TWI704025B - 助焊劑及焊膏 - Google Patents
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Abstract
本發明的助焊劑,包含有機酸、溶劑、與具有7~40mol的環氧乙烷平均加成莫耳數的聚氧乙烯二十二烷醇。
Description
本發明為關於助焊劑及焊膏。
對於電子機器的基板接合及組裝電子零件時,就成本面及可靠性之觀點而言,大多為藉由使用含有焊錫材料(solder material)與焊接用助焊劑(flux)的焊膏(solder paste)來進行焊接。
專利文獻1中揭示著一種焊接用助焊劑,其以特定比例來含有界面活性劑、具有特定碳數的酸酐、與基底樹脂。該文獻中揭示著,以上述焊接用助焊劑而可達成:抑制焊錫金屬中的空孔產生、或抑制助焊劑及焊錫金屬的飛散、或容易進行焊接後所產生的殘渣之洗淨。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本特開2016-179496號公報
[發明所欲解決之課題]
通常而言,焊接後所產生的殘渣之洗淨,大多如專利文獻1般地使用溶劑來進行。然而,就減低環境負擔之觀點而言,焊接後所產生的殘渣之洗淨,以使用水來進行為較佳,而要求著水洗淨性為優異的助焊劑。
因此,本發明的目的為提供一種水洗淨性及印刷性的平衡(balance)佳且優異的助焊劑及焊膏。
[解決課題之手段]
本發明人為了解決上述課題經深入研究之結果發現,藉由含有有機酸、溶劑、與具有特定環氧乙烷平均加成莫耳數的聚氧乙烯二十二烷醇(polyoxyethylene behenyl alcohol)而得到的助焊劑可解決上述課題,因而完成本發明。
即,本發明的助焊劑係如同下述。
[1]
一種助焊劑,包含有機酸、溶劑、與具有7~40mol的環氧乙烷平均加成莫耳數的聚氧乙烯二十二烷醇。
[2]
如上述[1]之助焊劑,其中,前述聚氧乙烯二十二烷醇的環氧乙烷平均加成莫耳數為10~30mol。
[3]
如上述[1]或[2]之助焊劑,其中,前述聚氧乙烯二十二烷醇的含有量,相對於前述助焊劑整體為5~20質量%。
[4]
如上述[1]~[3]中任一項之助焊劑,其中,包含選自由松香系樹脂、胺、胺鹵化氫酸鹽(amine halogenated hydroacid salt)及有機鹵化合物所成之群組之1種以上。
[5]
如上述[4]之助焊劑,其中,包含胺鹵化氫酸鹽。
[6]
一種焊膏,其係由焊錫材料、與上述[1]~[5]中任一項之助焊劑所成。
本發明的焊膏係由焊錫材料與本發明的助焊劑所成。
[發明的效果]
依據本發明能夠提供一種可提升水洗淨性及印刷性的助焊劑及焊膏。
[實施發明之最佳形態]
以下,對於用來實施本發明的形態(以下稱為「本實施形態」)來進行說明。但,本發明並非被限定於此,能夠在不脫離該要旨的範圍內進行各種的變形。
尚,本說明書中,各元素的含有量可根據例如JIS Z 3910,以利用ICP-AES分析來進行測定。
[助焊劑]
本實施形態的助焊劑,藉由包含有機酸、溶劑、與具有7~40mol的環氧乙烷平均加成莫耳數的聚氧乙烯二十二烷醇(二十二烷醇環氧乙烷加成物),從而可提升水洗淨性及印刷性。因此,助焊劑可適合使用作為例如焊接用助焊劑。
(二十二烷醇環氧乙烷加成物)
助焊劑含有二十二烷醇環氧乙烷加成物。本發明人得到了下述之見解:伸烷基二醇(alkylene glycol)的骨架及平均加成莫耳數、以及烷基醚的骨架,對依附於水洗淨性、印刷性的流變(黏度、搖變比)會帶來重要的影響。又,本發明人發現:作為聚伸烷基二醇烷基醚,藉由使用具有7~40mol的環氧乙烷平均加成莫耳數的聚氧乙烯二十二烷醇,可使助焊劑的水洗淨性及印刷性的平衡變得良好且優異。
二十二烷醇環氧乙烷加成物可以下述式(A)來表示。
CH
3-(CH
2)
21-O-[(CH
2)
2-O]
m-H (A)
式(A)中,m表示平均加成莫耳數。
二十二烷醇環氧乙烷加成物的環氧乙烷平均加成莫耳數(上述式(A)中之m),就水洗淨性及印刷性為進一步更優異之觀點而言,以10~30mol為較佳。
二十二烷醇環氧乙烷加成物的含有量,就水洗淨性及印刷性為進一步更優異之觀點而言,相對於助焊劑整體,以5~20質量%為較佳,以10~20質量%為又較佳。
(有機酸)
為了提升印刷性,助焊劑含有有機酸(有機酸系活性劑)。作為有機酸,可舉出己二酸、壬二酸、二十烷二酸、檸檬酸、乙醇酸、琥珀酸、水楊酸、二乙醇酸、吡啶二羧酸、二丁基苯胺二乙醇酸、辛二酸、癸二酸、硫代乙醇酸、對苯二甲酸、十二烷二酸、對羥基苯基乙酸、吡啶甲酸、苯基琥珀酸、鄰苯二甲酸、福馬酸、馬來酸、丙二酸、月桂酸、苯甲酸、酒石酸、異三聚氰酸參(2-羧乙基)、甘胺酸、1,3-環己烷二羧酸、2,2-雙(羥基甲基)丙酸、2,2-雙(羥基甲基)丁酸、2,3-二羥基苯甲酸、戊二酸、2,4-二乙基戊二酸、2-喹啉羧酸、3-羥基苯甲酸、蘋果酸、p-茴香酸、硬脂酸、12-羥基硬脂酸、油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、二聚酸、氫化二聚酸、三聚酸、氫化三聚酸等。
有機酸的含有量,就水洗淨性及印刷性的平衡進一步更為良好且優異之觀點而言,相對於助焊劑整體,以1~10質量%為較佳。
(溶劑)
助焊劑含有溶劑。作為溶劑,可舉出水、醇系溶劑、二醇系溶劑、二醇醚系溶劑、萜品醇類等。作為醇系溶劑,可舉出異丙醇、1,2-丙二醇、異莰基環己醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇、2,3-二甲基-2,3-丁二醇、1,1,1-參(羥基甲基)乙烷、2-乙基-2-羥基甲基-1,3-丙二醇、2,2’-氧基雙(亞甲基)雙(2-乙基-1,3-丙二醇)、2,2-雙(羥基甲基)-1,3-丙二醇、1,2,6-三羥基己烷、雙[2,2,2-參(羥基甲基)乙基]醚、1-乙炔-1-環己醇、1,4-環己二醇、1,4-環己烷二甲醇、赤藻糖醇、蘇糖醇、癒瘡木酚甘油醚、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇等。作為二醇系溶劑,可舉出1,3-丁二醇、苯基二醇、己二醇等。作為二醇醚系溶劑,可舉出二乙二醇單-2-乙基己基醚、乙二醇單苯基醚、2-甲基戊烷-2,4-二醇、二乙二醇單己基醚、二乙二醇二丁基醚、三乙二醇單丁基醚、己二醇、四乙二醇二甲基醚等。
溶劑的含有量,例如相對於助焊劑整體為超過0,可以是80質量%以下,以20~60質量%為較佳。
助焊劑可含有除了上述之二十二烷醇環氧乙烷加成物以外的環氧乙烷加成物(其他的環氧乙烷加成物)。作為其他的環氧乙烷加成物,可舉例如具有未滿7mol的環氧乙烷平均加成莫耳數的聚氧乙烯二十二烷醇、烷基醇環氧乙烷加成物(例如鯨臘醇環氧乙烷加成物、硬脂醇氧化物加成物等)、間苯二酚環氧乙烷加成物、聚乙二醇等。該等的環氧乙烷加成物可單獨使用1種、或可組合2種以上來使用。
環氧乙烷加成物的含有量,相對於助焊劑整體可以是0~30質量%。
除了上述之環氧乙烷加成物以外,助焊劑可含有樹脂。作為其他的樹脂,可舉例如松香系樹脂、(甲基)丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、聚酯系樹脂、苯氧基樹脂、乙烯醚系樹脂、萜烯樹脂、改質萜烯樹脂(例如芳香族改質萜烯樹脂、氫化萜烯樹脂、氫化芳香族改質萜烯樹脂等)、萜烯苯酚樹脂、改質萜烯苯酚樹脂(例如氫化萜烯苯酚樹脂等)、苯乙烯樹脂、改質苯乙烯樹脂(例如苯乙烯丙烯酸樹脂、苯乙烯馬來樹脂等)、二甲苯樹脂、改質二甲苯樹脂(例如酚改質二甲苯樹脂、烷基酚改質二甲苯樹脂、酚改質甲酚型二甲苯樹脂、多元醇改質二甲苯樹脂、聚氧乙烯加成二甲苯樹脂等)等。該等的樹脂可單獨使用1種、或可組合2種以上來使用。該等之中,樹脂係以選自由松香系樹脂及(甲基)丙烯酸系樹脂之群組之1種以上為較佳。尚,於此所謂的「(甲基)丙烯酸系樹脂」係指包含甲基丙烯酸系樹脂及丙烯酸系樹脂之概念。
作為松香系樹脂,可舉例如松香膠、木松香、浮油松香等的原料松香、由原料松香所得到的衍生物。作為衍生物,可舉例如精製松香、氫化松香、歧化松香、聚合松香及α,β不飽和羧酸改質物(丙烯酸化松香、馬來化松香、富馬化松香等)、以及聚合松香的精製物、氫化物及歧化物、以及α,β不飽和羧酸改質物的精製物、氫化物、歧化物等。該等的松香系樹脂可單獨使用1種、或可組合2種以上來使用。
松香系樹脂的含有量,就水洗淨性為進一步更優異之觀點而言,相對於助焊劑整體,以5質量%以下為較佳,以0質量%為又較佳。
作為(甲基)丙烯酸系樹脂,可舉例如(甲基)丙烯酸系單體的均聚物、2種類以上的丙烯酸系單體的共聚物。作為(甲基)丙烯酸系單體,可舉出(甲基)丙烯酸、伊康酸、馬來酸、巴豆酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸十四烷基酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯等。該等的(甲基)丙烯酸系樹脂可單獨使用1種、或可組合2種以上來使用。
(甲基)丙烯酸系樹脂的含有量,相對於助焊劑整體,例如以5質量%以下為較佳,以0質量%為又較佳。
樹脂的含有量,相對於助焊劑整體,以5質量%以下為較佳,以0質量%為又較佳。
為了進一步提升活性,助焊劑係以含有胺系活性劑(胺)為較佳。尚,於此所謂的胺不包含後述之胺鹵化氫酸鹽。作為胺,可舉例如兩末端基具有胺基的聚乙二醇-聚丙二醇共聚物(末端二胺PEG-PPG)共聚物、胺脂肪族胺、芳香族胺、胺基醇、咪唑、苯并三唑、胺基酸、胍、醯肼等。作為脂肪族胺,可舉例如二甲基胺、乙基胺、 1-胺基丙烷、異丙基胺、三甲基胺、烯丙胺、n-丁基胺、二乙基胺、sec-丁基胺、tert-丁基胺、N,N-二甲基乙基胺、異丁基胺、環己基胺等。作為芳香族胺,可舉例如苯胺、N-甲基苯胺、二苯基胺、N-異丙基苯胺、p-異丙基苯胺等。胺基醇,可舉例如2-胺基乙醇、2-(乙基胺基)乙醇、二乙醇胺、二異丙醇胺、三乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、三異丙醇胺、N,N-雙(2-羥基乙基)-N-環己基胺、N,N,N’,N’-肆(2-羥基丙基)乙二胺、N,N,N’,N”,N”-伍(2-羥基丙基)二伸乙三胺等。作為咪唑,可舉例如2-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑偏苯三甲酸鹽、1-氰乙基-2-苯基咪唑偏苯三甲酸鹽、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-十一烷基咪唑-(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪異三聚氰酸加成物、2-苯基咪唑異三聚氰酸加成物、2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑、2,3-二氫-1H-吡咯[1,2-a]苯并咪唑、1-十二烷基-2-甲基-3-苄基咪唑鎓氯化物、2-甲基咪唑啉、2-苯基咪唑啉、2,4-二胺基-6-乙烯基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-乙烯基-s-三嗪異三聚氰酸加成物、2,4-二胺基-6-甲基丙烯醯氧基乙基-s-三嗪、環氧基-咪唑加成物、2-甲基苯并咪唑、2-辛基苯并咪唑、2-戊基苯并咪唑、2-(1-乙基戊基)苯并咪唑、2-壬基苯并咪唑、2-(4-噻唑基)苯并咪唑、苯并咪唑等。作為苯并三唑,可舉例如2-(2’-羥基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-tert-丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’,5’-二-tert-戊基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-5’-tert-辛基苯基)苯并三唑、2,2’-亞甲基雙[6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-tert-辛基酚]、6-(2-苯并三唑基)-4-tert-辛基-6’-tert-丁基-4’-甲基-2,2’-亞甲基雙酚、1,2,3-苯并三唑、1-[N,N-雙(2-乙基己基)胺基甲基]苯并三唑、羧基苯并三唑、1-[N,N-雙(2-乙基己基)胺基甲基]甲基苯并三唑、2,2’-[[(甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亞胺基]雙乙醇、1,2,3-苯并三唑鈉鹽水溶液、1-(1’,2’-二羧乙基)苯并三唑、1-(2,3-二羧基丙基)苯并三唑、1-[(2-乙基己基胺基)甲基]苯并三唑、2,6-雙[(1H-苯并三唑-1-基)甲基]-4-甲基酚、5-甲基苯并三唑等。作為胺基酸,可舉出丙胺酸、精胺酸、天門冬醯胺、天門冬胺酸、半胱氨酸鹽酸鹽、麩醯胺、麩胺酸、甘胺酸、組胺酸、異白胺酸、白胺酸、賴氨酸一鹽酸鹽、甲硫胺酸、苯基丙胺酸、脯胺酸、絲胺酸、蘇胺酸、色胺酸、酪胺酸、纈胺酸、β-丙胺酸、γ-胺基丁酸、δ-胺基戊酸、ε-胺基己烷酸、ε-己內醯胺、7-胺基庚酸等。作為胍,可舉例如二氰二胺、1,3-二苯基胍、1,3-二-o-甲苯基胍等。
胺的含有量,相對於助焊劑整體,例如為0~65質量%,就水洗淨性及印刷性的平衡為良好且進一步更優異之觀點而言,以20~65質量%為較佳,以30~55質量%為又較佳。
為了提升活性,助焊劑可含有有機鹵化合物。尚,於此所謂的有機鹵化合物不包含後述之胺鹵化氫酸鹽。作為有機鹵化合物,可舉例如反-2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇、2,3-二溴-1,4-丁二醇、2,3-二溴-1-丙醇、2,3-二氯-1-丙醇、1,1,2,2-四溴乙烷、2,2,2-三溴乙醇、五溴乙烷、四溴化碳、2,2-雙(溴甲基)-1,3-丙二醇、meso-2,3-二溴琥珀酸、氯烷烴、氯化脂肪酸酯、溴化n-十六烷基三甲基銨、三烯丙基異三聚氰酸酯6溴化物、2,2-雙[3,5-二溴-4-(2,3-二溴丙氧基)苯基]丙烷、雙[3,5-二溴-4-(2,3-二溴丙氧基)苯基]碸、乙烯雙五溴苯、2-氯甲基環氧乙烷、氯橋酸(Het Acid)、氯橋酸酐、溴化雙酚A型環氧樹脂等。
有機鹵化合物的含有量,相對於助焊劑整體,例如為0~5質量%,就水洗淨性及印刷性的平衡為良好且進一步更優異之觀點而言,以0~1質量%為較佳。
為了提升焊接性,助焊劑可含有胺鹵化氫酸鹽活性劑(胺鹵化氫酸鹽)。作為胺鹵化氫酸鹽,可舉出作為胺來示例的胺的鹵化氫酸鹽。作為胺鹵化氫酸鹽,可舉例如硬脂胺鹽酸鹽、二乙基苯胺鹽酸鹽、二乙醇胺鹽酸鹽、2-乙基己基胺溴化氫酸鹽、吡啶溴化氫酸鹽、異丙基胺溴化氫酸鹽、環己基胺溴化氫酸鹽、二乙基胺溴化氫酸鹽、單乙基胺溴化氫酸鹽、1,3-二苯基胍溴化氫酸鹽、二甲基胺溴化氫酸鹽、二甲基胺鹽酸鹽、松脂胺溴化氫酸鹽、2-乙基己基胺鹽酸鹽、異丙基胺鹽酸鹽、環己基胺鹽酸鹽、2-甲哌啶溴化氫酸鹽、1,3-二苯基胍鹽酸鹽、二甲基苄胺鹽酸鹽、水合肼溴化氫酸鹽、二甲基環己基胺鹽酸鹽、三壬基胺溴化氫酸鹽、二乙基苯胺溴化氫酸鹽、2-二乙基胺基乙醇溴化氫酸鹽、2-二乙基胺基乙醇鹽酸鹽、氯化銨、二烯丙胺鹽酸鹽、二烯丙胺溴化氫酸鹽、單乙基胺鹽酸鹽、單乙基胺溴化氫酸鹽、二乙基胺鹽酸鹽、三乙基胺溴化氫酸鹽、三乙基胺鹽酸鹽、肼一鹽酸鹽、肼二鹽酸鹽、肼一溴化氫酸鹽、肼二溴化氫酸鹽、吡啶鹽酸鹽、苯胺溴化氫酸鹽、丁基胺鹽酸鹽、己基胺鹽酸鹽、n-辛基胺鹽酸鹽、十二基胺鹽酸鹽、二甲基環己基胺溴化氫酸鹽、乙二胺二溴化氫酸鹽、松脂胺溴化氫酸鹽、2-苯基咪唑溴化氫酸鹽、4-苄基吡啶溴化氫酸鹽、L-麩胺酸鹽酸鹽、N-甲基嗎啉鹽酸鹽、甜菜鹼鹽酸鹽、2-甲哌啶碘化氫酸鹽、環己基胺碘化氫酸鹽、1,3-二苯基胍氟化氫酸鹽、二乙基胺氟化氫酸鹽、2-乙基己基胺氟化氫酸鹽、環己基胺氟化氫酸鹽、乙基胺氟化氫酸鹽、松脂胺氟化氫酸鹽、環己基胺四氟硼酸鹽、二環己基胺四氟硼酸鹽等。
胺鹵化氫酸鹽的含有量,相對於助焊劑整體,例如為0~5質量%,就水洗淨性及印刷性的平衡為良好且進一步更優異之觀點而言,以0~1質量%為較佳。
助焊劑係以包含選自由松香系樹脂、胺、胺鹵化氫酸鹽及有機鹵化合物之群組之1種以上為較佳,以包含胺鹵化氫酸鹽為又較佳,以包含胺及胺鹵化氫酸鹽為更佳。
助焊劑可含有搖變劑。作為搖變劑,可舉例如石蠟系搖變劑、醯胺系搖變劑等。作為石蠟系搖變劑,可舉例如蓖麻硬化油等。作為醯胺系搖變劑,可舉例如月桂酸醯胺、棕櫚酸醯胺、硬脂酸醯胺、蘿酸醯胺、羥基硬脂酸醯胺、飽和脂肪酸醯胺、油酸醯胺、芥酸醯胺、不飽和脂肪酸醯胺、p-甲苯甲醯胺、芳香族醯胺、取代醯胺、羥甲基硬脂酸醯胺、羥甲基醯胺、脂肪酸酯醯胺等。醯胺系搖變劑可以是雙醯胺系搖變劑及/或聚醯胺系搖變劑,作為雙醯胺系搖變劑,可舉出亞甲基雙硬脂酸醯胺、乙烯雙月桂酸醯胺、乙烯雙羥基硬脂酸醯胺、飽和脂肪酸雙醯胺、亞甲基雙油酸醯胺、不飽和脂肪酸雙醯胺、m-二甲苯雙硬脂酸醯胺、芳香族雙醯胺等,作為聚醯胺系搖變劑,可舉出飽和脂肪酸聚醯胺、不飽和脂肪酸聚醯胺、芳香族聚醯胺等。
搖變劑的含有量,相對於助焊劑整體,例如可以是0~15質量%。
[焊膏]
本實施形態的焊膏係由焊錫材料與本實施形態的助焊劑所成。焊膏係藉由含有本實施形態的助焊劑,從而可提升水洗淨性及印刷性。尚,於此所謂的「助焊劑」係指焊膏中的焊錫材料以外的成分整體之意。
(焊錫材料)
焊錫材料係以含有Sn或Sn系合金為較佳。Sn或Sn系合金可包含不可避免的雜質。
Sn係例如可以是具有99.9%以上的純度的Sn(3N材)、可以是具有99.99%以上的純度的Sn(4N材)、可以是具有99.999%的純度的Sn(5N材)。
作為Sn系合金,可舉例如具有Sn-Ag合金、Sn-Cu合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag-Cu-Ni-Co合金、Sn-In合金、Sn-Bi合金、Sn-Sb合金、Sn-Pb合金等的組成的合金,及對於具有上述組成的合金添加As、Bi、Sb、Pb、Ag、Cu、In、Ni、Co、Ge、P、Fe、Zn、Al、Ga等而成的合金。Sn系合金中的Sn的含有量並無特別限定,例如可設為超過40質量%。
就接合可靠性為進一步更優異之觀點而言,Sn及Sn系合金係以Sn、Sn-Cu合金、或Sn-Ag-Cu合金為較佳。就相同之觀點而言,Ag的含有量係以0~4.0質量%為較佳,Cu的含有量係以0~3.0質量%為較佳,以0~1.0質量%為又較佳,以0.3~0.75質量%為更佳。
Sn的含有量,相對於焊錫材料整體,例如可以是40質量%以上,可以是50質量%以上,可以是70質量%以上,可以是90質量%以上。另一方面,若焊錫材料含有Pb時,Pb的相對於焊錫材料整體的含有量可以是90質量%以上,Sn的相對於焊錫材料整體的含有量可以是5質量%以上、或可以是10質量%以上。
焊錫材料可含有例如20~300質量ppm的As。藉由As的含有量為20質量ppm以上,從而可抑制黏度的上昇,使得抑制增稠之效果為優異。藉由As的含有量為300質量ppm以下,從而可進一步抑制潤濕性的劣化。因此,藉由As的含有量為20~300質量ppm,本實施形態的焊膏可平衡性良好地兼具抑制增稠之效果及可靠性。就相同之觀點而言,As的含有量,相對於焊錫材料整體,以30~250質量ppm為較佳,以50~200質量ppm為又較佳。As係能夠與Sn或Sn系合金一起(例如金屬間化合物或固溶體等)來構成,或與Sn系合金為分別的,而以例如As單質或氧化物來存在。
焊錫材料係以含有50質量ppm(0.0050質量%)~3.0質量%的Bi為較佳。藉由Bi的含有量為50質量ppm以上,從而可抑制黏度的上昇,使得抑制增稠之效果為優異。藉由Bi的含有量為3.0質量%以下,從而可減低液相線溫度(T
L)與固相線溫度(T
S)的差(ΔT=T
L-T
S),使得循環特性等的可靠性為優異。因此,藉由Bi的含有量為50質量ppm~3.0質量%,本實施形態的焊膏可平衡性良好地兼具抑制增稠之效果及可靠性。就相同之觀點而言,Bi的含有量,相對於焊錫材料整體,以50質量ppm(0.0050質量%)~1.0質量%為較佳,以100質量ppm(0.010質量%)~1.0質量%為又較佳。
焊錫材料係以含有20質量ppm(0.0020質量%)~0.5質量%的Sb為較佳。藉由Sb的含有量為20質量ppm以上,從而可抑制黏度的上昇,使得抑制增稠之效果為優異。藉由Sb的含有量為0.5質量%以下,使得潤濕性、及循環特性等的可靠性為優異。因此,藉由Sb的含有量為20質量ppm~0.5質量%,本實施形態的焊膏係可平衡性良好地兼具抑制增稠之效果及可靠性。就相同之觀點而言,Sb的含有量,相對於焊錫材料整體,以50質量ppm(0.0050質量%)~0.3質量%為較佳,以100質量ppm(0.010質量%)~0.1質量%為又較佳。
焊錫材料係以含有20質量ppm(0.0020質量%)~0.7質量%的Pb為較佳。藉由Pb的含有量為20質量ppm以上,從而可抑制黏度的上昇,使得抑制增稠之效果為優異。藉由Pb的含有量為0.7質量%以下,從而可減低液相線溫度(T
L)與固相線溫度(T
S)的差(ΔT=T
L-T
S),使得循環特性等的可靠性為優異。因此,藉由Pb的含有量為20質量ppm~0.7質量%,本實施形態的焊膏可平衡性良好地兼具抑制增稠之效果及可靠性。就相同之觀點而言,Pb的含有量,相對於焊錫材料整體,以50質量ppm(0.0050質量%)~0.5質量%為較佳,以100質量ppm(0.010質量%)~0.3質量%為又較佳。
Bi係能夠與Sn或Sn系合金一起以合金(例如金屬間化合物、固溶體等)的形態來存在,亦能夠與Sn及Sn系合金分開來存在。
作為本實施形態的焊錫材料的製造方法,並無特別限定,可舉例如藉由將原料金屬熔融混合從而來製造的方法。
本實施形態中,焊錫材料的形態並無特別限定,例如可以是導線狀的形態、亦可以是球狀的形態(焊錫球)、粉末狀的形態(焊錫粉末)等的粒子狀的形態。焊錫材料的形態,就流動性為優異之觀點而言,以粒子狀的形態為較佳,以粉末狀的形態為又較佳。
作為粒子狀的焊錫材料的製造方法,可舉例如:將焊錫材料熔融,使其滴下來得到粒子的滴下法或進行離心噴霧的噴霧法,或將塊材的焊錫材料粉碎的方法等。滴下法或噴霧法中,為了製成粒子狀,滴下或噴霧係以在惰性環境或溶媒中來進行為較佳。
又,若焊錫材料為粒子狀時,焊錫材料係以JIS Z 3284-1:2004的粉末尺寸的分類(表2)中具有相當於記號1~8的尺寸(粒度分布)為較佳,以具有相當於記號4~8的尺寸(粒度分布)為又較佳,以具有相當於記號5~8的尺寸(粒度分布)為更佳。據此,能夠與微細的零件來進行焊接。
本實施形態中,粒子狀的焊錫材料的尺寸(粒度分布),可根據JIS Z 3284-2:2014的4·2·3所記載的雷射繞射式粒度分布測定試驗來進行測定。
本實施形態中,焊錫材料的含有量與助焊劑的含有量的質量比(焊錫材料:助焊劑),例如可以是焊錫材料95質量%:助焊劑5質量%~焊錫材料5質量%:助焊劑95質量%,較佳亦可以是焊錫材料95質量%:助焊劑5質量%~焊錫材料85質量%:助焊劑15質量%。
本實施形態中,焊膏可進而包含氧化鋯粉末。相對於焊膏整體的質量,氧化鋯粉末的含有量係以0.05~20.0質量%為較佳,以0.05~10.0質量%為又較佳,以0.1~3質量%為最佳。氧化鋯粉末的含有量若在上述範圍內時,包含在助焊劑中的活性劑將會優先與氧化鋯粉末產生反應,而變得難以引起與焊錫粉末表面的Sn或Sn氧化物的反應,因而可發揮進一步抑制因經時變化所造成的黏度上昇之效果。
雖然添加至焊膏中的氧化鋯粉末的粒徑的上限並無限定,但以5μm以下為較佳。若粒徑為5μm以下時,可維持糊膏的印刷性。又,雖然下限亦無特別限定,但以0.5μm以上為較佳。上述粒徑係攝影氧化鋯粉末的SEM照片,藉由畫面解析,對於存在於視野內的各粒子求出投影圓等效直徑時,將投影圓等效直徑為0.1μm以上的粒子的投影圓等效直徑的平均值定為上述粒徑。氧化鋯粒子的形狀並無特別限定,只要是異形狀,則可增大與助焊劑的接觸面積,而具有抑制增稠之效果。若為球形時,由於可得到良好的流動性,故作為糊膏時可獲得優異的印刷性。因應所期望的特性來選擇適當形狀即可。
本實施形態中,可藉由以周知的方法來混練本實施形態的焊錫材料(焊錫粉末)與助焊劑,而來製造焊膏。
本實施形態的焊膏係例如用於電子機器中的微細構造的電路基板,具體而言,可藉由使用金屬遮罩的印刷法、使用分注器的吐出法、或藉由轉印針的轉印法等,來塗佈至焊接部並進行回焊。
以下,藉由實施例來對於本發明進行具體的說明,但本發明並非被限定於實施例所記載之內容。
[實施例]
(助焊劑的調製)
以成為表1~表3所表示之組成之方式,藉由將表1~表3所表示的各材料進行加熱攪拌後、並冷卻,而來調製助焊劑。各表中之數值係將助焊劑的合計設為100質量%時,來表示各材料的含有量(質量%),「Bal」表示殘留部分。以下表示表中所表示之各材料的試劑名及CAS號碼。
對於各實施例及比較例的助焊劑,進行(1)助焊劑黏度、(2)助焊劑搖變比、(3)水洗淨性、(4)印刷性的評估。以下為表示各評估方法,並將評估結果表示於表1~表3中。
(1)助焊劑黏度
將所得到的助焊劑調整至25℃,使用旋轉黏度計(PCU-205、Malcolm股份有限公司製),以10rpm的旋轉數來求出助焊劑的黏度。將結果表示於表1~表3中。
(2)搖變比
將所得到的助焊劑調整至25℃,使用旋轉黏度計(PCU-205、Malcolm股份有限公司製),以下述之公式來求出搖變比。將結果表示於表1~表3中。
搖變比=LOG(旋轉數為3rpm的黏度/旋轉數為30rpm的黏度)
(3)水洗淨性
在Cu-OSP電極的印刷基板上,配置具有特定開口的遮罩並塗佈助焊劑,將遮罩拆卸。接下來,在經塗佈之面上安裝(載置)具有Sn-3Ag-0.5Cu(各數值為質量%)的組成的焊錫球後,藉由在氮環境下來進行回焊。回焊條件係以 1℃/s的昇溫速度,從室溫昇溫至250℃後,以250℃保持30秒鐘。以保溫於40℃的水,將回焊後的晶圓進行浸漬洗淨1分鐘,並使其乾燥。之後,藉由光學顯微鏡觀察,將未發現助焊劑的殘渣者設為「〇」,可發現一部分殘渣者設為「×」。將結果表示於表1~表3中。
(4)助焊劑印刷性
將助焊劑印刷至JIS Z 3284的垂流試驗用金屬遮罩上。印刷後,在圖型間隔為0.2mm的部分之當中,若相鄰彼此未碰觸時,則設為「〇」;若相鄰彼此碰觸時,則設為「×」。將結果表示於表1~表3中。
本專利申請案係基於2018年10月25日於日本國特許廳提出專利申請的日本專利申請案(特願2018-201032),參考該內容並予以援用於此。
[產業利用性]
由於本發明的助焊劑及焊膏的水洗淨性及印刷性為優異,故可利用於各種的用途中。
Claims (4)
- 一種助焊劑,包含有機酸、溶劑、具有7~40mol的環氧乙烷平均加成莫耳數的聚氧乙烯二十二烷醇、與選自由松香系樹脂、胺、胺鹵化氫酸鹽及有機鹵化合物所成之群組之1種以上,前述有機酸的含有量,相對於前述助焊劑整體為1~10質量%,前述溶劑的含有量,相對於前述助焊劑整體為超過0且80質量%以下,前述聚氧乙烯二十二烷醇的含有量,相對於前述助焊劑整體為5~20質量%,前述松香系樹脂的含有量,相對於前述助焊劑整體為5質量%以下,前述胺的含有量,相對於前述助焊劑整體為0~65質量%,前述胺鹵化氫酸鹽的含有量,相對於前述助焊劑整體為0~5質量%,前述有機鹵化合物的含有量,相對於前述助焊劑整體為0~5質量%。
- 如請求項1之助焊劑,其中,前述聚氧乙烯二十二烷醇的環氧乙烷平均加成莫耳數為10~30mol。
- 如請求項1或2之助焊劑,其中,包含前述胺鹵化氫酸鹽。
- 一種焊膏,其係由焊錫材料、與請求項1~3中任一項之助焊劑所成。
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