CN110475644B - 助焊剂、焊膏和电路基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

助焊剂包含：至少1种的具有1个以上羟基、且在常温下为液体的液体溶剂；以及至少2种的具有1个以上羟基、且在常温下为固体的固体溶剂，各固体溶剂的含量相对于前述液体溶剂和前述固体溶剂的总计含量低于40质量％。

Description

助焊剂、焊膏和电路基板的制造方法

相关申请的相互参照

本申请要求日本国特愿2017-163558号的优先权，通过引用并入至本申请说明书的记载。

技术领域

本发明涉及软钎焊中使用的助焊剂、包含该助焊剂的焊膏、和使用前述助焊剂的电路基板的制造方法。

背景技术

为了将电子部件接合在印刷电路板等电路基板上，例如使用有混合了软钎料合金粉末和助焊剂的焊膏。作为前述助焊剂，广泛使用有包含松香(松脂)等天然树脂、触变剂、溶剂、活化剂等的树脂系的助焊剂。

近年来，提出了在通常使用的液体溶剂的基础上、组合使用了固体溶剂与高粘性溶剂作为溶剂的助焊剂(例如专利文献1)。对于前述助焊剂，使固体溶剂溶解于液体溶剂代替松香，从而可以改善粘性。其结果，使用前述助焊剂，可以得到印刷性优异的焊膏。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2004-25305号公报

发明内容

发明要解决的问题

对于上述助焊剂，使固体溶剂溶解于液体溶剂时，固体溶剂的含量变如果大，则冷藏保管时该固体溶剂结晶而析出。因此，存在如果使用包含这样的助焊剂的焊膏，则印刷时产生缺口的问题。

本发明是为了解决这样的问题而作出的，其课题在于，提供：为高粘性、且能抑制结晶的助焊剂、焊膏和电路基板的制造方法。

用于解决问题的方案

对于本发明的助焊剂，其包含：至少1种的具有1个以上羟基、且在常温下为液体的液体溶剂；以及至少2种的具有1个以上羟基、且在常温下为固体的固体溶剂，各固体溶剂的含量相对于前述液体溶剂和前述固体溶剂的总计含量低于40质量％。

本发明的助焊剂中，优选对于前述固体溶剂中的任意2种固体溶剂i、j，相对于前述液体溶剂和前述固体溶剂的总计含量的各自的含量Xi、Xj满足下述(1)式。

Xi<0.2121×Xj+31.818···(1)

本发明的助焊剂优选的是，前述液体溶剂为选自2-乙基-1,3-己二醇、α-松油醇和异十八醇中的至少1种。

本发明的助焊剂优选的是，前述固体溶剂为选自三羟甲基丙烷、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇和2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇中的至少2种。

本发明的助焊剂优选的是，前述固体溶剂的总计含量相对于前述液体溶剂和前述固体溶剂的总计含量为30质量％以上且低于80质量％。

本发明的焊膏包含本发明的助焊剂、和软钎料合金粉末。

本发明的焊膏中，优选前述助焊剂还包含脂肪酸酰胺作为触变剂。

本发明的焊膏中，前述脂肪酸酰胺优选为选自硬脂酸酰胺、月桂酸酰胺、棕榈酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、山萮酸酰胺和羟基硬脂酸酰胺中的至少1种。

本发明的焊膏中，前述脂肪酸酰胺优选为选自硬脂酸酰胺和月桂酸酰胺中的至少1种。

本发明的电路基板的制造方法中，用本发明的助焊剂进行软钎焊。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式的助焊剂、焊膏和电路基板的制造方法进行说明。

<助焊剂＞

本实施方式的助焊剂是软钎焊用助焊剂，包含：至少1种的具有1个以上羟基、且在常温下为液体的液体溶剂；以及至少2种的具有1个以上羟基、且在常温下为固体的固体溶剂，各固体溶剂的含量相对于前述液体溶剂和前述固体溶剂的总计含量低于40质量％。

前述液体溶剂具有1个以上羟基(OH基)、且在常温(20～30℃)下为液体。作为这样的液体溶剂，例如可以举出2-乙基-1,3-己二醇、2-甲基戊烷-2,4-二醇、α-松油醇、异十八醇、四乙二醇等。它们之中，从抑制固体溶剂的结晶的观点出发，优选选自2-乙基-1,3-己二醇、α-松油醇和异十八醇中的至少1种。需要说明的是，它们可以单独使用，也可以组合使用2种以上。

从抑制助焊剂与软钎料粉的分离的观点出发，前述液体溶剂的含量相对于前述助焊剂整体，优选10～90质量％。需要说明的是，包含2种以上的前述液体溶剂的情况下，前述含量为前述液体溶剂的总计含量。

前述固体溶剂具有1个以上羟基(OH基)、且在常温(20～30℃)下为固体。作为这样的固体溶剂，例如可以举出三羟甲基丙烷、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊烷二醇等。它们之中，从抑制固体溶剂的结晶的观点出发，优选选自三羟甲基丙烷、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇和2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇中的至少2种。需要说明的是，它们可以组合使用3种以上。

至少2种的前述固体溶剂中、各固体溶剂的含量相对于前述液体溶剂和前述固体溶剂的总计含量，低于40质量％、2质量％以上是优选的。另外，前述各固体溶剂的含量相对于前述液体溶剂和前述固体溶剂的总计含量，优选10质量％以上。

对于前述固体溶剂中的任意2种固体溶剂i、j，从抑制该固体溶剂的结晶的观点出发，相对于前述液体溶剂和前述固体溶剂的总计含量的各自的含量Xi(质量％)、Xj(质量％)优选满足下述(1)式。这是指，对于前述固体溶剂中的任意2种固体溶剂，使任意固体溶剂为i或j，也满足下述(1)式。另外，包含3种以上的前述固体溶剂的情况下，是指，作为前述固体溶剂中的任意2种选择任意固体溶剂，也满足下述(1)式。

Xi<0.2121×Xj+31.818···(1)

从抑制该固体溶剂的结晶的观点出发，前述固体溶剂的总计含量相对于前述液体溶剂和前述固体溶剂的总计含量优选为30质量％以上且低于80质量％、更优选45质量％以上、更优选65质量％以下。另外，从容易与后述的触变剂凝胶化的观点出发，前述固体溶剂的总计含量相对于前述助焊剂整体，优选35～60质量％。

本实施方式的助焊剂中，通过使至少2种的前述固体溶剂溶解于前述液体溶剂，从而可以改善该固体溶剂的溶解度。由此，通过使各固体溶剂的含量相对于前述液体溶剂和前述固体溶剂的总计含量为低于40质量％，从而可以抑制该固体溶剂的结晶。另外，通过使用至少2种的前述固体溶剂，从而该固体溶剂的选择幅度宽，变得容易设计高粘性的助焊剂。

本实施方式的助焊剂中，前述固体溶剂中的任意2种固体溶剂i、j优选的是，相对于前述液体溶剂和前述固体溶剂的总计含量的各自的含量Xi、Xj满足上述(1)式。通过上述构成，可以进一步抑制前述固体溶剂的结晶。

本实施方式的助焊剂优选的是，前述液体溶剂为选自2-乙基-1,3-己二醇、α-松油醇和异十八醇中的至少1种。通过上述构成，可以改善固体溶剂的溶解度，其结果，可以进一步抑制该固体溶剂的结晶。

本实施方式的助焊剂优选的是，前述固体溶剂为选自三羟甲基丙烷、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇和2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇中的至少2种。通过上述构成，可以改善固体溶剂的溶解度，其结果，可以进一步抑制该固体溶剂的结晶。

本实施方式的助焊剂优选的是，前述固体溶剂的总计含量相对于前述液体溶剂和前述固体溶剂的总计含量为30质量％以上且低于80质量％。通过上述构成，可以进一步抑制前述固体溶剂的结晶。

本实施方式的助焊剂可以包含例如活化剂、触变剂、抗氧化剂、表面活性剂、消泡剂、防腐蚀剂等作为其他添加材料。

作为前述活化剂，可以举出有机酸系、胺化合物系、卤素化合物系等活化剂。它们之中，从降低环境负荷的观点出发，优选有机酸系活化剂。

作为前述有机酸系活化剂，没有特别限定，例如可以举出甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、十五酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、结核硬脂酸、花生四烯酸、山嵛酸、二十四酸、乙醇酸等单羧酸；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、富马酸、马来酸、酒石酸、二乙醇酸等二羧酸；二聚体酸、乙酰丙酸、乳酸、丙烯酸、苯甲酸、水杨酸、茴香酸、柠檬酸、皮考啉酸等其他有机酸。需要说明的是，它们可以单独使用，也可以组合使用2种以上。

前述有机酸系活化剂的含量没有特别限定，例如，相对于前述助焊剂整体，优选0.1质量％以上、更优选0.3质量％以上。另外，优选10质量％以下、更优选7质量％以下。需要说明的是，包含2种以上的前述有机酸系活化剂的情况下，前述含量为前述有机酸系活化剂的总计含量。

作为前述触变剂，没有特别限定，例如可以举出脂肪酸酰胺、蓖麻油、氢化蓖麻油等。它们之中，优选脂肪酸酰胺。作为前述脂肪酸酰胺，例如可以举出硬脂酸酰胺、月桂酸酰胺、棕榈酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、山萮酸酰胺、羟基硬脂酸酰胺、肉豆蔻酸酰胺等。需要说明的是，它们可以单独使用，也可以组合使用2种以上。

为了得到良好的触变性，前述触变剂的含量相对于前述助焊剂整体，优选1质量％以上、更优选2质量％以上、进一步优选3质量％以上。另外，为了减少助焊剂残渣，前述触变剂的含量相对于前述助焊剂整体，优选20质量％以下、更优选15质量％以下、进一步优选10质量％以下。需要说明的是，包含2种以上的前述触变剂的情况下，前述含量为前述触变剂的总计含量。

需要说明的是，本实施方式的助焊剂优选不含高粘性溶剂作为溶剂。此处，高粘性溶剂是指，溶剂的30℃下的粘度为10000cps以上、且在常温下为液体。作为这样的高粘性溶剂，例如可以举出异冰片基环己醇等。本实施方式的助焊剂由于粘性充分高，因此，未必需要包含高粘性溶剂作为溶剂。高粘性溶剂的沸点高，在软钎焊时的预热阶段不易挥发。因此，前述助焊剂不含高粘性溶剂，从而抑制该助焊剂的流挂，不易产生焊料球和焊桥。

<焊膏＞

本实施方式的焊膏包含：本实施方式的助焊剂、和软钎料合金粉末。

前述焊膏中，前述助焊剂在上述液体溶剂和固体溶剂的基础上，优选包含脂肪酸酰胺作为触变剂。前述脂肪酸酰胺优选选自硬脂酸酰胺、月桂酸酰胺、棕榈酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、山萮酸酰胺和羟基硬脂酸酰胺中的至少1种，更优选选自硬脂酸酰胺和月桂酸酰胺中的至少1种。

作为前述软钎料合金粉末中的软钎料合金，没有特别限定，例如可以举出无铅的软钎料合金、有铅的软钎料合金，从降低环境负荷的观点出发，优选无铅的软钎料合金。作为前述无铅的软钎料合金，例如可以举出包含锡、银、铜、铟、锌、铋、锑等的合金。更具体而言，可以举出Sn/Ag、Sn/Ag/Cu、Sn/Cu、Sn/Ag/Bi、Sn/Bi、Sn/Ag/Cu/Bi、Sn/Sb、Sn/Ag/Sb、Sn/Sb/Cu、Sn/Zn/Bi、Sn/Zn、Sn/Zn/Al、Sn/Ag/Bi/In、Sn/Ag/Cu/Bi/In/Sb、In/Ag等合金。

前述助焊剂的含量相对于前述焊膏整体，优选5～20质量％。另外，前述软钎料合金粉末的含量相对于前述焊膏整体，优选80～95质量％。

本实施方式的焊膏通过包含本实施方式的助焊剂，从而印刷性优异。

本实施方式的焊膏中，前述助焊剂优选还包含脂肪酸酰胺作为触变剂。通过上述构成，可以进一步提高助焊剂的粘性。因此，前述焊膏的印刷性更优异。

本实施方式的焊膏中，前述脂肪酸酰胺优选选自硬脂酸酰胺、月桂酸酰胺、棕榈酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、山萮酸酰胺和羟基硬脂酸酰胺中的至少1种。通过上述构成，可以进一步提高助焊剂的粘性。因此，前述焊膏的印刷性更优异。

本实施方式的焊膏中，前述脂肪酸酰胺优选选自硬脂酸酰胺和月桂酸酰胺中的至少1种。通过上述构成，可以进一步提高助焊剂的粘性。因此，前述焊膏的印刷性更优异。

需要说明的是，本实施方式的助焊剂可以如上述作为焊膏使用，或者也可以将该助焊剂填充至软钎料合金的线状构件的内部，形成包芯软钎料而使用。进一步，前述助焊剂可以作为利用回流软钎焊方法进行软钎焊时的助焊剂使用，或者也可以作为部件临时固定用的粘性助焊剂使用。

<电路基板的制造方法＞

本实施方式的电路基板的制造方法中，使用本发明的助焊剂进行软钎焊。更具体而言，首先，在电路基板的表面的导体部印刷本实施方式的助焊剂，形成软钎焊印刷图案，在前述软钎焊印刷图案上搭载要安装的电子部件。接着，将搭载有前述电子部件的电路基板在空气气氛中、以150℃～200℃进行预热后，进行正式加热。该正式加热中，将温度升高至软钎料的熔点以上，进行软钎焊。最后，用自然冷却或散热器等冷却装置将基板冷却，安装电子部件，从而制造电路基板。需要说明的是，前述软钎焊除了在空气气氛中进行之外，还可以在氮气气体下等非活性气氛、以及氢气和甲酸气体下等还原气氛中进行。

本实施方式的电路基板的制造方法可以适合地制造电路基板而在印刷时不产生缺口。

实施例

以下，对本发明的实施例进行说明，但本发明不限定于以下的实施例。

[助焊剂]

<助焊剂的制作＞

在加热容器中投入表1和2所示配混量的各原料，加热至120℃，从而使全部原料溶解。之后，冷却至室温，从而得到均匀地分散的实施例1～21和比较例1～22的助焊剂。需要说明的是，表1和2所示的各配混量与助焊剂中所含的各成分的含量相等。

[表1]

[表2]

以下示出表1和2所示的各原料的详细情况。

(液体溶剂)

2-乙基-1,3-己二醇：KH Neochem Co.,Ltd.制

α-松油醇：Nippon Terpene Chemicals Inc制

异十八醇：日产化学工业株式会社制

(固体溶剂)

2,2-二甲基-1,3-丙二醇：三菱瓦斯化学株式会社制

2,5-二甲基-2,5-己二醇：东京化成工业株式会社制

2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇：东京化成工业株式会社制

三羟甲基丙烷：三菱瓦斯化学株式会社制

<结晶评价＞

对于实施例1～21和比较例1～22的各助焊剂，分别进行常温保管和冷藏保管，基于下述基准，进行结晶的评价。需要说明的是，常温保管在20～30℃下进行72小时，冷藏保管在0～10℃下进行72小时。将结果示于表1。

○：常温保管时、冷藏保管时均不引起结晶。

△：常温保管时不引起结晶，但冷藏保管时引起结晶。

×：常温保管时、冷藏保管时均引起结晶。

如表1和2所示那样，均满足本发明的技术特征的实施例1～21的助焊剂中，冷藏保管时不引起结晶。另外，实施例1、2、4～12、14～21的助焊剂中，常温保管时、冷藏保管时均不引起结晶。

[焊膏]

<助焊剂的制作＞

在加热容器中投入表3所示配混量的各原料，加热至120℃，从而使全部原料溶解。之后，冷却至室温，从而得到均匀地分散的实施例22、23和比较例23、24的助焊剂。需要说明的是，表3所示的各配混量与助焊剂中所含的各成分的含量相等。

[表3]

表3

以下示出表3所示的各原料的详细情况。

(液体溶剂)

2-乙基-1，3-己二醇：KH Neochem Co.，Ltd.制

异十八醇：日产化学工业株式会社制

(固体溶剂)

2，2-二甲基-1，3-丙二醇：三菱瓦斯化学株式会社制

2，5-二甲基-2，5-己二醇：东京化成工业株式会社制

(触变剂)

硬脂酸酰胺：花王株式会社制

月桂酸酰胺：日本化成株式会社制

<焊膏的制作>

接着，用实施例22、23和比较例23、24的各助焊剂，制作焊膏。具体而言，将相对于焊膏整体为9质量％的各助焊剂、和91质量％的软钎料合金粉末混合，从而制作各焊膏。需要说明的是，作为软钎料合金粉末，使用Sn-3.0Ag-0.5Cu(株式会社弘辉制、粒径：20～45μm)。

<印刷试验>

用焊膏印刷机(Yamaha制YVP-Xg)，进行所得焊膏的印刷。向30×30mm且厚300μm的具有开口的镂空掩模供给焊膏，用60度的金属刮板进行印刷。需要说明的是，印刷速度设为20mm/s、刮板压力设为55N。在镂空掩模的背面配置覆铜层叠板，使得转印上述开口图案的焊膏。印刷试验的评价基于下述基准进行。将结果示于表3。

○：所印刷的形状与镂空掩模的开口相同。

×：所印刷的形状小于镂空掩模的开口、且一部分乃至全部中存在缺口。

<粘合性试验＞

粘合性试验依据JIS Z 3284而实施(装置：焊膏粘合力试验器TK-1S、Malcom公司制)。首先，在氧化铝板上以直径6.5mm、厚0.2mm印刷焊膏。接着，以2.0mm/s的速度，使不锈钢制探针(直径5.10～5.23mm)下降至上述印刷图案，以0.05±0.005N的恒定加压力进行加压，加压后0.2秒以内以10mm/s提拉探针。记录此时的、剥离所需的最大的力，基于下述的基准进行评价。将结果示于表3。需要说明的是，试验在印刷后30分钟以内实施。

○：N＝5的测定值平均为70gf以上。

×：N＝5的测定值平均低于70gf、或无法检测到测定值。

如表3所示那样，可知，完全满足本发明的技术特征的实施例22、23的焊膏的粘性高、且印刷性优异。

Claims (10)

1.一种助焊剂，其包含：至少1种的具有1个以上羟基、且在常温下为液体的液体溶剂；至少2种的具有1个以上羟基、且在常温下为固体的固体溶剂；以及触变剂，

各固体溶剂的含量相对于所述液体溶剂和所述固体溶剂的总计含量为2质量％以上且低于40质量％，

所述固体溶剂的总计含量相对于所述液体溶剂和所述固体溶剂的总计含量为45质量％以上且低于80质量％。

2.根据权利要求1所述的助焊剂，其中，对于所述固体溶剂中的任意2种固体溶剂i、j，相对于所述液体溶剂和所述固体溶剂的总计含量的各自的含量Xi、Xj满足下述(1)式，

Xi<0.2121×Xj+31.818···(1)。

3.根据权利要求1或2所述的助焊剂，其中，所述液体溶剂为选自2-乙基-1,3-己二醇、α-松油醇和异十八醇中的至少1种。

4.根据权利要求1或2所述的助焊剂，其中，所述固体溶剂为选自三羟甲基丙烷、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇和2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇中的至少2种。

5.根据权利要求1或2所述的助焊剂，其中，还包含选自活化剂、抗氧化剂、表面活性剂、消泡剂和防腐蚀剂中的至少1种。

6.一种焊膏，其包含：权利要求1～5中任一项所述的助焊剂、和软钎料合金粉末。

7.根据权利要求6所述的焊膏，其中，所述触变剂为脂肪酸酰胺。

8.根据权利要求7所述的焊膏，其中，所述脂肪酸酰胺为选自硬脂酸酰胺、月桂酸酰胺、棕榈酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、山萮酸酰胺和羟基硬脂酸酰胺中的至少1种。

9.根据权利要求7所述的焊膏，其中，所述脂肪酸酰胺为选自硬脂酸酰胺和月桂酸酰胺中的至少1种。

10.一种电路基板的制造方法，其中，所述制造方法用权利要求1～5中任一项所述的助焊剂进行软钎焊。