專利名稱：波峰焊釬料活性劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利申請(qǐng)涉及一種波峰焊釬料活性劑，所述的活性劑可以防止熔融焊料被
氧化以及將氧化的錫渣還原成可用的金屬，屬于波峰焊技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，為實(shí)現(xiàn)兩種材料(或零件)的結(jié)合，需在其間隙內(nèi)或間隙旁添加填 充物，而這種填充物就是釬料，釬料的熔點(diǎn)必須比焊接的材料熔點(diǎn)低。而在電子組裝工業(yè) 中，最主要的釬料就是錫鉛合金及錫合金，眾多電子廠家經(jīng)常使用到液態(tài)的錫鉛合金(或 錫合金)來焊接PCB板上的各種元器件以起以固定作用。最初時(shí)都是工人用手工進(jìn)行焊接 的，但手工焊接生產(chǎn)效率低下，無法適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)。于是一種焊接設(shè)備——波峰焊應(yīng)運(yùn) 而生，波峰焊可以24小時(shí)不停的運(yùn)轉(zhuǎn)且可以一次性對(duì)多個(gè)焊點(diǎn)進(jìn)行焊接，故采用波峰焊焊 接時(shí)極大地提高了生產(chǎn)效率，提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。 但是，采用波峰焊接時(shí)錫鉛合金的工藝溫度為223°C -245°〇，錫爐中的液態(tài)釬料
在高溫下，通過其在空氣中的暴露面和氧相互接觸而發(fā)生氧化從而產(chǎn)生錫渣，隨著人們環(huán)
保意識(shí)的加強(qiáng)和歐盟ROHS法規(guī)的生效，無鉛焊料(錫合金)逐漸代替錫鋁合金，而無鉛焊
料的工藝溫度為230°C _260°C，比錫鉛焊料溫度更高，更容易產(chǎn)生錫渣。 錫渣的產(chǎn)生不但造成焊錫的浪費(fèi)，加了廣大電子企業(yè)的生產(chǎn)成本，而且嚴(yán)重影響
產(chǎn)品的質(zhì)量，錫焊料在液化流動(dòng)高溫下不斷氧化，使錫鍋中錫焊料不斷下降，偏離共晶點(diǎn)，
會(huì)相繼出現(xiàn)吹氣孔、焊錫過量、銅熔出后焊料上錫、元件損壞、焊錫污染、連焊、虛焊、焊接強(qiáng)
度不夠、焊點(diǎn)表面光澤度灰暗等質(zhì)量問題。 由于無鉛焊料的工藝溫度更高，其產(chǎn)生的錫渣就越多，隨著時(shí)間的推移，錫渣就會(huì) 越來越多并占據(jù)整個(gè)錫爐的大部分表面，而錫渣的吸熱性較強(qiáng)，會(huì)吸收焊料的部分熱量，因 此用戶為達(dá)到無鉛焊料的工藝溫度又必須得提高溫度以克服因應(yīng)，而爐溫的提高對(duì)零組件 及材料的耐熱溫度也提出了更高的要求。 因此為了降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，需對(duì)無鉛焊料進(jìn)行抗氧化處理。目前市面 上出現(xiàn)了多種產(chǎn)品，其基本分為還原粉，抗氧化粉，錫渣還原機(jī)，抗氧化劑以及加裝氮?dú)庋b置等。 1、還原粉，其為錫渣產(chǎn)生后再處理，未能從源頭控制錫渣的產(chǎn)生，且在使用過程中 需不斷攪拌，產(chǎn)生很大的灰塵和剌激性氣味，對(duì)車間的工作環(huán)境產(chǎn)生較大的影響，且還原粉 還原錫渣的效果不是很理想，還原率幾乎達(dá)不到60%。 2、抗氧化粉，抗氧化粉是從源頭上控制錫渣的產(chǎn)生，但實(shí)際在使用過程中比較繁 瑣且效果也不理想，抗氧化粉使用時(shí)要均勻撒在錫面，要想撒成很均勻具有一定的難度?？?氧化粉里面一般含有氯離子或者氟離子，都屬于含鹵產(chǎn)品，不僅不符合歐盟的無鹵產(chǎn)品要 求，而且會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生一定的腐蝕性。 3、錫渣還原機(jī)，錫渣還原機(jī)是唯一采用物理還原的方法，它不往錫爐里面添加任 何產(chǎn)品，而是將錫渣掏出后專門用一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行還原，也屬于事后處理，也未能從源頭上控制錫渣的產(chǎn)生，且還原機(jī)目前技術(shù)還不成熟，還原出來的錫雜質(zhì)含量較高，無法滿足生產(chǎn)高 端產(chǎn)品的要求。 4、抗氧化劑，是液體產(chǎn)品，優(yōu)點(diǎn)是抗氧化性能較好，缺點(diǎn)是煙大，氣味較重，甚至?xí)?發(fā)生抗氧化劑沾到PCB板表面的情況。 5、加裝氮?dú)庋b置，加裝氮?dú)庋b置后可以有效降低錫渣量，但氮?dú)獍l(fā)生器成本高，以 后運(yùn)行成本更高，實(shí)際運(yùn)用起來不經(jīng)濟(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
為了更好的解決錫渣問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，本發(fā)明提供一種波峰焊 釬料活性劑，該活性劑不但能有效地防止無鉛焊料氧化，而且可以將錫渣中所包裹的無鉛 焊料絕大部分還原出來，有效地解決了錫渣的問題，且又能達(dá)到設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)方便，錫爐清 潔干凈。 首先活性劑與熔化釬料相接觸在熔化釬料表面形成單層膜保護(hù)表面釬料不被氧 化，其次是其中的活性成分與金屬氧化物反應(yīng)并使它們?nèi)芙庠谠摶钚詣┲?，作為有機(jī)金屬 化合物懸浮在金屬氧化物顆粒和殘留的活性劑之間。隨著時(shí)間延長直到活化劑消耗掉被清 除為止?；钚詣┎慌c金屬發(fā)生反應(yīng)，只與氧化渣反應(yīng)，少煙無味。當(dāng)氧化錫渣中的金屬氧化 物被溶解時(shí)，相互連接的金屬氧化物排列是開放的，任何夾在渣中有用的金屬都可以分散 流回到熔錫中，并且不會(huì)受到活性劑的影響。這種新技術(shù)可降低錫渣成本75% 85%左 右。 本發(fā)明所述的波峰焊釬料活性劑，其特征在于所述的活性劑包括二聚酸、三聚酸 或上述兩種酸的混合物。
所述的一種波峰焊釬料活性劑，其特征在于所述的二聚酸和三聚酸為有機(jī)酸。
所述的一種波峰焊釬料活性劑，其特征在于所述的二聚酸、三聚酸其碳原子數(shù)范 圍在6-40之間。 所述的一種波峰焊釬料活性劑，其特征在于所述的活性劑中含有壬基酚聚氧乙 烯醚。 所述的一種波峰焊釬料活性劑，其特征在于所述的活性劑的含有能與活性劑互 溶的醇。 所述的一種波峰焊釬料活性劑，其特征在于可以所述的活性劑中添加不同色素 以配成各種顏色。 在本發(fā)明的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)二聚酸或三聚酸都具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，并能在很寬的溫 度范圍內(nèi)保持流動(dòng)，常溫下呈淡黃色透明粘稠液體，無毒性、無剌激、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)高，低溫不 凍的特性，能溶于大部分溶劑，能將部分金屬氧化物中的金屬置換出來。 二聚酸中一般中含有少量的單體酸和三聚酸，酸品質(zhì)的優(yōu)劣可作為品種分類的依 據(jù)。如美國把二聚體含量為87%、83%、75%的二聚酸分別定為高、中、低三檔二聚酸。這些 產(chǎn)品一般稱為初蒸或單蒸二聚酸，如將初蒸二聚酸再次蒸餾就得蒸餾二聚酸(或稱雙蒸二 聚酸)，其二聚體含量可達(dá)95%以上。如果將二聚酸再行氫化，又可得到顏色很淡、抗氧化 性能極好的氫化二聚酸。蒸餾二聚酸和氫化二聚酸大多用于某些需要特殊性能的場合。市 售產(chǎn)品以單蒸二聚酸為主。品種不同的二聚酸，其性能也不同，同一品種也因所用原料不同而有性質(zhì)的差異。關(guān)于二聚酸中單體酸、二聚酸和三聚酸的定量分析，目前尚未有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 的直接測定的方法。甲醋的尿素加成法最先被用來測定蒸餾二聚酸中的單體酸，但此法比 較費(fèi)時(shí)，而且精度不高，曾提出用微升華過程來改進(jìn)此法，以確定聚合物成分，但是蒸餾時(shí)， 單體醋去除不完全或二聚酸的損失，都會(huì)造成誤差。 市售的二聚酸其原材料主要有花生油、玉米油、妥爾油、椰油、棕櫚油、菜仔油、橄 欖油等，根據(jù)生產(chǎn)原材料的不同，可以分為多類，可以用在不同的方面，其通過中分子量的 飽和或不飽和脂肪酸的二聚所產(chǎn)生，其碳數(shù)范圍在6至40之間，但經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明，它們用在 波峰焊釬料中區(qū)別不大，所以優(yōu)選市售的二聚酸。 壬基酚聚氧乙烯醚可制作乳化劑、分散劑，洗滌劑，在一般工業(yè)中可用作潤濕劑和 乳化劑，具有較好的活化性。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，壬基酚聚氧乙烯醚也可以有效的將錫渣還原，同 時(shí)，在二聚酸或三聚酸中添加壬基酚聚氧乙烯醚可以有效地降低波峰焊釬料活性劑的濃 度，減少其對(duì)設(shè)備的粘附性，使設(shè)備更易于清潔保養(yǎng)。 異丙醇等醇具有良好的活化性，即可以有效提高本發(fā)明中的波峰焊釬料活性劑的
活化性，又可以降低波峰焊釬料活性劑的濃度。 本發(fā)明的有益效果是 A:將錫渣還原出來，節(jié)省焊料生產(chǎn)成本 在本發(fā)明的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，將活性劑慢慢倒入熔融的焊料中會(huì)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)產(chǎn)生的錫渣 會(huì)迅速的被還原，如果將活性劑與錫渣輕輕攪拌幾分鐘，更能提高錫渣的還原率，經(jīng)過市場 調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)大部分的錫渣在錫爐里面時(shí)都沒有結(jié)成塊或者結(jié)成很小的塊狀，但也有部分的 錫渣在錫爐里面結(jié)塊現(xiàn)象比較嚴(yán)重，結(jié)的塊狀較大，這可能與其所用焊料及助焊劑種類有 關(guān)，相對(duì)來說，結(jié)的塊狀較大，錫渣里面含的錫也越多，還原時(shí)的時(shí)間也越長，將活性劑倒入 這類錫渣時(shí)并不能馬上看出效果，等1-2小時(shí)后會(huì)發(fā)現(xiàn)，結(jié)成狀塊的錫渣所包裹的焊料也 一樣被還原出來。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，根據(jù)錫渣含錫量的多少，還原率有時(shí)可以高達(dá)95%以上。
B :將焊料與空氣隔絕，防止錫渣產(chǎn)生 當(dāng)將活性劑倒入錫爐里面后，會(huì)在熔融焊料表面形成一層油狀保護(hù)膜保護(hù)焊料不
被氧化，防止焊料與空氣中氧吸附，降低錫渣形成速率，同時(shí)確保無煙無味。 C:防止焊料熱散發(fā)損失，提高焊料潤濕性，可以較快的達(dá)到潤濕性 當(dāng)將活性劑覆蓋在熔融焊料表面后，可以有效防止熔融焊料熱散發(fā)損失，可直接
下降5t:-i(rc焊錫工藝溫度，節(jié)省用電量2ox左右，使液態(tài)焊錫熱量分布更均勻，可以有
效降低零組件及材料之耐熱溫度，改善焊接工藝。同時(shí)通過實(shí)踐表明，可以有效提高焊料的
潤濕性和流動(dòng)性，這對(duì)無鉛焊接尤為重要。 D:吸收雜質(zhì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量 在沾錫溫度下降后無鉛錫對(duì)印刷電路板下方沾錫面之裸銅的熔銅率亦隨之下降， 氧化錫、不熔錫不再發(fā)生，同時(shí)經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，活性劑可以有效吸收雜質(zhì)，凈化焊錫的作用，其 不僅可以有效吸收碳等各種雜質(zhì)，而且可以解除溶銅快速提升，而錫液也不必要定期更換。
E :緩蝕焊料對(duì)設(shè)備的腐蝕，減少設(shè)備維護(hù) 焊料特別是無鉛焊料的腐蝕性較大，即使是鈦合金錫爐都易洞穿，如果加了抗氧 化還原粉就更容易洞穿，而本活性劑具有較強(qiáng)的緩蝕性，可有效降低無鉛焊料對(duì)設(shè)備的腐 蝕，延長設(shè)備使用壽命。


圖1為未加活性劑的焊料潤濕性表；
圖2為添加活性劑焊料的潤濕性表。 圖1和圖2為用潤濕性測試儀測試焊料的潤濕性表，其中圖1為未加活性劑的焊 料潤濕性表，圖2為添加活性劑焊料的潤濕性表。從圖1和圖2的對(duì)比中可以看出，達(dá)到同 樣的潤濕性時(shí)，添加了活性劑的焊料的潤濕時(shí)間(圖2中tl-t2時(shí)間段)比未添加了活性 劑的焊料的潤濕時(shí)間(圖1中tl-t2時(shí)間段)少了 0. 52秒，而波峰焊接的時(shí)間本身也就是 幾秒鐘時(shí)間，因此在達(dá)到相同的潤濕性時(shí)能少0. 52秒已是相當(dāng)之大。
具體實(shí)施例方式
使用本發(fā)明所述的波峰焊釬料活性劑，可以為二聚酸、三聚酸或上述兩種酸的混 合物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采取市售的二聚酸和三聚酸作為活性劑，事實(shí)上，二聚酸 或三聚酸或二者的混合物都可以作為活性劑，而且根據(jù)需要，還可以在其中增加壬基酚聚 氧乙烯醚或異丙醇等醇類物質(zhì)以降低活性劑的濃度。使用本發(fā)明所述的波峰焊釬料活性劑 的具體操作步驟如下 1、在波峰正常開啟熔錫狀態(tài)下，清理錫渣，錫面留約2-3千克錫渣；
2、在錫爐中用符合R0HS的金屬片來控制錫流方向，使錫液和錫渣向方便操作的 錫爐一端流出，然后在該端做一還原區(qū)，還原區(qū)面積的長度即錫爐的寬度，寬度為20-30厘 米左右；
3、將活性劑倒入預(yù)留于焊錫液面的錫渣上攪拌均勻，首次添加量為有鉛焊料一 般約150-250克G，無鉛焊料一般約200-300克，之后一般每2_3小時(shí)加一次，每次活性劑的 添加量一般為有鉛焊料約100克，無鉛焊料約150克，活性劑在錫面形成糊狀防氧化物并繼 續(xù)還原新產(chǎn)生的錫渣； 4、每次添加活性劑之前，必需將活性劑與錫渣所形成的殘留物輕輕攪拌成糊狀， 然后清理掉上層不含錫的物質(zhì)，再將錫爐其它位置的錫渣清理到還原區(qū)，將活性劑按步驟3 的方法倒入錫渣中攪拌均勻，約2-3小時(shí)后重復(fù)此過程與動(dòng)作，如錫渣突然增多，則視實(shí)際 情況適當(dāng)增加添加量或縮短添加時(shí)間； 5、此時(shí)如不繼續(xù)生產(chǎn)(即波峰長期不打起時(shí))，則無需添加活性劑，待需生產(chǎn)時(shí) (即打開波峰時(shí))，再將活性劑按步驟3的方法倒入錫渣中攪拌均勻，2-3小時(shí)后重復(fù)此過程 與動(dòng)作； 6、過程中流動(dòng)液面產(chǎn)生的少量錫渣被迅速還原，還原區(qū)錫液面被防氧化物隔離， 不會(huì)產(chǎn)生錫渣； 7、過程中視產(chǎn)品和錫爐大小或錫渣產(chǎn)生量的多少，加入活性劑數(shù)量也酌情加減。
使用本發(fā)明申請(qǐng)所述的波峰焊釬料活性劑的技術(shù)要點(diǎn) 1、每次清理前必須將覆蓋在還原區(qū)錫面的殘留物攪拌成稀泥狀物質(zhì)后再作清理， 然后再按要求添加活性劑； 2、每次添加活性劑時(shí)必須將加活性劑加在剛撈過來的錫渣上并充分?jǐn)嚢杈鶆颍?
3、每次清理時(shí)只將上層不含錫的稀泥狀物質(zhì)清理出來，不允許將清理錫渣的工具伸入錫爐錫液面以下從下往上撈，這樣一來將帶走大量的有用錫而造成不必要的浪費(fèi)。
使用本發(fā)明所述波峰焊釬料活性劑的方法的注意事項(xiàng) 1.使用活性劑之前請(qǐng)注意錫爐抽風(fēng)口良好，抽風(fēng)口氣流速每秒鐘> 1. 5米；
2.由于是高溫作業(yè)，請(qǐng)戴好口罩、防護(hù)眼鏡及高溫橡膠手套。
權(quán)利要求
一種波峰焊釬料活性劑，其特征在于所述的活性劑包括二聚酸、三聚酸或上述兩種酸的混合物。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種波峰焊釬料活性劑，其特征在于所述的二聚酸和三聚酸 為有機(jī)酸。
3. 如權(quán)利要求l所述的一種波峰焊釬料活性劑，其特征在于所述的二聚酸、三聚酸其碳原子數(shù)范圍在6-40之間。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種波峰焊釬料活性劑，其特征在于所述的有機(jī)酸來自花生 油、玉米油、妥爾油、椰油、棕櫚油、菜仔油、橄欖油。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種波峰焊釬料活性劑，其特征在于所述的活性劑中含有壬 基酚聚氧乙烯醚。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種波峰焊釬料活性劑，其特征在于所述的活性劑含有能與 活性劑互溶的醇。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種波峰焊釬料活性劑，其特征在于所述的活性劑中添加不 同色素以配成各種顏色。
8. 權(quán)利要求1所述的波峰焊釬料活性劑在印刷電路板波峰焊中的應(yīng)用。
9. 如權(quán)利要求8所述的波峰焊釬料活性劑在印刷電路板波峰焊中的應(yīng)用，包括以下步驟1) 在波峰正常開啟熔錫狀態(tài)下，清理錫渣，錫面留約2-3千克錫渣；2) 在錫爐中用金屬片來控制錫流方向，使錫液和錫渣向方便操作的錫爐一端流出，然 后在該端做一還原區(qū)，還原區(qū)面積的長度即錫爐的寬度，寬度為20-30厘米左右；3) 將活性劑倒入預(yù)留于焊錫液面的錫渣上攪拌均勻，首次添加量，有鉛焊料一般約 150-250克，無鉛焊料一般約200-300克，之后每2_3小時(shí)添加一次，每次活性劑的添加量一 般為有鉛焊料約100克，無鉛焊料約150克，活性劑在錫面形成糊狀防氧化物，并繼續(xù)還原 新產(chǎn)生的錫渣；4) 每次添加活性劑之前，必需將活性劑與錫渣所形成的殘留物輕輕攪拌成糊狀，然后 清理掉上層不含錫的物質(zhì)，再將錫爐其它位置的錫渣清理到還原區(qū)，將活性劑按步驟3)的 方法倒入錫渣中攪拌均勻，約2-3小時(shí)后重復(fù)此過程與動(dòng)作，如錫渣突然增多，則視實(shí)際情 況適當(dāng)增加添加量或縮短添加時(shí)間；5) 此時(shí)如不繼續(xù)生產(chǎn)，即波峰長期不打起時(shí)，則無需添加活性劑，待需生產(chǎn)時(shí)，即打開 波峰時(shí)，再將活性劑按步驟3)的方法倒入錫渣中攪拌均勻，2-3小時(shí)后重復(fù)此過程與動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明所述的波峰焊釬料活性劑，包括二聚酸、三聚酸或上述兩種酸的混合物。本發(fā)明為油狀液體，在熔化釬料表面形成一層保護(hù)膜保護(hù)熔化釬料不被氧化，防止釬料與空氣中氧吸附，降低錫渣的形成速率，節(jié)約焊錫用量，節(jié)省用電量，降低生產(chǎn)成本，而且還可以極大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量，增強(qiáng)其焊接力，同時(shí)便于設(shè)備的保養(yǎng)和維護(hù)。
文檔編號(hào)B23K35/22GK101780605SQ20101012067
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者李平榮 申請(qǐng)人:李平榮