[发明专利]一种用于铝及铝合金软钎焊的固态助焊剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金化工领域，涉及软钎焊，尤其是一种用于铝及铝合金软钎焊的固态助焊剂及其制备方法。

背景技术

钎焊是电子工艺技术中将铝-铝连接、铝-铜连接的常见方法，通常分为硬钎焊和软钎焊两类：以450℃的钎焊温度作为分界，高于此温度的工艺称为硬钎焊，低于此温度则称为软钎焊，其中，硬钎焊由于工艺温度较高，用在电子、电器某些产品的连接工艺中有较大局限性；软钎焊的钎焊温度低，钎焊过程对产品的热影响小。软钎焊中的烙铁钎焊，由于其操作灵活、方便等特点，更是最常用到的操作工艺，而这种操作工艺通常都需配合使用具有助焊功能的药芯焊锡丝，在使工艺简化的同时，助焊剂量可根据不同金属或实际使用情况进行调控。

铝的导电与导热性略逊于铜，但其比重小（只及铜的1 / 3），因此，铝的性价比相对于铜更占有很大的优势，作为导电材料，越来越多的铜器件的基材已被铝及铝合金所取代，但铝及铝合金表面覆盖一层致密的氧化膜，铝氧化膜很稳定且较难去除，由此，如何使铝及铝合金和其他金属器件之间高效、可靠的连接技术却成为了工艺上较大的障碍。

铝软钎焊的关键工序是需要迅速、有效地去除这层氧化膜，由此对作为焊锡丝药芯的助焊剂的要求是：在常温下呈固态，便于助焊剂能稳定保存在焊锡丝芯内；助焊剂的活性高，去氧化膜能力强、焊后残渣腐蚀性小。

美国铟公司出售的Indalloy3号铝助焊剂呈液态，无法用于灌注焊锡丝。钎焊手册（机械工业出版社，1998年11月版）一书中报道了两种助焊剂：（1）三乙醇胺（85%，质量分数，下同）、Zn(BF₄)₂（2.5%）、Cd(BF₄)₂（10%）及NH₄BF₄(5%);(2)三乙醇胺（82%）、Zn(BF₄)2（10%）、NH₄BF₄(8%)，而这两种助焊剂均呈粘稠状，同样无法用于灌注焊锡丝。

通过检索，发现了若干篇与本专利申请内容相关的专利文献，其中，公开号为CN101480764的中国专利申请公开了一种水溶性铝及铝合金软钎焊钎剂及其制备方法，该钎剂主要由如下重量百分比组分的去膜剂（10~24%）、覆盖剂（5~16%）、胺表面活性剂（40~64%）、成膜剂（1~6%）、缓蚀剂（1~4%）及稀释剂（余量）组成。该发明所涉及的铝合金软钎焊钎剂呈液态，无法制成药芯焊丝。

公开号为CN1035073的中国专利提供了一种关于铝及铝合金软钎焊助焊剂的配方，要解决的问题是研制去膜剂、覆盖剂和界面活性剂，使钎焊温度低于350℃，并能拉制活性芯软钎焊丝。本发明的成分（重量百分比）为：含氨基有机物氟硼酸盐1~50，重金属氟硼酸盐0.5~50，氨基醇10~98。该软钎焊助焊剂的操作温度为280~350℃，大大高于常规软钎料的熔点，并且助焊剂呈黏稠液态，很难制作成药芯焊丝。

公开号为CN101204762的中国专利提供了一种铝及铝合金用软钎焊金属置换型无铅焊助焊剂，它由下述重量百分比组成：可被铝还原的金属盐：5~50%、去膜剂：10~50%、润湿剂：3~40%、活化剂：3~20%、表面活性剂：1~15%、缓蚀剂：2~20%和余量为载体（如聚乙二醇）等组成。由于助焊剂中含有大量对润湿性有不良作用的载体，影响钎焊时的润湿性。

公开号为CN1398695的中国专利提供了一种用于供电器、电光源、通讯、仪表等电子设备中铝及铝合金的铝焊锡丝，内芯为焊剂，外层为合金焊料。外层的合金焊料按重量百分比由25~35%的锡和65~75%的铅组成；内芯的焊剂按重量百分比由5~20%氟硅酸重金属盐，5~20%氟硼酸重金属盐，60~80%多乙烯多胺，5~10%凡士林组成；外层的合金焊料和内芯的焊剂按重量百分比合金焊料为97.5~98.2%，焊剂为1.8~2.5%。该焊剂以凡士林为载体，室温下呈粘稠液态，很容易从内芯中流出，并且凡士林对助焊剂的活性起了不良作用。

公开号为CN 101244493的中国专利提供了一种包含助焊剂的铝合金无铅焊丝及其助焊剂的制备方法，其特征在于其中无铅焊料由锡、银、铜、铝、锌合金构成；无铅助焊剂由下述重量配比的物质组成：有机羧酸及衍生物活性剂10~20%、高沸点溶剂10~15%、氟碳表面活性剂：0.1~2%、缓蚀剂：0.1~0.4%、水溶性树脂：40~50%，其余为溶剂：异丙醇、乙醇，或去离子水。该助焊剂含大量对润湿性有不良作用的水溶性树脂，钎焊时的润湿性不好。