CN103429378A - 助焊剂 - Google Patents

Abstract

提供一种助焊剂，其具有防止焊料粉末沉降的性能，因焊接时的加热而分解、无残渣，且不会阻碍焊料的润湿性。在与焊料粉末混合而生成焊膏的助焊剂中，包含满足以下条件的量的甲基丙烯酸聚合物：防止在常温区域的焊料粉末的沉降，通过焊接时的加热过程分解或蒸发。作为甲基丙烯酸聚合物，优选具有烷基的聚甲基丙烯酸烷基酯，优选使聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为0.1质量%以上～小于1.0质量%。另外，优选还包含具有至少3个以上OH基的溶剂。

Description

助焊剂

技术领域

本发明涉及与焊料粉末混合的助焊剂，尤其涉及具有防止焊料粉末沉降的效果、能实现无残渣的助焊剂。

背景技术

通常，用于焊接的助焊剂具有在焊料熔解的温度下化学除去存在于焊料和焊接对象的金属表面的金属氧化物，使两者的交界处金属元素的移动成为可能的功能，通过使用助焊剂，在焊料与焊接对象的金属表面之间形成金属间化合物，从而能够得到牢固的接合。

焊膏是将焊料粉末与助焊剂混合而得到的复合材料。利用印刷法、吐出法，焊膏被涂布于印刷电路板等的基板的电极、端子等的焊接部。部件被装载在涂布有焊膏的焊接部，在被称作回流炉的加热炉中加热基板以使焊料熔融，从而进行焊接。

在焊膏中使用的助焊剂中添加有：用于除去金属表面的氧化膜的松香，具有用于抑制焊料粉末沉降的防止沉降的效果、且用于将焊膏保持在适当的粘度的触变剂，使清洗能力、润湿性提高的活化剂，对松香等的固体成分具有可溶性的溶剂等。所述焊料粉末沉降是因为以下原因：将焊料粉末和助焊剂均匀混和后，由于比重差导致这些分离，焊料粉末沉降。

上述助焊剂的成分的尤其触变剂中含有不会因焊接的加热而分解、蒸发的成分，在焊接后作为助焊剂残渣而残留于焊接部的周边。

装载于汽车的电子机器等中，为了不因水、灰尘的影响而有损基板的功能，确保可靠性，有时会在焊接后的基板的焊接部及其周边或者全部基板上进行利用树脂材料的涂布。

此时，在焊接部存在焊接后的助焊剂残渣时，根据助焊剂残渣与树脂涂布材料的相容性的不同，有时树脂涂布材料与助焊剂残渣混合而引起树脂涂布材料的固化阻碍，导致树脂涂布材料与助焊剂残渣的交界处的树脂涂布材料的固化变得不充分。以树脂涂布材料的固化不充分的状态放置时，电极间的绝缘电阻劣化等问题暴露出来，给焊接后的可靠性带来不良影响。

作为该解决对策，一直以来采取的方法是：确认树脂涂布材料与助焊剂残渣的相容性，研究最合适的组合的方法；或者是将阻碍树脂固化的助焊剂残渣清洗除去的方法。但是，这些解决对策均需要成本和时间。

于是提出了：混合有焊接后实质上无残渣成分的助焊剂的焊膏（例如参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-25305号公报

发明内容

发明要解决的问题

不清洗焊接后的基板而进行树脂涂布时，为了不引起与助焊剂残渣的交界处附近的树脂材料的固化阻碍，需要使焊接后的助焊剂残渣的残留量为零。但是，用于焊膏的以往的助焊剂的成分中，抑制焊料粉末与助焊剂混合时出现的焊料粉末的沉降的触变剂在加热时不会分解，因此无法实现焊接后的无残渣。

例如，一直以来用作沉降防止剂的触变剂有氢化蓖麻油、脂肪酸双酰胺，它们具有作为沉降防止剂的效果，但均不会因加热而分解，作为残渣残留在焊接部周边。

另一方面，专利文献1中，作为触变剂而添加至助焊剂中的高级脂肪酸酰胺具有作为粘度调节剂的流动性改善特性优异、加热时分解而无残渣的效果。但是，缺乏作为焊料粉末的沉降防止剂的效果。

本发明的目的在于提供一种具有焊料粉末的沉降防止性、因焊接时的加热分解而无残渣、且不阻碍焊料的润湿性的助焊剂。

用于解决问题的方案

本发明人等着眼于具有流动性改善特性的聚合物，发现了具有防止焊料粉末沉降的效果、且因加热而分解的成分，发现了通过将其应用于助焊剂能够不阻碍焊接性而实现无残渣。

本发明为一种助焊剂，其是与焊料粉末混合而生成焊膏的助焊剂，所述助焊剂中包含满足以下条件的量的甲基丙烯酸聚合物：防止在常温区域的焊料粉末的沉降，通过焊接时的加热过程分解或蒸发。

作为甲基丙烯酸聚合物，优选具有烷基的聚甲基丙烯酸烷基酯，优选使聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为0.1%以上～小于1.0%。需要说明的是，对于%，没有特别的指定即为质量%。另外，优选还包含具有至少3个以上OH基的溶剂。

发明的效果

根据本发明的助焊剂，与焊料粉末混合而生成焊膏时，可以防止焊料粉末的沉降。另外，因焊接时的加热而分解，助焊剂残渣不会残留，可以实现无残渣。进而，不会阻碍焊接性。

具体实施方式

本实施方式的助焊剂与焊料粉末混合而生成焊膏。本实施方式的助焊剂包含甲基丙烯酸聚合物作为防止焊料粉末沉降的触变剂。作为甲基丙烯酸聚合物，优选具有烷基的聚甲基丙烯酸烷基酯。对混合的焊料粉末的合金组成没有特别的限制。

在添加有聚甲基丙烯酸烷基酯的助焊剂和焊料粉末混合而成的焊膏中，防止了在室温等常温区域的焊料粉末的沉降，焊料粉末与助焊剂的分离得到抑制。

聚甲基丙烯酸烷基酯在焊接时的加热温度下分解，蒸发。由此，在添加有聚甲基丙烯酸烷基酯的助焊剂和焊料粉末混合而成的焊膏中，通过在回流炉中的焊接时的加热过程，聚甲基丙烯酸烷基酯分解，焊接后助焊剂实质上不残留而无残渣。

另外，在焊接时的加热过程中聚甲基丙烯酸烷基酯分解所需的时间根据添加聚甲基丙烯酸烷基酯的量而变化。因此，考虑到在焊接时的加热过程中聚甲基丙烯酸烷基酯的分解所需的时间，聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量优选为0.1%以上～小于1.0%。

另外，对于本实施方式的助焊剂，考虑到焊料的润湿性，优选包含最少具有3个以上OH基的溶剂。聚甲基丙烯酸烷基酯的添加，如上所述，防止焊料粉末沉降。另一方面，不阻碍焊料的润湿性。

由此，本实施方式的助焊剂包含聚甲基丙烯酸烷基酯作为在与焊料粉末混合时防止焊料粉末的沉降、而在焊接的加热时热分解的触变剂。另外，作为助焊剂的其它成分，包含最少具有3个以上OH基的溶剂。

本实施方式的焊膏是由上述助焊剂与焊料粉末混合而生成的。另外，在使用了本实施方式的焊膏的焊接的过程中，通过加热时对回流炉内进行氮气置换，实现了良好的焊接性和无残渣。

实施例

按照以下各表所示的组成配制实施例和比较例的助焊剂，使用实施例和比较例的助焊剂来配制焊膏，从而比较聚甲基丙烯酸烷基酯的添加的有无与防止焊料粉末沉降的关系、聚甲基丙烯酸烷基酯的添加对润湿性的影响。另外，对添加聚甲基丙烯酸烷基酯的量与残渣的关系进行了比较。

<聚甲基丙烯酸烷基酯的添加的有无与沉降防止和润湿性的关系>

按照以下的表1所示的组成配制实施例和比较例的助焊剂，以焊料粉末（Sn-3Ag-0.5Cu粒度25～36μm）达到89%的方式配制焊膏。

[表1]

	实施例1	比较例1	比较例2
				挥发性增粘剂	30%	30%	30%
三羟甲基丙烷	30%	30%	30%
				硬脂酸酰胺	10%	10%	10%
聚甲基丙烯酸烷基酯	0.10%	无添加	0.10%
				1,2,6-己三醇	10%	10%	无添加
2-苯氧基乙醇	19.85%	20%	29.90%
				二乙胺氢溴酸盐	0.05%	无添加	无添加

在这里，聚甲基丙烯酸烷基酯也具有作为粘度调节剂的效果，但本例中是以沉降防止为目的而添加。挥发性増粘剂是为了提高焊膏的粘度而添加，对防止焊料粉末沉降没有帮助。三羟甲基丙烷具有OH基，是作为粘度调节剂和活化剂而添加。硬脂酸酰胺是作为粘度调节剂而添加。

1,2,6-己三醇具有OH基，是作为活化剂和溶剂而添加。2-苯氧基乙醇是作为溶剂而添加。二乙胺氢溴酸盐是作为活化剂而添加。

·试验方法

（1）防止焊料粉末沉降的确认

在35℃的环境下将焊膏放置12小时（hr），确认焊料粉末的沉降度。

（2）回流性能的确认

将焊膏印刷供给至铜基底的镀Ni基板上，在氧浓度100PPM以下的气氛中加热糊剂，使焊料熔化60秒钟，其后冷却从而使焊料凝固，利用目视确认助焊剂残渣的残留度和焊料的铺展性。

·结果

（1）防止焊料粉末沉降的确认

实施例1：未发现焊料粉末发生了沉降的情况。

比较例1：焊料粉末发生沉降，糊剂表面有助焊剂涌出。

比较例2：未发现焊料粉末发生了沉降的情况。

（2）回流性能的确认

实施例1：无残留的助焊剂残渣。另外，焊料覆盖了镀Ni图案的整面。

比较例1：无残留的助焊剂残渣。焊料在镀Ni图案处有一部分被排斥，但显示出图案面积的50%的润湿。

比较例2：无残留的助焊剂残渣。焊料在镀Ni图案处被完全排斥，仅显示出图案面积的30%的润湿。

由以上所示实施例1和比较例1的结果可以知道：通过聚甲基丙烯酸烷基酯的添加，可以发挥常温下的防止焊料粉末沉降的效果。另外，由实施例1和比较例2的结果可以知道：聚甲基丙烯酸烷基酯的添加不会阻碍焊料的润湿性，不会阻碍焊接性。进而，由实施例1的结果可以知道：具有OH基的1,2,6-己三醇的添加和微量的氢卤酸盐的添加使焊接性进一步提高。

<添加聚甲基丙烯酸烷基酯的量与残渣的关系>

按照以下的表2所示的组成配制实施例和比较例的助焊剂，以焊料粉末（Sn-3Ag-0.5Cu粒度25～36μm）达到89%的方式配制焊膏。

[表2]

	实施例2	比较例3
			挥发性增粘剂	30%	30%
三羟甲基丙烷	30%	30%
			硬脂酸酰胺	10%	10%
聚甲基丙烯酸烷基酯	0.50%	1.00%
			1,2,6-己三醇	10%	10%
2-苯氧基乙醇	19.45%	18.95%
			二乙胺氢溴酸盐	0.05%	0.05%

·试验方法

（1）防止焊料粉末沉降的确认

在35℃的环境下将焊膏放置12小时（hr），确认焊料粉末的沉降度。

（2）回流性能的确认

将焊膏印刷供给至铜基底的镀Ni基板上，在氧浓度100PPM以下的气氛中加热糊剂，使焊料熔化60秒钟，其后冷却从而使焊料凝固，利用目视确认助焊剂残渣的残留度和焊料的铺展性。

·结果

（1）防止焊料粉末沉降的确认

实施例2：未发现焊料粉末发生了沉降的情况。

比较例3：未发现焊料粉末发生了沉降的情况。

（2）回流性能的确认

实施例2：无残留的助焊剂残渣。另外，焊料覆盖了镀Ni图案的整面。

比较例3：利用目视检测到白色的助焊剂残渣。另一方面，焊料覆盖了镀Ni图案的整面。其后，对试验片进行3次回流时，白色残渣消失。

由以上所示实施例1和实施例2的结果可以知道：通过聚甲基丙烯酸烷基酯的0.1%～0.5%左右的添加，可以发挥常温下的防止焊料粉末沉降的效果。另外，在回流炉的焊接时的通常的加热时间内无残渣。

与此相对，由比较例3的结果可以知道：添加1.0%以上聚甲基丙烯酸烷基酯时，虽然可以发挥防止焊料粉末沉降的效果，但回流时达到无残渣的时间长。在实际的基板制造中，从基板、设备的耐热性出发，焊料的溶解时间为60秒左右，因此，出于无残渣的目的而延长加热时间不适应实际的回流条件。

由以上的结果可以知道：为了通过在助焊剂中添加聚甲基丙烯酸烷基酯来发挥防止焊料粉末沉降的效果、且回流时无残渣，优选以0.1%以上～小于1.0%的量添加聚甲基丙烯酸烷基酯。

由此，在助焊剂中添加规定量的聚甲基丙烯酸烷基酯作为触变剂时，可以得到在常温区域的防止焊料粉末沉降的效果，焊接时不会阻碍焊料的润湿性，焊接后不会产生助焊剂残渣。

由此，可以实现不清洗焊接后的助焊剂残渣而无残渣，进行树脂涂布时，不需要进行树脂涂布材料的选定，此外在焊接后的树脂涂布材料涂布/固化工序中，不会发生树脂涂布材料的固化阻碍，可以提高可靠性。另外，可以不需要进行焊接后的清洗助焊剂残渣的工序，可以谋求焊接工序的合理化。

进而，通过实现无残渣，还具有降低焊接工序后的ICT（In Circuit Tester，在线测试仪）检查中的检查失误的效果。

另外，作为触变剂使用聚甲基丙烯酸烷基酯时，具有高度防止焊料粉末和助焊剂混合时出现的焊料粉末的沉降的效果，从而不仅可以印刷供给焊膏，还可以将焊膏装入注射器中并吐出来供给，或者通过喷墨方式来供给。

需要说明的是，对于不要求无残渣的助焊剂，即便是超过上述添加量的聚甲基丙烯酸烷基酯的添加，也兼备作为粘度调节剂的效果和防止焊料粉末沉降的效果，因此，对于不要求无残渣的助焊剂，聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量不限于上述量。

产业上的可利用性

本发明的助焊剂，由于能实现防止焊料粉末沉降和焊接后的无残渣，也可适用于不仅需求可靠性，还需求焊接后的外观性的领域。

Claims (3)

1.一种助焊剂，其特征在于，其是与焊料粉末混合而生成焊膏的助焊剂，所述助焊剂中包含满足以下条件的量的甲基丙烯酸聚合物：

防止在常温区域的焊料粉末的沉降，通过焊接时的加热过程分解或蒸发。

2.根据权利要求1所述的助焊剂，其特征在于，作为所述甲基丙烯酸聚合物，包含0.1质量%以上～小于1.0质量%的具有烷基的聚甲基丙烯酸烷基酯。

3.根据权利要求1或2所述的助焊剂，其特征在于，其还包含具有至少3个以上OH基的溶剂。