CN113993657A - 助焊剂和焊膏 - Google Patents

Abstract

一种助焊剂，其包含脂肪酸和咪唑化合物。

Description

助焊剂和焊膏

相关申请的相互参照

本申请要求日本国特愿2019-119983号的优先权，通过引用并入本申请说明书的记载。

技术领域

本发明涉及用于软钎焊的助焊剂、和包含该助焊剂的焊膏。

背景技术

将接合部件安装于印刷电路板等电子电路基板时，使用混合了软钎料合金与助焊剂的焊膏。焊膏在涂布于电子电路基板表面的电极部的同时，在使该电极部与接合部件的电极部接触的状态下进行加热(回流)。由此，软钎料合金熔融而形成钎焊接合部，借助该钎焊接合部来接合基板与接合部件。

焊膏中所含的助焊剂通常由松香、活性剂、溶剂、触变剂等构成。其中，松香是占助焊剂整体的约一半的主成分，活性力高，因此，改善软钎料的润湿性。另一方面，松香为不挥发性，因此，在回流后作为残渣残留于钎焊接合部的周围。担心包含松香的助焊剂中的残渣在安装后的工序中例如进行树脂封固时使树脂与基板的密合性降低、或进行引线接合时妨碍电极与基板的接合。

以往，通过进行使用清洗剂的清洗工序而去除残渣后，进行树脂封固、引线接合等后续工序，但出于清洗剂所导致的大气污染、清洗工序中的成本增加的问题而要求无清洗化。为了以无清洗进行后续工序，期望尽量减少回流后的残渣。因此，近年来，推进了无需包含松香就能实现低残渣的助焊剂的开发。例如，专利文献1中公开了一种助焊剂，其通过使用包含碳数为10以上的有机酸的有机酸混合物作为活性剂，从而以无清洗减少回流后的残渣。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利第6399242号说明书

发明内容

发明要解决的问题

然而，例如，如专利文献1那样，针对不含松香的助焊剂，为了改善软钎料的润湿性，必须使活性剂的一部分含有不挥发性的活性剂(例如碳数为10以上的有机酸)代替松香。因此，在回流温度下，难以使助焊剂的成分充分挥发，其结果，无法充分减少回流后的残渣。

本发明是鉴于上述情况而作出的，其课题在于，提供：改善软钎料的润湿性、且能减少回流后的残渣的助焊剂、和包含该助焊剂的焊膏。

用于解决问题的方案

本发明的助焊剂包含：脂肪酸、和咪唑化合物。

本发明的助焊剂优选的是，前述脂肪酸和前述咪唑化合物的总计含量相对于助焊剂整体为40质量％以上且95质量％以下。

本发明的助焊剂优选的是，前述脂肪酸包含主链的碳数为10以下的饱和脂肪酸、和碳数为18以下的不饱和脂肪酸中的至少一者。

本发明的助焊剂优选的是，前述不饱和脂肪酸包含选自由油酸、亚油酸和亚麻酸组成的组中的至少一者。

本发明的助焊剂优选的是，前述咪唑化合物包含选自由2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和2-苯基-4-甲基咪唑组成的组中的至少一者。

本发明的助焊剂优选的是，前述咪唑化合物的含量相对于前述脂肪酸的含量的质量比为0.2以上且4.9以下。

本发明的焊膏包含：上述助焊剂、和熔点为260℃以下的软钎料合金粉末。

本发明的焊膏优选的是，前述助焊剂的含量相对于焊膏整体为8质量％以上且12质量％以下。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式的助焊剂、和包含该助焊剂的焊膏进行说明。

＜助焊剂＞

(脂肪酸)

本实施方式的助焊剂包含脂肪酸。作为脂肪酸，优选为主链的碳数为10以下的饱和脂肪酸、和碳数为18以下的不饱和脂肪酸中的至少一者。作为前述饱和脂肪酸，例如可以举出壬酸、辛酸、癸酸、庚酸、2-乙基己酸、2-己基癸酸、4-甲基壬酸等。其中，前述饱和脂肪酸优选主链的碳数为9以下的饱和脂肪酸。另外，前述饱和脂肪酸优选主链的碳数为6以上。作为碳数为18以下的不饱和脂肪酸，优选选自由油酸、亚油酸和亚麻酸组成的组中的至少一者。前述不饱和脂肪酸优选主链的碳数为14以上。需要说明的是，脂肪酸可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。

脂肪酸的含量相对于助焊剂整体，优选11质量％以上、更优选15质量％以上。另外，脂肪酸的含量相对于助焊剂整体，优选60质量％以下、更优选51质量％以下。需要说明的是，包含2种以上脂肪酸的情况下，前述含量为脂肪酸的总计含量。

(咪唑化合物)

本实施方式的助焊剂包含咪唑化合物。此处，咪唑化合物是指，具有咪唑基的化合物。咪唑化合物优选在260℃以下挥发的咪唑化合物。作为这种咪唑化合物，例如可以举出2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等。需要说明的是，咪唑化合物可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。

咪唑化合物的含量相对于助焊剂整体，优选11质量％以上、更优选15质量％以上。另外，咪唑化合物的含量相对于助焊剂整体，优选54质量％以下、更优选50质量％以下。需要说明的是，包含2种以上咪唑化合物的情况下，前述含量为咪唑化合物的总计含量。

本实施方式的助焊剂中，脂肪酸和咪唑化合物的总计含量相对于助焊剂整体，优选40质量％以上、更优选60质量％以上。另外，前述总计含量相对于助焊剂整体，优选95质量％以下、更优选90质量％以下。

本实施方式的助焊剂中，咪唑化合物的含量相对于脂肪酸的含量的质量比优选0.2以上、更优选0.5以上、特别优选0.8以上。另外，前述质量比优选4.9以下、更优选2.1以下、特别优选1.0以下。

本实施方式的助焊剂包含脂肪酸、和咪唑化合物。包含脂肪酸和咪唑化合物的助焊剂均具有高活性力，因此，改善软钎料的润湿性。进而，脂肪酸和咪唑化合物均为挥发性的成分，因此，可以减少回流后的残渣。

本实施方式的助焊剂中，脂肪酸和咪唑化合物的总计含量相对于助焊剂整体为40质量％以上且95质量％以下，从而可以进一步改善软钎料的润湿性。

本实施方式的助焊剂中，脂肪酸是主链的碳数为10以下的饱和脂肪酸、和碳数为18以下的不饱和脂肪酸中的至少一者，从而可以使粘性高、且将粘性调整为适当的范围。

本实施方式的助焊剂中，不饱和脂肪酸为选自由油酸、亚油酸和亚麻酸组成的组中的至少一者，从而可以将粘性调整为更适当的范围。

本实施方式的助焊剂中，咪唑化合物是选自由2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑组成的组中的至少一者。这些咪唑化合物在260℃以下挥发。从抑制部件的损伤的观点出发，通常回流温度在260℃以下进行。由此，咪唑化合物在260℃以下挥发，从而前述助焊剂可以进一步减少回流后的残渣。

本实施方式的助焊剂中，咪唑化合物的含量相对于脂肪酸的含量的质量比为0.2以上且4.9以下，从而可以使粘性高、且可以将粘性调整为适当的范围。

(活性剂)

从进一步改善软钎料的润湿性的观点出发，本实施方式的助焊剂可以还包含活性剂。从减少回流后的残渣的观点出发，活性剂优选挥发性的活性剂。作为挥发性的活性剂，例如可以举出有机酸系活性剂、胺化合物系活性剂、卤素化合物系活性剂等。其中，从减少环境负荷的观点出发，活性剂优选有机酸系活性剂。需要说明的是，活性剂可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。

作为有机酸系活性剂，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、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、结核硬脂酸、花生酸、山萮酸、二十四烷酸、乙醇酸等一元羧酸；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、甲基琥珀酸、苯基琥珀酸等二元羧酸；二聚酸、乙酰丙酸、乳酸、丙烯酸、苯甲酸、水杨酸、茴香酸、柠檬酸、三(2-羧乙基)异氰脲酸酯等其他有机酸。

作为胺化合物系活性剂，没有特别限定，例如可以举出三甲胺、三乙胺、四甲基乙二胺、乙二胺、三亚乙基二胺、三乙醇胺、苯胺、吡啶、哌啶等。

作为卤素化合物系活性剂，没有特别限定，例如可以举出反式-2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇、二溴水杨酸、三(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯等。

活性剂的含量相对于助焊剂整体，优选1质量％以上、更优选5质量％以上。另外，活性剂的含量相对于助焊剂整体，优选10质量％以下、更优选8质量％以下。需要说明的是，包含2种以上活性剂的情况下，前述含量为活性剂的总计含量。

需要说明的是，活性剂可以包含不挥发性的活性剂。不挥发性的活性剂的含量相对于助焊剂整体，优选20质量％以下。不挥发性的活性剂的含量即使为20质量％以下，利用脂肪酸和咪唑化合物的高活性力也发挥良好的润湿性。

(触变剂)

从进一步提高该助焊剂的触变性的观点出发，本实施方式的助焊剂可以还包含触变剂。作为触变剂，例如可以举出氢化蓖麻油、脂肪酰胺、高岭土、胶体二氧化硅、有机膨润土、玻璃粉等。其中，从提高挥发性的观点出发，触变剂优选脂肪酰胺。作为提高挥发性的脂肪酰胺，例如可以举出硬脂酰胺、月桂酰胺、棕榈酰胺、油酰胺、芥酸酰胺、山萮酰胺、肉豆蔻酰胺等。需要说明的是，触变剂可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。

触变剂的含量相对于助焊剂整体，优选1质量％以上、更优选8质量％以上。另外，触变剂的含量相对于助焊剂整体，优选20质量％以下、更优选12质量％以下。需要说明的是，包含2种以上触变剂的情况下，前述含量为触变剂的总计含量。

(溶剂)

从将该助焊剂的粘度调整为适当的范围的观点出发，本实施方式的助焊剂可以包含溶剂。作为溶剂，例如可以举出二乙二醇单己醚(己基二甘醇)、二乙二醇二丁醚(二丁基二甘醇)、二乙二醇单2-乙基己醚(2乙基己基二甘醇)、二乙二醇单丁醚(丁基二甘醇)等二醇醚类；正己烷、异己烷、正庚烷等脂肪族系化合物；乙酸异丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、Cosmol 43N(商品名)等酯类；甲乙酮、甲基-正丙基酮、二乙基酮等酮类；乙醇、正丙醇、异丙醇、异丁醇、辛二醇、三羟甲基丙烷、新戊二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、FINEOXOCOL(商品名、注册商标)等醇类等。需要说明的是，溶剂可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。

溶剂的含量相对于助焊剂整体，优选1质量％以上、更优选8质量％以上。另外，溶剂的含量相对于助焊剂整体，优选38质量％以下、更优选20质量％以下。需要说明的是，包含2种以上溶剂的情况下，前述含量为溶剂的总计含量。

本实施方式的助焊剂中，作为其他添加剂，可以包含例如选自稳定剂、表面活性剂、消泡剂和防腐剂中的至少一种。其他添加剂的总计含量没有特别限定，例如，相对于助焊剂整体，可以设为5质量％以下。

从减少回流后的残渣的观点出发，本实施方式的助焊剂期望不含树脂。助焊剂包含树脂的情况下，从减少回流后的残渣的观点出发，其含量相对于助焊剂整体，优选5质量％以下。

作为树脂，例如可以举出脂松香、妥尔油松香、木松香、聚合松香、氢化松香、歧化松香、丙烯酸化松香、松香酯、酸改性松香、超淡色松香等松香系树脂；公知的合成树脂等。

本实施方式的助焊剂的制造方法没有特别限定。例如，在加热容器中投入脂肪酸、咪唑化合物、以及根据需要的活性剂、触变剂、溶剂和其他添加剂后，加热至100～120℃，从而使全部原料溶解。然后，冷却至室温，从而可以得到本实施方式的助焊剂。

本实施方式的助焊剂包含脂肪酸、咪唑化合物、活性剂、触变剂、溶剂和其他添加剂，但不限定于该构成。其他实施方式的助焊剂由脂肪酸、咪唑化合物、活性剂、触变剂、溶剂和其他添加剂构成，优选由脂肪酸、咪唑化合物和活性剂构成。

＜焊膏＞

本实施方式的焊膏包含：上述助焊剂、和熔点为260℃以下的软钎料合金粉末。本实施方式的焊膏中，助焊剂的含量相对于焊膏整体，优选8质量％以上且12质量％以下。

从抑制部件的损伤的观点出发，通常回流温度在260℃以下进行。因此，通常，使用熔点为260℃以下的软钎料合金粉末。作为这种软钎料合金粉末，例如可以举出Sn-Pb系的共晶软钎料合金、无铅软钎料合金等。作为无铅软钎料合金，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/Zn/Bi、Sn/Zn、Sn/Zn/Al、Sn/Ag/Bi/In、Sn/Ag/Cu/Bi/In/Sb、In/Ag等合金。

本实施方式的焊膏包含：上述助焊剂、和熔点为260℃以下的软钎料合金粉末。前述焊膏通过包含上述助焊剂，从而可以改善软钎料的润湿性，且减少回流后的残渣。

本实施方式的焊膏中，助焊剂的含量相对于焊膏整体为8质量％以上且12质量％以下，从而可以进一步改善软钎料的润湿性，且可以进一步减少回流后的残渣。

本实施方式的焊膏的制造方法没有特别限定。例如，通过将助焊剂与软钎料合金粉末混合，从而可以得到本实施方式的焊膏。

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。

[焊膏的制作]

在加热容器中投入表1～3所示的配混量的各原料，加热至120℃，从而使全部原料溶解。之后，冷却至室温，从而得到均匀分散的各实施例和比较例的助焊剂。需要说明的是，表1所示的各配混量与助焊剂中所含的各成分的含量相等。接着，进行混合使得各助焊剂成为10质量％、软钎料粉(Sn-3.0wt％Ag-0.5wt％Cu)成为90质量％，得到各实施例和比较例的焊膏。

[表1]

[表2]

[表3]

以下示出表1～3所示的各原料的详细情况。

(脂肪酸)

壬酸：东京化成工业株式会社制、制品名“壬酸”

辛酸：东京化成工业株式会社制、制品名“正辛酸”

庚酸：东京化成工业株式会社制、制品名“庚酸”

2-乙基己酸：东京化成工业株式会社制、制品名“2-乙基己酸”

2-己基癸酸：东京化成工业株式会社制、制品名“2-己基癸酸”

亚麻酸：东京化成工业株式会社制、制品名“亚麻酸”

油酸：东京化成工业株式会社制、制品名“油酸”

(咪唑化合物)

2PZ-PW：2-苯基咪唑、四国化成株式会社制、制品名“2PZ-PW”

2P4MZ：2-苯基-4-甲基咪唑、四国化成株式会社制、制品名“2P4MZ”

2E4MZ：2-乙基-4-甲基咪唑、四国化成株式会社制、制品名“2E4MZ”

(树脂)

KE-604：酸改性松香、荒川化学工业株式会社制、制品名“KE-604”

KR-612：超淡色松香、荒川化学工业株式会社制、制品名“KR-612”

RONDIS R：歧化松香、荒川化学工业株式会社制、制品名“RONDIS R”

(溶剂)

ODA：KH Neochem Co.,Ltd.制、制品名“辛二醇”

三羟甲基丙烷：三菱瓦斯化学株式会社制、制品名“三羟甲基丙烷”

NPG：三菱瓦斯化学株式会社制、制品名“新戊二醇”

DMHD：LUZHOU FUBANG CHEMICAL(株)制、制品名“2,5-二甲基-2,5-己二醇”

C-43N：Nisshin Oillio Group Co.,Ltd.制、制品名“Cosmol 43N”

FINEOXOCOL180A：日产化学株式会社制、制品名“FINEOXOCOL180A”

MPD：3-甲基-1,5-戊二醇、Kuraray Co.,Ltd.制、制品名“MPD”

HeDG：己基二甘醇、日本乳化剂株式会社制、制品名“HeDG”

(活性剂)

MeSA：小松川化学株式会社制、制品名“甲基琥珀酸”

PhSA：Beijing Hercules chemicals株式会社制、制品名“Phenylsuccinic Acid”

己二酸：住友化学工业株式会社制、制品名“己二酸”

戊二酸：东京化成工业株式会社制、制品名“戊二酸”

AZA：Emery Oreo Chemicals Japan Co.,Ltd.制、制品名“Emerox 1144”

马来酸：扶桑化学工业株式会社制、制品名“含水马来酸”

二乙醇酸：Midori Kagaku Co.,Ltd.制、制品名“二乙醇酸”

DBBD：反式-2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇、东京化成工业株式会社制、制品名“DBBD”

(触变剂)

月桂酰胺(lauramide)：日本化成株式会社制、制品名“Diamid Y”

硬脂酰胺(stearamide)：花王株式会社制、制品名“脂肪酰胺S”

J-630：N,N’-六亚甲基-双-12-羟基硬脂酰胺、伊藤制油株式会社制、制品名“J-630”

氢化蓖麻油：伊藤制油株式会社制、制品名“氢化蓖麻油”

(其他添加剂)

2,2’-亚甲基双(6-叔丁基-4-甲基苯酚)：稳定剂、东京化成工业株式会社制

[残渣的评价]

使用TG/TDA(热重差热分析)装置(TG 8120、Rigaku Co.,Ltd.制)，在铝盘中称量5mg的各助焊剂，在氮气气流下、以10K/分钟的升温速度进行加热至573K。测定此时533K时刻下的TG的重量变化率。将结果示于表1～3。需要说明的是，重量变化率为95％以上的情况判定为良好。

[润湿性评价]

在FR-4树脂基板(经OSP处理)上印刷各焊膏使其成为120μm的厚度且掩模开口率成为100％。之后，用软钎料回流装置(Eitech制、NIS-20-82-C)，在氧浓度1000ppm的氮气气氛下进行加热处理。加热处理如下进行：首先，从热处理开始(常温)以1.5℃/秒升温至180℃后，在180℃下维持100秒。之后，从180℃以2.0℃/秒升温至250℃，在250℃下维持15秒后，从250℃以3.0/秒冷却至常温。润湿性评价以目视、基于下述基准进行。

◎：软钎料在焊盘整体浸润铺开。

○：无未熔融软钎料。

由表1的结果可知，均满足本发明的特征的各实施例的焊膏的TG的重量变化率为95％以上，可以减少回流后的残渣。另外，各实施例的焊膏的软钎料的润湿性也良好。

另一方面，不含脂肪酸和咪唑化合物的比较例1的焊膏虽然软钎料的润湿性良好，但是TG的重量变化率为68％，无法充分减少回流后的残渣。

Claims (8)

1.一种助焊剂，其包含：脂肪酸、和咪唑化合物。

2.根据权利要求1所述的助焊剂，其中，所述脂肪酸和所述咪唑化合物的总计含量相对于助焊剂整体为40质量％以上且95质量％以下。

3.根据权利要求1或2所述的助焊剂，其中，所述脂肪酸包含：主链的碳数为10以下的饱和脂肪酸、和碳数为18以下的不饱和脂肪酸中的至少一者。

4.根据权利要求3所述的助焊剂，其中，所述不饱和脂肪酸包含选自由油酸、亚油酸和亚麻酸组成的组中的至少一者。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的助焊剂，其中，所述咪唑化合物包含选自由2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和2-苯基-4-甲基咪唑组成的组中的至少一者。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的助焊剂，其中，所述咪唑化合物的含量相对于所述脂肪酸的含量的质量比为0.2以上且4.9以下。

7.一种焊膏，其包含：权利要求1～6中任一项所述的助焊剂、和熔点为260℃以下的软钎料合金粉末。

8.根据权利要求7所述的焊膏，其中，所述助焊剂的含量相对于焊膏整体为8质量％以上且12质量％以下。