JP3783031B2 - 軟ろう粉末をカプセル化する方法およびそれによって製造される軟ろう粉末 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、軟ろう粉末をその軟ろう粉末の表面で進行する重合反応によって薄いポリマー保護層を設けることによって、該軟ろう粉末、特に極めて細かい軟ろう粉末をカプセル化する方法に関する。
【０００２】
更に本発明は、この方法に従って製造される１〜１００μｍの直径の軟ろう金属コアおよびこのコアを包むポリマー保護層を有する軟ろう粉末にも関する。
【０００３】
【従来の技術】
中実の軟ろう金属を高温度処理可能な有機性液体中で溶融し、流動分散法によって好ましくは３〜１０μｍの直径の球対称の粒子の粒度範囲を生じさせそして有機性液体を金属粒子が被覆されたままになる程度に除き、結果として金属粒子をエマルジョン中に移しそして懸濁物およびエマルジョンの個々の粒子を錯体コアセルベーションの方法によって５０〜２５０ｎｍの層厚範囲のメラミン重合体で被覆することによる、微細粒子化されたReflowハンダの製造方法がドイツ特許出願（Ａ１）第４，４０２，０４２号明細書により公知である。次いで微細粒子化された有機相を微小粒子化した金属相によって定量的に分離する。
【０００４】
微細粒子化された金属粉末は確かに熱硬化性ポリマー系によって保護されるが、非常に強く活性化されたフラックスを使用する場合だけ再び開放することができる。このフラックスはマイクロエレクトロニック回路を破壊するので不適当である。
【０００５】
更にヨーロッパ特許出願公開（Ａ１）第５５６，８６４号明細書からは、パリレン(Parylen) より成る保護層を有している軟ろう粉末も公知である。パリレン層は蒸発分離によって設けられ、その際に二量体が熱分解によってモノマーに分解し、これが気相から粉末小粒子の表面で凝縮し、該小粒子上で重合反応および造膜が行なわれる。
【０００６】
この公知の方法は、ペースト状軟ろうで使用するのに必要な層厚の＜１００ｎｍが全ての粒子を完全にカプセル化することを保証しておらず、依然として粉末状軟ろうに有害な小さな分子、例えば水、および気体、例えば酸素および二酸化硫黄に対して測定可能な浸透がある。
【０００７】
この公知のカプセル材料も高活性のフラックスでしか溶解することができないという欠点を伴う。それ故にこれも軟ろう接工程のために用いることは知られていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術のもとで、本発明の課題は、金属粉末を外部からの酸化作用に対して確実に保護し、同時にカプセルがフラックスの作用なしに温度作用だけで金属粉末を開放する様に、方法および微小カプセル化軟ろうを改善することであった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題は、次の方法段階によって解決される：
ａ）粉末と疎水性液から懸濁液を製造し；
ｂ）炭素原子数１〜２０の鎖長を有するカチオン性界面活性剤を添加することによって連 続的攪拌下に各金属粒子の上に疎水性表面層を生じさせ、即ち段階ａ）の疎水性層の上 に刷毛状構造を形成し；
ｃ）段階ａ）およびｂ）からの混合物を、粘性のある均一物質が生じるまで攪拌し；
ｄ）軟ろう粉末の固相線温度の下でかつ少なくとも６０℃のガラス転移温度Ｔ_g を有する 熱可塑性ポリマーを生成することができる遊離基重合性モノマーを段階ｃ）の物質中に 混入し；
ｅ）段階ｂ）の疎水性層を包み込みかつフラックスの性質を有する熱可塑性ポリ マー よりなる保護層を形成しながら進行する界面重合反応を開始するために有機系開始剤を 添加し；
ｆ）連続的攪拌下に水性物質中に段階ｅ）の物質を導入し、その際にその水性物質は懸濁 液を安定化するために乳化剤を含有しており、そして５０〜９０℃への温度調整および この温度の少なくとも１２０分間の保持によって重合反応を制御し；そして
ｇ）段階ｅ）およびｆ）でカプセル化された軟ろう粉末を冷却し、洗浄しそして分離する。
【００１０】
本発明の方法の別の一つの有利な実施態様によれば、疎水性液として不乾性の植物性−および／または動物性油および／または芳香族溶剤が使用される。植物性油としてはひまし油、オリーブ油または落花生油を使用するのが特に有利である。
【００１１】
本発明の方法の別の特に有利な実施態様では、界面活性剤として第四アンモニウム塩、好ましくはドデシルトリメチルアンモニウムクロライドまたはセチルトリメチル亜塩素酸アンモニウムが使用される。
【００１２】
本発明の方法の更に別の特に有利な実施態様は、モノマーとしてメタクリル酸−２−ヒドロキシエチルエステルまたはメチルメタクリレートを使用するものである。
【００１３】
重合反応を始めるためには開始剤として有機系過酸化物またはアゾ化合物を使用する。
【００１４】
本発明の更に他の課題は、金属コアに界面活性の疎水性液および界面活性剤を用いて刷毛状構造を形成し、その構造中にフラックスの性質を有する熱可塑性のポリマー製カプセル壁を機械的に係留させ、そしてこのカプセル壁がコアの固相線温度の下方でかつ少なくとも６０℃のガラス転移温度Ｔ_g を有することに特徴のある微小カプセル化軟ろう粉末によって解決される。
【００１５】
金属コア上の疎水性層は、別の実施態様によれば、不乾性の植物性−および／または動物性油および／または芳香族溶剤、好ましくはひまし油、オリーブ油または落花生油、および炭素原子数１〜２０の鎖長を有しそしてその鎖長がカプセル壁の層厚の決定に関与するカチオン性界面活性剤で構成されている。
【００１６】
カプセル壁を形成するのに適するモノマーは遊離基開始重合性モノマー、好ましくはメタクリル酸−２−ヒドロキシエチルエステルまたはメチルメタクリレートである。
【００１７】
本発明の微小カプセル化によって第一に粉末特性が保持される。同時にその被覆が雰囲気の影響、例えば酸化、大気中湿分および表層の形成に対して確実に保護する。ペーストの内部の金属粒子への活性剤による酸化攻撃も同様に阻止される。これによって完成されたペースト状軟ろうの不所望の化学反応に対する安定性が向上する。このペースト状物の取扱性および貯蔵安定性に関する実用的性質は明らかに改善されている。
【００１８】
無機粒子上の本発明に従うカプセル壁は更に、このポリマーマトリックスとその粒子との本質的に改善された結合を、ペーストまたは染料の様に使用する場合にももたらす。このことが沈降傾向を少なくしそして流動性を良好にする。
【００１９】
使用されるポリマーは、６０〜７０℃のガラス転移温度（即ち、該ポリマーが可塑状態に変化する温度）を有している。このことはポリマー製カプセル被覆が金属粉末をその溶融前に開放しそしてろう接工程を妨げないことを確かにする。本発明に従うモノマーを選択することによってカプセル材料はフラックスの性質が得られる。
【００２０】
他の長所および更なる詳細は添付の図面に基づく以下の説明から明らかになる。
【００２１】
本発明を以下の実施例によって更に詳細に説明する。
【００２２】
【実施例】
添付の図面は本発明に従う方法によって被覆された金属粒子の原理的構成を示している。
【００２３】
金属コアは記号（１）で示している。コア（１）の回りには不乾性の植物油、例えばひまし油が疎水性界面として設けられた層（２）がある。コア（１）から長鎖界面活性剤（３）、例えばドデシルトリメチルアンモニウムクロライドが刷毛様構造の状態で突き出ている。
【００２４】
この構造中に熱可塑性ポリマーカプセル壁（４）が係留されている。
【００２５】
実施例１：
軟ろう粉末を本発明に従って微小カプセル化するために約１００〜２００ｇの軟ろうを約１５％の油と一緒に秤り一緒にする。この秤量物に一定量の界面活性剤溶液を混入する。この場合、界面活性剤の量はその種類に左右され、ドデシトリルメチルアンモニウムクロライドの場合には１ｇの軟ろう当り少なくとも０．０５３ｍｇである。秤量物中の油の大凡の割合によって、後続の工程にとって問題とならないある程度の範囲内で検出可能な過剰量の界面活性剤（全秤量量を基準として理論量の１１０％は影響を及ぼさない）を用いて加工する。
【００２６】
その後に軟ろう−界面活性剤−油の系を攪拌によって激しく混合する。この混合物が均一になりそして均一物質が生じた時に、１ｇの軟ろう当り１〜４ｍｇのメタクリル酸−２−ヒドロキシエチルエステルおよび１ｇのモノマー当り０．１〜０．３ｍｇのベンゾイルペルオキシドを添加しそして激しく混合する。
【００２７】
ガラス製ビーカー中に６００〜８００ｍＬの水を０．１〜１．０ｇのポリビニルピロリドンＫ９０と一緒に最初に導入する。この導入物を分散装置、例えばＩＫＡ社のＵｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘで７２００回転／分の回転数で攪拌する。この導入物に軟ろう−界面活性剤−油の混合物を加え、９０００回転／分に回転数を速める。その後にこの系を５５℃に温度調整する。この温度を９０分間維持し、次に６５℃に加熱する。第二の反応段階を１２０分継続する。次いで室温に冷まし、水性の上澄み液をデカンテーションにより除く。反応容器を、ジクロロメタンでの最終洗浄に移すことができる様に、少量のエタノールで洗浄する。
【００２８】
アルコールを注ぎ出した後に、ガラス製ビーカーの底にある軟ろう粉末をジクロロメタン中で攪拌し、別のビーカーに移す。この“洗浄工程”は上澄み液が澄むまで何度も繰り返す。未だ湿っている軟ろう粉末を室温で乾燥する。
【００２９】
実施例２：
２５０ｇの軟ろう粉末を４０ｇの落花生油中で１４ｍｇのセチルトリメチルアンモニウムクロライド、０９ｇのメチルメタクリレートおよび２６０ｍｇのベンゾイルペルオキシドと混合する。
【００３０】
この反応混合物を６００ｍＬの水に添加しそして９０００回転／分で懸濁させる。均一な懸濁物が得られたら直ちに、６０℃に温度調整する。９０分後にこの温度を１０℃だけ高め、その温度を１２０分一定に維持する。その後に冷まし、実施例１に相応して再び処理する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の一実施態様を図示したものである。
【符号の説明】
１・・・金属コア
２・・・油層
３・・・界面活性剤
４・・・ポリマーのカプセル壁

Claims (9)

1. 軟ろう粉末の表面で進行する重合反応によって薄いポリマー保護層を軟ろう粉末に設ける、以下の各段階を含む軟ろう粉末のカプセル化方法：
   ａ）粉末と疎水性液から懸濁液を製造し；
   ｂ）炭素原子数１〜２０の鎖長を有するカチオン性界面活性剤を添加することによって連 続的攪拌下に各金属粒子の所に疎水性表面層を生じさせ、即ち段階ａ）の疎水性層の上 に刷毛状構造を形成し；
   ｃ）段階ａ）およびｂ）からの混合物を、粘性のある均一物質が生じるまで攪拌し；
   ｄ）軟ろう粉末の固相線温度の下でかつ少なくとも６０℃のガラス転移温度Ｔ_g を有する 熱可塑性ポリマーを生成することができる遊離基重合性モノマーを段階ｃ）の物質中に 混入し；
   ｅ）段階ｂ）の疎水性層を包み込みかつフラックスの性質を有する熱可塑性ポリマーより なる保護層を形成しながら進行する界面重合反応を開始するために有機系開始剤を添加 し；
   ｆ）連続的攪拌下に水性物質中に段階ｅ）の物質を導入し、その際にその水性物質は懸濁 液を安定化するために乳化剤を含有しており、そして５０〜９０℃への温度調整および この温度の少なくとも１２０分間の保持によって重合反応を制御し；そして
   ｇ）段階ｅ）およびｆ）でカプセル化された軟ろう粉末を冷却し、洗浄しそして分離する。
2. 疎水性液としてひまし油、オリーブ油または落花生油のような不乾性の植物性および／または動物性油および／または芳香族溶剤を使用する請求項１に記載の方法。
3. 界面活性剤としてドデシルトリメチルアンモニウムクロライドまたはセチルトリメチル亜塩素酸アンモニウムを使用する請求項１に記載の方法。
4. モノマーとしてメタクリル酸−２−ヒドロキシエチルエステルまたはメチルメタクリレートを使用する請求項１に記載の方法。
5. 開始剤として有機系過酸化物またはアゾ化合物を使用する請求項１に記載の方法。
6. 請求項１に記載の方法に従って製造された微小カプセル化軟ろう粉末において、該粉末が１〜１００μｍの直径の軟ろう金属コアおよびこの金属コアを被うポリマー層を有し、該コア（１）には界面活性の疎水性液および界面活性剤（２）を用いて刷毛状構造（３）が形成されており、その構造中にフラックス特性を有する熱可塑性のポリマー製カプセル壁（４）が機械的に係留されており、そしてこのポリマー製カプセル壁がコアの固相線温度の下方でかつ少なくとも６０℃のガラス転移温度Ｔ_g を有する、上記微小カプセル化軟ろう粉末。
7. 疎水性液がひまし油、オリーブ油または落花生油のような不乾性の植物性および／または動物性油および／または芳香族溶剤である請求項６に記載の微小カプセル化軟ろう粉末。
8. 界面活性剤が炭素原子数１〜２０の鎖長を有するカチオン性界面活性剤であり、その鎖長がポリマー層の層厚の決定に関与する請求項６に記載の微小カプセル化軟ろう粉末。
9. ポリマーがラジカル重合性モノマーから生成されている請求項６に記載の微小カプセル化軟ろう粉末。

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