KR20110093681A - 융제 및 땜납 재료 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

납땜에 사용하기 위한 융제는 약 50중량% 초과의 양으로 존재하는 제1 고체 성분, 및 용매, 증점제 및/또는 금속 산화물 환원제로부터 선택되는 하나 이상의 제2 성분들을 포함한다. 상기 융제는 약 27℃ 초과인 최대 보관 온도 이하의 온도에서 비-유동성 비활성 상태이고 활성화 온도에서는 액체 상태이고, 상기 최대 보관 온도 초과 및 상기 활성화 온도 미만의 용착 온도 범위에서 유동성 비활성 상태인 온도 프로파일을 갖는다. 땜납 재료는 융제 중에 분산된 땜납 입자들을 포함한다.

Description

융제 및 땜납 재료 및 이의 제조방법{Flux and solder material and method of making the same}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2010년 2월 9일자로 출원된 "융제 및 땜납 재료 및 이를 제조하는 방법"이란 명칭의 미국 특허원 제61/302,721호의 출원일에 대한 이익을 주장하고, 상기 출원은 이의 전문이 본원 명세서에 참조로서 인용된다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 땜납 융제(solder flux) 및 땜납 재료, 및 보다 구체적으로 소정의 온도-점도 관계를 갖는 땜납 융제 및 땜납 재료에 관한 것이다.
납땜(soldering) 과정 동안, 2개 이상의 부품은 땜납으로 서로 연결된다. 당업계에서 및 정의에 따라 공지되어 있는 바와 같이, 땜납은 450℃(840℉)를 초과하지 않는 액상선 온도를 갖는 합금 또는 충전제 금속이다. 연결된 부품과 접촉하면서, 땜납은 용융되고 모세관 작용에 의해 연결부(joint)로 흘러들어 간다. 용융된 땜납의 냉각시 부품 사이에 영구적인 연결부가 형성된다. 땜납의 하나의 공통된 용도는 전자 산업에서이고 여기서 땜납은 전기 부품들을 연결하기 위해 사용된다. 땜납은 연결될 하나 이상의 부품의 표면상에 용착하는 다성분 페이스트로 제공될 수 있다. 전형적으로 상기 페이스트는 땜납 합금의 융제 및 입자들을 함유한다. 상기 융제는 납땜 작업이 개선되도록 제형화한다. 예를 들어, 상기 융제는 흔히 금속 부품으로부터 표면 산화와 같은 표면 오염을 제거하도록 제형화된다. 이러한 방식으로, 상기 융제는 금속 표면에 걸쳐 땜납 합금의 유동 및 습윤화를 개선시킬 수도 있다. 납땜 작업에서, 땜납 페이스트가 표면상에 분산되면 땜납 페이스트를, 융제가 표면을 제조하는 온도까지 가열한다. 추가의 가열시, 땜납 입자들은 용융되고 제조된 표면을 거쳐 연결부로 흘러들어가며 냉각 이후 땜납은 영구적인 연결부를 형성한다.
현재의 땜납 페이스트가 일관된 품질의 땜납 연결부의 형성을 촉진시키지만, 페이스트가 납땜 전에 실온 이상의 온도로 노출되는 경우 분해되거나 열화된다는 점에서 온도에 민감함으로 인해 이들의 사용에는 어려움이 있다. 구체적으로, 온도 민감성에 관하여 땜납 페이스트가 실온 정도의 온도에서도 장기간 동안 노출되는 경우, 땜납 페이스트는 점진적으로 이로운 성질을 상실할 수 있다. 또한, 땜납 페이스트가 보다 높은 온도에 노출되는 경우 이의 열화를 촉진시킨다. 그 결과, 현재의 페이스트는 실온 이상에서 제한된 저장 수명을 갖는 것으로 판단된다.
현재의 페이스트의 저장 수명을 연장시키기 위한 한가지 해결책은 땜납이 연결부 상에 용착되는 시점까지 및 이 시점을 포함하여 페이스트를 냉동시키는 것이다. 냉동은 페이스트 내에서 화학 반응이 발생하는 것을 억제하거나 감소시키고 땜납이 용착 전에 융제로부터 분리되는 것을 방지한다. 전형적인 냉동 온도는 시판되는 냉동 장치 또는 공조기에 의해 발생되는 온도를 포함하고, 상기 온도는 일반적으로 10℃ 미만이다. 그러나, 냉동은 상당한 결점을 갖는다. 가장 명백하게, 냉동 장치를 사용하는 것과 관련하여 고작업비용 및 고자본이 요구된다. 또한, 보다 흔히, 제조 환경의 특성이, 이들 환경 고유의 승온 또는 예를 들면, 제조 플랜트 내 바닥 공간을 포함하는 기타 요인들로 인해 땜납 페이스트의 분해를 방지하기 위한 수단으로서 냉동을 배제한다는 것이다. 따라서, 땜납 페이스트는 이들의 이로운 성질이 완전히 실현될 수 있는 시점 전에 제한되거나 파괴되기 때문에, 그리고 이러한 문제점들에 대한 비용 효율적인 해결책의 부족 때문에, 이러한 환경에서 사용되지 못한다.
현재 땜납 페이스트의 사용을 제한하거나 어렵게하는 또 다른 문제점은 땜납 페이스트가 용착 후 연질이거나 페이스트상(pasty)으로 남아있다는 것이다. 예를 들어, 땜납 페이스트가 부품상에 먼저 용착되나 실제 납땜 작업을 늦은 시점에 수행하고/하거나 또 다른 제조 설비에서 수행하는 경우 문제점들이 발생한다. 용착과 납땜 작업 사이의 잠정 기간(interim period) 내에, 부품이 보관되고/되거나 취급되는 경우, 외부 물체가 접촉하거나 이에 대한 마모가 발생하거나 연질의 땜납 페이스트에 들러붙게 된다. 외부 물질이 페이스트에 들러붙는 것으로 인해 발생되는 문제점들 뿐만 아니라 페이스트는 외부 물체에 들러붙어 상기 표면에 부착할 수 있다. 이러한 유형의 접촉은 페이스트의 고유 용착을 고갈시키고, 극한 상황에서 고유 용착은 표적화된 표면으로부터 상당히 고갈되거나 완전히 제거될 수 있다. 추가로, 페이스트는, 페이스트 또는 땜납 합금이 부품에 치명적인 표면에 부주의로 전달될 수 있다. 어떠한 경우에도, 거의 실온에서 페이스트의 유동 성질은 용착후 작업을 제한하고 제조 비용을 증가시킬 수 있다. 땜납 페이스트의 냉동은 땜납 페이스트의 저장 수명을 개선시킬 수 있지만, 이러한 온도에서 땜납 페이스트가 비-페이스트상이 되도록 할 수는 없다. 다시 말해, 냉각 땜납 페이스트는 상기 언급된 부주의한 전달 문제점 모두를 가질 수 있다. 상기 제시된 비용 측면 뿐만 아니라, 냉동은 일반적으로 용착된 땜납 페이스트를 보존하기 위한 해결책이 아니다.
수송 및 취급 문제점을 부분적으로 해결하는 한가지 해결책은 재유동된 땜납 합금을 보호하기 위해 융제의 후속적인 적용과 함께 분산된 페이스트의 즉각적인 재유동을 포함한다. 초기 재유동 동안에, 땜납 페이스트는 소정의 용착된 위치에서 융합된다. 세정 후, 땜납 합금은 용착된 융합 땜납 합금을 재가열함에 의해 편평화시키고 다시 냉각시킨다. 융제의 외부 피복을 편평해진 땜납에 적용하여 땜납의 산화를 방지하고 땜납의 후속 재유동을 촉진시킨다. 이어서, 융제-피복된 재유동된 땜납 함금을 수송하거나 후속 사용을 위해 보관할 수 있다. 그러나, 주지된 바와 같이, 상기 과정은 부품을 1회 이상의 추가 시점에 가열시킬 필요가 있고 이는 전기 어셈블리의 경우에 부품 자체가 온도 민감성일 수 있기 때문에 비생산적일 수 있다. 추가의 가열 사이클은 부품 고장의 횟수를 증가시킬 수 있다. 또한, 융제는 방출 시트가 오염을 방지하기 위해 융제에 부착되도록 점성의 상태로 남아 있다.
그 결과, 상기 언급된 문제점들을 해결하는 땜납 융제 및 땜납 재료가 필요하다. 예를 들어, 거의 실온에서 및 정상의 제조, 저장 및 선적 온도를 포함하는 이러한 온도 이상의 온도에서 비-페이스트상인 융제 및/또는 땜납 재료가 필요하다. 또한, 용착 전에 가열될 수 있고, 용착 온도에서 분해되지 않고, 분해 없이 냉각되고 재가열될 수 있는 땜납 융제 및 땜납 재료가 필요하다.
발명의 요약
이러한 목적을 위해, 본 발명의 하나의 양태에서, 납땜에 사용하기 위한 융제는 약 50중량% 초과의 양으로 존재하는 제1 고체 성분, 및 용매, 증점제 및/또는 금속 산화물 환원제로부터 선택되는 하나 이상의 제2 성분들을 포함한다. 상기 융제는, 융제가 약 27℃ 이상인 최대 보관 온도 이하에서 비-유동성 비활성 상태이고 활성화 온도에서 액체 활성 상태이며 최대 보관 온도 이상 및 활성화 온도 미만의 용착 온도 범위에서 유동성 비활성 상태인 온도 프로파일(temperature profile)을 갖는다. 하나의 양태에서, 땜납 재료는 상기 융제에 분산되어 있는 땜납 입자들을 포함한다. 땜납 입자들은 활성화 온도 이상에서 액체 상태로 존재한다.
또 다른 양태에서, 땜납 재료를 제조하는 방법은 융제를 용착 온도 범위 이내 또는 초과 및 활성화 온도 미만의 온도로 가열함을 포함한다. 상기 방법은 가열된 융제 전반에 걸쳐 땜납 입자들을 분산시켜 땜납/융제 혼합물을 형성하고, 상기 땜납/융제 혼합물을 상기 최대 보관 온도 이하의 온도로 냉각시키고, 이로써 상기 땜납/융제 혼합물이 비-유동성 비활성 상태로 됨을 추가로 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 땜납 재료를 분산시키는 방법은 상기 땜납 재료를 용착 온도 범위 이내 또는 초과 및 상기 활성화 온도 미만의 온도로 가열시킴을 포함한다. 상기 땜납 재료가 용착 온도 범위 이내 또는 초과 및 활성화 온도 미만에 있는 동안, 상기 방법은 가열된 땜납 재료를 기재 상으로 분산시키고, 상기 땜납 재료를 상기 최대 보관 온도 이하의 온도로 냉각시키고, 이로써 상기 땜납 재료가 비-유동성 비활성 상태로 됨을 추가로 포함한다.
또 다른 양태에서, 땜납 재료를 사용한 납땜 방법은 침착 온도 범위 이내 또는 초과 및 활성화 온도 미만의 온도로 가열함을 포함한다. 땜납 재료가 용착 온도 범위 이내 또는 초과 및 활성화 온도 미만으로 있는 동안, 상기 방법은 가열된 땜납 재료를 피가공물(work piece) 상으로 분산시킴을 추가로 포함한다. 상기 방법은, 상기 땜납 재료를 상기 활성화 온도 이상으로 가열시키고, 이로써 상기 융제가 상기 피가공물의 표면으로부터 산화물을 제거하고; 상기 피가공물의 표면과 접촉하고 있는 동안 상기 땜납 재료를 상기 땜납 입자들의 용융 온도로 가열하여 상기 땜납 입자들을 융용시키고; 상기 용융된 땜납을 냉각시킴을 추가로 포함한다.
또 다른 양태에서, 땜납 재료를 사용한 납땜 방법은 최대 보관 온도 이하의 온도로부터 땜납 입자의 용융 온도로 땜납 재료를 가열시켜 상기 땜납 입자들을 용융시킴을 포함한다. 땜납 재료는 제1 피가공물과 제2 피가공물 사이에 위치하여 상기 피가공물 각각과 접촉 상태로 있다. 상기 방법은 상기 용융된 땜납을 냉각시키고, 이로써 상기 제1 피가공물과 상기 제2 피가공물 사이에 연결부가 형성됨을 추가로 포함한다.
본원에 포함되고 본원 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 양태를 설명하고 하기에 주어진 상세한 설명과 함께 발명의 다양한 측면을 설명한다.
도 1은 본 발명의 3개의 예시적인 양태들에 대한 3개의 온도 프로파일을 도시하는 온도-점도/경도 그래프이다.
본 발명은 납땜 과정에서 사용하기 위한 땜납 융제를 제공한다. 하나의 양태에서, 상기 융제는 땜납 합금의 입자들과 혼합하여 땜납 재료를 형성한다. 하기에 보다 상세하게 제시한 바와 같이, 상기 융제는 약 50중량% 초과의 양으로 존재하는 제1 고체 성분, 및 용매, 증점제 및/또는 금속 산화물 환원제로부터 선택되는 하나 이상의 제2 성분들을 포함한다.
본 발명의 하나의 양태에 따라, 제1 고체 성분, 제2 성분들 및/또는 땜납 입자들은 온도 범위에 걸쳐 융제의 점도를 기재하는 특정 온도-점도/경도 관계 또는 프로파일이 설정되도록 선택된다. 구체적으로, 제1 성분과 제2 성분들은 최대 보관 온도에서 융제의 점도, 용착 온도 범위 내의 온도에서 융제의 점도 및 융제가 활성인 온도에서 융제의 점도를 미리 결정하기 위한 온도 프로파일을 설정하도록 선택될 수 있고 이의 각각은 하기에서 보다 완전하게 기재한다.
특히, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 양태에서, 상기 융제는 융제의 온도와 융제의 점도/경도(즉 각각 x-축 및 y-축)간의 관계를 기재하는 온도 프로파일을 특징으로 한다. 상기 온도-점도/경도 관계는 단독으로 또는 땜납 함금(즉 땜납 재료)과 혼합되든지간에 상관없이 융제에 적용하는 것으로 인지된다. 따라서, 본원 발명에 구체적으로 주지되지 않는 경우, 융제의 성질에 대한 언급은 융제 또는 땜납 재료(즉 융제 + 땜납 합금)을 포함한다. 도 1은 3개의 상이한 예시적인 온도 프로파일(10, 12 및 14로 표지함)을 도시하고 이의 각각은 예시적인 융제에 대한 점도-온도 관계를 기재한다. 일반적으로 및 예시적인 온도 프로파일 10, 12 및 14에 대하여, 융제 각각의 점도/경도는 온도가 증가함에 따라 감소한다. 융제의 점도/경도는 융제의 유동성을 지적하고 융제의 유동성은 점도가 감소함에 따라 증가한다. 따라서, 상기 온도 프로파일은 활성화 온도까지 융제가 접하는 온도에서 점도/경도에 의한 융제의 유동성에 관한 정보를 제공한다. 예를 들어, 융제의 점도/경도와 융제의 온도의 관계를 보다 완전하게 설명하기 위해, 예시적인 온도 프로파일 10, 12 및 14 각각은 최대 보관 온도 TS1, TS2, 및 TS3; 용착 온도 범위 △T1, △T2 및 △T3; 및 활성화 온도 TA1, TA2, 및 TA3(각각 이 온도 이상에서 융제는 활성이고 이 온도 미만에서는 불활성이다)으로 부분적으로 기재한다.
최대 보관 온도, 예를 들어, TS1, TS2, 및 TS3은 각각의 융제가 비-유동성 상태로 견딜수 있고 유지될 수 있는 최고 온도를 나타낸다. 보여진 바와 같이, 각각의 융제의 최대 보관 온도 TS1, TS2, 및 TS3 이하의 융제 각각의 점도는 비교적 높다. 이들 점도에서, 상기 융제는 비-유동성이다. 즉, 상기 융제는 표면으로 분산되거나 펌핑되거나 도포되지 않고 융제의 온도는 최대 보관 온도 이하의 온도에 있다. 또한, 융제는 들러붙거나 점성이 아닐 수 있다. 그러나, 융제의 조성은 하기에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 조정되어, 상기 융제는 비-유동성 상태에서 소정의 점착성을 가질 수 있다. 소정의 점착성은 융제가 사용되도록 디자인된 분야에 따라 상이할 수 있는 것으로 평가된다.
융제가 최대 보관 온도 이하인 온도에 노출되는 경우 비-유동성일 수 있지만, 상기 융제를 최대 보관 온도 초과의 온도로 가열하는 것은 융제의 점도/경도를 감소시킨다. 다시 말해, 융제는 최대 보관 온도 초과의 온도에서 보다 연해지고 보다 유동성이 된다. 추가의 가열시, 융제의 온도는 용착 온도 범위의 보다 낮은 온도에 도달한다. 상기 용착 온도의 하한으로부터 상한까지, 상기 융제는 유동성이고 불활성이다. 다시 말해, 상기 융제 온도가 용착 온도 범위에 있는 경우, 상기 융제의 점도는 융제가 분산되기에 충분히 낮다. 보여지는 바와 같이, 용착 온도 범위는 특정 융제 제형에 따라 변할 수 있다. 또한, 용착 온도 범위는 융제의 최대 보관 온도 초과 및 활성화 온도 미만인 온도를 포함할 수 있다. 융제가 유동성인 상태 동안에 융제의 분산은 가열된 융제가 가열될 수 있는 오리피스(orfice)를 통과하도록 강제시킴을 포함할 수 있다. 하나의 양태에서, 상기 융제는 시판되는 분산 장치, 예를 들어, DEK 국제 스텐실 장치(International stenciling equipment)로 분산될 수 있다. 예를 들어, 용착 온도 범위는 약 45℃ 내지 약 100℃ 범위의 온도를 포함할 수 있다.
보다 높은 고점의 용착 온도 범위쪽으로의 상기 융제의 추가 가열은 융제의 점도를 추가로 감소시킬 수 있다. 상기 융제의 점도는 중력 영향하에 융제가 유동하는 지점까지 감소될 수 있고 추가의 가열시 점도는 융제가 액체 상태인 지점까지 감소할 수 있다. 하나의 양태에서, 용착 온도 범위에서 최고 온도는 융제의 활성화 온도보다 약간 낮을 수 있다. 그러나, 최고의 용착 온도와, 융제가 용착하기에 너무 액상이지만 여전히 활성이 아닌 활성화 온도 사이의 온도 범위일 수 있는 것으로 평가된다. 예를 들어, 땜납 입자들이 상기 융제(즉 땜납 재료)와 혼합되는 경우, 상기 융제의 점도는 입자가 상기 융제로부터 침강하거나 분리되는 지점까지 감소할 수 있다. 그 결과, 융제가 이들 온도에서 유동성이고 불활성일 수 있지만 땜납 재료의 분산은 땜납 입자들이 상기 융제 중에 현탁되어 유지될 수 없는 경우 실현될 수 없다. 따라서, 용착 온도 범위에 대한 실제 상한치는 상기 융제의 점도가, 땜납 입자가 이로부터 형성된 땜납 페이스트의 품질에 부정적인 영향을 미치는 비율로 융제로부터 분리하는 지점까지 감소되는 온도일 수 있다. 그러나, 당업자는 액체 융제로부터 땜납 입자들의 침강 비율이 땜납 입자의 밀도 뿐만 아니라 각각의 땜납 입자의 개별 크기에 의해 영향 받을 수 있음을 인지할 것이다. 또한, 하기에 제시한 바와 같이 상기 융제의 성분은 현탁 상태로 땜납 입자들을 촉진시키기고 유지하도록 변화될 수 있다. 따라서, 땜납 재료의 용착 온도 범위의 실제 상한치 온도는 땜납 입자들의 변화 및 상기 융제 성분의 변화에 의해 영향받을 수 있다.
용착 온도 범위 초과의 온도에서, 상기 융제의 점도는 계속 감소할 수 있다. 특히, 추가의 가열과 함께 상기 융제의 점도는 액체로 간주되기에 충분히 낮을 수 있다. 보여지는 바와 같이, 상기 융제는 페이스트형 점도는 갖는 것에서부터 보다 액상형 점도를 갖는 것으로 변화될 수 있다. 또한, 상기 온도 범위에서, 점도는 온도의 추가 증가와 함께 증가하는 비율로 감소할 수 있다. 상기 융제의 온도가 추가로 증가됨에 따라, 상기 점도는 도 1에 나타낸 바와 같이 점도가 온도 증가와 함께 거의 일정한 값에 도달할때까지 감소하는 비율로 감소할 수 있다.
도 1에서 온도 프로파일 10, 12 및 14와 관련하여, 각각의 융제 온도가 각각의 활성화 온도 TA1, TA2 및 TA3에 도달하는 경우, 상기 융제의 점도는 비교적 낮아 상기 융제가 액체 상태에 있는 것으로 고려될 수 있다. 따라서, 활성화 온도, 예를 들어, TA1, TA2 및 TA3에서, 상기 융제는 용착 표면을 거쳐 용이하게 유동할 수 있다. 또한, 융제가 활성화 온도에 도달하는 경우, 상기 융제는 활성이 된다. 활성 상태에서, 상기 융제는 표면과 반응하여 상기 표면 위에서 분산되고/되거나 상기 융제의 성분이 서로 반응할 수 있다. 대조적으로, 활성화 온도 TA1, TA2 및 TA3 미만에서, 각각의 융제는 불활성 상태에 있다. 따라서, 상기 융제는 표면과 반응할 수 없고 상기 표면 위에 존재하지 못하고 융제 성분은 서로 반응하지 못한다. 따라서, 상기 융제의 액체 활성 상태를 고려하여 활성화 온도에 도달시 상기 융제는 납땜용 표면이 제조되도록 산화물과 같은 임의의 오염물과 화학적으로 반응하면서 표면을 거쳐 유동할 수 있다. 예를 들어, 활성화 온도는 약 50℃ 이상일 수 있다. 하나의 양태에서, 활성화 온도는 약 120℃ 초과이다.
활성화 온도보다 높은 온도에서, 상기 융제의 점도는 추가로 감소하여 땜납의 임의의 입자들이 용융될 수 있다. 그러나, 도 1에 제시된 바와 같이, 상기 융제의 점도는 단지 약간 감소하거나, 활성화 온도 초과의 온도에서 전혀 감소하지 않을 수 있다. 이 경우에, 상기 융제의 온도가 활성화 온도에 접근하고 이어서 활성화 온도를 초과함에 따라, 상기 융제의 점도는 일정하거나 거의 일정하게 될 수 있다. 추가로, 몇몇 융제의 경우, 상기 융제의 점도는 활성화 온도 미만의 온도에서 최소 값에 도달할 수 있다. 임의의 특정 융제의 최소 점도는 상이한 융제에 대해 관찰된 최소 점도와는 상이할 수 있을 것으로 인지된다. 하나의 양태에서, 상기 융제의 온도-점도 곡선은 활성화 온도를 포함하는 온도 범위에서 온도 축에 따라 점근성이 될 수 있다.
활성화 온도 초과의 온도에서, 땜납 입자들은 용융될 수 있다. 땜납 입자들이 용융되면, 상기 융제는 추가로 부품의 용융된 땜납과 표면 사이에 습윤화를 촉진시켜 양질의 땜납 연결부의 형성을 추가로 촉진시킬 수 있다. 상기 융제는 또한 주위 온도와 함께 용융된 땜납의 반응을 제한할 수 있다. 땜납 입자들을 용융시키기 위해 요구되는 온도(도 1에 표시하지 않음)는 땜납에 따라 변하고 적어도 활성화 온도 정도로 높지만 땜납의 용융 온도는 통상적으로 활성화 온도보다 높다. 예를 들어, 상기 용융 온도는 약 150℃ 초과일 수 있고, 전형적으로 약 185℃ 내지 약 280℃ 범위이다. 이전에 언급된 바와 같이, 액체 온도(즉, 땜납 합금이 완전히 액체인 최저점 온도)는 땜납 재료로서의 품질을 위해 450℃ 이하여야 한다. 땜납의 용융 후 및 냉각 즉시, 땜납은 영구적인 땜납 연결부를 형성한다.
특히, 도 1에서 온도 프로파일 10과 관련하여, 상기 융제는 최대 보관 온도 TS1 이하의 온도에서 높은 점도를 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 온도 프로파일 10으로 나타내는 상기 융제는 상기 융제가 최대 보관 온도 TS1까지의 임의의 온도에 있는 경우 고체이다. 예를 들어, 상기 융제의 점도는 상기 융제가 고체인 경우 1012 Paㆍs를 초과할 수 있다. 또한, 하나의 양태에서, 상기 융제의 온도가 최대 보관 온도 TS1 이하인 경우 상기 융제는 경질이거나 단단하지만, 상기 융제 조성은 상기 융제가 특정 용도가 요구함으로써 최대량의 점도를 갖도록 제형화될 수 있다.
계속해서 온도 프로파일 10으로 나타내는 융제에 관하여, 상기 융제는 선적 및 창고보관 동안 경험할 수 있는 온도 범위 또는 이 보다 약간 높은 온도 범위에서 최대 보관 온도 TS1을 설정하도록 제형화될 수 있다(화살표 16으로 나타냄). 공지된 바와 같이, 많은 제품들은 이들 온도가 흔히 제어되지 않기 때문에 선적 및 창고보관 동안에 광범위한 온도를 경험하고 지정학적 배열 및 기타 인자들에 따라 모든 다른 환경에서 융제가 경험하는 온도 초과일 수 있다. 하나의 양태에서, 예를 들어, 온도 프로파일 10으로 나타내는 융제에서, 상기 융제는 최대 보관 온도 TS1이 상기 환경에서 발견될 수 있는 극한 온도보다 약간 높기 때문에, 선적 및 창고보관 환경에서 비-유동성 비활성 상태에 있다. 그 결과, 상기 융제의 최대 보관 온도는 운송 및 창고보관 동안에 도달하는 최대 온도를 초과하는 경우, 상기 융제는 지정학적 위치, 예를 들어, 적도 부근의 위치 또는 계절적 온도가 비교적 높은 위치로 융제가 사용전에 분해되거나 열화된다는 우려 없이 운송될 수 있다. 예를 들어, 선적 및 창고보관 동안 관찰되는 온도는 약 45℃ 초과일 수 있고, 몇몇 경우에 50℃ 또는 심지어 60℃에 도달할 수 있다.
최대 보관 온도 TS1 초과에서, 점도는 온도 증가와 함께 감소하고 온도 프로파일 10으로 나타내는 상기 융제는 유동성 비활성 상태로 진입하게 되고, 이때 땜납 재료의 용착이 가능하고, 유리하게는 실현된다. 온도 프로파일 10의 경우, 용착 온도 범위 △T1은 전반적으로 재료의 페이스트상 범위 내에 있는 것으로 나타나지만, 다른 양태는 또한 재료의 액체 범위에서의 용착을 고려한다. 용착을 위한 실제 온도 범위는 용착 방법, 분산 장치의 유형, 땜납 재료의 조성 및 당업자에 의해 인지될 수 있는 기타 인자들에 따라 변할 것이다. 예를 들어, △T1은 약 70℃ 내지 약 90℃ 또는 약 75℃ 내지 약 105℃ 또는 약 90℃ 내지 약 120℃일 수 있다.
상기 재료의 용착 온도 범위 △T1 초과에서 및 액체 점도 범위에서, 상기 융제는 활성화 온도 TA1에서 액체 활성 상태에 도달한다. TA1 이상에서, 상기 융제는 화학적으로 활성이고 표면 제조 및 습윤화의 기능은 개시된다. 예를 들어, TA1은 약 100℃ 초과 또는 약 120℃ 초과일 수 있다. 추가로 예를 들어, TA1은 약 120℃ 초과 및 땜납 합금의 용융 온도 미만일 수 있다. 온도 프로파일 10을 갖는 융제에 대해 인지될 수 있는 바와 같이, 상기 융제 성분 및 땜납 합금의 선택 목적은 예상되는 선적 및 창고보관 조건에 필요한 높은 최대 보관 온도를 수용하기 위해 비교적 높은 활성화 및 용융 온도를 제공하는 것이다.
용어 "비-유동성"은 상기한 바와 같이 고체 융제를 언급할 수 있지만 본 발명은 이로써 제한되지 않는다. 상기 융제는 페이스트형 조도(즉, 도 1에 표시한 바와 같이 페이스트상 범위의 점도에 있음)를 가질 수 있고 여전히 비-유동성인 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 온도 프로파일 12 및 14로 나타내는 융제 각각은 상기 융제의 점도가 땜납 페이스트 분산시 접하게 되는 정상적인 힘을 받거나 중력으로 인해 융제가 분산되는 것을 방지하게 충분히 높기 때문에 각각 최대 보관 온도 TS2 및 TS3 이하에서 비-유동성이다. 또한, 온도 프로파일 10으로 나타내는 상기 융제와 유사하게, 온도 프로파일 12 및 14로 나타내는 상기 융제는 각각의 융제의 점도가 페이스트상 범위에 있다 하더라도 각각의 최대 보관 온도 TS2, TS3 이하에서 비-점성이거나 들러붙지 않을 수 있다.
계속적으로 도 1을 참조하고 특히 온도 프로파일 12에 관하여 최대 보관 온도는 TS1 미만인 TS2로 설정될 수 있다. 그러나, 최대 보관 온도 TS2는 예를 들어, 온도가 제어되지 않는 경우(화살표 18에 나타낸 바와 같이)의 제조 환경에서 융제가 경험하는 온도 초과이다. 당업계에 공지된 바와 같이, 제조 환경에서 온도는 지정학적 위치, 한해 시기 및 수행되는 작업 유형을 포함하는 수많은 인자들에 따라 광범위하게 변할 수 있다. 예를 들어, 제조 환경의 온도는 실온 미만에서 약 40℃를 초과하는 온도 범위일 수 있다. 그러나, 비제어된 제조 환경 온도는 상기한 바와 같이 선적 및 창고보관 동안에 접하게 되는 온도보다 낮을 수 있다. 따라서, 하나의 양태에서, 예를 들어, 온도 프로파일 12로 나타낸 융제는 최대 보관 온도 TS2가 상기 환경에서 융제가 경험하는 최대 온도에서 또는 이보다 약간 높은 온도에 있기 때문에 제조 환경에서 비-유동성 비활성 상태에 있다.
추가로, 도 1에 제공된 바와 같이, 온도 프로파일 10으로 나타낸 융제는 또한 TS1이 또한 제조 환경에서 발견되는 온도 초과이기 때문에 제조 환경에서 비-유동성 비활성 상태로 있을 수 있다. 2개의 상이한 융제 간의 제형에서의 차이 때문에 온도 프로파일 12로 나타낸 융제 뿐만 아니라, 온도 프로파일 10으로 나타낸 융제는 예를 들어, 융제가 영구적으로 분해되거나 열화되어 수행할 수 없는 우려 없이 납땜 장치에 인접한 제조 환경에서 보관될 수 있다. 온도 프로파일 12로 나타낸 융제는 이러한 특정 제조 환경을 위해 특이적으로 제형화될 수 있다. 평가될 수 있는 바와 같이, 온도 프로파일 12를 갖는 융제를 갖는 땜납 재료에 대한 융제 성분 및 땜납 합금은, 필요한 최대 보관 온도가 더 낮기 때문에 온도 프로파일 10에 요구되는 것보다 낮은 용착 및 활성화 온도를 제공하도록 선택될 수 있다. 따라서, 특정 최대 보관 온도, 용착 온도 범위 및 활성화 온도를 위해 융제의 제형을 조정함으로써, 저장 수명은 무기한 연장되거나 적어도 지연될 수 있고, 상기 융제의 점도 및 다른 성질은 특정 용착 기술을 위해 제형화되고/되거나 특정 용도를 위해 최적화될 수 있다.
추가로, 최대 보관 온도 TS2 초과인 온도 프로파일 12에 관하여, 용착 온도 범위 △T2는 페이스트상 범위의 더 낮은 점도 부분과 액체 범위의 더 높은 점도 부분 사이에서 연장되는 것으로 나타난다. △T2와 TA2 사이에서, 이것은 땜납 입자들이 분리되기 시작하여 상기 융제의 점도가 너무 낮아 현탁된 상태로 땜납을 유지하지 못해 용착이 실현되지 못하게 되는 경우일 수 있다. 임의의 경우에, 비제어된 제조 환경을 수용하도록 설정된 최대 보관 온도 TS2의 경우, △T2는 예를 들어 약 45℃ 내지 약 100℃일 수 있고 추가로 예를 들어, 약 50℃ 내지 약 75℃일 수 있다. 활성화 온도 TA2는, 예를 들어, 약 100℃ 초과 또는 약 120℃ 초과 및 땜납 합금의 용융 온도 미만일 수 있다.
유사하게, 온도 프로파일 14로 나타낸 융제에 관하여, 하나의 양태에서, 상기 융제는 최대 보관 온도 TS3이 실온 또는 온도 제어실의 온도 보다 약간 높도록 제형화된다(화살표 20으로 나타냄). 상기 온도 제어실은 시판되는 가열기 및 공조기에 의해 온도에서 유지될 수 있다. 온도는 작업자에게 편리할 수 있고/있거나 전자 장치를 냉각실에 유지시키기에 편리할 수 있다. 상기 냉각실 및/또는 제어된 온도는 약 16℃ 내지 약 27℃ 범위의 온도를 포함할 수 있다. 예를 들어, 최대 보관 온도는 약 30℃일 수 있다. 다시, 상기한 바와 같은 목적하는 온도 프로파일을 설정하도록 상기 융제를 제형화함에 의해 저장 수명은 지연될 수 있고 상기 융제의 점도 및 기타 성질은 특정 용착 기술을 위해 제형화되고/되거나 특정 용도를 위해 최적화될 수 있다. 따라서, 온도 프로파일 10 및 12로 나타낸 융제는 각각이 비-유동성 비활성 상태로 유지되는 경우의 온도 제어실의 온도보다 약간 높은 온도에서 저장될 수 있고, 온도 프로파일 14에 따른 융제는 온도 프로파일 10 및 12로 나타낸 융제가 용착되거나 활성화되는 것을 허용하지 않는 소정의 온도에서 용착되거나 활성화될 수 있도록 상기 환경을 위해 구체적으로 만들 수 있다. 예를 들어, 용착 온도 범위 △T3은 페이스트상 범위 말단에서 액체 범위의 점도 부분까지 연장시키는 것으로 나타나고 약 35℃ 내지 약 45℃, 약 40℃ 내지 약 55℃ 또는 약 45℃ 내지 약 60℃일 수 있다. 활성화 온도 TA3은 약 50℃ 정도로 낮을 수 있고 예를 들어, 약 100℃ 초과 또는 약 150℃ 초과 및 땜납 합금의 용융 온도 미만일 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 온도 프로파일 10, 12 및 14를 참조하고 상기된 비활성 및 활성 상태를 고려하여, 활성화 온도 보다 약간 더 낮은 온도까지의 각각의 온도 프로파일 10, 12 및 14의 부분은 가역적이다. 다시 말해, 융제는 융제의 점도를 변화시키기 위한 각각의 활성화 온도 TA1, TA2 및 TA3 미만(즉, 융제가 비활성 상태로 있음)인 임의의 2개의 온도 사이에서 반복적으로 가열되고 냉각될 수 있다. 활성화 온도까지의 온도-점도/경도 프로파일의 가역적 성질은 유리하다. 예를 들어, 융제는 용착 온도 범위 내의 온도까지 가열될 수 있고, 부품의 표면상으로 분산되거나 용착될 수 있고, 비-유동성 비활성 상태로 냉각될 수 있고, 이어서 상기 융제의 유의한 열화없이 요구되는 것 만큼 다수회 재가열되고 재유동될 수 있다. 이어서, 임의의 재가열 후 몇몇 시점에서, 상기 융제는 이어서 활성화 온도로 가열될 수 있고 이후 납땜화될 수 있다.
온도 프로파일의 가역적 성질 이외에, 적어도 최대 보관 온도까지의 융제의 비-유동성 성질은 유리하다. 상기한 바와 같이, 최대 보관 온도 이하의 온도에서 분산된 융제는 통상적인 분산된 땜납 페이스트와 연관된 페이스트상 및/또는 연질의 문제점들을 가질 수 없다. 따라서, 상기 융제는 비의도적으로 분산 및 냉각 후 다른 표면으로 전달될 가능성이 적다. 예를 들어, 상기 융제는 피가공물 상으로 분산될 수 있다. 상기 융제가 최대 보관 온도 미만으로 냉각되면 피가공물은 상기 융제의 오염 없이 그리고 이로부터 상기 융제의 비의도적 제거 없이 선적되고 취급될 수 있다. 피가공물은 회로판, 와이어, 구리 파이프 또는 또 다른 기재일 수 있다. 특정 예로서 구리 파이프를 사용하여 땜납 재료는 최적의 양 및 최적의 위치에서 파이프에 미리 적용될 수 있다. 상기 융제를 융제의 최대 보관 온도 미만으로 냉각시키면, 파이프는 저장되고 선적되고 이후에 판매될 수 있다. 후속 선적 및 취급 동안에 융제는 온전한 상태로 제위치에 유지된다. 구입자는 단순히 미리 적용된 땜납 재료를 땜납의 활성화 온도 초과로 및 용융 온도로 재가열하여 또 다른 파이프 또는 피팅(fitting)과의 연결부를 형성할 수 있다. 이러한 유형의 공정은 보다 일관된 보다 고품질 연결부를 제공할 수 있고 미숙련공이라도 양질의 연결부를 형성할 수 있다.
또 다른 양태에서, 피가공물은 회로판일 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 많은 경우에 회로판 상의 구리 연결부는 산화를 감소시키기 위해 금, 은 또는 기타 고가의 합금으로 플레이팅한다. 본 발명의 양태에 따라, 이들 고가의 합금은 땜납 재료가 합금 대신 적용될 수 있기 때문에 필요하지 않는다. 상기 융제는 소수성일 수 있고, 따라서 표면을 산화 및 기타 부식형 반응으로부터 보호하는 소수성 장벽을 형성할 수 있다. 이어서, 땜납 재료를 갖는 회로판은 상기 융제의 상당한 손실 또는 전기 접촉의 산화 없이 또 다른 위치로 운송될 수 있다. 이것은 또한 회로판상으로 이후 땜납 페이스트 프린팅에 대한 필요성을 제거한다. 또한, 상기 융제를 사용하여 상기 회로판은 최종 연결을 위해서만 가열되고 이는 회로판이 고온에 노출되는 횟수를 감소시킨다. 당업계에 공지된 바와 같이, 회로판과 같은 전기 부품이 가열되는 횟수가 많을수록 사용 동안에 미성숙하게 실패할 가능성이 크다.
하나의 양태에서, 상기 융제는, 융제를 용착 온도 범위 내의 온도에서 오리피스를 통과하도록 강제시킴으로써 분산될 수 있다. 일반적으로, 융제 페이스트를 분산시키기 위해 현재 사용되는 스텐실 시스템 이외에, 통상의 고온 용융 분산 방법들 및/또는 제품들이 이들 시스템이 용착 온도를 제어하기 때문에 융제를 분산시키는데 사용될 수도 있는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 카트릿지 분산 시스템이 사용될 수 있다. 당해 시스템의 예는 미국 특허 제5,435,462호에 기재되어 있고 이의 기재는 이의 전문이 본원에 참조로서 인용된다. 따라서, 융제 또는 땜납 재료를 함유하는 카트릿지는 상기 시스템내 가열된 공극으로 삽입될 수 있다.
또는, 융제 또는 땜납 재료는 또한 벌크 컨테이너, 예를 들어, 5-갈론 페일 또는 55 갈론 드럼내 위치할 수 있다. 상기 페일 또는 드럼은 가열된 플래튼(platen) 또는 다른 가온 장치상에 위치시켜 융제를 용착 온도 범위 내의 온도로 가열하여 다량의 융제가 단일 공급원으로부터 용착될 수 있도록 할 수 있다. 또 다른 양태에서, 슬러그 용융기(melter)가 사용될 수 있다. 이 경우에, 수행된 막대 또는 다른 수행된 형태의 땜납 재료는 슬러그 용융기에 삽입될 수 있고 플런저형 장치는 재료를 가열시키고 피가공물 상으로 강제시키는 데 사용될 수 있다. 또 다른 양태에서, 상기 융제는 용착 온도 범위 내 선택된 온도에서 스텐실 또는 스크린을 유지하는 가열된 프린팅 시스템을 사용하여 기재 상에 프린팅될 수 있다. 상기 기재는 또한 가열될 수 있다. 또 다른 양태에서, 용착은 부품을 용착 온도에서 유지된 융제의 저장소로 침지시킴을 포함할 수 있다. 당해 부품은 표적화된 부품일 수 있거나, 상기 부품은 소정량의 융제를 표적화된 부품으로 전달시키는데 사용될 수 있다. 다른 유사한 적합한 시스템은 상기 융제를 가열시키고 분산시키기 위해 사용될 수 있다.
상기 도입된 바와 같이, 상기 융제는 약 50중량% 초과의 양으로 제1 고체 성분, 및 용매, 증점제 및/또는 금속 산화물 환원제, 예를 들어 산으로부터 선택되는 하나 이상의 제2 성분들을 포함한다. 제1 고체 성분 및 하나 이상의 제2 성분들의 비율은 상기한 바와 같은 목적하는 온도 프로파일을 제공하도록 선택된다. 예를 들어, 상기 융제를 제조하는데 있어서, 제1 고체 성분 및 제2 성분들은 융제를 보관하거나 취급하거나 운송하는데 필요한 최대 보관 온도; 목적하는 용착 온도 범위; 목적하는 활성화 온도 및 활성화시 융제의 기능을 기초로 선택될 수 있다.
하나의 양태에서, 제1 고체 성분은 로진, 수지, 왁스, 또는 이들의 배합물 또는 혼합물을 포함한다. 추가의 제1 고체들은 폴리글리콜, 코카미드 및 기타 적합한 화합물들을 포함할 수 있다. 제1 고체 성분은 융제 및 임의의 땜납 입자들과 함께 유지시키고 전체적으로 50중량% 초과의 융제를 구성하는 하나 이상의 화합물들을 포함할 수 있다. 따라서, "성분"은 엄격하게 단수로서 해석되지 말아야 한다. 제1 고체 성분은 약 50℃ 초과의 연화점(softening point)을 가질 수 있다. 일반적으로, 제1 고체 성분의 연화 온도가 높을수록, 최대 보관 온도는 보다 높고 용착 온도 범위는 보다 높다. 추가로 예를 들어, 연화점은 적어도 약 80℃일 수 있다. 로진은 예를 들어, 천연 로진, 예를 들어, 물 백색 로진(water white rosin)일 수 있다. 수소화된 목재 로진, 톨 오일 로진, 검 로진 및 불균형의 목재 로진과 같은 기타 로진 또는 이들의 혼합물들을 제2 성분들과 혼합하여 상기한 바와 같은 목적하는 온도 프로파일을 제공할 수 있다. 적합한 시판되는 로진은 DymerexTM[제조원: Eastman] 또는 NurozTM, 제조원: Newport Industries Ltd]를 포함한다.
당해 수지는 수지를 불포화 유기산과 배합함으로써 상기한 하나 이상의 로진을 개질시킴으로써 수득될 수 있다. 적합한 시판되는 수지의 예는 Staybelite®[제조원 Ashland] 및 Poly-PaleTM[제조원: Eastman]을 포함한다. 사용하기에 적합한 왁스의 예는 무엇보다 미세결정 왁스, 나프탈렌 왁스 및/또는 파라핀 왁스를 포함한다. 적합한 시판되는 왁스는 CM 7010 W 및 기타 CM 계열 왁스[제조원: Caromax International]를 포함한다.
하나의 양태에서, 하나 이상의 제2 성분들은 상기 제시한 바와 같은 선적 및 창고보관 동안에 및/또는 제조 환경 내에서 예상되는 온도를 고려하기 위해 융제의 온도 프로파일을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 제2 성분들은 다른 기준 중에서 표적화된 표면을 갖는 특이적 반응 뿐만 아니라, 용착 온도 범위 및 활성화 온도를 조정하기 위해 선택하여 조절할 수 있다. 예를 들어, 제2 성분은 미네랄 스피리트 및 증점제와 같은 하나 이상의 용매일 수 있다. 또한, 제2 성분은 산 또는 산의 혼합물을 포함할 수 있다. 적합한 산은 약산 및 보다 특히 약 유기산, 예를 들어, 카복실산, 예를 들어, 스테아르산 및/또는 아젤라산을 포함할 수 있다. 하나의 양태에서, 상기 융제는 산화물 및 기타 오염물을 제거함으로써 표면을 세정하기 위한 활성제를 포함한다. 상기 활성제는 약 유기산, 할로겐화 화합물, 아민 또는 기타 금속 산화물 환원제일 수 있다. 또한, 상기 활성제는 융제가 분산될 표면의 유형을 기초로 선택될 수 있다. 기타 적합한 제2 성분들은 오일, 알콜 및/또는 글리콜(예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜)을 포함한다. 상기 융제는 임의로 융제가 땜납 입자들과 혼합되고 땜납 연결부를 형성하기 위해 사용되는 경우 땜납 볼 생성을 감소시키거나 제거하는 표면 장력 개질제 또는 계면활성제와 같은 기타 제2 성분들을 포함한다.
하나의 양태에서, 상기 융제는 2:1 비율로 연화점이 대략 70℃인 수소화된 로진 대 1-옥타데칸올을 포함할 수 있다. 이러한 혼합물은 재유동 동안에 산화물을 환원시키기에 적당한 양으로 약 유기산을 추가로 포함할 수 있다. 상기 융제는 또한 40℃의 온도를 포함하도록 용착 온도 범위를 조정하기 위해 틱소트로프를 포함할 수 있다. 땜납 입자들은 융제 내에 분산될 수 있고 미네랄 스피리트는 용착 온도 범위를 조정하기 위해 첨가될 수 있다.
하나의 양태에서, 융제와 혼합된 땜납 입자들은 적용을 위해 적당한 주석(Sn), 납(Pb), 은(Ag), 비스무트(Bi), 구리(Cu), 안티몬(Sb), 인듐(In), 아연(Zn) 또는 니켈(Ni) 또는 이들의 합금 또는 배합물을 포함할 수 있다. 상기한 원소의 다양한 배합의 합금은 각각 특정 용도를 가질 수 있다. 그러나, 광범위하게 사용되는 땜납 합금은 예를 들어, Sn-Pb 합금(예를 들어, 60Sn-40Pb 및 63Sn-37Pb)을 포함한다. 그러나, "납-부재" 납땜 합금, 예를 들어, Sn-Cu, Sn-Ag 및 Sn-Sb 합금 기본 땜납은 당업계에 공지되어 있다.
발명의 보다 완전한 이해를 촉진하기 위해 하기의 비제한 실시예가 제공된다.
실시예
실온에서 고체인 융제를 제조하였다. 상기 융제는 연질 온도가 대략 80℃이고 산가가 150 내지 170인 80중량%의 부분적으로 수소화된 로진 및 15중량%의 폴리에틸렌 글리콜 1450, 2.5중량%의 아젤라산 및 2.5중량%의 스테아르산을 함유하였다.
땜납 재료는 땜납 입자들을 상기 융제 중에 분산시킴으로써 제조하였다. 땜납 재료는 균형을 맞춘 땜납 재료를 형성하는 상기 융제와 96.5Sn-3Ag-0.5Cu 합금 85중량% 땜납 입자들을 함유하였다. 22℃에서 땜납 재료는 고체였다. 용착 온도 범위는 대략 45℃ 내지 60℃였다. 활성화 온도는 대략 95℃이었다.
또 다른 양태에서, 융제를 제조하는 방법은 제1 고체 성분을 액체 상태로 가열함을 포함한다. 제1 고체 성분이 액체 상태로 있으나, 하나 이상의 제2 성분들은 융제 혼합물을 형성하기 위해 첨가한다. 상기 융제 혼합물은 최대 보관 온도 이하의 온도로 냉각시키고, 이때 융제 혼합물은 비-유동성 비활성 상태로 있다.
본 발명의 하나의 양태에서, 땜납 재료는 융제를 용착 온도 범위 이내 또는 초과의 온도로 및 활성화 온도 미만의 온도로 가열시킴에 의해 제조할 수 있다. 상기 융제는 유동성 비활성 상태로 있지만 땜납 입자들은 가열된 융제 전반에 걸쳐 분산되어 땜납/융제 혼합물을 형성한다. 땜납/융제 혼합물은 최대 보관 온도 이하의 온도로 냉각되도록 방치하여, 이로써 땜납/융제 혼합물이 비-유동성 비활성 상태로 있도록 한다.
본 발명은 다양한 양태를 기재하여 설명하고 이들 양태는 일부 상세하게 기재하였지만 이것은 본 출원인이 어떠한 방식으로든지 첨부된 특허청구범위를 상기 세부 사항으로 제한하려 하는 것은 아니다. 추가의 잇점 및 변형은 당업자에게 용이할 것으로 보인다. 본 발명의 다양한 특징은 사용자의 필요와 선호도에 따라 단독으로 또는 수많은 조합으로 사용될 수 있다.

Claims (22)

  1. 납땜에 사용하기 위한 융제(flux)로서,
    상기 융제는 약 50중량% 초과의 양으로 존재하는 제1 고체 성분; 및 용매, 증점제 및/또는 금속 산화물 환원제로부터 선택되는 하나 이상의 제2 성분들을 포함하고, 상기 융제는, 상기 융제가 약 27℃ 초과인 최대 보관 온도 이하의 온도에서 비-유동성 비활성 상태이고, 활성화 온도에서는 액체 활성 상태이며, 상기 최대 보관 온도 초과 및 상기 활성화 온도 미만의 용착 온도 범위에서는 유동성 비활성 상태인 온도 프로파일(temperature profile)을 갖는, 납땜에 사용하기 위한 융제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 고체 성분이 약 50℃ 초과의 연화점(softening point)을 갖는, 융제.
  3. 제1항에 있어서, 상기 최대 보관 온도가 약 40℃이고 상기 온도 이하에서 상기 융제가 비-유동성 비활성 상태인, 융제.
  4. 제3항에 있어서, 상기 비-유동성 비활성 상태가 고체 상태인, 융제.
  5. 제3항에 있어서, 상기 용착 온도 범위가 약 45℃ 내지 약 100℃ 범위의 온도를 포함하는, 융제.
  6. 제5항에 있어서, 상기 활성화 온도가 약 120℃ 초과인, 융제.
  7. 제1항에 있어서, 상기 용착 온도 범위가 약 75℃ 내지 약 105℃ 범위의 온도를 포함하고, 상기 활성화 온도가 상기 용착 온도 범위를 초과하는, 융제.
  8. 제1항에 있어서, 상기 용착 온도 범위가 약 45℃ 내지 약 60℃ 범위의 온도를 포함하고, 상기 활성화 온도가 상기 용착 온도 범위를 초과하는, 융제.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 고체 성분이 로진, 수지, 왁스 또는 폴리글리콜 또는 이들의 배합물을 포함하는, 융제.
  10. 제1항의 융제 및 상기 융제에 분산되어 있는 땜납 입자들을 포함하고 상기 땜납 입자들은 상기 활성화 온도 이상에서 액체 상태인, 땜납 재료.
  11. 제10항의 땜납 재료의 제조방법으로서,
    상기 용제를 상기 용착 온도 범위 이내 또는 초과의 온도 및 상기 활성화 온도 미만의 온도로 가열시키고;
    상기 가열된 융제 전반에 걸쳐 땜납 입자들을 분산시켜 땜납/융제 혼합물을 형성하고;
    상기 땜납/융제 혼합물을 상기 최대 보관 온도 이하의 온도로 냉각시키고, 이로써 상기 땜납 융제 혼합물이 비-유동성 비활성 상태로 됨을 포함하는, 제10항의 땜납 재료의 제조방법.
  12. 제10항의 땜납 재료를 분산시키는 방법으로서,
    상기 땜납 재료를 상기 용착 온도 범위 이내 또는 초과의 온도 및 상기 활성화 온도 미만의 온도로 가열시키고;
    상기 땜납 재료가 상기 용착 온도 범위 이내 또는 초과 및 상기 활성화 온도 미만으로 있는 동안, 상기 가열된 땜납 재료를 기재 상으로 분산시키고;
    상기 땜납 재료를 상기 최대 보관 온도 이하의 온도로 냉각시키고, 이로써 상기 땜납 재료가 비-유동성 비활성 상태로 됨을 포함하는, 제10항의 땜납 재료를 분산시키는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 분산이 상기 가열된 땜납 재료를 오리피스(orifice)를 통과하도록 강제시킴을 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 땜납 재료를 가열하기 전에,
    상기 땜납 재료를 상기 최대 보관 온도 이하에서 저장하고, 이로써 상기 땜납 재료가 비-유동성 비활성 상태로 됨을 추가로 포함하는, 방법.
  15. 제10항의 땜납 재료로 납땜하는 방법으로서,
    상기 땜납 재료를 상기 용착 온도 범위 이내 또는 초과 및 상기 활성화 온도 미만의 온도로 가열시키고;
    상기 땜납 재료가 상기 용착 온도 범위 이내 또는 초과 및 상기 활성화 온도 미만에 있는 동안, 상기 가열된 땜납 재료를 피가공물(work piece) 상으로 분산시키고;
    상기 땜납 재료를 상기 활성화 온도 이상으로 가열시키고, 이로써 상기 융제가 상기 피가공물의 표면으로부터 산화물을 제거하고;
    상기 피가공물의 표면과 접촉하고 있는 동안 상기 땜납 재료를 상기 땜납 입자들의 용융 온도로 가열하여 상기 땜납 입자들을 융용시키고;
    상기 용융된 땜납을 냉각시킴을 포함하는, 제10항의 땜납 재료로 납땜하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 분산이 상기 가열된 땜납 재료를 오리피스를 통과하도록 강제시킴을 포함하는, 방법.
  17. 제10항의 땜납 재료로 납땜하는 방법으로서,
    제1 피가공물과 제2 피가공물 사이에 위치하여 이들 피가공물 각각과 접촉하고 있는 땜납 재료를 상기 최대 보관 온도 이하의 온도로부터 상기 땜납 입자들의 용융 온도로 가열시켜 상기 땜납 입자들을 용융시키고;
    상기 용융된 땜납을 냉각시키고, 이로써 상기 제1 피가공물과 상기 제2 피가공물 사이에 연결부(joint)가 형성됨을 포함하는, 제10항의 땜납 재료로 납땜하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 피가공물이 구리 파이프 또는 금속 피팅(fitting), 전기 부품 또는 와이어 중 하나인, 방법.
  19. 제1항의 융제의 제조방법으로서,
    상기 제1 고체 성분을 액체 상태로 가열시키고;
    상기 액체 상태로 있는 동안 상기 하나 이상의 제2 성분들을 상기 제1 고체 성분에 가하여, 유동성 비활성 상태로 있는 융제 혼합물을 형성하고;
    상기 융제 혼합물을 상기 최대 보관 온도 이하의 온도로 냉각시키고, 이로써 상기 융제 혼합물이 비-유동성 비활성 상태로 됨을 포함하는, 제1항의 융제의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서, 냉각시키기 전에, 상기 융제 혼합물이 유동성 비활성 상태인 동안 상기 융제 혼합물 전반에 걸쳐 땜납 입자들을 분산시킴을 추가로 포함하는, 방법.
  21. 기재; 및
    상기 기재에 부착된 제1항의 융제를 포함하는 층
    을 포함하는, 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 기재가 구리 파이프 또는 금속 피팅, 전기 부품 또는 와이어 중 하나인, 장치.
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