CN108136549A - 触变剂、包含触变剂的焊剂以及焊膏 - Google Patents
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Abstract
提供通过使加热下垂抑制成分均匀且快速地分散,在添加到焊剂或者焊膏时,不产生焊剂树脂或者加热下垂抑制成分的热损坏,也不引起焊剂或焊膏的热下垂的触变剂、包含触变剂的焊剂以及焊膏。本发明的触变剂混合包含酰胺蜡、分子量最大为10000的树脂以及沸点至少为180℃的分散介质;所述酰胺蜡是酸类和胺类的缩合物;所述酸类是饱和脂肪族单羧酸类、含羟基脂肪族单羧酸类以及多元酸类的至少一种;所述胺类是二胺类和四胺类的至少一种。本发明的焊剂和焊膏包含该触变剂。
Description
技术领域
本发明涉及混合在用于电子部件焊接的焊剂或者焊膏中的抑制其热下垂的触变剂、包含触变剂的焊剂以及焊膏。
背景技术
作为将印刷基板与集成电路、电阻以及电容器等的电子部件焊接的工业方法,公知有流焊方式和回流焊方式。流焊方式是通过将电子部件的引线插入印刷基板的贯通孔中,将印刷基板的下表面浸入于熔融的焊剂而焊接的方法。另一方面,回流焊方式是将包含树脂成分、溶剂成分、活性剂、触变剂和添加剂的焊剂和焊剂粉末混合而成的焊膏印刷在印刷基板上,且在其上搭载电子部件之后,加热使焊剂熔融进行焊接的方法。随着电子部件的小型化和高密度安装化,采用了使用没有引线的电子部件的表面安装技术,所以在焊接时主要采用回流焊方式。
在回流焊方式中,在将焊膏印刷在印刷基板之后,在回流焊炉内进行称为预热的预加热。该预热通常在150~170℃进行。通过预热使溶剂成分气化,或者促进焊剂的活性。预热后,在210~260℃进行称为主加热的正式加热。通过预热可缓和主加热施予印刷基板或者电子部件的热冲击。
在预热中会出现印刷后的焊膏软化,流到印刷基板上的电子部件的下方或者其周围的现象,即所谓的热下垂。因热下垂会在主加热中引发焊球或者焊桥,所以热下垂会成为焊接不好的原因。在专利文献1中记载了抑制该热下垂的下述焊膏(膏状焊剂):将焊剂和焊剂粉末混合而成的焊膏;所述焊剂包含作为触变剂的加热下垂抑制成分的蜡状生成物。该蜡状生成物通过将高级饱和脂肪族单羧酸类、多元酸类以及二胺进行脱水反应而制得。
因包含铅的焊剂对人体有害,污染自然环境,所以多采用包含无铅焊剂的无铅焊膏。在专利文献2中记载了如下的无铅焊膏:使用添加了包含作为加热下垂抑制成分的聚酰胺的添加剂的焊剂调制而成的无铅焊膏。该加热下垂抑制成分是通过碳原子数14以上的多元酸和二胺的缩合反应制得的生成物。作为焊剂的溶剂可使用亚乙基双硬脂酰胺。无铅焊膏的预热例如可在190℃的高温条件下进行。为此无铅焊膏更加容易发生热下垂。
因加热下垂抑制成分常温下变为粉末状或者小块状,所以必须一边高温下长时间加热处理使其熔融,一边混合以使该成分均匀分散在焊剂中。
因该高温且长时间的加热处理的缘故,会产生加热下垂抑制成分变质、或者含在焊剂中的树脂成分分解和变质,或者焊剂着色等的热损坏。另一方面,如果为了避免该热损坏而缩短加热处理的时间或者降低温度,则产生加热下垂抑制成分的分散差的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开平7-75894号公报
专利文献2:日本专利特开2011-136365号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
本发明是为解决上述问题而完成的发明,目的是提供一种触变剂、包含触变剂的焊剂以及焊膏;该触变剂是通过将加热下垂抑制成分均匀且快速地分散,在添加到焊剂或者焊膏时不产生焊剂树脂或者加热下垂抑制成分的热损坏,不引起焊剂或者焊膏的热下垂的触变剂。
解决技术问题所采用的技术方案
为了达到前述目的而完成的本发明的触变剂是混合包含如下的酰胺蜡、树脂以及分散介质的触变剂:
所述酰胺蜡是酸类和胺类的缩合物;所述酸类是饱和脂肪族单羧酸类、含羟基脂肪族单羧酸类以及多元酸类的至少一种;所述胺类是二胺类和四胺类的至少一种;所述树脂是分子量最大为10000的树脂;所述分散介质是将沸点至少为180℃的分散介质。
触变剂的所述酰胺蜡较好是如下的缩合物:以摩尔比表示,将碳原子数12~22的所述饱和脂肪族单羧酸类及/或碳原子数12~22的所述含羟基脂肪族单羧酸类定为合计a摩尔(1≤a≤3);以摩尔比表示,将碳原子数2~12的所述多元酸类定为b摩尔(0<b≤5);以摩尔比表示,将碳原子数2~14的所述二胺类及/或碳原子数2~14的所述四胺类定为合计c摩尔(1≤c≤6);触变剂包含1~40质量%的所述酰胺蜡、20~60质量%的所述树脂以及20~60质量%的所述分散介质。只要不损害触变剂的特性,触变剂的所述酰胺蜡中可包含以不含所述多元酸类缩合而成的其他的酰胺蜡(b=0)。
触变剂例如为所述树脂为松香类树脂,所述分散介质为二醇醚类的触变剂。
本发明的焊剂是包含前述的触变剂、焊剂树脂以及溶剂的焊剂。
本发明的焊膏是包含前述焊剂以及焊料的焊膏。
本发明的触变剂的制造方法具有如下工序:
使饱和脂肪族单羧酸类、含羟基脂肪族单羧酸类以及多元酸类的至少一种的酸类与二胺类和四胺类的至少一种的胺类缩合,合成酰胺蜡的工序;以及将所述酰胺蜡、分子量最大为10000的树脂以及将沸点至少为180℃的分散介质混合的工序。
发明的效果
本发明的触变剂因是作为加热下垂抑制成分的酰胺蜡与树脂和分散介质均匀分散而成的触变剂,所以能缩短在将该触变剂添加到焊剂或者焊膏中时的加热处理时间。进一步通过加热处理时间的缩短就能抑制焊剂树脂等的热损坏。
本发明的焊剂及焊膏因包含上述的触变剂,所以不产生因回流炉内的预热产生的热下垂。
通过本发明的触变剂的制造方法能以较少工序、快速且简便地将酰胺蜡分散在触变剂中。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行详细说明,但本发明的范围并不局限于这些实施方式。
本发明的触变剂是混合包含酰胺蜡、树脂以及分散介质而成的触变剂。
酰胺蜡是以(a):(b):(c)=1~3:0~5:1~6的摩尔比将(a)饱和脂肪族单羧酸类以及含羟基脂肪族单羧酸类和(b)多元酸类的至少一种的酸类与(c)二胺类和四胺类的至少一种的胺类脱水缩合而成的缩合物。该酰胺蜡是加热下垂抑制成分。
饱和脂肪族单羧酸类较好是碳原子数12~22的饱和脂肪族单羧酸类。具体例如为:十二烷基酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、花生酸、山嵛酸等。另外,含羟基脂肪族单羧酸类较好是碳原子数12~22的含羟基脂肪族单羧酸类。具体例如为:12-羟基硬脂酸、二羟基硬脂酸。这些饱和脂肪族单羧酸类和含羟基脂肪族单羧酸类可单独使用,也可使用多种。
多元酸类较好为碳原子数2~12的二元酸以上的羧酸,更好为二羧酸。作为这样的二羧酸,列举有草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,10-癸烷二羧酸以及1,12-十二烷二羧酸这样的脂肪族二羧酸;邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸这样的芳香族二羧酸;1,2-环己烷二羧酸、1,3-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸以及环己烷琥珀酸这样的脂环式二羧酸。这些多元酸可单独使用,也可使用多种。
二胺类较好是碳原子数2~14的二胺类。具体例如:乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、六亚甲基二胺、间二甲苯二胺、甲苯二胺、对二甲苯二胺、间苯二胺、异佛尔酮二胺、1,10-癸烷二胺、1,12-十二烷二胺、4,4-二氨基二环己基甲烷、4,4'-二氨基二苯基甲烷。另外,四胺类较好是碳原子数2~14的四胺类。具体例如:丁烷-1,1,4,4-四胺、嘧啶-2,4,5,6-四胺。这些二胺类和四胺类可单独使用,也可使用多种。
二胺类和四胺类的量可根据饱和脂肪族单羧酸或者含羟基脂肪族单羧酸的摩尔数以及多元酸类的摩尔数进行调整,以使羧基的总数和氨基的总数成为当量。例如,相对于脂肪族单羧酸2摩尔,在作为多元酸类的脂肪族二羧酸为n摩尔(n=0~5)的情况下,如将二胺类设定为(n+1)摩尔,酸和胺成为当量。
该酰胺蜡作为具有不同分子量的多个化合物的混合物而制得。酰胺蜡较好为下述化学式(I)所示的物质:
A-C-(B-C)m-A···(I)
(式(I)中,A是饱和脂肪族单羧酸及/或含羟基脂肪族单羧酸的脱羟基残基;B是多元酸的脱羟基残基;C是二胺类及/或四胺类的脱氢残基;m是0≤m≤5)。酰胺蜡可以是单一化合物,也可以是混合物。
含在触变剂中的树脂的分子量较好为10000以下,更好为5000以下,进一步较好为3000以下。通过使用具有10000以下的分子量的树脂,在调制触变剂时的加热时,适度软化,粉体状或者小块状的酰胺蜡被树脂均匀被覆。由此可使酰胺蜡均匀分散在触变剂中。另一方面,如果树脂的分子量超过10000,树脂的粘度过高,酰胺蜡的表面只有部分被树脂被覆,所以难以均匀分散在触变剂中。这里所说的分子量是指重均分子量。这样的分子量通过凝胶渗透色谱法测定,以聚苯乙烯换算求得。
从将触变剂用于焊接的观点看,作为这样的树脂,较好为松香类树脂。松香类树脂因具有170~174℃的熔点,所以以150~190℃下所进行的预热进行活性化,焊接,能除去金属表面的氧化膜。另外,因松香类树脂在常温下是惰性的,所以无需焊接后的清洗。作为松香类树脂,具体例如:脂松香、妥尔油松香、木松香以及它们的衍生物。作为它们的衍生物,举例为:聚合松香、丙烯酸化松香、氢化松香、歧化松香、甲酰化松香、松香酯、松香改性马来酸树脂、松香改性酚醛树脂以及松香改性醇酸树脂等。
作为松香类树脂,具体例如:脂松香、妥尔油松香、木松香以及它们的衍生物。作为它们的衍生物,举例为:聚合松香、丙烯酸化松香、氢化松香、歧化松香、甲酰化松香、松香酯、松香改性马来酸树脂、松香改性酚醛树脂以及松香改性醇酸树脂等。
作为分子量10000以下的树脂,除了松香类树脂以外,还可以是例如:萜烯类树脂、石油类树脂、丙烯酸类树脂、环氧树脂、以及酯类树脂。这些树脂可以被混合。
作为萜烯树脂,例如为:萜烯树脂、萜烯酚醛树脂、改性萜烯树脂、氢化萜烯树脂、以及氢化萜烯酚醛树脂。
作为石油类树脂,例如为:脂肪族或者芳香族石油树脂、氢化石油树脂、改性石油树脂、脂环族石油树脂以及香豆酮-茚石油树脂。
作为丙烯酸类树脂,例如是:在过氧化物等的催化剂的存在下,以本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法或者乳液聚合法通过自由基聚合使如下具有聚合性不饱和基团的单体进行聚合而成的物质:
所述单体例如为:(甲基)丙烯酸及其酯、丁烯酸、衣康酸、(无水)马来酸、及其酯、以及(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酰胺、氯乙烯以及乙酸乙烯酯。
作为环氧类树脂,例如为:多环氧化物、芳香族类多环氧化合物、多元酚的缩水甘油醚体、多元酚的缩水甘油酯体、缩水甘油芳香族多胺、脂环族类多环氧化合物、脂肪族类多环氧化合物、以及多元脂肪酸的多缩水甘油酯体。
酯类树脂为通过多元羧酸和多元醇的缩合反应而形成的树脂。作为多元羧酸,例如为:对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、己二酸、癸二酸、癸烷二羧酸、壬二酸、十二烷二羧酸、环己烷二羧酸等。作为多元醇,例如为:乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、癸二醇、2-乙基-丁基-1-丙二醇、以及双酚A。
分散介质的沸点较好为180℃以上,更好为220℃以上,进一步较好为260℃以上。通过分散介质的沸点在180℃以上,在调制触变剂时的加热温度下不挥发,所以被树脂被覆的酰胺蜡分散在分散介质中但不集中存在。其结果能将酰胺蜡均匀分散在触变剂中。另外,通过具有含在印刷基板用的焊膏中的共晶焊剂的熔点(约180℃)以上的沸点,在焊接时的温度下分散介质不马上挥发,能将酰胺蜡均匀分散在含有该触变剂的焊膏中。
如果一方沸点不到180℃,分散介质则会因预热或焊接时的加热容易挥发,难以将酰胺蜡均匀分散在焊膏中。
作为沸点在180℃以上的分散介质,较好为一元醇及/或多元醇。具体例如为:甲基二元醇(沸点194℃)、甲基三元醇(沸点248℃)、甲基多元醇(沸点295℃)、乙二醇(沸点197℃)、二乙二醇(沸点244℃)、三乙二醇(沸点287℃)、丙二醇(沸点188℃)、二丙二醇(沸点232℃)、异丙二醇(沸点207℃)、丁二醇(沸点255℃)、丁三醇(沸点271℃)、异丁二醇(沸点220℃)、乙二醇己醚(日文:ヘキシルグリコール)(沸点208℃)、二乙二醇己醚(日文:ヘキシルジグリコール)(沸点260℃)、己二醇(沸点197℃)、1,3-丁二醇(沸点208℃)、1,5-戊二醇(沸点242℃)、1-苯氧基-2-丙醇(沸点243℃)、乙二醇2-乙基己醚(沸点229℃)、二乙二醇2-乙基己醚(沸点272℃)、苯醇(沸点245℃)、苯二醇(沸点283℃)、苄醇(沸点256℃)、苄二醇(沸点302℃)、甲基丙二醇(沸点187℃)、甲基丙三醇(沸点242℃)、丙基丙二醇(沸点212℃)、丁基丙二醇(沸点212℃)、丁基丙三醇(沸点274℃)、苯基丙二醇(沸点243℃)、二甲基三醇(沸点216℃)、二乙基二醇(沸点189℃)、二丁基二醇(沸点255℃)、二乙二醇单甲基醚(沸点194℃)、三乙二醇单甲基醚(沸点248℃)、丙二醇苯基醚(沸点243℃)、二乙二醇单丁基醚乙酸酯(沸点247℃)、四乙二醇(沸点328℃)、2-乙基-1,3-己二醇(沸点244℃)、α-萜品醇(沸点217℃)。
本发明的触变剂是预先混合包含酰胺蜡、树脂和分散介质而成的触变剂,所以在将触变剂添加到焊剂时,酰胺蜡快速且顺利分散。由此能缩短调制焊剂的加热时间。其结果是:不产生包含在触变剂和酰胺蜡中的树脂组合物分解和变质的热损坏。
本发明的触变剂例如如下所示调制:在无溶剂下一边将下述物质加热到160~300℃,一边使其脱水缩合反应2~10小时:
碳原子数12~22的饱和脂肪族单羧酸及/或碳原子数12~22的含羟基脂肪族单羧酸以摩尔比表示,为合计1~3摩尔当量,较好为2~3摩尔当量;作为多元酸类的碳原子数2~12的脂肪族二羧酸以摩尔比表示,为1~5摩尔当量,较好为2~3摩尔当量;作为二胺类的碳原子数2~14的脂肪族二胺及/或作为四胺类的碳原子数2~14的脂肪族四胺以摩尔比表示,为合计1~6摩尔当量,较好为3~4摩尔当量。由此可获得作为如下脱水缩合物的酰胺蜡:饱和脂肪族单羧酸及/或含羟基脂肪族单羧酸、脂肪族二羧酸以及脂肪族二胺及/或脂肪族四胺脱水缩合而生成的脱水缩合物。将该酰胺蜡投入粉碎机中,粉碎成平均粒径为20μm以下的粉体状或者小块状。
接着,混合如下物质:1~40质量%、较好为10~30质量%的酰胺蜡,20~60质量%、较好为30~50质量%的具有10000以下的分子量的树脂,以及20~60质量%、较好为30~50质量%的具有180℃以上的沸点的分散介质。在包含触变剂的焊剂用于焊接的情况下,作为树脂较好为松香类树脂。另外,作为分散介质较好为醇醚类。通过将该混合物加热到90~110℃使酰胺蜡和树脂软化。通过保持该温度,加热分散1~2小时,冷却就制得触变剂。制得的触变剂为呈现淡黄色~褐色的具有粘稠性的膏状。
只要不损害触变剂的本来的物性,除了前述化合物以外,还可在触变剂中包含芳香族单羧酸、芳香族二羧酸、芳香族二胺类、及/或芳香族四胺类。另外,酰胺蜡的脱水缩合物可以是一种,也可以是多种的混合物。只要不损害触变剂的特性,还可以在触变剂中进一步包含高沸点溶剂。
另外,为了提高酰胺蜡的热稳定性,在酰胺蜡合成时添加抗氧化剂也是有效的。该抗氧化剂的与酰胺蜡成分的相溶性必须良好。其理由是:抗氧化剂是提高酰胺蜡成分的热稳定性的物质,分离就不能达到其目的。作为抗氧化剂,例如为酚类抗氧化剂、亚磷酸酯类抗氧化剂、硫类抗氧化剂。
作为更加具体的抗氧化剂,作为苯酚类抗氧化剂,例如为:丁基化羟基甲苯、4-羟基甲基-2,6-二-t-丁基苯、2,6-二-t-丁基-4-乙基苯、n-十八烷基-β-(4’-羟基-3’,5’-二-t-丁基苯基)丙酸酯、生育酚、2,4-双(辛基硫代甲基)-6-t-甲基苯酚、2,4-双[(十二烷基硫代)甲基]-6-甲基苯酚、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-t-丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-乙基-6-t-丁基苯酚)、4,4’-亚甲基双(2,6-二-t-丁基苯酚)、4,4’-亚丁基双(6-t-丁基-m-甲酚)、1,1-双(2’-甲基-4’-羟基-5’-t-丁基-苯基)丁烷、4,4’-硫代双(6-t-丁基-m-甲酚)、4,4’-硫代双(3-甲基-6-t-丁基苯酚)、N,N’-六亚甲基双(3,5-二-t-丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺)、3,5-二-t-丁基-4-羟基苄基膦酸单乙基酯钙盐、六亚甲基双(3,5-二-t-丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)、三乙二醇双-3-(3-t-丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、2,2’-草酰胺双[乙基3-(3,5-二-t-丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,2’-5亚乙基双(4,6-二-t-丁基苯酚)、N,N’-1,3-丙烷二基双(3,5-二-t-丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺)、2,4-二甲基-6-(1-甲基十五烷基)苯酚、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-t-丁基苯基)丁烷)、2-t-丁基-6-(3-t-丁基-2-羟基-5-甲基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-t-丁基-4-羟基苯基)苯、四[亚甲基-3-(3’,5)二-t-丁基-4’-羟基苯基]丙酸酯]甲烷、2,2’-亚甲基双[6-(1-甲基环己基)-p-甲酚]、双[3,3-双(4’-羟基-3’-t-丁基苯基)丁酸]乙二醇酯、1,4-苯基二羧酸双[2-(1,1-二甲基乙基)-6-[[3-(1,1-二甲基乙基)-2-羟基-5-甲基苯基]甲基]-4-甲基苯基]酯、N,N’-双{3-(3,5-二-t-丁基-4-羟基苯基)丙酰基}肼、3,9-双[2-{3-(3-t-丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰基氧}-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷、4,4’-二苯基二次膦酸四(2,4-二-t-丁基苯基)、1,3,5-三(3’,5-二-t-丁基-4’-羟基苄基)-s-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、1,3,5-三(4-t-丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、2,6-二-t-丁基-4-{4,6-双(辛基硫代)-1,3,5-三嗪-2-基氨基}苯酚、1,3,5-三(2-丙烯基)1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、2-[4,6-二(2,4-二甲苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-辛基氧苯基、2,2-亚甲基双(4-甲基6-壬基苯基)和2,6-双(2-羟基-3-壬基-5-甲基苄基)-P-甲酚的混合物、4-甲基苯酚和异丁烯和二环戊二烯的反应生成物、以及2-[1-(2-羟基-3,5-二-t-戊基苯基)乙基]-4,6-二-t-戊基苯基丙烯酸酯。
作为亚磷酸酯类抗氧化剂,例如为:三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(混合,单以及二壬基苯基)亚磷酸酯、二硬脂酰季戊四醇二亚磷酸酯、环新戊烷四基双(十八烷基亚磷酸酯)、4,4'-异亚丙基二苯酚烷基(C12~C15)亚磷酸酯、三(2,4-二-t-丁基苯基)亚磷酸酯、4,4'-亚丁基-双(3-甲基-6-t-丁基苯基-二-十三烷基亚磷酸酯)、1,1,3-三(2-甲基-4-二-十三烷基亚磷酸酯-5-t-丁基-苯基)丁烷和二苯基亚磷酸酯的混合物、4,4'-二亚苯基二次膦酸四(2,4-二-t-丁基苯基)、环新戊烷四基双(2,4-二-t-丁基苯基亚磷酸酯)、三(环己基苯基)亚磷酸酯、2-t-丁基-α-(3-t-丁基-4-羟基苯基)-p-异丙苯基双(p-壬基苯基)亚磷酸酯、三-[2-(2,4,8,10-四丁基-5,7-二氧杂-6-二氧磷基-二苯并-{a,c}环庚烯-6-基-氧基)乙基]胺、双-[2-甲基-4,6-双-(1,1-二甲基乙基)苯基]乙基亚磷酸酯、3,9-双{2,4-双(1-甲基-1-苯基乙基)苯氧基}-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5,5]十一烷、6-[3-(3-t-丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基-2,4,8,10-四-t-丁基苯并[d,f][1,3,2]二氧磷杂七环、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、具有通过(三氯化磷和联苯)的弗瑞德-克来福特加成物和4,6-二-t-丁基-m-甲酚的缩合而合成的联苯的4,6-二-t-丁基-m-甲苯基亚膦酸酯缩合物、3,9-双(2,6-二-t-丁基-4-甲基苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5,5]十一烷、2,4,8,10-四(1,1-二甲基乙基)-6-(2-乙基己氧基)-12H-二苯并[d,g][1,3,2]二氧磷杂八环、以及膦酰基乙酸三乙酯。
作为硫类抗氧化剂,例如是:3,3'-硫代二丙酸双十二烷酯、3,3'-硫代二丙酸双肉豆蔻酯、3,3'-硫代二丙酸双十八烷酯、双十八烷基二硫化物。
作为与酰胺蜡等的相溶性优异的抗氧化剂,较好为亚磷酸酯类抗氧化剂,其中更好为:三(混合,单以及二壬基苯基)亚磷酸酯、二硬脂酰季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-二-t-丁基苯基)亚磷酸酯、3,9-双{2,4-双(1-甲基-1-苯基乙基)苯氧基}-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5,5]十一烷、6-[3-(3-t-丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基-2,4,8,10-四-t-丁基苯并[d,f][1,3,2]二氧磷杂七环、及/或3,9-双(2,6-二-t-丁基-4-甲基苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5,5]十一烷。
这些抗氧化剂可在酰胺蜡合成后一次添加,也可以在其合成前后分开添加。在一次添加时,可添加0.02~5质量%的抗氧化剂到99.98~95质量%的酰胺蜡内混合。分开添加时,较好在酰胺蜡合成前,添加0.01~1质量%的抗氧化剂到例如多元酸类及二胺类中,合成酰胺蜡,再在所得的酰胺蜡中添加0.01~4.99质量%的抗氧化剂。即使在分开添加时,也与一次添加时相同,与99.98~95质量%的酰胺蜡相容的抗氧化剂较好是总量为0.02~5质量%。
本发明的焊剂至少包含前述的触变剂、焊剂树脂和溶剂。作为该焊剂树脂,例如为作为含在触变剂中的树脂而列举的前述的树脂。另外,代替前述树脂或者除前述树脂以外,还可列举ε-己内酰胺、γ-内酰胺以及δ-内酰胺这样的环状酰胺聚合或者共聚而成的聚酰胺。通过包含聚酰胺,可提高焊剂的耐热性。
作为焊剂所含的溶剂,例如为作为触变剂所含的分散介质所列举的前述的单醇及/或多元醇。焊剂树脂和溶剂较好与触变剂所含的树脂和分散介质分别同种的物质。由此,因与触变剂和焊剂的相溶性良好,所以含在触变剂中的酰胺蜡能均匀且快速地分散在焊剂中。
触变剂的含量较好为5~50质量%,更好为10~40质量%,进一步更好为10~30质量%。如果触变剂不到5质量%,则酰胺蜡的量不足,不能抑制焊膏的热下垂。另一方面,如果触变剂超过50质量%,则酰胺蜡的含量过多,由此,焊剂调制时因加热熔融后的冷却酰胺蜡以小块状析出,妨碍在焊剂中的均匀分散。
焊剂树脂的含量较好为25~65质量%,更好为30~60质量%,进一步更好为35~55质量%。溶剂较好为20~50质量%,更好为20~45质量%,进一步更好为25~45质量%。
在焊剂中还可以包含活性剂。由此可快速除去覆盖铜那样的待焊接金属的表面的氧化膜,提高含在焊膏中的焊料和金属的表面的润湿性,切实进行焊接。其结果能防止焊桥或焊球之类的焊接缺陷。作为活性剂,例如为:二苯胍氢溴酸盐、环己胺氢溴酸盐、二乙胺盐酸盐、三乙醇胺氢溴酸盐、以及单乙醇胺氢溴酸盐这样的有机胺的氢卤酸盐;丙二酸、琥珀酸、马来酸、戊二酸、辛二酸、己二酸以及癸二酸这样的有机酸、特别是二羧酸;柠檬酸、1,2-羟基硬脂酸、以及1,2-羟基油酸这样的羟基脂肪酸;四溴甲烷、1,1,2,2-四溴丁烷、1,2-二溴-2-丁烯、2,3-二溴-1-丙醇、1,2-二溴-2,3-丁二醇、反式-2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇、2,2-双(溴甲基)-1,3-丙二醇这样的有机卤化物。
活性剂的含量较好为0.1~5质量%,更好为0.5~3质量%。如果不到0.1质量%,则不能得到充分的效果。如果超过5质量%,则因为是不仅在焊接后需要清洗,而且即使清洗也不能完全除去的活性剂的缘故,焊料和金属表面被腐蚀,电接合被切断。
焊剂通过将触变剂、焊剂树脂、溶剂以及根据需要的活性剂混合,一边加热到80~120℃,一边搅拌1~3小时而制得。加热温度和搅拌时间根据焊剂所含的各个成分的比例或者触变剂的平均粒径之类的条件进行适当设定。制得的焊剂为淡黄色~褐色的糊料状。
焊剂如后所述,焊料粉末通过混合,被用于调制焊膏。另外,沿焊线(日文:糸ハンダ)的中心轴埋入焊剂、或者通过将焊剂涂布或者印刷在待焊接金属表面进行附着,以此使用焊剂。
本发明的焊膏是包含上述焊剂和焊料的焊膏。由此使包含作为加热下垂抑制成分的酰胺蜡的触变剂分散在焊膏中。
焊料较好是具有1~20μm的平均粒径的焊料粉末。作为焊料粉末,例举共晶焊料之类的Sn-Pb类焊料粉末;Sn-Cu类、Sn-Ag类、Sn-Zn类以及Sn-Ag-Cu类这样的无铅焊料粉末。因为作为加热下垂抑制成分的酰胺蜡的触变剂均匀分散,所以本发明的焊膏即使包含需要高温条件的预热的无铅焊料粉末,也不产生热下垂。
本发明的焊膏通过将焊料粉末投入上述焊剂中,搅拌混合调制而成。在焊膏中,焊料粉末较好为65~95质量%,更好为80~95质量%。如果焊料粉末不到65质量%,焊膏中的焊料粉末的含量过少,在基板上所限定的面积内不能牢固焊接。另一方面,如果超过95质量%,则焊料粉末的含量过多,因此无法形成膏,操作困难。
焊膏适用于回流焊方式的焊接。焊膏通过印刷附着在配置在印刷基板上的金属布线上应焊接的位置。印刷通过丝网印刷、喷墨印刷、胶版印刷、凹版印刷、及/或柔版印刷进行。
在焊膏上载置着与金属布线电连接的电子部件。该印刷基板被投入回流炉内。在包含Sn-Pb类焊料粉末的情况下,在回流炉内在150~170℃进行60~120秒的预热后,在180~185℃进行30~50秒主加热。另一方面,在包含无铅焊料粉末的焊膏的情况下,预热和主加热分别在170~190℃进行60~120秒、以及在210~260℃进行30~50秒。由此,焊料粉末熔融,金属布线和电子部件以能通电的方式进行电连接。其后冷却,根据需要进行洗净。
作为焊膏的使用方法,虽例举了回流焊方式,但焊膏也可使用在流焊方式和手工焊接中;所述流焊方式是通过将印刷基板的一面浸在焊料槽内熔融的焊膏中,进行焊接的方式。所述手工焊接是用刮刀取出焊膏,将其涂布在希望焊接的地方,载置电子部件后,以焊烙铁使焊膏熔融进行焊接的方式。
本发明的触变剂也可以如导电性涂料和导电性粘接剂那样,与包含大量金属粉末的导电性糊料混合使用。导电性糊料是将金、银、铜、铂以及钯这样的具有0.01~10μm的平均粒径的金属粉末分散在糊料树脂和溶剂中而成的导电性糊料。导电性糊料被涂布在树脂膜这样的对象物上,通过在例如150~200℃的高温下烧结,就能以导电性物质涂覆对象物,由此可制造例如柔性印刷布线板、膜天线。通过本发明的触变剂,即使是高温烧结,也不产生导电性糊料的热下垂。
实施例
(触变剂的调制)
分别显示了调制适用本发明的触变剂的调制例1~4以及包含该触变剂的实施例1~4的焊剂、以及调制不适用本发明的触变剂的比较调制例1~5以及包含该触变剂的比较例1~5的焊剂。
(调制例1)含有酰胺蜡、树脂和分散介质的触变剂的调制
在具有搅拌机、温度计和分水器的反应装置中投入(a)作为含羟基脂肪族单羧酸的12-羟基硬脂酸1000.0质量份和(b)作为脂肪族二羧酸的癸二酸1010.0质量份,加温到80~100℃,使12-羟基硬脂酸溶解。在其中添加(c)作为二胺的六亚甲基二胺780.5质量份,在氮气氛下在210~220℃一边脱水3~5小时,一边进行缩合反应,使其酰胺化,制得酸值3.2、胺值2.4的酰胺蜡(以摩尔比表示,(a):(b):(c)=2摩尔:2.7摩尔:3.3摩尔)。将制得的酰胺蜡投入粉碎机中,将其粉碎至平均粒径20μm以下。然后,将20质量%的该酰胺蜡、40质量%的作为松香树脂的Pinecrystal KE-604(荒川化学工业株式会社制、分子量350)、以及40质量%的己二醇混合,一边加热到90~110℃,一边加热分散1~2小时,其后冷却。由此制得调制例1的触变剂。
(调制例2)含有酰胺蜡、树脂和分散介质的触变剂的调制
除了用(c)间二甲苯二胺915.1质量份以代替调制例1的六亚甲基二胺以外,与调制例1同样制得酸值4.2、胺值3.6的酰胺蜡(以摩尔比表示,(a):(b):(c)=2摩尔:2.7摩尔:3.3摩尔)。将制得的酰胺蜡投入粉碎机中,将其粉碎至平均粒径20μm以下。然后,将20质量%的该酰胺蜡、40质量%的作为松香树脂的Pinecrystal KE-604(荒川化学工业株式会社制)、以及40质量%的己二醇混合,一边加热到90~110℃,一边加热分散1~2小时,其后冷却。由此制得调制例2的触变剂。
(调制例3)含有酰胺蜡、树脂和分散介质的触变剂的调制
除了用(c)1,12-十二烷二胺1345.7质量份以代替调制例1的六亚甲基二胺以外,与调制例1同样制得酸值4.2、胺值3.6的酰胺蜡(以摩尔比表示,(a):(b):(c)=2摩尔:2.7摩尔:3.3摩尔)。将制得的酰胺蜡投入粉碎机中,将其粉碎至平均粒径20μm以下。然后,将20质量%的该酰胺蜡、40质量%的作为松香树脂的Pinecrystal KR-85(荒川化学工业株式会社制,分子量300)、以及40质量%的二乙二醇单丁基醚乙酸酯混合,一边加热到90~110℃,一边加热分散1~2小时,其后冷却。由此制得调制例3的触变剂。
(调制例4)含有酰胺蜡、树脂和分散介质的触变剂的调制
在具有搅拌机、温度计和分水器的反应装置中投入(a)作为脂肪族单羧酸的硬脂酸568.0质量份和(b)作为脂肪族二羧酸的己二酸438.0质量份,加温到80~100℃,使硬脂酸熔融。在其中添加(c)作为二胺的六亚甲基二胺464.0质量份,在氮气氛下在240~280℃一边脱水3~5小时,一边进行缩合反应,使其酰胺化,制得酸值8.8、胺值7.8的酰胺蜡(以摩尔比表示,(a):(b):(c)=2摩尔:2.7摩尔:3.3摩尔)。将制得的酰胺蜡投入粉碎机中,将其粉碎至平均粒径20μm以下。然后,将20质量%的该酰胺蜡、40质量%的作为松香树脂的Pinecrystal KR-85(荒川化学工业株式会社制)、以及40质量%的二乙二醇单丁基醚乙酸酯混合,一边加热到90~110℃,一边加热分散1~2小时,其后冷却。由此制得调制例4的触变剂。
(比较调制例1)仅由酰胺蜡构成的触变剂的调制
在具有搅拌机、温度计和分水器的反应装置中添加作为含羟基脂肪族单羧酸的12-羟基硬脂酸1000.0质量份和作为脂肪族二羧酸的癸二酸1010.0质量份,加温到80~100℃,使12-羟基硬脂酸溶解。在其中添加作为二胺的六亚甲基二胺780.5质量份,在氮气氛下在210~220℃一边脱水3~5小时,一边进行缩合反应,使其酰胺化,制得酸值3.6、胺值2.8的酰胺蜡。将制得的酰胺蜡投入粉碎机中,将其粉碎至平均粒径20μm以下,制得仅由酰胺蜡构成的比较调制例1的触变剂。
(比较调制例2)仅由酰胺蜡构成的触变剂的调制
除了用间二甲苯二胺915.1质量份以代替调制例1的六亚甲基二胺以外,与实施例1同样制得酸值4.8、胺值4.4的酰胺蜡。将制得的酰胺蜡投入粉碎机中,将其粉碎至平均粒径20μm以下,制得仅由酰胺蜡构成的比较调制例2的触变剂。
(比较调制例3)仅由酰胺蜡构成的触变剂的调制
除了用1,12-十二烷二胺1345.7质量份以代替调制例1的六亚甲基二胺以外,与调制例1同样制得酸值4.6、胺值4.1的酰胺蜡。将制得的酰胺蜡投入粉碎机中,将其粉碎至平均粒径20μm以下,制得仅由酰胺蜡构成的比较调制例3的触变剂。
(比较调制例4)仅由酰胺蜡构成的触变剂的调制
在具有搅拌器、温度计和分水器的反应装置中添加作为脂肪族单羧酸的硬脂酸568.0质量份和作为脂肪族二羧酸的己二酸438.0质量份,加温到80~100℃,使硬脂酸熔融。在其中添加作为二胺的六亚甲基二胺464.0质量份,在氮气氛下在240~280℃一边脱水3~5小时,一边进行缩合反应,使其酰胺化,制得酸值8.2、胺值7.4的酰胺蜡。将制得的酰胺蜡投入粉碎机中,将其粉碎至平均粒径20μm以下,制得仅由酰胺蜡构成的比较调制例4的触变剂。
(比较调制例5)含有酰胺蜡、高分子量丙烯酸树脂和低沸点分散介质的触变剂的调制
与调制例1同样,制得酸值3.6、胺值2.6的酰胺蜡。将制得的酰胺蜡投入粉碎机中,将其粉碎至平均粒径20μm以下。然后,将20质量%的该酰胺蜡、40质量%的作为高分子量的丙烯酸树脂的DEGALAN LP 63/11(赢创工业公司(Evonic Industries社)制、分子量30000)、40质量%的作为低沸点分散介质的甲基异丁基酮(沸点117℃)混合,一边加热到90~110℃,一边加热分散1~2小时,其后通过冷却,制得比较调制例5的触变剂。
(焊剂的调制)
以表1的比例将焊剂树脂、活性剂、溶剂以及在调制例1~4以及比较调制例1~5中制得的触变剂掺合、混合,在80~120℃加热熔融1~3小时。其后取出,经过放置,冷却至常温(25℃),制得实施例1~4和比较例1~5的焊剂。
[表1]
表1
(分散性评价)
通过目视确认实施例1~4和比较例1~5的焊剂所含的酰胺蜡的分散性。将调制好的焊剂涂布在玻璃板上,将没有确认到块状物的结果定为〇,将确认到块状物的结果定为×。
(色味评价)
通过目视确认实施例1~4和比较例1~5的焊剂的色味。作为显示焊剂中的树脂成分的热损坏的判断,将无色~淡黄色的结果定为〇,将黄色~褐色的结果定为×。
分散性评价和色味评价的结果表示在表2中。
[表2]
表2
焊剂 | 触变剂 | 分散性评价 | 色味评价 |
实施例1 | 调制例1 | ○ | ○ |
实施例2 | 调制例2 | ○ | ○ |
实施例3 | 调制例3 | ○ | ○ |
实施例4 | 调制例4 | ○ | ○ |
比较例1 | 比较调制例1 | × | × |
比较例2 | 比较调制例2 | × | × |
比较例3 | 比较调制例3 | × | × |
比较例4 | 比较调制例4 | × | × |
比较例5 | 比较调制例5 | × | × |
从表2可知:与包含仅由不适用本发明的比较调制例1~4的酰胺蜡构成的触变剂的比较例1~4的焊剂比较,包含适用本发明的调制例1~4的触变剂的实施例1~4的焊剂没有确认到酰胺蜡的块状物,所以分散性优异。另外,几乎没有看到焊剂的着色。比较调制例5的触变剂由于包含高分子量的树脂和低沸点的分散介质的缘故,确认到比较例5的焊剂分散性低,着色。
通过上述实施例显示:本发明的触变剂提高了酰胺蜡的分散性,所以在添加该触变剂调制焊剂时,极大地缩短了加热处理时间,没有发生着色。
(焊膏的调制)
利用膏捏合机(Solder Softener)将实施例1的焊剂11质量%、以及无铅焊料合金粉末(Sn96.5%-Ag3.0%-Cu0.5%;三井金属矿业株式会社制)89质量%进行捏合,调制焊膏。与其相同,调制包含实施例2~4的焊剂的焊膏。将该焊膏用于焊接。
工业上的利用可能性
本发明的触变剂因酰胺蜡的分散性优异,所以能缩短触变剂添加时的加热处理时间,适合于焊剂、焊膏以及焊线的调制或者使用。
本发明的焊剂通过与焊料粉末混合,用于焊膏的调制。
本发明的焊膏特别适用于流焊方式的焊接。
本发明的触变剂的制造方法适用于制造添加在焊剂或者焊膏中的触变剂。
Claims (6)
1.一种触变剂,其特征在于,混合包含如下的酰胺蜡、树脂以及分散介质:
所述酰胺蜡是酸类和胺类的缩合物;所述酸类是饱和脂肪族单羧酸类、含羟基脂肪族单羧酸类以及多元酸类的至少一种;所述胺类是二胺类和四胺类的至少一种;
所述树脂是分子量最大为10000的树脂;
所述分散介质的沸点至少为180℃。
2.如权利要求1所述的触变剂,其特征在于,
所述酰胺蜡是如下的缩合物:以摩尔比表示,将碳原子数12~22的所述饱和脂肪族单羧酸类及/或碳原子数12~22的所述含羟基脂肪族单羧酸类定为合计a摩尔(1≤a≤3);以摩尔比表示,将碳原子数2~12的所述多元酸类定为b摩尔(0<b≤5);以摩尔比表示,将碳原子数2~14的所述二胺类及/或碳原子数2~14的所述四胺类定为合计c摩尔(1≤c≤6);
所述触变剂包含1~40质量%的所述酰胺蜡、20~60质量%的所述树脂以及20~60质量%的所述分散介质。
3.如权利要求1所述的触变剂,其特征在于,所述树脂为松香类树脂;所述分散介质为二醇醚类。
4.一种焊剂,其特征在于,包含权利要求1所述的触变剂、焊剂树脂以及溶剂。
5.一种焊膏,其特征在于,包含权利要求4所述的焊剂以及焊料。
6.一种触变剂的制造方法,其特征在于,具有如下工序:
使饱和脂肪族单羧酸类、含羟基脂肪族单羧酸类以及多元酸类的至少一种的酸类与二胺类和四胺类的至少一种的胺类缩合,合成酰胺蜡的工序;以及
将所述酰胺蜡、分子量最大为10000的树脂以及沸点至少为180℃的分散介质混合的工序。
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