CN101811235A - 一种能够消除锡珠的用于波峰焊用助焊剂的添加剂 - Google Patents

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Abstract

一种能够消除锡珠的用于波峰焊用助焊剂的添加剂，涉及波峰焊助焊剂。本发明是为了防止波峰焊接过程中产生的锡珠，在助焊剂中使用添加剂。添加剂为有机氟类化合物，有机氟类化合物的通式为(CF3)2CF(CF2)n(CH2)2OCOCH＝CH2，其中n可取5～15，添加量(质量百分比浓度)为0.001％-1％。将该添加剂加入到助焊剂中，焊接后的线路板表面锡珠的产生被有效控制，同时不影响焊接后线路板的绝缘电阻。

Description

一种能够消除锡珠的用于波峰焊用助焊剂的添加剂
技术领域
本发明适用集成电路的组装，具体来说，涉及与助焊剂相关联和使用助焊剂的方法，即为了将电子元器件焊接组装在线路板上，通过波峰焊进行焊接时，所使用的助焊剂中的成分，并且该成分加入助焊剂中后，可有效地防止锡珠的产生，同时不影响线路板的绝缘电阻。
背景技术
为了将电子元器件组装于线路板上，现行工艺是使用波峰焊焊接技术，在进行波峰焊焊接时，要使用助焊剂，助焊剂的目的有三个，一个是去掉线路板铜箔和元器件引脚的氧化层，另一个是起到保护这些新生的表面不被氧化，再一个是降低焊料的表面张力，增加焊料的润湿性，以便很好地将元器件焊接到线路板的铜箔上。
现行的助焊剂由于焊接的条件、助焊剂的组成或线路板的回潮等因素，在利用波峰焊进行焊接时，很容易造成焊锡飞溅而产生锡珠，导致线路板的线路间短路或线路板的绝缘电阻下降。为了解决上述问题，日本专利(特开2006-7300)提出了通过添加软化点为60-150℃的聚酰胺来阻止锡珠的产生，但是该方法由于高分子材料聚酰胺的加入，会导致焊接后在线路板上的残留增多，虽然降低了锡锡珠产生的几率，但是因为残留的增加，导致线路板绝缘电阻的下降。为了既能有效地阻止锡珠的产生，又不影响线路板的绝缘电阻，本研究提出了有效地解决办法，即在助焊剂中添加有机氟类化合物，有机氟类化合物的通式为(CF3)2CF(CF2)n(CH2)2OCOCH＝CH2，其中n可取5～15。
该有机氟类化合物即可添加到松香型助焊剂中，也可添加到非松香型助焊剂。对于焊接材料而言，无论是有铅焊料还是无铅焊料均可适用。由于上述有机氟类化合物的添加，有效地阻止了波峰焊接时产生焊锡飞溅所导致的锡珠，同时不影响线路板的绝缘电阻。
发明内容
本发明的目的是进行波峰焊接时，通过对所使用的助焊剂添加有机氟类化合物，可有效地阻止锡珠的产生。
实现上述目的的技术方案是：在本发明中向通常使用的助焊剂中加入有机氟类化合物，该有机氟类化合物的通式为(CF3)2CF(CF2)n(CH2)2OCOCH＝CH2，其中n可取5～15。由于有机氟类化合物的加入，有效地防止了锡珠的产生，且不影响线路板的绝缘电阻，使用的助焊剂可以是含有松香型或不含有松香型，同时焊接材料可为有铅焊料或无铅焊料。一般而言，助焊剂由有机溶剂、松香树脂或其衍生物、有机酸活化剂等组成。
有机氟类化合物在助焊剂中的质量百分比用量为0.001％-1％。有机氟类化合物的浓度大于1％时，残留增多焊接后的线路板表面变脏，影响线路板表面的外观，浓度小于0.001％时，起不到有效阻止锡珠产生的作用，有机氟类化合物最佳浓度范围为0.01％-0.5％。
焊接后锡珠产生的确认，采用了目视的方法，操作过程如下，制作10cmX10cm的实验线路板，将线路板分别喷洒实施例或比较例的助焊剂后，通过250℃的熔融焊锡中，焊锡为63Sn/37Pb(Sn63％，Pb37％)合金焊料或不含铅Sn/3Ag/0.5Cu(Sn 96.5％，Ag 3％和Cu0.5％)合金焊料，然后以目视的方法判断在10cmX10cm的线路板上产生锡珠的个数。
线路板表面绝缘电阻的测试采用了国家标准锡焊用液态焊剂(GB/T 9491-2002)。另外在考察耐湿环境实验时，参考了日本标准(JISZ3197)，即在实验板浸入实施例或比较例的助焊剂中，在各种焊料中浸焊后，将线路板置于40℃，95％的湿度环境下，放置96小时后取出，测量其绝缘电阻，该绝缘电阻定义为湿度试验后绝缘电阻。
具体实施方式
本发明在考察有机氟化合物的作用时，针对助焊剂选择了两个常用的类型，即含有松香型和不含松香型两种助焊剂。针对焊料的选择，同样选择了较常用的两种类型，即含铅焊料和不含铅焊料，其中含铅焊料为63Sn/37Pb(Sn63％，Pb37％)合金焊料，不含铅焊料为Sn/3Ag/0.5Cu(Sn 96.5％，Ag 3％和Cu0.5％)合金焊料。
[实施例1-5]
使用63Sn/37Pb(Sn63％，Pb37％)合金焊料，助焊剂为松香型助焊剂，其组成显示于表1，通过目视观察锡珠产生的个数和绝缘电阻的结果显示于表3，n＝5。
[实施例6-10]
使用63Sn/37Pb(Sn63％，Pb37％)合金焊料，助焊剂为不含松香型，其组成显示于表1，通过目视观察锡珠产生的个数和绝缘电阻的结果显示于表3，n＝10。
[实施例11-15]
使用Sn/3Ag/0.5Cu(Sn 96.5％，Ag 3％和Cu0.5％)合金焊料，助焊剂为松香型助焊剂，其组成显示于表1，通过目视观察锡珠产生的个数和绝缘电阻的结果显示于表3，n＝15。
[实施例16-20]
使用Sn/3Ag/0.5Cu(Sn 96.5％，Ag 3％和Cu0.5％)合金焊料，助焊剂为不含松香型助助焊剂，其组成显示于表1，通过目视观察锡珠产生的个数和绝缘电阻的结果显示于表3，n＝10。
[比较例1-4]
为了说明本发明消除锡珠效果的优异性，我们考察了与不添加有机氟化合物的通用助焊剂进行了比较，比较例的组成显示于表2，在10cmx10cm的线路板上产生锡珠的个数和焊接后线路板的绝缘电阻的结果显示于表3。
由表3的结果可知，实施例的绝缘电阻明显优于比较例的绝缘电阻。
表1 含消光成分硅烷化纳米二氧化硅助焊剂组成
Figure GSA00000107425800031
  19   Sn/3Ag/0.5Cu   77.95％   20％   2％   0.5％
  20   Sn/3Ag/0.5Cu   77.9％   20％   2％   1％
表2 比较例助焊剂的组成
Figure GSA00000107425800041
表3 实施例和比较例的消光效果和绝缘电阻的结果
  实验序列   10cmX10cm线路板上锡珠个数   绝缘电阻   湿度实验后的绝缘电阻
  实施例1   5   8.3x1014   5.2x1014
  实验序列   10cmX10cm线路板上锡珠个数   绝缘电阻   湿度实验后的绝缘电阻
  实施例2   3   7.1x1014   4.5x1014
  实施例3   1   7.2x1014   4.9x1014
  实施例4   0   6.6x1014   3.8x1014
  实施例5   0   6.6x1014   2.9x1014
  实施例6   6   5.1x1014   2.9x1014
  实施例7   5   4.3x1014   2.5x1014
  实施例8   1   4.1x1014   1.8x1014
  实施例9   0   3.6x1014   2.1x1014
  实施例10   0   4.1x1014   1.5x1014
  实施例11   5   7.6x1014   3.0x1014
  实施例12   4   7.1x1014   3.3x1014
  实施例13   2   7.1x1014   2.8x1014
  实施例14   1   6.3x1014   2.5x1014
  实施例15   0   6.4x1014   2.2x1014
  实施例16   4   8.2x1014   2.3x1014
  实施例17   3   8.1x1014   2.4x1014
  实施例18   2   6.1x1014   2.2x1014
  实施例19   0   5.9x1014   2.1x1014
  实施例20   0   5.3x1014   2.0x1014
  比较例1   28   6.0x1014   3.2x1014
  比较例2   33   5.9x1014   3.8x1014
  比较例3   29   6.4x1014   4.1x1014
  实验序列   10cmX10cm线路板上锡珠个数   绝缘电阻   湿度实验后的绝缘电阻
  比较例4   36   6.2x1014   3.7x1014

Claims (5)

1.一种能够消除锡珠的用于波峰焊用助焊剂的添加剂，其特征在于：所述添加剂为有机氟类化合物，有机氟类化合物的通式为(CF3)2CF(CF2)n(CH2)2OCOCH＝CH2，其中n为5～15。
2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于：有机氟类化合物在助焊剂中的质量百分比用量为0.001％-1％。
3.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于：有机氟类化合物在助焊剂中的质量百分比用量为0.01％-0.5％。
4.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于：助焊剂为含有松香型或不含有松香型。
5.根据权利要求1所述的添加剂在波峰焊焊接中的应用。
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