TWI704024B - 助焊劑組成物及焊料膏組成物 - Google Patents

助焊劑組成物及焊料膏組成物 Download PDF

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Abstract

本發明之目的係提供一種可抑制助焊劑之飛濺的助焊劑組成物及焊料膏組成物。
本發明之助焊劑組成物係含有下述式(1)所示之抗飛濺劑。
Figure 107112745-A0305-02-0001-1
 (式中，Z為可被取代之伸烷基，R1及R2分別獨立地為可被取代之烷基、芳烷基、芳基、雜芳基、環烷基或雜環烷基，R3及R4分別獨立地為可被取代之烷基)

Description

助焊劑組成物及焊料膏組成物
本發明係關於助焊劑組成物、焊料膏組成物、及焊接接頭。
電子構件對電子機器之基板的接合/組裝，就成本面及可靠性方面而言最有利且最普遍進行的是使用焊料膏組成物之焊接。焊料膏組成物係將焊料粉末、與松脂、活性劑、觸變劑、溶劑等屬於焊料粉末以外的成分之助焊劑組成物混練而成為膏狀之混合物。
將焊料膏組成物塗佈於基板時，由於助焊劑在基板上飛濺時會造成對周邊之電子構件的汚染，故要求抑制助焊劑之飛濺。
又，焊料膏組成物對基板之塗布係例如藉由使用金屬遮罩之網版印刷來進行。因此，為了確保焊料膏組成物之印刷性，焊料膏組成物之黏度必須適度。但是，取決於焊料膏組成物，有保存穩定性差，焊料膏組成物之黏度隨時間經過上昇之虞。
先前之焊料膏組成物已提出有例如含有無鉛系焊料粉末、松脂系樹脂、活性劑、溶劑及由分子量為至少500之阻酚系化合物所構成之抗氧化劑的焊料膏組成物(專利文獻1)。
但是，申請人檢討專利文獻1記載之焊料膏組成物時，明瞭其有產生助焊劑飛濺之情形。
如上述，因而期望有可抑制助焊劑飛濺之助焊劑組成物及焊料膏組成物。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第4447798號
本發明之目的在於提供一種可抑制助焊劑飛濺之焊料膏組成物及該焊料膏組成物所含之助焊劑組成物。
又，本發明之目的除了抑制助焊劑飛濺以外，亦以提供一種抑制經時之黏度上昇的焊料膏組成物及該焊料膏組成物所含之助焊劑組成物為目的。
本發明人等為了解決上述課題致力研究之結果，發現一種含有特定抗飛濺劑之助焊劑組成物及焊料膏組成物可抑制焊料膏組成物使用時之助焊劑的飛濺及經時之黏度上昇，進而完成本發明。本發明之具體態樣如下所 述。
[1]一種助焊劑組成物，係含有下述式(1)所示之抗飛濺劑。
Figure 107112745-A0202-12-0003-4
 (式中，Z為可被取代之伸烷基，R1及R2分別獨立地為可被取代之烷基、芳烷基、芳基、雜芳基、環烷基或雜環烷基，R3及R4分別獨立地為可被取代之烷基)。
[2]如[1]記載之助焊劑組成物，其中，Z為C1至C6伸烷基，R1及R2分別獨立地為C1至C6烷基或烷基環烷基，R3及R4分別獨立地為C1至C6烷基。
[3]如[1]或[2]記載之助焊劑組成物，其中，前述抗飛濺劑為2,2’-亞甲基雙[6-(1-甲基環己基)-對-甲酚]。
[4]如[1]至[3]中任一項記載之助焊劑組成物，其中，前述抗飛濺劑之重量比率為0.5至10重量%。
[5]如[1]至[4]中任一項記載之助焊劑組成物，係更包含松脂、活性劑、觸變劑、及溶劑。
[6]一種焊料膏組成物，係含有[1]至[5]中任一項記載之助焊劑組成物、及焊料粉末。
[7]一種焊接接頭，係藉由[6]中任一項記載之助焊劑組成物所形成者。
本發明之助焊劑組成物及焊料膏組成物可抑制助焊劑之飛濺。
又，本發明之助焊劑組成物及焊料膏組成物可抑制助焊劑之飛濺，且可抑制經時之黏度上昇。
第1圖係表示飛濺評估試驗中之回焊溫度曲線(reflow profile)之示意圖。
第2圖係表示焊接性之評估試驗中之回焊溫度曲線之示意圖。
以下，針對本發明之助焊劑組成物及焊料膏組成物進行說明。
本發明中之「助焊劑組成物」或「助焊劑」係指焊料膏組成物中之焊料粉末以外的全部成分。本發明 之焊料膏組成物中，焊料粉末與助焊劑組成物之重量比(焊料粉末：助焊劑組成物)以80：20至90：10為佳，以85：15至90：10為更佳。
本發明之助焊劑組成物包含上述式(1)所示之抗飛濺劑。
式(1)所示之抗飛濺劑中，Z為可被取代之伸烷基，較佳為C1至C6伸烷基，更佳為C1至C3伸烷基，最佳為亞甲基。R1及R2分別獨立地為可被取代之烷基、芳烷基、芳基、雜芳基、環烷基或雜環烷基，較佳為C1至C6烷基或烷基環烷基，更佳為第三丁基或1-甲基環己基，最佳為1-甲基環己基。R3及R4分別獨立地為C1至C6烷基，較佳為C1至C3烷基，更佳為乙基或甲基，最佳為甲基。式(1)所示之抗飛濺劑可使用例如2，2’-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基酚)、2,2’-亞甲基雙(4-乙基-6-第三丁基酚)、2,2’-亞甲基雙[6-(1-甲基環己基)-對-甲酚]，從抑制助焊劑之飛濺之點而言，特佳為使用2,2’-亞甲基雙[6-(1-甲基環己基)-對-甲酚]。上述式(1)所示之抗飛濺劑相對於本發明中之助焊劑組成物之重量比率以0.5至10重量%為佳，以1至6重量%為更佳。
本發明之焊料膏組成物包含焊料粉末。
本發明中之焊料粉末之合金組成亦可使用Sn-Ag系合金、Sn-Cu系合金、Sn-Ag-Cu系合金、Sn-In系合金、Sn-Bi系合金、Sn-Sb系合金、及此等合金中添加有Ag、Cu、Ni、Co、P、Ge、Sb、In、Bi、Zn等之合金。
本發明之焊料膏組成物除了焊料粉末、及式(1)所示之抗飛濺劑以外，可更含有松脂、活性劑、觸變劑、及溶劑。
松脂可使用氫化松脂、酸改性松脂、聚合松脂、松脂酯等。松脂相對於本發明中之助焊劑組成物之重量比率以10至70重量%為佳，以30至60重量%為更佳。
活性劑可舉例如有機酸、胺鹵化氫酸鹽、有機鹵化合物。此等之活性劑以水溶性或醇可溶性為佳。例示活性劑之具體例時，可如下述。有機酸可舉例如硬脂酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、二體酸等。胺鹵化氫酸鹽之胺化合物可舉例如乙基胺、二乙基胺、二丁基胺、三丁基胺、異丙基胺、二苯基胍、環己基胺、苯胺等，鹵化氫酸可舉例如鹽酸、氫溴酸、氫碘酸。有機鹵化合物可舉例如1-溴-2-丁醇、1-溴-2-丙醇、3-溴-1-丙醇、3-溴-1,2-丙二醇、1,4-二溴-2-丁醇、1,3-二溴-2-丙醇、2,3-二溴-1-丙醇、2,3-二溴-1,4-丁二醇、2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇等。活性劑相對於本發明中之助焊劑組成物之重量比率以0.1至50重量%為佳，以1至40重量%為更佳，以5至30重量%為最佳。
觸變劑可使用高級脂肪酸醯胺、高級脂肪酸酯、硬化蓖麻油等。觸變劑相對於本發明中之助焊劑組成物之重量比率以1至15重量%為佳。
溶劑可選自一般所知之乙二醇醚系之化合物。例示溶劑之具體例時，可舉例如二乙二醇單丁基醚、二乙 二醇二丁基醚、二乙二醇單己基醚、二乙二醇單-2-乙基己基醚、乙二醇單苯基醚、二乙二醇單苯基醚、二丙二醇單丁基醚、三丙二醇單丁基醚等。溶劑相對於本發明中之助焊劑組成物之重量比率以10至50重量%為佳，以20至40重量%為更佳。
本發明中，係調製一種含有上述式(1)所示之抗飛濺劑，且含有松脂、活性劑、觸變劑、及溶劑之助焊劑組成物，藉由混練該助焊劑組成物與焊料粉末，製造焊料膏組成物。
如此方式調製而成之本發明中之焊料膏組成物係在電子機器中之微細構造的電路基板中可例如藉由使用金屬遮罩之印刷法、藉由使用點膠機之吐出法、或藉由轉印針之轉印法，塗佈於焊接部進行回焊。
在本發明中焊接溫度(回焊溫度)設定為較焊料粉末之融點高20至30℃之溫度。
在本發明中，藉由使用上述焊料膏組成物，可形成焊接接頭。
以下，針對本發明藉由實施例具體地說明，但本發明不是限定於實施例記載之內容者。
[實施例]
以下述表1所示之組成調合實施例1至4及比較例1至4之助焊劑組成物。將實施例1至4及比較例1至4之助焊劑組成物11重量%與焊料合金之粉末89重量%混合，獲得焊料膏組成物。焊料合金之組成使用 Sn-3Ag-0.5Cu(各數值為重量%)。此外，表1中之各成分之數值係各成分相對於助焊劑組成物之重量%。
Figure 107112745-A0202-12-0008-6
(評估)
使用實施例1至4及比較例1至4之焊料膏組成物，如下所述，進行(1)助焊劑之飛濺評估、(2)黏度變化之評估、及(3)焊接性之評估。評估結果示於下述表3。
(1)助焊劑之飛濺之評估
在銅箔積層板(大小：105mm×105mm、厚度：1.0mm)上使用金屬遮罩(遮罩厚度：0.1mm、印刷圖案：6.5mmφ為一個)，分別印刷實施例1至4及比較例1至4之焊料膏組成物，其後，以第1圖所示之容易產生飛濺的溫度曲線(昇溫速度：1.3℃/秒、尖峰溫度：250℃)進行回焊，製作出試驗基板。觀察試驗基板，測定試驗基板整體之助焊劑飛濺之產生數。針對各實施例1至4及比較例1至4之焊料膏組成物進行3次試驗，計算出助焊劑之飛濺產生數之 平均值。再者，參照下述表2之基準而評估助焊劑之飛濺。
[表2]助焊劑之飛濺的產生數未達10個：○助焊劑之飛濺的產生數為10個以上：×
(2)黏度變化之評估
針對焊料膏之連續黏度測定
(a)測定方法
測定所使用之黏度計係Malcom股份有限公司製之PCU-205。試驗條件係旋轉數：10rpm、測定溫度：在25℃下連續測定黏度8小時。
(b)判定基準
8小時後之黏度為初期黏度之+20%以內之值時，判定為具有增黏抑制效果(○)，為超過初期黏度之+20%的值時，判定為沒有增黏抑制效果(×)。
(3)焊接性之評估
在基板上使用開口徑280μm、開口數64個、遮罩厚度0.1mm之金屬遮罩印刷焊料膏組成物，使用第2圖所示之回焊溫度曲線(預加熱溫度：在180℃ 120秒、尖峰溫度： 235℃、220℃以上之熔融時間：40秒)進行大氣回焊，使焊料合金之粉末熔融。針對焊接性之評估，印刷後之64點全部溶融者設為合格(○)，印刷後之64點之中即使只1點不熔融者設為不合格(×)。
Figure 107112745-A0202-12-0010-7
從上述表3之結果，可知在使用式(1)所示之抗飛濺劑(2，2’-亞甲基雙[6-(1-甲基環己基)-對-甲酚])的實施例1至4中，在助焊劑之飛濺、黏度變化及焊接性之任一者之評估皆成為良好的結果。可知實施例1至4之焊料膏組成物由於在回焊中之加熱時在基板上助焊劑不易飛濺，故封裝時助焊劑不易附著在周邊之電子零件。又，實施例1至4之焊料膏組成物係保存穩定性優異，黏度不易晶時上昇且確認具有增黏抑制效果。
另一方面，未使用實施例1至4之抗飛濺劑而使用抗氧化劑(三乙二醇-雙〔3-(3-第三丁基-5-甲基-4-羥基苯基)丙酸酯〕)之比較例3中，雖然黏度變化及焊接性良好，但助焊劑之飛濺較多。
又，未使用實施例1至4之抗飛濺劑、及抗氧化劑之任一者的比較例4中，雖然焊接性良好，但助焊劑之飛濺較多，又，黏度變化較大，未確認增黏抑制效果。
再者，使用抗飛濺劑相對於助焊劑組成物之 重量比率為未達0.5重量%之比較例1中，雖然焊接性之評估良好，但助焊劑之飛濺較多，又，黏度變化較大，未確認增黏抑制效果。
並且，使用抗飛濺劑相對於助焊劑組成物之重量比率為超過10重量%之比較例2中，雖然助焊劑之飛濺及黏度變化之評估良好，但焊接性之評估差。
Figure 107112745-A0202-11-0003-3

Claims (4)

  1. 一種助焊劑組成物，係含有2,2’-亞甲基雙[6-(1-甲基環己基)-對-甲酚]作為抗飛濺劑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之助焊劑組成物，其中，前述抗飛濺劑之重量比率為0.5至10重量%。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之助焊劑組成物，係更含有松脂、活性劑、觸變劑、及溶劑。
  4. 一種焊料膏組成物，係含有申請專利範圍第1至3項中任一項所述之助焊劑組成物、及焊料粉末。
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