TW201637766A - 包芯焊料用助焊劑、塗覆助焊劑焊料用助焊劑、包芯焊料及塗覆助焊劑焊料 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供：減少焊接時所發生的白煙量、且具有充分濕潤性，並可在助焊劑製造時防止助焊劑中析出原料的焊料用助焊劑。 本發明的包芯焊料用助焊劑，係松脂酯含有30質量%以上且80質量%以下，且活性劑含有5質量%以上且15質量%以下。包含該松脂酯在內的基質材料合計較佳係85質量%以上且95質量%以下。

Description

包芯焊料用助焊劑、塗覆助焊劑焊料用助焊劑、包芯焊料及塗覆助焊劑焊料
本發明係關於包芯焊料所使用的助焊劑、焊料表面由助焊劑被覆的塗覆助焊劑焊料所使用助焊劑、使用助焊劑的包芯焊料、及塗覆助焊劑焊料。
包芯焊料係在線狀焊料中填充固態助焊劑的材料。塗覆助焊劑焊料係利用助焊劑被覆著線狀焊料的材料。焊接時所使用的助焊劑係在進行焊接時，化學性除去在焊料及焊接對象金屬表面所存在的金屬氧化物，在二者的邊界處可進行金屬元素移動。藉由使用助焊劑，使在焊料與焊接對象金屬表面之間形成介金屬化合物，俾能獲得牢固的接合。
助焊劑需求除去金屬氧化物、防止焊料熔融時再氧化、降低焊料表面張力等性能。當此種助焊劑使用於包芯焊料、塗覆助焊劑焊料時，助焊劑係使用由除去金屬表面氧化膜而提升濕潤性的活性劑、以及保護活性劑受熱影響的松脂等基質材料構成者。專利文獻1有揭示：在包芯焊料用助焊劑中添加當作基質樹脂(相當於後述本發明基質材料)用之松脂酯等松脂系樹脂，且依佔助焊劑中3~60重量%、較佳5~50%範圍內添加。
一般助焊劑係含有會因焊接時的加熱而揮發的成分。由揮發的成分集合形成氣泡，若該氣泡破裂，便會有造成助焊劑與焊料濺散的情形。專利文獻2有揭示的助焊劑組成物，係關於藉由使助焊劑內產生多數極微小氣泡而施行微小脫氣，俾防止從助焊劑集中釋放出所產生氣體。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-100279號公報
[專利文獻2]日本專利特開2012-016737號公報
因焊接時的加熱而揮發的成分其中一部分會成為可檢視的白煙。特別係在排氣設備不足的工廠內等處充滿產生的白煙，便會衍生操作效率降低的問題。
專利文獻1所揭示的助焊劑針對上述問題並沒有任何對策。又，相關後述本發明構成將松脂酯設定為30質量%以上且80質量%以下、或將含松脂酯的基質材料添加量設為85質量%以上且95質量%以下的揭示完全沒有任何蛛絲馬跡可循，即便實施例中亦沒有添加上述量松脂酯的包芯焊料記載。專利文獻2的助焊劑組成物亦是針對上述問題並沒有任何對策，並非著眼於削減所產生氣體的量。
緣是，本發明係為解決此種課題而完成，目的在於提供：抑制焊接時發生白煙的包芯焊料用助焊劑、塗覆助焊 劑焊料、包芯焊料及塗覆助焊劑焊料。
本發明者等發現若基質材料係使用松脂酯，便可有效抑制助焊劑發生白煙。發現藉由在松脂酯中添加活性劑及其他的基質材料，便可獲得在焊接時抑制白煙、確保作業時的充分焊料濕潤性、及助焊劑製造時防止原料析出的助焊劑。
本發明的包芯焊料用助焊劑係含有：松脂酯30質量%以上且80質量%以下、且活性劑5質量%以上且15質量%以下。
包芯焊料用助焊劑中包含松脂酯在內的基質材料合計，較佳係85質量%以上且95質量%以下。
本發明的包芯焊料係在線狀焊料中填充助焊劑的包芯焊料；其中，助焊劑係含有：松脂酯30質量%以上且80質量%以下、且活性劑5質量%以上且15質量%以下。
上述包芯焊料中所填充的助焊劑，較佳包含松脂酯在內的基質材料合計係85質量%以上且95質量%以下。
本發明的塗覆助焊劑焊料用助焊劑，係含有：松脂酯30質量%以上且80質量%以下、且活性劑5質量%以上且15質量%以下。
塗覆助焊劑焊料用助焊劑中包含松脂酯在內的基質材料合計係85質量%以上且95質量%以下。
本發明塗覆助焊劑焊料係在線狀焊料上被覆著助焊劑的塗覆助焊劑焊料；其中，助焊劑係含有：松脂酯30質量%以上且80質量%以下、且活性劑5質量%以上且15質量% 以下。
上述塗覆助焊劑焊料中受被覆的助焊劑，較佳係包含松脂酯在內的基質材料合計為85質量%以上且95質量%以下。
根據本發明的包芯焊料用助焊劑及塗覆助焊劑焊料用助焊劑，可抑制焊接時發生白煙。藉此，可防止室內充滿白煙，俾使操作員能效率佳進行焊接作業。因為不會阻礙焊料的濕潤性，因而可抑制焊料不良。因為在助焊劑製造時能防止原料析出於助焊劑中，因而可防止在焊料中填充助焊劑時發生不良情形。
以下，針對本發明實施形態的包芯焊料用助焊劑進行說明。但，本發明並不僅侷限於以下的具體例。
[包芯焊料用助焊劑的組成例]
本實施形態的助焊劑係含有：即便焊接溫度仍不易揮發、可抑制白煙的松脂酯。而，松脂酯係抑制白煙，但因為會影響及焊料的濕潤性與析出，因而含有：提升焊料濕潤性的活性劑、及助焊劑製造時抑制原料析出的其他基質材料。
松脂酯係可使用由例如氫化松脂、酸改質松脂、聚合松脂等松脂進行酯化者。
其他的基質材料係可使用例如即便焊接溫度下仍 不易揮發的樹脂等。此種樹脂較佳係氫化松脂、酸改質松脂、聚合松脂、蠟、高分子化合物及脂肪酸酯中之任一者，或該等的組合。其他的基質材料並不僅侷限於該等。
活性劑較佳係例如鹵活性劑、有機酸及咪唑中之任一者，或該等的組合。本發明的包芯焊料用助焊劑係可依固態的形態使用，但在不致損及本發明效果的抑制白煙之程度內，亦可含有搖變劑、溶劑及界面活性劑中之任一者、或該等的組合。
本實施形態係使用利用該等助焊劑的包芯焊料及塗覆助焊劑焊料。
[試驗方法]
本例為明確松脂酯、其他基質材料、及活性劑的摻合量，便利用包芯焊料進行如下述試驗。首先，依照表1所示比例製備包芯焊料用助焊劑，並適用於合金組成Sn-3Ag-0.5Cu的焊料(焊料組成中的數字係表示「質量%」)。接著，針對各實施例及比較例，使用該包芯焊料施行白煙量試驗、為評價濕潤性的濕潤擴展試驗、及原料析出試驗。另外，將松脂酯及其他基質材料的摻合量合計設為「基質材料」。表1中的組成率係表示「質量%」。
(1)白煙量試驗
相關經填充依如上述所製備助焊劑的包芯焊料之白煙量試驗，係依如下順序實施。
1.準備：焊槍(白光(股)公司製本體：：FX-951、焊槍本體：FM2028、焊槍頭：T12-C4 C cut 4mm)；線徑0.8mm、依助 焊劑量相對於包芯焊料全體重量成為3%方式製備的各例包芯焊料；焊料饋送裝置；以及照相機。
2.在焊料饋送裝置中設置包芯焊料，使用焊槍頭溫度設定為380℃的焊槍，將包芯焊料依20mm/s速度饋送給焊槍頭10秒鐘並加熱。
3.利用黑布(例如天鵝絨)包圍白煙觀察地方的背景，並利用照相機動畫拍攝所生成的白煙。
4.針對包芯焊料接觸到焊槍之焊槍頭時的影像1、與從接觸起經3秒鐘後的影像2，取出解析度：640×480的靜畫。
5.使用影像軟體：AT-Image，刪除從影像2映射於影像1的多餘地方，形成僅有白煙的影像。又，將各像素的亮度區分為0至255的256階段，算出各亮度的像素數，並將亮度0~19的值當作雜訊並刪除。然後，計算各亮度與像素數的乘積，且將所有值的合計設為白煙生成量K。
白煙量試驗中，照相機與焊槍的距離最好係白煙全部能映射為影像的距離，且當依静止影像形式取出時，白煙收束於縱向8成程度的距離。各測定的測定條件必需相同。
上述白煙量試驗係依照所使用照相機、測定條件，會有不同的白煙生成量值。所以，使用助焊劑為松脂酯100%的包芯焊料測定白煙生成量Ko，計算出白煙生成率K/Ko俾消除測定條件差。
白煙量試驗中，表中的「○」係表示白煙生成率在6以下，「×」係表示白煙生成率超過6。
若焊接時生成白煙量較多，室內充滿白煙，便會 導致焊接作業效率降低。另一方面，若白煙量較少，則操作員可效率佳進行焊接作業。
(2)濕潤擴展試驗
接著，針對已填充助焊劑的包芯焊料之濕潤擴展試驗，依照以下順序實施。根據JIS Z-3197 8.3.1.1測定焊料的擴展率S(%)。
1.將在厚度0.3mm、大小3.0mm×30mm的氧化銅板上，呈漩渦狀放置包芯焊料0.3±0.03g者，當作試料。
2.將試料在250℃焊料浴(或加熱板)中，於焊料開始溶散後保持加熱30秒鐘。
3.從加熱源卸下後，冷卻至室溫而使凝固，經洗淨助焊劑殘渣後，利用測微器測定焊料的高度。
5.將該高度設為H(mm)、並將試驗所使用焊料視為球時的直徑設為D(mm)，由數1測定焊料的擴展率S(%)。
在濕潤擴展試驗中，表中的「○」係表示S=77.0%以上，「×」係表示未滿S=77.0%。若將濕潤性差的助焊劑使用於焊料，便容易引發生成孔隙等焊接不良，但若將濕潤性佳的助焊劑使用於焊料，則不易引發焊接不良。
(3)原料之析出試驗(有無析出)
接著，施行助焊劑保持時的析出試驗。
將所製造的助焊劑保持於130℃恒溫槽中，肉眼確認經2小時後的助焊劑有無渾濁。
原料的析出試驗中，表中的「○」係表示原料沒有析出，「×」係表示有發現析出。原料的析出會成為在焊料中填塞助焊劑時出現不良的原因，若原料沒有析出時，便可在焊料中適當地填塞助焊劑。
各包芯焊料用助焊劑的白煙量試驗、濕潤擴展試驗、及原料析出試驗的結果，如表1所示。以下，參照表1，針對各試驗結果進行說明。
[相關白煙量試驗的結果]
由表中讀取到白煙量試驗中能獲得良好結果的實施例及比較例，均係松脂酯含有達30質量%以上。
另一方面，松脂酯含有比例未滿30質量%的比較例1與比較例7，均係在白煙量試驗無法獲得良好結果。若將 比較例1、7分別與活性劑相同含量的實施例3、1進行比較，得知如下事項。
比較例1與實施例3的活性劑含有比例均同為10質量%。但是，在白煙量試驗中，比較例1並無法獲得良好結果，但實施例3卻能獲得良好結果。差異處在於：比較例1的松脂酯係0質量%，而實施例3的松脂酯係含有35質量%。
比較例7與實施例1亦是活性劑含有比例均同為15質量%。但是，在白煙量試驗中，比較例7並無法獲得良好結果，但實施例1卻能獲得良好結果。差異處在於：比較例7的松脂酯係20質量%，而實施例1的松脂酯係含有30質量%。
由該等結果得知，白煙量係與松脂酯含有比例具有關係。推測松脂酯含有達30質量%以上的助焊劑，在焊接時能抑制白煙量。
但是，比較例4雖松脂酯含有40質量%，但在白煙量試驗中卻無法獲得良好結果。與比較例4同為松脂酯含有40質量%的實施例4，在白煙量試驗時能獲得良好結果。實施例4與比較例4的差異處在於：活性劑與基質材料的含有比例。實施例4係活性劑含有10質量%，另一方面，比較例4係活性劑含有17質量%。該17質量%的比例就實施例與比較例中係屬最高。相關基質材料，實施例4係含有90質量%，另一方面，比較例4係83質量%。藉此得知若活性劑超過15質量%、基質材料未滿85質量%，則會導致白煙量會增加。
白煙量試驗中獲得良好結果的實施例1~9、比較例2、3、5、6，均係滿足松脂酯含有達30質量%以上、且活性劑 含量在15質量%以下的條件。該等基質材料的含有比例均係達85質量%以上。
由該等結果發現松脂酯含有達30質量%以上、且活性劑含有在15質量%以下的包芯焊料用助焊劑，在白煙量試驗中能獲得良好結果。又，可謂基質材料較佳係含有達85質量%以上。
[相關濕潤擴展試驗的結果]
由表中讀取到在濕潤擴展試驗中獲得良好結果的實施例與比較例，均係活性劑含有達5質量%以上、基質材料含有在95質量%以下。
比較例2、5、6在濕潤擴展試驗中並無法獲得良好結果。該等比較例的活性劑含有比例均未滿5質量%。又，基質材料的含有比例超過95質量%。若將比較例2、5、6、分別與松脂酯含量相同的實施例1、5、8進行比較，得知以下事項。
比較例2與實施例1均係松脂酯含有30質量%。但是，比較例2與實施例1的活性劑含有比例不同。在濕潤擴展試驗中，活性劑含有15質量%的實施例1可獲得良好結果，另一方面，活性劑僅含有2質量%的比較例2則無法獲得良好結果。
比較例5與實施例5均係松脂酯含有50質量%。但是，比較例5與實施例5的活性劑含有比例不同。在濕潤擴展試驗中，活性劑含有10質量%的實施例5可獲得良好結果，另一方面，活性劑僅含有1質量%的比較例5則無法獲得良好 結果。
比較例6與實施例8均係松脂酯含有80質量%。但是，比較例6與實施例8的活性劑含有比例不同。在濕潤擴展試驗中，活性劑含有5質量%的實施例8可獲得良好結果，另一方面，活性劑僅含有1質量%的比較例6則無法獲得良好結果。
由該等結果得知，在焊接時為能獲得充分的焊料濕潤性，活性劑最好含有達5質量%以上。基質材料較佳係在95質量%以下。
由以上的二項試驗，可謂松脂酯含有達30質量%以上、活性劑含有5質量%以上且15質量%以下的包芯焊料用助焊劑，可在保持焊接時的濕潤性狀態下防止白煙發生。又，基質材料較佳係85質量%以上且95質量%以下。
[相關原料的析出試驗]
比較例3有產生原料析出。其他的比較例及實施例均沒有發生原料析出。比較例3係松脂酯含有90%、活性劑含有10%。比較例3就松脂酯合有比例達90質量%的非常多含量之處，係不同於其他例。又，比較例3並未含有其他的基質材料。
由此項結果發現，在助焊劑製造時為能抑制原料析出，松脂酯較佳係在80質量%以下。
由以上的結果得知，在助焊劑製造時不會發生原料析出、在焊接時能保持濕潤性且抑制白煙發生的包芯焊料用助焊劑，較佳係松脂酯含有30質量%以上且80質量%以下、且活性劑含有5質量%以上且15質量%以下。得知包含松脂酯 在內的基質材料合計更佳係85質量%以上且95質量%以下。
另外，一般包芯焊料的焊接係依焊槍溫度350℃程度實施。若焊接時過熱，則焊槍上附著的助焊劑燒焦會附著於焊接部，容易成為焊接不良的原因。但是，使用本發明助焊劑的包芯焊料係即便在焊槍溫度450℃等高溫下使用，仍可實現良好的焊接性。
再者，本發明助焊劑係除包芯焊料之外，尚亦可適用於在焊料表面上被覆著助焊劑的塗覆助焊劑焊料。相關助焊劑被覆於焊料表面的方法，係只要使用浸漬法、助焊劑噴霧器等習知公知方法便可。
相關構成本發明的焊料係就線焊料為例進行說明，惟本發明的焊料形狀並不僅侷限於線狀。具體而言，可適用於經加工為顆粒、墊圈、盤等通稱預形焊料形狀的焊料。上述預形焊料係不管經填充助焊劑的包芯焊料、經被覆助焊劑的塗覆助焊劑焊料任一形態，均可抑制白煙發生。
[產業上之可利用性]
本發明適用於包芯焊料所使用的助焊劑、使用助焊劑的包芯焊料、塗覆助焊劑焊料所使用的助焊劑、及使用助焊劑的塗覆助焊劑焊料。

Claims (8)

  1. 一種包芯焊料用助焊劑，含有：松脂酯30質量%以上且80質量%以下、且活性劑5質量%以上且15質量%以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之包芯焊料用助焊劑，其中，包含上述松脂酯在內的基質材料合計係85質量%以上且95質量%以下。
  3. 一種包芯焊料，在線狀焊料中填充助焊劑，其中，助焊劑係含有：松脂酯30質量%以上且80質量%以下、且活性劑5質量%以上且15質量%以下。
  4. 如申請專利範圍第3項之包芯焊料，其中，包含上述松脂酯在內的基質材料合計係85質量%以上且95質量%以下。
  5. 一種塗覆助焊劑焊料用助焊劑，含有：松脂酯30質量%以上且80質量%以下、且活性劑5質量%以上且15質量%以下。
  6. 如申請專利範圍第5項之塗覆助焊劑焊料用助焊劑，其中，包含上述松脂酯在內的基質材料合計係85質量%以上且95質量%以下。
  7. 一種塗覆助焊劑焊料，在線狀焊料上被覆著助焊劑，其中，助焊劑係含有：松脂酯30質量%以上且80質量%以下、且活性劑5質量%以上且15質量%以下。
  8. 如申請專利範圍第7項之塗覆助焊劑焊料，其中，包含上 述松脂酯在內的基質材料合計係85質量%以上且95質量%以下。
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