免钎剂焊锡丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及电子焊接生产技术领域所使用的无钎剂焊锡丝，具体的说是涉及一种免钎剂焊锡丝及其制备方法。

背景技术

焊锡丝作为电子焊接行业组装用的主要焊接材料，其首先要保证焊接的质量与可靠性，其品质的优劣直接影响组装后产品的使用寿命。

目前，国内外电子行业用焊锡丝必须辅助一定的钎剂才能完成焊接过程，无论是将钎剂内置于焊锡丝内部或者在焊接过程中涂覆助焊剂都是必要的，其钎剂的主要成份多为松香基助焊剂及多种有机酸类活化剂。因为有机酸类活化剂的存在，此类活化剂在高速焊接过程中，不易完全分解，并与松香一起残留在焊件表面，而残留物中的活性成份在遇到高温或潮湿环境时，极易与焊件或焊点发生化学反应，从而造成焊点持续腐蚀，从而影响产品寿命。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种免钎剂焊锡丝及其制备方法，在保证焊接效果的同时，能够有效提高焊点或焊件的使用寿命和可靠性。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种免钎剂焊锡丝，其特征在于，按质量百分比计，包括10％-20％的第一组份及80％-90％的第二组份：其中，所述第一组份由60％的聚乙烯醇水溶液和40％的铟铜化合物粉末组成，所述聚乙烯醇水溶液的质量百分含量为1％，所述铟铜化合物粉末的颗粒度为1.0-1.5微米；所述第二组份为纯度是99.95％的电解锡。

作为本发明的进一步改进，所述铟铜化合物成份至少包括：Cu

本发明还提供一种如上所述的一种免钎剂焊锡丝的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将所述第一组份中的物料按质量比例混合后，加热至95℃-110℃，并保持持续搅拌；

步骤2，将上述混合均匀的第一组份倒入具有保温及搅拌功能的压注桶内备用；

步骤3，将所述第二组份种的电解锡按质量比称重后，放入中频加热炉，保持380-400℃温度区间，进行持续搅拌2小时；

步骤4，将上述第二组份的电解锡浇铸成挤压型材，并冷却备用；

步骤5，将步骤4型材放入挤压机进行挤压，通过加压密闭的压注桶将混合均匀的第一组份压入第二组份电解锡中，其压入比例通过流量调节阀控制在10-20％，所述压入比例为第一组份与第二组份的质量比；

步骤6，将挤压后的产品通过拉丝模具控制线径粗细，并达到最终需要的线径，即完成了本发明所述的一种免钎剂焊锡丝成品。

本发明的有益效果是：本发明采用聚乙烯醇及铟铜化合物作为免钎剂焊锡丝的辅助材料，其所起的作用能够代替传统松香助焊剂，在焊接过程中润湿性好，能够与锡合金焊料及被焊接合金在极短的时间内形成金属间化合物层(即IMC层，钎焊接头)；传统焊接过程利用助焊剂的作用，在持续焊接高温条件下，同样也是为了促进金属间化合物的形成，其所形成的金属间化合物主要成份正是铟铜化合物，本发明能够明显降低焊接温度，减少焊接高温对元器件的热冲击；同时，在焊接后，钎焊接头没有残留物的存在，有效提成了焊点的可靠性。本发明中所添加的铟及银元素能够有效提升焊料的导热及导电率，减少产品自能耗。总之，本发明配方及工艺简单，提升了传统松香型焊锡丝在焊接后的寿命与可靠性。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明的技术方案作详细说明。

实施例1：

称取第一组份：

(1)1％聚乙烯醇水溶液6Kg；

(2)铟铜化合物粉末(颗粒度中值为1.2微米)：4Kg；

以上所述铟铜化合物其成份主要包括：Cu

称取第二组份：

(3)电解锡(纯度99.95％)：100Kg；

然后按以下步骤操作：

步骤1，将第一组份中的(1)(2)物料混合加热至96℃-110℃，并保持持续搅拌；

步骤2，将上述混合均匀的第一组份倒入具有保温及搅拌功能的压注桶内备用；

步骤3，将上述第二组份电解锡按质量比称重后，放入中频加热炉，保持380-400℃温度区间，进行持续搅拌2小时；

步骤4，将上述第二组份的电解锡浇铸成挤压型材，并冷却备用；

步骤5，将步骤4型材放入挤压机进行挤压，通过加压密闭的压注桶将混合均匀的第一组份压入第二组份电解锡中，其压入比例通过流量调节阀控制在10％(第一组份与第二组分的质量比例)；

步骤6，将挤压后的产品通过拉丝模具控制线径粗细，并最终拉丝线径到1.5mm，即得到本发明所述的实施例1的一种免钎剂焊锡丝成品。

实施例2：

称取第一组份：

(1)1％聚乙烯醇水溶液9Kg；

(3)铟铜化合物粉末(颗粒度中值为1.2微米)：6Kg；

以上所述铟铜化合物其成份主要包括：Cu

称取第二组份：

(3)电解锡(纯度99.95％)：100Kg

然后按以下步骤操作：

步骤1，将所述第一组份的(1)(2)物料混合加热至96℃-110℃，并保持持续搅拌；

步骤2，将上述混合均匀的第一组份倒入具有保温及搅拌功能的压注桶内备用；

步骤3，将所述第二组份电解锡按质量比称重后，放入中频加热炉，保持380-400℃温度区间，进行持续搅拌2小时；

步骤4，将上述第二组份的电解锡浇铸成挤压型材，并冷却备用；

步骤5，将步骤4型材放入挤压机进行挤压，通过加压密闭的压注桶将混合均匀的第一组份压入第二组份电解锡中，其压入比例通过流量调节阀控制在15％(第一组份与第二组分的质量比例)；

步骤6，将挤压后的产品通过拉丝模具控制线径粗细，并最终拉丝线径到1.5mm，即获得了本发明所述的实施例2的免钎剂焊锡丝成品。

实施例3：

称取第一组份：

(1)1％聚乙烯醇水溶液12Kg；

(4)铟铜化合物粉末(颗粒度中值为1.2微米)：8Kg；

以上所述铟铜化合物其成份主要包括：Cu

称取第二组份：

(3)电解锡(纯度99.95％)：100Kg

然后按以下步骤操作：

步骤1，将所述第一组份的(1)(2)物料混合加热至96℃-110℃，并保持持续搅拌；

步骤2，将上述混合均匀的第一组份倒入具有保温及搅拌功能的压注桶内备用；

步骤3，将所述第二组份的电解锡按质量比称重后，放入中频加热炉，保持380-400℃温度区间，进行持续搅拌2小时；

步骤4，将上述第二组份的电解锡浇铸成挤压型材，并冷却备用；

步骤5，将步骤4型材放入挤压机进行挤压，通过加压密闭的压注桶将混合均匀的第一组份压入第二组份电解锡中，其压入比例通过流量调节阀控制在20％(第一组份与第二组分的质量比例)；

步骤6，将挤压后的产品通过拉丝模具控制线径粗细，并最终拉丝线径到1.5mm，即得到了本发明所述的实施例3的免钎剂焊锡丝成品。

本发明所获得的免钎剂焊锡丝，适用于各种电子元器件组装焊接，能够满足铜基焊件及镀镍、镀银、镀金等多种合金组份焊件，其成品经径可生产1.0mm-5.60mm的焊锡丝成品，应用泛适用性强。以上述三个实施例样件与“锡铜(Sn0.7Cu)1.5mm线径、2.0％松香含量”的传统焊锡丝作焊接对比验证，其验证过程为将线径为1.0mm的黄铜线焊接到T2铜板上，然后观察测试“焊后残留状态及干燥度、焊接焊料扩展率及焊接强度”，并作出对比，测试结果见表1：

表1：实施例测试数据表

通过上述实验数据可以看出，采用本发明技术方案所获得的免钎剂焊锡丝，首先，焊后无残留且干燥不粘白垩粉，符合GB/T9491标准；其次，焊接时焊料扩展率达到85％以上，符合标准要求，且与传统松香焊锡丝相差不大；最后，在焊接强度测试的拉拔实验中，总体强度均强于传统焊锡丝。

由此可见，本发明所获得的免钎剂焊锡丝，采用传统焊接时钎焊接头(IMC)所形成的金属间化合物主要成份作为焊锡丝合金的一部分，并通过一定的工艺与锡焊料进行融合，实现了免钎剂焊接，既保证了焊接后基本没有残留，而且焊接形态(扩展率)较好，焊接强度较高，完全能够满足并替代传统松香型焊锡丝。本发明为电子焊接行业提供了新型材料，其应用场景更加广阔，应用可靠性更高。

总之，本发明在达到了传统焊锡丝可焊性、可靠性的基础上，有了新技术的突破。在客户应用过程中，无需改变原有工艺，便达到了更好的焊接效果。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。