TW201607993A - 用於軟焊的助焊劑及焊膏 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於軟焊的助焊劑及焊膏，其能夠兼顧抑制回流焊步驟時的加熱流掛、以及良好的浸漬清洗性，而且同時具有良好的印刷性和抑制不規則形狀凸塊產生的效果。該用於軟焊的助焊劑，其特徵在於含有松香系樹脂、溶劑、活性劑和搖變劑，該搖變劑含有氫化蓖麻油和二亞苄基山梨糖醇化合物。

Description

用於軟焊的助焊劑及焊膏
本發明係關於一種用於軟焊的助焊劑及焊膏，其能夠兼顧防止回流焊步驟時的加熱流掛、以及清洗步驟時的良好的浸漬清洗性，而且同時具有良好的印刷性和抑制不規則形狀凸塊產生的效果的用於軟焊的助焊劑、以及使用該助焊劑的焊膏。
將電子部件安裝在基板上時所使用的焊膏是將用於軟焊的助焊劑與軟焊料合金粉末混合而製成。通常，在該用於軟焊的助焊劑中含基礎樹脂、活性劑和溶劑。一直以來使用松香系樹脂作為這種基礎樹脂。
隨著近年來電子產品的高性能化、高密度化等，基板上形成的圖案和電極也變得高精細化。因此，電極上印刷的焊膏也需要因應該高精細化。
但是，在以往使用用於軟焊的助焊劑的焊膏的情況下，存在以下的問題：在電極上印刷後的回流焊步驟時產生加熱流掛，導致該助焊劑向電極周邊流出。尤其是如上所述的具有高精細化的圖案的基板的情況下，因助焊劑的加熱流掛導致在不需要的部位形成助焊劑殘渣而容易引起絕緣不良。
作為解決上述問題的方法，例如教示含有二亞苄基山梨糖醇 類作為搖變劑並用於軟焊的助焊劑(參照專利文獻1)。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2006-75875號公報
該含有二亞苄基山梨糖醇類作為搖變劑並用於軟焊的助焊劑確實能夠抑制回流焊時的助焊劑的加熱流掛。但是另一方面，這種助焊劑存在以下的問題：在回流焊步驟後清洗助焊劑殘渣時，會妨礙其浸漬清洗性。
此外，該含有二亞苄基山梨糖醇類作為搖變劑並用於軟焊的助焊劑還存在會妨礙使用該助焊劑的焊膏的印刷性的問題。
本發明的目的在於，提供一種能夠兼顧抑制回流焊步驟時的加熱流掛、以及良好的浸漬清洗性，而且同時具有良好的印刷性和抑制不規則形狀凸塊產生的效果的用於軟焊的助焊劑、以及使用了該助焊劑的焊膏。
本發明的特徵在於，為了達成上述目的而包含以下的方案。
(1)本發明用於軟焊的助焊劑的特徵在於，其含有松香系樹脂、溶劑、活性劑和搖變劑，其中該搖變劑含有氫化蓖麻油和二亞苄基山梨糖醇(dibenzylidene sorbitol)化合物。
(2)根據前述(1)所述的要件，其特徵在於該氫化蓖麻油 的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為1重量%至10重量%，該二亞苄基山梨糖醇化合物的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為0.5重量%至4.5重量%。
(3)根據前述(1)或(2)所述的方案，其特徵在於該二亞苄基山梨糖醇化合物為二亞苄基山梨糖醇。
(4)根據該(1)至(3)所述的方案，其特徵在於該搖變劑還含有雙醯胺系搖變劑。
(5)本發明的焊膏的特徵在於，其含有該(1)至(4)中任一方案所述的用於軟焊的助焊劑和軟焊料合金粉末。
本發明用於軟焊的助焊劑及使用該助焊劑的焊膏能夠兼顧抑制回流焊步驟時的加熱流掛、以及良好的浸漬清洗性，而且同時能夠發揮良好的印刷性和抑制不規則形狀凸塊產生的效果。
第1圖顯示在實施例和比較例產生的焊膏的不規則形狀凸塊的評價中，在將印刷于FR基板上的各焊膏加熱熔融時的熱輪廓的圖。
以下，將針對本發明的用於軟焊的助焊劑以及焊膏的一個實施例進行詳細說明。此外，本發明不該被限於該實施例。
1．用於軟焊的助焊劑
本實施例的用於軟焊的助焊劑含有松香系樹脂、溶劑、活性劑和搖變劑。
<松香系樹脂>
作為該松香系樹脂，例如可列舉如妥爾油松香、脂松香、木松香等松香；氫化松香、聚合松香、歧化松香、丙烯酸變性松香、馬來酸變性松香等松香衍生物等。
這些松香可以單獨或者組合多種使用。
該松香系樹脂的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為35重量%至50重量%較佳。
<溶劑>
作為該溶劑，例如可列舉出異丙醇系、乙醇系、丙酮系、甲苯系、二甲苯系、乙酸乙酯系、乙基溶纖劑(ethyl cellosolve)系、丁基溶纖劑(butyl cellosolve)系、乙二醇醚系等。它們可以單獨或者組合多種使用。
該溶劑的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為20重量%至50重量%較佳。
<活性劑>
作為該活性劑，例如可列舉出有機胺的鹵化氫鹽等胺鹽(無機酸鹽、有機酸鹽)、有機酸、有機酸鹽、有機胺鹽等。具體而言，可列舉出二苯胍溴化氫酸鹽、環己胺溴化氫酸鹽、二乙胺鹽、酸鹽、琥珀酸、己二酸、癸二酸等。它們可以單獨或者組合多種使用。
該活性劑的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為5重量%至15重量%較佳。
<搖變劑>
本實施例的用於軟焊的助焊劑併用氫化蓖麻油和二亞苄基山梨糖醇化合物作為該搖變劑。
作為該二亞苄基山梨糖醇化合物，例如可列舉出二亞苄基山梨糖醇、單甲基二亞苄基山梨糖醇、二甲基二亞苄基山梨糖醇等。其中尤其使用二亞苄基山梨糖醇、二甲基二亞苄基山梨糖醇較佳。此外，它們可以單獨或者組合多種使用。
其中，使用二甲基二亞苄基山梨糖醇作為該二亞苄基山梨糖醇化合物時，若併用三(2,3-二溴丙基)異氰脲酸酯作為活化劑，則能夠抑制使用焊膏進行軟焊時的不規則形狀凸塊的產生。
該二亞苄基山梨糖醇化合物的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為0.5重量%至4.5重量%較佳。若該混合量少於0.5重量%，則用於軟焊的助焊劑會變得難以發揮抑制加熱流掛的效果；若該混合量多於4.5重量%，則有妨礙焊膏的印刷性的疑慮，因此不佳。
此外，該氫化蓖麻油的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為1重量%至10重量%較佳。若該混合量少於1重量%，則焊膏會變得難以發揮良好的浸漬清洗性；若該混合量多於10重量%，則有妨礙抑制用於軟焊的助焊劑的加熱流掛的效果的疑慮，因此不佳。
該搖變劑可以以進一步提高焊膏的印刷性為目的而混合雙醯胺系搖變劑。作為該雙醯胺系搖變劑，例如可列舉亞甲基雙硬脂醯胺、亞乙基雙月桂醯胺、亞乙基雙羥基硬脂醯胺等飽和脂肪酸雙醯胺；亞甲基雙油酸醯胺等不飽和脂肪酸雙醯胺；間苯二甲基雙硬脂醯胺等芳香族雙醯胺等。其中尤其使用飽和脂肪酸雙醯胺特佳。此外，它們可以單獨或者組 合多種使用。
該雙醯胺系搖變劑的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為0.1重量%至5重量%較佳。若該混合量多於5重量%，則焊膏會變得難以發揮良好的浸漬清洗性，因此不佳。
使用焊膏經軟焊的基板，其根據安裝該基板的最終產品的性質和種類，而要求洗淨在回流焊步驟後形成於該基板上的助焊劑殘渣。清洗時，通常使用浸漬清洗法，即浸於常溫的清洗液中使助焊劑殘渣溶解以清淨。因此，在上述清洗助焊劑殘渣的基板的狀況下，要求浸漬清洗性良好。
混合有作為搖變劑的該二亞苄基山梨糖醇化合物的用於軟焊的助焊劑，其可以發揮抑制回流焊步驟時的加熱流掛的效果。但是另一方面，這種用於軟焊的助焊劑會產生妨礙之後清洗時的浸漬清洗性的問題。意即，抑制加熱流掛與浸漬清洗性具有權衡關係。
但是本實施例的用於軟焊的助焊劑，其作為該搖變劑透過如上所示併用氫化蓖麻油與二亞苄基山梨糖醇化合物，可以兼顧抑制加熱流掛與良好的浸漬清洗性。
此外，在本實施例的用於軟焊的助焊劑中，在不妨礙上述抑制加熱流掛與良好的浸漬清洗性的範圍內，也可以混合其他搖變劑。
<其他>
在本實施例的用於軟焊的助焊劑中，作為松香系樹脂以外的樹脂，例如可以混合丙烯酸類樹脂、苯乙烯-馬來酸樹脂、環氧樹脂、胺基甲酸乙脂樹脂、聚酯樹脂、苯氧基樹脂、萜烯樹脂等其他樹脂。它們可以單獨或者組合多 種使用。
該其他樹脂的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為35重量%至50重量%較佳。
在本實施例的用於軟焊的助焊劑中，可以因抑制軟焊料合金粉末氧化的目的，而混合抗氧化劑。
作為該抗氧化劑，例如可列舉出受阻酚系抗氧化劑、酚系抗氧化劑、雙酚系抗氧化劑、聚合物型抗氧化劑等。其中使用受阻酚系抗氧化劑特佳。
該抗氧化劑的混合量沒有特別限定。其一般的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為0.5重量%至5重量%左右。
本實施例的用於軟焊的助焊劑中，還可以進一步添加鹵素、消光劑、消泡劑等添加劑。上述添加劑的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為10重量%以下較佳，混合量為5重量%以下更佳。
2．焊膏
本實施例的焊膏是利用習知的方法混合該用於軟焊的助焊劑與軟焊料合金粉末而製成。
作為該軟焊料合金粉末，例如可列舉出將Sn、Ag、Cu、Bi、Zn、In、Ga、Sb、Au、Pd、Ge、Ni、Cr、Al、P、In、Pb等組合多種而成的物質。作為代表性的軟焊料合金粉末，雖然可使用Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Cu-In之類的無鉛軟焊料合金粉末，但也可使用含鉛的軟焊料合金粉末。
該軟焊料合金粉末的混合量相對於焊膏總量為65重量%至95重量%較佳。其混合量為85重量%至93重量%更佳，其混合量為89重量%至92重量%特佳。
該軟焊料合金粉末的混合量不足65重量%的焊膏，在軟焊時 變得具有難以形成充分的軟焊料接合的傾向。另一方面，軟焊料合金粉末的混合量超過95重量%的焊膏，由於作為粘結劑的用於軟焊的助焊劑不足，而變得具有用於軟焊的助焊劑與軟焊料合金粉末難以混合的傾向。
實施例
以下列舉實施例和比較例來詳細地說明本發明。此外，本發明不限於這些實施例。
用於軟焊的助焊劑的製作
按照表1和表2中所示的組成和混合將各成分進行混練，製成各個用於軟焊的助焊劑。此外，表1和表2中，表示組成的數值的單位若沒有特別註明即為重量%。
此外，表1和表2中顯示各個用於軟焊的助焊劑的物性(粘度和Ti)。
接著，分別混合該各個用於軟焊的助焊劑12重量%與Sn-3Ag-0.5Cu軟焊料合金粉末88重量%，得到實施例1至9和比較例1至9的焊膏。
※1 飽和脂肪酸雙醯胺 日本化成株式會社製造
※2 二亞苄基山梨糖醇 新日本理化株式會社製造
※3 二甲基二亞苄基山梨糖醇 新日本理化株式會社製造
※4 三(2,3-二溴丙基)異氰脲酸酯 日本化成株式會社製造
※5 酸酐：岡村制油株式會社製造
※6 受阻酚系抗氧化劑 BASF JAPAN株式會社製造
※7 聚乙二醇-聚丙二醇嵌段共聚物 日油株式會社製造
<預熱流掛性>
使用FR4基板(阻焊膜開口直徑200μm)。使用具有與該FR4基板相對應的圖案的金屬遮罩(厚度50μm、金屬遮罩開口直徑250μm、間距尺寸(pitch size)400μm)，手工印刷各焊膏。
接著，使用回流焊爐(產品名：TNP25-538EM、田村製作所株式會社製造)，將該各基板在氮氣環境(氧濃度100ppm)下、在190℃、90秒的條件下預熱。利用金屬顯微鏡測量預熱前的各基板上的焊膏的直徑(D1)與預熱後的各基板上的焊膏的直徑(D2)，算出D2值減去D1值之差。其結果顯示於表3。
<不規則形狀凸塊產生>
準備FR基板(Cu-OSP處理、50mm×50mm×1.6mm、阻焊膜開口直徑200μm)和附加加工模板遮罩(PROCESS LAB.MICRON Co.,Ltd.製、205mm×245mm框長、厚度50μm、金屬遮罩開口直徑250μm、間距尺寸400μm)。使用該遮罩，將各焊膏用模板刮刀(stencil squeegee)在該各基板上手工印刷。
接著，將印刷後的各基板放入回流焊爐(產品名：TNP25-538EM、田村製 作所株式會社製造)，在氮氣環境(氧濃度100ppm)下、在圖1所示的熱剖面(thermal profile)條件下，將各基板上的焊膏加熱熔融。之後，使加熱的各基板冷卻至室溫，並用顯微鏡觀察其熔融狀態，依照以下的基準評斷從形成的凸塊是否產生針狀或者片狀的突起物。其結果顯示於表3。
◎：沒有針狀或者片狀的突起物產生
○：有針狀或者片狀的突起物產生，但其成長得沒有超出凸塊輪廓的圓
△：有針狀或者片狀的突起物產生，且自上表面觀察時，其成長超出凸塊輪廓的圓
×：有針狀或者片狀的突起物產生，且其成長為與相鄰凸塊橋接的尺寸
<浸漬清洗性>
準備作為清洗液的CLEANTHROUGH 750K(花王株式會社製造)。在300cc的燒杯中加入250cc至300cc的該清洗液，將其在附有攪拌裝置的加熱板上攪拌及加溫。此外，攪拌中使用直徑30mm的十字頭攪拌子。
以使該不規則形狀凸塊試驗後的各基板浸在裝有該清洗液的燒杯的方式懸吊，在規定的時間和轉速下將其洗淨。用清洗後的各基板以純水潤洗，針對該各基板使用金屬顯微鏡(倍率：100倍至200倍)，觀察各基板上形成的凸塊周邊有無助焊劑殘渣，依照以下基準進行評斷。其結果顯示於表3。
◎：在清洗液溫度60℃/轉速400rpm/清洗時間120秒下能夠洗淨
○：在清洗液溫度60℃/轉速400rpm/清洗時間300秒下能夠洗淨
△：在清洗液溫度70℃/轉速400rpm/清洗時間120秒下能夠洗淨
×：在清洗液溫度70℃/轉速400rpm/清洗時間120秒下無法清洗
<印刷性>
使用FR4基板(阻焊膜開口直徑75μm)和具有與該FR4基板相對應圖案的金屬遮罩(厚度30μm、金屬遮罩開口直徑95μm、間距尺寸130μm)。在該各基板上利用印刷裝置(產品名：SP-060、Panasonic Factory Solutions Co.,Ltd.製造)用金屬刮刀印刷各焊膏。
用金屬顯微鏡觀察印刷後的各基板，依照以下的基準對焊膏被轉印到Cu焊盤上(9800處)的比率進行評斷。其結果顯示於表3。
◎：100%被轉印
○：未轉印率不足0.1%
△：未轉印率0.1%以上且不足0.5%
×：未轉印率為0.5%以上
如上所示，可知本實施例的焊膏能兼顧預熱流掛性和良好的浸漬清洗性，而且同時具有良好的印刷性和抑制不規則形狀凸塊產生的效果。

Claims (5)

  1. 一種用於軟焊的助焊劑，其特徵在於含有松香系樹脂、溶劑、活性劑和搖變劑，該搖變劑含有氫化蓖麻油和二亞苄基山梨糖醇(dibenzylidene sorbitol)化合物，該氫化蓖麻油的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為1重量%至10重量%，該二亞苄基山梨糖醇化合物的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為0.5重量%至4.5重量%。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於軟焊的助焊劑，其特徵在於該二亞苄基山梨糖醇化合物為二亞苄基山梨糖醇。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之用於軟焊的助焊劑，其特徵在於該搖變劑含有雙醯胺系搖變劑。
  4. 如申請專利範圍第3項之用於軟焊的助焊劑，其特徵在於該雙醯胺系搖變劑的混合量相對於用於軟焊的助焊劑總量為0.1重量%至5重量%。
  5. 一種焊膏，其特徵在於含有申請專利範圍1~4中任一項之用於軟焊的助焊劑和軟焊料合金粉末。
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