TW202035565A - 助焊劑及焊膏 - Google Patents
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Abstract
本發明之助焊劑係用於焊接者,且含有包含聚醯胺化合物之搖變劑、及包含二醇醚系溶劑之溶劑,上述聚醯胺化合物於紫外可見吸收光譜中,於波長240~500 nm之間觀察到UV吸收。
Description
本發明係關於一種用於焊接之助焊劑及包含該助焊劑之焊膏。
對於印刷配線板等電子電路基板與接合零件之接合,使用將焊料合金及助焊劑混合而成之焊膏。焊膏被塗佈於電子電路基板表面之電極部,並且於使該電極部與接合零件之電極部接觸之狀態下被加熱(回焊)。藉此,焊料合金熔融而形成焊料接合部,基板與接合零件經由該焊料接合部接合。作為焊膏所含之助焊劑,已知包含松香等天然樹脂或合成樹脂、活性劑、溶劑、搖變劑等之樹脂系助焊劑。
先前,於使用焊膏之接合方法中,存在如下問題,即,於進行回焊時,產生於接合零件之電極部周邊,微細之球狀焊膏飛散之現象(以下,亦稱為焊料球)。為了抑制焊料球之產生,例如,於專利文獻1中揭示如下內容:於將包含鉛之共晶焊料合金及助焊劑混合而成之焊膏中,作為上述助焊劑所含之活性劑,使用胺基苯甲酸鹽。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平9-327792號公報
[發明所欲解決之問題]
近年來,作為焊膏所含之焊料合金,就環境負荷之觀點而言,使用不含鉛之無鉛焊料合金。作為無鉛焊料合金,例如可列舉:Sn-Ag-Cu系合金(SAC系合金)、Sn-Cu系合金、Sn-Bi系合金、Sn-Zn系合金等。此種無鉛焊料合金與共晶焊料合金相比熔點較高,因此,於與先前之助焊劑一起使用之情形時,存在容易產生焊料球之問題。
本發明係鑒於上述情況完成者,其課題在於提供一種於與焊料合金一起使用之情形時,能夠抑制焊料球之產生之助焊劑、及包含該助焊劑之焊膏。
[解決問題之技術手段]
本發明之助焊劑係用於焊接者,且含有包含聚醯胺化合物之搖變劑、及包含二醇醚系溶劑之溶劑,上述聚醯胺化合物於紫外可見吸收光譜中,於波長240~500 nm之間觀察到UV(Ultraviolet,紫外線)吸收。
本發明之助焊劑中之上述聚醯胺化合物之含量相對於助焊劑整體,較佳為0.1~10質量%。
本發明之助焊劑中之上述二醇醚系溶劑較佳為選自由二乙二醇單己醚、二乙二醇2-乙基己醚、三丙二醇單丁醚、二丙二醇單正丁醚、及三乙二醇單丁醚所組成之群中之至少一種。
本發明之助焊劑中之上述二醇醚系溶劑之含量相對於助焊劑整體,較佳為20~60質量%。
本發明之焊膏含有上述助焊劑及焊料合金。
本發明之焊膏中之上述焊料合金可為無鉛焊料合金。
以下,對本發明之實施形態之助焊劑及焊膏進行說明。
<助焊劑>
(搖變劑)
本實施形態之助焊劑包含於紫外可見吸收光譜中,於波長240~500 nm之間觀察到UV吸收之聚醯胺化合物作為搖變劑。此種聚醯胺化合物於紫外可見吸收光譜中之最大吸收波長較佳為240~500 nm,更佳為240~300 nm。作為於紫外可見吸收光譜中,於波長240~500 nm之間觀察到UV吸收之聚醯胺化合物,例如可列舉主鏈包含苯環、萘環等環式化合物之芳香族聚醯胺化合物(半芳香族聚醯胺化合物或全芳香族聚醯胺化合物)等。再者,該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。作為上述聚醯胺化合物,以商品名表示例如可列舉:JH-180(伊藤製油公司製造);MX-Nylon♯6000、MX-Nylon s6000、MX-Nylon k6000、MX-Nylon♯7000、MX-Nylon s7000、MX-Nylon k7000(以上為三菱瓦斯化學公司製造);Arlen(三井化學公司製造);Vestamid HT plus M1000、Vestamid HT plus M3000(以上為Daicel-Evonik公司製造)等。該等中,就聚醯胺化合物之熔融溫度、對助焊劑之溶解性及操作容易度之觀點而言,上述聚醯胺化合物較佳為JH-180。
此處,紫外可見吸收光譜可利用先前公知之方法進行測定,例如可使用紫外可見近紅外分光光度計(日本分光公司製造之V-670),於下述條件下進行測定。
測定溶劑:1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇
樣品濃度:1 mg/mL
掃描速度:400 nm/min
初始波長:500 nm
結束波長:240 nm
上述聚醯胺化合物之含量相對於助焊劑整體,較佳為0.1質量%以上,更佳為1.0質量%以上。又,上述聚醯胺化合物之含量相對於助焊劑整體,較佳為10質量%以下,更佳為7.0質量%以下。再者,於包含2種以上之上述聚醯胺化合物之情形時,上述含量為上述聚醯胺化合物之合計含量。
本實施形態之助焊劑亦可含有上述聚醯胺化合物以外之其他搖變劑。作為其他搖變劑,並無特別限定,例如可列舉:雙醯胺化合物、脂肪族聚醯胺化合物、氫化蓖麻油、高嶺土、膠體二氧化矽、有機膨潤土、玻璃料等。該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。其他搖變劑之含量相對於搖變劑整體,較佳為80質量%以下,更佳為40質量%以下,進而較佳為不含其他搖變劑。
(溶劑)
本實施形態之助焊劑包含二醇醚系溶劑作為溶劑。二醇醚系溶劑係指分子內具有羥基及醚基兩者之溶劑。作為二醇醚系溶劑,例如可列舉:二乙二醇單己醚、二乙二醇2-乙基己醚、三丙二醇單丁醚、二丙二醇單正丁醚、三乙二醇單丁醚、二乙二醇二丁醚(diethylene glycol dibutyl ether)(二乙二醇二丁醚(dibutyl diglycol))、二乙二醇單丁醚(diethylene glycol monobutyl ether)(二乙二醇單丁醚(butyl diglycol))、乙二醇單苯醚(苯基乙二醇)、二乙二醇單苯醚(苯基二乙二醇)、丙二醇單苯醚(苯基丙二醇)等。該等中,二醇醚系溶劑較佳為選自由二乙二醇單己醚、二乙二醇2-乙基己醚、三丙二醇單丁醚、二丙二醇單正丁醚、及三乙二醇單丁醚所組成之群中之至少一種。再者,二醇醚系溶劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
二醇醚系溶劑之含量相對於助焊劑整體,較佳為20質量%以上,更佳為60質量%以上。又,二醇醚系溶劑之含量相對於助焊劑整體,較佳為35質量%以下,更佳為45質量%以下。再者,於包含2種以上之二醇醚系溶劑之情形時,上述含量為二醇醚系溶劑之合計含量。
本實施形態之助焊劑亦可含有二醇醚系溶劑以外之其他溶劑。作為其他溶劑,並無特別限定,例如可列舉:正己烷、異己烷、正庚烷等脂肪族系化合物;乙酸異丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等酯類;甲基乙基酮、甲基正丙基酮、二乙基酮等酮類;乙醇、正丙醇、異丙醇、異丁醇、辛二醇等醇類等。該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。其他溶劑之含量相對於溶劑整體,較佳為80質量%以下,更佳為40質量%以下,進而較佳為不含其他溶劑。
(樹脂)
就提高焊料潤濕性之觀點而言,本實施形態之助焊劑亦可進而含有樹脂。作為樹脂,例如可列舉:松香系樹脂、合成樹脂等。作為松香系樹脂,並無特別限定,例如可使用選自松香及松香衍生物(例如氫化松香、聚合松香、歧化松香、丙烯酸改性松香等)中之1種以上之松香系樹脂。又,作為合成樹脂,並無特別限定,可使用公知之合成樹脂。該等中,就使助焊劑活化之觀點而言,樹脂較佳為選自氫化松香、酸改性松香及松香酯中之1種以上。再者,樹脂可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
樹脂之含量相對於助焊劑整體,較佳為30質量%以上,更佳為40質量%以上。又,樹脂之含量相對於助焊劑整體,較佳為70質量%以下,更佳為50質量%以下。再者,於包含2種以上之樹脂之情形時,上述含量為樹脂之合計含量。
(活性劑)
就提高焊料之熔融性之觀點而言,本實施形態之助焊劑亦可進而含有活性劑。作為活性劑,並無特別限定,例如可使用有機酸、鹵素化合物、胺鹵素鹽、乙烯醚聚合物等。作為有機酸,例如可列舉:戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、硬脂酸、苯甲酸、十二烷二酸、琥珀酸、順丁烯二酸、異三聚氰酸等。作為鹵素化合物,可列舉:2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇、三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸等。又,作為胺鹵素鹽之胺,可列舉:二乙基胺、二丁基胺、三丁基胺、二苯基胍、環己基胺等。作為胺鹵素鹽之鹵素,可列舉:氟、氯、溴、碘系化合物等。再者,該等活性劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
活性劑之含量相對於助焊劑整體,較佳為0.5質量%以上,更佳為2.0質量%以上。又,活性劑之含量相對於助焊劑整體,較佳為20質量%以下,更佳為10質量%以下。再者,於包含2種以上之活性劑之情形時,上述含量為活性劑之合計含量。
本實施形態之助焊劑例如亦可含有抗氧化劑、界面活性劑、消泡劑、防腐劑等作為其他添加材。
本實施形態之助焊劑藉由含有包含聚醯胺化合物之搖變劑、及包含二醇醚系溶劑之溶劑,而於與焊料合金一起使用之情形時,可抑制焊料球之產生,上述聚醯胺化合物於紫外可見吸收光譜中,於波長240~500 nm之間觀察到UV吸收。
本實施形態之助焊劑中之上述聚醯胺化合物之含量相對於助焊劑整體為0.1~10質量%,藉此,於與焊料合金一起使用之情形時,可進一步抑制焊料球之產生。
本實施形態之助焊劑中之二醇醚系溶劑為選自由二乙二醇單己醚、二乙二醇2-乙基己醚、三丙二醇單丁醚、二丙二醇單正丁醚、及三乙二醇單丁醚所組成之群中之至少一種,藉此,於與焊料合金一起使用之情形時,可進一步抑制焊料球之產生。
本實施形態之助焊劑中之二醇醚系溶劑之含量相對於助焊劑整體為20~60質量%,藉此,於與焊料合金一起使用之情形時,可進一步抑制焊料球之產生。
本實施形態之助焊劑例如可藉由如下方式獲得:將溶劑、搖變劑、以及視需要之樹脂、活性劑、及其他添加材投入至加熱容器中後,加熱至160~180℃,藉此使全部原料熔解,最後冷卻至室溫。
<焊膏>
本實施形態之焊膏含有上述助焊劑及焊料合金。更具體而言,上述焊膏藉由混合焊料合金粉末及上述助焊劑而獲得。上述助焊劑之含量相對於上述焊膏整體,較佳為5~20質量%。又,上述焊料合金粉末之含量相對於上述焊膏整體,較佳為80~95質量%。
作為上述焊料合金,並無特別限定,例如可列舉:無鉛焊料合金、含鉛之焊料合金,但就降低環境負荷之觀點而言,較佳為無鉛焊料合金。作為上述無鉛焊料合金,例如可列舉包含錫、銀、銅、銦、鋅、鉍、銻等之合金。更具體而言,可列舉:Sn/Ag、Sn/Ag/Cu、Sn/Cu、Sn/Ag/Bi、Sn/Bi、Sn/Ag/Cu/Bi、Sn/Sb、Sn/Zn/Bi、Sn/Zn、Sn/Zn/Al、Sn/Ag/Bi/In、Sn/Ag/Cu/Bi/In/Sb、In/Ag等合金。
本實施形態之焊膏藉由含有上述助焊劑及焊料合金,可抑制焊料球之產生。
本實施形態之焊膏中之焊料合金即便為無鉛焊料合金,亦可抑制焊料球之產生。
[實施例]
以下,對本發明之實施例進行說明,但本發明並不限定於以下實施例。
<焊膏之製作>
將表1所示之調配量之各原料投入至加熱容器中,加熱至180℃,藉此使全部原料熔解。其後,冷卻至室溫,藉此獲得均一分散之助焊劑。再者,表1所示之各調配量與助焊劑所含之各成分之含量相等。繼而,以各助焊劑成為11.8質量%,焊料粉(Sn-3.0 wt% Ag-0.5 wt% Cu)成為88.2質量%之方式將其等加以混合,獲得各實施例及各比較例之焊膏。
表1 | ||||||||||||||||
紫外可見吸收光譜中有無UV吸收(波長240~500 nm之間) | 實施例 | 比較例 | ||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||||
調配量(質量%) | 樹脂 | KE-604 | - | 52.1 | 52.1 | 52.1 | 52.1 | 52.1 | 53.3 | 52.8 | 51.5 | 52.1 | 52.1 | 52.1 | 52.8 | 52.1 |
搖變劑 | 聚醯胺化合物 | 有(最大吸收波長260 nm) | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 1.6 | 2.6 | 5.1 | - | - | 3.7 | 2.6 | 3.7 | |
J-530 | 無 | - | - | - | - | - | - | - | - | 3.7 | - | - | - | - | ||
TALEN VA-79 | 無 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 3.7 | - | - | - | ||
溶劑 | 二乙二醇單己醚 | - | 41.8 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
二乙二醇2-乙基己醚 | - | - | 41.8 | - | - | - | - | - | - | 41.8 | 41.8 | - | - | - | ||
Dowanol TPnB | - | - | - | 41.8 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
二丙二醇單丁醚 | - | - | - | - | 41.8 | - | 42.7 | 42.2 | 41.1 | - | - | - | - | - | ||
三乙二醇單丁醚 | - | - | - | - | - | 41.8 | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
四乙二醇二甲醚 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 41.8 | 42.2 | - | ||
辛二醇 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 41.8 | ||
活性劑 | 己二酸 | - | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | |
癸二酸 | - | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.5 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | ||
TAIC6B | - | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
評價結果 | 焊料球之產生 | 個數(個) | 1 | 2 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | 0 | 9 | 11 | 6 | 9 | - | |
判定 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | - |
將表1所示之各原料之詳情示於以下。
KE-604:酸改性松香,荒川化學工業公司製造
聚醯胺化合物:於紫外可見吸收光譜中,於波長240~500 nm之間觀察到UV吸收之聚醯胺化合物(最大吸收波長:260 nm)
J-530:雙醯胺化合物,伊藤製油公司製造
TALEN VA-79:脂肪族聚醯胺化合物,共榮社化學公司製造
二乙二醇單己醚:二乙二醇單己醚,日本乳化劑公司製造
二乙二醇2-乙基己醚:二乙二醇2-乙基己醚,日本乳化劑公司製造
Dowanol TPnB:三丙二醇單丁醚,Dow Chemical公司製造
二丙二醇單丁醚:二丙二醇單正丁醚,日本乳化劑公司製造
三乙二醇單丁醚:三乙二醇單丁醚,日本乳化劑公司製造
四乙二醇二甲醚:四乙二醇二甲醚,日本乳化劑公司製造
辛二醇:辛二醇,KH Neochem公司製造
己二酸:己二酸,住友化學公司製造
癸二酸:癸二酸,伊藤製油公司製造
TAIC6B:三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸,日本化成公司製造
<焊料球產生之評價>
(試驗基板之製作)
首先,準備尺寸100 mm×100 mm、厚度1.6 mm之基板,於下述(i)及(ii)所示之假定預熱時及焊料熔融時之溫度條件下進行熱處理。再者,熱處理按照(i)→(ii)→(i)→(ii)之順序進行2個循環。
<溫度條件>
(i)預熱時
升溫速度:1.0~3.0℃/秒
預熱溫度:150~190℃/60~100秒
加熱環境:大氣氛圍
(ii)焊料熔融時
升溫速度:1.0~2.0℃/秒
熔融溫度:219℃以上30秒以上
峰溫度:230~250℃
加熱環境:大氣氛圍
繼而,將各實施例及各比較例之焊膏塗佈於經熱處理之基板表面上不同之2個位置。所塗佈之焊膏均為尺寸為4.0 mm×3.0 mm之長方形,厚度為120 μm。繼而,以橫跨塗佈於不同之2個位置之焊膏之方式搭載零件(6330R 型號:RK73B3ATTE130J 製造商:KOA),於上述溫度條件下進行加熱。再者,加熱按照(i)→(ii)之順序進行。
(焊料球個數之計數)
使用X射線透過裝置(TUX-3100,MARS TOHKEN公司製造)拍攝加熱後之基板中之零件搭載部位。拍攝條件設為管電壓75.0 V、管電流65.0 μA、燈絲電流3.130 A、倍率10.9倍。其後,根據所拍攝之照片,以目視對產生之焊料球之個數進行計數。將結果示於表1。再者,將產生之焊料球之個數為5個以下之焊膏判定為合格。
由表1之結果可知,滿足本發明之所有要件之各實施例之焊膏能夠抑制焊料球之產生。
另一方面,可知,未包含於紫外可見吸收光譜中,於波長240~500 nm之間觀察到UV吸收之聚醯胺化合物作為助焊劑之搖變劑之比較例1及2之焊膏產生較多焊料球。
又,可知,使用包含四乙二醇二甲醚作為溶劑,但不含二醇醚系溶劑之助焊劑之比較例3及4之焊膏產生較多焊料球。再者,使用包含辛二醇作為溶劑,但不含二醇醚系溶劑之助焊劑之比較例5中,助焊劑嚴重凝膠化而成為牢固之固體狀,無法製作焊膏,因此未進行測定。
[相關申請案之相互參照]
本申請案主張日本專利特願2019-10154號之優先權,藉由引用將其併入至本申請案說明書之記載。
Claims (6)
- 一種助焊劑,其係用於焊接者,且含有: 搖變劑,其包含聚醯胺化合物,上述聚醯胺化合物於紫外可見吸收光譜中,於波長240~500 nm之間觀察到UV吸收;及 溶劑,其包含二醇醚系溶劑。
- 如請求項1之助焊劑,其中上述聚醯胺化合物之含量相對於助焊劑整體為0.1~10質量%。
- 如請求項1或2之助焊劑,其中上述二醇醚系溶劑為選自由二乙二醇單己醚、二乙二醇2-乙基己醚、三丙二醇單丁醚、二丙二醇單正丁醚、及三乙二醇單丁醚所組成之群中之至少一種。
- 如請求項1至3中任一項之助焊劑,其中上述二醇醚系溶劑之含量相對於助焊劑整體為20~60質量%。
- 一種焊膏,其含有如請求項1至4中任一項之助焊劑、及焊料合金。
- 如請求項5之焊膏,其中上述焊料合金為無鉛焊料合金。
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