CN108698173B - 助焊剂 - Google Patents

Abstract

提供：对于如以往的助焊剂中会产生软钎料的锡桥那样狭小的间距的电极能抑制锡桥的助焊剂。助焊剂的特征在于，含有：15质量％以上且35质量％以下的聚氧亚烷基乙二胺、2质量％以上且15质量％以下的有机酸、10质量％以上且30质量％以下的基材、3质量％以上且30质量％以下的胺、20质量％以上且40质量％以下的溶剂。

Description

助焊剂

技术领域

本发明涉及含有表面活性剂的助焊剂。

背景技术

一般来说，软钎焊中使用的助焊剂有如下效能：将软钎料合金和成为软钎焊的对象的接合对象物的金属表面所存在的金属氧化物以化学的方式去除，金属元素能在两者的边界进行移动。因此，通过使用助焊剂进行软钎焊，可以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，可以得到牢固的接合。

近年来，由于使用助焊剂进行软钎焊的电子部件的小型化而电子部件的软钎焊部位即电极间距的狭小化进行。在电极上涂布助焊剂，将用软钎料覆盖Cu等金属核的核球、搭载有焊料球的物质加热形成焊料凸块的情况下，如果电极间距狭小化，则容易在间距之间产生软钎料的锡桥。软钎料的锡桥成为破坏软钎焊的可靠性的原因。

如果助焊剂的表面张力高，则软钎料的锡桥容易产生。表面张力高的助焊剂不易沿相对于基板为水平的方向扩展，软钎料熔融时容易停留在电极间。相邻的熔融软钎料被电极间的助焊剂牵拉，软钎料彼此紧密地成为锡桥。

为了减弱助焊剂的表面张力、抑制软钎料的锡桥，已知有含有表面活性剂的助焊剂。作为含有表面活性剂的助焊剂的例子，专利文献1中公开了含有松香酯系表面活性剂或酰胺系表面活性剂的助焊剂组合物。专利文献2中公开了包含阳离子性表面活性剂和非离子性表面活性剂的钎焊用助焊剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平05-42389号公报

专利文献2：日本特开2004-501765号公报

发明内容

发明要解决的问题

以往的助焊剂中，即使含有表面活性剂，进而电极间距变得狭小时，也无法抑制软钎料的锡桥，存在会产生锡桥的问题。

因此，本发明解决了这样的课题，其目的在于，提供：对于如以往的助焊剂中会产生软钎料的锡桥那样狭小的间距的电极也能抑制锡桥的助焊剂。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题而采用的本发明的技术方案如下所述。

(1)一种助焊剂，其特征在于，含有：15质量％以上且35质量％以下的聚氧亚烷基乙二胺、2质量％以上且15质量％以下的有机酸、10质量％以上且30质量％以下的基材、3质量％以上且30质量％以下的胺、20质量％以上且40质量％以下的溶剂。

(2)根据前述(1)所述的助焊剂，其特征在于，聚氧亚烷基乙二胺为聚氧亚丙基乙二胺、聚氧亚乙基乙二胺、聚氧甲基亚乙基乙二胺或聚氧亚乙基聚氧亚丙基乙二胺中的至少任意者。

发明的效果

根据本发明的助焊剂，可以抑制对狭小的间距的电极进行软钎焊的软钎料的锡桥。

附图说明

图1为实施例1的软钎焊后的助焊剂残渣的放大照片。

图2为比较例1的软钎焊后的助焊剂残渣的放大照片。

图3为比较例3的软钎焊后的助焊剂残渣的放大照片。

图4A为示出比较例1的锡桥产生过程的说明图。

图4B为示出比较例1的锡桥产生过程的说明图。

图4C为示出比较例1的锡桥产生过程的说明图。

具体实施方式

以下，对作为本发明的实施方式的助焊剂进行说明。但是，本发明不限定于以下的具体例。

[助焊剂的组成例]

本实施方式的助焊剂含有聚氧亚烷基乙二胺、有机酸、基材、胺和溶剂。

聚氧亚烷基乙二胺为表面活性剂。聚氧亚烷基乙二胺用下述化学式表示。

R1～R4表示侧链。聚氧亚烷基乙二胺在乙二胺的两端的N原子上分别键合2个聚氧亚烷基。

本实施方式中使用的聚氧亚烷基乙二胺添加15质量％以上且35质量％以下，作为聚氧亚烷基乙二胺，优选聚氧亚丙基乙二胺、聚氧亚乙基乙二胺、聚氧甲基亚乙基乙二胺、或聚氧亚乙基聚氧亚丙基乙二胺中的至少任意者。

聚氧亚丙基乙二胺在乙二胺的两端的N原子上分别键合2个聚氧亚丙基。聚氧亚乙基乙二胺在乙二胺的两端的N原子上分别键合2个聚氧亚乙基。聚氧甲基亚乙基乙二胺在乙二胺的两端的N原子上分别键合2个聚氧甲基亚乙基。

聚氧亚乙基聚氧亚丙基乙二胺在键合于乙二胺的4个侧链R1～R4上键合至少各1个、总计4个的聚氧亚丙基和聚氧亚乙基。

有机酸作为助焊剂中的活性剂成分添加2质量％以上且15质量％以下。作为有机酸，使用戊二酸、琥珀酸、己二酸、壬二酸、乙醇酸、二乙醇酸、硫代乙醇酸、硫代二乙醇酸、苹果酸、酒石酸等。

基材添加10质量％以上且30质量％以下，作为基材，使用聚乙二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物等。

胺作为助焊剂中的活性剂成分添加3质量％以上且30质量％以下。作为胺，例如可以举出聚氧亚乙基二胺、聚氧亚丙基二胺、聚氧亚乙基聚氧亚丙基二胺等聚氧亚烷基二胺、聚氧丙二醇三胺、N,N,N’,N’-四(2-羟基丙基)乙二胺、N,N’,N’-聚氧亚乙基-牛脂基-1,3-二氨基丙烷、N,N’,N’-聚氧亚乙基-烷基-1,3-二氨基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺等。

溶剂添加20质量％以上且40质量％以下，用于溶解助焊剂中的固体成分。作为溶剂，选自一般已知的二醇醚系化合物。为了有效地发挥活性剂的作用，溶剂优选在120℃～150℃的低温域不挥发。溶剂挥发时，助焊剂的流动性变差，助焊剂难以在接合部位浸润铺开。因此，优选溶剂的沸点为200℃以上。作为溶剂，使用己二醇、2-乙基己基二甘醇、苯基乙二醇、丁基三甘醇等。

作为对上述助焊剂的其他添加剂，可以在不有损助焊剂的性能的范围内适宜添加例如树脂、触变剂、着色剂等。

实施例

[关于表1]

本例中，为了估计助焊剂中所含的各组成的配混量，以以下的表所示的组成调制实施例和比较例的助焊剂，如下进行锡桥抑制评价。

(A)评价方法

在电极直径为180μm、电极间为300μm间距的基板上，涂布以以下的表所示的各实施例和比较例的比例调制的助焊剂(助焊剂组成中的数字表示质量％)。需要说明的是，本实施例中，作为聚氧亚烷基乙二胺，选择聚氧亚丙基乙二胺或聚氧亚乙基聚氧亚丙基乙二胺而添加。在涂布有各实施例和比较例的助焊剂的基板上，搭载使用合金组成为Sn-3Ag-0.5Cu的软钎料的直径250μm的焊料球，在峰温度240℃下进行软钎焊。对于涂布实施例和比较例的助焊剂后进行软钎焊的各基板，对是否产生锡桥进行评价。

(B)判定基准

○：电极上未产生锡桥

×：电极上产生了1处以上的锡桥

[表1]

如表1所示那样，实施例1～实施例8均以10质量％以上且30质量％以下的的范围含有基材、以2质量％以上且15质量％以下的范围含有有机酸、以3质量％以上且30质量％以下的范围含有胺、以15质量％以上且35质量％以下的范围含有聚氧亚丙基乙二胺、以20质量％以上且40质量％以下的范围含有溶剂。实施例9含有基材20质量％、有机酸5质量％、胺10质量％、聚氧亚乙基聚氧亚丙基乙二胺30质量％、溶剂35质量％。实施例1～实施例9的电极间的锡桥均被抑制。

如图1所示那样，实施例1中，如上述，软钎焊后，电极间的锡桥被抑制。

回流焊前的工序中，焊料球搭载于基板3上，涂布实施例1的助焊剂。利用回流焊时的加热实施例1的助焊剂液态化，成为表面张力低的状态。进而持续加热时，助焊剂进而扩展。助焊剂较薄地扩展，因此，熔融了的软钎料不会相互接近、或紧贴。因此，熔融后凝固的软钎料11B不会成为锡桥。

实施例2～实施例9也与实施例1同样地，锡桥被抑制。推测实施例1～9中锡桥被抑制是由于，实施例1～9的助焊剂以上述范围含有聚氧亚丙基乙二胺或聚氧亚乙基聚氧亚丙基乙二胺，因此，回流焊时液态化的助焊剂较薄地浸润铺开。

如表1所示那样，比较例1含有聚氧亚乙基十八烷基胺醚，在电极间产生了锡桥。比较例2含有聚氧亚乙基硬脂酰胺，在电极间产生了锡桥。比较例3不含表面活性剂，在电极间产生了锡桥。

涂布有比较例1的助焊剂22的基板3A中，如图2所示那样，软钎焊后在电极间产生了软钎料锡桥21C。另外，未产生软钎料锡桥21C的部位在熔融后凝固的相邻的软钎料21B之间也残留有后述的助焊剂积存物22A的残渣22B。比较例2中，产生了同样的软钎料锡桥21C。

如图3所示那样，在涂布有比较例3的助焊剂的基板3B上，软钎焊后在电极间也产生了软钎料锡桥31C。另外，未产生软钎料锡桥31C的部位在熔融后凝固的相邻的软钎料31B之间也残留有后述的助焊剂积存物的残渣32B。

图4A～图4C示出比较例1的锡桥产生过程。如图4A所示那样，回流焊前的工序中，在基板3A上搭载焊料球21，涂布比较例1的助焊剂22。

利用回流焊时的加热，比较例1的助焊剂22如图4B所示那样液态化。基板3A为狭间距、且液态化的助焊剂22为表面张力高的状态，因此，助焊剂22相互聚集，在基板3A上隆起，成为助焊剂积存物22A。形成助焊剂积存物22A，从而熔融了的软钎料21A被助焊剂积存物22A牵拉。通过牵拉软钎料21A，相邻的软钎料21A彼此接近。

进而持续加热时，相邻的软钎料21A彼此紧贴，如图4C所示那样，成为软钎料锡桥21C。在基板3A上残留残渣22B。比较例2和比较例3也与比较例1同样地形成助焊剂积存物22A，因此，产生软钎料锡桥21C、31C且残留残渣22B、32B。

对于实施例3、9、比较例1、2，虽然基材、有机酸、胺和溶剂的组成比均相同，且均含有30质量％的表面活性剂，但是实施例3、9中，能抑制锡桥，但比较例1、2中，无法抑制锡桥。实施例3、9、比较例1、2各自含有的表面活性剂的种类不同。分别地，实施例3含有聚氧亚丙基乙二胺、实施例9含有聚氧亚乙基聚氧亚丙基乙二胺、比较例1含有聚氧亚乙基十八烷基胺醚、比较例2含有聚氧亚乙基硬脂酰胺。由此可以说，表面活性剂中，聚氧亚丙基乙二胺和聚氧亚乙基聚氧亚丙基乙二胺有更优异的锡桥的抑制效果。即，含有聚氧亚丙基乙二胺或聚氧亚乙基聚氧亚丙基乙二胺的助焊剂抑制锡桥的效果高。

本实施方式中，作为聚氧亚烷基乙二胺的一例，使用聚氧亚丙基乙二胺或聚氧亚乙基聚氧亚丙基乙二胺时，与其他聚氧亚烷基乙二胺也同样地可以抑制锡桥。

例如，将实施例9的助焊剂的聚氧亚乙基聚氧亚丙基乙二胺替换为聚氧亚乙基乙二胺或聚氧甲基亚乙基乙二胺的助焊剂成为与实施例9的助焊剂相同的结果。

需要说明的是，本实施例中，基材、有机酸、胺、溶剂的含量不限定于上述记载的量。另外，本实施例中，使用焊料球，但不限定于此，也可以使用以Cu等金属为核的核球。

由表1的结果可知如下内容。

(i)含有15质量％以上且35质量％以下的聚氧亚烷基乙二胺、2质量％以上且15质量％以下的有机酸、10质量％以上且30质量％以下的基材、3质量％以上且30质量％以下的胺、20质量％以上且40质量％以下的溶剂的助焊剂，对于如以往的助焊剂中会产生软钎料的锡桥那样狭小的间距的电极也可以抑制锡桥。

(ii)上述(i)的聚氧亚烷基乙二胺为聚氧亚丙基乙二胺、聚氧亚乙基乙二胺、聚氧甲基亚乙基乙二胺或聚氧亚乙基聚氧亚丙基乙二胺中的至少任意者的助焊剂特别是用于狭小的间距的电极，是优选的助焊剂。

产业上的可利用性

本发明适用于软钎焊中使用的助焊剂。

附图标记说明

3、3A、3B 基板

21C、31C 软钎料锡桥

22A 助焊剂积存物

Claims (2)

1.一种助焊剂，其特征在于，含有：15质量％以上且35质量％以下的聚氧亚烷基乙二胺、2质量％以上且15质量％以下的有机酸、10质量％以上且30质量％以下的基材、3质量％以上且30质量％以下的胺、20质量％以上且40质量％以下的溶剂。

2.根据权利要求1所述的助焊剂，其特征在于，所述聚氧亚烷基乙二胺为聚氧亚丙基乙二胺、聚氧亚乙基乙二胺、聚氧甲基亚乙基乙二胺或聚氧亚乙基聚氧亚丙基乙二胺中的至少任意者。