TWI661890B - 急加熱工法用助焊劑及急加熱工法用軟焊膏 - Google Patents
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Abstract
本發明目的在於提供:能抑制焊料合金濺散的雷射迴焊等急加熱工法所使用急加熱工法用助焊劑、及急加熱工法用軟焊膏。本發明的急加熱工法用助焊劑,係含有:松脂、二醇醚系溶劑、有機酸、及搖變劑;而,溶劑係沸點200℃以下的二醇系低沸點溶劑,並將低沸點溶劑的含量設定為20重量%以上且40重量%以下。本發明的急加熱工法用軟焊膏係由該助焊劑與焊料合金的粉末進行混合。當更進一步含有沸點超過200℃的高沸點溶劑時,在溶劑全體中,低沸點溶劑的含量設為60重量%以上。
Description
本發明係關於雷射迴焊等急加熱工法所使用的急加熱工法用助焊劑、及急加熱工法用軟焊膏。
軟焊膏係由焊料合金的粉末與助焊劑混合而生成。習知使用軟焊膏進行焊接時,係有使用通稱迴焊爐的加熱爐。
使用迴焊爐進行焊接時,係將經塗布軟焊膏、且使電子零件等接合對象物搭載於軟焊膏上的基板,在數分程度的時間內加熱至焊料合金會熔融的溫度域,而使焊料合金熔融。
針對此有提案:對經搭載接合對象物的軟焊膏照射雷射,而使焊料合金熔融之通稱「雷射迴焊」的技術。因為雷射迴焊係施行局部性加熱,因而相較於迴焊爐之下,可在不用對電子零件全體施行加熱狀態下進行安裝。
雷射迴焊係加熱地方在數秒鐘程度的時間內急加熱至焊料合金的熔融溫度域。藉由施行此種急加熱,容易發生助焊劑濺散,隨此現象,熔融焊料濺散情形亦會明顯發生。
所以,有提案含有沸點較高於焊料合金熔點的溶劑之助焊劑(例如參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本專利特開2014-100737號公報
由含有沸點較高於焊料合金熔點的溶劑之助焊劑、與焊料合金進行混合的軟焊膏,當對軟焊膏照射雷射,將焊料合金加熱至熔融的溫度域時,可抑制助焊劑中的溶劑揮發。
但是,熔融軟焊膏中未揮發而殘留的溶劑會因急加熱而突沸,會有造成熔融焊料合金濺散的可能性。若熔融焊料合金出現濺散,便會有焊料合金附著於接合對象物周圍的可能性。
本發明係為解決此種課題而完成,目的在於提供:能抑制焊料合金濺散的急加熱工法所使用急加熱工法用助焊劑、及急加熱工法用軟焊膏。
發明者等發現藉由使用使助焊劑含有在焊料合金熔融溫度域下,會揮發之低沸點溶劑的軟焊膏,即便施行如雷射迴焊般的急加熱,仍可抑制焊料合金濺散。
本發明的急加熱工法用助焊劑,係含有:松脂、二醇醚系溶劑、有機酸、及搖變劑;而,溶劑係沸點200℃以下的二醇系低沸點溶劑,並將低沸點溶劑的含量設定為20重
量%以上且40重量%以下,且溶劑全體中的低沸點溶劑係佔60重量%以上。
再者,低沸點溶劑較佳係選自二丙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚、二乙二醇二甲醚、乙二醇單烯丙醚、乙二醇單異丙醚之中。
再者,本發明的急加熱工法用軟焊膏,係由焊料合金與助焊劑混合;而,助焊劑係含有:松脂、二醇醚系溶劑、有機酸、及搖變劑;溶劑係沸點200℃以下的二醇系低沸點溶劑,且將低沸點溶劑的含量設定為20重量%以上且40重量%以下,溶劑全體中的低沸點溶劑係佔60重量%以上。
本發明的助焊劑係當使用為與熔點超過200℃的焊料合金混合之軟焊膏時,在使焊料合金熔融的溫度域會使助焊劑中的溶劑揮發。藉此,在熔融狀態的焊料合金中不會殘留溶劑,即便利用雷射迴焊等急加熱工法施行急加熱,仍可抑制焊料合金濺散。
再者,當使用為與熔點200℃以下的焊料合金混合之軟焊膏時,在焊料合金熔融的溫度域下,雖助焊劑中的溶劑不會完全揮發,但溶劑係只要較低於溶劑沸點的溫度便會開始揮發,藉由殘留的溶劑量減少至低於一定值,便可抑制焊料合金濺散。
急加熱工法並不僅限於施行雷射迴焊,只要施行急加熱的方法便可。利用急加熱進行的焊接方法係可例如利用雷射迴焊、鹵素燈、熱風器(heat gun)等進行的熱風加熱,以
及利用焊槍從基板背側施行加熱等。
<本實施形態助焊劑的組成例>
本實施形態的助焊劑係含有:松脂、二醇醚系溶劑、有機酸、及搖變劑。本實施形態的助焊劑係與焊料合金的粉末進行混合而生成軟焊膏。
溶劑係溶解助焊劑中的固形份。溶劑係沸點在200℃以下的二醇系低沸點溶劑,且將助焊劑中的低沸點溶劑含量設為20重量%以上且40重量%以下。低沸點溶劑係可例如:二丙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚、二乙二醇二甲醚、乙二醇單烯丙醚、乙二醇單異丙醚等。
再者,溶劑亦可更進一步含有沸點超過200℃的高沸點溶劑。若含有高沸點溶劑時,在溶劑全體中,低沸點溶劑含量設為60重量%以上。
高沸點溶劑係可例如:乙二醇單己醚、二乙二醇單己醚、三乙二醇單甲醚、乙二醇單-2-乙基己醚、二乙二醇單-2-乙基己醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇丁基甲醚、四乙二醇二甲醚等。
松脂係保護有機酸等活性劑成分受熱影響,可抑制活性劑成分揮發。松脂係可例如:氫化松脂、酸改質松脂、聚合松脂、松脂酯等。松脂的含量設為40重量%以上且60重量%以下。
搖變劑係為賦予搖變性而添加,對軟焊膏賦予黏性。搖變劑係可例如:高級脂肪酸醯胺、高級脂肪酸酯、硬化菌麻油等。搖變劑的含量設為5重量%以上且10重量%以下。
有機酸係為除去焊料合金及焊接對象的氧化膜,而當作助焊劑的活性劑成分添加。有機酸較佳係己二酸、辛二酸、癸二酸等常溫固態的有機酸。有機酸含量設為5重量%以上且15重量%以下。
本實施形態的助焊劑在不致損及助焊劑性能之範圍內,亦可適當添加其他添加劑,例如鹵等有機酸以外的活性劑、抗氧化劑、界面活性劑、消泡劑等。
本實施形態的軟焊膏係由上述組成的助焊劑、與焊料合金的粉末進行混合而生成。本例的軟焊膏係由焊料合金組成Sn-3Ag-0.5Cu(各數值係重量%)的焊料合金粉末、與助焊劑進行混合而生成。Sn-3Ag-0.5Cu焊料合金的熔點係217℃,較高於低熔點溶劑的沸點。
再者,本實施形態的軟焊膏係由焊料合金組成Sn-57Bi(各數值係重量%)的焊料合金粉末、與助焊劑進行混合而生成。Sn-57Bi焊料合金的熔點係139℃,較低於低熔點溶劑的沸點。又,本發明並不僅侷限於該焊料合金。
依照以下表中所示組成製備實施例與比較例的助焊劑,並使用實施例與比較例的助焊劑製備軟焊膏,針對焊球的抑制效果進行檢驗。軟焊膏係將焊料粉末與助焊劑的比例設為焊料粉末:助焊劑=89:11進行混合。
(a)測定方法
試驗裝置:JAPAN UNIX(註冊商標)ULD-730
雷射照射直徑:0.8mm
焊墊尺寸:0.8×0.8mm材質:Cu
照射條件:將照射輸出依1W/sec的比例提高輸出至1.5W,從開始照射起經3秒鐘後停止。
軟焊膏利用厚0.1mm遮罩提供進行印刷。
測定次數係N=4,依測定值的平均進行判定。
(b)判定基準
◎:焊球數0~5個
○:焊球數6~10個
×:焊球數達11個以上
組成含量與評價結果係如表1所示。
含低沸點溶劑、但未含高沸點溶劑、且使助焊劑中的低沸點溶劑含有率在既定範圍內變化的實施例1~實施例6,當焊料合金組成為Sn-3Ag-0.5Cu時,焊球生成數均抑制在0~5個。
此現象可認為焊料合金的熔點217℃,在使焊料合金熔融的溫度域下,助焊劑中的溶劑會揮發,在熔融狀態的焊料合金中並未殘留溶劑,即便依雷射迴焊施行急加熱,仍可抑制焊料合金濺散。
含有低沸點溶劑與高沸點溶劑,且全溶劑中的低沸點溶劑含有比設定為既定值以上的實施例7~實施例9,當焊料合金組成為Sn-3Ag-0.5Cu時,焊球生成數均抑制在0~5個。
當溶劑中含有高沸點溶劑時,雖可認為在焊料熔融狀態下會殘留溶劑,但因為低沸點溶劑會揮發,因而殘留的溶劑量較少,所以判斷不易引發濺散。
此處,利用由實施例1~實施例6的助焊劑、與焊料合金組成Sn-57Bi且熔點139℃的焊料合金,進行混合的軟焊膏之實施結果,焊料、焊球生成數抑制在0~5個、或6~10個。此現象可認為在焊料合金熔融的溫度域下,雖助焊劑中的溶劑並不會完全揮發,但溶劑係即便較低於溶劑沸點的低溫度仍會開始揮發,藉由殘留的溶劑量變少於一定值,便可抑制焊料合金濺散。
再者,實施例7~實施例9係即便焊料合金組成為Sn-57Bi,焊球生成數仍可抑制在6~10個。
相對於此,含有高沸點溶劑、且未含低沸點溶劑
的比較例1~比較例3,當焊料合金組成為Sn-3Ag-0.5Cu時,焊球生成數均達11個以上。
此現象係焊料合金的熔點為217℃,在焊料合金熔融的溫度域下,助焊劑中的溶劑並不會揮發,在熔融狀態的焊料合金中會有溶劑殘留,若利用雷射迴焊施行急加熱,便會導致焊料合金濺散。
再者,比較例1~比較例3係即便焊料合金組成為Sn-57Bi,但焊球生成數均達11個以上。
雖含有低沸點溶劑與高沸點溶劑,但全溶劑中的低沸點溶劑含有比未滿既定值所比較例4,當焊料合金組成為Sn-3Ag-0.5Cu時,焊球生成數均達11個以上。又,比較例4係即便焊料合金組成為Sn-57Bi,但焊球生成數仍達11個以上。
由以上的結果得知,若將助焊劑中的低沸點溶劑含量設為20重量%以上且40重量%以下,便可獲得所需的效果。又,得知若含有低沸點溶劑與高沸點溶劑的情況,若溶劑全體中的低沸點溶劑含量達60重量%以上,便可獲得所需的效果。
本發明係適用於採用雷射迴焊、鹵素燈、熱風器等進行熱風加熱、利用焊槍從基板背側施行加熱等急加熱工法的電子零件焊接。
Claims (3)
- 一種急加熱工法用助焊劑,含有:松脂、二醇醚系溶劑、有機酸、及搖變劑;其特徵在於:上述溶劑係沸點在200℃以下的二醇系低沸點溶劑,且將上述低沸點溶劑的含量設為20重量%以上且40重量%以下,且在溶劑全體中,上述低沸點溶劑係含有達60重量%以上,上述有機酸為常溫固態,且將上述有機酸的含量設為5重量%以上且15重量%以下,且防止藉由急加熱工法加熱焊料合金時的濺散。
- 如申請專利範圍第1項之急加熱工法用助焊劑,其中,上述低沸點溶劑係二丙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚、二乙二醇二甲醚、乙二醇單烯丙醚、或乙二醇單異丙醚。
- 一種急加熱工法用軟焊膏,其特徵在於:由焊料合金、與申請專利範圍第1或2項之助焊劑進行混合。
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