CN104070307B - 助焊剂组合物及焊料组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种助焊剂组合物及使用其的焊料组合物，该助焊剂组合物含有树脂及活性剂，其中，所述活性剂含有碘类羧基化合物。

Description

助焊剂组合物及焊料组合物
技术领域
本发明涉及一种助焊剂组合物及使用其的焊料组合物。
背景技术
焊料组合物(焊膏)是将助焊剂组合物(松香类树脂、活性剂及溶剂等)与焊料粉末混炼并制成膏状的混合物。对该焊料组合物而言，要求印刷性及焊料熔融性，并且还要求焊料容易涂布扩展这样的性质(焊料涂布扩展)。因此，使用了含有焊料涂布扩展及焊料熔融性优异的含卤类活性剂作为助焊剂组合物中的活性剂的焊料组合物。作为该卤类活性剂，研究了各种成分，例如提出了一种含有氟、氯、溴等卤原子的卤化铵化合物(例如，文献1：日本特开平3-180296号公报)。另外，提出了一种含有氟、氯、溴等卤原子的卤代有机酸(例如，文献2：日本特开平8-1337号公报)。
但是，可知在使用上述文献1和2中记载的焊料组合物进行焊接的情况下，存在焊接后的铜箔中的焊料周围及存在助焊剂残留的部分变色为绿色或黑色等这样的问题。另外，上述文献1和2中记载的焊料组合物在焊料熔融性方面也仍未必充分。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在制成焊料组合物时焊料涂布扩展及焊料熔融性优异、且可防止焊接后的铜箔变色的助焊剂组合物及使用其的焊料组合物。
为了解决上述课题，本发明提供了如下所述的助焊剂组合物及焊料组合物。
即，本发明的助焊剂组合物是含有树脂及活性剂的助焊剂组合物，其特征在于，所述活性剂含有碘类羧基化合物。
在本发明的助焊剂组合物中，优选所述碘类羧基化合物是苯甲酸的邻位、间位及对位中的至少任一个位置被碘取代而成的化合物。
在本发明的助焊剂组合物中，优选不含溴类化合物及氯类化合物。
本发明的焊料组合物的特征在于，含有所述助焊剂组合物和焊料粉末。
在本发明的焊料组合物中，优选所述焊料粉末含有选自锡、铜、锌、银、锑、铅、铟、铋、镍、金及锗中的至少1种。
根据本发明，可提供一种在制成焊料组合物时焊料涂布扩展及焊料熔融性优异、且可防止焊接后的铜箔变色的助焊剂组合物及使用其的焊料组合物。
具体实施方式
[助焊剂组合物]
首先，对本发明的助焊剂组合物进行说明。本发明的助焊剂组合物含有以下说明的树脂及活性剂。另外，除上述成分以外，该助焊剂组合物还可以根据需要含有溶剂、触变剂及其它的添加剂。
作为用于本发明的树脂，可以举出松香类树脂，也可以使用丙烯酸类树脂等其它树脂。作为该松香类树脂，可以举出天然松香(未改性松香)及改性松香。作为天然松香，可以举出：脂松香、妥尔油松香、木松香等。作为改性松香，可以举出：聚合松香、氢化松香、松香酯、松香改性树脂等。这些松香类树脂可以单独使用1种，也可以混合2种以上使用。
上述松香类树脂的配合量优选相对于助焊剂组合物100质量%为35质量%以上且60质量%以下。在配合量低于上述下限时，存在所谓的焊接性降低的倾向，另一方面，如果超过上述上限，则存在助焊剂残留量变多的倾向。
本发明中使用的活性剂需要至少含有碘类羧基化合物。该碘类羧基化合物是指在1分子内具有1个以上羧基、和任选具有取代基的烃基且上述烃基的氢原子中的1个以上被取代为碘的化合物。作为上述烃基，可以举出烷基、环烷基及芳基。上述烃基的碳原子数没有特别限定，优选为2～20，更优选为3～12。另外，上述烃基中被取代为碘的氢原子的数量只要为1个以上即可，没有特别限定，但优选为1个以上且3个以下。作为上述烃基中的碘以外的取代基，可以举出氨基、羟基等。另外，从焊料涂布扩展及焊球的观点考虑，上述碘类羧基化合物更优选为苯甲酸的邻位、间位及对位中的至少一个位置被碘取代而成的化合物。
另外，在本发明中，作为活性剂，优选不含溴类化合物及氯类化合物的活性剂。如上所述，通过不含推定为焊接后的铜箔变色的原因之一的溴类化合物及氯类化合物，可以更可靠地防止焊接后的铜箔变色。
作为上述碘类羧基化合物，可以举出：单碘代羧基化合物(2-碘苯甲酸、3-碘苯甲酸、4-碘苯甲酸、3-碘水杨酸、4-碘水杨酸、5-碘水杨酸、6-碘水杨酸、2-氨基-3-碘苯甲酸、2-氨基-4-碘苯甲酸、2-氨基-5-碘苯甲酸、2-氨基-6-碘苯甲酸、2-碘丙酸等)、二碘代羧基化合物(2,3-二碘苯甲酸、2,4-二碘苯甲酸、2,5-二碘苯甲酸、2,6-二碘苯甲酸、3,4-二碘苯甲酸、3,5-二碘苯甲酸、3,4-二碘水杨酸、3,5-二碘水杨酸、3,6-二碘水杨酸、4,5-二碘水杨酸、4,6-二碘水杨酸、5,6-二碘水杨酸、2-氨基-3,4-二碘苯甲酸、2-氨基-3,5-二碘苯甲酸、2-氨基-3,6-二碘苯甲酸、2-氨基-4,5-二碘苯甲酸、2-氨基-4,6-二碘苯甲酸、2-氨基-5,6-二碘苯甲酸等)、三碘代羧基化合物(2,3,4-三碘苯甲酸、2,3,5-三碘苯甲酸、2,3,6-三碘苯甲酸、2,4,6-三碘苯甲酸、3,4,5-三碘苯甲酸、3,4,6-三碘苯甲酸、3,4,5-三碘水杨酸、3,4,6-三碘水杨酸、3,5,6-三碘水杨酸、4,5,6-三碘水杨酸、2-氨基-3,4,5-三碘苯甲酸、2-氨基-3,4,6-三碘苯甲酸、2-氨基-3,5,6-三碘苯甲酸、2-氨基-4,5,6-三碘苯甲酸等)等。其中，从焊料涂布扩展、焊球及焊料熔融性的平衡的观点考虑，优选2-碘苯甲酸、4-碘水杨酸、2-氨基-4-碘苯甲酸、2,4-二碘苯甲酸、2,5-二碘苯甲酸、3,4-二碘苯甲酸、3,5-二碘苯甲酸、3,5-二碘水杨酸、4,5-二碘水杨酸、4,6-二碘水杨酸、2-氨基-3,5-二碘苯甲酸、2-氨基-4,5-二碘苯甲酸、2-氨基-4,6-二碘苯甲酸、2,3,4-三碘苯甲酸、2,4,6-三碘苯甲酸、3,4,5-三碘苯甲酸，更优选2-碘苯甲酸。
作为上述碘类羧基化合物的配合量，优选相对于助焊剂组合物100质量%为0.01质量%以上且10质量%以下，更优选为0.1质量%以上且5质量%以下，特别优选为0.2质量%以上且1质量%以下。若配合量低于上述下限，则存在焊料涂布扩展不充分的倾向，另一方面，若超过上述上限，则存在绝缘性降低的倾向。
作为本发明中使用的活性剂，除上述碘类羧基化合物以外，还可以使用有机酸、胺类活性剂等。这些活性剂可以单独使用1种，也可以混合2种以上使用。
作为上述有机酸，除单羧酸、二羧酸等以外，还可以举出其它有机酸。
作为单羧酸，可以举出：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、癸酸、月桂酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十七烷酸、硬脂酸、甲基硬脂酸、花生酸、山萮酸、二十四烷酸、乙醇酸等。
作为二羧酸，可以举出：草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、富马酸、马来酸、酒石酸、二甘醇酸等。
作为其它有机酸，可以举出：二聚酸、乙酰丙酸、乳酸、丙烯酸、苯甲酸、水杨酸、对甲氧基苯甲酸、柠檬酸、吡啶甲酸等。
在这些有机酸中，从焊料涂布扩展、焊球及焊料熔融性的平衡的观点考虑，优选二甘醇酸、戊二酸、己二酸、十二烷二酸等二羧酸，更优选二甘醇酸、戊二酸、己二酸。
作为上述胺类活性剂，可以举出：胺类(乙二胺等多胺等)、胺盐类(三羟甲基胺、环己胺、二乙胺等胺、氨基醇等的有机酸盐及无机酸盐(盐酸、硫酸、氢溴酸等))、氨基酸类(甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、缬氨酸等)、酰胺类化合物等。
上述活性剂的总配合量优选相对于助焊剂100质量%为0.5质量%以上且20质量%以下，更优选为2质量%以上且10质量%以下。若配合量低于上述下限，则存在容易产生焊球的倾向，另一方面，若超过上述上限，则存在绝缘性降低的倾向。
作为本发明中使用的溶剂，可以举出：二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、己二醇、二乙二醇单己醚、1,5-戊二醇、甲基卡必醇、丁基卡必醇、二乙二醇二乙基己基醚、辛二醇、苯基乙二醇。这些溶剂可以单独使用1种，也可以混合2种以上使用。
上述溶剂的配合量优选相对于助焊剂组合物100质量%为25质量%以上且60质量%以下。若配合量为上述范围内，则可将所得到的焊料组合物的粘度适宜调整为适当的范围。
作为本发明中使用的触变剂，可以举出：固化蓖麻油、酰胺类、高岭土、胶体二氧化硅、有机膨润土、玻璃粉等。这些触变剂可以单独使用1种，也可以混合2种以上使用。
上述触变剂的配合量优选相对于上述助焊剂100质量%为1质量%以上且10质量%以下。若配合量低于上述下限，则存在无法得到触变性、容易产生垂落的倾向，另一方面，若超过上述上限，则存在触变性过高、容易涂布不良的倾向。
作为本发明中使用的添加剂，可以举出：抗氧剂、消泡剂、防锈剂(含氮化合物)、表面活性剂、流平剂等。这些添加剂的配合量优选相对于助焊剂100质量%为0.1质量%以上且10质量%以下，更优选为0.5质量%以上且5质量%以下。
[焊料组合物]
接着，对本发明的焊料组合物进行说明。本发明的焊料组合物含有上述本发明的助焊剂组合物和以下说明的焊料粉末。
本发明中使用的焊料粉末优选含有选自锡(Sn)、铜(Cu)、锌(Zn)、银(Ag)、锑(Sb)、铅(Pb)、铟(In)、铋(Bi)、镍(Ni)、金(Au)及锗(Ge)中的至少1种。另外，该焊料粉末优选仅由无铅的焊料粉末构成，但也可以为有铅的焊料粉末。
作为无铅的焊料粉末的合金组成，具体而言，可以举出Sn/Ag、Sn/Ag/Cu、Sn/Cu、Sn/Ag/Bi、Sn/Bi、Sn/Ag/Cu/Bi、Sn/Sb、Sn/Zn/Bi、Sn/Zn等。
上述焊料粉末的平均粒径优选为1μm以上且40μm以下，更优选10μm以上且35μm以下，特别优选为15μm以上且25μm以下。若平均粒径在上述范围内，则也可应对焊盘的间距变窄的最近的印刷配线基板。需要说明的是，平均粒径可通过动态光散射式的粒径测定装置来测定。
上述焊料粉末的配合量优选相对于焊料组合物100质量%为80质量%以上且92质量%以下，更优选为85质量%以上且90质量%以下。若焊料粉末的含量低于上述下限，则存在使用所得到的焊料组合物时难以形成充分的焊料接合的倾向。另一方面，在焊料粉末的含量超过92质量%的情况下，作为粘合剂的助焊剂组合物不足，因此存在难以将助焊剂和焊料粉末混合的倾向。
可以使用以上说明的焊料组合物将电子部件安装于印刷配线基板。
作为这里使用的涂布装置，可以举出：金属掩模印刷机、丝网印刷机、分配器、喷射点胶机等。
作为焊接方法，除利用回流焊炉的方法以外，也可以采用使用激光光源的方法。
实施例
接着，通过实施例及比较例对本发明进一步详细地进行说明，但本发明并不受这些例子的任何限定。另外，以下示出实施例及比较例中使用的材料。
(树脂)
松香类树脂A：氢化丙烯酸改性松香、商品名“KE-604”、荒川化学工业株式会社制
松香类树脂B：松香酯、商品名“Haritakku F-85”、Harima Chemicals Group,Inc.(ハリマ化成社)制
(活性剂)
有机酸A：丙二酸
有机酸B：己二酸
有机酸C：戊二酸
有机酸D：十二烷二酸
碘类羧基化合物A：2-碘苯甲酸
碘类羧基化合物B：3-碘苯甲酸
碘类羧基化合物C：2-碘丙酸
碘类羧基化合物D：5-碘水杨酸
碘类羧基化合物E：2-氨基-5-碘苯甲酸
溴类活性剂A：二溴丁二醇
溴类活性剂B：2-溴苯甲酸
溴类活性剂C：2,3-二溴丙酸
溴类活性剂D：2,3-二溴琥珀酸
氯类活性剂A：2-氯苯甲酸
氯类活性剂B：3-氯丙酸
(其它成分)
抗氧剂：受阻酚、商品名“IRGANOX245”、Ciba Japan公司制
触变剂A：商品名“SLIPACKS ZHH”、日本化成株式会社制
触变剂B：氢化蓖麻油、商品名“Hardcastor”、KF TRADING公司制
含氮化合物：苯并咪唑
溶剂：二乙二醇单己醚
焊料粉末：粒径20～36μm、焊料熔点220℃、焊料组成Sn/Ag/Cu
[实施例1]
将松香类树脂A43质量%、松香类树脂B6质量%、有机酸A3.5质量%、碘类羧基化合物A0.2质量%、抗氧剂2质量%、触变剂A4质量%、触变剂B4质量%、含氮化合物0.3质量%、及溶剂37质量%分别投入到容器中，使用擂溃机混合，得到了助焊剂。
然后，将得到的助焊剂组合物11质量%、及焊料粉末89质量%投入到容器中，用混炼机混合2小时，由此，制备了具有下述表1所示组成的焊料组合物。
[实施例2～11]
根据表1所示的组成配合各材料，除此以外，与实施例1同样地得到了助焊剂组合物及焊料组合物。
[比较例1～12]
根据表2所示的组成配合各材料，除此以外，与实施例1同样地得到了助焊剂组合物及焊料组合物。
<焊料组合物的评价>
以如下所述的方法对焊料组合物的特性(焊球、焊料涂布扩展、焊料熔融性、铜板腐蚀)进行了评价。将得到的结果示于表1。
(1)焊球
通过依据JIS Z3284焊球试验的方法评价了焊球。并且，根据以下的标准对焊球进行了评价。
A：JIS Z3284中记载的附录11表1的凝聚程度1
B：JIS Z3284中记载的附录11表1的凝聚程度2
C：JIS Z3284中记载的附录11表1的凝聚程度3
D：JIS Z3284中记载的附录11表1的凝聚程度4
(2)焊料涂布扩展
通过依据JIS Z3197焊料扩展法的方法评价了焊料涂布扩展。并且，根据以下的标准对焊料涂布扩展进行了评价。
A：焊料涂布扩展为80%以上。
B：焊料涂布扩展为75%以上且低于80%。
C：焊料涂布扩展为70%以上且低于75%。
D：焊料涂布扩展低于70%。
(3)焊料熔融性
在基板上印刷焊料组合物，在其上安装0.5mm间隔228针(pin)的BGA基板，然后，在185～205℃下进行预烘焙90秒钟，在峰值温度270℃的条件下进行回流焊，制作了试验基板。从得到的试验基板上剥下BGA基板，计数BG A基板的未接合部位。然后，根据以下的标准对焊料熔融性进行了评价。
A：完全没有未接合部位。
B：未接合部位为1针以上且5针以下。
C：未接合部位为6针以上且10针以下。
D：未接合部位为11针以上。
(4)铜板腐蚀
通过依据JIS Z3197腐蚀试验焊膏的方法评价了铜板腐蚀。并且，根据以下的标准对铜板腐蚀进行了评价。
A：铜板没有变色。
B：铜板有变色。
由表1及表2所示的结果明确确认了以下结果：在使用本发明的焊料组合物的情况下(实施例1～11)，焊料涂布扩展及焊料熔融性良好，可防止焊球的产生及焊接后的铜箔变色。
与此相对，可知在使用不含卤类活性剂的焊料组合物的情况下(比较例1)，焊料涂布扩展及焊料熔融性不充分。另外，可知在使用不含碘类羧基化合物的焊料组合物的情况下(比较例2～12)，焊料熔融性不充分，无法防止焊接后的铜箔变色。

Claims (4)

1.一种助焊剂组合物，其含有树脂及活性剂，其中，所述活性剂含有选自2-碘苯甲酸、3-碘苯甲酸、4-碘苯甲酸、3-碘水杨酸、4-碘水杨酸、5-碘水杨酸、6-碘水杨酸、2-氨基-3-碘苯甲酸、2-氨基-4-碘苯甲酸、2-氨基-5-碘苯甲酸、2-氨基-6-碘苯甲酸及2-碘丙酸中的至少一种碘类羧基化合物，
所述碘类羧基化合物的配合量相对于所述助焊剂组合物100质量％为0.01质量％以上且10质量％以下。
2.根据权利要求1所述的助焊剂组合物，其中，不含溴类化合物及氯类化合物。
3.一种焊料组合物，其中，含有权利要求1或2所述的助焊剂组合物和焊料粉末。
4.根据权利要求3所述的焊料组合物，其中，所述焊料粉末含有选自锡、铜、锌、银、锑、铅、铟、铋、镍、金及锗中的至少一种。
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