TWI450880B - 多胺、羧酸助熔劑組成物及焊接方法 - Google Patents

多胺、羧酸助熔劑組成物及焊接方法 Download PDF

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Description

多胺、羧酸助熔劑組成物及焊接方法
本發明係關於一種助熔劑組成物，包括下列初始組分：羧酸；以及式(I)所示之多胺助熔劑，其中，R1 、R2 、R3 和R4 係獨立選自氫、經取代之C1-80 烷基、未經取代之C1-80 烷基、經取代之C7-80 芳基烷基和未經取代之C7-80 芳基烷基；其中，R7 係選自具有至少兩個三級碳之未經取代之C5-80 烷基、具有至少兩個三級碳之經取代之C5-80 烷基、具有至少兩個三級碳之未經取代之C12-80 芳基烷基和具有至少兩個三級碳之經取代之C12-80 芳基烷基；以及，其中，式(I)所示之兩個氮原子係分開鍵結於R7 之該至少兩個三級碳中之一者；限制條件為當式(I)所示之多胺助熔劑係以式(Ia)表示時，R1 、R2 、R3 和R4 中的0至3者為氫。本發明復關於一種焊接電氣接點的方法。
焊接程序含括人工手動焊接法至自動焊接法。在焊接程序(人工焊接法與自動焊接法兩種)使用助熔劑材料亦為眾人所知。實際上，單獨焊接的使用通常不會產生可接受的電氣互連(electrical interconnection)。助熔劑材料在焊接 過程中提供多種功能。例如，助熔劑材料作用為除去可能已生成於金屬接點(例如焊接區域、接觸墊、接觸針、鍍銅之通孔)的任何氧化物；加強焊料至金屬接點之濕潤性。
在焊接過程中，有多種方法已經用於將助熔劑材料施加至金屬接點的表面。在某些方法中，使用含有焊料之助熔劑材料。例如，該等經組合之材料已以併入助熔劑材料芯之環形線形式提供。當該焊料加熱熔融時，在該芯之助熔劑材料被活化，而助熔欲藉由熔融焊料互連的表面。焊料糊亦為已知，其中助熔劑材料與焊料粉末係經混煉(compounded)而在該糊中形成焊料粒子之大體上勻相之安定懸浮液。
一種商業上獨特之自動焊接法的應用係半導體裝置的製造。亦即，回焊程序係常被用於半導體裝置的自動生產，其中，半導體晶片係安裝於印刷電路板(PCB)上。在某些該自動生產方法中，使用例如，網版印刷或模板印刷而將焊料糊施加至印刷電路板。然後使該半導體晶片與PCB接觸並加熱焊料糊以使該糊內焊料回焊，而於半導體晶片與PCB間產生電氣互連。可藉由，例如，將焊料糊暴露於紅外光或於烘箱中加熱而促進該加熱。在某些應用中，該半導體晶片/PCB組裝件係進一步經實質上填充於半導體晶片與PCB間之填隙的底填充材料處理，以封裝該互連。
由於對大量製造含有持續複雜化和微小化之電路的電子裝置有需求，已出現快速且自動焊接程序，像是例如，彼等併入拾浸(pick and dip)程序者。在該程序中，助熔劑 可藉由將半導體晶片的電氣接點部沈浸於助熔劑浴中而施加至半導體晶片上的複數個電氣接點。在半導體晶片上的經助熔劑塗覆之電氣接點可再與包括對應的電氣接點與焊料球的PCB接觸。然後該焊料球可被加熱以回焊互連該半導體晶片與PCB。或者，該拾浸程序可被施用於有電氣接點與預施焊料之裝置組件。在這些程序中，預施焊料係經助熔劑材料沈浸包覆後與對應的電氣接點接觸且加熱至回焊，形成電氣互連。許多電子組件適合該後述製程類別，這是因為他們以載於組件上之足夠的焊料製造，以促進該組件與另一電子組件(例如PCB)之互連。
在多數情況中，商業上可得之助熔劑的使用將在焊接區留下離子性殘留物，其可能會非所欲地導致電路腐蝕及短路。因此，在形成焊接互連後需要額外的程序步驟以去除該等殘留物。在半導體裝置製造過程中，在半導體晶片與PCB間所形成的焊接連接在半導體晶片與PCB之間造成相對小之間隙(例如，小於4密耳(mil))。因此，在焊接程序後殘留於焊接區上的離子性殘留物相當難以去除(即清洗)。即使在焊接區是可觸及的(因此，有助清洗操作)程序中，該清洗操作仍會造成環境相關議題，包含於清洗操作期間產生之廢料的處理。
一些具有低固體含量之低殘留物免清洗助熔劑在商業上是可購得的。Duchesne等人已於美國專利申請案公開第20100175790號揭露一種助熔劑組成物，其聲稱在焊接電子組件時能實質上減少或實質上除去助熔劑殘留物。 Duchesne等人揭露一種包括助熔劑之物料組成物，其中，該助熔劑基本上由以下組合構成：(a)助熔劑；以及(b)溶劑；其中，該助熔劑係(1)包括酮酸；或(2)包括酯酸；或(3)包括該酮酸與該酯酸之混合物；及其中，該溶劑包括選自多元醇或其混合物之黏性溶劑，及選自單元醇或其混合物之非黏性溶劑之混合物。
儘管如此，仍有非固化性、有助於信賴的焊接連接與可客製化而易於與習用之以環氧化物為主之底填充劑相容之助熔劑的需求。
本發明提供一種助熔劑組成物，包括下列初始組分：羧酸；以及，式(I)所示之多胺助熔劑：
其中，R1 、R2 、R3 和R4 係獨立選自氫、經取代之C1-80 烷基、未經取代之C1-80 烷基、經取代之C7-80 芳基烷基和未經取代之C7-80 芳基烷基；其中，R7 係選自具有至少兩個三級碳之未經取代之C5-80 烷基、具有至少兩個三級碳之經取代之C5-80 烷基、具有至少兩個三級碳之未經取代之C12-80 芳基烷基和具有至少兩個三級碳之經取代之C12-80 芳基烷基；以及其中，式(I)所示之兩個氮原子係分開鍵結於R7 之該至少兩個三級碳中之一者；限制條件為當式(I)所示之多胺助熔劑係以式(Ia)表示時：
R1 、R2 、R3 和R4 中的0至3者為氫。
本發明提供一種助熔劑組成物，包括下列初始組分：羧酸；，以及，如式(I)所示之多胺助熔劑，其中，R1 、R2 、R3 和R4 係獨立選自氫、經取代之C1-80 烷基、未經取代之C1-80 烷基、經取代之C7-80 芳基烷基和未經取代之C7-80 芳基烷基；其中，R7 係選自具有至少兩個三級碳之未經取代之C5-80 烷基、具有至少兩個三級碳之經取代之C5-80 烷基、具有至少兩個三級碳之未經取代之C12-80 芳基烷基和具有至少兩個三級碳之經取代之C12-80 芳基烷基；以及其中，式(I)所示之兩個氮原子係分開鍵結於R7 之該至少兩個三級碳中之一者；其中，R1 、R2 、R3 和R4 中的0至3者為氫。
本發明提供一種將焊料施加至電氣接點的方法，包括：提供電氣接點；提供本發明之助熔劑組成物；施加該助熔劑組成物至該電氣接點；提供焊料；熔融該焊料；以及，以該熔融焊料置換該施加至該電氣接點之助熔劑組成物；其中，該熔融焊料與該電氣接點產生物理性接觸並鍵連結至該電氣接點。
本發明之助熔劑組成物係設計成易於與各種底填充劑組成物相容，以使焊接表面較佳在施加底填充組成物之前不需要清洗，以形成完工的電氣接合。
在本文與隨附的申請專利範圍中所用之「免清洗助熔劑組成物」一詞意指助熔劑組成物表現出具有<0.5wt%之鹵化物含量的低、或無助熔劑殘留物活性(亦即，多胺助熔劑在IPC J-STD-004B標準下被分類為ORL1或ORL0)。
在本文與隨附的申請專利範圍中所用之「無流動底填充劑組成物」一詞意指助熔劑組成物具有焊料助熔活性與潛在固化性以促進經焊接互連之封裝。
在本文與隨附的申請專利範圍中關於可固化底填充劑配方(在單包裝系統中)所用之「儲存安定性」一詞意指於55℃儲存一週後可固化底填充劑配方之黏度增加少於5%，其中，該黏度係使用Brookfield DV-I+黏度計於20℃使用設定於100rpm之Brookfield #S00轉軸測定。
在本文與隨附的申請專利範圍中關於可固化底填充劑配方所用之「儲存安定」一詞意指可固化底填充劑配方具有儲存安定性。
本發明之助熔劑組成物包括(基本上組成為)下列初始組份：羧酸；以及，式(I)所示之多胺助熔劑。較佳地，該多胺助熔劑組成物為非固化性組成物(即，其中該多胺助熔劑不含每分子具有能在焊接條件下反應以產生分子間共價鍵結之二個或更多個反應性官能基之化合物；且其中該多 胺助熔劑於每分子不具有能在焊接條件下反應以產生分子間共價鍵結之二個或更多個反應性官能基。
較佳地，本發明之助熔劑組成物所用之羧酸，係選自C8-20 脂肪族單羧酸；C2-20 脂肪族二羧酸；C6-20 芳香族羧酸；以及其混合物。更佳地，本發明之助熔劑組成物所用之羧酸，係選自辛酸；壬酸；十一烷酸；十二烷酸；十三烷酸；十四烷酸；十五烷酸；十六烷酸；十七烷酸；硬脂酸；羥基硬脂酸；油酸；亞麻油酸；α-次亞麻油酸；二十烷酸；草酸；丙二酸；琥珀酸；蘋果酸；戊二酸；己二酸；庚二酸；辛二酸；苯甲酸；鄰苯二甲酸；間苯二甲酸；對苯二甲酸；1,2.3-苯三甲酸；偏苯三甲酸；均苯三甲酸；1,2,3,5-苯四甲酸；1,2,3,4-苯四甲酸；1,2,4,5-苯四甲酸；蜜臘酸；甲基苯甲酸；茬甲酸；2,3-二甲基苯甲酸；均三甲基苯甲酸；1,2,3,4-苯四甲酸；肉桂酸；水楊酸；苯甲酸(如，苯甲酸；2,3-二羥基苯甲酸；2,4-二羥基苯甲酸；2,5-二羥基苯甲酸(龍膽酸)；2,6-二羥基苯甲酸；3,5-二羥基苯甲酸；3,4,5-三羥基苯甲酸(沒食子酸))；萘甲酸(如，萘甲酸；1,4-二羥基-2-萘甲酸；3,5-二羥基-2-萘甲酸；3,7-二羥基-2-萘甲酸))；酸式酚酞；雙酚酸；以及其混合物。再更佳地，本發明之助熔劑組成物所用之羧酸，係選自萘甲酸(如，萘甲酸；1,4-二羥基-2-萘甲酸；3,5-二羥基-2-萘甲酸；3,7-二羥基-2-萘甲酸)；硬脂酸；羥基硬脂酸；油酸；亞麻油酸；α-次亞麻油酸；和二十烷酸；以及其混合物。又再更佳地，本發明之助熔劑組成物所用之羧酸，係選自萘甲酸 (如，萘甲酸；1,4-二羥基-2-萘甲酸；3,5-二羥基-2-萘甲酸；3,7-二羥基-2-萘甲酸)；硬脂酸；羥基硬脂酸；油酸；以及其混合物。最佳地，本發明之助熔劑組成物所用之羧酸，係選自萘甲酸；C18 羧酸以及其混合物；其中，萘甲酸係選自1,4-二羥基-2-萘甲酸；3,5-二羥基-2-萘甲酸；以及C18 羧酸係選自硬脂酸；羥基硬脂酸；及油酸。
用於本發明之助熔劑組成物之多胺助熔劑係依據式(I)所示，其中，R1 、R2 、R3 和R4 係獨立選自氫、經取代之C1-80 烷基、未經取代之C1-80 烷基、經取代之C7-80 芳基烷基和未經取代之C7-80 芳基烷基(較佳地，其中R1 、R2 、R3 和R4 係獨立選自氫、經取代之C1-20 烷基、未經取代之C1-20 烷基、經取代之C7-30 芳基烷基和未經取代之C7-30 芳基烷基)，限制條件為當式(I)所示之多胺助熔劑係以式(Ia)表示時，R1 、R2 、R3 和R4 中的0至3者為氫。較佳地，R1 、R2 、R3 和R4 中的0至3者為氫。更佳地，R1 、R2 、R3 和R4 中的1至3者為氫。再更佳地，R1 、R2 、R3 和R4 中的2至3者為氫。又再更佳地，R1 、R2 、R3 和R4 中的2者為氫。最佳地，R1 和R2 中的1者為氫且R3 和R4 中的1者為氫。依據式(I)之多胺助熔劑之R1 、R2 、R3 和R4 基團較佳係選擇為：提供多胺助熔劑於給定應用上具有所欲之流變性質；促進與羧酸錯合之助熔的形成；視需要地，使助熔劑與用於遞送至待焊表面之給定溶劑套組相容；以及，視需要地，使助熔劑與用於焊接後之給定封裝組成物(例如，環氧樹脂)相容以形成封裝焊接接合(例如，用於常見之覆晶底填充應用)。 較佳地，依據式(I)之多胺助熔劑之R1 、R2 、R3 和R4 基團係經選擇而使該多胺助熔劑與給定封裝樹脂相容，以使得該多胺助熔劑組成物可為免清洗助熔劑組成物或為可固化底填充劑配方之成份。此外，依據式(I)之多胺助熔劑之R1 、R2 、R3 和R4 基團較佳係經選擇以使該多胺助熔劑具有經微分掃描熱量法(differential scanning calorimetry)測定之沸點溫度為125℃(較佳為250℃，更佳為325℃)以及經熱重分析(thermogravimetric analysis,TGA)測定於自25℃起升溫速度為10℃/分鐘加溫至250℃時之重量損失百分比為10wt%。
更佳地，用於本發明之助熔劑組成物之多胺助熔劑係依據式(I)所示；其中，R1 、R2 、R3 和R4 係獨立選自氫、經取代之C1-80 烷基、未經取代之C1-80 烷基、經取代之C7-80 芳基烷基和未經取代之C7-80 芳基烷基；其中，該經取代之C1-80 烷基與經取代之C7-80 芳基烷基之取代基係選自-OH基、-OR5 基、-CH2 -O-R5 -基、-CH2 -O-R5 基、-C(O)R5 基、-CHO基、-COOR5 基、-OC(O)OR5 基、-S(O)(O)R5 基、-S(O)R5 基、-S(O)(O)NR5 2 基、-OC(O)NR6 2 基、-C(O)NR6 2 基、-CN基、-N(R6 )-基和-NO2 基中之至少一者；其中，R5 係選自C1-28 烷基、C3-28 環烷基、C6-15 芳基、C7-28 芳基烷基和C7-28 烷基芳基；其中，R6 係選自氫、C1-28 烷基、C3-28 環烷基、C6-15 芳基、C7-28 芳基烷基和C7-28 烷基芳基；及其中，R1 、R2 、R3 和R4 中的0至3者為氫。該經取代之C1-80 烷基和經取代之C7-80 芳基烷基可含有該等取代基之組合。舉例來說，該 經取代之C1-80 烷基和經取代之C7-80 芳基烷基可：含有多於一個相同類型之取代基(例如，兩個-OH基)；含有多於一種類型之取代基(例如，一個-OH基與一個-CH2 -O-R5 -基)；含有多於一種類型之取代基與多於一個相同類型之取代基(例如，兩個-OH基與兩個-CH2 -O-R5 -基)。較佳地，R1 、R2 、R3 和R4 中的1至3者為氫。更佳地，R1 、R2 、R3 和R4 中的2至3者為氫。再更佳地，R1 、R2 、R3 和R4 中的2者為氫。最佳地，R1 與R2 中的1者為氫且R3 和R4 中的1者為氫。
再更佳地，用於本發明之助熔劑組成物之多胺助熔劑係依據式(I)所示；其中，R1 、R2 、R3 和R4 係獨立選自氫、經取代之C1-20 烷基、未經取代之C1-20 烷基、經取代之C7-30 芳基烷基和未經取代之C7-30 芳基烷基；其中，該經取代之C1-20 烷基和經取代之C7-30 芳基烷基之取代基係選自-OH基、-OR8 基、-COR8 -基、-COR8 基、-C(O)R8 基、-CHO基、-COOR8 基、-OC(O)OR8 基、-S(O)(O)R8 基、-S(O)R8 基、-S(O)(O)NR8 2 基、-OC(O)NR9 2 基、-C(O)NR9 2 基、-CN基、-N(R9 )-基和-NO2 基中之至少一者；其中，R8 係選自C1-19 烷基、C3-19 環烷基、C6-15 芳基、C7-19 芳基烷基和C7-19 烷基芳基；其中，R9 係選自氫、C1-19 烷基、C3-19 環烷基、C6-15 芳基、C7-19 芳基烷基和C7-19 烷基芳基；以及其中，R1 、R2 、R3 和R4 中的0至3者為氫。該經取代之C1-20 烷基和經取代之C7-30 芳基烷基可含有該等取代基之組合。舉例來說，該經取代之C1-20 烷基和經取代之C7-30 芳基烷基可：含有多於一個相同類型之取代基(例如，兩個-OH基)；含有多於一 種類型之取代基(例如，一個-OH基與一個-COR8 -基)；含有多於一種類型之取代基與多於一個相同類型之取代基(例如，兩個-OH基與兩個-COR8 -基)。較佳地，R1 、R2 、R3 和R4 中的1至3者為氫。更佳地，R1 、R2 、R3 和R4 中的2至3者為氫。再更佳地，R1 、R2 、R3 和R4 中的2者為氫。最佳地，R1 與R2 中的1者為氫且R3 和R4 中的1者為氫。
又再更佳地，用於本發明之助熔劑組成物之多胺助熔劑係依據式(I)所示；其中，R1 、R2 、R3 和R4 係獨立選自氫、-CH2 CH(OH)R10 和-CH2 CH(OH)CH2 -O-R10 基；其中，R10 係選自氫、C1-28 烷基、C3-28 環烷基、C6-16 芳基、C7-28 芳基烷基和C7-28 烷基芳基(較佳地，其中R10 係選自C5-10 烷基、C6-16 芳基和C7-16 烷基芳基；最佳地，其中R10 係選自C8 烷基、C7 烷基芳基和萘基)；以及其中，R1 、R2 、R3 和R4 中的0至3者為氫。較佳地，R1 、R2 、R3 和R4 中的1至3者為氫。更佳地，R1 、R2 、R3 和R4 中的2至3者為氫。再更佳地，R1 、R2 、R3 和R4 中的2者為氫。最佳地，R1 與R2 中的1者為氫且R3 和R4 中的1者為氫。
較佳地，用於本發明之助熔劑組成物之多胺助熔劑係依據式(I)所示；其中，R7 係選自具有至少兩個三級碳之未經取代之C5-80 烷基、具有至少兩個三級碳之經取代之C5-80 烷基、具有至少兩個三級碳之未經取代之C12-80 芳基烷基和具有至少兩個三級碳之經取代之C12-80 芳基烷基(更佳地，其中R7 係選自具有至少兩個三級碳之未經取代之C5-20 烷基、具有至少兩個三級碳之經取代之C5-20 烷基、具有至少 兩個三級碳之未經取代之C12-50 芳基烷基和具有至少兩個三級碳之經取代之C12-50 芳基烷基；再更佳地，其中R7 係選自具有至少兩個三級碳之未經取代之C5-15 烷基、具有至少兩個三級碳之經取代之C12-50 烷基、具有至少兩個三級碳之未經取代之C12-50 芳基烷基和具有至少兩個三級碳之經取代之C12-50 芳基烷基)；其中，該經取代之C5-80 烷基和該經取代之C12-80 芳基烷基之取代基係選自-OH基、-OR11 基、-COR11 -基、-COR11 基、-C(O)R11 基、-CHO基、-COOR11 基、-OC(O)OR11 基、-S(O)(O)R11 基、-S(O)R11 基、-S(O)(O)NR11 2 基、-OC(O)NR12 2 基、-C(O)NR12 2 基、-CN基、-N(R12 )-基和-NO2 基中之至少一者；其中，R11 係選自C1-75 烷基、C3-75 環烷基、C6-75 芳基、C7-75 芳基烷基和C7-75 烷基芳基；其中，R12 係選自氫、C1-75 烷基、C3-75 環烷基、C6-75 芳基、C7-75 芳基烷基和C7-75 烷基芳基。較佳地，式(I)所示之兩個氮原子係經4至8個碳之橋基分離(更佳地，經4至6個碳之橋基分離；最佳地，經5個碳之橋基分離)；其中，該橋基為氮原子間含有最少碳原子數之鏈段。
較佳地，本發明之助熔劑組成物，包括下列初始組分：羧酸以及式(I)所示之多胺助熔劑，其助熔劑之胺氮與羧酸之酸含量(-COOH)的當量比為1：1至20：1(更佳為1：1至10：1；最佳為1：1至4：1)。較佳地，當羧酸與式(I)所示之多胺助熔劑組合時，形成助熔錯合物。較佳地，該形成之助熔錯合物為酸-鹼錯合物。較佳地，藉由使用熱重分析(TGA)，自25℃起升溫速度為10℃/分鐘加溫至230℃ 時，該助熔錯合物具有重量損失百分率為25 wt%(更佳為20 wt%；最佳為15 wt%)。
本發明之助熔劑組成物視需要地復包括溶劑。溶劑係視需要地包含於本發明之助熔劑組成物，以促進多胺助熔劑遞送至一個或多個待焊表面。較佳地，該助熔劑組成物含有8至95 wt%之溶劑。本發明之助熔劑組成物所用之溶劑較佳係選自下列有機溶劑：烴類(例如，十二烷、十四烷)；芳香烴類(例如，苯、甲苯、二甲苯、三甲基苯、苯甲酸丁酯、十二基苯)；酮類(例如，甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮)；醚類(四氫呋喃、1,4-二烷四氫呋喃、1,3-二氧雜環戊烷、二丙二醇二甲醚)；醇類(例如，2-甲氧基-乙醇、2-丁氧基乙醇、甲醇、乙醇、異丙醇、α-萜品醇、苯甲醇、2-己基癸醇)；酯類(例如，乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸丁酯、己二酸二乙酯、酞酸二乙酯、二乙二醇單丁基乙酸酯、d,1-乳酸乙酯、2-羥基異丁酸甲酯、丙二醇單甲醚乙酸酯)；以及，醯胺類(例如，N-甲基吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺和N,N-二甲基乙醯胺)；二醇衍生物(例如，賽路蘇、丁基賽路蘇)；二醇類(例如，乙二醇；二乙二醇；二丙二醇；三乙二醇；己二醇；1,5-戊二醇)；二醇醚類(例如，丙二醇單甲醚、甲基卡必醇、丁基卡必醇、三乙二醇單甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單己醚、乙二醇單苯醚、二乙二醇單苯醚、二乙二醇-2-乙基己醚)；和石油醚溶劑(例如，石油醚、石油腦)。更佳地，本發明之助熔 劑組成物所用之溶劑係選自下列有機溶劑：甲基乙基酮；2-丙醇；丙二醇單甲醚；丙二醇單甲醚乙酸酯；d,1-乳酸乙酯和2-羥基異丁酸甲酯。最佳地，本發明之助熔劑組成物所用之溶劑係丙二醇單甲醚。
本發明之助熔劑組成物視需要地復包括增稠劑。較佳地，該助熔劑組成物含有0至30wt%之增稠劑。用於本發明之助熔劑組成物之增稠劑可選自非固化性樹脂材料(即，每分子之反應性官能基係<2)，舉例來說，非固化性酚醛樹脂。
本發明之助熔劑組成物視需要地復包括觸變劑。較佳地，該助熔劑組成物含有1至30wt%之觸變劑。用於本發明之助熔劑組成物之觸變劑係選自脂肪酸醯胺(例如，硬脂醯胺、羥基硬脂酸二醯胺)；脂肪酸脂(例如，蓖麻蠟(castor wax)、蜂蠟、巴西棕櫚蠟)；有機觸變劑(例如，聚乙二醇、聚環氧乙烷、甲基纖維素、乙基纖維素、羥基乙基纖維素、羥基丙基纖維素、二甘油單油酸酯、二甘油月桂酸酯、十甘油油酸酯、二甘油單月桂酸酯，山梨醇月桂酸脂)；無機觸變劑(例如，矽石粉末、高嶺土粉末)。較佳地，所用之觸變劑係選自聚乙二醇和脂肪酸醯胺。
本發明之助熔劑組成物視需要地復包括無機填料。無機填料可選自礬土(alumina)、氫氧化鋁、矽酸鋁、堇青石(cordierite)、矽酸鋰鋁、鋁酸鎂、氫氧化鎂、黏土、滑石、三氧化二銻、五氧化二銻、氧化鋅、膠體氧化矽、融合矽石、玻璃粉末、石英粉末與玻璃微粒球。
本發明之助熔劑組成物視需要地復包括抗氧化劑。較佳地，本發明之助熔劑組成物含有0.01至30wt%之抗氧化劑。
本發明之助熔劑組成物視需要地復包括添加劑，該添加劑係選自消光劑(matting agent)、染色劑、消泡劑、分散安定劑、螫合劑、熱塑性粒子、UV截斷劑、阻燃劑、整平劑(leveling agent)、黏著促進劑和還原劑。
本發明之助熔劑組成物較佳地包括(基本上組成為)以下初始組分：3.99至100wt%之藉由組合羧酸和式(I)所示之多胺助熔劑而形成的助熔錯合物。較佳地，本發明之助熔劑組成物包括(基本上組成為)以下初始組分：3.99至100wt%之藉由組合羧酸和式(I)所示之多胺助熔劑而形成的助熔錯合物、0至95wt%(更佳為8至95wt%)之溶劑、0至30wt%之增稠劑、0至30wt%(更佳為1至30wt%)之觸變劑和0至30wt%(更佳為0.01至30wt%)之抗氧化劑。
本發明之助熔劑組成物可用於，舉例來說，電子組件、電子模組與印刷電路板之製造。該助熔劑組成物可藉由任何常見技術，包含液體噴霧技術、液體發泡技術、拾浸技術與波浪(wave)技術或其他可用於將液體或半固體分注於矽晶粒或基板之任何其他常見技術，而施加至一個或多個待焊表面。
本發明之助熔劑組成物視需要地復包括焊料粉末；其中，該助熔劑組成物為焊料糊。該焊料粉末較佳係選自Sn/Pb、Sn/Ag、Sn/Ag/Cu、Sn/Cu、Sn/Zn、Sn/Zn/Bi、 Sn/Zn/Bi/In、Sn/Bi和Sn/In之合金(較佳地，其中該焊料粉末係選自63wt% Sn/37wt% Pb；96.5wt% Sn/3.5 wt% Ag；96wt% Sn/3.5wt% Ag/0.5wt% Cu；96.4wt% Sn/2.9wt% Ag/0.5wt% Cu；96.5wt% Sn/3wt% Ag/0.5wt% Cu；42wt% Sn/58wt% Bi；99.3wt% Sn/0.7wt% Cu；91wt% Sn/9wt% Zn和89wt% Sn/8wt% Zn/3wt% Bi之合金)。
該焊料糊較佳包括：1至50wt%(更佳為5至30wt%，最佳地為5至15wt%)之藉由組合羧酸和式(I)所示之多胺助熔劑而形成的助熔錯合物；以及50至99wt%之焊料粉末。該焊料糊可藉由常見技術混煉，舉例來說，以該操作之常見儀器捏合與混合焊料粉末與助熔劑。
該焊料糊可被用於，舉例來說，電子組件、電子模組與印刷電路板之製造。該焊料糊可藉由常見技術(包含，舉例來說，利用焊料印刷機或絲網印刷機透過常見之焊罩進行印刷)而施加至一個或多個待焊表面。
本發明之助熔劑組成物視需要地復包括樹脂組分；其中，該助熔劑組成物係可固化底填充劑配方。用於本發明之可固化底填充劑配方之樹脂組分包含每分子含有至少兩個環氧乙烷基之材料。較佳地，所用之樹脂組分係每分子含有至少兩個環氧乙烷基之環氧樹脂，例如，經取代或未經取代之脂肪族、環脂肪族、芳香族和雜環之聚環氧化物。更佳地，該樹脂組分係選自雙酚型環氧樹脂(例如，雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂)；芳香族二縮水甘油醚類；芳香族多官能基縮水甘油醚類；脂 肪族二縮水甘油醚類和脂肪族多官能基縮水甘油醚類之環氧樹脂。再更佳地，該樹脂組分係雙酚型環氧樹脂。最佳地，該樹脂組分係雙酚A型環氧樹脂。該可固化底填充劑配方較佳包括10至99wt%(更佳地20至90wt%，再更佳地30至75wt%，最佳地30至50wt%)之樹脂組分。本發明之用於可固化底填充劑配方中之樹脂組分視需要地復包含每分子具有至少三個環氧乙烷基之材料。該每分子具有至少三個環氧乙烷基之材料係視需要地包含於樹脂組分中，以增加經固化樹脂產物之玻璃轉化溫度和減少可固化底填充劑配方之膠化時間。
該可固化底填充劑配方視需要地復包括固化劑。常見之固化劑可與樹脂組分和多胺助熔劑共用，限制條件為該固化劑可固化樹脂組分。常見之固化劑包含，舉例來說，多官能基酚類、多官能基醇類、胺類、咪唑化合物、酸酐類、有機磷化合物及其鹵化物。較佳地，所用之任何固化劑應為潛在固化劑(亦即，於溫度225℃時不會發生使樹脂組分開始膠化之固化劑)，而使得焊料回焊時不受干擾且促進於單包裝系統之可固化底填充劑配方的儲存安定性。
該可固化底填充劑配方視需要地復包括反應性稀釋劑。較佳地，該視需要的反應性稀釋劑具有之黏度應低於樹脂組分(於其非固化形態)所表現之黏度。反應性稀釋劑較佳可選自單官能基環氧化物(例如，C6-28 烷基縮水甘油醚類；C6-28 脂肪酸縮水甘油酯類；C6-28 烷基酚縮水甘油醚類)與特定多官能基環氧化物(例如，三羥甲基丙烷三縮水甘油 醚；二縮水甘油基苯胺)。當存在反應性稀釋劑時，可以<50wt%(以樹脂組分之重量為基準)之量使用。
該可固化底填充劑配方視需要地復包括常見之釋氣劑。釋氣劑被認為可增加焊料回焊時待焊表面之濕潤性。當存在釋氣劑時，基於可固化底填充劑配方之總重量計，釋氣劑可以<1wt%之量使用。
該可固化底填充劑配方視需要地復包括常見之消泡劑。消泡劑被認為可增於焊料回焊時待焊表面之濕潤性與減少可固化胺助熔劑組成物於固化時將氣體納入之缺陷。當存在消泡劑時，可以<1wt%之可固化底填充劑配方之量使用。
該可固化底填充劑配方視需要地復包括常見之黏著促進劑。常見之黏著促進劑包含矽烷(例如縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷；γ-胺基丙基三乙氧基矽烷；三甲氧基矽基丙基化之異氰脲酯；β-(3,4-環氧基環己基)乙基三乙氧基矽烷；縮水甘油氧基丙基二乙氧基甲基矽烷；β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷；γ-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷；γ-氫硫基丙基三甲氧基矽烷；N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基三甲氧基矽烷；雙(三甲氧基矽基丙基)胺；和，γ-脲基丙基三乙氧基矽烷。當存在黏著促進劑時，可以<2wt%之可固化底填充劑配方之量使用。
該可固化底填充劑配方視需要地復包括常見之阻燃劑。常見之阻燃劑包含溴化合物(例如，十溴二苯醚、四溴雙酚A、四溴鄰苯二甲酸酐、三溴酚)；磷化合物(例如， 磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、磷酸甲苯二苯酯)；金屬氫氧化物(例如，氫氧化鎂、氫氧化鋁)；紅磷及其改質之產物；銻化合物(例如，三氧化二銻、五氧化二銻)；以及，三化合物(例如，三聚氰胺、氰脲酸、三聚氰胺氰脲酸鹽)。當存在阻燃劑時，可以0.01至35wt%(較佳地0.01至10wt%)之可固化底填充劑配方之量使用。
用於本發明之助熔劑組成物之多胺助熔劑係可藉由所屬技術領域中具通常知識者周知之常見合成技術來製備。
本發明之助熔劑組成物所用之助熔錯合物能藉由例如以下製備：(a)組合根據式(I)之多胺助熔劑與羧酸(如，實施例12)；或(b)在式(I)所示之多胺助熔劑製備期間之某些時點添加羧酸。例如，於(b)中，羧酸與孟烷二胺混合可為(i)在孟烷二胺(menthane diamine)反應前，以形成式(I)所示之多胺助熔劑(參見如，實施例13)或(ii)在孟烷二胺之反應期間的某些時點，以形成式(I)所示之多胺助熔劑(參見，如實施例14)。視需要地，根據式(I)之助熔劑與羧酸能在溶劑(如，1,3-二烷)中組合以促進助熔錯合物之形成。然後能蒸發掉該溶劑而留下其後之助熔錯合物。
本發明之施用焊料至電氣接點之方法包括：提供電氣接點；提供本發明之助熔劑組成物；施用該助熔劑組成物至該電氣接點；提供焊料；熔融該焊料；以及以該熔融焊料置換該施用至電氣接點之助熔劑組成物；其中，該熔融 焊料與該電氣接點產生物理性接觸且鍵連結至該電氣接點。在該方法中，該熔融焊料所欲地與電氣接點緊密接觸以促進該焊料與該電氣接點間之金屬鍵之形成，以及提供該焊料與該電氣接點間良好的機械性與電氣鏈連結。任何常見的焊接技術皆可用於本發明之方法。舉例來說，烙鐵頭(soldering bit)或焊鐵可用於將電氣接點與焊料加熱至高於焊料熔融溫度。可以使用焊浴，其中，呈液態之焊料係透過沈浸電氣接點至熔融焊料中而轉移至該電氣接點。常見之波浪焊接技術可被應用於此。又，可使用回焊技術，其中，使預先沈積於第二電氣接點之焊料相鄰於第一電氣接點且加熱使溫度高於焊料之熔化溫度，其中，使該焊料熔融且回焊，與該第一電氣接點和該第二電氣接點都產生接觸，形成該第一電氣接點與該第二電點間的電氣接觸。
本發明之施加(文中亦有稱施用之情形)焊料至電氣接點之方法可視需要地為覆晶焊接過程之一部分，其中，半導體晶片係安裝於印刷電路版上，其中，該半導體晶片包括複數個第一電氣接點以及其中，該印刷電路板包括複數個第二電氣接點。在上述覆晶方法中，本發明之助熔劑組成物係施加至複數個第一電氣接點和複數個第二電氣接點中之一者或兩者，以利於將該複數個第一電氣接點之焊料鍵連結至該複數個第二電氣接點而形成電氣互連。較佳地，該覆晶焊接過程復包括底填充步驟，其中，提供熱固性樹脂以封裝該電氣互連。最佳地，該熱固性樹脂係環氧樹脂。 本發明之某些具體實施例將詳細描述於下列實施例中。
實施例1：多胺助熔劑之合成
使用下列製程製備2,6-二胺基-2,5,6-三甲基庚-3-醇為多胺助熔劑。首先，使用下列合成方法製備2,5,6-三甲基-2,6-二硝基庚-3-醇中間產物：
具體而言，使三頸圓底燒瓶配備有攪拌棒、熱電偶(thermocouple)、附蓋氮氣入口之滴液漏斗和冷凝管。之後，將2-硝基丙烷(50克(g)、0.56莫耳、5.0當量)和催化量之1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一碳-7-烯裝入此燒瓶。之後，於氮氣下攪拌此瓶之內容物三十分鐘。之後，將巴豆醛(crotonaldehyde)(7.9g、9.2毫升(mL)、0.112莫耳、1.0當量)以二十分鐘之時間滴加至瓶中。之後，於氮氣下攪拌此瓶之內容物5至6小時，期間可觀察到白色固體自該溶液中沈澱出。於此時，GC分析顯示於該反應混合物中無任何巴豆醛存在。之後，於氮氣下攪拌此瓶之內容物過夜。之後，自該溶液真空過濾出該沈澱物並以水徹底清洗而產生白色固體。將該中間產物固體風乾，隨後於45℃真空乾燥。所欲中間產物二硝基醇的總產率為72%(27.8g)。核磁共振測試(Nuclear magnetic resonance，NMR)和液相層析法 (liquid chromatography，LC)顯示該中間產物純度為>99%。
第二步，使用下列合成方法自該中間產物二硝基醇製備產物2,6-二胺基-2,5,6-三甲基庚-3-醇為多胺助熔劑
具體來說，將25g的中間產物二硝基醇溶於200mL之甲醇中，以14.2g之RaNi 3111作為催化劑。之後，於60℃，氫氣壓力4,137kPa(600psi)之高壓釜中氫化該混合物。在完成包含過濾該催化劑與移除甲醇的工作後，得到11g(59%產率)的低黏度液體產物。NMR與氣相層析質譜法(gas chromatograph-mass spectroscopy，GC-MS)分析確認所欲產物2,6-二胺基-2,5,6-三甲基庚-3-醇(多胺助熔劑)之存在。化學離子化質譜法(Chemical ionization mass spectroscopy，CI-MS)顯示[M+H]=189以及GC分析顯示該產物純度為94%。於0.68kPa(5.1托)下測得該材料之沸點溫度為125℃至135℃。13 CNMR(CDCl3 )：δ 16.8,25.2,27.9,30.8,34.7,42.2,51.8,52.8和77.3ppm。
實施例2：多胺助熔劑之合成
使用下列製程製備2,6-二胺基-2,6-二甲基-5-苯基庚-3-醇為多胺助熔劑。首先，使用下列合成方法製備2,6-二甲基-2,6-二硝基-5-苯基庚-3-醇中間產物
具體而言，使三頸圓底燒瓶配備有攪拌棒、熱電偶、附蓋氮氣入口之滴液漏斗和冷凝管。之後，將2-硝基丙烷(101.1g、1.14莫耳、6.0當量)和催化量的1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)裝入此燒瓶。之後，於氮氣下攪拌此瓶之內容物二十分鐘。之後，將反式-肉桂醛(25.0g、0.19莫耳、1.0當量)以二十分鐘之時間滴加至瓶中。於添加反式-肉桂醛的過程中，可觀察到約22℃之放熱。加完反式-肉桂醛後，將該燒瓶內容物加熱至50℃且維持此溫度四小時。之後，使該混合物冷卻至室溫。當燒瓶內容物達到36.8℃時，自溶液中形成淡黃色固體。之後，經由布氏漏斗(Buchner funnel)過濾該燒瓶內容物且以戊烷與醚清洗回收之中間產物二硝基醇粉末。之後，將該中間產物二硝基醇置於真空下乾燥1小時。該所欲之中間產物二硝基醇總產率為62%(36g)。NMR分析顯示該中間產物二硝基醇純度為>99%。1 H NMR(CDCl3 )：δ 1.45-2.27(m,15H),3.52-3.54(m,1H),3.67-3.74(m,1H),7.17-7.34(m,5H)。13 C NMR(CDCl3 )：δ 20.8,22.4,23.2,25.8,31.3,50.3,72.9,91.5,91.6,128.1,128.7,129.4,136.6ppm。
第二步，使用下列合成方法自該中間產物二硝基醇製備產物2,6-二胺基-2,6-二甲基-5-苯基庚-3-醇為多胺助熔 劑：
具體而言，將50g之中間產物二硝基醇溶於300mL之甲醇中，以24.3g之RaNi 3111作為催化劑。之後，於60℃，氫氣壓力4137kPa(600psi)之高壓釜中氫化此混合物。在完成包含過濾催化劑與移除甲醇的工作後，得到40g(68%產率)的高黏度液體產物。NMR與氣相層析質譜法(GC-MS)分析確認該所欲產物2,6-二胺基-2,6-二甲基-5-苯基庚-3-醇(多胺助熔劑)之存在。化學離子化質譜法(CI-MS)顯示[M+H]=251以及GC分析顯示直接得自高壓釜之產物純度係為78%。所存在之剩餘材料似乎是來自亨利反應(Henry reaction)之逆反應的單加成物。之後，該產物藉由真空蒸餾純化至96.2%純度。於0.67kPa(5.0托)下確認該純化產物的沸點溫度為150℃至160℃。1 H NMR(CDCl3 )：δ 0.91-0.99(m,12H),1.67-1.81(m,3H),2.71-2.76(m,2H),7.08-7.23(m,5H)。13 C NMR(CDCl3 )：δ 24.6,27.9,28.3,29.8,31.6,51.8,52.6,54.2,75.9,126.3,127.8,129.4,142.0 ppm。
實施例3：多胺助熔劑之合成
使用下列程序製備具有下式之多胺助熔劑：
具體而言，在具有攪拌棒之反應瓶中加入(0.05莫耳)實施例1之產物。之後，將該反應瓶置於具有磁性攪拌能力之加熱板上。之後，以氮氣惰化該反應瓶，接著於環境溫度添加(0.1莫耳)之2-乙基己基縮水甘油醚(由Momentive Performance Materials購得)至該反應瓶，並伴隨攪拌。之後，將該加熱板之設定溫度升溫至75℃且繼續攪拌該反應瓶之內容物兩(2)小時。之後，將該加熱板之設定溫度升溫至140℃且繼續再攪拌該反應瓶之內容物兩(2)小時。之後，將該加熱板之設定溫度降至80ºC且將該反應瓶加以真空，並將瓶內減壓至30 mmHg。於這些條件下持續攪拌該反應瓶之內容物另外兩(2)小時以提供該助熔劑產物。使用熱重分析(TGA)自25℃起以升溫速率10℃/分鐘測量該助熔劑產物於加熱至250℃之重量損失百分比。該助熔劑產物測得之重量損失(WL)為9wt%。
實施例4：多胺助熔劑之合成
使用下列程序製備具有下式之多胺助熔劑：
具體而言，在具有攪拌棒之反應瓶中加入(0.05莫耳)實施例2之產物。之後，將該反應瓶置於具有磁性攪拌能力之加熱板上。之後，以氮氣惰化該反應瓶，接著於環境溫度添加(0.1莫耳(mol))之2-乙基己基縮水甘油醚(由Momentive Performance Materials購得)至該反應瓶，並伴隨攪拌。之後，將該加熱板之設定溫度升溫至75℃且繼續攪拌該反應瓶之內容物兩(2)小時。之後，將該加熱板之設定溫度升溫至140℃且繼續攪拌該反應瓶之內容物再兩(2)小時。之後，將該加熱板之設定溫度降至80ºC且將該反應瓶加以真空，並將瓶內減壓至30 mmHg。於這些條件下持續攪拌該反應瓶之內容物另兩(2)小時以提供該助熔劑產物。使用熱重分析(TGA)自25℃起以升溫速率10℃/分鐘測量該助熔劑產物於加熱至250℃之重量損失百分比。該助熔劑產物測得之重量損失百分比(WL)為5wt%。
實施例5至9：多胺助熔劑之合成
表1所指出之多胺助熔劑係由表1所指出之材料使用下列過程製備。具體而言，在配備有加熱元件及攪拌子之反應瓶中，加入孟烷二胺(0.1mol)(購自陶氏化學公司之PrimeneTM MD)。之後，將反應瓶用氮氣惰化並於環境溫度將表1所指出之反應劑A(0.2mol)加入反應瓶中，並伴隨攪拌。之後，將加熱元件設定溫度提升至75℃且持續攪拌反應瓶之內容物兩(2)小時。之後，將加熱元件設定溫度提升至140℃且持續攪拌反應瓶之內容物再兩(2)小時。之後，將加熱元件設定溫度減至80℃且於反應瓶加以真空， 瓶內減壓至30 mmHg。額外於此條件下持續攪拌反應瓶之內容物兩(2)小時。以提供如表1所指出之助熔劑產物。該實施例5至7之助熔劑產物之沸點溫度係由微分掃描熱量法(DSC)自25℃至500℃於升溫速率10℃/分鐘予以測量。該實施例5至7之助熔劑產物測得之沸點溫度(BPT)係提供於表1。此外，該實施例5至7之助熔劑產物於加熱至250℃之重量損失百分比係由熱重分析儀(TGA)自25℃起以升溫速率10℃/分鐘予以測量。該實施例5至7之助熔劑產物測得之重量損失百分比(weight loss,WL)係提供於表1。
實施例10：多胺助熔劑之合成
多胺助熔劑係使用下列程序製備。於具有攪拌子之反應瓶中加入孟烷二胺(34g)(購自陶氏化學公司之PrimeneTM )和環氧氯丙烷和雙酚A之液體反應產物(37.4g)(購自陶氏化學公司之D.E.R.TM 331TM )。之後，將反應瓶置於可磁力攪拌之加熱板上。將反應瓶之內容物於室溫攪拌過夜，轉變成固體。之後，將2-乙基己基縮水甘油醚(37.2g)(購自Momentive Performance Materials)饋入反應瓶中。之後，該反應瓶以一小時時間自室溫加熱升溫至150℃且於150℃維持三小時。之後，將反應瓶之內容物冷卻至室溫以提供二聚物助熔劑產物。
實施例11：多胺助熔劑之合成
多胺助熔劑係使用下列程序製備。於具有攪拌子之反應瓶中加入孟烷二胺(34g)(購自陶氏化學公司之PrimeneTM )和環氧氯丙烷和雙酚A之液體環氧樹脂反應產物(37.4g)(購自陶氏化學公司之D.E.R.TM 331TM )。之後，將反應瓶置於可磁力攪拌之加熱板上。將反應瓶之內容物於室溫攪拌過夜，轉變成固體。之後，將1-萘基縮水甘油醚(40.0 g)(購自Momentive Performance)饋入反應瓶中。之後，該反應瓶加熱升溫至75℃且維持在該溫度一小時。之後，該反應瓶復加熱一小時時間，自75℃升溫至150℃且於150℃維持三小時。之後，將反應瓶之內容物冷卻至室溫以提供二聚物助熔劑產物。
實施例12：助熔錯合物之製備
在環境條件下，手動混合依據實施例3所述之製程製備之胺助熔劑(4 g)與1,4-二羥基-2-萘甲酸(0.37 g)於1,3-二烷(1.5 g)中，以形成具有胺助熔劑之胺氮與羧酸之酸含量(-COOH)的當量比約2：1之助熔錯合物。藉由加熱至80℃ 30分鐘以自該助熔錯合物移除該1,3-二烷。
助熔錯合物之重量損失百分比，係藉由使用熱重分析(TGA)，自25℃起以升溫速率10℃/分鐘加熱至230℃測定。該助熔錯合物所測得之重量損失(WL)為20.2wt%。
實施例13：助熔錯合物之製備
在環境條件下，使用刮勺手動混合依據實施例4所述之製程製備之胺助熔劑(4 g)與1,4-二羥基-2-萘甲酸(0.37 g)，以形成具有胺助熔劑之胺氮與羧酸之酸含量(-COOH)的當量比為1.8：1之助熔錯合物。
助熔錯合物之重量損失百分比，係藉由使用熱重分析(TGA)，自25℃起以升溫速率10℃/分鐘加熱至250℃測定。該助熔錯合物所測得之重量損失(WL)為13.6wt%。
實施例14：助熔錯合物之製備
在環境條件下，使用刮勺手動混合依據實施例1所述之製程製備之助熔劑(18.07 g；33.3毫莫耳)與1,4-二羥基-2-萘甲酸(1.69 g；8.3毫莫耳)，以形成具有助熔劑之胺氮與羧酸之酸含量(-COOH)的當量比為2：1之助熔錯合物。
助熔錯合物之重量損失百分比，係藉由使用熱重分析(TGA)，自25℃起以升溫速率10℃/分鐘加熱至230℃測定。該助熔錯合物所測得之重量損失(WL)為14.2wt%。
實施例15：助熔錯合物之製備
添加孟烷二胺(0.33 mole，購自陶氏化學公司之PrimeneTM MD)至具有攪拌棒之反應容器。然後將該反應容器放置在具有磁攪拌功能之加熱板上。然後以氮惰化該反應容器，然後在環境溫度與攪拌下，添加2-乙基己基縮水甘油醚(0.66 mole)(自瀚森特種化學品公司(Hexion Specialty Chemicals))至該反應容器。然後該加熱板上的設定點溫度提高到75℃且允許反應容器中的內容物繼續攪拌2小時。然後該加熱板的設定點溫度提高到140℃且允許反應容器中的內容物再繼續攪拌2小時。然後該反應容器之內容物冷卻到75℃，然後以30分鐘緩慢添加1,4-二羥基-2-萘甲酸(16.9 g；0.083 mole)至該反應容器。然後該加熱板的設定點溫度設定為80℃且以真空抽該反應容器，減少容器中的壓力至30 mmHg。在這些條件下允許該反應容器的內容物再繼續攪拌2小時以形成助熔錯合物。
助熔錯合物之重量損失百分比，係藉由使用熱重分析(TGA)，自25℃起以升溫速率10℃/分鐘加熱至230℃測定。該助熔錯合物所測得之重量損失(WL)為14.7wt%。
實施例16：助熔錯合物之製備
添加孟烷二胺(0.33 mole)(購自陶氏化學公司之PrimeneTM MD)至具有攪拌棒之反應容器。然後將該反應容器放在具有磁攪拌功能的加熱板上。然後以氮惰化該反應容器，然後在環境溫度與攪拌下，以30分鐘緩慢添加1,4-二羥基-2-萘甲酸(0.83 mole)至該反應容器。然後在環境溫 度與攪拌下，添加2-乙基己基縮水甘油醚(0.66 mole)(自瀚森特種化學品公司(Hexion Specialty Chemicals))。然後該加熱板上的設定點溫度提高到75℃且允許反應容器中的內容物繼續攪拌2小時。然後該加熱板的設定點溫度提高到140℃且允許反應容器中的內容物再繼續攪拌2小時。然後該加熱板的設定點溫度設定為80℃且以真空抽該反應容器，減少容器中的壓力至30 mmHg。在這些條件下允許該反應容器的內容物再繼續攪拌2小時以形成助熔錯合物。
助熔錯合物之重量損失百分比，係藉由使用熱重分析(TGA)，自25℃起以升溫速率10℃/分鐘加熱至230℃測定。該助熔錯合物所測得之重量損失(WL)為13.8wt%。
實施例18：助熔能力之評估
依據實施例13和16所製備之助熔錯合物之可助熔性係使用以下程序進行評估。銅試片係用作為待焊電氣接點。將依據實施例13和16所製備之助熔錯合物之小液滴分注於該待焊銅試片之表面上。四個直徑為0.381mm之無鉛焊料球(95.5wt% Sn/4.0wt% Ag/0.5wt% Cu)係置於銅試片上之助熔錯合物之液滴中。所用之無鉛焊料之熔融範圍係217至221℃。之後，將銅試片置於已預加熱至145℃之加熱板上且維持2分鐘。之後，將銅試片置於另一已預加熱至260℃之加熱板上且維持直至達到回焊條件。之後，將銅試片自熱源移開且以下列狀況評估(a)原始放置之四個焊料球之熔合程度與聚結程度，(b)所得聚結焊料之尺寸，以評判流動與擴散以及(c)焊料與銅試片表面之間的鍵連 結。助熔錯合物之助熔能力於0至4之量尺上測定為4，其中：0=焊料液滴間無熔合且與銅試片間無焊料鍵連結；1,2=焊料液滴間部份至完全熔合，但與銅試片間無焊料鍵連結；3=焊料液滴間完全熔合，但焊料擴散與流動極微；4=焊料液滴間完全熔合，於銅試片表面有良好焊料擴散且流動並且與銅試片間有焊料鍵連結。

Claims (10)

  1. 一種助熔劑組成物，包括下列初始組分：羧酸；以及式(I)所示之多胺助熔劑： 其中，R1 、R2 、R3 和R4 係獨立選自氫、經取代之C1-80 烷基、未經取代之C1-80 烷基、經取代之C7-80 芳基烷基和未經取代之C7-80 芳基烷基；其中，R7 係選自具有至少兩個三級碳之未經取代之C5-80 烷基、具有至少兩個三級碳之經取代之C5-80 烷基、具有至少兩個三級碳之未經取代之C12-80 芳基烷基和具有至少兩個三級碳之經取代之C12-80 芳基烷基；以及其中，該式(I)所示之兩個氮原子係分開地鍵結於R7 之該至少兩個三級碳中之一者；限制條件為當該式(I)所示之多胺助熔劑係以式(Ia)表示時， R1 、R2 、R3 和R4 中的0至3者為氫。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之助熔劑組成物，其中，該羧酸係選自下列所組成之群組：C8-20 脂肪族單羧酸；C2-20 脂肪族二羧酸；C6-20 芳香族羧酸；及其混合物。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之助熔劑組成物，其中，該羧酸係選自下列所組成之群組：辛酸；壬酸；十一烷酸；十二烷酸；十三烷酸；十四烷酸；十五烷酸；十六烷酸；十七烷酸；硬脂酸；羥基硬脂酸；油酸；亞麻油酸；α-次亞麻油酸；二十烷酸；草酸；丙二酸；琥珀酸；蘋果酸；戊二酸；己二酸；庚二酸；辛二酸；苯甲酸；鄰苯二甲酸；間苯二甲酸；對苯二甲酸；1,2.3-苯三甲酸；偏苯三甲酸；均苯三甲酸；1,2,3,5-苯四甲酸；1,2,3,4-苯四甲酸；1,2,4,5-苯四甲酸；蜜臘酸；甲基苯甲酸；茬甲酸；2,3-二甲基苯甲酸；均三甲基苯甲酸；1,2,3,4-苯四甲酸；肉桂酸；水楊酸；苯甲酸；萘甲酸；酸式酚酞；雙酚酸；及其混合物。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之助熔劑組成物，其中，該助熔劑組成物具有該助熔劑之胺氮與該羧酸之酸含量(-COOH)的當量比為1：1至20：1。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之助熔劑組成物，其中，該式(I)所示之兩個氮原子係經4至8個碳之橋基分離。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之助熔劑組成物，其中，R1 、R2 、R3 和R4 係獨立選自氫、經取代之C1-80 烷基、未經取代之C1-80 烷基、經取代之C7-80 芳基烷基和未經 取代之C7-80 芳基烷基；其中，在該經取代之C1-80 烷基與該經取代之C7-80 芳基烷基中之取代基係選自-OH基、-OR5 基、-CH2 -O-R5 -基、-C(O)R5 基、-CH2 -O-R5 基、-CHO基、-COOR5 基、-OC(O)OR5 基、-S(O)(O)R5 基、-S(O)R5 基、-S(O)(O)NR5 2 基、-OC(O)NR6 2 基、-C(O)NR6 2 基、-CN基、-N(R6 )-基和-NO2 基中至少一者；其中，R5 係選自C1-28 烷基、C3-28 環烷基、C6-15 芳基、C7-28 芳基烷基和C7-28 烷基芳基；及其中，R6 係選自氫、C1-28 烷基、C3-28 環烷基、C6-15 芳基、C7-28 芳基烷基和C7-28 烷基芳基。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之助熔劑組成物，其中，R1 、R2 、R3 和R4 中的1至3者為氫。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之助熔劑組成物，復包括下列組分：0至95wt%的溶劑、0至30wt%的增稠劑、0至30wt%的觸變劑、以及0至30wt%的抗氧化劑。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之助熔劑組成物，復包括焊料粉末。
  10. 一種將焊料施用至電氣接點的方法，包括：提供電氣接點；提供如申請專利範圍第1項所述之助熔劑組成物；施用該助熔劑組成物至該電氣接點；提供焊料；熔融該焊料；以及 以該熔融焊料置換該施加至該電氣接點之助熔劑組成物；其中，該熔融焊料與該電氣接點產生物理性接觸且鍵連結至該電氣接點。
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