CN101829864A - 一种用于助焊剂中消除焊点光泽的消光剂 - Google Patents

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Abstract

一种用于助焊剂中消除焊点光泽的消光剂，涉及波峰焊助焊剂，本发明是将经过硅烷化处理的二氧化硅粉体添加到助焊剂中，所添加的二氧化硅粉体的粒径为80nm以下，添加量(质量百分比浓度)为0.001％-0.1％。使用该助焊剂焊接后的焊点由光亮型转变为亚光型，同时不影响焊接后线路板的绝缘电阻。

Description

一种用于助焊剂中消除焊点光泽的消光剂
技术领域
本发明适用集成电路的组装或封装领域，具体来说，涉及与助焊剂相关联和使用助焊剂的方法，即通过波峰焊或手工焊时，为了将电子元器件焊接组装在线路板上，所使用的助焊剂中的成分，并且该成分加入助焊剂中时，有消除焊点光泽的功能。
背景技术
在将电子元器件组装于印制线路板上后，通常要通过外观检测设备和目视来检查各电子元器件是否很好的焊接在线路板上，通常焊接后的焊点是有光泽的，由此用外观设备检查时，由于光的反射造成仪器的误判断，或检查人员用目视检查时，给人的视觉带来疲劳，为此我们发明了可消除焊点光泽的助焊剂中的消光成分。
对于消光型助焊剂的研究，日本的专利早有报道，如长链脂肪酸的添加(特公昭52-34015)，同样中国的发明专利(申请号200810027111.6)中采用棕榈酸(又名十六酸)以达到消光的目的。目前有些国内助焊剂厂家为了达到消光的目的，通常是向助焊剂中添加长链脂肪酸的方法，但是长链脂肪酸的分解温度比较高，容易在线路板上残留，引起线路板绝缘电阻的下降，为了解决上述问题，本发明提供了可消除焊点光泽的助焊剂中的消光物质，该物质为经过硅烷化处理的纳米二氧化硅，无论是对松香型助焊剂还是非松香型助焊剂均可添加，同时对于焊接材料而言，无论是有铅焊料还是无铅焊料均可适用，由于硅烷化处理的纳米二氧化硅的添加，焊点由光亮转变为亚光，同时不影响线路板的绝缘电阻。
发明内容
本发明的目的是提供具有消除焊点光泽的助焊剂，在助焊剂中加入硅烷化二氧化硅纳米粉体，以实现焊接后的焊点由光亮转变为亚光，便于使用外观检测仪器或目视进行外观检查。
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了硅烷化的纳米二氧化硅粉体，由于二氧化硅粉体的加入，焊点由光亮转变为亚光，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。
在上述的助焊剂中加入的纳米二氧化硅粉体，需要进行硅烷化处理，以便很好地悬浮于助焊剂中，同时二氧化硅粉体的粒径为80nm以下，最好是50nm以下，粒径大于80nm时，二氧化硅粉体不能很好地分散于助焊剂中，容易产生沉淀。同时焊点表面变得凹凸不平，影响焊点外观。
二氧化硅粉体的硅烷化处理过程如下，首先将二氧化硅粉体经丙酮溶剂浸泡脱脂处理后，将二氧化硅粉体放入浓度为0.4％(m/m)的3-氨基丙基三乙氧基硅烷的甲苯溶液中，硅烷化反应温度为50℃，反应12小时后，取出分别用无水乙醇、去离子水依次反复洗涤，在80℃的烘箱中干燥，经上述处理后，二氧化硅的表面即形成了3-氨基丙基三乙氧基硅烷的分子层，经3-氨基丙基三乙氧基硅烷处理后的二氧化硅，可很好地分散于助焊剂中。
硅烷化处理纳米二氧化硅粉体在助焊剂中的质量百分比用量为0.001％-0.1％。硅烷化处理纳米二氧化硅粉体的浓度大于0.1％时，焊点的表面变得凹凸不平，影响焊点的外观，浓度小于0.001％时，起不到消除焊点光泽的作用。硅烷化处理纳米二氧化硅粉体最佳浓度范围为0.01％-0.05％。
焊点表面光泽的确认，采用了目视比较的方法，操作过程如下，用无水乙醇清洗铜板(0.3x20x50mm)，将清洗后的铜板浸入实施例或比较例的助焊剂中，再将铜板放入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。以目视的方式判断焊点的光泽度。
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
本发明在考察消光成分硅烷化二氧化硅粉体的作用时，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，消光效果和绝缘电阻的结果显示于表3。
[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，消光效果和绝缘电阻的结果显示于表3。
[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，消光效果和绝缘电阻的结果显示于表3。
[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，其组成显示于表1，消光效果和绝缘电阻的结果显示于表3。
[比较例1-4]
为了说明本发明消光物质硅烷化二氧化硅粉体的优异性，我们考察了与现在常用的消光物质十八酸进行了比较，比较例的组成显示于表2，其消光性能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，实施例中的绝缘电阻值明显优于比较例中的绝缘电阻。
表1 含消光成分硅烷化纳米二氧化硅助焊剂组成
Figure GSA00000107473200031
  14   Sn/3Ag/0.5Cu   75.95％   20％   2％   2％   0.05％
  15   Sn/3Ag/0.5Cu   75.9％   20％   2％   2％   0.1％
  16   Sn/3Ag/0.5Cu   77.999％   20％   2％   0.001％
  17   Sn/3Ag/0.5Cu   77.99％   20％   2％   0.01％
  18   Sn/3Ag/0.5Cu   77.97％   20％   2％   0.03％
  19   Sn/3Ag/0.5Cu   77.95％   20％   2％   0.05％
  20   Sn/3Ag/0.5Cu   77.9％   20％   2％   0.1％
表2 比较例助焊剂的组成
Figure GSA00000107473200041
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   消光效果   绝缘电阻   湿度实验后的绝缘电阻
  实施例1   ○   8.6x1014   5.1x1014
  实施例2   ⊕   7.2x1014   3.2x1014
  实施例3   ⊕   7.1x1014   3.3x1014
  实施例4   ⊕   6.4x1014   2.1x1014
  实施例5   ⊕   6.2x1014   2.1x1014
  实施例6   ○   5.3x1014   3.2x1014
  实施例7   ⊕   4.1x1014   2.2x1014
  实施例8   ⊕   4.2x1014   1.5x1014
  实施例9   ⊕   3.5x1014   2.2x1014
  实施例10   ⊕   4.2x1014   1.6x1014
  实施例11   ○   7.5x1014   3.3x1014
  实施例12   ⊕   7.0x1014   3.1x1014
  实施例13   ⊕   7.1x1014   2.5x1014
  实施例14   ⊕   6.5x1014   2.1x1014
  实施例15   ⊕   6.4x1014   2.1x1014
  实施例16   ○   8.5x1014   2.5x1014
  实施例17   ⊕   8.2x1014   2.3x1014
  实施例18   ⊕   6.0x1014   2.1x1014
  实施例19   ⊕   5.8x1014   2.0x1014
  实施例20   ⊕   5.5x1014   1.8x1014
  比较例1   ⊕   2.2x1010   3.2x109
  比较例2   ⊕   1.4x1010   2.1x109
  实验序列   消光效果   绝缘电阻   湿度实验后的绝缘电阻
  比较例3   ⊕   2.5x1010   1.1x109
  比较例4   ⊕   8.6x1010   9.5x109
注：消光效果很好符号表示为⊕；好表示为○；不好表示为×。

Claims (7)

1.一种用于助焊剂中消除焊点光泽的消光剂，其特征在于：所述消光剂为硅烷化的纳米二氧化硅粉体，所述二氧化硅粉体的粒径为80nm以下。
2.权利要求1所述的消光剂，其特征在于：所述二氧化硅粉体的粒径为50nm以下。
3.权利要求1所述的消光剂，其特征在于：所述二氧化硅粉体采用以下方法制备：首先将二氧化硅粉体经丙酮溶剂浸泡脱脂处理后，将二氧化硅粉体放入质量百分浓度为0.4％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷的甲苯溶液中，硅烷化反应温度为50℃，反应12小时后，取出分别用无水乙醇、去离子水依次反复洗涤，在80℃的烘箱中干燥，经上述处理后，二氧化硅的表面形成了3-氨基丙基三乙氧基硅烷的分子层，经3-氨基丙基三乙氧基硅烷处理后的二氧化硅，能很好地分散于助焊剂中。
4.权利要求1所述的消光剂，其特征在于：所述消光剂在助焊剂中的质量百分比用量为0.001％-0.1％。
5.权利要求4所述的消光剂，其特征在于：所述消光剂在助焊剂中的质量百分比用量为0.01％-0.05％。
6.权利要求5所述的消光剂，其特征在于：助焊剂为含有松香型或不含有松香型。
7.根据权利要求1所述的消光剂在波峰焊焊接中的应用。
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