技术摘要：
本发明公开了一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝及其制备方法，包括96.9‑98.1wt％的焊锡合金和1.9‑3.1wt％的助焊剂，其中焊锡合金由锡、银、铜、钼、铈、碲和镥，铈的添加可改变焊料的组织结构，从而细化晶粒，减少焊点连桥，改变焊锡合金的表面润湿性， 全部
背景技术：
】 随着电子产品及其技术发展的发展，产品逐渐向功能化、小型化方向发展，对焊锡 丝要求也越来越高，微电子互连材料行业也就随着国内电子工业产品行业的发展而逐渐成 长起来，普通的焊锡丝产品与国外产品相比并不逊色，但在更精细化的产品及机器人焊接 等高端应用领域仍与国外产品有相当的差距，有的甚至完全依赖进口。例如，对于焊点间距 在小于等于Φ0.2mm的微型电子组装件(SMT)、线路板、元器件、微型接插件、红外线工艺的 焊件，需使用超细尺寸如：Φ0.10-0.15mm的焊锡丝，但超细焊锡丝容易发生断芯，从而影响 焊接性能。另外，焊锡合金成分中加入了Bi、Pb、Co等放射性同位元素，在焊锡合金中存在容 易发生α衰变，在半导体器件中会持续不断的释放α粒子，进而引起半导体器件发生单粒子 效应，对信号的完整性具有损耗影响，危害到电子设备的数据丢失、功能中断等；另一方面， 焊锡合金成分中加入了Fe、Co、Ni、Nd等磁性材料，磁性材料的磁导率随磁场变化而产生非 线性变化，导致出现磁滞特性，最终导致两个或多个信号产生强干扰信号，对通信系统产生 较大影响；还有，助焊剂中添加的活性剂为卤素、胺及氨基化合物这些物质，这些活性剂在 焊后易造成过度的腐蚀，在线路板上形成腐蚀性的残留物，对基板影响很大，通常需要通过 清洗才能减少腐蚀性。 因此，本领域迫切需要开发一种高可焊环保超细焊锡丝，以满足智能机械手在微 电子互连材料中使用。 【
技术实现要素：
】 本发明为了解决现有焊锡丝容易断芯的技术问题，提供一种用于智能机械手焊接 的高可焊环保超细焊锡丝。 本发明的另一个目的是提供一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝 的制备方法。 本发明一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝，由以下组分组成： 96.9-98.1wt％的焊锡合金和1.9-3.1wt％的助焊剂组成； 所述焊锡合金由以下组分组成：3 .2-4 .6wt％的银、1 .3-2 .1wt％的铜、2 .9- 3.8wt％的钼、0.12-0.22wt％的铈、0.07-0.13wt％碲、0.08-0.15wt％镥以及余量的锡； 所述助焊剂由以下组分组成：3-8wt％溶剂、8.3-12.8wt％的活性剂、0.2-1.8wt％ 表面活性剂、1.3-2.1wt％的触变剂、0.8-1.6wt％的缓蚀剂、18.5-25.2wt％的热固性树脂 以及余量的松香。 本申请一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝，包括96.9-98.1wt％ 4 CN 111590233 A 说 明 书 2/7 页 的焊锡合金和1.9-3.1wt％的助焊剂，其中焊锡合金由锡、银、铜、钼、铈、碲和镥，铈的添加 可改变焊料的组织结构，从而细化晶粒，减少焊点连桥，改变焊锡合金的表面润湿性，提高 蠕变特性、拉伸特性，碲的添加可提高材料的耐蚀性、耐磨性和强度，可提高焊料的抗拉强 度和防止锡须的产生，镥有良好的导电和延展性，极强的活化性在焊锡合金粉中对电热性 能和抗氧化性能改良作用优异，铜的添加避免了焊料粘度增加的桥接的形状，凝固后Cu以 固溶的形式存在于基体中，并能很好地与铜板结合，通过在焊锡合金中添加微量稀土元素 能够改善焊料的凝固结晶状态，促进焊点的同步凝固，提高焊料的抗拉强度和韧性，本申请 焊锡合金中未加入了Bi、Pb、Co等放射性同位元素，以减少由于衰变引起的信号干扰，也未 加入Fe、Co、Ni、Nd等磁性材料，可降低由材料非线性引起的信号干扰，本申请助焊剂包括松 香、热固性树脂、触变剂、活性剂、表面活性剂、溶剂，采用松香和热固性树脂的共聚作为主 体，不仅可以增进金属表面润锡能力，同时能改善焊锡丝的延伸韧性，本申请的焊锡丝润湿 性好、抗拉强度优异并且无铅环保，应用于智能机械手焊接等高端应用领域时产品的高可 焊和无铅环保发展。 优选的，所述热固性树脂为双马来酰亚胺树脂、环氧树脂按重量比为1-3：1-2复 配。双马来酰亚胺树脂与环氧树脂发生聚合反应，可起到增韧作用，避免焊锡丝容易断芯。 优选的，所述环氧树脂为脂环族环氧树脂、双酚A型环氧树脂、苯酚-芳烷基环氧树脂、缩水 甘油胺型环氧树脂中一种或几种组合。 优选的，所述活性剂由有机胺和有机酸按重量比1-2:3-5复配，所述有机酸为戊二 酸、癸二酸、硬脂酸中一种或若干种组合，所述有机胺为三乙醇胺、二乙烯三胺、三异丙醇胺 中一种或几种组合。本申请使用有机酸作为活性剂，避免了使用卤素、胺及氨基化合物这些 物质在焊后易造成过度的腐蚀，对基板影响很大，使用有机酸降低腐蚀程度，有机胺本身含 有氨基.NH：具有活性，加入有机胺可促进焊接效果。有机酸和有机胺混合会发生中和反应， 生成中和产物。这种中和产物是不稳定的，在焊接温度下会迅速分解，重新生成有机酸和有 机胺，这样就能保证有机酸原有的活性，焊接结束后，剩余的有机酸又会被有机胺中和，使 残留物的酸性下降，减少腐蚀。 优选的，所述触变剂为硬脂酰胺与ST改性氢化蓖麻油按重量比1-2:2-3复配。主要 是调节助焊剂的粘度以及印刷性能，赋予焊锡丝一定的触变性，本申请的触变剂由十八烷 基硬脂酸酰胺和聚酰胺改性氢化蓖麻油复配而得，比单一的触变剂效果更好。 优选的，所述缓蚀剂为苯骈三氮唑、磺化木质素按重量比2-5:1复配。 优选的，所述松香为水白松香、全氢化松香、歧化松香中的任一种。能提高产品的 润湿性。 优选的，所述表面活性剂为无卤活性剂ST-200、乳化剂NP-9按重量比1-3:1复配。 为无卤活性剂，降低助焊剂表面张力。 优选的，所述溶剂为2-乙基-1 ,3-己二醇与二乙二醇辛醚按重量比1～3:2配制而 成。溶剂为高沸点溶剂，挥发性高，减少焊后残留，同时其防止塌陷、粘度控制的作用。 一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝的制备方法，其特征在于包括 以下步骤： S1、按所述重量百分比称取上述各组分，备用； S2、将松香加入反应釜内，加热至130-150℃，待溶解后，加入溶剂和热固性树脂， 5 CN 111590233 A 说 明 书 3/7 页 搅拌20-30min，再加入触变剂搅拌直至完全溶解，将温度降至70-90℃，加入活性剂、表面活 性剂和缓蚀剂，搅拌40-60分钟，冷却，得到助焊剂； S3、将锡融化加入到熔化炉内，融化至350-360℃，保温搅拌20-30min，捞出锡渣， 添加银、铜、钼搅拌10-20min，再升温至420-430℃，依次加入铈、碲、镥，保温搅拌20-30min， 静置后除渣，浇注出圆柱棒坯； S4、将圆柱棒坯装入出丝口径为Φ9mm的挤压机，并按1.9-3.1wt％比例将助焊剂 加入松香桶，控制松香桶温度在120℃，棒坯温度110℃，挤压力为150kg/cm2、出丝速度 1.5m/min，将圆柱棒坯挤压成内芯含1.9-3.1wt％助焊剂的Φ9mm的粗锡丝； S5、将粗锡丝经辊轧和拉丝，制成Φ0.12mm尺寸的焊锡丝，然后经在线光亮化和防 氧化处理，阴干后进行缠绕、包装，即得。 优选的，步骤S5中防氧化处理工序包括：将焊锡丝以10-40m/min速度通过聚硅氧 烷溶液，以在焊锡丝表面形成膜厚度为0.001nm-0.01mm的抗氧化薄膜。抗氧化薄膜起保护 抗氧作用，增加使用寿命。 本发明相对于现有技术，有以下优点： 本申请一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝，包括96.9-98.1wt％ 的焊锡合金和1.9-3.1wt％的助焊剂，其中焊锡合金由锡、银、铜、钼、铈、碲和镥，铈的添加 可改变焊料的组织结构，从而细化晶粒，减少焊点连桥，改变焊锡合金的表面润湿性，提高 蠕变特性、拉伸特性，碲的添加可提高材料的耐蚀性、耐磨性和强度，可提高焊料的抗拉强 度和防止锡须的产生，镥有良好的导电和延展性，极强的活化性在焊锡合金粉中对电热性 能和抗氧化性能改良作用优异，铜的添加避免了焊料粘度增加的桥接的形状，凝固后Cu以 固溶的形式存在于基体中，并能很好地与铜板结合，通过在焊锡合金中添加微量稀土元素 能够改善焊料的凝固结晶状态，提高焊料的抗拉强度和韧性，本申请焊锡合金中未加入了 Bi、Pb、Co等放射性同位元素，以减少由于衰变引起的信号干扰，也未加入Fe、Co、Ni、Nd等磁 性材料，可降低由材料非线性引起的信号干扰，本申请助焊剂包括松香、热固性树脂、触变 剂、活性剂、表面活性剂、溶剂，采用松香和热固性树脂的共聚作为主体，不仅可以增进金属 表面润锡能力，同时能改善焊锡丝的延伸韧性，本申请的焊锡丝润湿性好、抗拉强度优异并 且无铅环保，具有高可焊且不易断芯的优点，应用于智能机械手焊接等高端应用领域时产 品的高可焊和无铅环保发展。 本发明的一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝的制备方法，传统的 焊锡丝制备方法需经过多道次拉拔(大拉 中拉 “小拉 微拉)、缠绕和包装等过程，拔很容 易引起断线，本申请采用“大变形挤压 近终成型辊轧 微细拉拔 在线防氧化处理”的方法， 与常规方法制备的超细焊锡丝相比，没有大拉和中拉过程，可防止超细焊锡丝断线产生浪 费，产品成材率高、生产周期短、品质保证期长适合大批量连续生产。 【
本发明公开了一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝及其制备方法，包括96.9‑98.1wt％的焊锡合金和1.9‑3.1wt％的助焊剂，其中焊锡合金由锡、银、铜、钼、铈、碲和镥，铈的添加可改变焊料的组织结构，从而细化晶粒，减少焊点连桥，改变焊锡合金的表面润湿性， 全部
背景技术：
】 随着电子产品及其技术发展的发展，产品逐渐向功能化、小型化方向发展，对焊锡 丝要求也越来越高，微电子互连材料行业也就随着国内电子工业产品行业的发展而逐渐成 长起来，普通的焊锡丝产品与国外产品相比并不逊色，但在更精细化的产品及机器人焊接 等高端应用领域仍与国外产品有相当的差距，有的甚至完全依赖进口。例如，对于焊点间距 在小于等于Φ0.2mm的微型电子组装件(SMT)、线路板、元器件、微型接插件、红外线工艺的 焊件，需使用超细尺寸如：Φ0.10-0.15mm的焊锡丝，但超细焊锡丝容易发生断芯，从而影响 焊接性能。另外，焊锡合金成分中加入了Bi、Pb、Co等放射性同位元素，在焊锡合金中存在容 易发生α衰变，在半导体器件中会持续不断的释放α粒子，进而引起半导体器件发生单粒子 效应，对信号的完整性具有损耗影响，危害到电子设备的数据丢失、功能中断等；另一方面， 焊锡合金成分中加入了Fe、Co、Ni、Nd等磁性材料，磁性材料的磁导率随磁场变化而产生非 线性变化，导致出现磁滞特性，最终导致两个或多个信号产生强干扰信号，对通信系统产生 较大影响；还有，助焊剂中添加的活性剂为卤素、胺及氨基化合物这些物质，这些活性剂在 焊后易造成过度的腐蚀，在线路板上形成腐蚀性的残留物，对基板影响很大，通常需要通过 清洗才能减少腐蚀性。 因此，本领域迫切需要开发一种高可焊环保超细焊锡丝，以满足智能机械手在微 电子互连材料中使用。 【
技术实现要素：
】 本发明为了解决现有焊锡丝容易断芯的技术问题，提供一种用于智能机械手焊接 的高可焊环保超细焊锡丝。 本发明的另一个目的是提供一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝 的制备方法。 本发明一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝，由以下组分组成： 96.9-98.1wt％的焊锡合金和1.9-3.1wt％的助焊剂组成； 所述焊锡合金由以下组分组成：3 .2-4 .6wt％的银、1 .3-2 .1wt％的铜、2 .9- 3.8wt％的钼、0.12-0.22wt％的铈、0.07-0.13wt％碲、0.08-0.15wt％镥以及余量的锡； 所述助焊剂由以下组分组成：3-8wt％溶剂、8.3-12.8wt％的活性剂、0.2-1.8wt％ 表面活性剂、1.3-2.1wt％的触变剂、0.8-1.6wt％的缓蚀剂、18.5-25.2wt％的热固性树脂 以及余量的松香。 本申请一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝，包括96.9-98.1wt％ 4 CN 111590233 A 说 明 书 2/7 页 的焊锡合金和1.9-3.1wt％的助焊剂，其中焊锡合金由锡、银、铜、钼、铈、碲和镥，铈的添加 可改变焊料的组织结构，从而细化晶粒，减少焊点连桥，改变焊锡合金的表面润湿性，提高 蠕变特性、拉伸特性，碲的添加可提高材料的耐蚀性、耐磨性和强度，可提高焊料的抗拉强 度和防止锡须的产生，镥有良好的导电和延展性，极强的活化性在焊锡合金粉中对电热性 能和抗氧化性能改良作用优异，铜的添加避免了焊料粘度增加的桥接的形状，凝固后Cu以 固溶的形式存在于基体中，并能很好地与铜板结合，通过在焊锡合金中添加微量稀土元素 能够改善焊料的凝固结晶状态，促进焊点的同步凝固，提高焊料的抗拉强度和韧性，本申请 焊锡合金中未加入了Bi、Pb、Co等放射性同位元素，以减少由于衰变引起的信号干扰，也未 加入Fe、Co、Ni、Nd等磁性材料，可降低由材料非线性引起的信号干扰，本申请助焊剂包括松 香、热固性树脂、触变剂、活性剂、表面活性剂、溶剂，采用松香和热固性树脂的共聚作为主 体，不仅可以增进金属表面润锡能力，同时能改善焊锡丝的延伸韧性，本申请的焊锡丝润湿 性好、抗拉强度优异并且无铅环保，应用于智能机械手焊接等高端应用领域时产品的高可 焊和无铅环保发展。 优选的，所述热固性树脂为双马来酰亚胺树脂、环氧树脂按重量比为1-3：1-2复 配。双马来酰亚胺树脂与环氧树脂发生聚合反应，可起到增韧作用，避免焊锡丝容易断芯。 优选的，所述环氧树脂为脂环族环氧树脂、双酚A型环氧树脂、苯酚-芳烷基环氧树脂、缩水 甘油胺型环氧树脂中一种或几种组合。 优选的，所述活性剂由有机胺和有机酸按重量比1-2:3-5复配，所述有机酸为戊二 酸、癸二酸、硬脂酸中一种或若干种组合，所述有机胺为三乙醇胺、二乙烯三胺、三异丙醇胺 中一种或几种组合。本申请使用有机酸作为活性剂，避免了使用卤素、胺及氨基化合物这些 物质在焊后易造成过度的腐蚀，对基板影响很大，使用有机酸降低腐蚀程度，有机胺本身含 有氨基.NH：具有活性，加入有机胺可促进焊接效果。有机酸和有机胺混合会发生中和反应， 生成中和产物。这种中和产物是不稳定的，在焊接温度下会迅速分解，重新生成有机酸和有 机胺，这样就能保证有机酸原有的活性，焊接结束后，剩余的有机酸又会被有机胺中和，使 残留物的酸性下降，减少腐蚀。 优选的，所述触变剂为硬脂酰胺与ST改性氢化蓖麻油按重量比1-2:2-3复配。主要 是调节助焊剂的粘度以及印刷性能，赋予焊锡丝一定的触变性，本申请的触变剂由十八烷 基硬脂酸酰胺和聚酰胺改性氢化蓖麻油复配而得，比单一的触变剂效果更好。 优选的，所述缓蚀剂为苯骈三氮唑、磺化木质素按重量比2-5:1复配。 优选的，所述松香为水白松香、全氢化松香、歧化松香中的任一种。能提高产品的 润湿性。 优选的，所述表面活性剂为无卤活性剂ST-200、乳化剂NP-9按重量比1-3:1复配。 为无卤活性剂，降低助焊剂表面张力。 优选的，所述溶剂为2-乙基-1 ,3-己二醇与二乙二醇辛醚按重量比1～3:2配制而 成。溶剂为高沸点溶剂，挥发性高，减少焊后残留，同时其防止塌陷、粘度控制的作用。 一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝的制备方法，其特征在于包括 以下步骤： S1、按所述重量百分比称取上述各组分，备用； S2、将松香加入反应釜内，加热至130-150℃，待溶解后，加入溶剂和热固性树脂， 5 CN 111590233 A 说 明 书 3/7 页 搅拌20-30min，再加入触变剂搅拌直至完全溶解，将温度降至70-90℃，加入活性剂、表面活 性剂和缓蚀剂，搅拌40-60分钟，冷却，得到助焊剂； S3、将锡融化加入到熔化炉内，融化至350-360℃，保温搅拌20-30min，捞出锡渣， 添加银、铜、钼搅拌10-20min，再升温至420-430℃，依次加入铈、碲、镥，保温搅拌20-30min， 静置后除渣，浇注出圆柱棒坯； S4、将圆柱棒坯装入出丝口径为Φ9mm的挤压机，并按1.9-3.1wt％比例将助焊剂 加入松香桶，控制松香桶温度在120℃，棒坯温度110℃，挤压力为150kg/cm2、出丝速度 1.5m/min，将圆柱棒坯挤压成内芯含1.9-3.1wt％助焊剂的Φ9mm的粗锡丝； S5、将粗锡丝经辊轧和拉丝，制成Φ0.12mm尺寸的焊锡丝，然后经在线光亮化和防 氧化处理，阴干后进行缠绕、包装，即得。 优选的，步骤S5中防氧化处理工序包括：将焊锡丝以10-40m/min速度通过聚硅氧 烷溶液，以在焊锡丝表面形成膜厚度为0.001nm-0.01mm的抗氧化薄膜。抗氧化薄膜起保护 抗氧作用，增加使用寿命。 本发明相对于现有技术，有以下优点： 本申请一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝，包括96.9-98.1wt％ 的焊锡合金和1.9-3.1wt％的助焊剂，其中焊锡合金由锡、银、铜、钼、铈、碲和镥，铈的添加 可改变焊料的组织结构，从而细化晶粒，减少焊点连桥，改变焊锡合金的表面润湿性，提高 蠕变特性、拉伸特性，碲的添加可提高材料的耐蚀性、耐磨性和强度，可提高焊料的抗拉强 度和防止锡须的产生，镥有良好的导电和延展性，极强的活化性在焊锡合金粉中对电热性 能和抗氧化性能改良作用优异，铜的添加避免了焊料粘度增加的桥接的形状，凝固后Cu以 固溶的形式存在于基体中，并能很好地与铜板结合，通过在焊锡合金中添加微量稀土元素 能够改善焊料的凝固结晶状态，提高焊料的抗拉强度和韧性，本申请焊锡合金中未加入了 Bi、Pb、Co等放射性同位元素，以减少由于衰变引起的信号干扰，也未加入Fe、Co、Ni、Nd等磁 性材料，可降低由材料非线性引起的信号干扰，本申请助焊剂包括松香、热固性树脂、触变 剂、活性剂、表面活性剂、溶剂，采用松香和热固性树脂的共聚作为主体，不仅可以增进金属 表面润锡能力，同时能改善焊锡丝的延伸韧性，本申请的焊锡丝润湿性好、抗拉强度优异并 且无铅环保，具有高可焊且不易断芯的优点，应用于智能机械手焊接等高端应用领域时产 品的高可焊和无铅环保发展。 本发明的一种用于智能机械手焊接的高可焊环保超细焊锡丝的制备方法，传统的 焊锡丝制备方法需经过多道次拉拔(大拉 中拉 “小拉 微拉)、缠绕和包装等过程，拔很容 易引起断线，本申请采用“大变形挤压 近终成型辊轧 微细拉拔 在线防氧化处理”的方法， 与常规方法制备的超细焊锡丝相比，没有大拉和中拉过程，可防止超细焊锡丝断线产生浪 费，产品成材率高、生产周期短、品质保证期长适合大批量连续生产。 【
