潤濕。研究發現， 有機胺的助焊效果非常明顯，尤其是二元胺及多元胺。本專利技術焊鋁助焊劑要求至少加入一 種二元胺或多元胺(如NN-二甲基十二胺、e-羥乙基乙二胺、二乙烯三胺等)，以保證 助焊劑具有更高的活性。氟本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋁釬焊焊錫絲芯用助焊劑，其特征在于：以重量百分比計，其配方組成為：　（１）改性松香　１４～２８％　（２）氟硼酸銨　１２～２４％　（３）有機胺　３８～５６％　（４）鋅源　４～１０％　（５）亞錫鹽　０．５～８％　（６）氟表面活性劑　０．１～２％　所述的鋅源為鋅鹽、鋅粉或活性氧化鋅；　所述的有機胺為二胺和多元胺中的一種；或者是所述的有機胺為一元胺、二胺和多元胺中的多種，其中多種中至少含有一種二胺或多元胺；所述一元胺為乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺；所述二胺或多元胺為ＮＮ－二甲基十二胺、β－羥乙基乙二胺、二乙基胺、二乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、三正辛胺、四甲基乙二胺或二亞乙基三胺；　所述的亞錫鹽為無機亞錫鹽或有機酸亞錫；　所述的氟表面活性劑為ＦＣ４４３０、ＦＣ４４３２、Ｆ５０１０、ＦＳＮ－１００、Ｆ５０１、Ｆ５０２和ＦＳ－３００中的１～２種。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張新平，劉亮岐，尹立孟，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：81