TWI517929B - Solder paste - Google Patents
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Description
本發明係關於一種焊膏。
自過去以來,為了以焊料來連接電子電路部品等,會使用各種之焊膏。特別是,焊膏所包含之助焊劑,係可用作去除焊料表面以及電路基板表面之金屬氧化物並能防止焊接時金屬之再氧化的材料。再者,該助焊劑亦具有降低焊料之表面張力並且能使得焊接順利施行的重要功能。
然而,自過去以來,係藉由有機酸等之組合並添加至焊膏用助焊劑(以下,僅稱作助焊劑),以達到可靠性以及焊接性的提高。但是,近年來,可充份滿足伴隨著電子電路部品等之微細化而開始受到矚目之耐加熱坍塌性之市場要求的助焊劑卻仍未問世。耐加熱坍塌性低的助焊劑有時會頻頻引起晶片部品處之焊球。是以,若該焊球脫落,由於焊球會掉入因部品微細化而使間隙變狹窄化後之部品導線之間,故發生短路不良的可能性會提高。再者,前述市場要求特別是對於車載用電子部品係可說是相當嚴苛。
針對前述耐加熱坍塌性,換言之,針對因加熱造成之「坍塌」的改善方式,至今曾提出有數個方案。例如,具體來說,可舉出以下各種手段。
(a)於含有焊料粉末、松香系樹脂、活性劑以及溶劑之焊膏組成物中,添加聚乙二醇聚丙二醇-聚乙二醇嵌段聚合物的手段(參考專利文獻1)。
(b)於焊膏之助焊劑中,添加0.05~10重量%之氟系樹脂化合物或氟系界面活性劑等氟化合物的手段(參考專利文獻2)。
(c)於混合有由球狀之球形粉末與各種形狀之無定形粉末所構成之焊料粉末與膏狀助焊劑的焊膏中,混入10~50重量%(相對於焊料粉末全體)之該無定形粉末的手段(參考專利文獻3)。
專利文獻1:日本專利特開2002-336993號公報。
專利文獻2:日本專利特開平6-7989號公報。
專利文獻3:日本專利特開平7-88675號公報。
專利文獻4:日本專利特開平9-253884號公報。
如前述般,要開發出能充分適用於微細化進步顯著之電子電路部品的助焊劑以及焊膏,係非常困難。例如,即便採用前述專利文獻1以及2所記載之手段(a)、(b),此種揮發性較低之極性物質的添加,於焊料熔融後仍會殘留,故無法獲得充分之可靠性。又,即便採用前述專利文獻3所記載之手段(c),由於添加有無特定形狀粉末,不只是造成焊膏流動性降低,亦會使微細部位之印刷轉印性降低。
再者,以往所使用之焊膏組成物中的助焊劑內,作為活性劑係使用了有機酸,特別是基於活性力之考量係使用了分子量較小(例如分子量250以下)的二元酸(參考專利文獻4)。但是,於近來常被使用之無鉛焊膏中,由於需具有較過去使用錫鉛合金之焊膏更強的活性力,故必須要使用大量之前述二元酸。如此一來,於焊接時,由該二元酸與金屬氧化物相互反應所產生的有機酸金屬鹽便無法完全溶解於助焊劑殘渣中,造成有機酸金屬鹽呈點狀般析出至基板上。該析出物係容易因水分而解離出有機酸,會成為腐蝕或絕緣劣化之原因。
於是,便考慮到藉由抑制焊膏組成物中之助焊劑所含有之二元酸的含量,抑或使用一元酸來替代該二元酸的對應方式。但是,進行前述方法時,即便可改善例如金屬鹽之析出問題,卻會導致活性力降低。其結果,伴隨著該活性力之降低常容易造成焊接不良。
本發明能解決前述技術課題,故對於能充分適用於近年來微細化進步顯著之電子電路部品的焊膏之實現化及實用化具有重大貢獻。為了獲得能同時達成高可靠性與良好焊接性,特別是著眼於焊膏用助焊劑以及焊膏所包含之活性劑以及基料樹脂(base resin)功能性之提升,本發明人便積極地進行研究。其結果,得知採用一種包含有活性劑(由落在特定分子量範圍內之複數種類之二元酸以及1種類之一元酸所組成)以及特定樹脂添加物的焊膏,可同時達到高可靠性與優異焊接性,再者可達到耐加熱坍塌性的提高。又,本發明人並確認到,該焊膏非但不會提高製造成本,且亦不會對環境造成負擔。本發明乃係由前述觀點與緣由所創作出的。
本發明之一焊膏係於助焊劑中包含有活性劑、以及由高密度聚乙烯與聚丙烯構成之群組中所選出之至少1種樹脂添加物,以該助焊劑整體為100重量%時,該樹脂添加物為4重量%以上、12重量%以下,其中該活性劑具有分子量為250以下的二元酸、分子量為150以上、300以下的一元酸、以及分子量為300以上、600以下的二元酸。再者,前述焊膏於80℃下的粘度達400Pa‧s以上。
該焊膏由於具有前述活性劑,故可同時達到高可靠性與優異之焊接性。又,由於含有至少1種由高密度聚乙烯以及聚丙烯構成之群組中所選出者,對於高溫(80℃)條件下之焊膏的高粘度化有所助益,故可提高耐加熱坍塌性。換言之,可抑制因加熱造成之「坍塌」。
本發明之一焊膏可提高耐加熱坍塌性。換言之,可抑制因加熱造成之「坍塌」。
接著,說明有關本發明之實施形態。
如前述般,本實施形態之焊膏用助焊劑係具有活性劑,且該活性劑中具有分子量250以下之二元酸、分子量150以上300以下之一元酸、以及分子量300以上600以下之二元酸。又,本實施形態之焊膏用助焊劑亦包含有由高密度聚乙烯以及聚丙烯構成之群組中所選出之至少1種樹脂添加物,且以該助焊劑整體為100重量%時,前述樹脂添加物之添加量為4重量%以上、12重量%以下。再者,本實施形態之焊膏於80℃下之粘度為400Pa‧s以上。另外,本發明中之高密度聚乙烯係如JIS K6922-1:1997中所記載般,其密度為942kg/m3以上。同樣地,中密度聚乙烯之密度為930kg/m3以上、未達942kg/m3;低密度聚乙烯之密度為910kg/m3以上、未達930kg/m3。
此處,前述活性劑可提高耐加熱坍塌性,換言之,可抑制因加熱所造成的「坍塌」。又,如前述般,高密度聚乙烯與聚丙烯中任一者或該兩者係例如於一般焊膏用助焊劑開始軟化之80℃下能有助於助焊劑以及焊膏的高粘度化。因此,例如,在藉由將焊料加熱熔融以將基板電極與電子部品焊接結合之一般被稱為回焊(reflow)的製程中,可抑制因加熱造成的「坍塌」。如此一來,由於前述焊膏可抑制前述焊球之發生,故亦可適用於微細化進步顯著的電子電路部品。
又,作為分子量為250以下之二元酸,係以分子量達90以上的二元酸者為佳。另外,分子量為250以下之二元酸的代表例可由丙二酸、丁二酸、戊二酸、已二酸、辛二酸、癸二酸、苯二酸、六氫鄰苯二酸(Hexahydrophthalic acid)、胺基丁二酸(aminosuccinic acid)、以及聯苯二甲酸(Diphenic acid)所組成之群組中選出。又,分子量為150以上、300以下之一元酸的代表例則可由癸酸、硬酯酸(stearic acid)、油酸(oleic acid)、大茴香酸(anisic acid)、苯甲酸苯甲酯(benzoyl benzoate)、二氯苯甲酸、二溴水楊酸、二苯基乙酸、以及岩芹酸(cuminic acid)所組成之群組中選出。再者,分子量為300以上、600以下之二元酸的代表例可由編號SL-20(岡村製油製)、二甘醇與無水琥珀酸的酯化反應物、不飽和脂肪酸之(甲基)丙烯酸加成物、以及不飽和脂肪酸之二聚體所組成之群組中選出。另外,作為其他可適用之活性劑的範例,可使用乙胺、丙胺、二乙胺、三乙胺、二苯胍(diphenylguanidine)、乙烯二胺、苯胺等的鹵化氫鹽酸、乳酸、或檸檬酸。
前述之分子量為250以下之二元酸、分子量為150以上300以下之一元酸、以及分子量為300以上600以下之二元酸的使用量並無特別限制。但是,就同時達成焊接性與可靠性之觀點來看,相對於100重量份之分子量為250以下的二元酸,分子量150以上300以下之一元酸的重量份以達100以上500以下重量份程度為佳。就前述觀點而言,相對於100重量份之分子量為250以下的二元酸,特別是分子量150以上300以下之一元酸成為150以上350以下之重量份程度為更佳。另一方面,就前述觀點來看,相對於100重量份之分子量為250以下的二元酸,分子量300以上600以下之二元酸以重量份約為80以上400以下者為佳。就前述觀點而言,相對於100重量份之分子量為250以下的二元酸,分子量300以上600以下之二元酸以重量份約為80以上300以下者更佳。
又,高密度聚乙烯與聚丙烯中任一者或該兩者的使用量只要在4重量%以上、12重量%以下之範圍(以助焊劑整體為100重量%)內即可。但是,就防止加熱坍塌以及焊膏粘性之調整容易性的觀點來看,相對於100重量份的助焊劑,高密度聚乙烯與聚丙烯中任一者或該兩者之重量份以成為5以上9以下之重量份程度更佳。
此處,關於本實施形態所使用的高密度聚乙烯,焊膏用助焊劑中之粒子狀之高密度聚乙烯的粒徑、粒徑分佈或形狀係至少符合以下(a)~(d)條件中至少任一項。
(a)其高密度聚乙烯之粒徑的最長徑的平均粒徑為0.001μm以上、50μm以下。
(b)藉由光學顯微鏡以倍率200倍進行觀察時,於前述焊膏用助焊劑中隨機選出之1.5mm×1.1mm視野範圍內,粒徑之最長徑為60μm以下的高密度聚乙烯之個數達該高密度聚乙烯總數的90%以上。
(c)藉由光學顯微鏡以倍率100倍來進行觀察時,於前述焊膏用助焊劑中隨機選出之3.1mm×2.3mm視野範圍內,粒徑之最長徑達100μm以上的高密度聚乙烯之個數為該高密度聚乙烯總數的1%以下。
(d)該高密度聚乙烯為多面形。
藉由滿足前述條件,由於例如,可提高將助焊劑中之高密度聚乙烯設置於微細化後之電極等上方的準確度,故可更加提高對於微細化之電子電路部品等的適用性。另外,圖1係構成本實施形態焊膏之一部份之助焊劑的光學顯微鏡照片。如圖1所示,針對助焊劑,觀察具有複數粒徑(控制於前述範圍內)之高密度聚乙烯。圖1所示助焊劑之情況,以粒度測量器進行測量時,未確認到有較50μm更大之痕跡,故高密度聚乙烯之最長徑約為50μm以下。又,多數高密度聚乙烯為多面形。另外,前述各條件(a)~(d)中,同時滿足2項以上者較佳,同時滿足所有條件者更佳。
另一方面,高密度聚乙烯之粘度分子量為1500以上、4500以下者為一較佳樣態。如能滿足前述粘度分子量之範圍,便可更加提高對於加熱時之「坍塌」的抑制作用。
又,高密度聚乙烯之熔點為110℃以上、130℃以下者為另一較佳樣態。如能滿足前述熔點之範圍,便可更加提高對於加熱時之「坍塌」的抑制作用。
又,高密度聚乙烯之酸值為1以下者為另一較佳樣態。如能滿足前述酸值之範圍,便可防止因添加高密度聚乙烯所造成之絕緣可靠性的降低。
再者,高密度聚乙烯之玻璃轉移溫度為-50℃以下者為另一較佳樣態。如能滿足前述玻璃轉移溫度之範圍,便可抑制助焊劑殘渣之耐龜裂性的劣化(此特別是於車載電子部品用膏體所需求者)。
其次,較佳地,關於本實施形態所使用之聚丙烯,焊膏用助焊劑中之粒子狀之聚丙烯的粒徑、粒徑分佈或形狀係至少符合以下(a)~(d)條件中至少任一項。
(a)其聚丙烯之粒徑的最長徑的平均粒徑為0.001μm以上、50μm以下。
(b)藉由光學顯微鏡以倍率200倍進行觀察時,於前述焊膏用助焊劑中隨機選出之1.5mm×1.1mm視野範圍內,粒徑之最長徑為60μm以下的聚丙烯之個數達該聚丙烯總數的90%以上。
(c)藉由光學顯微鏡以倍率100倍來進行觀察時,於前述焊膏用助焊劑中隨機選出之3.1mm×2.3mm視野範圍內,粒徑之最長徑達100μm以上的聚丙烯之個數為該聚丙烯總數的1%以下。
(d)該聚丙烯為多面形。
滿足前述條件時,例如,可提高將助焊劑中之聚丙烯設置於微細化後之電極等上方的準確度,故可更加提高對於微細化之電子電路部品等的適用性。另外,前述各條件(a)~(d)之中,同時滿足2項以上者較佳,同時滿足所有條件者更佳。
此處,聚丙烯之粘度分子量為5000以上、20000以下者為一較佳樣態。如能滿足前述粘度分子量之範圍,便可更佳提高於加熱時對「坍塌」的抑制作用。
又,聚丙烯之熔點為130℃以上、160℃以下者為另一較佳樣態。如能滿足前述熔點之範圍,便可更佳提高於加熱時對「坍塌」的抑制作用。
又,聚丙烯之酸值為1以下者為另一較佳樣態。如能滿足前述酸值之範圍,便可防止因添加聚丙烯所造成之絕緣可靠性的降低。
再者,聚丙烯之玻璃轉移溫度為0℃以下者為另一較佳樣態。如能滿足前述玻璃轉移溫度之範圍,便可抑制助焊劑殘渣之耐龜裂性的劣化(此特別是於車載電子部品用膏體所需求者)。
再者,如前述般,不僅限於只有前述高密度聚乙烯或前述聚丙烯之其中一者的焊膏,含有前述兩者之焊膏用助焊劑亦為一較佳樣態。具有高密度聚乙烯與聚丙烯兩者之焊膏如能滿足前述之各較佳範圍,便可發揮前述各效果。
另一方面,前述各焊膏中,更進一步含有熔點100℃以上之使得高級脂肪族單羧酸、多元酸以及二胺進行脫水反應所獲得之蠟狀生成物亦為另一較佳樣態。該蠟狀生成物可促進該高密度聚乙烯或聚丙烯的作用。
藉由採用前述焊膏,可提高分子量250以下之二元酸的活性。因此,可確保良好之焊接性。又,一併使用之分子量150以上300以下的一元酸、以及分子量300以上600以下的二元酸係可助長該活性作用。再者,與分子量250以下之二元酸一併使用的前述一元酸以及二元酸係可讓低分子量二元酸之金屬鹽均勻地分散至助焊劑殘渣中,並可藉由松香或丙烯系樹脂等疏水性基料樹脂來包覆該金屬鹽。此處,低分子量二元酸之金屬鹽是在焊接時所產生,且不易溶解至助焊劑殘渣中的金屬鹽。因此,不僅能大幅度地抑制殘渣中之有機酸金屬鹽因水分而分解以及離子化的問題,亦可抑制殘存有機酸的離子化。其結果,可獲得一種能更加抑制電氣絕緣不良與腐蝕發生的助焊劑。再者,包含有前述助焊劑之焊膏的焊接性良好,同時具備可靠性。
再者,就提高殘渣耐龜裂性之觀點來看,本實施形態焊膏之助焊劑所包含之樹脂係可使用以柔軟性優良之丙烯系樹脂為代表的樹脂。然而,更佳地,進一步地添加有自過去以來所使用之松香與其衍生物中任一者或兩者。另外,使用了松香與其衍生物中任一者或該兩者之情況,松香與其衍生物中任一者或該兩者之使用量並無特別限制。但是,就焊接性能及耐蝕性或印刷作業性等觀點來看,松香與其衍生物中任一者或該兩者之含量,相對於100重量份之助焊劑,該含量為10重量份以上、50重量份以下者為佳。又,從前述觀點而言,松香與其衍生物中任一者或該兩者之含量,相對於100重量份之助焊劑,該含量為15重量份以上、30重量份以下者更佳。
又,前述松香之代表例為通常之脂松香、浮油松香(tall oil rosin)、抑或木松香。又,該衍生物之代表範例為經熱處理後的樹脂、聚合松香、氫化松香、甲醯化松香、松香酯、松香變性馬來酸(maleic acid)樹脂、松香變性酚樹脂、丙烯酸加成之松香、抑或松香變性醇酸樹脂等。該等松香及其衍生物係可用作讓活性劑均勻塗佈至金屬的黏結劑(binders)。
再者,前述丙烯系樹脂之代表例係將具有聚合性不飽和基之單體藉由自由基聚合而相互聚合後的熱可塑性丙烯系樹脂。此處,具有聚合性不飽和基之單體的代表例為(甲基)丙烯酸、其各種酯類、巴豆酸(crotonic acid)、伊康酸(itaconic acid)、(無水)馬來酸以及該等之酯類、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯醯胺、聚氯乙烯、醋酸乙烯。又,代表性之自由基聚合係使用過氧化物等作為觸媒的塊狀聚合法、液狀聚合法、懸浮聚合法、乳化聚合法,但亦可適用其他習知之聚合法。另外,為了獲得優良之耐龜裂、柔軟性,作為一更佳樣態,該丙烯系樹脂之重量平均分子量為6000以上、12000以下,且數量平均分子量為4000以上、6000以下者更佳。
又,本實施形態所使用之溶劑的一較佳範例係能容易地溶解活性劑或樹脂等成份而可作為溶液的極性溶劑。代表性地使用醇系,特別是,二甘醇單醚類在揮發性以及活性劑之溶解性優良。另外,使用前述溶劑之情況,該溶劑之使用量並無特別限制。但是,就印刷作業性或焊膏之穩定性之觀點來看,相對於100重量份之助焊劑,前述溶劑為15重量份以上、40重量份以下為佳。但是,併用複數種溶劑之情況,該等溶劑之總計含量為前述範圍較佳。又,就前述觀點而言,前述溶劑為20重量份以上35重量份以下更佳。
另外,製造本實施形態之焊膏時,可依需要而使用溶劑。溶劑之種類並無特別限定。但是,就焊膏製造中不易蒸發之觀點來看,採用沸點150℃以上之溶劑為佳。具體來說,可舉出:三甘醇單甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、二甘醇單甲醚、二甘醇單丁醚、二甘醇單己醚、乙二醇單苯醚、二甘醇單苯醚、二甘醇單丁醚醋酸(diethylene glycol monobutyl acetate)、二丙二醇、二甘醇-2-辛醚、α-松香醇、苯甲醇、2-己基癸醇、苯甲酸丁酯、己二酸二乙酯、酞酸二乙酯、十二烷(Dodecane)、十四烯(tetradecene)、十二基苯(dodecylbenzene)、乙二醇、二甘醇、二丙二醇、三甘醇、己二醇、1,5-戊二醇、甲基卡必醇(methyl carbitol)、丁基卡必醇(butyl carbitol)等。較佳地,可舉出以三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、二甘醇單丁醚醋酸等作為溶劑之範例。
其次,說明本實施形態之焊膏所使用之助焊劑的製造方法。
首先,本實施形態之助焊劑係可藉由將前述各成份以習知方法進行溶解乃至混合之方式而獲得。例如,首先,一口氣抑或依序將前述各成份加熱、溶解及/或混合之後,進行冷卻。然後,藉由機械性粉碎處理製程或衝擊變形破壞處理製程等來施加物理性衝擊力。另外,該物理性衝擊力亦可在前述溶解製程之前,針對高密度聚乙烯與聚丙烯中任一者或該兩者而施加。本實施形態之助焊劑係可由使用前述方法而將各成份混合之方式而獲得。具體說明,可使用混練裝置、真空攪拌裝置、均質分散機(homodisper)、汎用攪拌機(Tree-One Motor)或行星式攪拌機(planetary mixer)等習知裝置,來作為將前述各成份混合用的裝置。此處,前述各成份之混合溫度並無特別限定。但是,藉由加熱至較混合所使用之溶劑沸點更低溫度之方式來將前述各成份溶解者,為一較佳樣態。
其次,說明本實施形態之焊膏的製造方法。
首先,本實施形態焊膏所使用之焊料粉末的組成並無特別限定。具體而言,舉出一範例,焊接粉末可包含有:由錫(Sn)、銅(Cu)、鋅(Zn)、銀(Ag)、銻(Sb)、鉛(Pb)、銦(In)、鉍(Bi)、鎳(Ni)、鋁(Al)、金(Au)及鍺(Ge)構成之群組中所選出的1種或2種以上成份。又,作為其他之一範例,焊接粉末亦可包含有:由習知之錫/鉛合金、錫/銀合金、錫/銀/銅合金、錫/銀/鉍/銦、錫/銅合金、錫/銅/鎳、錫/鋅合金、錫/鋅/鉍合金、錫/鋅/鋁合金、錫/鋅/鉍/鋁合金、錫/鋅/鉍/銦合金、錫/鉍合金及錫/銦合金構成之群組中所選出的1種或2種以上成份。
又,焊接粉末之形狀為正球狀或大致正球狀者為佳。又,焊接粉末之粒徑為通常尺寸者便可與上述助焊劑相互混合。另外,例如,採用了正球之焊接粉末之情況,就能達成微細電子部品之封裝的高精度化之觀點來看,以採用直徑5μm以上、60μm以下之焊接粉末者為佳。又,構成焊接粉末之組成的組成比例亦無特別限定。可舉出例如:Sn63/Pb37、Sn96.5/Ag3.5、Sn96/Ag3.5/Cu0.5、Sn96.6/Ag2.9/Cu0.5、Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5、Sn42/Bi58、Sn99.3/Cu0.7、Sn91/Zn9、Sn89/Zn8/Bi3等作為較佳焊接粉末之一範例。另外,前述各數值係顯示各金屬之重量比。
本實施形態之焊膏係以習知手段來將前述助焊劑與前述焊料粉末混合調配後所獲得者。具體說明,真空攪拌裝置、混練裝置或行星式攪拌機等習知裝置皆可用作混練調配前述各成份的裝置。此處,關於進行混練調配時的處理溫度及條件並無特別限定。但是,就因自外部環境吸收水分、焊接金屬粒子的氧化、溫度上昇所導致助焊劑之熱劣化等的觀點來看,於5℃以上、50℃以下來進行處理者較佳。又,關於助焊劑與焊接粉末之間的重量比並無特別限定。但是,就印刷作業性或焊膏之穩定性之觀點來看,相對於助焊劑之5以上20以下之重量比,焊接粉末為80以上95以下重量比者為佳。
又,於無損本實施形態效果之範圍內,可依需求將本實施形態之焊膏,更進一步地與由氧化防止劑、消光劑、著色劑、消泡劑、分散安定劑以及鉗合劑(chelating agent)等構成之群組中所選出的1種或複數種材料來適當地進行調配。
另一方面,本申請案中之聚乙烯或聚丙烯之粘度分子量係藉由使用烏式(Ubbelohde)改良型粘度計之粘度法所測出的粘度分子量Mv。具體之粘度分子量之測量係如以下所述。
首先,於測定試料中添加十氫奈(Decalin),於140℃進行30分鐘之振盪溶解。經該加熱溶解後之試料溶液於135±0.2℃情況下,由粘度計來測量流下秒數,藉此獲得極限粘度([η])。然後,關於聚乙烯、聚丙烯,則各自將[η]代入以下算式,來計算粘度分子量。
【算式1】
聚乙烯之粘度分子量=2.51×104×1.235[η]
【算式2】
聚丙烯之粘度分子量=10×105×1.25[η]
以下,根據實施例來更具體地說明前述實施形態。
[實施例1、2、以及比較例1]
本實施例1、2、以及比較例1中,含有高密度聚乙烯之焊膏係由前述實施形態所揭露之製造方法所製成。表1係顯示本實施例1、2、以及比較例1焊膏之組成以及該等之組成比。又,此處,本實施例1、2、以及比較例1之焊膏所使用的高密度聚乙烯之最長徑的平均粒徑約為35μm,該等之粘度分子量約為2000,該等之熔點為120℃,該等之酸值為0,該等之玻璃轉移溫度為-120℃,密度為970kg/m3。另外,圖2係顯示本實施例1、2、以及比較例1所使用之高密度聚乙烯之粒度分佈圖表。
又,關於實施例1至實施例6、以及比較例1至比較例3之焊膏所含有之丙烯系樹脂A的物性,其重量平均分子量約為9000,其數量平均分子量為5000,其酸值為0,其玻璃轉移溫度為-60℃。又,關於實施例1至實施例6、以及比較例1至比較例3之焊膏所含有之聚合松香A,其軟化點為140℃,其酸值為145。又,關於實施例1以及比較例1之焊料粉末,相對於96.5重量%之錫,銀為3.0重量%,銅為0.5重量%。再者,本實施例1之焊料粉末的粒度分佈為25μm以上、38μm以下。另外,關於實施例2至實施例6、比較例1至比較例3所使用之焊料粉末,則與本實施例1相同,故省略有關焊料粉末之說明。
[實施例3、4]
本實施例3以及4之焊膏,亦是由實施例1之相同方式製成。表1係顯示有本實施例3以及4之焊膏的組成以及其組成比。另外,本實施例3之焊膏所使用之高密度聚乙烯之最長徑的平均粒徑約為5μm,本實施例4之焊膏所使用之高密度聚乙烯之最長徑的平均粒徑約為45μm。又,關於高密度聚乙烯之物性,除了其最長徑之平均粒徑以外,其他皆與實施例1相同。因此,省略重複說明。
[實施例5]
本實施例5之焊膏,亦是由實施例1之相同方式製成。表1係顯示有本實施例5之焊膏之組成以及其組成比。另外,本實施例5之焊膏所使用之高密度聚乙烯的粘度分子量約為4000,其熔點為130℃,其玻璃轉移溫度為-100℃,密度為980kg/m3。另外,關於高密度聚乙烯之物性,除了粘度分子量、熔點、玻璃轉移溫度以及密度以外,其他皆與實施例1相同。因此,省略重複說明。
[實施例6]
本實施例6之焊膏,亦是由實施例1之相同方式製成。表1係顯示有本實施例6之焊膏之組成以及其組成比。另外,本實施例6之焊膏係於實施例5之組成中,追加含有0.1重量%的蠟狀生成物(商品名:Light Amide WH-255,共榮社化學製)。又,高密度聚乙烯之物性皆與實施例5相同。因此,省略重複說明。
[比較例2、3]
本比較例2以及3之焊膏,亦是由實施例1之相同方式製成。表1係顯示有本比較例2以及3之焊膏之組成以及其組成比。另外,本比較例2之焊膏所使用之低密度聚乙烯之最長徑的平均粒徑約為40μm,其粘度分子量約為2500,其熔點為105℃,其酸值為0,其玻璃轉移溫度為-110℃。又,本比較例3之焊膏所使用之低密度聚乙烯之最長徑的平均粒徑約為38μm,其粘度分子量約為4500,其熔點為105℃,其酸值為0,其玻璃轉移溫度為-100℃。又,比較例2之低密度聚乙烯A、以及比較例3之低密度聚乙烯B的密度皆為920kg/m3。
[實施例7、8以及比較例4至6]
本實施例7以及8中,含有聚丙烯A之焊膏係由前述實施形態揭露之製造方法所製成。表2係顯示有本實施例7以及8之焊膏的組成以及該等之組成比。又,作為比較例,表2亦顯示有比較例4至比較例6之組成以及該等之組成比。比較例4至比較例6之焊膏亦是由前述實施形態揭露之製造方法所製成。此處,本實施例7以及8之焊膏所使用之聚丙烯A之最長徑的平均粒徑約為30μm,該等之粘度分子量約為10000,該等之熔點為145℃,該等之酸值為0,該等之玻璃轉移溫度約為-20℃。又,比較例4之焊膏中,取代聚丙烯A、B而混合有硬化蓖麻油(castor oil)。再者,比較例5之焊膏中,取代聚丙烯A、B而混合有中密度聚乙烯A,其最長徑之平均粒徑約為33μm,其粘度分子量約為2700,其熔點為110℃,酸值為30,其玻璃轉移溫度約為-80℃,密度為930kg/m3。再者,比較例6之焊膏中,未含有聚丙烯A、B,而含有0.9重量%的六亞甲基雙12-羥基硬脂醯胺(hexamethylenebis 12 hydroxystearic acid amide)。
又,關於本實施例7至實施例13、以及比較例4至比較例6之焊膏所含有之丙烯系樹脂B的物性,其重量平均分子量約為9000,其數量平均分子量為5000,其酸值為3,其玻璃轉移溫度為-55℃。又,關於實施例7至實施例13之焊膏所含有之氫化松香,其軟化點為81℃,其酸值為165。又,本實施例7之焊料粉末係與實施例1之焊料粉末相同。另外,實施例8至實施例13、以及比較例4至比較例6亦與本實施例11相同,故省略有關焊料粉末的說明。
[實施例9、10]
本實施例9以及10之焊膏,亦是由實施例7之相同方式製成。表2係顯示有本實施例9以及10之焊膏之組成以及其組成比。另外,本實施例9之焊膏所使用之聚丙烯A之最長徑的平均粒徑約為8μm,本實施例10之焊膏所使用之聚丙烯A之最長徑的平均粒徑約為42μm。又,關於聚丙烯之物性值,除了其最長徑之平均粒徑以外,其餘皆與實施例7相同。因此,省略重複說明。
[實施例11]
本實施例11之焊膏,亦是由實施例7之相同方式製成。表2係顯示有本實施例11之焊膏之組成以及其組成比。另外,本實施例11之焊膏所使用之聚丙烯B之最長徑的平均粒徑約為20μm,其粘度分子量約為19000,其熔點為147℃,其酸值為0,其玻璃轉移溫度為-25℃。
[實施例12]
本實施例12之焊膏,亦是由實施例7之相同方式製成。表2係顯示有本實施例12之焊膏之組成以及其組成比。另外,本實施例12之焊膏除了實施例11之組成,亦含有0.1重量%的蠟狀生成物(商品名:Light Amide WH-255,共榮社化學製)。又,關於聚丙烯B之物性值,皆與實施例11相同。因此,省略重複說明。
[實施例13]
本實施例13之焊膏,亦是由實施例7之相同方式製成。表2係顯示有本實施例13之焊膏之組成以及其組成比。另外,本實施例13之焊膏係含有實施例1所使用之高密度聚乙烯A、以及實施例7所使用之聚丙烯A各為0.4重量%。
針對前述實施例1至實施例13之焊膏、以及比較例1至比較例6之焊膏進行分析之結果,如表3所示,已確認到實施例1至實施例13之焊膏皆有助於提高耐加熱坍塌性。又,實施例1至實施例13之焊膏於80℃下之粘度皆為400Pa‧s以上。由於加熱時之焊膏呈高粘度,使用連續印刷4小時後之焊膏所進行的加熱坍塌試驗中,仍可獲得良好之結果。再者,前述實施例1至實施例13之焊膏的絕緣電阻值亦可維持於較高數值。另外,表3中,「加熱坍塌」之單位為mm,「絕緣電阻」值之單位則為Ω。
另一方面,比較例1、比較例4、以及比較例6於80℃下之焊膏的粘度為400Pa‧s以下,相較於前述各實施例,已確認到其加熱坍塌特性亦較差。又,比較例2、比較例3、以及比較例5於80℃下之焊膏的粘度雖達400Pa‧s以上,但相較於前述各實施例之絕緣性,已確認到該等之絕緣性較差。
另外,本申請案中之焊膏粘度的測量,係使用了粘彈性測定裝置來進行測量。具體說明如下。
(1)將作為試料之焊膏夾持於測定裝置之試料台與測定夾具之直徑25mm的不鏽鋼平行平板之間。
(2)使得試料台與平行平板之間的間隙達1.0mm。
(3)以頻率5Hz、振盪角度0.1%之條件下施加應力,於80℃下測量粘度。
前述實施形態及各實施例並非用以限定本發明。包含前述實施形態及各實施例的其他組合等,本發明範圍內所存在的變形例亦包含於本申請專利範圍內。
本發明之焊膏,對於電子電路部品等各種用途之焊接係極為有用。
圖1係本發明之一實施形態中助焊劑的光學顯微鏡照片。
圖2係顯示本發明實施例1之高密度聚乙烯之粒度分佈的圖表。
Claims (13)
- 一種焊膏,係於助焊劑中包含有活性劑、以及由高密度聚乙烯與聚丙烯構成之群組中所選出之至少1種樹脂添加物,以該助焊劑整體為100重量%時,該樹脂添加物為4重量%以上、12重量%以下,且於80℃下的粘度達400Pa‧s以上,其中該活性劑具有分子量為250以下的二元酸、分子量為150以上300以下的一元酸、以及分子量為300以上600以下的二元酸;分子量為250以下之該二元酸係由丙二酸、丁二酸、戊二酸、已二酸、辛二酸、癸二酸、苯二酸、六氫鄰苯二酸、胺基丁二酸、以及聯苯二甲酸所組成之群組中選出;分子量為150以上、300以下之該一元酸係由癸酸、硬酯酸、油酸、大茴香酸、苯甲酸苯甲酯、二氯苯甲酸、二溴水楊酸、二苯基乙酸、以及岩芹酸所組成之群組中選出;分子量為300以上、600以下之該二元酸係由二甘醇與無水琥珀酸的酯化反應物、不飽和脂肪酸之(甲基)丙烯酸加成物、以及不飽和脂肪酸之二聚體所組成之群組中選出。
- 如申請專利範圍第1項之焊膏,其中該焊膏用助焊劑內之粒子狀的該高密度聚乙烯係符合以下(a)~(d)條件中至少任一者,即: (a)該高密度聚乙烯之粒徑的最長徑的平均粒徑為0.001μm以上、50μm以下;(b)藉由光學顯微鏡以倍率200倍進行觀察時,於前述焊膏用助焊劑中隨機選出之1.5mm×1.1mm視野範圍內,粒徑之最長徑為60μm以下的該高密度聚乙烯之個數達該高密度聚乙烯總數的90%以上;(c)藉由光學顯微鏡以倍率100倍來進行觀察時,於前述焊膏用助焊劑中隨機選出之3.1mm×2.3mm視野範圍內,粒徑之最長徑達100μm以上的該高密度聚乙烯之個數為該高密度聚乙烯總數的1%以下;或(d)該高密度聚乙烯為多面形。
- 如申請專利範圍第1或2項之焊膏,其中該高密度聚乙烯之粘度分子量為1500以上、4500以下。
- 如申請專利範圍第1或2項之焊膏,其中該高密度聚乙烯之熔點為110℃以上、130℃以下。
- 如申請專利範圍第1或2項之焊膏,其中該高密度聚乙烯之酸值為1以下。
- 如申請專利範圍第1或2項之焊膏,其中該高密度聚乙烯之玻璃轉移溫度為-50℃以下。
- 如申請專利範圍第1項之焊膏,其中該焊膏用助焊劑內之粒子狀的該聚丙烯係符合以下(a)~(d)條件中至少任一者,即:(a)該聚丙烯之粒徑的最長徑的平均粒徑為 0.001μm以上、50μm以下;(b)藉由光學顯微鏡以倍率200倍進行觀察時,於前述焊膏用助焊劑中隨機選出之1.5mm×1.1mm視野範圍內,粒徑之最長徑為60μm以下的該聚丙烯之個數達該聚丙烯總數的90%以上;(c)藉由光學顯微鏡以倍率100倍來進行觀察時,於前述焊膏用助焊劑中隨機選出之3.1mm×2.3mm視野範圍內,粒徑之最長徑達100μm以上的該聚丙烯之個數為該聚丙烯總數的1%以下;或(d)該聚丙烯為多面形。
- 如申請專利範圍第1或7項之焊膏,其中該聚丙烯之粘度分子量為5000以上、20000以下。
- 如申請專利範圍第1或7項之焊膏,其中該聚丙烯之熔點為130℃以上、160℃以下。
- 如申請專利範圍第1或7項之焊膏,其中該聚丙烯之酸值為1以下。
- 如申請專利範圍第1或7項之焊膏,其中該聚丙烯之玻璃轉移溫度為0℃以下。
- 如申請專利範圍第1或2或7項之焊膏,其中更包含有蠟狀生成物,該蠟狀生成物係使含有高級脂肪族單羧酸、多元酸、以及二胺之體系經脫水反應所獲得者。
- 如申請專利範圍第12項之焊膏,其中該蠟狀生成物之熔點為100℃以上。
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