CN103596723A - 助焊剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种助焊剂，其在形成有助焊剂残渣的焊接部中，能可靠地抑制迁移的发生。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膦酸酯：焊接时吸附于焊接部的表面，形成具有疏水性的覆膜。优选使膦酸酯的添加量为1质量%以上～小于30质量%。另外，膦酸酯优选为二乙基苄基膦酸酯、二乙基烯丙基膦酸酯、二乙基（对甲基苄基）膦酸酯、或者（2-乙基己基）-2-乙基己基膦酸酯的任意种。
Description
技术领域
本发明涉及与焊料粉末混合的助焊剂，尤其涉及具有防止发生焊接后迁移的效果的助焊剂。
背景技术
在安装电子部件的印刷电路板等的基板中，与电子部件的引脚等端子相对应地形成有电极。电子部件与基板的固定和电连接主要通过焊接来进行。这样的基板中，在电子部件的端子与基板的电极的焊接部，由于在施加有直流电压的电极之间附着水滴等原因，有发生离子迁移（电化学迁移）的可能性。
离子迁移（以下称作迁移）是指，在施加有直流电压的电极之间，自阳极溶出的金属离子在阴极接受电子，被还原的金属从阴极开始成长并延伸至阳极，由该还原金属导致的两极发生短路的现象。像这样，发生迁移时，电极之间发生短路，从而失去作为基板的功能。
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，使在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。焊膏利用印刷法、吐出法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。
助焊剂中还包含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。作为上述的迁移发生的原因之一，可以举出在电极之间的水滴的附着。由于在助焊剂中作为主要成分含有的松香（松脂）具有抗水性，因此，在焊接部形成有以松香为主要成分的助焊剂残渣时，即便助焊剂残渣上附着了水滴，由于松香的抗水效果，也不会立即发生迁移。
但是，助焊剂残渣上出现破损时，水分从助焊剂残渣的破损的部分渗入助焊剂残渣中，该水分成为诱发迁移的主要因素。
于是，作为由于水滴等发生的迁移的对策，一直以来，通过使基板的结构采用在焊接面不会附着水滴的结构而进行应对。另外，通过在焊接面实施防潮涂布而进行应对。
另一方面，提出了一种利用助焊剂残渣来抑制迁移的发生的技术，其为在助焊剂中添加脂肪酸酯的技术（例如参照专利文献1）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-077376号公报
发明内容
发明要解决的问题
在助焊剂中添加甘油的脂肪酸酯时，可以使助焊剂残渣具有延展性，在焊接后焊接部被暴露于恶劣的环境之类的情况下，可以抑制助焊剂残渣的破损的发生。
然而，仅使助焊剂残渣具有延展性无法抑制由于残渣的破损导致的水分的渗入以外的原因引起的迁移的发生。即，作为发生迁移的其它原因，可以举出：在高温/高湿的状况下，因助焊剂残渣的吸湿导致的残渣的绝缘电阻的降低、吸湿的水分在电极之间的附着。
即便使助焊剂残渣具有延展性从而防止助焊剂残渣破损导致的水分的渗入，也无法抑制由以下原因等引起的迁移的发生：在这样的高温/高湿的状况下的助焊剂残渣的吸湿导致的绝缘电阻的降低、因助焊剂残渣的吸湿导致的水分向电极的附着等。因此，即便在焊接部形成了助焊剂残渣并且焊接部被覆盖，也无法可靠地抑制迁移的发生。
另外，作为防止迁移的发生的对策而使基板采用防止水滴附着的结构、实施防潮涂布，这成为拉高基板的装配中的成本的原因。
本发明是为了解决这样的课题而做出的，其目的在于提供一种助焊剂，在形成有助焊剂残渣的焊接部中，不仅仅依靠焊接部被助焊剂残渣覆盖，而能够可靠地抑制迁移的发生。
用于解决问题的方案
本发明人等着眼于膦酸酯对金属的吸附性，发现了通过在与焊料粉末混合而生成焊膏的助焊剂中添加膦酸酯，在焊接中膦酸酯吸附于焊料等金属的表面，形成具有疏水性的覆膜。
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膦酸酯：焊接时吸附于形成助焊剂残渣的焊接部的表面，形成具有疏水性的覆膜。
优选使膦酸酯的添加量为1%以上～小于30%。需要说明的是，对于%，没有特别的指定即为质量%。另外，膦酸酯优选为二乙基苄基膦酸酯、二乙基烯丙基膦酸酯、二乙基（对甲基苄基）膦酸酯、或者（2-乙基己基）-2-乙基己基膦酸酯的任意种。
发明的效果
本发明的助焊剂中，通过添加有具有对金属的吸附性的膦酸酯，将本发明的助焊剂与焊料粉末混合而生成焊膏，使用该焊膏来进行焊接并形成助焊剂残渣时，形成有助焊剂残渣的焊接部的金属表面吸附膦酸酯，形成疏水性的覆膜。
由此，通过吸附于焊接部的疏水性的膦酸酯的覆膜，在形成有助焊剂残渣的焊接部的水滴等的附着得到抑制，即便在焊接部暴露于恶劣的环境从而助焊剂残渣上出现破损这样的情况下，也可以抑制在焊接部的水滴等的附着，可以抑制因水滴等的附着导致的迁移的发生。
进而，即便在高温/高湿的状况下助焊剂残渣吸湿从而助焊剂残渣的绝缘电阻降低这样的情况下，另外，即便在由于助焊剂残渣的吸湿引起的水分在电极上附着这样的情况下，也可以通过吸附于焊接部的疏水性的膦酸酯的覆膜来抑制迁移的发生。从而，使用混合有本发明的助焊剂的焊膏进行了焊接的基板和安装有该基板的电子机器可以实现高可靠性。
另外，由于通过添加于助焊剂的膦酸酯能够得到防止迁移发生的效果，因此，不再需要以往在基板中必须采用的防止水滴附着的结构、防潮涂布，可以降低装配所需要的成本。
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在焊接中吸附于焊料等金属的表面的膦酸酯。作为膦酸酯，优选为二乙基苄基膦酸酯、二乙基烯丙基膦酸酯、二乙基（对甲基苄基）膦酸酯、或者（2-乙基己基）-2-乙基己基膦酸酯的任意种。
助焊剂包含不会因焊接的加热而分解、蒸发的成分，焊接后，以覆盖焊接部的形式形成助焊剂残渣。进而，在助焊剂中添加了规定量的膦酸酯的本实施方式的焊膏中，膦酸酯不会因焊接时的加热温度而蒸发，吸附于焊料和通过焊料而接合的电极等的金属的表面，在焊接部的表面形成疏水性的覆膜。
通过该覆膜阻碍水滴与金属的接触，从而抑制迁移的发生。焊接部具有助焊剂残渣的状态下，焊接部暴露于温度变化大的环境、温度变化反复的环境、施加有冲击的环境等恶劣的环境时，即便助焊剂残渣破损而水分渗入，由于焊接部的表面被疏水性的覆膜覆盖着，因此可以防止水分与焊接部的金属部分直接接触。
另外，即便为如下等情况，即，在高温/高湿的状况下助焊剂残渣吸湿，助焊剂残渣的绝缘电阻降低之类的情况；或者由于助焊剂残渣的吸湿而引起水分在电极上附着之类的情况，由于焊接部的表面被疏水性的覆膜覆盖，也可以防止水分与焊接部的金属部分直接接触。由此，可以抑制迁移的发生。
在这里，根据添加膦酸酯的量，助焊剂残渣的性状会发生变化，增加膦酸酯的添加量时，助焊剂残渣液化。因此，考虑到焊接后的助焊剂残渣的性状，膦酸酯的添加量按质量%计优选为1%以上～小于30%。
实施例
按照以下的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，从而比较基于膦酸酯添加的有无的防止迁移发生的效果。另外，对添加膦酸酯的量与助焊剂残渣的性状的关系进行比较。
（1）助焊剂的组成
按照以下的表1中示出的组成来配制实施例和比较例的助焊剂，以焊料粉末（组成：Sn-3Ag-0.5Cu，粒度：25～36μm）按质量%计达到89%的方式配制焊膏。需要说明的是，表1中的组成比率为质量%。
[表1]
表1中，二乙基苄基膦酸酯、二乙基烯丙基膦酸酯、二乙基（对甲基苄基）膦酸酯、（2-乙基己基）-2-乙基己基膦酸酯为膦酸酯的一例，在各实施例选择性地添加。需要说明的是，比较例1中，为了比较膦酸酯的添加量与助焊剂残渣的性状的关系，添加了二乙基苄基膦酸酯作为膦酸酯的一例。比较例2未添加膦酸酯。
作为构成各实施例和比较例的助焊剂的成分，松香主要具有除去金属表面的氧化物的作用，二乙二醇单己醚具有使松香、其它添加剂溶解的作用。作为助焊剂的残留成分，氢化蓖麻油是作为粘度调节剂而添加，二乙胺氢溴酸盐是作为活化剂而添加。
（2）试验方法
将表1中示出的实施例和比较例的焊膏印刷供给至在基板上以0.5mm的间距形成的电极，其后，在基板上装载具有与电极相同间距的引脚的部件，在回流炉中进行焊接。接着，为了进行加速劣化试验，在焊接的电极之间滴加离子交换水，在引脚间施加8V的电压，一边利用体视显微镜观察，一边测量迁移的发生时间。
（3）结果
迁移的发生时间示于以下的表2中。
[表2]
如上述表2的实施例5所示，按质量%计添加1%的膦酸酯时，与如比较例2所示的未添加膦酸酯的情况相比，确认了迁移的发生时间变长，通过膦酸酯的添加而发挥了防止迁移发生的效果。如实施例1～实施例4所示，确认了膦酸酯的添加量为10%左右时，迁移的发生时间足够长，防止迁移发生的效果得到进一步提升。
由此确认了：膦酸酯的添加量按质量%计为1%以上即可，为了提升防止迁移发生的效果，优选使膦酸酯的添加量为10%左右。
另一方面，如比较例1所示，使膦酸酯的添加量按质量%计为30%时，虽然在形成有助焊剂残渣的焊接部形成了具有疏水性的覆膜，但助焊剂残渣的性状液化。助焊剂残渣即便液化也维持着防止迁移发生的效果。但是，出现如下担心：焊接后，在形成有液化的助焊剂残渣的焊接部等有尘土附着，引起电极之间的绝缘电阻的降低，电路的电可靠性受损等。
由此确认了：考虑到防止迁移发生的效果，膦酸酯的添加量按质量%计为超过30%的程度也可，但考虑到助焊剂残渣的性状，优选使膦酸酯的添加量小于30%。
由以上结果确认了：为了通过在助焊剂中添加膦酸酯而发挥防止迁移发生的效果，并且在形成有助焊剂残渣的焊接部通过膦酸酯形成具有疏水性的覆膜，优选按质量%计添加1%以上～小于30%的膦酸酯。另外还确认了：在助焊剂中添加膦酸酯时，即便减少作为活化剂的卤化物的添加也可以提升润湿性。
产业上的可利用性
本发明的助焊剂可适用于装载于汽车的电子机器等，也可适用于在可能受水、灰尘的影响的环境下使用的电子机器。
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膦酸酯：
焊接时吸附于焊接部的表面，形成具有疏水性的覆膜。
2.根据权利要求1所述的助焊剂，其特征在于，以1质量%以上～小于30质量%的量包含所述膦酸酯。
3.根据权利要求1或2所述的助焊剂，其特征在于，所述膦酸酯为二乙基苄基膦酸酯、二乙基烯丙基膦酸酯、二乙基（对甲基苄基）膦酸酯、或者（2-乙基己基）-2-乙基己基膦酸酯的任意种。
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