DE102014109457A1

DE102014109457A1 - Flussmittel für Lot mit Harzkern und Lot mit Harzkern

Info

Publication number: DE102014109457A1
Application number: DE102014109457.3A
Authority: DE
Inventors: c/o Fuji Electric Co. Ltd. Watanabe Hirohiko; c/o Fuji Electric Co. Ltd. Ganbe Tatsuya
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2015-02-12
Also published as: US20150044465A1; CN104339102A; JP2015033714A

Abstract

Es werden ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern, das ein hitzehärtbares Harz enthält und eine sehr gute Lagerfähigkeit und Ergiebigkeit hat, und ein Lot mit Harzkern zur Verfügung gestellt, in das das Flussmittel eingebaut ist. Das Flussmittel für ein Lot mit Harzkern weist ein erstes festes Flussmittel 11, das ein hitzehärtbares Harzes enthält, und ein zweites festes Flussmittel 12 auf, das ein Härtungsmittel mit Redox-Aktivität enthält, wobei das erste Flussmittel 11 und das zweite Flussmittel 12 in einem Nichtkontaktzustand vorliegen. Ein Lot 100a mit Harzkern weist das Flussmittel für ein Lot mit Harzkern und eine bleifreie Lötlegierung auf, die einen Schmelzpunkt in dem Bereich von 130°C bis 250°C hat. Das Lot 100a mit Harzkern besteht aus einem ersten Lot 21 mit Harzkern, bei dem das erste Flussmittel 11 in die bleifreie Lötlegierung 2 eingebaut ist, und einem zweiten Lot 22 mit Harzkern, bei dem das zweite Flussmittel 12 in die bleifreie Lötlegierung 2 eingebaut ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern und ein Lot mit Harzkern, das das Flussmittel enthält. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern, das zum Reparieren oder zum Handlöten von elektronischen Komponenten verwendet wird und das eine Verstärkung der Festigkeit der Lötstellen in den Komponenten ermöglicht, ohne die Rückstände des Flussmittels abwischen zu müssen, und sie betrifft ein Lot mit Harzkern, das das Flussmittel enthält.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bei vielen Löt-Flussmitteln wird Kolophonium oder ein mit Kolophonium modifiziertes Harz mit einem Aktivator versetzt, der aus einer organischen Säure, einem Halogenidsalz oder einer Halogenverbindung besteht. Diese Komponenten verbleiben jedoch in Form von Rückständen auf den Leiterplatten, wenn der Lötvorgang beendet ist. Diese Rückstände stellen häufig die Ursache für die Korrosion des Substratmaterials, die Migration und dergleichen dar. Wenn eine Leiterplatte, auf der etwas Rückstand verblieben ist, mit einem Harz, wie etwa Silicon-Gel, einem Epoxidharz oder dergleichen abgedichtet wird, kann der Flussmittel-Rückstand nach dem Löten das Aushärten des Dichtungsharzes verhindern und kann das Haftvermögen mit der Platte und die Isolationseigenschaften beeinträchtigen. Daher wird nach dem Löten eine Reinigung mit CFC-Ersatzstoffen oder organischen Lösungsmitteln durchgeführt, um den Rückstand zu entfernen. Reinigungsmittel unterliegen jedoch Beschränkungen auf Grund von Umweltproblemen bei CFCs, flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) und dergleichen.
Flussmittel auf Epoxidbasis, die Epoxidharze verwenden, sind ein bekanntes Beispiel für Flussmittel, die nicht zu Korrosion oder Migration führen und die das Aushärten des Dichtungsharzes nicht verhindern, auch wenn der Flussmittel-Rückstand nicht abgewischt wird. Zu den bekannten herkömmlichen Flussmitteln auf Epoxidbasis gehören Lötcremes, die aus einem Epoxidharz als eine Hauptkomponente, einer organischen Säure oder einem Amin, die/das ein Härtungsmittel oder Aktivator ist, und einem Lösungsmittel auf Alkoholbasis bestehen ( japanische Patentanmeldung Nr. 2000-216300 ). Für den Fall, dass Komponenten unter Verwendung einer Lötcreme, für die ein Flussmittel auf Epoxidbasis verwendet wird, auf eine Leiterplatte montiert werden, ist das Flussmittel so konzipiert, dass es beim Reflow-Löten zu Härtungsreaktionen zwischen dem Epoxidharz und der Carbonsäure kommt und das Lot gleichzeitig mit dem Entfernen der Oxidschicht, die von der Carbonsäure auf der Oberfläche der Leiterbahnen stammt, schmilzt, und es ist so konzipiert, dass die Härtungsreaktion endet, sobald der Lötvorgang beendet ist. Das gehärtete Epoxidharz-Produkt bleibt nach dem Löten in Form des Flussmittel-Rückstands zurück. Im Gegensatz zu den Rückständen von normalerweise verwendeten Flussmitteln auf Kolophonium-Basis beeinträchtigt dieses Epoxidharz auch dann nicht das Haftvermögen zwischen dem Dichtungsharz und der Leiterplatte, wenn sich an das Verlöten der Komponenten ein Abdichten mit Harz ohne Reinigung anschließt, und außerdem hat das Epoxidharz sehr gute Isolationseigenschaften.
Weitere bekannte Lote mit Harzkern sind Lötdrähte mit einem Flussmittelkern auf Epoxidharzbasis, d. h. Lote mit Harzkern, die einen inneren Kern in Form eines Flussmittels, das aus einem reaktiven Epoxidharz, einem Aktivator, einem Epoxid-Härtungsmittel und einem Thixotropierungsmittel besteht, und eine Außenhülle aus einer Lötlegierung haben ( japanische Übersetzung der PCT-Anmeldung Nr. 2002-514973 ).
Kurze Darstellung der Erfindung
Wenn ein Lot mit Harzkern unter Verwendung von Flussmitteln auf der Basis eines hitzehärtbaren Harzes hergestellt wird, entsteht Wärme bei den Prozessen der Herstellung des Harzkerns, des Ziehens und so weiter, die Bestandteil der normalen Herstellungsverfahren sind. Bei Flussmitteln, die ein hitzehärtbares Harz enthalten, werden eine hitzehärtbare Harzbasis und eine organische Säure, die als das Härtungsmittel verwendet wird, miteinander vermischt, und das Harz kann in einigen Fällen auf Grund der Wärme im Verlauf der Herstellungsprozesse gehärtet werden. Das Lot mit Harzkern wird außerdem normalerweise bei Raumtemperatur an dem Ort seiner tatsächlichen Nutzung gelagert. Auch in diesem Fall können die hitzehärtbare Harzbasis und das Härtungsmittel in einigen Fällen im Laufe der Zeit langsam miteinander reagieren, wodurch es zu dem Problem einer verkürzten Lagerzeit kommt.
In Anbetracht der vorgenannten Probleme fassten die Erfinder die Herstellung eines Lots mit Harzkern ins Auge, das getrennt aus einer hitzehärtbaren Harzbasis und einem Härtungsmittel konfiguriert ist. Insbesondere fanden die Erfinder heraus, dass ein Lot mit Harzkern hergestellt werden kann, ohne das Härten eines hitzehärtbaren Harzes auszulösen, indem das Lot mit Harzkern getrennt aus einer hitzehärtbaren Harzbasis und einem Härtungsmittel so konfiguriert wird, dass die hitzehärtbare Harzbasis und das Härtungsmittel erst zum Zeitpunkt des Gebrauchs in Kontakt kommen, und indem Drähte aus dem resultierenden Lot mit Harzkern gebündelt und miteinander verdrillt werden. Die Erfinder vollendeten die vorliegende Erfindung auf der Grundlage dieser Erkenntnis.
Bei einer Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern, das ein erstes festes Flussmittel, das eine hitzehärtbaren Harzbasis enthält, und ein zweites festes Flussmittel, das ein Härtungsmittel mit Redox-Aktivität enthält, umfasst, wobei das erste Flussmittel und das zweite Flussmittel in einem Nichtkontaktzustand vorliegen.
Bei dem Flussmittel für ein Lot mit Harzkern umfasst das Flussmittel für ein Lot mit Harzkern vorzugsweise ein oder mehr erste Flussmittel und ein oder mehr zweite Flussmittel.
Vorzugsweise sind bei dem Flussmittel für ein Lot mit Harzkern das erste Flussmittel und das zweite Flussmittel einzeln, zumindest teilweise, mit einer bleifreien Lötlegierung bedeckt.
Vorzugsweise sind bei dem Flussmittel für ein Lot mit Harzkern das teilweise bedeckte erste Flussmittel und das teilweise bedeckte zweite Flussmittel gebündelt oder verdrillt.
Vorzugsweise liegt bei dem Flussmittel für ein Lot mit Harzkern der Schmelzpunkt des hitzehärtbaren Harzes in dem Bereich von 50 bis 150°C.
Vorzugsweise ist bei dem Flussmittel für ein Lot mit Harzkern das hitzehärtbare Harz ein Epoxidharz, das aus der Gruppe Bisphenol-A-Epoxidharze, Bisphenol-F-Epoxidharze, Novolak-Epoxidharze, alicyclische Epoxidharze und Gemische daraus gewählt.
Vorzugsweise ist bei dem Flussmittel für ein Lot mit Harzkern das Härtungsmittel mit Redox-Aktivität aus der Gruppe Amine, Halogenaminsalze, organische Salze von Halogensäuren, Halogenverbindungen, organische Säuren, Säureanhydride, Phenolharze und Gemische daraus gewählt.
Vorzugsweise liegt bei dem Flussmittel für ein Lot mit Harzkern das Äquivalentenverhältnis der hitzehärtbaren Harzbasis und des Härtungsmittels in dem Bereich von 1:0,8 bis 1,3.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein Lot mit Harzkern, das eines der vorgenannten Flussmittel für ein Lot mit Harzkern und eine bleifreie Lötlegierung enthält, wobei das Lot mit Harzkern aus einem ersten Lot mit Harzkern, bei dem das erste Flussmittel in die bleifreie Lötlegierung eingebaut ist, und einem zweiten Lot mit Harzkern besteht, bei dem das zweite Flussmittel in die bleifreie Lötlegierung eingebaut ist.
Vorzugsweise sind bei dem Lot mit Harzkern das erste Lot mit Harzkern und das zweite Lot mit Harzkern verschiedene lineare Lote.
Vorzugsweise sind bei dem Lot mit Harzkern das erste Lot mit Harzkern und das zweite Lot mit Harzkern gebündelt, verdrillt oder verwebt.
Vorzugsweise sind bei dem Lot mit Harzkern ein oder mehrere der ersten Lote mit Harzkern und ein oder mehrere der zweiten Lote mit Harzkern so an Teilen der bleifreien Lötlegierung fixiert, dass sie einen einzigen Draht aus einem Lot mit mehreren Harzkernen bilden.
Vorzugsweise ist bei einem der vorgenannten Lote mit Harzkern die bleifreie Lötlegierung eine bleifreie Lötlegierung, die Sn enthält und einen Schmelzpunkt in dem Bereich von 130 bis 250°C hat.
Das erfindungsgemäße Flussmittel für ein Lot mit Harzkern hat den Effekt, dass es durch die Wärme, die in den Herstellungsprozessen für ein Lot mit Harzkern freigesetzt wird, oder auf Grund der Temperaturbedingungen bei der Lagerung nicht zersetzt wird und leicht zu verarbeiten ist, sowie den Effekt, dass die Festigkeit der Lötstellen von elektronischen Komponenten erhöht werden kann, ohne den Flussmittel-Rückstand abwischen zu müssen, wenn das Flussmittel zusammen mit dem Lot verwendet wird. Außerdem wird wegen der sehr guten Isolationseigenschaften des hitzehärtbaren Harzes die elektrische Zuverlässigkeit zwischen den Leiterbahnen gewährleistet, und auch bei einer Abdichtung mit Harz kann eine Schicht mit einem sehr guten Haftvermögen ohne Reinigung nach dem Löten hergestellt werden. Das Flussmittel für ein Lot mit Harzkern besteht aus einem ersten festen Flussmittel, das ein hitzehärtbares Harz enthält, und einem zweiten festen Flussmittel, das ein Härtungsmittel mit Redox-Aktivität enthält, wobei das erste feste Flussmittel und das zweite feste Flussmittel getrennt in einem Nichtkontaktzustand vorliegen. Dadurch kann das Verhältnis des hitzehärtbaren Harzes und des Härtungsmittels während des Gebrauchs problemlos modifiziert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Gruppe von Darstellungen, die ein erstes Flussmittel zeigen, das ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet, wobei 2A eine Draufsicht eines linearen Lots mit Harzkern ist und 2B eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 2A ist.
3 ist eine Gruppe von Darstellungen, die ein erstes Flussmittel zeigen, das ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet, wobei 3A eine Draufsicht eines linearen Lots mit Harzkern ist und 3B eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 3A ist.
4 ist eine Darstellung, die ein gebündeltes lineares Lot mit Harzkern zeigt, das ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
5 ist eine Darstellung, die ein weiteres gebündeltes lineares Lot mit Harzkern zeigt, das ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
6 ist eine Gruppe von Darstellungen, die ein weiteres gebündeltes lineares Lot mit Harzkern zeigen, das ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, wobei 6A eine perspektivische Darstellung eines linearen Lots mit Harzkern ist und 6B eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von 6A ist.
7 ist eine Darstellung, die ein verdrilltes lineares Lot mit Harzkern zeigt, das ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
8 ist eine Darstellung, die ein verwebtes lineares Lot mit Harzkern zeigt, das ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
9 ist eine Darstellung, die ein kugelförmiges Lot mit Harzkern zeigt, das ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. Die nachstehende Erläuterung veranschaulicht lediglich die vorliegende Erfindung und beschränkt diese in keiner Weise.
Bei einer ersten Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein Flussmittel für ein Lot mit Harzkern. 1 ist eine schematische Darstellung zum Erläutern eines Flussmittels 1 für ein Lot mit Harzkern gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Das Flussmittel für ein Lot mit Harzkern gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht aus einem ersten Flussmittel 11 und einem zweiten Flussmittel 12. Wie in der Figur gezeigt ist, sind das erste Flussmittel 11 und das zweite Flussmittel 12 verschiedene feste Flussmittel, die in einem Nichtkontaktzustand vorliegen.
Das erste Flussmittel 11 ist ein festes Flussmittel, das eine hitzehärtbare Harzbasis enthält. In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Begriff „fest” die Eigenschaft, unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen fest zu sein, insbesondere die Eigenschaft, einen Schmelzpunkt von 50°C oder höher zu haben. Das erste Flussmittel 11 enthält hauptsächlich eine Basis aus einem hitzehärtbaren Harz und kann Zusätze in kleinen Mengen enthalten. Vorzugsweise besteht das erste Flussmittel 11 nur aus der Basis aus einem hitzehärtbaren Harz. Der Zweck dieser Beschränkung ist es, die Menge von Substanzen zu minimieren, die ein Substrat, wie etwa ein Leiterplatte, nach der Verwendung des ersten Flussmittels 11 zusammen mit einer bleifreien Lötlegierung in irgendeiner Weise beeinflussen können. Das erste Flussmittel 11 enthält im Wesentlichen keine Substanz, die als ein Härtungsmittel für die Basis aus einem hitzehärtbaren Harz wirken kann, und keine Substanz, die mit der Basis aus einem hitzehärtbaren Harz reagiert. Ein solches erstes Flussmittel enthält von den Komponenten der herkömmlichen Flussmittel, die gemeinsam eine Harzbasis und ein Härtungsmittel enthalten, hauptsächlich eine Harzbasis-Komponente. Das erste Flussmittel kann als Flussmittelbasis-Komponente bezeichnet werden.
Spezielle Beispiele für die Basis aus einem hitzehärtbaren Harz, die jedoch nicht hierauf beschränkt sind, sind Epoxidharze und dergleichen. Hier ist eine bevorzugte Basis aus einem Epoxidharz unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen fest und hat einen Schmelzpunkt in dem Bereich von 50 bis 150°C, vorzugsweise von 70 bis 145°C, und wird mit einem nachstehend beschriebenen Härtungsmittel mit Redox-Aktivität gehärtet. Beispiele für eine solche Basis aus einem Epoxidharz, die jedoch nicht hierauf beschränkt sind, sind Bisphenol-A-Epoxidharze, Bisphenol-F-Epoxidharze, Novolak-Epoxidharze, alicyclische Epoxidharze und Gemische daraus. Vorzugsweise hat das Epoxidharz ein Epoxid-Äquivalent in dem Bereich von 150 bis 4000 g/Äq.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann das erste Flussmittel 11 optionale Zusätze enthalten. Beispiele für die Zusätze sind Thixotropierungsmittel, chelatbildende Substanzen, Schaumdämpfungsmittel, grenzflächenaktive Stoffe und Antioxidationsmittel. Der Gehalt des Thixotropierungsmittels kann 5 Masse-% oder weniger betragen, der Gehalt der chelatbildenden Substanz kann 5 Masse-% oder weniger betragen, der Gehalt des Schaumdämpfungsmittels kann 1 Masse-% oder weniger betragen, der Gehalt des grenzflächenaktiven Stoffs kann 2 Masse-% oder weniger betragen und der Gehalt des Antioxidationsmittels kann 3 Masse-% oder weniger betragen, bezogen auf die Gesamtmasse des Flussmittels. Die Gesamtmasse des Flussmittels ist hier die Masse, die sich durch Addieren des ersten Flussmittels 11 und des zweiten Flussmittels 12 ergibt.
Zum Beispiel verleiht das Thixotropierungsmittel, das ein Beispiel für einen Zusatz ist, der hitzehärtbaren Harzbasis Viskosität und ist bei der vorliegenden Ausführungsform insofern vorteilhaft, als es dem ersten Flussmittel einen geeigneten Schmelzpunkt verleiht. Das Thixotropierungsmittel braucht jedoch nicht als ein wesentlicher Bestandteil vorhanden sein. Normale Thixotropierungsmittel, die in Flussmitteln verwendet werden, können hier als das Thixotropierungsmittel zum Einsatz kommen. Spezielle Beispiele, die jedoch nicht hierauf beschränkt sind, sind Rizinusöl, gehärtetes Rizinusöl und dergleichen.
Das erste Flussmittel 11 ist normalerweise linear, aber es ist nicht auf eine spezielle Form beschränkt und kann auch stabförmig, plattenförmig oder kugelförmig sein. Das erste Flussmittel 11 kann linear sein, wobei es einen Durchmesser von zum Beispiel 0,01 bis 2,0 mm, vorzugsweise 0,3 bis 0,8 mm und am besten 0,05 bis 0,3 mm hat. Alternativ kann das erste Flussmittel als ein Vorformling hergestellt und verteilt werden, und in diesem Fall kann das erste Flussmittel zusammen mit der bleifreien Lötlegierung zu einer gewünschten Form verarbeitet werden.
Das erste Flussmittel 11 wird nachstehend unter dem Aspekt seines Herstellungsverfahrens beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung des ersten Flussmittels 11 weist die folgenden Schritte auf: einen Schritt des Auswählens einer Basis aus einem hitzehärtbaren Harz, das bei normaler Temperatur und normalem Druck fest ist; und einen Schritt des Formens der Basis aus einem hitzehärtbaren Harz zu einer bestimmten Gestalt. Hier kann bei dem Schritt des Auswählens einer Basis aus einem hitzehärtbaren Harz, das bei normaler Temperatur und normalem Druck fest ist, ein hitzehärtbares Harz mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 50 bis 150°C und vorzugsweise von 70 bis 145°C, wie vorstehend dargelegt worden ist, und das unter Verwendung eines später beschriebenen Härtungsmittels mit Redox-Aktivität gehärtet wird, gewählt werden. Der Schritt des Formens der Basis aus einem hitzehärtbaren Harz zu einer bestimmten Gestalt wird nach einem üblichen Verfahren durchgeführt. Zum Beispiel kann die Basis aus einem hitzehärtbaren Harz durch Ziehen der Basis aus einem hitzehärtbaren Harz, allein oder gemeinsam mit einer nachstehend beschriebenen bleifreien Lötlegierung, so geformt werden, dass ein lineares Flussmittel mit einem bestimmten Durchmesser entsteht. Alternativ wird im Fall eines Vorformlings dieser dadurch hergestellt, dass entsprechend dem angestrebten Zweck und der angestrebten Verwendung auf ein übliches Verfahren zurückgegriffen wird.
Das erste Flussmittel 11 wird bis zum Zeitpunkt des Gebrauchs in einem Zustand gehalten, in dem es nicht in Kontakt mit dem nachstehend beschriebenen zweiten Flussmittel 12 kommt. Insbesondere wird das erste Flussmittel 11 unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen in einem Zustand gehalten, in dem die bestimmte Gestalt des ersten Flussmittels 11 beibehalten wird und seine Oberfläche mit einer bleifreien Lötlegierung bedeckt ist, ohne dass ein Tröpfeln oder dergleichen auftritt.
Nun wird das zweite Flussmittel 12 erläutert. Das zweite Flussmittel 12 ist ein festes Flussmittel, das ein Härtungsmittel mit Redox-Aktivität enthält. Das zweite Flussmittel 12, das hauptsächlich ein Härtungsmittel mit Redox-Aktivität enthält, kann zusätzlich zum Beispiel die vorgenannten Zusätze enthalten. Das zweite Flussmittel 12 enthält im Wesentlichen keine Substanzen, die als eine Basis aus einem hitzehärtbaren Harz wirken können, und keine Komponenten, die mit dem Härtungsmittel reagieren. Ein solches zweites Flussmittel enthält von den Komponenten von herkömmlichen Flussmitteln, die gemeinsam eine Harzbasis und ein Härtungsmittel enthalten, hauptsächlich ein Härtungsmittel. Daher kann das zweite Flussmittel auch als Flussmittel-Härtungsmittel-Komponente bezeichnet werden.
Vorzugsweise ist das Härtungsmittel, das eine Hauptkomponente des zweiten Flussmittels 12 darstellt, bei normaler Temperatur und normalem Druck fest, und es hat eine Redox-Aktivität gegenüber Metalloxiden, die von bleifreien Lötlegierungen und dem zu lötenden Gegenstand stammen. Das heißt, das Härtungsmittel hat die Eigenschaft, die Wirkung des Härtens der Basis aus einem hitzehärtbaren Harz, das die Hauptkomponente des ersten Flussmittels 11 ist, mit der Wirkung zu verbinden, als ein Oxidentfernungsaktivator in dem Flussmittel zu fungieren. Verbindungen, die das Härtungsmittel bilden, sind, auch wenn sie nicht hierauf beschränkt sind, Amine, Halogenaminsalze, organische Salze von Halogensäuren, Halogenverbindungen, organische Säuren, Säureanhydride, Phenolharze und Gemische daraus. Besonders bevorzugt sind Härtungsmittel mit einem Schmelzpunkt von 130°C oder höher.
Zum Beispiel sind organische Säuren, insbesondere organische Carbonsäuren, ein Beispiel für Härtungsmittel für eine Epoxidharzbasis. Organische Carbonsäuren werden in der Härtungsreaktion mit dem Epoxidharz oder in Reaktionen mit einem Dichtungsharz verbraucht und können somit verwendet werden, ohne das Flussmittel abwischen zu müssen. Als die organische Carbonsäure können vorzugsweise bi- oder mehrfunktionelle organische Carbonsäuren verwendet werden, zum Beispiel gesättigte aliphatische Dicarbonsäuren, ungesättigte aliphatische Dicarbonsäuren, cyclische aliphatische Dicarbonsäuren, aromatische Dicarbonsäuren, Carbonsäuren, die Aminogruppen enthalten, Carbonsäuren, die Hydroxylgruppen enthalten, und heterocyclische Dicarbonsäuren, sowie Gemische daraus.
Weitere spezielle Beispiele sind gesättigte aliphatische Dicarbonsäuren, wie etwa Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Azelainsäure und Dodecandisäure; ungesättigte aliphatische Dicarbonsäuren, wie etwa Itaconsäure und Mesaconsäure; cyclische aliphatische Carbonsäuren, wie etwa Cyclobutan-Dicarbonsäure, Cyclohexan-Dicarbonsäure und Cyclopentan-Tetracarbonsäure; gesättigte aliphatische Dicarbonsäuren, die eine Seitenkette haben, wie etwa Dimethylglutarsäure und Methyladipinsäure; Carbonsäuren, die Aminogruppen enthalten, wie etwa Glutaminsäure und Ethylendiamin-Tetraessigsäure; Carbonsäuren, die Hydroxylgruppen enthalten, wie etwa Citronensäure, Hydroxybutandisäure und Weinsäure; und heterocyclische Dicarbonsäuren, wie etwa Pyrazin-Dicarbonsäure; sowie Phenylen-Acetessigsäure, Catechol-Acetessigsäure, Hydrochinon-Acetessigsäure, Thiopropionsäure, Thiodibutansäure, Dithioglycolsäure und Gemische daraus. Im Hinblick auf die Verbesserung verschiedener Eigenschaften, zum Beispiel Verbesserung der Lotbenetzbarkeit, der Lagerungsstabilität und der Isolationseigenschaften eines gehärteten Produkts mit einem Flussmittel, wird die organische Carbonsäure vorzugsweise aus der Gruppe Cyclohexen-Dicarbonsäure, Dimethyl-Glutarsäure, Glutaminsäure, Phthalsäure, Itaconsäure und Gemische daraus gewählt.
Vorzugsweise wird das Härtungsmittel auf Grund seiner Beziehung mit der Basis eines hitzehärtbaren Harzes gewählt. Hier kann ein Fachmann geeignete Kombinationen entsprechend dem angestrebten Verwendungszweck wählen.
In dem zweiten Flussmittel 12 können die Zusätze als optionale Komponenten enthalten sein, die für das erste Flussmittel 11 genannt worden sind. In diesem Fall liegt die Gesamtmasse der Zusätze, die in dem ersten Flussmittel 11 und dem zweiten Flussmittel 12 enthalten sind, vorzugsweise in dem vorgenannten Gehaltsbereich, bezogen auf die Gesamtmasse des Flussmittels.
Wie in den Figuren gezeigt ist, kann die Gestalt des zweiten Flussmittels 12 mit der des ersten Flussmittels 11 identisch sein. Zum Beispiel kann auch das zweite Flussmittel 12 linear sein, wenn das erste Flussmittel 11 linear ist. In diesem Fall können der Durchmesser und die Länge der Drähte von einem Fachmann entsprechend der Methode des Gebrauchs festgelegt werden und können auf identische Durchmesser und identische Längen oder auf bestimmte Verhältnisse eingestellt werden. Auch wenn es in den Figuren nicht gezeigt ist, kann das zweite Flussmittel ebenfalls kugelförmig sein, wenn das erste Flussmittel kugelförmig ist. Alternativ kann das zweite Flussmittel als ein Vorformling hergestellt werden, wenn das erste Flussmittel ein Vorformling ist.
Um das zweite Flussmittel 12 herzustellen, kann normalerweise ein Härtungsmittel, das als ein fester Stoff vorliegt, nach einem üblichen Verfahren geschmolzen werden und anschließend durch Formen in eine bestimmte Gestalt gebracht werden.
Das zweite Flussmittel 12 wird so lange in einem Zustand, in dem es nicht in Kontakt mit dem ersten Flussmittel 11 ist, gehalten, bis es zum Löten gebraucht wird. Insbesondere wird das zweite Flussmittel 12 unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen in einem Zustand gehalten, in dem eine bestimmte Gestalt des zweiten Flussmittels 12 aufrechterhalten wird und seine Oberfläche mit einer bleifreien Lötlegierung bedeckt ist.
Nun wird das Flussmittel für ein Lot mit Harzkern gemäß der vorliegenden Ausführungsform, das das erste Flussmittel 11 und das zweite Flussmittel 12 enthält, unter dem Aspekt der Methode des Gebrauchs des Flussmittels für ein Lot mit Harzkern erläutert. Das erste Flussmittel 11 und das zweite Flussmittel 12 des Flussmittels für ein Lot mit Harzkern gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden in die bleifreie Lötlegierung eingebaut und bilden ein Lot mit Harzkern als eine Einheit mit der bleifreien Lötlegierung. Das Flussmittel und die bleifreie Lötlegierung werden gemeinsam verwendet. Daher wird die Methode des Gebrauchs des Flussmittels für ein Lot mit Harzkern nachstehend zusammen mit Ausführungsformen des Lots mit Harzkern näher beschrieben.
Bei einer ersten Ausführungsform des Lots mit Harzkern der vorliegenden Erfindung wird ein lineares Lot mit Harzkern erläutert, bei dem das erfindungsgemäße Flussmittel für ein Lot mit Harzkern ganz in das lineare Lot mit Harzkern eingebaut ist. Die 2 bis 4 sind Darstellungen zum Erläutern eines linearen Lots mit Harzkern. Ein lineares Lot 100a mit Harzkern gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht aus einem ersten Lot mit Harzkern, das das erste Flussmittel 11 hat, das darin eingebaut ist, und einem zweiten Lot mit Harzkern, das das zweite Flussmittel 12 hat, das darin eingebaut ist.
2 ist eine schematische Darstellung, die das erste Lot mit Harzkern mit dem eingebauten ersten Flussmittel 11 zeigt. 2A ist eine Draufsicht oder Vorderansicht eines ersten Lots 21 mit Harzkern. Bei dem ersten Lot 21 mit Harzkern füllt das erste Flussmittel 11 einen Kernteil einer linearen bleifreien Lötlegierung 2. Mit anderen Worten, die Seitenfläche des ersten linearen Flussmittels 11 ist in der Längsrichtung mit der bleifreien Lötlegierung 2 bedeckt. Die beiden Endteile des ersten linearen Flussmittels 11 können mit der bleifreien Lötlegierung 2 bedeckt sein oder auch nicht.
2B zeigt eine Schnittansicht des ersten Lots 21 mit Harzkern entlang der Linie A-A. In 2B befindet sich das erste Flussmittel 11 in dem Kernteil des ersten linearen Lots 21 mit Harzkern, sodass die Peripherie des ersten Flussmittels 11 mit der bleifreien Lötlegierung 2 bedeckt ist.
Die bleifreie Lötlegierung 2, die das erste Flussmittel 11 bedeckt, ist vorzugsweise ein bleifreies Lot mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von etwa 150 bis 240°C, besser ein bleifreies Lot mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von etwa 210 bis 230°C. Hier wird ein Sn-haltiges bleifreies Lot mit einem Schmelzpunkt von etwa 190 bis 240°C in einer stärker bevorzugten Ausführungsform verwendet. Das Sn-haltige bleifreie Lot kann zum Beispiel ein Sn-Lot, ein Lot auf Sn-Bi-Basis, ein Lot auf Sn-Ag-Basis, ein Lot auf Sn-Cu-Basis, ein Lot auf Sn-Zn-Basis oder ein Lot auf Sn-Sb-Basis sein (Schmelzpunkt: etwa 190 bis 240°C). Besser ist das Sn-haltige bleifreie Lot ein Lot auf Sn-Ag-Basis. Das Lot auf Sn-Ag-Basis kann zum Beispiel Sn-Ag, Sn-Ag-Cu, Sn-Ag-Bi, Sn-Ag-Cu-Bi, Sn-Ag-Cu-In, Sf-Ag-Cu-S, Sn-Ag-Cu-Ni-Ge oder dergleichen sein. Besser ist das Lot ein Sn-3,5Ag-0,5Cu-0,1Ni-0,05Ge-Lot oder ein Sn-3,5Ag-0,5Cu-Lot.
Der Gehalt der bleifreien Lötlegierung 2 in dem ersten Lot 21 mit Harzkern kann zum Beispiel 90 Masse-% oder mehr oder etwa 90 bis 99,9 Masse-% und besser etwa 95 bis 99 Masse-% betragen, bezogen auf die Gesamtmasse des ersten Lots 21 mit Harzkern. Die restliche Menge, also 10 Masse-% oder weniger, zum Beispiel etwa 0,1 bis 10 Masse-%, vorzugsweise etwa 1 bis 5 Masse-%, kann das erste Flussmittel 11 ausmachen.
Das Verfahren zum Herstellen eines solchen ersten Lots 21 mit Harzkern kann die folgenden Schritte umfassen: Herstellen eines Lots mit Harzkern mit einem großen Lotdurchmesser durch Kombinieren der bleifreien Lötlegierung mit dem Flussmittel nach einem üblichen Verfahren und anschließend mehrere Prozesse des Ziehens, um Drähte mit einer bestimmten Dicke herzustellen. Das Verfahren und die Einrichtung zum Herstellen eines Lots mit Harzkern sind einem Fachmann gut bekannt, dem daher die Herstellung eines Lots mit Harzkern nach einem üblichen Verfahren gelingen könnte.
In 2 wird ein erstes Lot 21 mit nur einem Harzkern für die in der Figur gezeigte Konfiguration erläutert, aber das erste Lot 21 mit Harzkern kann auch ein Lot mit mehreren Kernen sein, und ein Fachmann kann entsprechend dem angestrebten Verwendungszweck entscheiden, ein Lot mit mehreren Harzkernen zu verwenden.
3 zeigt ein zweites Lot 22 mit Harzkern. 3A ist eine Draufsicht oder Vorderansicht des zweiten Lots 22 mit Harzkern, und 3B ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 3A. Auch das zweite Lot 22 mit Harzkern hat das zweite Flussmittel 12 in dem Kernteil des linearen Lots mit Harzkern, sodass die Peripherie des zweiten Flussmittels 12 mit der bleifreien Lötlegierung 2 bedeckt ist. Auch das zweite Lot 22 mit Harzkern ist nicht auf ein Lot mit nur einem Kern beschränkt, sondern es kann ein Lot mit mehreren Kernen sein.
Hier können die gleichen bleifreien Lötlegierungen wie die, die vorstehend für das erste Lot 21 mit Harzkern genannt worden sind, als die bleifreie Lötlegierung 2 verwendet werden. Normalerweise kann die gleiche bleifreie Lötlegierung wie die für das erste Lot 21 mit Harzkern verwendet werden. Die Zusammensetzung der bleifreien Lötlegierung ist jedoch nicht beschränkt, und in Abhängigkeit von dem angestrebten Verwendungszweck kann eine bleifreie Lötlegierung verwendet werden, die von der verschieden ist, die bei dem ersten Lot 21 mit Harzkern verwendet wird.
Der Gehalt der bleifreien Lötlegierung 2 in dem zweiten Lot 22 mit Harzkern kann zum Beispiel etwa 90 Masse-% oder mehr oder etwa 90 bis 99,9 Masse-% und besser etwa 95 bis 99 Masse-% betragen, bezogen auf die Gesamtmasse des zweiten Lots 22 mit Harzkern. Der Rest kann zum Beispiel auf etwa 0,1 bis 10 Masse-%, vorzugsweise etwa 0,1 bis 5 Masse-%, des zweiten Flussmittels 12 eingestellt werden.
Das erste Lot 21 mit Harzkern und das zweite Lot 22 mit Harzkern können einzeln, hergestellt, einzeln verteilt und einzeln gelagert werden, oder sie können alternativ gemeinsam verteilt und gemeinsam gelagert werden. Während des Lötens werden das erste Lot 21 mit Harzkern und das zweite Lot 22 mit Harzkern gemeinsam verwendet. 4 zeigt eine erste Ausführungsform eines Lots mit Harzkern, in das das Flussmittel für ein Lot mit Harzkern gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingebaut ist. Das Lot 100a mit Harzkern, das in 4 gezeigt ist, entsteht durch Kombinieren und Bündeln jeweils eines Drahts aus dem ersten linearen Lot 21 mit Harzkern und dem zweiten linearen Lot 22 mit Harzkern.
Bei dem Lot 100a mit Harzkern, das in 4 gezeigt ist, können das erste lineare Lot 21 mit Harzkern und das zweite lineare Lot 22 mit Harzkern einzelne verschiedene lineare Feststoffe sein, und sie brauchen nicht fixiert zu werden, da beide Lote mit Harzkern gebündelt sind. Das erste Lot 21 mit Harzkern und das zweite Lot 22 mit Harzkern können jedoch optional an Teilen der bleifreien Lötlegierung 2 partiell fixiert werden.
Vorzugsweise wird das Massenverhältnis des ersten Flussmittels, das in dem ersten Lot 21 mit Harzkern enthalten ist, und des zweiten Flussmittels, das in dem zweiten Lot 22 mit Harzkern enthalten ist, auf Grund der Beziehung zwischen dem Reaktionsäquivalent des Epoxidharzes, das das erste Flussmittel bildet, und dem Reaktionsäquivalent des Härtungsmittels bestimmt, das das zweite Flussmittel bildet. Insbesondere werden das Äquivalentenverhältnis der Epoxidharzbasis, die das erste Flussmittel bildet, und das Äquivalentenverhältnis des Härtungsmittels, das das zweite Flussmittel bildet, so eingestellt, dass sie in dem Bereich von 1:0,8 bis 1:1,3 liegen, besser in dem Bereich von 1:0,9 bis 1:1,2. Bei dem in der Figur gezeigten linearen Lot 100a mit Harzkern, bei dem beide Lote mit Harzkern die gleiche Länge haben, können die vorgenannten Äquivalentenverhältnisse dadurch erzielt werden, dass das Äquivalentenverhältnis der Epoxidharzbasis, die in dem ersten Lot 21 mit Harzkern enthalten ist, und das Äquivalentenverhältnis des Härtungsmittels, das in dem zweiten Lot 22 mit Harzkern enthalten ist, so festgelegt werden, dass sie in den vorgenannten Bereichen liegen. Alternativ können die Länge des ersten Lots 21 mit Harzkern und die Länge des zweiten Lots 22 mit Harzkern so reguliert werden, dass die vorgenannten Äquivalentenverhältnisse erzielt werden können. Normalerweise werden die linearen Lote mit Harzkern oft in Einfachwalz-Einheiten verteilt. Daher werden, wenn das erste Lot 21 mit Harzkern und das zweite Lot 22 mit Harzkern in der gleichen Länge verwendet werden, das erste Lot 21 mit Harzkern und das zweite Lot 22 mit Harzkern vorzugsweise so konfiguriert, dass ein geeignetes Äquivalentenverhältnis der Epoxidharzbasis, die das erste Flussmittel bildet, und des Härtungsmittels erzielt wird, das das zweite Flussmittel bildet.
Die Methode des Gebrauchs des Lots 100a mit Harzkern, das in 4 gezeigt ist, kann mit den Methoden für normale Lote mit Harzkern identisch sein, wobei hier das erste und das zweite Lot mit Harzkern gemeinsam verwendet werden.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Lots mit Harzkern gemäß einer zweiten Ausführungsform. Ein Lot 100b mit Harzkern, das in 5 gezeigt ist, entsteht durch Kombinieren von zwei Drähten aus dem ersten linearen Lot 21 mit Harzkern und einem Draht aus dem zweiten linearen Lot 22 mit Harzkern so, dass die Drähte im Wesentlichen die gleiche Länge haben. Bei dem Lot 100b mit Harzkern, das in 5 gezeigt ist, können die beiden Drähte aus dem ersten Lot 21 mit Harzkern sowie das zweite Lot 22 mit Harzkern einzelne verschiedene lineare Feststoffe sein, und sie brauchen nicht fixiert zu werden, aber die Drähte können optional partiell fixiert werden.
Die vorliegende Ausführungsform ist insofern vorteilhaft, als das erste Lot 21 mit Harzkern und das zweite Lot 22 mit Harzkern als einzelne Feststoffe verwendet werden, sodass ein beliebiges Verhältnis der Anzahl von Drähten, das von dem Nutzer festgelegt wird, gewählt werden kann, wenn das Lot 100b mit Harzkern verwendet wird. Die Kombination bei dem in der Figur gezeigten Lot 100b mit Harzkern besteht aus einem Draht aus dem zweiten Lot 22 mit Harzkern für zwei Drähte aus dem ersten Lot 21 mit Harzkern, aber das Lot 100b mit Harzkern ist nicht auf dieses Verhältnis der Anzahl von Drähten beschränkt. Das Lot mit Harzkern kann aus einem Draht oder einer Vielzahl von Drähten aus dem ersten Lot mit Harzkern und einem Draht oder einer Vielzahl von Drähten aus dem zweiten Lot mit Harzkern bestehen. Das Verhältnis der Anzahl von Drähten aus dem ersten Lot 21 mit Harzkern zu der Anzahl von Drähten aus dem zweiten Lot 22 mit Harzkern kann zum Beispiel 3:1, 3:2, 4:1, 4:3 oder dergleichen betragen.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Lots mit Harzkern gemäß einer dritten Ausführungsform. Ein Lot 100c mit Harzkern, das in 6 gezeigt ist, stellt ein Lot mit mehreren Harzkernen und nur einem Draht dar, wobei das erste Flussmittel 11 und das zweite Flussmittel 12 einzeln in einem einzigen Draht aus dem Lot mit Harzkern enthalten sind. Bei dieser Ausführungsform gibt es keine klare Unterscheidung zwischen dem ersten Lot 21 mit Harzkern und dem zweiten Lot 22 mit Harzkern. Bei dieser Konfiguration sind jedoch ein oder mehr erste Lote mit Harzkern und ein oder mehr zweite Lote mit Harzkern an entsprechenden Teilen der bleifreien Lötlegierung fixiert. Die Lote mit Harzkern können auch als Bestandteile angesehen werden, die einen einzelnen Draht aus einem Lot mit mehreren Harzkernen bilden. Bei dem Lot 100c, das in 6 gezeigt ist, sind das erste Flussmittel 11 und das zweite Flussmittel 12 in einer solchen Lagebeziehung in die bleifreie Lötlegierung eingebaut, dass das erste Flussmittel 11 und das zweite Flussmittel 12 bis zum Zeitpunkt des Gebrauchs nicht miteinander in Kontakt kommen.
Bei der dritten Ausführungsform sind die Zusammensetzungen des ersten und des zweiten Flussmittels, das Mischungsverhältnis für die hitzehärtbare Harzbasis und das Härtungsmittel und die jeweiligen Herstellungsverfahren so, wie sie bei der Ausführungsform beschrieben worden sind, die sich auf die Flussmittel bezieht. Ein solches Lot 100c mit Harzkern kann nach einem üblichen Verfahren zur Herstellung eines Lots mit mehreren Harzkernen hergestellt werden. Das Lot 100c mit mehreren Harzkernen, das in 6 gezeigt ist, hat jeweils zwei eingebaute Drähte aus dem ersten Flussmittel 11 und dem zweiten Flussmittel 12, aber die Anzahl von Kernen und das Verhältnis der Anzahl von Kernen sind nicht auf spezielle Werte beschränkt. Die Anzahl von Kernen und das Verhältnis der Anzahl von Kernen können entsprechend von einem Fachmann so festgelegt werden, dass ein vorgegebenes Mischungsverhältnis für die hitzehärtbare Harzbasis und das Härtungsmittel in dem Lot mit mehreren Harzkernen und nur einem Draht erzielt wird.
Das Lot 100c mit Harzkern gemäß der dritten Ausführungsform ist insofern vorteilhaft, als das erste Flussmittel 11 und das zweite Flussmittel 12 nicht in Kontakt miteinander kommen und getrennt gehalten werden können und das Lot 100c mit Harzkern einfach zu verarbeiten ist, da es in der Form eine einzelnen Drahts verwendet werden kann.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Lots mit Harzkern gemäß einer vierten Ausführungsform. Ein Lot 100d mit Harzkern, das in 7 gezeigt ist, entsteht durch Verdrillen des ersten Lots 21 mit Harzkern und des zweiten Lots 22 mit Harzkern, die als einzelne lineare Lote vorliegen.
Bei der vierten Ausführungsform sind die Zusammensetzungen des ersten und des zweiten Flussmittels, das Mischungsverhältnis für die hitzehärtbare Harzbasis und das Härtungsmittel und die jeweiligen Herstellungsverfahren so, wie sie bei der Ausführungsform beschrieben worden sind, die sich auf die Flussmittel bezieht. Das erste und das zweite Lot mit Harzkern, die das Lot 100d mit Harzkern gemäß der vierten Ausführungsform bilden, sind so, wie sie für das Lot 100a der ersten Ausführungsform beschrieben worden sind.
7 zeigt beispielhaft das Lot 100d mit Harzkern, das durch Verdrillen jeweils eines Drahts aus dem ersten Lot 21 mit Harzkern und dem zweiten Lot 22 mit Harzkern entsteht, aber das Lot 100d mit Harzkern ist nicht auf dieses Verhältnis der Anzahl von Drähten beschränkt. Das Lot mit Harzkern kann durch Verdrillen eines Drahts oder einer Vielzahl von Drähten aus dem ersten Lot mit Harzkern und eines Drahts oder einer Vielzahl von Drähten aus dem zweiten Lot mit Harzkern erhalten werden. Die Werte für die Anzahl von Drähten und für das Verhältnis der Anzahl von Drähten beim Verdrillen von Drähten sind beliebig, und es können so viele Drähte aus dem ersten Lot 21 mit Harzkern und dem zweiten Lot 22 mit Harzkern in einem gegenseitigen Verhältnis der Anzahl von Drähten verdrillt werden, dass der angestrebte Zweck erfüllt wird.
Auf Grund des Verdrillens des ersten Lots 21 mit Harzkern und des zweiten Lots 22 mit Harzkern bietet die vorliegende Ausführungsform die folgenden Vorzüge. Insbesondere ist das Lot 100d mit Harzkern dadurch konfiguriert, dass das erste Lot 21 mit Harzkern, in das das erste Flussmittel 11 eingebaut ist, das hauptsächlich eine Basis aus einem hitzehärtbaren Harz enthält, mit dem zweiten Lot 22 mit Harzkern verdrillt ist, in das das zweite Flussmittel 12 eingebaut ist, das hauptsächlich ein Härtungsmittel mit Redox-Aktivität enthält. Daher können die Basis und das Härtungsmittel gleichzeitig schmelzen und sich vermischen, wenn das Lot 100d mit Harzkern durch Erwärmen geschmolzen wird. Die verdrillte Konfiguration ist dadurch vorteilhaft, dass die Notwendigkeit entfällt, beim Löten das erste Lot 21 mit Harzkern und das zweite Lot 22 mit Harzkern einzeln zuführen zu müssen. Außerdem wird es durch Einstellen zum Beispiel des Verhältnisses der Anzahl von Drähten aus dem ersten Lot 21 mit Harzkern und dem zweiten Lot 22 mit Harzkern, die miteinander verdrillt sind, möglich, das Lot 100d mit Harzkern in einem Verhältnis der Basis aus einem hitzehärtbaren Harz, wie etwa einem Epoxidharz, zu dem Härtungsmittel mit Redox-Aktivität so zuzuführen, wie es für das Löten und für das Bewirken des Effekts des Härtens der Basis aus einem hitzehärtbaren Harz erforderlich ist. Normale Lote mit Harzkern in der Form von Drähten mit mehreren Kernen oder gewalzten Drähten sind insofern problematisch, als der Harzteil des Lots mit Harzkern auf Grund zum Beispiel von Wärme, die bei der Herstellung entsteht, thermisch modifiziert wird. Hier kommen jedoch die Basis aus einem hitzehärtbaren Harz und das Härtungsmittel bis zum Zeitpunkt des Gebrauchs nicht miteinander in Kontakt, und daher wird es möglich, die vorgenannten Probleme bei der Herstellung zu vermeiden. Darüber hinaus können normale Lote mit einem oder mehreren Harzkernen insofern problematisch sein, als zum Beispiel das Flussmittel, das bei abruptem Erwärmen verdampft, nirgendwohin entweichen kann und sich dadurch das Flussmittel und/oder das Lot verteilen können. Eine verdrillte Konfiguration ist hier insofern vorteilhaft, als das vorgenannte Problem unterdrückt werden kann, da an der Kontaktstelle zwischen dem ersten Lot 21 mit Harzkern und dem zweiten Lot 22 mit Harzkern Spalte entstehen.
8 zeigt eine schematische Darstellung eines Lots mit Harzkern gemäß einer fünften Ausführungsform. Ein Lot 100e mit Harzkern, das in 8 gezeigt ist, entsteht durch Verweben einer Vielzahl von Drähten aus dem ersten Lot 21 mit Harzkern und einer Vielzahl von Drähten aus dem zweiten Lot 22 mit Harzkern.
Bei der fünften Ausführungsform sind die Zusammensetzungen des ersten und des zweiten Flussmittels, das Mischungsverhältnis für die hitzehärtbare Harzbasis und das Härtungsmittel und die jeweiligen Herstellungsverfahren so, wie sie bei der Ausführungsform beschrieben worden sind, die sich auf die Flussmittel bezieht. Das erste und das zweite Lot mit Harzkern, die das Lot 100e mit Harzkern gemäß der fünften Ausführungsform bilden, sind so, wie sie für das Lot 100a der ersten Ausführungsform beschrieben worden sind.
Das verwebte Lot mit Harzkern, das bei der vorliegenden Ausführungsform betrachtet wird, dient dem Wesen nach der Erläuterung, und die in der Figur gezeigte Konfiguration ist lediglich ein veranschaulichendes Beispiel für eine Ausführungsform. Hier können von einem Fachmann verschiedene Verwebungsschemata für lineare Lote erfasst und realisiert werden. Durch Verweben des ersten Lots 21 mit Harzkern und des zweiten Lots 22 mit Harzkern führt die vorliegende Ausführungsform im Wesentlichen zu den gleichen Vorzügen wie die verdrillte Konfiguration, die vorstehend in der vierten Ausführungsform beschrieben worden ist.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Lots mit Harzkern gemäß einer sechsten Ausführungsform. Ein Lot 100f mit Harzkern, das in 9 gezeigt ist, ist ein kugelförmiges Lot. Wie in 9A gezeigt ist, ist die Oberfläche eines ersten kugelförmigen Lots 21 mit Harzkern und eines zweiten kugelförmigen Lots 22 mit Harzkern im Wesentlichen oder vollständig mit der bleifreien Lötlegierung 2 bedeckt, sodass das Flussmittel nicht von außen zu sehen ist. 9B zeigt eine Schnittansicht von 9A. Bei dem ersten kugelförmigen Lot 21 mit Harzkern befindet sich das erste Flussmittel 11 in der Mitte eines kugelförmigen Körpers und die bleifreie Lötlegierung 2 bedeckt im Wesentlichen oder vollständig die Oberfläche des kugelförmigen Körpers. Auch bei dem zweiten kugelförmigen Lot 22 mit Harzkern befindet sich das zweite Flussmittel 12 in der Mitte eines kugelförmigen Körpers und die bleifreie Lötlegierung 2 bedeckt im Wesentlichen oder vollständig die Oberfläche des kugelförmigen Körpers.
Bei der sechsten Ausführungsform sind die Zusammensetzungen des ersten und des zweiten Flussmittels, das Mischungsverhältnis für die hitzehärtbare Harzbasis und das Härtungsmittel und die jeweiligen Herstellungsverfahren so, wie sie bei der Ausführungsform beschrieben worden sind, die sich auf die Flussmittel bezieht.
Hier ist der Fall dargestellt, dass bei dem ersten kugelförmigen Lot 21 mit Harzkern und dem zweiten kugelförmigen Lot 22 mit Harzkern die eingeschlossenen Flussmittel identische Größen und Volumina haben, aber die Größen der beiden kugelförmigen Körper verschieden sein können. Alternativ können die Größen der kugelförmigen Körper identisch sein, und das Volumen und die Masse des ersten Flussmittels 11 und des zweiten Flussmittels 12 im Inneren der kugelförmigen Körper sind verschieden. In dem Fall, dass bei dem ersten kugelförmigen Lot 21 mit Harzkern und dem zweiten kugelförmigen Lot 22 mit Harzkern die kugelförmigen Körper der eingeschlossenen Flussmittel identische Größen und Volumina haben, können wie in dem Fall, der bei dem vorstehend beschriebenen Lot 100b mit Harzkern gemäß einer vorstehenden Ausführungsform erläutert worden ist, das erste Lot 21 mit Harzkern und das zweite Lot 22 mit Harzkern gemeinsam in verschiedenen Mengen verwendet werden. Die Lote mit Harzkern sind nicht auf kugelförmige Körper beschränkt, und sie können die Form von Körnern oder Stäbchen haben.
Das kennzeichnende Strukturmerkmal der Lote mit Harzkern gemäß der ersten bis sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das erste Flussmittel und das zweite Flussmittel mit der bleifreien Lötlegierung bedeckt sind und sie bis zum Zeitpunkt des Gebrauchs nicht miteinander in Kontakt kommen. Dadurch können die Vorzüge eines Lots mit Harzkern auf der Basis eines hitzehärtbaren Harzes zum Tragen kommen, das sich von herkömmlichen Loten mit Harzkern auf der Basis von Kolophonium unterscheidet und das außerdem eine bessere Lagerfähigkeit hat.
Beispiele
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele näher erläutert. Die nachstehenden Beispiele sind nur erläuternde Beispiele der vorliegenden Erfindung, die nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
Lot mit Harzkern in einem Beispiel
Als ein erstes Flussmittel wurde ein Flussmittel hergestellt, das aus einem Epoxidharz besteht, und als ein zweites Flussmittel wurde ein Flussmittel hergestellt, das aus einer organischen Säure besteht. Unter Verwendung des ersten und des zweiten Flussmittels wurden ein erstes Lot mit Harzkern und ein zweites Lot mit Harzkern jeweils nach einem üblichen Herstellungsverfahren für Lote mit Harzkern auf der Basis von Kolophonium hergestellt. Als die Epoxidharzbasis wurden im Beispiel 1 AER260 (von Asahi Kasei E-materials; Bisphenol-A-Epoxidharz, Epoxid-Äquivalent 192 g/Äq, flüssig bei normaler Temperatur und normalem Druck), im Beispiel 2 YD-011 (von Sumikin Chemical; Bisphenol-A-Epoxidharz, Epoxid-Äquivalent 500 g/Äq, Schmelzpunkt 70°C) und im Beispiel 3 YD-019 (von Sumikin Chemical; Bisphenol-A-Epoxidharz, Epoxid-Äquivalent 3300 g/Äq, Schmelzpunkt 145°C) verwendet. Die Epoxidharzbasen der Beispiele 2 und 3 waren bei normalem Druck fest. In allen drei Beispielen 1, 2 und 3 wurde die Verbindung Cis-4-cyclohexen-1,2-dicarbonsäure (Schmelzpunkt des Anhydrids 98°C) als die organische Säure verwendet.
In den Beispielen 1 bis 3 wurde Sn-3,0Ag-0,5Cu (Masse-%) als die bleifreie Lötlegierung verwendet. In allen vorgenannten Beispielen betrug das Massenverhältnis des ersten Flussmittels und der bleifreien Lötlegierung in dem ersten linearen Lot mit Harzkern (auch als Basisdraht bezeichnet) 5:95. Das Massenverhältnis des zweiten Flussmittels und der bleifreien Lötlegierung in dem zweiten linearen Lot mit Harzkern (auch als Härtungsmitteldraht bezeichnet) wurde so eingestellt, dass das Äquivalentenverhältnis des in dem Basisdraht verwendeten Epoxidharzes und des in dem Härtungsmitteldraht verwendeten Härtungsmittels 1:1 betrug. Das vorgenannte Massenverhältnis belief sich auf 2,25:97,75 im Beispiel 1, auf 0,86:99,14 im Beispiel 2 und auf 0,13:99,87 im Beispiel 3.
Das erste und das zweite Lot mit Harzkern, die bei normaler Temperatur fest sind, wurden nach einem herkömmlichen Verfahren mit Erwärmung auf oder über den Schmelzpunkt hergestellt. Sowohl das erste als auch das zweite Lot mit Harzkern wurden auf ϕ = 0,3 gezogen und auf identische Längen geschnitten, und ein Epoxidharz-Draht, der dem ersten Lot mit Harzkern entspricht, und ein Härtungsmitteldraht, der dem zweiten Lot mit Harzkern entspricht, wurden verdrillt, wie es in 7 gezeigt ist, sodass ein Lot mit Harzkern für die Bewertung entstand.
In Tabelle 1 sind die Epoxidharzbasen und Härtungsmittel, die verwendet wurden, zusammen mit dem Massenverhältnis je Längeneinheit des in dem ersten Lot mit Harzkern enthaltenen Epoxidharzes und des in dem zweiten Lot mit Harzkern enthaltenen Härtungsmittels angegeben.
Dann wurden die auf diese Weise erhaltenen Lote mit Harzkern der Beispiele 1 bis 3 auf die nachstehenden vier Kriterien geprüft.
Bewertungskriterien
(1) Herstellbarkeit
Es wurde ermittelt, ob die Lote mit Harzkern nach herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Loten mit Harzkern hergestellt werden können oder nicht. In der nachstehenden Tabelle bezeichnet „O” (gut) ein Lot mit Harzkern, das ohne Probleme hergestellt werden kann, „Δ” (mittelmäßig) bezeichnet ein Lot mit Harzkern, das für die Herstellung zugänglich ist, bei dem aber das Flussmittel austritt, und „x” (schlecht) bezeichnet ein nicht herstellbares Lot mit Harzkern.
(2) Lötbarkeit
Unter Verwendung eines Lötkolbens wurde das Löten bei 350°C durchgeführt. Anschließend wurde die Spitze des Lötkolbens erneut an die Lötstelle gehalten, und die Häufigkeit, mit der das geschah, bis eine Zacke entstand, wurde ermittelt, um die Lötbarkeit zu bewerten. In der nachstehenden Tabelle steht „O” für eine Häufigkeit von drei oder mehr, „Δ” steht für eine Häufigkeit von eins bis drei, und „x” steht für eine Zackenbildung von Anfang an.
(3) Lagerfähigkeit
In einem Zustand, in dem das Lot bei normaler Temperatur stehen gelassen wurde, wurden Änderungen der Eigenschaften im Verlauf der Zeit auf Grund der Anzahl von Tagen bewertet, die seit dem Zeitpunkt verstrichen sind, als das Löten noch möglich war. In der Tabelle steht „O” für 6 oder mehr Monate, „Δ” steht für 1 bis 3 Monate, und „x” steht für weniger als einen Monat.
(4) Härtbarkeit
Der Elastizitätsmodul der Flussmittel nach dem Löten wurde unter Verwendung eines Mikrohärte-Prüfgeräts (ENT1100a, von Elionix) bewertet. In der Tabelle steht „O” für 1 GPa oder mehr, „Δ” steht für den Bereich von 0,5 GPa bis weniger als 1 GPa, und „x” steht für weniger als 0,5 GPa.
Lot mit Harzkern in einem Vergleichsbeispiel
Die Herstellung eines Lots mit Harzkern wurde unter Verwendung einer gemeinsamen Flussmittel-Zusammensetzung ohne getrennte Herstellung des ersten und des zweiten Flussmittels versucht. Hier wurden AER260 als die Epoxidharzbasis und die organische Säure Cis-4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäure gewichtet, wie in Tabelle 1 angegeben, die organische Säure wurde zu dem Epoxidharz gegeben, und das Ganze wurde erwärmt und vermischt. Die Verbindungen aus der Basis und dem Härtungsmittel waren mit denen von Beispiel 1 identisch. Da eine Härtung erfolgte, als nach dem Erwärmen und Mischen des Epoxidharzes und der organischen Säure Vernetzungsreaktionen zwischen dem Epoxidharz und der organischen Säure einsetzten, konnte kein Lot mit Harzkern hergestellt werden. Daher war es nicht möglich, die Lötbarkeit, die Lagerfähigkeit oder die Härtbarkeit zu bewerten.
Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.
Tabelle 1
Das erfindungsgemäße Flussmittel für ein Lot mit Harzkern und das Lot mit Harzkern mit dem darin eingebauten Flussmittel für ein Lot mit Harzkern werden vorzugsweise zum Löten von elektronischen Komponenten verwendet.
Bezugszeichenliste

1: Flussmittel für ein Lot mit Harzkern
2: Bleifreie Lötlegierung
11: Erstes Flussmittel, das ein hitzehärtbares Harz enthält
12: Zweites Flussmittel, das ein Härtungsmittel enthält
21: Erster Lötdraht mit Harzkern
22: Zweiter Lötdraht mit Harzkern
100a: Lot mit Harzkern gemäß der ersten Ausführungsform
100b: Lot mit Harzkern gemäß der zweiten Ausführungsform
100c: Lot mit Harzkern gemäß der dritten Ausführungsform
100d: Lot mit Harzkern gemäß der vierten Ausführungsform
100e: Lot mit Harzkern gemäß der fünften Ausführungsform
100f: Lot mit Harzkern gemäß der sechsten Ausführungsform

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000-216300 [0003]
JP 2002-514973 [0004]

Claims

Flussmittel für ein Lot mit Harzkern, mit: einem ersten festen Flussmittel, das eine Basis aus einem hitzehärtbaren Harz enthält; und einem zweiten festen Flussmittel, das ein Härtungsmittel mit Redox-Aktivität enthält, wobei das erste Flussmittel und das zweite Flussmittel in einem Nichtkontaktzustand vorliegen.
Flussmittel für ein Lot mit Harzkern nach Anspruch 1, wobei das Flussmittel für ein Lot mit Harzkern ein oder mehr erste Flussmittel und ein oder mehr zweite Flussmittel aufweist.
Flussmittel für ein Lot mit Harzkern nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Flussmittel und das zweite Flussmittel einzeln, zumindest teilweise, mit einer bleifreien Lötlegierung bedeckt sind.
Flussmittel für ein Lot mit Harzkern nach Anspruch 3, wobei das teilweise bedeckte erste Flussmittel und das teilweise bedeckte zweite Flussmittel gebündelt oder verdrillt sind.
Flussmittel für ein Lot mit Harzkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schmelzpunkt des hitzehärtbaren Harzes in dem Bereich von 50 bis 150°C liegt.
Flussmittel für ein Lot mit Harzkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hitzehärtbare Harz ein Epoxidharz ist, das aus der Gruppe Bisphenol-A-Epoxidharze, Bisphenol-F-Epoxidharze, Novolak-Epoxidharze, alicyclische Epoxidharze und Gemische daraus gewählt ist.
Flussmittel für ein Lot mit Harzkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Härtungsmittel mit Redox-Aktivität aus der Gruppe Amine, Halogenaminsalze, organische Salze von Halogensäuren, Halogenverbindungen, organische Säuren, Säureanhydride, Phenolharze und Gemische daraus gewählt ist.
Flussmittel für ein Lot mit Harzkern nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Äquivalentenverhältnis der hitzehärtbaren Harzbasis und des Härtungsmittels in dem Bereich von 1:0,8 bis 1,3 liegt.
Lot mit Harzkern, das das Flussmittel für ein Lot mit Harzkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine bleifreie Lötlegierung enthält, wobei das Lot mit Harzkern ein oder mehr erste Lote mit Harzkern, bei denen das erste Flussmittel in die bleifreie Lötlegierung eingebaut ist, und ein oder mehr zweite Lote mit Harzkern aufweist, bei denen das zweite Flussmittel in die bleifreie Lötlegierung eingebaut ist.
Lot mit Harzkern nach Anspruch 9, wobei das erste Lot mit Harzkern und das zweite Lot mit Harzkern verschiedene lineare Lote sind.
Lot mit Harzkern nach Anspruch 10, wobei das erste Lot mit Harzkern und das zweite Lot mit Harzkern gebündelt, verdrillt oder verwebt sind.
Lot mit Harzkern nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei ein oder mehrere der ersten Lote mit Harzkern und ein oder mehrere der zweiten Lote mit Harzkern so an Teilen der bleifreien Lötlegierung fixiert sind, dass sie einen einzigen Draht aus einem Lot mit mehreren Harzkernen bilden.
Lot mit Harzkern nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die bleifreie Lötlegierung eine Sn-haltige bleifreie Lötlegierung ist, die einen Schmelzpunkt in dem Bereich von 130 bis 250°C hat.