CN105531076A - 清洗用助焊剂、清洗用焊膏以及钎焊接头 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供不会阻碍去除金属氧化膜的功能，能够抑制因软钎焊时的加热而导致的挥发的清洗用助焊剂。一种清洗用助焊剂，其中，以环氧烷-间苯二酚共聚物的添加量为0～98重量％的范围、环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺的添加量为0～98重量％的范围，包含环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺中的任一者或两者60～98重量％，以有机酸的添加量为0～18重量％的范围、卤素化合物的添加量为0～4重量％的范围，包含有机酸和卤素化合物中的任一者或两者。

Description

清洗用助焊剂、清洗用焊膏以及钎焊接头
技术领域
本发明涉及能够抑制因软钎焊时的加热而导致的挥发的清洗用助焊剂、混合有清洗用助焊剂和软钎料合金的粉末的清洗用焊膏、以及使用清洗用助焊剂或清洗用焊膏而形成的钎焊接头。
背景技术
一般来说，软钎焊中使用的助焊剂具有如下功能：化学性地去除软钎料合金和成为软钎焊对象的接合对象物的金属表面存在的金属氧化物，使金属元素能够在两者的交界处移动。因此，通过使用助焊剂进行软钎焊，能够在软钎料合金与接合对象物的金属表面之间形成金属间化合物，从而能够实现牢固的接合。
关于使用了被称为焊料球的球状软钎料合金的软钎焊，向基板的电极上涂布助焊剂，向涂布有助焊剂的电极搭载焊料球，用被称为回流焊炉的加热炉加热基板而使软钎料熔融，从而进行软钎焊。
焊膏是使软钎料合金的粉末与助焊剂混合而得到的复合材料。关于使用了焊膏的软钎焊，向基板的电极等软钎焊部涂布焊膏，向涂布有焊膏的软钎焊部搭载部件，用回流焊炉加热基板而使软钎料熔融，从而进行软钎焊。
例如，使用了Sn-Ag系软钎料合金的软钎焊工序中，以回流焊炉的温度达到软钎料合金的熔融温度即220℃以上的方式设定了温度曲线，通常软钎焊工序中的回流焊炉内的温度上限值即峰值温度被设定为240～250℃左右。
助焊剂由固体成分和用于溶解固体成分的溶剂等构成，现有组成的助焊剂中，助焊剂中的溶剂成分等会因软钎焊时的加热而挥发。
助焊剂中的溶剂成分等因软钎焊时的加热而挥发时，会产生气态的助焊剂烟雾，该助焊剂烟雾附着于回流焊炉内的壁面、冷却区等与加热时相比温度变低的部位，由此发生液化。
如此，助焊剂挥发的成分附着于回流焊炉内而发生液化时，有可能滴落至在回流焊炉内运送的制品上，需要定期的清扫作业。
因而，提出了能够将直径微小的焊料球预固定在电极上的水溶性粘合剂(例如参照专利文献1)。但是，其针对挥发量完全未作考虑，将溶剂当作会挥发的成分而进行了配混。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2008/114711号公报
发明内容
发明要解决的问题
对于助焊剂而言，以往在软钎焊工序中挥发而附着于回流焊炉内的主要成分是溶剂。至今为止尚未提出着眼于抑制该溶剂的挥发、进而抑制助焊剂整体的挥发而生成助焊剂的方案。
本发明是为了解决这种课题而完成的，其目的在于，提供不会阻碍去除金属氧化膜的功能、能够抑制因软钎焊时的加热而导致的挥发、且能够清洗残渣的清洗用助焊剂，以及，混合有清洗用助焊剂和软钎料合金的粉末的清洗用焊膏，使用清洗用助焊剂或清洗用焊膏而形成的钎焊接头。
用于解决问题的方案
如上所述，在软钎焊工序中挥发而附着于回流焊炉内的主要成分是溶剂。另一方面，作为活性剂而添加至助焊剂的成分也会在软钎焊工序中挥发，因此成为回流焊炉内的污染的一个原因。但是，减少活性剂成分的添加量会导致去除金属氧化膜的能力降低。
本申请的发明人等发现：通过使用具备溶剂功能和活性剂功能、且能够清洗抑制挥发而产生的残渣的化合物，从而能够抑制因软钎焊时的加热而导致的挥发、减轻回流焊炉内的污染而不会阻碍去除金属氧化膜的功能。
本发明涉及清洗用助焊剂，其包含溶剂，所述溶剂具备能够溶解助焊剂成分的极性、且具有330℃以上的沸点，所述助焊剂的基于回流焊的软钎焊工序中产生的挥发量为助焊剂整体的20％以下。本发明的清洗用助焊剂中，作为溶剂，以环氧烷-间苯二酚共聚物的添加量为0～98重量％的范围、环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺的添加量为0～98重量％的范围，包含环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺中的任一者或两者60～98重量％，以有机酸的添加量为0～18重量％的范围、卤素化合物的添加量为0～4重量％的范围，包含有机酸和卤素化合物中的任一者或两者。触变剂的添加量为0～30重量％，松香的添加量为0～15重量％。
另外，本发明涉及混合有清洗用助焊剂和软钎料合金的粉末的清洗用焊膏，助焊剂包含溶剂，所述溶剂具备能够溶解助焊剂成分的极性且具有330℃以上的沸点，所述助焊剂的基于回流焊的软钎焊工序中产生的挥发量为助焊剂整体的20％以下。对于本发明的清洗用焊膏而言，清洗用助焊剂中，作为溶剂，以环氧烷-间苯二酚共聚物的添加量为0～93重量％、环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺的添加量为0～93重量％的范围，包含环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺中的任一者或两者60～93重量％，以有机酸的添加量为0～18重量％的范围、卤素化合物的添加量为0～4重量％的范围，包含有机酸和卤素化合物中的任一者或两者，包含5～30重量％的触变剂、0～15重量％的松香。
进而，本发明涉及使用上述清洗用助焊剂或清洗用焊膏而形成的钎焊接头。
发明的效果
本发明中，作为溶剂成分而添加至清洗用助焊剂的环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺具备使助焊剂材料溶解的极性，具有比使用了回流焊炉的软钎焊工序中的炉内的峰值温度高80℃以上的沸点。由此，能够抑制软钎焊工序中的溶剂成分的挥发。若能够抑制助焊剂中的溶剂成分的挥发，则能够抑制助焊剂烟雾对回流焊炉内的附着。因此，能够减轻回流焊炉内的污染。
另外，通过选择还作为活性辅助剂成分而发挥功能的环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺，能够减少有机酸的添加量而不使去除金属氧化膜的能力降低。由此，能够减轻回流焊炉内的污染。
具体实施方式
<本实施方式的清洗用助焊剂的组成例>
本实施方式的清洗用助焊剂包含环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺中的任一者或两者、以及有机酸。本实施方式的清洗用助焊剂还可以包含触变剂。
本实施方式的清洗用助焊剂用于被称为芯片连接、球连接的软钎料接合。另外，本实施方式的清洗用助焊剂与软钎料合金的粉末混合而用作清洗用焊膏。
环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺作为清洗用助焊剂中的主要溶剂成分而被添加，用于溶解清洗用助焊剂中的固体成分。另外，环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺还具备作为去除金属氧化膜的活性辅助剂成分的功能。
环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺具有比使用了回流焊炉的软钎焊工序中的峰值温度高80℃以上的沸点。此处，软钎焊工序中的回流焊炉内的温度为240～250℃左右，作为溶剂成分而选择沸点为330℃以上的化合物。
另外，环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺是可溶于水或规定的清洗剂的水溶性物质。环氧烷-间苯二酚共聚物的环氧烷部可列举的是环氧乙烷、环氧丙烷，环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺的亚烷基部可列举的是乙烯、丙烯、异丙烯等。
有机酸是作为助焊剂中的活性剂成分而添加的。有机酸可以是碳原子数为10以下的常规有机酸。例如，有机酸优选为具有羧基且碳原子数为4～10(C4～C10)的羧酸。
卤素化合物是作为助焊剂中的活性剂成分而添加的。卤素化合物可以是胺氢溴酸盐和卤代醇。例如，胺氢溴酸盐为乙胺氢溴酸盐、丙胺氢溴酸盐、二乙胺氢溴酸盐，二苯基胍氢溴酸盐等，卤代醇为2,3-二溴-1,4-丁二醇、反式-2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇等。
触变剂是为了赋予触变性而根据需要添加的。触变剂可溶于水或规定的清洗剂，只要是能够抑制挥发的化合物即可，作为例子可列举出高级脂肪酸酰胺、氢化蓖麻油、分子量为1000以上的聚乙二醇，优选分子量1500以上的聚乙二醇。
松香保护有机酸和卤素化合物等活性剂成分不受热的影响，抑制活性剂成分的挥发。松香只要可溶于规定的清洗剂即可，作为例子可列举出改性松香、聚合松香、氢化松香等。
作为溶剂成分而添加的环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺具有比使用了回流焊炉的软钎焊工序中的炉内的峰值温度高80℃以上的沸点。
由此，例如使用了焊料球的软钎焊工序中能够抑制溶剂成分的挥发。若能够抑制助焊剂中的溶剂成分的挥发，则能够抑制助焊剂烟雾附着于炉内。因而，可减轻回流焊炉内的污染。
另一方面，助焊剂中的成分中，未因软钎焊时的加热而分解、挥发的成分在软钎焊后以助焊剂残渣的形式残留。环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺能够抑制因软钎焊时的加热而导致的挥发，因此在软钎焊后成为助焊剂残渣而残留。
因而，选择能够抑制因软钎焊时的加热而导致的挥发那样的高沸点溶剂成分时，选择环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺。另外，添加触变剂时，选择能够用水或规定的清洗剂进行清洗的化合物。由此，能够清洗未因软钎焊时的加热而挥发的成分所带来的助焊剂残渣。
进而，若能够抑制助焊剂中的溶剂成分的挥发，则能够抑制助焊剂凝固。由此，助焊剂在电极的表面和焊料球的表面扩展，能够去除金属氧化膜，从而确保软钎料的润湿性。
另外，作为溶剂成分而添加的环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺还作为去除金属氧化膜的活性辅助剂成分而发挥功能，由此能够减少活性剂成分、在本例中为有机酸和卤素化合物的添加量。
助焊剂中的有机酸和卤素化合物会在软钎焊工序中挥发，因此，成为回流焊炉内的污染的一个原因。其中，减少有机酸和卤素化合物的添加量会导致去除金属氧化膜的能力降低。
因而，作为溶剂成分，通过选择还作为活性補助剂成分而发挥功能的环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺，能够减少有机酸和卤素化合物的添加量而不会使去除金属氧化膜的能力降低。由此，可减轻回流焊炉内的污染。
助焊剂中，增加有机酸和卤素化合物的添加量时，软钎料的润湿性提高。另一方面，增加有机酸和卤素化合物的添加量时，环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺的添加量相对变少，助焊剂中的挥发成分的比率变高。
因而，本实施方式的清洗用助焊剂中，包含环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺中的任一者或两者，以环氧烷-间苯二酚共聚物的添加量为0～98重量％的范围、环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺的添加量为0～98重量％的范围，包含环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺这两者时，环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺的总添加量为60～98重量％。
另外，包含环氧烷-间苯二酚共聚物或环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺中的任一者时，环氧烷-间苯二酚共聚物或环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺的添加量为60～98重量％。
进而，包含有机酸和卤素化合物中的任一者或两者，有机酸的添加量为0～18重量％的范围，卤素化合物的添加量为0～4重量％的范围。另外，触变剂的添加量为0～30重量％、松香的添加量为0～15重量％。
本实施方式的清洗用焊膏是将上述清洗用助焊剂与软钎料合金的粉末混合而生成的。用于生成清洗用焊膏的清洗用助焊剂中，包含环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺中的任一者或两者，以环氧烷-间苯二酚共聚物的添加量为0～93重量％的范围、以环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺的添加量为0～93重量％的范围，包含环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺这两者时，环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺的总添加量为60～93重量％。
另外，包含环氧烷-间苯二酚共聚物或环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺中的任一者时，环氧烷-间苯二酚共聚物或环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺的添加量为60～93重量％。
进而，包含有机酸和卤素化合物中的任一者或两者，有机酸的添加量为0～18重量％的范围，卤素化合物的添加量为0～4重量％的范围。另外，松香的添加量为0～15重量％，触变剂的添加量根据需要为5～30重量％。本例中的清洗用焊膏是以软钎料合金的组成为Sn-3Ag-0.5Cu(各数值为重量％)的软钎料合金的粉末80～91重量％和清洗用助焊剂9～20重量％的比例进行混合而生成的。另外，本发明不限定于该软钎料合金。
本实施方式的钎焊接头是使用上述清洗用助焊剂和任意组成的软钎料合金、或者上述清洗用焊膏进行软钎焊而形成的。
实施例
用以下表中示出的组成调配实施例和比较例的助焊剂，使用实施例和比较例的助焊剂，针对助焊剂的挥发性和软钎焊性进行评价。需要说明的是，表1中的组成比例是助焊剂组合物中的重量％。
关于挥发性的评价，使用ULVAC-RIKO,Inc.的TGD9600，通过热重量测定(TGA测定)求出助焊剂的挥发量(重量％)。
测定条件
预热：130～170℃、120秒，峰值温度：245℃、220℃以上，保持时间：46秒，气氛：N2
本例中，若挥发量为20％以下，则视作满足期望的低挥发性。挥发性的评价中使用了助焊剂单独，也可以使用焊膏来进行。但是，用焊膏来进行时，助焊剂为整体的1成左右，挥发量形成微量，因此测定精度差。
软钎焊性的评价是针对实施例和比较例的助焊剂按照JISZ3197软钎料扩展法来进行的。本例中，若扩展直径为80％以上，则视作满足期望的软钎焊性。
[表1]
如表1所示可知：包含环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺以及有机酸的实施例1和实施例2、进一步包含触变剂的实施例3～8的挥发率均为20％以下，满足期望的低挥发性。另外可知：扩展直径为80％以上，满足期望的软钎焊性。
与此相对，可知：添加了以往使用的二乙二醇单己基醚等挥发的溶剂成分的各比较例虽然软钎焊性得以满足，但挥发量超过30％，不满足期望的低挥发性。
由实施例3～5可知：可以使用有机酸和卤素化合物中的任一者或两者，由实施例6、7可知：可仅使用环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺中的一者。
由实施例8可知：可以使用松香。但是，将松香添加至助焊剂时，存在粘度变高的倾向。因此，松香的添加量优选为15重量％以下。
由如上的评价结果可知：通过添加环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺中的任一者或两者来代替现有的溶剂成分，能够抑制因软钎焊时的加热而导致的助焊剂挥发。另外可知：通过添加环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺中的任一者或两者，软钎焊性不会降低，能够获得与以往同等的软钎焊性。
产业上的可利用性
本发明可应用于使用了回流焊炉的软钎焊。从难以挥发这一点出发，适合在真空回流焊炉中使用。

Claims (7)

1.一种清洗用助焊剂，其特征在于，其包含溶剂，所述溶剂具备能够溶解助焊剂成分的极性、且具有330℃以上的沸点，所述助焊剂的基于回流焊的软钎焊工序中产生的挥发量为助焊剂整体的20％以下。
2.根据权利要求1所述的清洗用助焊剂，其特征在于，作为所述溶剂，以环氧烷-间苯二酚共聚物的添加量为0～98重量％的范围、环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺的添加量为0～98重量％的范围，包含环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺中的任一者或两者60～98重量％，以有机酸的添加量为0～18重量％的范围、卤素化合物的添加量为0～4重量％的范围，包含有机酸和卤素化合物中的任一者或两者。
3.根据权利要求1或2所述的清洗用助焊剂，其特征在于，包含0～30重量％的触变剂、0～15重量％的松香。
4.一种清洗用焊膏，其混合有清洗用助焊剂和软钎料合金的粉末，其特征在于，
所述助焊剂包含溶剂，所述溶剂具备能够溶解助焊剂成分的极性、且具有330℃以上的沸点，所述助焊剂的基于回流焊的软钎焊工序中产生的挥发量为助焊剂整体的20％以下。
5.根据权利要求4所述的清洗用焊膏，其特征在于，所述清洗用助焊剂中，作为所述溶剂，以环氧烷-间苯二酚共聚物的添加量为0～93重量％、环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺的添加量为0～93重量％的范围，包含环氧烷-间苯二酚共聚物和环氧乙烷-环氧丙烷缩合加成亚烷基二胺中的任一者或两者60～93重量％，以有机酸的添加量为0～18重量％的范围、卤素化合物的添加量为0～4重量％的范围，包含有机酸和卤素化合物中的任一者或两者。
6.根据权利要求4或5所述的清洗用焊膏，其特征在于，包含5～30重量％的触变剂、0～15重量％的松香。
7.一种钎焊接头，其特征在于，其是使用权利要求1～3中任一项所述的清洗用助焊剂或权利要求4～6中任一项所述的清洗用焊膏而形成的。
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