CN105382445A - 软钎焊用助焊剂及焊膏 - Google Patents

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Abstract

提供能够兼顾抑制回流焊工序时的加热流挂、以及良好的浸渍清洗性，而且具有良好的印刷性和抑制不规则形状凸块产生的效果的软钎焊用助焊剂及焊膏。本发明提供一种软钎焊用助焊剂，其特征在于，其含有松香系树脂、溶剂、活性剂和触变剂，前述触变剂含有氢化蓖麻油和二亚苄基山梨糖醇化合物。

Description

软钎焊用助焊剂及焊膏
技术领域
本发明涉及能够兼顾防止回流焊工序时的加热流挂、以及清洗工序时的良好的浸渍清洗性，而且具有良好的印刷性和抑制不规则形状凸块产生的效果的软钎焊用助焊剂、以及使用了该助焊剂的焊膏。
背景技术
将电子部件安装在基板上时所使用的焊膏是将软钎焊用助焊剂与软钎料合金粉末混合而制成的。通常，在前述软钎焊用助焊剂中含基础树脂、活性剂和溶剂。作为这种基础树脂，一直以来使用松香系树脂。
随着近年来电子产品的高性能化、高密度化等，基板上形成的图案和电极也高精细化。因此，电极上印刷的焊膏也需要应对该高精细化。
但是，使用了以往的软钎焊用助焊剂的焊膏的情况下，存在以下的问题：在电极上印刷后的回流焊工序时产生加热流挂，导致该助焊剂向电极周边流出。尤其是如上所述的具有高精细化的图案的基板的情况下，因助焊剂的加热流挂导致在不需要的部位形成助焊剂残渣而容易引起绝缘不良。
作为解决上述问题的方法，例如公开了含有二亚苄基山梨糖醇类作为触变剂的软钎焊用助焊剂(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2006-75875号公报
发明内容
发明要解决的问题
前述含有二亚苄基山梨糖醇类作为触变剂的软钎焊用助焊剂能够可靠地抑制回流焊时的助焊剂的加热流挂。但是另一方面，这种助焊剂存在以下的问题：在回流焊工序后对助焊剂残渣进行清洗时，会妨碍其浸渍清洗性。
另外，前述含有二亚苄基山梨糖醇类作为触变剂的软钎焊用助焊剂还存在使用了该助焊剂的焊膏的印刷性受到妨碍这一问题。
本发明的目的在于，提供一种能够兼顾抑制回流焊工序时的加热流挂、以及良好的浸渍清洗性，而且具有良好的印刷性和抑制不规则形状凸块产生的效果的软钎焊用助焊剂、以及使用了该助焊剂的焊膏。
用于解决问题的方案
本发明的特征在于，为了实现上述目的而包含以下的方案。
(1)本发明的软钎焊用助焊剂的特征在于，其含有松香系树脂、溶剂、活性剂和触变剂，
前述触变剂含有氢化蓖麻油和二亚苄基山梨糖醇(dibenzylidenesorbitol)化合物，
前述氢化蓖麻油的配混量相对于软钎焊用助焊剂总量为1重量％至10重量％，前述二亚苄基山梨糖醇化合物的配混量相对于软钎焊用助焊剂总量为0.5重量％至4.5重量％。
(2)根据前述(1)所述的方案，其特征在于，前述二亚苄基山梨糖醇化合物为二亚苄基山梨糖醇。
(3)根据前述(1)或(2)所述的方案，其特征在于，前述触变剂还含有双酰胺系触变剂。
(4)根据权利要求(3)所述的软钎焊用助焊剂，其特征在于，所述双酰胺系触变剂的配混量相对于软钎焊用助焊剂总量为0.1重量％至5重量％。
(5)本发明的焊膏的特征在于，其含有前述(1)～(4)中任一方案所述的软钎焊用助焊剂和软钎料合金粉末。
发明的效果
本发明的软钎焊用助焊剂及使用了该助焊剂的焊膏能够兼顾抑制回流焊工序时的加热流挂、以及良好的浸渍清洗性，而且能够发挥良好的印刷性和抑制不规则形状凸块产生的效果。
附图说明
图1是示出在实施例和比较例的焊膏的不规则形状凸块产生的评价中将印刷于FR基板上的各焊膏加热熔融时的热轮廓的图。
具体实施方式
以下，针对本发明的软钎焊用助焊剂以及焊膏的一个实施方式进行详细地说明。需要说明的是，本发明不限于该实施方式。
1.软钎焊用助焊剂
本实施方式的软钎焊用助焊剂含有松香系树脂、溶剂、活性剂和触变剂。
＜松香系树脂＞
作为前述松香系树脂，例如可列举出妥尔油松香、脂松香、木松香等松香；氢化松香、聚合松香、歧化松香、丙烯酸改性松香、马来酸改性松香等松香衍生物等。
这些松香可以单独或者组合多种使用。
前述松香系树脂的配混量优选相对于软钎焊用助焊剂总量为35重量％至50重量％。
＜溶剂＞
作为前述溶剂，例如可列举出异丙醇系、乙醇系、丙酮系、甲苯系、二甲苯系、乙酸乙酯系、乙基溶纤剂系、丁基溶纤剂系、乙二醇醚系等。它们可以单独或者组合多种使用。
前述溶剂的配混量优选相对于软钎焊用助焊剂总量为20重量％至50重量％。
＜活性剂＞
作为前述活性剂，例如可列举出有机胺的氢卤酸盐等胺盐(无机酸盐、有机酸盐)、有机酸、有机酸盐、有机胺盐等。具体而言，可列举出二苯胍氢溴酸盐、环己胺氢溴酸盐、二乙胺盐、酸盐、琥珀酸、己二酸、癸二酸等。它们可以单独或者组合多种使用。
前述活性剂的配混量优选相对于软钎焊用助焊剂总量为5重量％至15重量％。
＜触变剂＞
本实施方式的软钎焊用助焊剂组合使用氢化蓖麻油和二亚苄基山梨糖醇化合物作为前述触变剂。
作为前述二亚苄基山梨糖醇化合物，例如可列举出二亚苄基山梨糖醇、单甲基二亚苄基山梨糖醇、二甲基二亚苄基山梨糖醇等。其中尤其优选使用二亚苄基山梨糖醇、二甲基二亚苄基山梨糖醇。另外，它们可以单独或者组合多种使用。
其中，使用二甲基二亚苄基山梨糖醇作为前述二亚苄基山梨糖醇化合物时，若组合使用作为活化剂的三(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯，则能够抑制使用焊膏进行软钎焊时的不规则形状凸块的产生。
前述二亚苄基山梨糖醇化合物的配混量优选相对于软钎焊用助焊剂总量为0.5重量％至4.5重量％。若该配混量少于0.5重量％，则软钎焊用助焊剂变得难以发挥抑制加热流挂的效果，另外，若该配混量多于4.5重量％，则有使焊膏的印刷性受到妨碍的担心，因此不优选。
另外，前述氢化蓖麻油的配混量优选相对于软钎焊用助焊剂总量为1重量％至10重量％。若该配混量少于1重量％，则焊膏变得难以发挥良好的浸渍清洗性，另外，若该配混量多于10重量％，则有使抑制软钎焊用助焊剂的加热流挂的效果受到妨碍的担心，因此不优选。
在前述触变剂中，可以以进一步提高焊膏的印刷性为目的而配混双酰胺系触变剂。作为前述双酰胺系触变剂，例如可列举出亚甲基双硬脂酰胺、亚乙基双月桂酰胺、亚乙基双羟基硬脂酰胺等饱和脂肪酸双酰胺；亚甲基双油酸酰胺等不饱和脂肪酸双酰胺；间苯二亚甲基双硬脂酰胺等芳香族双酰胺等。其中尤其优选使用饱和脂肪酸双酰胺。另外，它们可以单独或者组合多种使用。
前述双酰胺系触变剂的配混量优选相对于软钎焊用助焊剂总量为0.1重量％至5重量％。若该配混量多于5重量％，则焊膏变得难以发挥良好的浸渍清洗性，因此不优选。
使用焊膏进行了软钎焊的基板根据安装有该基板的最终产品的性质和种类，而要求在回流焊工序后形成于该基板上的助焊剂残渣的清洗。在进行该清洗时，通常使用浸渍清洗法，即，浸于常温的清洗液中使助焊剂残渣溶解来进行清洗。因此，进行上述助焊剂残渣的清洗的基板的情况下，要求浸渍清洗性良好。
配混有作为触变剂的前述二亚苄基山梨糖醇化合物的软钎焊用助焊剂可以发挥抑制回流焊工序时的加热流挂的效果。但是另一方面，这种软钎焊用助焊剂会产生使之后清洗时的浸渍清洗性受到妨碍的问题。即，抑制加热流挂与浸渍清洗性具有折衷关系。
但是本实施方式的软钎焊用助焊剂通过如上所述地组合使用氢化蓖麻油与二亚苄基山梨糖醇化合物作为前述触变剂，可以使抑制加热流挂与良好的浸渍清洗性得以兼顾。
另外，在本实施方式的软钎焊用助焊剂中，在不妨碍上述抑制加热流挂与良好的浸渍清洗性的范围内，还可以配混其他触变剂。
＜其他＞
在本实施方式的软钎焊用助焊剂中，作为松香系树脂以外的树脂，例如可以配混丙烯酸类树脂、苯乙烯-马来酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、苯氧基树脂、萜烯树脂等其他树脂。它们可以单独或者组合多种使用。
前述其他树脂的配混量优选相对于软钎焊用助焊剂总量为35重量％至50重量％。
在本实施方式的软钎焊用助焊剂中，可以以抑制软钎料合金粉末的氧化为目的而配混抗氧化剂。
作为前述抗氧化剂，例如可列举出受阻酚系抗氧化剂、酚系抗氧化剂、双酚系抗氧化剂、聚合物型抗氧化剂等。其中尤其优选使用受阻酚系抗氧化剂。
前述抗氧化剂的配混量没有特别限定。其通常的配混量相对于软钎焊用助焊剂总量为0.5重量％至5重量％左右。
本实施方式的软钎焊用助焊剂中，还可以进一步加入卤素、消光剂、消泡剂等添加剂。上述添加剂的配混量优选相对于软钎焊用助焊剂总量为10重量％以下，配混量进一步优选为5重量％以下。
2.焊膏
本实施方式的焊膏是利用公知的方法将前述软钎焊用助焊剂与软钎料合金粉末混合而制成的。
作为前述软钎料合金粉末，例如可列举出将Sn、Ag、Cu、Bi、Zn、In、Ga、Sb、Au、Pd、Ge、Ni、Cr、Al、P、In、Pb等组合多种而成的物质。作为代表性的软钎料合金粉末，可以使用Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Cu-In之类的无铅软钎料合金粉末，但也可以使用含铅的软钎料合金粉末。
前述软钎料合金粉末的配混量优选相对于焊膏总量为65重量％至95重量％。其配混量更优选为85重量％至93重量％，其配混量尤其优选为89重量％至92重量％。
前述软钎料合金粉末的配混量不足65重量％的焊膏会有变得在软钎焊时难以形成充分的软钎料接合的倾向。另一方面，软钎料合金粉末的配混量超过95重量％的焊膏会有因作为粘结剂的软钎焊用助焊剂不足而变得难以使软钎焊用助焊剂与软钎料合金粉末混合的倾向。
实施例
以下列举实施例和比较例来详细地说明本发明。需要说明的是，本发明不限于这些实施例。
软钎焊用助焊剂的制作
按照表1和表2中示出的组成和配混将各成分进行混炼，制成各软钎焊用助焊剂。需要说明的是，表1和表2中，表示组成的数值的单位只要没有特别声明就为重量％。
另外，表1和表2中示出各软钎焊用助焊剂的物性(粘度和Ti)。
接着，分别混合前述各软钎焊用助焊剂12重量％与Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金粉末88重量％，得到实施例1至9和比较例1至9的焊膏。
[表1]
[表2]
※1饱和脂肪酸双酰胺日本化成株式会社制造
※2二亚苄基山梨糖醇新日本理化株式会社制造
※3二甲基二亚苄基山梨糖醇新日本理化株式会社制造
※4三(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯日本化成株式会社制造
※5酸酐：冈村制油株式会社制造
※6受阻酚系抗氧化剂BASFJAPAN株式会社制造
※7聚乙二醇-聚丙二醇嵌段共聚物日油株式会社制造
＜预热流挂性＞
使用FR4基板(阻焊膜开口直径200μm)。使用具有与前述FR4基板相对应的图案的金属掩模(厚度50μm、金属掩模开口直径250μm、间距尺寸400μm)，手工印刷各焊膏。
接着，使用回流焊炉(产品名：TNP25-538EM、田村制作所株式会社制造)，将前述各基板在氮气气氛(氧浓度100ppm)下、在190℃、90秒的条件下进行预热。
用金属显微镜测量预热前的各基板上的焊膏的直径(D1)与预热后的各基板上的焊膏的直径(D2)，算出D2值减D1值之差。其结果示于表3。
＜不规则形状凸块产生＞
准备FR基板(Cu-OSP处理、50mm×50mm×1.6mm、阻焊膜开口直径200μm)和附加加工模板掩模(PROCESSLAB.MICRONCo.,Ltd.制、205mm×245mm框、厚度50μm、金属掩模开口直径250μm、间距尺寸400μm)。使用前述掩模，将各焊膏用模板刮刀(stencilsqueegee)在前述各基板上手工印刷。
接着，将印刷后的各基板放入回流焊炉(产品名：TNP25-538EM、田村制作所株式会社制造)，在氮气气氛(氧浓度100ppm)下、在图1所示的热轮廓条件下，将各基板上的焊膏加热熔融。之后，使加热的各基板冷却至室温，用显微镜观察其熔融状态，按以下的基准对是否从形成的凸块产生针状或者片状的突起物进行评价。其结果示于表3。
◎：没有针状或者片状的突起物产生
○：有针状或者片状的突起物产生，但其生长得没有超出凸块轮廓的圆
△：有针状或者片状的突起物产生，且自上表面观察时其生长得超出凸块轮廓的圆
×：有针状或者片状的突起物产生，且其生长成与相邻凸块桥接的尺寸
＜浸渍清洗性＞
准备作为清洗液的CLEANTHROUGH750K(花王株式会社制造)。向300cc的烧杯中加入250cc至300cc的前述清洗液，将其在带搅拌装置的加热板上进行搅拌和加温。需要说明的是，搅拌使用直径30mm的十字头搅拌件。
以使前述不规则形状凸块试验后的各基板浸在装有前述清洗液的烧杯的方式悬吊，在规定的时间和转速下对其进行清洗。用纯水对清洗后的各基板进行冲洗，针对该各基板用金属显微镜(倍率：100倍至200倍)，观察各基板上形成的凸块的周边有无助焊剂残渣，按以下基准进行评价。其结果示于表3。
◎：在清洗液温度60℃/转速400rpm/清洗时间120秒下能够清洗
○：在清洗液温度60℃/转速400rpm/清洗时间300秒下能够清洗
△：在清洗液温度70℃/转速400rpm/清洗时间120秒下能够清洗
×：在清洗液温度70℃/转速400rpm/清洗时间120秒下无法清洗
＜印刷性＞
使用FR4基板(阻焊膜开口直径75μm)和具有与前述FR4基板相对应的图案的金属掩模(厚度30μm、金属掩模开口直径95μm、间距尺寸130μm)。在前述各基板上利用印刷装置(产品名：SP-060、PanasonicFactorySolutionsCo.,Ltd.制造)、用金属刮刀印刷各焊膏。
用金属显微镜观察印刷后的各基板，按以下的基准对焊膏被转印到Cu焊盘上(9800处)的比率进行评价。其结果示于表3。
◎：100％被转印
○：未转印率不足0.1％
△：未转印率0.1％以上且不足0.5％
×：未转印率为0.5％以上
[表3]
如上所示，可知本实施例的焊膏能够兼顾预热流挂性和良好的浸渍清洗性，而且具有良好的印刷性和抑制不规则形状凸块产生的效果。

Claims (5)

1.一种软钎焊用助焊剂，其特征在于，其含有松香系树脂、溶剂、活性剂和触变剂，
所述触变剂含有氢化蓖麻油和二亚苄基山梨糖醇化合物，
所述氢化蓖麻油的配混量相对于软钎焊用助焊剂总量为1重量％至10重量％，所述二亚苄基山梨糖醇化合物的配混量相对于软钎焊用助焊剂总量为0.5重量％至4.5重量％。
2.根据权利要求1所述的软钎焊用助焊剂，其特征在于，所述二亚苄基山梨糖醇化合物为二亚苄基山梨糖醇。
3.根据权利要求1或2所述的软钎焊用助焊剂，其特征在于，所述触变剂还含有双酰胺系触变剂。
4.根据权利要求3所述的软钎焊用助焊剂，其特征在于，所述双酰胺系触变剂的配混量相对于软钎焊用助焊剂总量为0.1重量％至5重量％。
5.一种焊膏，其特征在于，其含有权利要求1～4中任一项所述的软钎焊用助焊剂和软钎料合金粉末。
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