TWI817013B - 焊料膏及焊料膏用助焊劑 - Google Patents

焊料膏及焊料膏用助焊劑 Download PDF

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Abstract

本發明係採用含有特定的焊料粉末與助焊劑之焊料膏。焊料粉末係含有焊料合金,該焊料合金具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:0至10000質量ppm、Pb:0至5100質量ppm及Sb:0至3000質量ppm的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足(1)式及(2)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
(1)式及(2)式中之As、Sb、Bi及Pb各自表示合金組成中的含量(質量ppm)。

Description

焊料膏及焊料膏用助焊劑
本發明係關於焊料膏及焊料膏用助焊劑。本申請案係根據2019年5月27日於日本提出申請之日本特願2019-098936號主張優先權,並在此援引其內容。
近年來,對於CPU(Central Processing Unit:中央處理單元)等具有焊料接頭之電子裝置,係要求小型化、高性能化。伴隨於此,必須達到印刷電路板與電子裝置之電極的小型化。由於電子裝置係經由電極與印刷電路板連接,所以隨著電極的小型化,連接兩者之焊料接頭亦變小。
為了經由如此細微的電極來連接電子裝置與印刷電路板,一般是使用焊料膏。
焊料膏係藉由印刷等來供給至印刷電路板的電極上。焊料膏的印刷係藉由將設置有開口部之金屬遮罩放置在印刷電路板上,使刮板壓抵於金屬遮罩同時進行移動,以將焊料膏從金屬遮罩的開口部一次性地塗佈於印刷電路板上的電極而進行。
此外,在購入焊料膏之情形下,通常不會一次印刷就用完全部量的焊料膏。因此,焊料膏必須以不會損及對基板的印刷性能之方式來維持於製造當時的適當黏度。
然而,近年來隨著電極之小型化的進展,焊料膏的印刷面積亦往狹小化進展,所購入之焊料膏至用畢為止的時間亦隨之長期化。焊料膏為焊料粉末與助焊劑經混煉而成者,在歷經長時間的保管期之情形下,視保管狀況,會有焊料膏的黏度上升,而會有無法發揮購入當時的印刷性能的情況。
因此,例如於專利文獻1中揭示一種焊料合金,其係為了抑制焊料膏的經時變化,而含有Sn以及選自由Ag、Bi、Sb、Zn、In及Cu所組成群組中的1種或2種以上,並且含有既定量的As。於同一文獻中,係顯示出於25℃下經過2週後的黏度與製作當時的黏度相比為未達140%之結果。
另一方面,焊接(soldering,亦稱軟焊)所使用之助焊劑係具有:將存在於焊料及成為焊接對象之接合對象物的金屬表面之金屬氧化物予以化學性地去除,並使金屬元素可於兩者的交界上移動之效能。因此,藉由使用助焊劑來進行焊接,可於焊料與接合對象物的金屬表面之間形成金屬間化合物,而得到牢固的接合。
於含有如此焊接用助焊劑與焊料粉末之焊料膏中,藉由助焊劑所含有之搖變減黏劑(thixotropic agent,又稱觸變劑)來賦予搖變減黏性。搖變減黏劑係於助焊劑中建構網狀結構而賦予搖變減黏性。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2015-98052號公報
如上述般,專利文獻1所記載之發明為除了Sn及As之外可選擇性地含有6種元素之焊料合金。此外,於同一文獻中係顯示出當As含量較多時,則熔融性較差之結果。
在此,咸認於專利文獻1中所評估之熔融性係相當於熔融焊料的潤濕性。於同一文獻中所揭示之熔融性係以顯微鏡來觀察熔融物的外觀,並藉由未完全熔融之焊料粉末的有無來進行評估。此係由於熔融焊料的潤濕性若是愈高,則變得愈難殘存未完全熔融的焊料粉末之故。
一般而言,為了提升熔融焊料的潤濕性,必須使用高活性的助焊劑。於專利文獻1所記載之助焊劑中,為了抑制由As所造成之潤濕性的劣化,係考量使用高活性的助焊劑。但是,若使用高活性的助焊劑,則會由於焊料合金與活性劑之反應進行而導致膏的黏度上升。此外,有鑑於專利文獻1的記載,為了抑制黏度的上升,必須增加As含量。為了使專利文獻1所記載之焊料膏顯示出更低的黏度上升率及優異的潤濕性,必須持續增加助焊劑的活性力與As含量,因而導致惡性循環。
近來,對於焊料膏,係要求不受到使用環境和保管環境的影響而長期間維持穩定的性能者,此外,由於焊料接頭的細微化,亦要求更高的潤濕性。在欲使用專利文獻1所記載之焊料膏來對應近來的要求時,係如前述般地無法避免惡性循環。
再者,為了接合細微的電極,必須提升焊料接頭的機械特性等。因元素的不同,當含量增多時,液相線溫度會上升,而液相線溫度與固相線溫度擴展,於凝固時會偏析而形成不均勻的合金組織。當焊料合金具有如此合金組織時,焊料接頭的拉伸強度等機械特性會劣化,而容易因來自外部的應力而斷裂。此問題係隨著近年來之電極的小型化而變得顯著。
除此之外,對於焊料膏,係因應其使用條件或用途等而要求焊料之潤濕速度的提升、接合對象物之金屬表面(例如銅板)的腐蝕抑制、印刷性的提升、空隙(void)抑制等各種特性。
本發明係為了解決上述課題而成者,目的在於提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,且潤濕性優異,具有高的機械特性,此外,還可以更為提高各種特性者。
在同時改善焊料膏之經時變化的抑制與優異的潤濕性時,需避免因使用具有高活性之助焊劑以及As含量的增加所造成之惡性循環。本發明者們係著眼於焊料粉末的合金組成,為了兼顧焊料膏之經時變化的抑制與優異的潤濕性而進行精心探討。
首先,本發明者們係以先前使用作為焊料合金之Sn、SnCu、SnAgCu焊料合金作為基本組成,並探討於此基本組成中含有As之焊料粉末。然後,在使用此焊料粉末之情形下,著眼於抑制焊料膏之經時變化之理由所在,而探討As含量。
焊料膏的黏度之經時上升之理由,咸認係因為焊料粉末與助焊劑進行反應之故。然後,若將專利文獻1的表1之實施例4及比較例2的結果進行 比較,則As含量超過100質量ppm者係顯示出黏度上升率為低之結果。有鑑於此等結果而著眼於抑制焊料膏之經時變化之效果(以下,適當地稱為「增黏抑制效果」)之情形下,似乎可進一步增加As含量。惟於增加As含量之情形下,增黏抑制效果雖然會隨著As含量而略為增加,但所得到之增黏抑制效果並非對應於As含量的增加份額。咸認此係因為於焊料合金的表面所濃化之As量有其限度,因此即使含有既定量以上的As,也只是難以發揮增黏抑制效果之焊料合金內部的As量變多之故。此外,可確認到As含量過多時,焊料合金的潤濕性會惡化。
因此,本發明者們係想到在將As含量的範圍擴展至以往As含量較少而無法發揮增黏抑制效果的範圍為止之後,需添加As以外的發揮增黏抑制效果之元素,進而探討各種元素。其結果係偶然地發現Sb、Bi及Pb會發揮與As相同之效果。其原因雖尚未明確,但推測如下。
增黏抑制效果是藉由抑制與助焊劑之反應來發揮,所以可列舉出離子化傾向低之元素作為與助焊劑之反應性低的元素。一般而言,合金的離子化係視為合金組成的離子化傾向,亦即標準電極電位。例如含有相對於Sn為高電位的Ag之SnAg合金,較Sn更難以離子化。因此,含有較Sn為高電位的元素之合金難以離子化,而可推測焊料膏的增黏抑制效果為高。
在此,於專利文獻1中,除了Sn、Ag、Cu之外,亦揭示Bi、Sb、Zn及In作為等效元素,惟以離子化傾向來看,此等元素中係以Zn為最低階元素,係較Sn更低階之元素。也就是說,於專利文獻1中係記載有即使添加屬於低階元素之Zn,亦可得到增黏抑制效果之內容。因此,咸認以含有依循離子化 傾向而選擇之元素之焊料合金,係可得到相較於專利文獻1所記載之焊料合金為同等以上的增黏抑制效果。此外,如前述般,As含量增加時會使潤濕性劣化。
本發明者們係對發揮增黏抑制效果之Bi及Pb進行仔細探討。由於Bi及Pb會降低焊料合金的液相線溫度,所以在焊料合金的加熱溫度為恆定之情形下,會提升焊料合金的潤濕性。但是,由於其含量的不同會使固相線溫度顯著地降低,所以液相線溫度與固相線溫度之溫度差△T會變得過廣。△T變得過廣時,會致使於凝固時產生偏析,而導致機械強度等機械特性的降低。還發現到在同時添加有Bi及Pb之情形下,△T變廣之現象會顯著地顯現,故需進行嚴加管控。
再者,本發明者們為了提升焊料合金的潤濕性而再次就Bi含量及Pb含量進行研討,惟當此等元素的含量增加時,△T會變廣。於是,本發明者們除了選擇離子化傾向相對於Sn為高電位的元素,還選擇Sb來作為改善焊料合金的潤濕性之元素,在確立Sb含量的容許範圍之前提下,詳細探討包含Sb在內之As、Bi、Pb及Sb各者的含量關係。其結果係偶然地發現到:此等元素之含量在滿足既定關係式的情形下,係增黏抑制效果優異,且潤濕性及△T之窄化於實用上皆不造成問題的程度。
又發現到藉由選擇調配於與上述焊料合金併用之助焊劑的成分,例如樹脂成分、活性成分或溶劑的種類,可更提高焊料之潤濕速度的提升、接合對象物之金屬表面(例如銅板)的腐蝕抑制、印刷性的提升、空隙抑制等各種特性。
藉由此等見解所得到之本發明係如下所述。
[1]一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,
前述焊料粉末含有焊料合金,該焊料合金係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:0至10000質量ppm、Pb:0至5100質量ppm及Sb:0至3000質量ppm中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式;
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
[2]一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,
前述焊料粉末係含有焊料合金,該焊料合金係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、Pb:超過0質量ppm且為5100質量ppm以下及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
[3]一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,
前述焊料粉末係含有焊料合金,該焊料合金具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:50至10000質量ppm、Pb:超過0質量ppm且為 5100質量ppm以下及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
[4]一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,
前述焊料粉末係含有焊料合金,該焊料合金具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、Pb:50至5100質量ppm及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
[5]一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,
前述焊料粉末係含有焊料合金,該焊料合金具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、Pb:超過0質量ppm且為5100質量ppm以下及Sb:50至3000質量ppm的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
[6]一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,
前述焊料粉末係含有焊料合金,該焊料合金係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:50至10000質量ppm、Pb:50至5100質量ppm及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
[7]一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,
前述焊料粉末係含有焊料合金,該焊料合金係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、Pb:50至5100質量ppm及Sb:50至3000質量ppm中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
[8]一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,
前述焊料粉末係含有焊料合金,該焊料合金係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:50至10000質量ppm、Pb:超過0質量ppm且為5100質量ppm以下及Sb:50至3000質量ppm中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
[9]一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,
前述焊料粉末係含有焊料合金,該焊料合金係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:50至10000質量ppm、Pb:50至5100質量ppm及Sb:50至3000質量ppm中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
[10]如上述[1]至[9]中任一項所述之焊料膏,其中,前述助焊劑係含有樹脂成分、活性成分及溶劑。
[11]如上述[10]所述之焊料膏,其中,前述助焊劑係含有受阻酚系化合物。
[12]如上述[10]所述之焊料膏,其中,前述助焊劑係含有屬於氮化合物之金屬減活劑。
[13]如上述[10]所述之焊料膏,其中,前述助焊劑係含有酸改質松香。
[14]如上述[10]所述之焊料膏,其中,前述助焊劑係含有丙烯酸系樹脂。
[15]如上述[10]所述之焊料膏,其中,前述助焊劑係含有:選自由屬於單羧酸的反應物且為二聚物之二聚物酸、將氫添加於二聚物酸而得之氫化二聚物酸、屬於單羧酸的反應物且為三聚物之三聚物酸、以及將氫添加於三聚物酸而得之氫化三聚物酸所組成群組中之至少一種有機酸。
[16]如上述[10]所述之焊料膏,其中,前述助焊劑含有以下述通式(1)所表示之化合物,
Figure 109117353-A0202-12-0011-143
式(1)中,R1、R2、R3及R4各自獨立地表示氫原子或碳數1至4的烷基。
[17]如上述[10]所述之焊料膏,其中,前述助焊劑含有唑(Azole)類。
[18]如上述[10]所述之焊料膏,其中,前述助焊劑含有芳香族胍化合物。
[19]如上述[10]所述之焊料膏,其中,前述助焊劑含有屬於醯胺化合物之醯胺系搖變減黏劑。
[20]如上述[10]所述之焊料膏,其中,前述助焊劑含有屬於山梨醇(sorbitol)化合物之山梨醇系搖變減黏劑。
[21]如上述[10]所述之焊料膏,其中,前述助焊劑一併具有二醇(glycol)系溶劑與有機酸酯。
[22]如上述[10]所述之焊料膏,其中,前述助焊劑一併具有二醇系溶劑與碳數16至18的一元醇。
[23]如上述[1]至[22]中任一項所述之焊料膏,其係更含有氧化鋯粉末。
[24]一種焊料膏用助焊劑,其係使用在焊料膏之助焊劑,前述焊料膏係含有包含焊料合金之焊料粉末,該焊料合金具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:0至10000質量ppm、Pb:0至5100質量ppm及Sb:0至3000質量ppm中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
[25]一種焊料膏用助焊劑,其係使用在焊料膏之助焊劑,前述焊料膏係含有包含焊料合金之焊料粉末,該焊料合金具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、Pb: 超過0質量ppm且為5100質量ppm以下及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
根據本發明,可提供一種焊料膏及焊料膏用助焊劑,該焊料膏不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性,除此之外,可更提高各種特性。
以下詳細說明本發明。
於本說明書中,與焊料合金組成相關之「ppm」在未特別指定時為「質量ppm」。「%」在未特別指定時為「質量%」。
<焊料膏>
本實施型態之焊料膏係含有特定的焊料粉末與助焊劑。
《焊料粉末》
使用在本實施型態之焊料膏之焊料粉末係含有焊料合金,該焊料合金具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:0至10000質量ppm、 Pb:0至5100質量ppm及Sb:0至3000質量ppm中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
1.合金組成
(1)As:10質量ppm以上且未達40質量ppm
As為可抑制焊料膏的黏度之經時變化之元素。
由於As係與助焊劑之反應性低且相對於Sn為高電位的元素,故推測其可發揮增黏抑制效果。As未達10質量ppm時,無法充分地發揮增黏抑制效果。As含量的下限為10質量ppm以上,較佳為14質量ppm以上。
另一方面,As過多時,會由於助焊劑的活性而使得焊料合金之潤濕性劣化。As含量的上限為未達40質量ppm,較佳為38質量ppm以下,更佳為未達25質量ppm,又更佳為24質量ppm以下,特佳為18質量ppm以下。
(2)Bi:0至10000質量ppm、Pb:0至5100質量ppm及Sb:0至3000質量ppm中的至少一種
Sb係與助焊劑之反應性低並顯示出增黏抑制效果之元素。
於本發明中,焊料合金含有Sb的情況下,Sb含量的下限為0質量ppm以上,可超過0質量ppm,亦可為50質量ppm以上。此外,Sb含量較佳為82質量ppm以上,更佳為123質量ppm以上,又更佳為150質量ppm以上。
另一方面,當Sb含量過多時,潤濕性會劣化,故需設為適當的含量。Sb含量的上限為3000質量ppm以下,較佳為1000質量ppm以下,更佳為700質量ppm以下,又更佳為300質量ppm以下。
Bi及Pb係與Sb同樣為與助焊劑之反應性低並顯示出增黏抑制效果之元素。此外,Bi及Pb係降低焊料合金的液相線溫度,同時使熔融焊料的黏性降低,故為可抑制由As所致之潤濕性的劣化之元素。若存在有Sb、Bi及Pb的至少一種,則可抑制由As所致之潤濕性的劣化。
在本發明之焊料合金含有Bi之情形下,Bi含量的下限為0質量ppm以上,可超過0質量ppm,亦可為50質量ppm以上。Bi含量較佳為82質量ppm以上,更佳為123質量ppm以上,又更佳為150質量ppm以上。
在本發明之焊料合金含有Pb之情形下,Pb含量的下限為0質量ppm以上,可超過0質量ppm,亦可為50質量ppm以上。Pb含量較佳為82質量ppm以上,更佳為123質量ppm以上,又更佳為150質量ppm以上,最佳為250質量ppm以上。
另一方面,此等元素的含量過多時,由於固相線溫度顯著地降低,所以液相線溫度與固相線溫度之溫度差的△T變得過廣。△T變得過廣時,於熔融焊料的凝固過程中Bi或Pb的含量少之高熔點的結晶相析出,使液相的Bi或Pb濃縮。之後在熔融焊料的溫度進一步降低時,Bi或Pb的濃度高之低熔點的結晶相產生偏析。因此,焊料合金的機械強度等產生劣化,可靠度變差。尤其是Bi濃度高之結晶相硬且易碎,於焊料合金中產生偏析時,可靠度顯著的降低。
從此觀點來看,在本發明之焊料合金含有Bi之情形下,Bi含量的上限為10000質量ppm以下,較佳為5000質量ppm以下,更佳為1000質量ppm以下,又更佳為300質量ppm以下。
在本發明之焊料合金含有Pb之情形下,Pb含量的上限為5100質量ppm以下,較佳為5000質量ppm以下,更佳為1000質量ppm以下,又更佳為500質量ppm以下,特佳為350質量ppm以下,最佳為300質量ppm以下。
(3)(1)式
本發明之焊料合金必須滿足下述(1)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
上述(1)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示合金組成中的含量(質量ppm)。
As、Sb、Bi及Pb皆為顯示出增黏抑制效果之元素,此等之合計必須為300質量ppm以上。
於(1)式中,將As含量設為3倍者係在含有Sb、Bi及Pb的至少一種之情形下,由於As含量係較此等的含量少,而且,與Sb、Bi和Pb相比,As之增黏抑制效果較高。
(1)式在未達300時,係未充分地發揮增黏抑制效果。(1)式的下限為300以上,較佳為318以上,更佳為360以上,又更佳為392以上,特佳為464以上,最佳為714以上。另一方面,從增黏抑制效果之觀點來看,(1)式的上限雖無特別限定,惟從將△T設為適合的範圍之觀點來看,較佳為18214以下,更佳為15130以下,又更佳為11030以下,特佳為6214以下。
又,由於As含量的上限未達40質量ppm,所以本發明之焊料合金係含有合計多於180質量ppm之Sb、Bi及Pb的至少一種。如此,於本發明 中雖然As含量少,但Sb、Bi及Pb的含量設定為較多而發揮充分的增黏抑制效果。在皆不含有Sb、Bi及Pb之情形下,焊料膏的黏度會立即增加。從上述的較佳樣態中適當地選擇之上限者係下述(1a)式。
300≦3As+Sb+Bi+Pb≦18214 (1a)
上述(1a)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示合金組成中的含量(質量ppm)。
(4)(2)式
本發明之焊料合金必須滿足下述(2)式。
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示合金組成中的含量(質量ppm)。
當As及Sb之含量多時,焊料合金之潤濕性會劣化。另一方面,Bi及Pb雖會抑制因含有As所致之潤濕性劣化,惟當含量過多時,△T會變廣,所以必須嚴加管控。尤其在同時含有Bi及Pb之合金組成中,△T係容易變廣。也就是說,如欲增加Bi及Pb之含量以過度改善潤濕性,則會導致△T變廣。另一方面,如欲增加As、Sb之含量以改善增黏抑制效果,則會導致潤濕性劣化。於是,在本發明中,係分為As及Sb之群組、和Bi及Pb之群組,而當兩群組之合計量在合適的既定範圍內時,係同時滿足增黏抑制效果、△T之窄化、及潤濕性的全部。
(2)式未達0.1時,Bi及Pb之含量的合計與As及Sb之含量的合計相比,係變得相對較多,故△T會變廣。(2)式之下限為0.1以上,較佳為0.2以上,更佳為0.3以上,又更佳為0.5以上,特佳為0.8以上,最佳為10.3以上。
另一方面,當(2)式超過200時,As及Sb之含量的合計與Bi及Pb之含量的合計相比,係變得相對較多,故潤濕性會劣化。(2)之上限為200以下,較 佳為192.7以下,更佳為158.5以下,又更佳為143.9以下,再更佳為102.0以下,特佳為96.0以下。
又,(2)式之分母為「Bi+Pb」,若未含此等元素,則(2)式不成立。亦即,本發明中之合金必含有Bi及Pb中之至少一種。未含有Bi及Pb之合金組成係如前述般,為潤濕性差。
從上述的較佳樣態中適當地選擇之上限者係下述(2a)式。
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦158.5 (2a)
上述(2a)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示合金組成中的含量(質量ppm)。
(5)Ni:0至600質量ppm、Fe:0至100質量ppm
Fe與Ni為可抑制金屬間化合物的生長之任意元素。
在本發明之焊料合金接合Cu電極之情形下、或是如後述般含有Cu之情形下,Ni可將接合界面上所形成之Cu6Sn5層轉化為(Cu,Ni)6Sn5層,而薄化金屬間化合物層的膜厚。此外,Fe於熔融焊料的凝固時可促進晶核的生成而抑制Cu6Sn5、Cu3Sn、Ag3Sn等金屬間化合物相的生長。若此等元素的含量於既定範圍內,則液相線溫度不會過度地上升,△T會位在容許範圍內,而能夠維持高的機械特性。
在本發明之焊料合金含有Ni之情形下,Ni含量的上限較佳為600質量ppm以下,更佳為500質量ppm以下,又更佳為100質量ppm以下,特佳為50質量ppm以下。
在本發明之焊料合金含有Fe之情形下,Fe含量的上限較佳為100質量ppm以下,更佳為80質量ppm以下,又更佳為50質量ppm以下。
Ni與Fe之含量的下限並無特別限定,惟為了充分地發揮抑制金屬間化合物的生長之效果,Ni含量的下限較佳為10質量ppm以上,更佳為40質量ppm以上。Fe含量的下限較佳為10質量ppm以上,更佳為20質量ppm以上。
(6)In:0至1200質量ppm
In為Sn的固溶強化型元素體,故為可維持高的機械特性之任意元素。若In含量於既定範圍內,則△T會位在容許範圍內,而能夠維持高的機械特性。
在本發明之焊料合金含有In之情形下,In含量的上限較佳為1200質量ppm以下,更佳為100質量ppm以下。
In含量的下限並無特別限定,惟為了充分地形成固溶體,較佳為20質量ppm以上,更佳為30質量ppm以上,又更佳為50質量ppm以上。
(7)Ni:0至600質量ppm、Fe:0至100質量ppm及In:0至1200質量ppm中的至少兩種
若Ni、Fe及In的各含量於既定範圍內,則△T容易位於容許範圍內,而可維持高的機械特性。於本發明中,係可在既定範圍內含有此等中的至少兩種以上,亦可同時含有三種。
(8)Ni:0至600質量ppm及Fe:0至100質量ppm,以及(3)式
本發明之焊料合金較佳係含有既定量的Ni及Fe,並且滿足下述(3)式。
0≦Ni/Fe≦50 (3)
(3)式中,Ni及Fe各自表示合金組成中的含量(質量ppm)。
Fe與Ni可抑制金屬間化合物的生長,惟Ni可抑制接合界面之金屬間化合物層的生長,Fe可抑制焊料合金中之金屬間化合物相的生長。為了抑 制焊料接頭全體之金屬間化合物的生長,兩元素的含量較佳係具有某種程度的均衡。
本發明之焊料合金除了含有既定量的Ni及Fe之外,較佳係滿足(3)式。為了發揮此效果,(3)式的下限較佳為0以上,更佳為0.1以上,又更佳為2以上,特佳為7.5以上。(3)式的上限較佳為50以下,更佳為10以下,又更佳為8.0以下。
本發明之焊料合金係為了抑制金屬間化合物的生長,並且液相線溫度不會過度地上升,使△T位於容許範圍內而維持高的機械特性,較佳係更滿足下述(4)式。
0≦Ni+Fe≦680 (4)
(4)式中,Ni及Fe各自表示合金組成中的含量(質量ppm)。
為了抑制金屬間化合物的生長,(4)式的下限較佳為0以上,更佳為20以上,又更佳為40以上,特佳為50以上,最佳為60以上。
此外,為了不使液相線溫度過度地上升,(4)式的上限較佳為680以下,更佳為500以下,又更佳為200以下,特佳為150以下,最佳為110以下。
(9)Ag:0至4質量%及Cu:0至0.9質量%中的至少一種
Ag為於結晶界面形成Ag3Sn而能夠提升焊料合金的可靠性之任意元素。此外,Ag為離子化傾向相對於Sn為高電位之元素,藉由使As、Pb及Bi共存,可助長此等之增黏抑制效果。
Ag含量的下限較佳為0質量%以上,更佳為0.5質量%以上,又更佳1.0質量%以上。Ag含量的上限較佳為4質量%以下,更佳為3.5質量%以下,又更佳為3.0質量%以下。
Cu為可提升焊料接頭的接合強度之任意元素。此外,Cu為離子化傾向相對於Sn為高電位之元素,藉由使As、Pb及Bi共存,可助長此等之增黏抑制效果。
Cu含量的下限較佳為0質量%以上,更佳為0.1質量%以上,又更佳為0.2質量%以上。Cu含量的上限較佳為0.9質量%以下,更佳為0.8質量%以下,又更佳為0.7質量%以下。
(10)剩餘部分:Sn
本發明之焊料合金的剩餘部分為Sn。除了前述元素之外,可含有無可避免的雜質。即使含有無可避免的雜質,亦不會影響前述效果。此外,如後述般,即使包含本發明中未含有之元素作為無可避免的雜質,亦不會影響前述效果。
2.焊料粉末
本發明之焊料粉末係使用在後述焊料膏,較佳為球狀粉末。藉由成為球狀粉末,可提升焊料合金的流動性。本發明之焊料粉末於JIS Z 3284-1:2014中之粉末大小的分類(表2)中,較佳係滿足符合記號1至8之大小(粒度分布),更佳為滿足符合記號4至8之大小(粒度分布),又更佳為滿足符合記號5至8之大小(粒度分布)。粒徑滿足此條件時,粉末的表面積不會過大而抑制黏度的上升,此外,有時會抑制細微粉末的凝聚而抑制黏度的上升。因此可對更細微的零件進行焊接。
焊料粉末的球形度較佳為0.90以上,更佳為0.95以上,最佳為0.99以上。於本發明中,球狀粉末的球形度係使用採用最小區域中心法(MZC法)之CNC圖像測定系統(Mitutoyo公司製的ULTRA QUICK VISION ULTRA QV350-PRO測定裝置)來測定。
於本發明中,所謂真球度係表示與真球之偏差,例如為將500個球之各球的直徑除以長徑時所算出之算術平均值,值愈接近於上限的1.00,表示愈接近於真球。
《助焊劑》
本實施型態之焊料膏所使用之助焊劑例如可列舉出含有樹脂成分與活性成分與溶劑者。
樹脂成分例如可列舉出:松香系樹脂、丙烯酸系樹脂、胺甲酸乙酯系樹脂、聚酯系樹脂、苯氧樹脂、乙烯醚系樹脂、萜(Terpene)樹脂、改質萜樹脂(例如芳香族改質萜樹脂、氫化萜樹脂、氫化芳香族改質萜樹脂等)、萜酚樹脂、改質萜酚樹脂(例如氫化萜酚樹脂等)、苯乙烯樹脂、改質苯乙烯樹脂(例如苯乙烯丙烯酸樹脂、苯乙烯順丁烯二酸樹脂等)、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、酚改質可溶酚醛型二甲苯樹脂、多元醇改質二甲苯樹脂、聚環氧乙烷加成二甲苯樹脂等)。
在此所謂「丙烯酸系樹脂」,意指除了丙烯酸樹脂之外,還包含甲基丙烯酸樹脂、此等之酯和其他衍生物之概念。
例如,松香系樹脂可列舉出:脂松香(gum rosin)、木松香及妥爾油松香(tall oil rosin)等原料松香,以及從該原料松香所得到之衍生物。該衍生物可列舉出: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、順丁烯二酸化松香、反丁烯二酸化松香等),以及該聚合松香的精製物、氫化物及歧化物,以及該α,β不飽和羧酸改質物的精製物、氫化物及歧化物等。
活性成分例如可列舉出:有機酸、胺、胺氫鹵酸鹽、有機鹵素化合物、搖變減黏劑、金屬減活劑、界面活性劑、抗氧化劑、矽烷偶合劑、著色劑等。
有機酸例如可列舉出:戊二酸、己二酸、壬二酸、二十烷二酸、檸檬酸、乙醇酸、琥珀酸、柳酸、二乙醇酸、二2-吡啶甲酸、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、2-吡啶甲酸、苯基琥珀酸、鄰苯二甲酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸、丙二酸、月桂酸、苯甲酸、酒石酸、異三聚氰酸三(2-羧基乙基)酯、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、2,4-二乙基戊二酸、2-喹啉羧酸、3-羥基苯甲酸、蘋果酸、對大茴香酸(p-anisic acid)、硬脂酸、12-羥基硬脂酸、油酸、亞麻油酸(linoleic acid)、亞麻仁油酸(linolenic acid)、二聚物酸、三聚物酸、將氫添加於二聚物酸而成氫化物的氫化二聚物酸、將氫添加於三聚物酸而成氫化物的氫化三聚物酸等。
胺例如可列舉出:乙胺、三乙胺、乙二胺、三乙四胺、2-甲基咪唑、2-十一基咪唑、2-十七基咪唑、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-苯甲基-2-甲基咪唑、1-苯甲基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一基咪唑鎓偏苯三酸酯、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸酯、2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6-[2'-十一基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6-[2'-乙基-4'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均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、氯化1-十二基-2-甲基-3-苯甲基咪唑鎓、2-甲基咪唑啉、2-苯基咪唑啉、2,4-二胺基-6-乙烯基-均三嗪、2,4-二胺基-6-乙烯基-均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-均三嗪、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、2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-(2'-羥基-3'-三級丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羥基-3',5'-二(三級戊基)苯基)苯并三唑、2-(2'-羥基-5'-三級辛基苯基)苯并三唑、2,2'-亞甲基雙[6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-三級辛基酚]、6-(2-苯并三唑基)4-三級辛基-6'-三級丁基-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-(1',2'-二羧基乙基)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、5-苯基四唑等。
胺氫鹵酸鹽為胺與鹵化氫進行反應之化合物。胺氫鹵酸鹽中的胺可列舉出:乙胺、乙二胺、三乙胺、二苯基胍、二甲苯基胍、甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等,鹵化氫可列舉出氯、溴、碘的氫化物。
有機鹵素化合物例如可列舉出:反式-2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇、六溴化異三聚氰酸三烯丙酯、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。
搖變減黏劑例如可列舉出蠟系搖變減黏劑、醯胺系搖變減黏劑、山梨醇系搖變減黏劑等。
蠟系搖變減黏劑例如可列舉出酯化合物,具體上可列舉出蓖麻硬化油。
醯胺系搖變減黏劑例如可列舉出單醯胺系搖變減黏劑、雙醯胺系搖變減黏劑、聚醯胺系搖變減黏劑,具體上可列舉出:月桂醯胺、棕櫚醯胺、硬脂醯胺、山萮醯胺、羥基硬脂醯胺、飽和脂肪醯胺、油醯胺、芥子醯胺、不飽和脂肪醯胺、對甲苯醯胺、對甲苯甲烷醯胺、芳香族醯胺、六亞甲基羥基硬脂醯胺、取代醯胺、羥甲基硬脂醯胺、羥甲基醯胺、脂肪酸酯醯胺等單醯胺;亞甲基雙硬脂醯胺、乙烯雙月桂醯胺、乙烯雙羥基脂肪(脂肪酸的碳數C6至C24)醯胺、乙烯雙羥基硬脂醯胺、飽和脂肪雙醯胺、亞甲基雙油醯胺、不飽和脂肪雙醯胺、間二甲苯雙硬脂醯胺、芳香族雙醯胺等雙醯胺;飽和脂肪酸聚醯胺、不飽和脂肪酸聚醯胺、芳香族聚醯胺、1,2,3-丙烷三羧酸三(2-甲基環己基醯胺)、環狀醯胺低聚物、非環狀醯胺低聚物等聚醯胺。
前述環狀醯胺低聚物可列舉出:二羧酸與二胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、三羧酸與二胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、二羧酸與三胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、三羧酸與三胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、二羧酸及三羧酸與二胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、二羧酸及三羧酸與三胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、二羧酸與二胺及三胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、三羧酸與二胺及三胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、二羧酸及三羧酸與二胺及三胺經環狀縮聚之醯胺低聚物等。
此外,前述非環狀醯胺低聚物可列舉出:單羧酸與二胺及/或三胺經非環狀縮聚之醯胺低聚物之情形,以及二羧酸及/或三羧酸與單胺經非環狀縮 聚之醯胺低聚物之情形等。如為含有單羧酸或單胺之醯胺低聚物時,單羧酸、單胺係發揮終端分子(terminal molecules)的功能,而成為降低分子量之非環狀醯胺低聚物。此外,在非環狀醯胺低聚物為二羧酸及/或三羧酸與二胺及/或三胺經非環狀縮聚之醯胺化合物之情形下,係成為非環狀高分子系醯胺聚合物。再者,非環狀醯胺低聚物亦包含單羧酸與單胺經非環狀縮聚之醯胺低聚物。
山梨醇系搖變減黏劑例如可列舉出:二苯亞甲基-D-山梨醇、雙(4-甲基苯亞甲基)-D-山梨醇、(D-)山梨醇、單苯亞甲基(-D-)山梨醇、單(4-甲基苯亞甲基)-(D-)山梨醇等。
金屬減活劑例如可列舉出:醯肼系氮化合物、醯胺系氮化合物、三唑系氮化合物、三聚氰胺系氮化合物等氮化合物;受阻酚系化合物等。
在此所謂「金屬減活劑」,意指具有防止金屬因與某種化合物之接觸而劣化之性能的化合物。
界面活性劑例如可列舉出非離子系界面活性劑、弱陽離子系界面活性劑等。
非離子系界面活性劑可列舉出:聚環氧烷乙炔二醇類、聚環氧烷甘油醚、聚環氧烷烷醚、聚環氧烷酯、聚環氧烷烷胺、聚環氧烷烷醯胺、脂肪族醇聚環氧乙烷加成物、芳香族醇聚環氧乙烷加成物、多元醇聚環氧乙烷加成物等。
弱陽離子系界面活性劑可列舉出:末端二胺聚乙二醇、末端二胺聚乙二醇-聚丙二醇共聚物、脂肪族胺聚環氧乙烷加成物、芳香族胺聚環氧乙烷加成物、多胺聚環氧乙烷加成物等。
溶劑例如可列舉出:水、醇系溶劑、二醇醚系溶劑、有機酸酯系溶劑、萜品醇(terpineol)類、烴類等。
醇系溶劑可列舉出:異丙醇、1,2-丁二醇、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、1,1,1-三(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[2,2,2-三(羥基甲基)乙基]醚、1-乙炔基-1-環己醇、1,4-環己二醇、1,4-環己烷二甲醇、赤藻糖醇(erythritol)、蘇糖醇(threitol)、癒創木酚甘油醚(guaiacol glycerol ether)、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、1-十六醇、2-己基癸醇、異十六醇、1-十七醇、1-十八醇、異硬脂醇等。
二醇醚系溶劑可列舉出:二乙二醇單-2-乙基己醚、乙二醇單苯醚、2-甲基戊烷-2,4-二醇、二乙二醇單己醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇單丁醚等。
有機酸酯系溶劑可列舉出:己二酸二甲酯、己二酸二異丙酯、順丁烯二酸二丁酯、癸二酸二甲酯、己二酸二異丁酯、癸二酸二乙酯、癸二酸二異丙酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯等。
烴類可列舉出甲苯、二甲苯、正己烷等。
於本實施型態之焊料膏所使用之助焊劑中,例如相對於助焊劑的全部質量,樹脂成分的含量較佳為20質量%以上70質量%以下,更佳為35質量%以上60質量%以下。
例如相對於助焊劑的全部質量,有機酸的含量較佳為超過0質量%且為15質量%以下,更佳為0.2質量%以上10質量%以下。
例如相對於助焊劑的全部質量,胺的含量較佳為0質量%以上8質量%以下,更佳為1質量%以上6質量%以下。
例如相對於助焊劑的全部質量,胺氫鹵酸鹽的含量較佳為0質量%以上8質量%以下,更佳為0.5質量%以上5質量%以下。
例如相對於助焊劑的全部質量,有機鹵素化合物的含量較佳為0質量%以上8質量%以下,更佳為0.5質量%以上6質量%以下。
例如相對於助焊劑的全部質量,抗氧化劑的含量較佳為0質量%以上8質量%以下,更佳為1質量%以上6質量%以下。
助焊劑的含量:
相對於焊料膏的全部質量,焊料膏中之助焊劑的含量較佳為5至95質量%,更佳為5至15質量。
焊料膏中之助焊劑的含量於此範圍時,可充分地發揮由焊料粉末所引起之增黏抑制效果。除此之外,容易達成調配於助焊劑之成分的效果,例如因應其使用條件或用途等,容易達成焊料之潤濕速度的提升、接合對象物之金屬表面(例如銅板)的腐蝕抑制、印刷性的提升、空隙抑制等各種特性。
焊料膏的製造方法:
本實施型態之焊料膏可藉由該技術領域中之一般的方法來製造。
首先,焊料粉末的製造可採用使熔融的焊料材料滴落而得到粒子之滴落法,或是進行離心噴霧之噴霧法,或是將塊體的焊料材料粉碎之方法等一般所知的方法。於滴落法或噴霧法中,為了形成為粒子狀,滴落或噴霧較佳是在惰性氣體環境或是溶劑中進行。然後加熱混合上述各成分而調製助焊劑,並將上述焊料粉末導入助焊劑中,並攪拌混合而製造。
〈本實施型態之焊料膏的作用效果例〉
於本實施型態之焊料膏中,係採用含有焊料合金之焊料粉末,該焊料合金具有連同Sn以特定的比率併用特定的元素(As、Bi、Pb及Sb的至少一種)之合金組成。
於組合該焊料粉末與助焊劑之焊料膏中,係顯示出不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異以及高的機械特性。
再者,根據此焊料膏,藉由選擇調配於助焊劑之成分,可進一步提高焊料之潤濕速度的提升、接合對象物之金屬表面(例如銅板)的腐蝕抑制、印刷性的提升、空隙抑制等各種特性。
如上述般,本實施型態之焊料膏係含有特定的焊料粉末與助焊劑。
特定的焊料粉末可列舉出含有下列所示之焊料合金(S1)至焊料合金(S9)中的任一種之焊料粉末作為較佳實施型態。
焊料合金(S1):
係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:0至10000質量ppm、Pb:0至5100質量ppm及Sb:0至3000質量ppm中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式之焊料合金。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
焊料合金(S2):
係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、Pb:超過0質量ppm且為5100質量ppm以下及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式之焊料合金。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
焊料合金(S3):
係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:50至10000質量ppm、Pb:超過0質量ppm且為5100質量ppm以下及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式之焊料合金。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
焊料合金(S4):
係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、Pb:50至5100質量ppm及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式之焊料合金。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
焊料合金(S5):
係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、Pb:超過0質量ppm且為5100質量ppm以下及Sb:50至3000質量ppm以下中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式之焊料合金。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
焊料合金(S6):
係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:50至10000質量ppm、Pb:50至5100質量ppm及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式之焊料合金。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
焊料合金(S7):
係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、Pb:50至5100質量ppm及Sb:50至3000質量ppm中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式之焊料合金。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
焊料合金(S8):
係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:50至10000質量ppm、Pb:超過0質量ppm且為5100質量ppm以下及Sb:50至3000質量ppm中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式之焊料合金。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)
焊料合金(S9):
係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:50至10000質量ppm、Pb:50至5100質量ppm及Sb:50至3000質量ppm中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式之焊料合金。
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
本實施型態之焊料膏中的助焊劑並無特別限定,例如可使用含有樹脂成分與活性成分與溶劑者。
該助焊劑可列舉出下列所示之助焊劑(F1)至助焊劑(F12)的各組成物作為較佳實施型態。
助焊劑(F1):
助焊劑(F1)為含有酸改質松香之組成物,例如可列舉出含有酸改質松香與搖變減黏劑與溶劑者。
酸改質松香係在焊接所預想之溫度區域中具有耐熱性,於焊接時發揮活性劑的功能。
助焊劑(F1)所含有之酸改質松香較佳為選自由丙烯酸改質松香、丙烯酸改質氫化松香、順丁烯二酸改質松香及順丁烯二酸改質氫化松香所組成群組中之至少一種。
相對於助焊劑(F1)全體的總量,酸改質松香的含量較佳為3.0質量%以上60.0質量%以下,更佳為5.0質量%以上50.0質量%以下,又更佳為10.0質量%以上50.0質量%以下。
助焊劑(F1)所使用之搖變減黏劑例如可列舉出醯胺系搖變減黏劑、山梨醇系搖變減黏劑、蠟系搖變減黏劑(酯化合物)等。
相對於助焊劑(F1)的全部質量,該搖變減黏劑的含量較佳為0.1至15.0質量%,更佳為0.2質量%以上10.0質量%以下。
助焊劑(F1)所使用之溶劑例如可列舉出:水、醇系溶劑、二醇醚系溶劑、萜品醇類等。
助焊劑(F1)可含有酸改質松香以外的松香(其他松香)。其他松香例如可列舉出:脂松香、木松香及妥爾油松香等原料松香,以及從該原料松香所得到之衍生物。該衍生物例如可列舉出:精製松香、氫化松香、歧化松香、聚合松香、酚改質松香、以及該聚合松香的精製物、氫化物及歧化物,可使用此等的1種或2種以上。
助焊劑(F1)較佳係含有超過0質量%且為60.0質量%以下的其他松香,更佳係含有超過0質量%且為45質量%以下的其他松香。
助焊劑(F1)較佳係含有合計為20質量%以上70質量%以下的酸改質松香與其他松香,更佳係含有合計為35質量%以上60質量%以下的酸改質松香與其他松香。
助焊劑(F1)可含有有機酸、胺、鹵素系活性劑、抗氧化劑。助焊劑(F1)可更含有界面活性劑。
藉由將上述助焊劑(F1)與含有焊料合金(S1)至焊料合金(S9)中的任一種之焊料粉末組合,可提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性且經提升焊料的潤濕速度者。
此外,根據助焊劑(F1),可提供一種焊料膏用助焊劑,其係即使在熱負荷大之條件下亦可得到良好的潤濕速度者。
助焊劑(F2):
助焊劑(F2)為含有丙烯酸系樹脂之組成物,例如可列舉出含有丙烯酸系樹脂與有機酸與溶劑者。
丙烯酸系樹脂係在焊接所預想之溫度區域中具有耐熱性,藉由殘存於加熱後硬化之助焊劑殘渣中,使助焊劑殘渣成為軟殘渣。藉此,即使溫度產生變化亦可抑制助焊劑殘渣破裂,而提升溫度循環可靠度。
助焊劑(F2)所含有之丙烯酸系樹脂係可列舉出以丙烯酸、丙烯酸與醇的反應物之丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸與醇的反應物之甲基丙烯酸酯作為單體之丙烯酸的聚合物、丙烯酸酯的聚合物、丙烯酸與丙烯酸酯的聚合物等。
此外,可列舉出:甲基丙烯酸的聚合物、甲基丙烯酸酯的聚合物、甲基丙烯酸與甲基丙烯酸酯之聚合物等。
再者,可列舉出:丙烯酸與甲基丙烯酸之聚合物、丙烯酸與甲基丙烯酸酯之聚合物、甲基丙烯酸與丙烯酸酯之聚合物、丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯之聚合物、丙烯酸與甲基丙烯酸與丙烯酸酯之聚合物、丙烯酸與甲基丙烯酸與甲基丙烯酸酯之聚合物、丙烯酸與甲基丙烯酸與丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯之聚合物、丙烯酸與丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯之聚合物、甲基丙烯酸與丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯之聚合物等。
丙烯酸酯例如可列舉出丙烯酸丁酯,以丙烯酸丁酯作為單體之丙烯酸系樹脂可列舉出:丙烯酸丁酯的聚合物、丙烯酸丁酯以外的丙烯酸酯與丙烯酸丁酯之聚合物、丙烯酸與丙烯酸丁酯之聚合物、丙烯酸與丙烯酸丁酯以外的丙烯酸酯與丙烯酸丁酯之聚合物等。
此外,甲基丙烯酸酯例如可列舉出甲基丙烯酸丁酯,以甲基丙烯酸丁酯作為單體之丙烯酸系樹脂可列舉出:甲基丙烯酸丁酯的聚合物、甲基丙烯酸丁酯以外的甲基丙烯酸酯與甲基丙烯酸丁酯之聚合物、甲基丙烯酸與甲基丙烯酸丁酯之聚合物、甲基丙烯酸與甲基丙烯酸丁酯以外的甲基丙烯酸酯與甲基丙烯酸丁酯之聚合物等。
再者,可列舉出:丙烯酸與甲基丙烯酸丁酯之聚合物、丙烯酸與甲基丙烯酸丁酯以外的甲基丙烯酸酯與甲基丙烯酸丁酯之聚合物、甲基丙烯酸與丙烯酸丁酯之聚合物、甲基丙烯酸與丙烯酸丁酯以外的丙烯酸酯與丙烯酸丁酯之聚合物、丙烯酸丁酯與甲基丙烯酸丁酯之聚合物、丙烯酸丁酯以外的丙烯酸酯與甲基丙烯酸丁酯之聚合物、丙烯酸丁酯與甲基丙烯酸丁酯以外的甲基丙烯酸酯之聚合物等。
聚合反應可為無規共聚合和嵌段共聚合等。
而且,上述醇係碳鏈為直鏈狀之碳數1至24的醇或是碳鏈為分枝狀之碳數3至24的醇,上述醇可列舉出:碳數1的甲醇、碳數2的乙醇、碳數3的1-丙醇、碳數3的2-丙醇、碳數3的乙二醇單甲醚、碳數4的1-丁醇、碳數4的2-丁醇、碳數4的異丁醇、碳數6的1-己醇、碳數6的二乙二醇單乙醚、碳數7的苯甲醇、碳數8的1-辛醇、碳數8的2-乙基己醇、碳數8的苯基甘醇(phenyl glycol)、碳數9的1-癸醇、碳數12的月桂醇、碳數16的鯨蠟醇、碳數18的硬脂醇、碳數18的油醇、碳數22的山萮醇等。
關於丙烯酸系樹脂的分子量,其藉由凝膠滲透層析法(GPC:Gel Permeation Chromatography)所測定之經聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)較佳為5000至30000,重量平均分子量(Mw)更佳為6000至15000。
該丙烯酸系樹脂可列舉出:聚丙烯酸2-乙基己酯(Mw=8300)、分子量相異之聚丙烯酸2-乙基己酯(Mw=11700)、聚甲基丙烯酸月桂酯(Mw=10080)等。
此外,丙烯酸系樹脂可為上述丙烯酸系樹脂與其他樹脂之聚合物,例如可為上述各丙烯酸系樹脂與聚乙烯之共聚物。該丙烯酸-聚乙烯共聚樹脂可列舉出聚丙烯酸2-乙基己酯-聚乙烯(Mw=12300)等。
相對於助焊劑(F2)的全部質量,丙烯酸系樹脂的含量較佳為5質量%以上50質量%以下,更佳為5質量%以上45質量%以下,又更佳為10質量%以上30質量%以下。
相對於助焊劑(F2)的全部質量,助焊劑(F2)所使用之有機酸的含量較佳係超過0質量%且為15質量%以下,更佳為0.2質量%以上13質量%以下。
助焊劑(F2)所使用之溶劑例如可列舉出:水、醇系溶劑、二醇醚系溶劑、萜品醇類等。
助焊劑(F2)可含有超過0質量%且為45.0質量%以下的松香。在含有松香之情形下,1種松香或2種以上的松香與1種丙烯酸系樹脂或2種以上的丙烯酸系樹脂之合計含量,較佳為35.0質量%以上60.0質量%以下。
此外,在含有松香之情形下,1種松香或2種以上的松香之合計含量與1種丙烯酸系樹脂或2種以上的丙烯酸系樹脂之合計含量的比率(松香合計量/丙烯酸樹脂合計量),較佳為0.1以上9..0以下。
助焊劑(F2)可含有丙烯酸系樹脂與松香系樹脂以外的其他樹脂,且含有0質量%以上10.0質量%以下的其他樹脂。
助焊劑(F2)可更含有胺、鹵素。
相對於助焊劑(F2)的全部質量,較佳係含有0質量%以上20.0質量%以下的胺,更佳係含有0質量%以上5.0質量%以下,此外,相對於助焊劑(F2)的全部質量,作為鹵素較佳係含有0質量%以上2.0質量%以下的胺氫鹵酸鹽,更佳係含有0質量%以上5.0質量%以下的胺氫鹵酸鹽。
助焊劑(F2)可含有搖變減黏劑,相對於助焊劑(F2)的全部質量較佳係含有0質量%以上10.0質量%以下的搖變減黏劑。
可含有醯胺系搖變減黏劑作為搖變減黏劑,相對於助焊劑(F2)的全部質量較佳係含有0質量%以上10.0質量%以下的醯胺系搖變減黏劑,更佳係含有0質量%以上6.0質量%以下的醯胺系搖變減黏劑。
此外,助焊劑(F2)可含有酯化合物作為搖變減黏劑,相對於助焊劑(F2)的全部質量,較佳係含有0質量%以上8.0質量%以下的酯化合物,更佳係含有0質量%以上4.0質量%以下的酯化合物。
再者,助焊劑(F2)可含有山梨醇系搖變減黏劑作為搖變減黏劑,相對於助焊劑(F2)的全部質量,較佳係含有0質量%以上10.0質量%以下的山梨醇系搖變減黏劑,更佳係含有0質量%以上6.0質量%以下的山梨醇系搖變減黏劑。
相對於助焊劑(F2)的全部質量,複數種搖變減黏劑的合計含量較佳為10.0質量%以下。
助焊劑(F2)可更含有抗氧化劑,相對於助焊劑(F2)的全部質量,較佳係含有0質量%以上5.0質量%以下的抗氧化劑。
藉由將上述助焊劑(F2)與含有焊料合金(S1)至焊料合金(S9)中的任一種之焊料粉末組合,可提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性並且助焊劑殘渣的溫度循環可靠度優異者。
此外,根據助焊劑(F2),可提供一種焊料膏用助焊劑,其係使殘渣具有柔軟性而可抑制殘渣的破裂,以得到溫度循環可靠度優異之效果者。
助焊劑(F3):
助焊劑(F3)為含有選自由屬於單羧酸的反應物且為二聚物之二聚物酸、將氫添加於二聚物酸而得之氫化二聚物酸、屬於單羧酸的反應物且為三聚物之三聚物酸、以及將氫添加於三聚物酸而得之氫化三聚物酸所組成群組中之至少一種有機酸之組成物。
助焊劑(F3)例如可列舉出:含有選自由前述二聚物酸、前述氫化二聚物酸、前述三聚物酸以及前述氫化三聚物酸所組成群組中之至少一種有機酸,與松香,與搖變減黏劑,與溶劑者。
二聚物酸及三聚物酸係在焊接所預想之溫度區域中具有耐熱性,於焊接時發揮活性劑的功能。
助焊劑(F3)所含有之二聚物酸、三聚物酸可列舉出:油酸與亞麻油酸的反應物之二聚物酸、油酸與亞麻油酸的反應物之三聚物酸、丙烯酸的反應物之二聚物酸、丙烯酸的反應物之三聚物酸、甲基丙烯酸的反應物之二聚物酸、甲基丙烯酸的反應物之三聚物酸、丙烯酸與甲基丙烯酸的反應物之二聚物酸、丙烯酸與甲基丙烯酸的反應物之三聚物酸、油酸的反應物之二聚物酸、油酸的反應物之三聚物酸、亞麻油酸的反應物之二聚物酸、亞麻油酸的反應物之三聚物酸、亞麻仁油酸的反應物之二聚物酸、亞麻仁油酸的反應物之三聚物酸、丙烯酸與油 酸的反應物之二聚物酸、丙烯酸與油酸的反應物之三聚物酸、丙烯酸與亞麻油酸的反應物之二聚物酸、丙烯酸與亞麻油酸的反應物之三聚物酸、丙烯酸與亞麻仁油酸的反應物之二聚物酸、丙烯酸與亞麻仁油酸的反應物之三聚物酸、甲基丙烯酸與油酸的反應物之二聚物酸、甲基丙烯酸與油酸的反應物之三聚物酸、甲基丙烯酸與亞麻油酸的反應物之二聚物酸、甲基丙烯酸與亞麻油酸的反應物之三聚物酸、甲基丙烯酸與亞麻仁油酸的反應物之二聚物酸、甲基丙烯酸與亞麻仁油酸的反應物之三聚物酸、油酸與亞麻仁油酸的反應物之二聚物酸、油酸與亞麻仁油酸的反應物之三聚物酸、亞麻油酸與亞麻仁油酸的反應物之二聚物酸、亞麻油酸與亞麻仁油酸的反應物之三聚物酸、上述各二聚物酸的氫化物之二聚物酸、上述各三聚物酸的氫化物之三聚物酸等。
例如,油酸與亞麻油酸的反應物之二聚物酸為碳數36的二聚物。此外,油酸與亞麻油酸的反應物之三聚物酸為碳數54的三聚物。
助焊劑(F3)較佳係含有相對於助焊劑的全部質量為0.5質量%以上20質量%以下之選自由二聚物酸、氫化二聚物酸、三聚物酸以及氫化三聚物酸所組成群組中之至少一種,更佳係含有2質量%以上10質量%以下。
於選自由二聚物酸、氫化二聚物酸、三聚物酸以及氫化三聚物酸所組成群組中之至少一種的含量為0.5質量%以上時,更容易得到焊料的潤濕擴展性、焊料之潤濕不良(去濕(dewetting))的抑制效果。
除了選自由二聚物酸、氫化二聚物酸、三聚物酸以及氫化三聚物酸所組成群組中之至少一種之外,助焊劑(F3)可更併用此等以外的有機酸。
此等以外的有機酸較佳為選自由琥珀酸、戊二酸及己二酸所組成群組中之至少一種。選自由琥珀酸、戊二酸及己二酸所組成群組中之至少一種的含量,相對於助焊劑的全部質量較佳為0.1質量%以上5質量%以下。
相對於助焊劑的全部質量,選自由二聚物酸、氫化二聚物酸、三聚物酸以及氫化三聚物酸所組成群組中之至少一種與此等以外的有機酸之總含量較佳為0.5質量%以上20質量%以下,更佳為3質量%以上15質量%以下,又更佳為5質量%以上10質量%以下。
助焊劑(F3)所使用之松香例如可列舉出天然松香以及從該天然松香所得到之衍生物等。天然松香例如可列舉出:脂松香、木松香及妥爾油松香等。該衍生物例如可列舉出精製松香、改質松香等。改質松香可列舉出:氫化松香、聚合松香、歧化松香、酸改質松香、松香酯、酚改質松香及α,β不飽和羧酸改質物(丙烯酸化松香、順丁烯二酸化松香、反丁烯二酸化松香、丙烯酸改質氫化松香等),以及該聚合松香的精製物、氫化物及歧化物,以及該α,β不飽和羧酸改質物的精製物、氫化物及歧化物等,可使用此等的1種或2種以上。
助焊劑(F3)較佳係含有15質量%以上70質量%以下的松香,更佳係含有35質量%以上60質量%以下的松香。
助焊劑(F3)所使用之搖變減黏劑例如可列舉出醯胺系搖變減黏劑、山梨醇系搖變減黏劑、蠟系搖變減黏劑(酯化合物)等。相對於助焊劑(F3)的全部質量,該搖變減黏劑的含量較佳為0.1至15.0質量%,更佳為0.2質量%以上10.0質量%以下。
助焊劑(F3)所使用之溶劑可列舉出:水、醇系溶劑、二醇醚系溶劑、萜品醇類等。
助焊劑(F3)可含有有機酸、松香、搖變減黏劑及溶劑以外的成分,例如可列舉出:胺、鹵素系活性劑、抗氧化劑、松香以外的樹脂成分、界面活性劑等。
藉由將上述助焊劑(F3)與含有焊料合金(S1)至焊料合金(S9)中的任一種之焊料粉末組合,可提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性,並且焊料的潤濕擴展性良好且已抑制去濕的產生者。
此外,根據助焊劑(F3),可提供一種焊料膏用助焊劑,其係即使在熱負荷大之條件下亦可顯示良好的潤濕擴展性,並且可抑制去濕的產生者。
助焊劑(F4):
助焊劑(F4)為含有以下述通式(1)所表示之化合物之組成物。
助焊劑(F4)例如可列舉出含有以下述通式(1)所表示之化合物與松香與溶劑者。
Figure 109117353-A0202-12-0042-144
該式(1)中,R1、R2、R3及R4各自獨立地表示氫原子或碳數1至4的烷基。
於前述通式(1)中,R1、R2、R3及R4各自獨立地表示氫原子或碳數1至4的烷基。碳數1至4的烷基可列舉出:甲基、乙基、丙基、環丙基、丁基、 環丁基。其中,R1、R2、R3及R4較佳為氫原子、甲基、乙基、環丙基,更佳為氫原子、甲基,特佳為氫原子。R1、R2、R3及R4可為相同或相異。
以前述通式(1)所表示之化合物可列舉出:2-吡啶甲酸、6-甲基2-吡啶甲酸、6-乙基2-吡啶甲酸、3-環丙基2-吡啶甲酸、4-環丙基2-吡啶甲酸、6-環丙基2-吡啶甲酸、5-丁基2-吡啶甲酸、6-環丁基2-吡啶甲酸等。此等當中,特佳為2-吡啶甲酸。
以通式(1)所表示之化合物可單獨使用1種或混合2種以上而使用。
助焊劑(F4)較佳係含有相對於助焊劑(F4)的全部質量為0.5質量%以上7質量%以下之以通式(1)所表示之化合物,更佳係含有1.0質量%以上7.0質量%以下之以通式(1)所表示之化合物,又更佳係含有3.0質量%以上7.0質量%以下,特佳係含有3.0質量%以上5.0質量%以下。
助焊劑(F4)所使用之松香例如可列舉出:脂松香、木松香及妥爾油松香等原料松香,以及從該原料松香所得到之衍生物。該衍生物例如可列舉出:精製松香、氫化松香、歧化松香、聚合松香、酸改質松香、酚改質松香及α,β不飽和羧酸改質物(丙烯酸化松香、順丁烯二酸化松香、反丁烯二酸化松香等),以及該聚合松香的精製物、氫化物及歧化物,以及該α,β不飽和羧酸改質物的精製物、氫化物及歧化物等,可使用此等的1種或2種以上。
助焊劑(F4)較佳係含有相對於助焊劑(F4)的全部質量為30質量%以上60質量%以下的松香,更佳係含有相對於助焊劑(F4)的全部質量為35質量%以上60質量%以下的松香。
助焊劑(F4)所使用之溶劑可列舉出:水、醇系溶劑、二醇醚系溶劑、萜品醇類等。
助焊劑(F4)可進一步併用有機酸(排除以通式(1)所表示之化合物)。有機酸可無特別限制地使用上述所例示者,較佳者例如可列舉出選自由琥珀酸、戊二酸、己二酸及氫化二聚物酸所組成群組中之至少一種。
於助焊劑(F4)中,在未併用以通式(1)所表示之化合物與有機酸(排除以通式(1)所表示之化合物)之情形下,較佳係含有相對於助焊劑(F4)的全部質量為1質量%以上7質量%以下之以通式(1)所表示之化合物,更佳係含有2質量%以上7質量%以下之以通式(1)所表示之化合物,又更佳係含有3質量%以上7質量%以下之以通式(1)所表示之化合物,特佳係含有3質量%以上5質量%以下之以通式(1)所表示之化合物。
在於助焊劑(F4)中併用以通式(1)所表示之化合物與有機酸(排除以通式(1)所表示之化合物)之情形下,相對於助焊劑(F4)的全部質量,較佳係含有0.5質量%以上7質量%以下之以通式(1)所表示之化合物,更佳係含有0.5質量%以上5質量%以下之以通式(1)所表示之化合物,又更佳係含有1質量%以上5質量%以下之以通式(1)所表示之化合物。
助焊劑(F4)較佳為相對於助焊劑(F4)的全部質量係含有0質量%以上10質量%以下的有機酸,更佳係含有0.2質量%以上10質量%以下,又更佳係含有0.5質量%以上8質量%以下,特佳係含有1質量%以上6質量%以下。
此外,相對於助焊劑(F4)的全部質量,較佳係含有合計為3質量%以上之以通式(1)所表示之化合物與前述有機酸(排除以通式(1)所表示之化合物),更佳係含有合計為5質量%以上,又更佳係含有合計為6質量%以上,特佳係含有合計為6.5質量%以上15質量%以下。
助焊劑(F4)可更含有胺、有機鹵素化合物、胺氫鹵酸鹽。
此外,助焊劑(F4)可更含有搖變減黏劑。助焊劑(F4)所使用之搖變減黏劑例如可列舉出:醯胺系搖變減黏劑、山梨醇系搖變減黏劑、蠟系搖變減黏劑(酯化合物)等。
相對於助焊劑(F4)的全部質量,該搖變減黏劑的含量較佳為0.1至15.0質量%,更佳為0.2質量%以上10.0質量%以下。
此外,助焊劑(F4)可更含有例如松香以外的樹脂成分、界面活性劑、抗氧化劑等。
藉由將上述助焊劑(F4)與含有焊料合金(S1)至焊料合金(S9)中的任一種之焊料粉末組合,可提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性,且焊料的潤濕性經提高者。
此外,根據助焊劑(F4),可提供一種焊料膏用助焊劑,其係可以提高增黏抑制效果,並且可以提高接合對象物之金屬表面的焊料潤濕性者。
助焊劑(F5):
助焊劑(F5)為含有唑類之組成物。
助焊劑(F5)例如可列舉出含有唑類與有機酸與松香與溶劑者,根據此型態,可提高接合對象物之金屬表面(例如銅板)的腐蝕抑制性。
在此所謂「唑類」,意指具有包含1個以上的氮原子之五員雜環結構之化合物,亦包含該五員雜環結構與其他環結構之縮合環。
唑類例如可列舉出:2-甲基咪唑、2-十一基咪唑、2-十七基咪唑、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-苯甲基-2-甲基咪唑、1-苯甲基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、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、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、2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-(2'-羥基-3'-三級丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羥基-3',5'-二(三級戊基)苯基)苯并三唑、2-(2'-羥基-5'-三級辛基苯基)苯并三唑、2,2'-亞甲基雙[6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-三級辛基酚]、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-(1',2'-二羧基乙基)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、5-苯基四唑、1-氰基乙基-2-十一基咪唑鎓偏苯三酸酯、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸酯、2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6-[2'-十一基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6-[2'-乙基-4'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪異三聚氰酸加成物、氯化1-十二基-2-甲基-3-苯甲基咪唑鎓、2-甲基咪唑啉、2-苯基咪唑啉、6-(2-苯并三唑基)4-三級辛基-6'-三級丁基-4'-甲基-2,2'-亞甲基雙酚等。
唑類可單獨使用1種或混合2種以上而使用。
唑類較佳係選自由2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-十七基咪唑、苯并咪唑及2-辛基苯并咪唑所組成群組中之至少一種,更佳係含有2-苯基咪唑。
助焊劑(F5)較佳係含有相對於助焊劑(F5)的全部質量為0.1質量%以上10質量%以下的唑類,更佳係含有相對於助焊劑(F5)的全部質量為0.5質量%以上5.0質量%以下。
相對於助焊劑(F5)的全部質量,助焊劑(F5)所使用之有機酸的含量較佳為0.5質量%以上20質量%以下,更佳為3質量%以上18質量%以下。
於助焊劑(F5)中,作為有機酸的含量/唑類的含量所表示之質量比,有機酸的含量與唑類的含量之比率較佳為0.5以上10以下,更佳為1以上9以下。若此質量比位於前述的較佳範圍內,則更容易提高接合對象物之金屬表面(例如銅板)的腐蝕抑制性。
於助焊劑(F5)中,相對於助焊劑(F5)的全部質量,有機酸的含量與唑類的含量之合計量較佳為3質量%以上25質量%以下,更佳為5質量%以上20質量%以下,又更佳為5質量%以上18質量%以下,特佳為5質量%以上15質量%以下。
助焊劑(F5)所使用之松香例如可列舉出:脂松香、木松香及妥爾油松香等原料松香,以及從該原料松香所得到之衍生物。該衍生物例如可列舉出:精製松香、氫化松香、歧化松香、聚合松香、酸改質松香、酚改質松香及α,β不飽和羧酸改質物(丙烯酸化松香、順丁烯二酸化松香、反丁烯二酸化松香等),以及該聚合松香的精製物、氫化物及歧化物,以及該α,β不飽和羧酸改質物的精製物、氫化物及歧化物等,可使用此等的1種或2種以上。
助焊劑(F5)較佳係含有相對於助焊劑(F5)的全部質量為30質量%以上60質量%以下的松香,更佳係含有相對於助焊劑(F5)的全部質量為35質量%以上60質量%以下的松香。
助焊劑(F5)所使用之溶劑可列舉出:水、醇系溶劑、二醇醚系溶劑、萜品醇類等。
助焊劑(F5)可更含有胺、有機鹵素化合物、胺氫鹵酸鹽。
此外,助焊劑(F5)可更含有搖變減黏劑。助焊劑(F5)所使用之搖變減黏劑例如可列舉出:醯胺系搖變減黏劑、山梨醇系搖變減黏劑、蠟系搖變減黏劑(酯化合物)等。
相對於助焊劑(F5)的全部質量,該搖變減黏劑的含量較佳為0.1至15.0質量%,更佳為0.2質量%以上10.0質量%以下,又更佳為1.0質量%以上10.0質量%以下,特佳為2.0質量%以上8.3質量%以下。
此外,助焊劑(F5)可更含有例如松香以外的樹脂成分、界面活性劑、抗氧化劑等。
藉由將上述助焊劑(F5)與含有焊料合金(S1)至焊料合金(S9)中的任一種之焊料粉末組合,可提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性,並且可提高接合對象物之金屬表面(例如銅板)的腐蝕抑制能力者。
此外,根據助焊劑(F5),可提供一種焊料膏用助焊劑,其係能夠提高接合對象物之金屬表面(例如銅板)的腐蝕抑制性者。
助焊劑(F6):
助焊劑(F6)為含有芳香族胍化合物之組成物。
助焊劑(F6)例如可列舉出含有芳香族胍化合物與松香與有機酸與溶劑者。
芳香族胍化合物例如可列舉出:二苯基胍(diphenyl guanidine)、二甲苯基胍(ditolyl guanidine)等。
芳香族胍化合物可單獨使用1種或混合2種以上而使用。
前述芳香族胍化合物較佳係選自由二苯基胍及二甲苯基胍所組成群組中之至少一種,更佳係含有二苯基胍。
相對於助焊劑(F6)的全部質量,助焊劑(F6)較佳係含有0.2質量%以上15質量%以下的芳香族胍化合物,更佳係含有0.5質量%以上7.0質量%以下的芳香族胍化合物。
助焊劑(F6)所使用之松香例如可列舉出天然松香以及從該天然松香所得到之衍生物等。天然松香例如可列舉出:脂松香、木松香及妥爾油松香等。該衍生物例如可列舉出精製松香、改質松香等。改質松香可列舉出:氫化松香、聚合松香、歧化松香、酸改質松香、松香酯、酚改質松香及α,β不飽和羧酸改質物(丙烯酸化松香、順丁烯二酸化松香、反丁烯二酸化松香、丙烯酸改質氫化松香等),以及該聚合松香的精製物、氫化物及歧化物,以及該α,β不飽和羧酸改質物的精製物、氫化物及歧化物等,可使用此等的1種或2種以上。
助焊劑(F6)較佳係含有相對於助焊劑(F6)的全部質量為15質量%以上70質量%以下的松香,更佳係含有相對於助焊劑(F6)的全部質量為35質量%以上60質量%以下的松香。
相對於助焊劑(F6)的全部質量,助焊劑(F6)所使用之有機酸的含量較佳為0.1質量%以上15質量%以下,更佳為0.2質量%以上10質量%以下。
於助焊劑(F6)中,相對於助焊劑(F6)的全部質量,較佳係含有合計為2質量%以上18質量%以下之有機酸與芳香族胍化合物,更佳係含有合計為3質量%以上18質量%以下之有機酸與芳香族胍化合物。
助焊劑(F6)所使用之溶劑可列舉出:水、醇系溶劑、二醇醚系溶劑、萜品醇類等。
助焊劑(F6)可更含有搖變減黏劑。
助焊劑(F6)所使用之搖變減黏劑例如可列舉出醯胺系搖變減黏劑、山梨醇系搖變減黏劑、蠟系搖變減黏劑(酯化合物)等。
相對於助焊劑(F6)的全部質量,該搖變減黏劑的含量較佳為0.1至15.0質量%,更佳為0.2質量%以上10.0質量%以下。
助焊劑(F6)可更含有胺、有機鹵素化合物、胺氫鹵酸鹽。
此外,助焊劑(F6)可更含有例如松香以外的樹脂成分、界面活性劑、抗氧化劑等。
藉由將上述助焊劑(F6)與含有焊料合金(S1)至焊料合金(S9)中的任一種之焊料粉末組合,可提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性,且焊料對於接合對象物的金屬表面之潤濕速度經提高者。
此外,根據助焊劑(F6),可提供一種焊料膏用助焊劑,其係焊料對於接合對象物的金屬表面之潤濕速度高且焊料潤濕性良好者。
助焊劑(F7):
助焊劑(F7)為含有屬於醯胺化合物之醯胺系搖變減黏劑之組成物。
助焊劑(F7)例如可列舉出:含有前述屬於醯胺化合物之醯胺系搖變減黏劑、與有機酸、與選自由松香系樹脂及丙烯酸系樹脂所組成群組中的至少一種之樹脂成分、與溶劑者。
醯胺系搖變減黏劑(醯胺化合物)例如可列舉出聚醯胺、雙醯胺、單醯胺。
該醯胺系搖變減黏劑(醯胺化合物)例如可列舉出:月桂醯胺、棕櫚醯胺、硬脂醯胺、山萮醯胺、羥基硬脂醯胺、飽和脂肪醯胺、油醯胺、芥子醯胺、不飽和脂肪醯胺、對甲苯醯胺、對甲苯甲烷醯胺、芳香族醯胺、六亞甲基羥基硬脂醯胺、取代醯胺、羥甲基硬脂醯胺、羥甲基醯胺、脂肪酸酯醯胺等單醯胺;亞甲基雙硬脂醯胺、乙烯雙月桂醯胺、乙烯雙羥基脂肪(脂肪酸的碳數C6至C24)醯胺、乙烯雙羥基硬脂醯胺、飽和脂肪雙醯胺、亞甲基雙油醯胺、不飽和脂肪雙醯胺、間二甲苯雙硬脂醯胺、芳香族雙醯胺等雙醯胺;飽和脂肪酸聚醯胺、不飽和脂肪酸聚醯胺、芳香族聚醯胺、1,2,3-丙烷三羧酸三(2-甲基環己基醯胺)、環狀醯胺低聚物、非環狀醯胺低聚物等聚醯胺。
前述環狀醯胺低聚物可列舉出:二羧酸與二胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、三羧酸與二胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、二羧酸與三胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、三羧酸與三胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、二羧酸及三羧酸與二胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、二羧酸及三羧酸與三胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、二羧酸與二胺及三胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、三羧酸與二胺及三胺經環狀縮聚之醯胺低聚物、二羧酸及三羧酸與二胺及三胺經環狀縮聚之醯胺低聚物等。
此外,前述非環狀醯胺低聚物可列舉出:單羧酸與二胺及/或三胺經非環狀縮聚之醯胺低聚物之情形,以及二羧酸及/或三羧酸與單胺經非環狀縮聚之醯胺低聚物之情形等。當為包含單羧酸或單胺之醯胺低聚物時,單羧酸、單胺係發揮終端分子(terminal molecules)的功能,而成為降低分子量之非環狀醯胺低聚物。此外,在非環狀醯胺低聚物為二羧酸及/或三羧酸與二胺及/或三胺經非環狀縮聚之醯胺化合物之情形下,係成為非環狀高分子系醯胺聚合物。再者,非環狀醯胺低聚物亦包含單羧酸與單胺經非環狀縮聚之醯胺低聚物。
本實施型態之助焊劑(F7)所含有之醯胺系搖變減黏劑(醯胺化合物),較佳係使用含有選自由聚醯胺、雙醯胺及單醯胺所組成群組中的至少一種者。其中更佳係使用選自由對甲苯醯胺、乙烯雙羥基脂肪(C6至C24)醯胺、六亞甲基羥基硬脂醯胺、1,2,3-丙烷三羧酸三(2-甲基環己醯胺)、聚醯胺及環狀醯胺低聚物所組成群組中的至少一種。
本實施型態之助焊劑(F7)之醯胺系搖變減黏劑的含量,相對於前述助焊劑(F7)的全部質量較佳係超過0質量%且為15質量%以下,更佳為1.5質量%以上10.0質量%以下。
醯胺化合物以外的搖變減黏劑可列舉出蠟系搖變減黏劑。蠟系搖變減黏劑例如可列舉出酯化合物,具體可列舉出蓖麻硬化油。本實施型態之助焊劑較佳係含有相對於前述助焊劑(F7)的全部質量為0質量%以上15質量%以下的酯化合物,更佳係含有超過0質量%且為12.0質量%以下的酯化合物。
本實施型態之助焊劑相對於前述助焊劑(F7)的全部質量,較佳係含有合計為3.0質量%以上15.0質量%以下之屬於搖變減黏劑之醯胺化合物與酯化合物,更佳係含有5.0質量%以上10.0質量%以下之屬於搖變減黏劑之醯胺化合物與酯化合物。
相對於助焊劑(F7)的全部質量,助焊劑(F7)所使用之有機酸的含量較佳為0.1質量%以上15質量%以下,更佳為0.2質量%以上10質量%以下。
相對於助焊劑(F7)的全部質量,助焊劑(F7)較佳係含有15質量%以上70質量%以下之選自由松香系樹脂及丙烯酸系樹脂所組成群組中的至少一種之樹脂成分,更佳係含有相對於助焊劑(F7)的全部質量為35質量%以上60質量%以下。
助焊劑(F7)所使用之溶劑可列舉出:水、醇系溶劑、二醇醚系溶劑、萜品醇類等。
助焊劑(F7)可更含有松香系樹脂及丙烯酸系樹脂以外的樹脂成分、胺、鹵素系活性劑、界面活性劑、抗氧化劑等。
藉由將上述助焊劑(F7)與含有焊料合金(S1)至焊料合金(S9)中的任一種之焊料粉末組合,可提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性,並且不易產生印刷流掛及加熱流掛者。
此外,根據助焊劑(F7),可提供一種焊料膏用助焊劑,其係不易產生稱為印刷流掛之印刷後的焊料的流掛、和稱為加熱流掛之藉由加熱而熔融時之焊料的流掛者。
助焊劑(F8):
助焊劑(F8)為含有屬於山梨醇化合物之山梨醇系搖變減黏劑之組成物。
助焊劑(F8)例如可列舉出:含有前述屬於山梨醇化合物之山梨醇系搖變減黏劑與松香系樹脂與溶劑者。
山梨醇系搖變減黏劑(山梨醇化合物)例如可列舉出二苯亞甲基山梨醇、雙(4-甲基苯亞甲基)-D-山梨醇等。
相對於助焊劑(F8)的全部質量,此山梨醇系搖變減黏劑的含量較佳為0.2質量%以上,更佳為0.5質量%以上,又更佳為0.5質量%以上5.0質量%以下,特佳為0.5質量%以上3.5質量%以下。
本實施型態之助焊劑(F8)所使用之搖變減黏劑,亦可併用前述山梨醇系搖變減黏劑以外的搖變減黏劑。
山梨醇系搖變減黏劑以外的搖變減黏劑例如可列舉出山梨醇系添加劑、其他搖變減黏劑等。
山梨醇系添加劑可列舉出:(D-)山梨醇、單苯亞甲基(-D-)山梨醇、單(4-甲基苯亞甲基)-(D-)山梨醇等。
相對於助焊劑(F8)的全部質量,此山梨醇系添加劑的含量較佳係超過0質量%且為0.035質量%以下,更佳為0.00025質量%以上0.035質量%以下。
其他搖變減黏劑可列舉出選自由蠟系搖變減黏劑及醯胺系搖變減黏劑(醯胺化合物)所組成群組中的至少一種。
屬於其他搖變減黏劑之蠟系搖變減黏劑例如可列舉出酯化合物,具體上可列舉出蓖麻硬化油等。
屬於其他搖變減黏劑之醯胺系搖變減黏劑(醯胺化合物)例如可列舉出前述聚醯胺、雙醯胺、單醯胺。
相對於助焊劑(F8)的全部質量,該其他搖變減黏劑的含量較佳為0.5至15.0質量%,更佳為1質量%以上10質量%以下。
相對於助焊劑(F8)的全部質量,本實施型態之助焊劑(F8)較佳係含有合計為2質量%以上15質量%以下之山梨醇系搖變減黏劑及其他搖變減黏劑;相對於助焊劑(F8)的全部質量,更佳係含有合計為2.5質量%以上11.5質量%以下之山梨醇系搖變減黏劑及其他搖變減黏劑。
就本實施型態之助焊劑(F8)而言,相對於助焊劑(F8)的全部質量,搖變減黏劑的總量較佳係含有2質量%以上15質量%以下,更佳係含有2.5質量%以上11.5質量%以下。
相對於本實施型態之助焊劑(F8)的全部質量之搖變減黏劑,較佳係組合使用:選自由二苯亞甲基山梨醇及雙(4-甲基苯亞甲基)山梨醇所組成群組中的至少一種之山梨醇系搖變減黏劑,與除此之外的搖變減黏劑。藉此,除了賦予搖變減黏性之外,亦變得容易抑制助焊劑及使用該助焊劑之焊料膏中之結晶的析出、結塊的產生。
本實施型態之助焊劑(F8)的搖變減黏劑較佳係併用前述山梨醇系搖變減黏劑與前述山梨醇系添加劑。
更佳的搖變減黏劑係含有前述山梨醇系搖變減黏劑與山梨醇系添加劑,該山梨醇系添加劑係選自由(D-)山梨醇、單苯亞甲基(-D-)山梨醇及單(4-甲基苯亞甲基)-(D-)山梨醇所組成群組中的至少一種。
前述山梨醇系添加劑相對於前述山梨醇系搖變減黏劑之比率(質量比)較佳為0.03至1.50,更佳為0.05至1.00。
此外,本實施型態之助焊劑(F8)的搖變減黏劑較佳係併用:前述山梨醇系搖變減黏劑、與前述山梨醇系添加劑、與前述其他搖變減黏劑。
助焊劑(F8)較佳係含有相對於助焊劑(F8)的全部質量為15質量%以上70質量%以下的松香系樹脂,更佳係含有相對於助焊劑(F8)的全部質量為35質量%以上60質量%以下的松香系樹脂。
助焊劑(F8)所使用之溶劑可列舉出:水、醇系溶劑、二醇醚系溶劑、萜品醇類等。
助焊劑(F8)可更含有搖變減黏劑、松香系樹脂及溶劑以外的樹脂成分,例如可列舉出:有機酸、胺、鹵素系活性劑、界面活性劑、抗氧化劑等。
藉由將上述助焊劑(F8)與含有焊料合金(S1)至焊料合金(S9)中的任一種之焊料粉末組合,可提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性,並且流動性及保形性良好者。
此外,根據助焊劑(F8),可提供一種焊料膏用助焊劑,其係能夠賦予充分的搖變減黏性,較佳係抑制結晶的析出且不易產生結塊者。
又,焊料膏往印刷電路板的電極上之供給,通常是藉由分注吐出或網版印刷來進行。因此,對於焊料膏係要求吐出性、脫版等之印刷性,再者,於供給後亦須保持其形狀。於焊料膏中,兼具於吐出/印刷時的流動性(低黏性)與供給後的保形性(高黏性)之流動特性(搖變減黏性),於近年來持續往高密度化發展之基板表面組裝中的細微間距印刷時,乃成為重要的因素。
助焊劑(F9):
助焊劑(F9)為一併具有二醇系溶劑與有機酸酯之組成物。
助焊劑(F9)例如可列舉出含有樹脂成分與溶劑與各種活性成分者。較佳的助焊劑(F9)可列舉出含有松香系樹脂與有機酸與作為溶劑之二醇系溶劑及有機酸酯者。
可使用在助焊劑(F9)之松香系樹脂例如可列舉出:脂松香、木松香等天然松香或是其衍生物(聚合松香、氫化松香、歧化松香、酸改質松香、松香酯等)。
助焊劑(F9)中之松香系樹脂的含量並無特別限定,例如相對於助焊劑(F9)的全部質量,較佳為10至80質量%的範圍內,更佳為20至70質量%的範圍內,又更佳為30至60質量%的範圍內。
助焊劑(F9)中之有機酸的含量並無特別限定,例如相對於助焊劑(F9)的全部質量,較佳為1至15質量%的範圍內,更佳為3至10質量%的範圍內。
於本實施型態之助焊劑(F9)中,溶劑係至少一併具有二醇系溶劑與有機酸酯。如此有機酸酯的沸點位於適當的範圍,於一般的焊接所採用之接合溫度下,在接合初期係殘存於助焊劑中以保持助焊劑的熔融黏度為低者,而容易釋放分解氣體等,並且於接合後期亦有一定程度的揮發。
在此所謂「二醇系溶劑」,意指由二醇(具有於脂肪族或脂環式烴的2個相異碳原子各鍵結1個羥基之結構之化合物)或其衍生物所構成之溶劑。
於本實施型態之助焊劑(F9)中,二醇系溶劑的種類並無特別限定,例如可使用一般使用在焊接用助焊劑者。就二醇系溶劑的具體例而言,除了二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、己二醇、苯基甘醇、己基二甘醇、2-乙基己基二甘醇之外,可列舉出:二乙二醇單丁醚(丁基卡必醇)、二乙二醇單甲醚(甲基卡必醇)、二乙二醇單己醚(己基卡必醇)、丙二醇單苯醚等二醇醚類。
此等當中,較佳為碳數2至24之醇的二醇醚(具體而言為單二醇醚(碳數:4至26)、二甘醇醚(碳數:6至28)、低聚二醇醚(碳數:2+2×n至24+2×n),更佳為碳數4至16的醇之二醇醚,特佳為碳數6至8的醇之二醇醚。
二醇系溶劑可單獨使用一種或併用兩種以上。
助焊劑(F9)中之二醇系溶劑的含量(在使用複數種二醇系溶劑之情形時為其總含量)並無特別限定,例如相對於助焊劑(F9)的全部質量,較佳為在10至60質量%的範圍內,更佳為在15至50質量%的範圍內,又更佳為在20至45質量%的範圍內。
於本實施型態中,除了上述二醇系溶劑之外,亦可併用有機酸酯作為溶劑。藉此,於焊接時可實現熔融黏度低的助焊劑。
含有有機酸酯之助焊劑由於在焊料膏的保管中可抑制焊料合金粉末與活性劑之反應,故即使不調整活性劑的活性度和調配量,其活性力亦會殘存,而可確保焊接時的良好潤濕性,並抑制空隙的產生。
有機酸酯例如可列舉出:己二酸二甲酯、己二酸二異丙酯、順丁烯二酸二丁酯、癸二酸二甲酯、己二酸二異丁酯、癸二酸二乙酯、癸二酸二異丙酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯等。此等可單獨使用1種或混合複數種而使用。
助焊劑(F9)中之有機酸酯的含量(在使用複數種有機酸酯之情形時為其總含量)並無特別限定,相對於助焊劑(F9)的全部質量,較佳為0.5質量%以上,更佳為1質量%以上,又更佳為5質量%以上。另一方面,從消除助焊劑或焊料膏的乾燥不良以抑制沾黏之點來看,含量係以少者為佳,較佳例如為30質量%以下,更佳為25質量%以下,又更佳為20質量%以下,特佳為15質量%以下。
此外,有機酸酯的含量(質量%)(在使用複數種之情形時為其總量)相對於二醇系溶劑的含量(質量%)之質量比(有機酸酯的含量/二醇系溶劑的含量)並無特別限定,惟從防止空隙產生之點來看,較佳為0.01至1.25,更佳為0.10至1.0,又更佳為0.15至0.75,特佳為0.15至0.50。
於本實施型態之助焊劑(F9)中,除了二醇系溶劑及有機酸酯之外,亦可更併用其他一般所知的溶劑。
如此溶劑例如可列舉出:苯甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、1,5-戊二醇、辛二醇、萜品醇、乙基賽璐蘇、丁基賽璐蘇等醇類;甲苯、二甲苯、正己烷等烴類,可使用此等的一種或兩種以上。
本實施型態之助焊劑(F9)中之溶劑的含量相對於助焊劑(F9)的全部質量較佳為20至70質量%的範圍內,更佳為25至60質量%的範圍內,又更佳為30至60質量%的範圍內。
本實施型態之助焊劑(F9)可含有松香系樹脂以外的樹脂成分、搖變減黏劑、胺、鹵素系活性劑、界面活性劑、抗氧化劑。
藉由將上述助焊劑(F9)與含有焊料合金(S1)至焊料合金(S9)中的任一種之焊料粉末組合,可提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性,並且可在不損及製造效率和保存穩定性下實現空隙的產生少之焊接者。
此外,根據助焊劑(F9),可提供一種焊料膏用助焊劑,其係在不損及製造效率和保存穩定性下可實現空隙的產生少之焊接者。
助焊劑(F10):
助焊劑(F10)為一併具有二醇系溶劑與碳數16至18的一元醇之組成物。
助焊劑(F10)可列舉出含有樹脂成分與溶劑與各種活性成分者。較佳的助焊劑(F10)可列舉出含有松香系樹脂與有機酸與作為溶劑之二醇系溶劑及碳數16至18的一元醇者。
可使用在助焊劑(F10)之松香系樹脂例如可列舉出:脂松香、木松香等天然松香或是其衍生物(聚合松香、氫化松香、歧化松香、酸改質松香、松香酯等)。
助焊劑(F10)中之松香系樹脂的含量並無特別限定,例如相對於助焊劑(F10)的全部質量較佳為10至80質量%的範圍內,更佳為20至70質量%的範圍內,又更佳為30至60質量%的範圍內。
助焊劑(F10)中之有機酸的含量並無特別限定,例如相對於助焊劑(F10)的全部質量,較佳為1至15質量%的範圍內,更佳為3至10質量%的範圍內。
於本實施型態之助焊劑(F10)中,係至少一併具有二醇系溶劑與碳數16至18的一元醇來作為溶劑。如此之碳數的一元醇的沸點係位於適當的範圍,於一般的焊接所採用之接合溫度中,係於接合初期殘存於助焊劑中以保持助焊劑的熔融黏度為低者而容易釋放分解氣體等,並且於接合後期亦有一定程度的揮發。
在此所謂二醇系溶劑,意指由二醇(具有於脂肪族或脂環式烴的2個相異碳原子各鍵結1個羥基之結構之化合物)或其衍生物所構成之溶劑。
於本實施型態之助焊劑(F10)中,二醇系溶劑的種類並無特別限定,例如可使用一般使用在焊接用助焊劑者。二醇系溶劑的具體例除了二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、己二醇、苯基甘醇、己基二甘醇、2-乙基己基二甘醇之外,可列舉出:二乙二醇單丁醚(丁基卡必醇)、二乙二醇單甲醚(甲基卡必醇)、二乙二醇單己醚(己基卡必醇)、丙二醇單苯醚等二醇醚類。
此等當中,較佳為碳數2至24的醇之二醇醚[具體而言為單二醇醚(碳數:4至26)、二甘醇醚(碳數:6至28)、低聚二醇醚(碳數:2+2×n至24+2×n)],更佳為碳數4至16的醇之二醇醚,特佳為碳數6至8的醇之二醇醚。
二醇系溶劑可單獨使用一種或併用兩種以上。
助焊劑(F10)中之二醇系溶劑的含量(在使用複數種二醇系溶劑之情形時為其總含量)並無特別限定,例如相對於助焊劑(F10)的全部質量,較佳為在10至60質量%的範圍內,更佳為在15至50質量%的範圍內,又更佳為在20至45質量%的範圍內。
於本實施型態之助焊劑(F10)中,作為溶劑係除了上述二醇系溶劑之外,亦可併用碳數16至18的一元醇。藉此,於焊接時可實現熔融黏度低的助焊劑。
碳數16至18的一元醇可列舉出:1-十六醇(碳數16)、2-十六醇(碳數16)、異十六醇(碳數16)、1-十七醇(碳數17)、1-十八醇(碳數18)、異硬脂醇(碳數18)等。可僅使用一種或併用兩種以上。
其中,較佳為碳數16者,尤其2-十六醇(CAS編號:2425-77-6)因沾黏少而佳。就2-十六醇而言,例如可使用Fineoxocol 1600(日產化學工業股份有限公司製,註冊商標)等。
助焊劑(F10)中之碳數16至18的一元醇的含量並無特別限定,只要於助焊劑(F10)中含有碳數16至18的一元醇即可。
從降低助焊劑或焊料膏於焊接時的熔融黏度之點來看,助焊劑(F10)中之碳數16至18的一元醇的含量係以多者為佳,例如較佳為0.5質量%以上,更佳為1質量%以上,又更佳為5質量%以上。
另一方面,從消除助焊劑和焊料膏的乾燥不良、抑制沾黏之點來看,助焊劑(F10)中之碳數16至18的一元醇的含量係以少者愈佳,例如較佳為30質量%以下,更佳為20質量%以下,又更佳為10質量%以下。
此外,碳數16至18的一元醇的含量(質量%)(在使用複數種之情形時為其總量)相對於二醇系溶劑的含量(質量%)之質量比(碳數16至18的一元醇的含量/二醇系溶劑的含量)並無特別限定,惟從空隙產生的防止與乾燥之均衡之點來看,較佳為0.01至1.25,更佳為0.15至1.25,又更佳為0.15至0.72。
於本實施型態之助焊劑(F10)中,除了二醇系溶劑及碳數16至18的一元醇之外,亦可更併用其他一般所知的溶劑。
如此溶劑例如可列舉出:苯甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、1,5-戊二醇、辛二醇、萜品醇、乙基賽璐蘇、丁基賽璐蘇等醇類;甲苯、二甲苯、正己烷等烴類;乙酸異丙酯、苯甲酸丁酯等酯類,可使用此等的一種或兩種以上。
相對於助焊劑(F10)的全部質量,本實施型態之助焊劑(F10)中之溶劑的合計含量較佳為在20至70質量%的範圍內,更佳為在25至60質量%的範圍內,又更佳為在30至55質量%的範圍內。
本實施型態之助焊劑(F10)可含有松香系樹脂以外的樹脂成分、搖變減黏劑、胺、鹵素系活性劑、界面活性劑、抗氧化劑。
藉由將上述助焊劑(F10)與含有焊料合金(S1)至焊料合金(S9)中的任一種之焊料粉末組合,可提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性,並且可在不損及製造效率和保存穩定性下實現空隙的產生少之焊接者。
此外,根據助焊劑(F10),可提供一種焊料膏用助焊劑,其係可在不損及製造效率和保存穩定性下實現空隙的產生少之焊接者。
助焊劑(F11):
助焊劑(F11)為含有受阻酚系化合物之組成物。
助焊劑(F11)例如可列舉出:含有受阻酚系化合物、與有機酸、與選自由松香系樹脂及丙烯酸系樹脂所組成群組中的至少一種之樹脂成分、與溶劑者。
助焊劑(F11)係含有作為金屬減活劑之受阻酚系化合物。藉由使助焊劑含有受阻酚系化合物,於焊料膏中可達到增黏抑制效果。
所謂受阻酚系化合物,意指酚之鄰位的至少一者具有龐大的取代基(例如三級丁基等分枝狀或環狀烷基)之酚系化合物。
受阻酚系化合物並無特別限定,例如可列舉出:雙[3-(3-三級丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸][伸乙基雙(氧基伸乙基)]、N,N'-六亞甲基雙[3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基)丙烷醯胺]、1,6-己二醇雙[3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基)丙酸酯]、2,2'-亞甲基雙[6-(1-甲基環己基)-對甲酚]、2,2'-亞甲基雙(6-三級丁基對甲酚)、2,2'-亞甲基雙(6-三級丁基-4-乙基酚)、三乙二醇-雙[3-(3-三級丁基-5-甲基-4-羥基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇雙[3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基)丙酸酯]、2,4-雙(正辛基硫基)-6-(4-羥基-3,5-二(三級丁基)苯胺基)-1,3,5-三嗪、新戊四醇-四[3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基)丙酸酯]、2,2-硫基-二伸乙基雙[3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基)丙酸酯]、十八基-3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基)丙酸酯、N,N'-六亞甲基雙(3,5-二(三級丁基)-4-羥基-氫桂皮醯胺)、3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯甲基膦酸酯-二乙酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯甲基)苯、N,N'-雙[2-[2-(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基)乙基羰氧基]乙基]草醯胺、以下述式(2)所表示之化合物等。
Figure 109117353-A0202-12-0064-145
式中,Z為可經取代之伸烷基;R5及R6各自獨立為可經取代之烷基、芳烷基、芳基、雜芳基、環烷基或雜環烷基;R7及R8各自獨立為可經取代之烷基。
上述受阻酚系化合物可單獨使用1種或組合2種以上而使用。
相對於助焊劑(F11)的全部質量,受阻酚系化合物的含量較佳為0.5至10質量%。藉由使含量成為0.5質量%以上,焊料膏可進一步提升增黏抑制效果。藉由使含量成為10質量%以下,焊料膏可進一步提升焊料潤濕性。從同樣的觀點來看,相對於助焊劑(F11)的全部質量,受阻酚系化合物的含量更佳為1.0至5.0質量%,相對於助焊劑(F11)的全部質量更佳為2.0至4.0質量%。
助焊劑(F11)所使用之有機酸的含量,較佳係相對於助焊劑(F11)的全部質量為0.1質量%以上15質量%以下,更佳係相對於助焊劑(F11)的全部質量為0.2質量%以上10質量%以下。
相對於助焊劑(F11)的全部質量,助焊劑(F11)較佳係含有15質量%以上70質量%以下之選自由松香系樹脂及丙烯酸系樹脂所組成群組中的至少一種之樹脂成分,更佳係相對於助焊劑(F11)的全部質量為含有20質量%以上60質量%以下者。
助焊劑(F11)所使用之溶劑可列舉出:水、醇系溶劑、二醇醚系溶劑、萜品醇類等。
助焊劑(F11)可更含有松香系樹脂及丙烯酸系樹脂以外的樹脂成分、搖變減黏劑、胺、鹵素系活性劑、界面活性劑、抗氧化劑。
藉由將上述助焊劑(F11)與含有焊料合金(S1)至焊料合金(S9)中的任一種之焊料粉末組合,可提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性,並且提高可靠度者。
此外,根據助焊劑(F11),可提供一種焊料膏用助焊劑,其係能夠均衡性佳地兼顧焊料膏的增黏抑制效果、可靠度及潤濕性者。
助焊劑(F12):
助焊劑(F12)為含有屬於氮化合物之金屬減活劑之組成物。
助焊劑(F12)例如可列舉出:含有屬於氮化合物之金屬減活劑、與選自由松香系樹脂及丙烯酸系樹脂所組成群組中的至少一種之樹脂成分、與溶劑者。
助焊劑(F12)係含有作為金屬減活劑之氮化合物。藉由使助焊劑含有屬於氮化合物之金屬減活劑,於焊料膏中可達到增黏抑制效果。
該氮化合物若為具有氮原子且能夠使用作為金屬減活劑之化合物,即無特別限定。從增黏抑制效果優異之觀點來看,在此之氮化合物較佳為選自由醯肼(hydrazide)系氮化合物、醯胺系氮化合物、三唑(triazole)系氮化合物及三聚氰胺系氮化合物所組成群組中之至少一種氮化合物,更佳為選自由醯肼系氮化合物及三唑系氮化合物所組成群組中之至少一種。
醯肼系氮化合物若為是具有醯肼骨架之氮化合物即可,可列舉出:十二烷二酸雙[N2-(2羥基苯甲醯基)醯肼]、N,N'-雙[3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基)丙醯基]肼、癸二羧酸二柳醯基醯肼、N-亞柳基-N'-柳基醯肼、間硝基苯甲醯肼、3-胺基鄰苯二甲醯肼、鄰苯二甲二醯肼、己二醯肼、草醯基雙(2-羥基- 5-辛基苯亞甲基醯肼)、N'-苯甲醯基吡咯啶酮羧醯肼、N,N'-雙(3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基)丙醯基)肼等。
醯胺系氮化合物若為具有醯胺骨架之氮化合物即可,可列舉出:N,N'-雙{2-[3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基)丙醯基氧基]乙基}草醯胺等。
三唑系氮化合物若為具有三唑骨架之氮化合物即可,可列舉出:N-(2H-1,2,4-三唑-5-基)柳醯胺、3-胺基-1,2,4-三唑、3-(N-柳醯基)胺基-1,2,4-三唑等。
三聚氰胺系氮化合物若為具有三聚氰胺骨架之氮化合物即可,可列舉出三聚氰胺、三聚氰胺衍生物等。
更具體而言,例如可列舉出:三胺基三嗪、烷基化三胺基三嗪、烷氧基烷基化三胺基三嗪、三聚氰胺、烷基化三聚氰胺、烷氧基烷基化三聚氰胺、N2-丁基三聚氰胺、N2,N2-二乙基三聚氰胺、N,N,N',N',N",N"-六(甲氧基甲基)三聚氰胺等。
此外,三聚氰胺系氮化合物可使用市售品,例如可列舉出ADEKA公司製ADK STAB ZS-27、ZS-90等,更佳為ADK STAB ZS-27。從增黏抑制效果更顯著之觀點來看,係以此等具體的市售品為佳。
上述氮化合物可單獨使用1種或組合2種以上而使用。
相對於助焊劑(F12)的全部質量,氮化合物的含量較佳係超過0質量%且為10質量%以下,更佳為0.05至5.0質量%,又更佳為0.10至2.0質量%,特佳為0.10至1.0質量%。藉由使含量超過0質量%,焊料膏的增黏抑制效果變得優異。
於助焊劑(F12)中,就金屬減活劑而言,除了使用上述氮化合物之外,可更併用受阻酚系化合物。
藉由進一步使用受阻酚系化合物作為金屬減活劑,焊料膏的增黏抑制效果會更為優異。
受阻酚系化合物並無特別限定,例如可列舉出與上述助焊劑(F11)的說明中所例示之受阻酚系化合物為相同者。
相對於助焊劑(F12)的全部質量,受阻酚系化合物的含量較佳例如為0至10質量%,更佳為1至10質量%,又更佳為2至10質量%。
相對於助焊劑(F12)的全部質量,助焊劑(F12)較佳係含有15質量%以上70質量%以下之選自由松香系樹脂及丙烯酸系樹脂所組成群組中的至少一種之樹脂成分,更佳係相對於助焊劑(F12)的全部質量為含有35質量%以上60質量%以下者。
助焊劑(F12)所使用之溶劑可列舉出:水、醇系溶劑、二醇醚系溶劑、萜品醇類等。
助焊劑(F12)可更含有有機酸。
相對於助焊劑(F12)的全部質量,助焊劑(F12)所使用之有機酸的含量較佳為0.1質量%以上15質量%以下,更佳係相對於助焊劑(F12)的全部質量為0.2質量%以上10質量%以下,又更佳為1質量%以上8質量%以下。
助焊劑(F12)可更含有松香系樹脂及丙烯酸系樹脂以外的樹脂成分、搖變減黏劑、胺、鹵素系活性劑、界面活性劑、抗氧化劑。
藉由將上述助焊劑(F12)與含有焊料合金(S1)至焊料合金(S9)中的任一種之焊料粉末組合,可提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性,並且能夠提高可靠度者。
此外,根據助焊劑(F12),可提供一種焊料膏用助焊劑,其係能夠均衡性佳的兼顧焊料膏的增黏抑制效果、可靠度及潤濕性者。
以上所說明之本發明之焊料膏係適合於使用在半導體封裝中之IC晶片與其基板(中介層(interposer))之接合,或是半導體封裝與印刷電路板之接合。
使用本發明之焊料膏之接合方法例如可使用回焊法並依循常用方法來進行。進行流焊(flow soldering)的情形下之焊料合金的熔融溫度大致可為高於液相線溫度20℃左右之溫度。此外,在使用本實施型態之焊料合金進行接合之情形下,從組織的細微化之觀點來看,較佳係考量到凝固時的冷卻速度。例如,以2至3℃/s以上的冷卻速度來冷卻焊料接頭。其他的接合條件可因應焊料合金的合金組成來適當地調整。
本實施型態之焊料合金可藉由使用低α射線量材質作為其原材料而製造出低α射線量合金。如此之低α射線量合金使用在記憶體周邊之焊料凸塊的形成時,可抑制軟性誤差。
本實施型態之焊料膏較佳係更含有氧化鋯粉末。藉由含有氧化鋯,可抑制焊料膏之經時變化所導致之黏度上升。此可推測係因為藉由含有氧化鋯,焊料粉末表面的氧化膜厚會維持在投入至助焊劑中之前的狀態之故。其詳細機制雖不明瞭,惟可推測如下。通常,助焊劑的活性成分即使在常溫下亦具有些許活性,所以焊料粉末的表面氧化膜會因還原而變薄,而成為粉末彼此凝聚之原因。因此推測,藉由將氧化鋯粉末添加於焊料膏,助焊劑的活性成分會優先與氧化鋯粉末進行反應,而使焊料粉末表面的氧化膜能夠維持在不凝聚之程度。
為了充分地發揮如此作用效果,相對於焊料膏的全部質量,焊料膏中之氧化鋯粉末的含量較佳為0.05至20.0質量%。如為0.05質量%以上時,可發揮上述作用效果,如為20.0質量%以下時,可確保金屬粉末的含量,並可發揮增黏抑制效果。氧化鋯粉末的含量更佳為0.05至10.0質量%,又更佳的含量為0.1至3質量%。
焊料膏中之氧化鋯粉末的粒徑較佳為5μm以下。粒徑為5μm以下時,可維持膏的印刷性。粒徑的下限並無特別限定,惟宜為0.5μm以上。
上述氧化鋯粉末的粒徑係拍攝氧化鋯粉末的SEM照片,並藉由對0.1μm以上的各粉末進行圖像解析而求取投影圓等效直徑,並將其設為平均值。
氧化鋯粉末的形狀並無特別限定,惟若為特異形狀者,則與助焊劑之接觸面積增大而具有增黏抑制效果。為球形時,可得到良好的流動性,故可得到作為膏之優異的印刷性。可因應期望的特性而選擇適當的形狀。
〈焊料膏用助焊劑〉
本實施型態之焊料膏用助焊劑係使用在採用了上述特定的焊料粉末之焊料膏。該助焊劑較佳係含有樹脂成分與活性成分與溶劑。
本實施型態之焊料膏用助焊劑係採用了特定的焊料粉末,亦即包含焊料合金之焊料粉末,為適合用於焊料膏的助焊劑;該焊料合金具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:0至10000質量ppm、Pb:0至5100質量ppm及Sb:0至3000質量ppm中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式;
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
此外,本實施型態之焊料膏用助焊劑係採用了特定的焊料粉末,亦即包含焊料合金之焊料粉末,為適合用於焊料膏的助焊劑;該焊料合金具有:由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、Pb:超過0質量ppm且為5100質量ppm以下及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下中的至少一種,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式;
300≦3As+Sb+Bi+Pb (1)
0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)
上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
於組合有本實施型態之焊料膏用助焊劑與上述特定的焊料粉末之焊料膏中,係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,並顯示出高的機械特性。再者,根據組合有此焊料膏用助焊劑與前述特定的焊料粉末之焊料膏,藉由選擇調配於該助焊劑之成分,可將焊料之潤濕速度的提升、接合對象物之金屬表面(例如銅板)的腐蝕抑制、印刷性的提升、空隙抑制等各種特性予以進一步提高。
[實施例]
以下係藉由實施例來更詳細地說明本發明,惟本發明並不限定於此等例子。
焊料粉末的製作:
首先,製作出具有表1至表24所示之合金組成,並且於JIS Z 3284-1:2014中之粉末大小的分類(表2)中符合記號4之大小(粒度分布)的焊料粉末(試驗例1至498、試驗例501至578)。
助焊劑(F0)的調製:
使用松香作為樹脂成分。
使用作為活性成分之搖變減黏劑、有機酸、胺及鹵素系活性劑。
使用二醇系溶劑作為溶劑。
混合松香42質量份、二醇系溶劑35質量份、搖變減黏劑8質量份、有機酸10質量份、胺2質量份、鹵素系活性劑3質量份而調製助焊劑(F0)。
混合前述所調製之助焊劑(F0)與具有表1至表24所示之各例的合金組成之焊料粉末,而調製出焊料膏。助焊劑(F0)與焊料粉末之質量比係設為助焊劑(F0):焊料粉末=11:89。
對於使用各例的焊料粉末之情形,係測定焊料膏中之黏度之經時變化。此外,測定焊料粉末的液相線溫度及固相線溫度。再者,使用剛製作的焊料膏來進行潤濕性的評估。詳細內容如以下所述。
〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉
(1)驗證方法
對剛製作的各焊料膏使用Malcom股份有限公司製:PCU-205,於轉速:10rpm、25℃、大氣下測定12小時黏度。
(2)判定基準
A:12小時後的黏度與製作焊料膏後經過30分鐘時的黏度相比為1.2倍以下。
B:12小時後的黏度與製作焊料膏後經過30分鐘時的黏度相比為超過1.2倍。
〈△T的評估〉
(1)驗證方法
對與助焊劑(F0)混合前之焊料粉末使用SII Nano Technology股份有限公司製、型號:EXSTAR DSC7020,在樣本量:約30mg、升溫速度:15℃/min下進行DSC測定,而得到液相線溫度及固相線溫度。從所得到之液相線溫度減去固相線溫度以求取△T。
(2)判定基準
A:△T為10℃以下。
B:△T超過10℃。
〈潤濕性的評估〉
(1)驗證方法
將剛製作的各焊料膏印刷於Cu板上,用回焊爐在N2氣體環境中以1℃/s的升溫速度從25℃加熱至260℃為止之後,冷卻至室溫。以光學顯微鏡來觀察冷卻後之焊料凸塊的外觀以評估潤濕性。
(2)判定基準
A:並未觀察到未完全熔融的焊料粉末之情形。
B:觀察到未完全熔融的焊料粉末之情形。
〈綜合評估〉
A:於表1至表24中,經時變化、△T、潤濕性之各項的評估皆為A。
B:於表1至表24中,經時變化、△T、潤濕性之各項的評估中之至少一項為B。
評估結果係如表1至表24所示。於表21至表24中,底線表示超出本發明的範圍。
[表1]
Figure 109117353-A0202-12-0073-146
[表2]
Figure 109117353-A0202-12-0074-147
[表3]
Figure 109117353-A0202-12-0075-148
[表4]
Figure 109117353-A0202-12-0076-149
[表5]
Figure 109117353-A0202-12-0077-150
[表6]
Figure 109117353-A0202-12-0078-151
[表7]
Figure 109117353-A0202-12-0079-152
[表8]
Figure 109117353-A0202-12-0080-153
[表9]
Figure 109117353-A0202-12-0081-154
[表10]
Figure 109117353-A0202-12-0082-155
[表11]
Figure 109117353-A0202-12-0083-156
[表12]
Figure 109117353-A0202-12-0084-157
[表13]
Figure 109117353-A0202-12-0085-158
[表14]
Figure 109117353-A0202-12-0086-159
[表15]
Figure 109117353-A0202-12-0087-160
[表16]
Figure 109117353-A0202-12-0088-161
[表17]
Figure 109117353-A0202-12-0089-162
[表18]
Figure 109117353-A0202-12-0090-163
[表19]
Figure 109117353-A0202-12-0091-164
[表20]
Figure 109117353-A0202-12-0092-165
[表21]
Figure 109117353-A0202-12-0093-166
[表22]
Figure 109117353-A0202-12-0094-167
[表23]
Figure 109117353-A0202-12-0095-168
[表24]
Figure 109117353-A0202-12-0096-169
如表1至表24所示,就含有具有試驗例1至498的合金組成之焊料粉末、與助焊劑(F0)之焊料膏而言,任一者之合金組成皆滿足本發明之要件,故確認到係顯示出優異的增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。
此等含有具有試驗例1至498的合金組成之焊料粉末與助焊劑(F0)之焊料膏,係應用本發明之實施例的焊料膏。
另一方面,就含有具有試驗例501至578的合金組成之焊料粉末與助焊劑(F0)之焊料膏而言,任一者之合金組成皆為未滿足本發明之至少一項要件,故顯示出於增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性中之至少一項為較差的結果。
[含有助焊劑(F1)之焊料膏的評估]
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表25至表33所示之調配例(F1-1)至(F1-55)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉。此外,測定焊料粉末的液相線溫度及固相線溫度來進行上述〈△T的評估〉。再者,使用剛製作的焊料膏來進行上述〈潤濕性的評估〉。
從此等之結果中,可確認到對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F1-1)至(F1-55)的各助焊劑之情形下的焊料膏,皆顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表25至表33所示之調配例(F1-1)至(F1-55)的各助焊劑之情形,進行焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估。
〈焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估〉
(1)驗證方法
焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估試驗係以如下之方式來進行。
依據弧面狀沾焊料試驗(meniscograph test)的方法,對寬5mm×長25mm×厚0.5mm的銅板用150℃進行1小時的氧化處理而得到試驗板的氧化銅板,使用Solder Checker SAT-5200(RHESCA公司製)作為試驗裝置,並使用具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末作為焊料,以下列方式進行評估。
首先,對於量取至燒杯之調配例(F1-1)至(F1-55)的各助焊劑浸漬試驗板3mm,以將助焊劑塗佈於試驗板。接著,在塗佈助焊劑後,迅速地將塗佈有助焊劑之試驗板浸漬在試驗例1所示之合金組成的焊料槽,而得到零交叉(zero crossing)時間(sec)。
接著,對各調配例的助焊劑進行5次的測定,並算出所得到之5個零交叉時間(sec)的平均值。試驗條件係設定如下。
於焊料槽之浸漬速度:5mm/sec(JIS Z 3198-4:2003)
於焊料槽之浸漬深度:2mm(JIS Z 3198-4:2003)
於焊料槽之浸漬時間:10sec(JIS Z 3198-4:2003)
焊料槽溫度:245℃(JIS C 60068-2-69:2019附錄B)零交叉時間(sec)的平均值愈短,係意指潤濕速度變得愈高,而焊料潤濕性愈佳。
(2)判定基準
A:零交叉時間(sec)的平均值為2.5秒以下。
B:零交叉時間(sec)的平均值超過2.5秒。
評估結果係如表25至表33所示。
表中,係使用脂肪族聚醯胺作為聚醯胺,使用六亞甲基雙羥基硬脂醯胺作為雙醯胺,使用對甲苯醯胺作為單醯胺。
[表25]
Figure 109117353-A0202-12-0099-170
[表26]
Figure 109117353-A0202-12-0100-171
[表27]
Figure 109117353-A0202-12-0101-172
[表28]
Figure 109117353-A0202-12-0102-173
[表29]
Figure 109117353-A0202-12-0103-174
[表30]
Figure 109117353-A0202-12-0104-175
[表31]
Figure 109117353-A0202-12-0105-176
[表32]
Figure 109117353-A0202-12-0106-177
[表33]
Figure 109117353-A0202-12-0107-178
在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F1-1)至(F1-54)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F1-55)的助焊劑之情形相比,皆為焊料的潤濕速度變得較高,焊料潤濕性更良好。其中,含有具有試驗例1的合金組成之焊料粉末與調配例(F1-1)至(F1-54)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F1)之實施型態之焊料膏。
接著,就對於具有試驗例2至498、試驗例501至578所示之各合金組成之焊料粉末分別使用調配例(F1-1)至(F1-55)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉、〈△T的評估〉及〈潤濕性的評估〉,以及〈潤濕速度的評估〉。
從該評估的結果中,可確認到於含有具有試驗例2至498的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。此等當中,含有具有試驗例2至498的合金組成之各焊料粉末與調配例(F1-1)至(F1-54)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F1)之實施型態之焊料膏。
另一方面,於含有具有試驗例501至578的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出於增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性中之至少一項為較差的結果。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F1-1)至(F1-54)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F1-55)的助焊劑之情形相比,皆為焊料的潤濕速度變得較高,焊料潤濕性更良好。
[含有助焊劑(F2)之焊料膏的評估]
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表34至表46所示之調配例(F2-1)至(F2-62)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉。此外,測定焊料粉末的液相線溫度及固相線溫度來進行上述〈△T的評估〉。再者,使用剛製作的焊料膏來進行上述〈潤濕性的評估〉。
從此等之結果中,可確認到在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F2-1)至(F2-62)的各助焊劑之情形下的焊料膏,皆顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表34至表46所示之調配例(F2-1)至(F2-62)的各助焊劑之情形,進行助焊劑之溫度循環可靠度的評估。
<溫度循環可靠度的評估>
(1)驗證方法
溫度循環可靠度的評估係將調配例(F2-1)至(F2-62)的各助焊劑塗佈於Cu板上,而於Cu板上形成殘渣。重複進行將形成於此Cu板上之殘渣分別於-30℃與+110℃保持30分鐘之處理的試驗,並將此試驗進行500次循環,然後以目視來評估經進行500次循環時之殘渣有無破裂。
(2)判定基準
A:於殘渣中未觀察到龜裂的產生,溫度循環可靠度優異。
B:於殘渣中觀察到龜裂的產生,溫度循環可靠度差。
評估結果係如表34至表46所示。
又,表34至表46中的組成率係將助焊劑的全部量設為100之情形下的wt(質量)%。
於各表中,丙烯酸樹脂A為聚丙烯酸2-乙基己酯(Mw=8300)。丙烯酸樹脂B為分子量相異之聚丙烯酸2-乙基己酯(Mw=11700)。丙烯酸樹脂C為聚甲基丙烯酸月桂酯(Mw=10080)。丙烯酸樹脂D為聚丙烯酸2-乙基己酯-聚乙烯(Mw=12300)。
於各表中,係使用脂肪族聚醯胺作為聚醯胺,使用六亞甲基雙羥基硬脂醯胺作為雙醯胺,使用對甲苯醯胺作為單醯胺。
[表34]
Figure 109117353-A0202-12-0110-179
[表35]
Figure 109117353-A0202-12-0111-180
[表36]
Figure 109117353-A0202-12-0112-181
[表37]
Figure 109117353-A0202-12-0113-182
[表38]
Figure 109117353-A0202-12-0114-183
[表39]
Figure 109117353-A0202-12-0115-184
[表40]
Figure 109117353-A0202-12-0116-185
[表41]
Figure 109117353-A0202-12-0117-186
[表42]
Figure 109117353-A0202-12-0118-187
[表43]
Figure 109117353-A0202-12-0119-188
[表44]
Figure 109117353-A0202-12-0120-189
[表45]
Figure 109117353-A0202-12-0121-190
[表46]
Figure 109117353-A0202-12-0122-191
在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F2-1)至(F2-60)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F2-61)至(F2-62)的各助焊劑之情形相比,皆係抑制殘渣之龜裂的產生,而能夠提高溫度循環可靠度。其中,含有具有試驗例1的合金組成之焊料粉末與調配例(F2-1)至(F2-60)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F2)之實施型態之焊料膏。
接著,就對於具有試驗例2至498、試驗例501至578所示之各合金組成之焊料粉末分別使用調配例(F2-1)至(F2-62)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉、〈△T的評估〉及〈潤濕性的評估〉,以及〈溫度循環可靠度的評估〉。
從該評估的結果中,可確認到於含有具有試驗例2至498的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。此等當中,含有具有試驗例2至498的合金組成之各焊料粉末與調配例(F2-1)至(F2-60)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F2)之實施型態之焊料膏。
另一方面,於含有具有試驗例501至578的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出於增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性中之至少一項為較差的結果。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F2-1)至(F2-60)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F2-61)至(F2-62)的助焊劑之情形相比,皆係抑制殘渣中之龜裂的產生,溫度循環可靠度提高。
[含有助焊劑(F3)之焊料膏的評估]
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表47至表54所示之調配例(F3-1)至(F3-51)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經 時變化之評估〉。此外,測定焊料粉末的液相線溫度及固相線溫度來進行上述〈△T的評估〉。再者,使用剛製作的焊料膏來進行上述〈潤濕性的評估〉。
從此等之結果中,可確認到在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F3-1)至(F3-51)的各助焊劑之情形下的焊料膏,皆顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。
接著,對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表47至表54所示之調配例(F3-1)至(F3-51)的各助焊劑之情形下的焊料膏(助焊劑:焊料粉末=11:89的質量比),分別進行焊料之潤濕擴展性、焊料之去濕抑制能力的評估。
〈焊料之潤濕擴展性的評估〉
(1)驗證方法
焊料之潤濕擴展性的評估試驗係以如下方式來進行。
藉由JIS Z 3284-3:2014所記載之既定的圖案,使用形成有焊料膏的印刷部之不鏽鋼製的遮罩將各焊料膏印刷於縱50mm×橫50mm×厚0.5mm的Bare-Cu板。
形成於遮罩之印刷部為四角形的開口,大小為3.0mm×1.5mm。印刷部係使相同大小的複數個開口以相異間隔來排列,開口的間隔為0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8-0.9-1.0-1.1-1.2mm。
於印刷焊料膏後將遮罩移除,於回焊前,在並列之印刷部的最小間隔之0.2mm處確認焊料膏為未接觸,並進行回焊。回焊的條件係在大氣環境下於190℃進行120秒的預熱後,將升溫速度設為1℃/秒並從190℃升溫至260℃來進行主要加熱。
(2)判定基準
確認上述以既定間隔印刷出之焊料膏於回焊後係潤濕擴展並接觸而熔合之處的間隔(N=4)。
A:間隔L為0.8mm以下之處全部熔合。
B:間隔L為0.8mm以下之處即使是1處亦有未熔合者。
〈焊料之去濕抑制能力的評估〉
(1)驗證方法
焊料之去濕抑制能力的評估試驗係以如下方式來進行。
將各焊料膏印刷於縱0.8mm×橫0.8mm的Cu-OSP焊墊(CU-OSP Land)上並實施回焊。焊料膏的印刷厚度係設為0.12mm。回焊的條件係在大氣環境下於190℃進行120秒的預熱後,將升溫速度設為1℃/秒,並從190℃升溫至260℃來進行主要加熱。
(2)判定基準
使用光學顯微鏡來觀察於回焊後有無產生潤濕不良(去濕)(N=12)。
A:塗佈有焊料膏之部分皆為經焊料潤濕之狀態。
B:雖然塗佈有焊料膏之部分的過半為經焊料潤濕之狀態(亦包含去濕),惟亦產生潤濕不良。或者,並非成為經焊料潤濕之模樣,而是熔融的焊料成為一個或複數個焊料球之狀態(不潤濕(nonwetting))。
〈綜合評估〉
A:於表47至表54中,焊料之潤濕擴展性、去濕抑制能力係各項的評估皆為A。
B:於表47至表54中,焊料之潤濕擴展性、去濕抑制能力係各項的評估中之至少一項為B。
評估結果係如表47至表54所示。
表中,係使用脂肪族聚醯胺作為聚醯胺,使用六亞甲基雙羥基硬脂醯胺作為雙醯胺,使用對甲苯醯胺作為單醯胺。
[表47]
Figure 109117353-A0202-12-0127-55
[表48]
Figure 109117353-A0202-12-0128-56
[表49]
Figure 109117353-A0202-12-0129-57
[表50]
Figure 109117353-A0202-12-0130-58
[表51]
Figure 109117353-A0202-12-0131-59
[表52]
Figure 109117353-A0202-12-0132-60
[表53]
Figure 109117353-A0202-12-0133-61
[表54]
Figure 109117353-A0202-12-0134-62
在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F3-1)至(F3-50)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F3-51)的助焊劑之情形相比,皆係潤濕擴展性較為良好,去濕抑制能力變高。其中,含有具有試驗例1的合金組成之焊料粉末與調配例(F3-1)至(F3-50)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F3)之實施型態之焊料膏。
接著,就對於具有試驗例2至498、試驗例501至578所示之各合金組成之焊料粉末分別使用調配例(F3-1)至(F3-51)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉、〈△T的評估〉及〈潤濕性的評估〉,以及〈焊料之潤濕擴展性的評估〉及〈焊料之去濕抑制能力的評估〉。
從該評估的結果中,可確認到於含有具有試驗例2至498的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。此等當中,含有具有試驗例2至498的合金組成之各焊料粉末與調配例(F3-1)至(F3-50)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F3)之實施型態之焊料膏。
另一方面,於含有具有試驗例501至578的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出於增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性中之至少一項為較差的結果。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F3-1)至(F3-50)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F3-51)的助焊劑之情形相比,皆係潤濕擴展性更為良好,去濕抑制能力變高。
[含有助焊劑(F4)之焊料膏的評估]
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表55至表66所示之調配例(F4-1)至(F4-58)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉。此外,測定焊料粉末的液相線溫度及固相線溫度來進行上述〈△T的評估〉。再者,使用剛製作的焊料膏來進行上述〈潤濕性的評估〉。
從此等之結果中,可確認到在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F4-1)至(F4-58)的各助焊劑之情形下的焊料膏,皆顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表55至表66所示之調配例(F4-1)至(F4-58)的各助焊劑之情形,進行焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估。
〈焊料潤濕性(潤濕速度)的評估〉
(1)驗證方法
助焊劑的潤濕速度係依據弧面狀沾焊料試驗的方法,對寬5mm×長25mm×厚0.5mm的銅板用150℃進行1小時的氧化處理,而得到試驗板的氧化銅板,使用Solder Checker SAT-5200(RHESCA公司製)作為試驗裝置,並使用具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末作為焊料,以下列方式進行評估。
首先,對於量取至燒杯之調配例(F4-1)至(F4-58)的各助焊劑浸漬試驗板5mm,以將各助焊劑塗佈於試驗板。接著,在塗佈助焊劑後,迅速地將塗佈有助焊劑之試驗板浸漬在焊料槽,而得到零交叉時間(sec)。接著,對調配例(F4-1)至(F4-58)的各助焊劑進行5次的測定,並算出所得到之5個零交叉時間(sec)的平均值。試驗條件係設定如下。
於焊料槽之浸漬速度:5mm/sec(JIS Z 3198-4:2003)
於焊料槽之浸漬深度:2mm(JIS Z 3198-4:2003)
於焊料槽之浸漬時間:10sec(JIS Z 3198-4:2003)
焊料槽溫度:245℃(JIS C 60068-2-69:2019附錄B)零交叉時間(sec)的平均值愈短,係意指潤濕速度變得愈高,而焊料潤濕性愈佳。
(2)判定基準
A:零交叉時間(sec)的平均值為6秒以下。
B:零交叉時間(sec)的平均值超過6秒。
評估結果係如表55至表66所示。
表中,係使用脂肪族聚醯胺作為聚醯胺,使用六亞甲基雙羥基硬脂醯胺作為雙醯胺,使用對甲苯醯胺作為單醯胺。
[表55]
Figure 109117353-A0202-12-0138-63
[表56]
Figure 109117353-A0202-12-0139-64
[表57]
Figure 109117353-A0202-12-0140-65
[表58]
Figure 109117353-A0202-12-0141-66
[表59]
Figure 109117353-A0202-12-0142-68
[表60]
Figure 109117353-A0202-12-0143-69
[表61]
Figure 109117353-A0202-12-0144-70
[表62]
Figure 109117353-A0202-12-0145-71
[表63]
Figure 109117353-A0202-12-0146-72
[表64]
Figure 109117353-A0202-12-0147-73
[表65]
Figure 109117353-A0202-12-0148-74
[表66]
Figure 109117353-A0202-12-0149-75
在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F4-1)至(F4-57)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F4-58)的助焊劑之情形相比,皆為焊料的潤濕速度變高,而焊料潤濕性提高。其中,含有具有試驗例1的合金組成之焊料粉末與調配例(F4-1)至(F4-57)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F4)之實施型態之焊料膏。
接著,就對於具有試驗例2至498、試驗例501至578所示之各合金組成之焊料粉末分別使用調配例(F4-1)至(F4-58)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉、〈△T的評估〉及〈潤濕性的評估〉,以及〈焊料潤濕性(潤濕速度)的評估〉。
從該評估的結果中,可確認到於含有具有試驗例2至498的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。此等當中,含有具有試驗例2至498的合金組成之各焊料粉末與調配例(F4-1)至(F4-57)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F4)之實施型態之焊料膏。
另一方面,於含有具有試驗例501至578的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出於增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性中之至少一項為較差的結果。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F4-1)至(F4-57)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F4-58)的助焊劑之情形相比,皆為焊料的潤濕速度變高,而焊料潤濕性提高。
[含有助焊劑(F5)之焊料膏的評估]
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表67至表79所示之調配例(F5-1)至(F5-62)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉。此外,測定焊料粉末的液相線溫度及固相線溫度來進行上述〈△T的評估〉。再者,使用剛製作的焊料膏來進行上述〈潤濕性的評估〉。
從此等之結果中,可確認到在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F5-1)至(F5-62)的各助焊劑之情形下的焊料膏,皆顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表67至表79所示之調配例(F5-1)至(F5-62)的各助焊劑之情形,進行銅板腐蝕抑制能力的評估。
〈銅板腐蝕抑制能力的評估〉
(1)驗證方法
銅板腐蝕抑制能力的評估係依據JIS Z 3197:2012 8.4.1,而藉由下述銅板腐蝕試驗來進行。
試驗銅板的製作:於尺寸50mm×50mm×0.5mm之磷脫氧銅板的中央,藉由直徑20mm的鋼球作出深度3mm的凹陷而作為試驗片。試驗片在藉由丙酮進行脫脂後,浸漬於65℃的硫酸1分鐘以去除表面的氧化覆膜等。接著,浸漬在20℃的過硫酸銨溶液1分鐘後,以精製水洗淨並乾燥,而作為試驗銅板。
使用JIS Z 3197:2012 8.1.3所規定之方法來測定各例之助焊劑的固形份含量,將含有以固形份計為0.035至0.040g之適量的助焊劑加至前述試驗銅板中央的凹陷處。
接著,將試驗銅板投入至設定在溫度40℃、相對濕度90%的加濕條件之恆溫恆濕槽中,於槽內放置72小時。對於各例的每個助焊劑,係將試驗銅板設為2個,並加入1個空白試驗銅板(blank)。
於槽內放置96小時後,從恆溫恆濕槽取出,並藉由30倍的顯微鏡就腐蝕的痕跡與空白試驗銅板進行比較。根據以下所示之判定基準來評估銅板腐蝕抑制能力。
(2)判定基準
A:無變色
B:有變色
評估結果係如表67至表78所示。
表中,係使用脂肪族聚醯胺作為聚醯胺,使用六亞甲基雙羥基硬脂醯胺作為雙醯胺,使用對甲苯醯胺作為單醯胺。
[表67]
Figure 109117353-A0202-12-0153-76
[表68]
Figure 109117353-A0202-12-0154-77
[表69]
Figure 109117353-A0202-12-0155-78
[表70]
Figure 109117353-A0202-12-0156-79
[表71]
Figure 109117353-A0202-12-0157-80
[表72]
Figure 109117353-A0202-12-0158-81
[表73]
Figure 109117353-A0202-12-0159-82
[表74]
Figure 109117353-A0202-12-0160-83
[表75]
Figure 109117353-A0202-12-0161-84
[表76]
Figure 109117353-A0202-12-0162-85
[表77]
Figure 109117353-A0202-12-0163-86
[表78]
Figure 109117353-A0202-12-0164-87
在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F5-1)至(F5-61)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F5-62)的助焊劑之情形相比,銅板腐蝕抑制性皆為提高。其中,含有具有試驗例1的合金組成之焊料粉末與調配例(F5-1)至(F5-61)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F5)之實施型態之焊料膏。
接著,就對於具有試驗例2至498、試驗例501至578所示之各合金組成之焊料粉末分別使用調配例(F5-1)至(F5-62)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉、〈△T的評估〉及〈潤濕性的評估〉,以及〈銅板腐蝕抑制能力的評估〉。
從該評估的結果中,可確認到於含有具有試驗例2至498的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。此等當中,含有具有試驗例2至498的合金組成之各焊料粉末與調配例(F5-1)至(F5-61)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F5)之實施型態之焊料膏。
另一方面,於含有具有試驗例501至578的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出於增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性中之至少一項為較差的結果。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F5-1)至(F5-61)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F5-62)的助焊劑之情形相比,銅板腐蝕抑制性皆為提高。
[含有助焊劑(F6)之焊料膏的評估]
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表79至表87所示之調配例(F6-1)至(F6-60)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉。此外,測定焊料粉末的液相線溫度及固相線溫度來進行上述〈△T的評估〉。再者,使用剛製作的焊料膏來進行上述〈潤濕性的評估〉。
從此等之結果中,可確認到在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F6-1)至(F6-60)的各助焊劑之情形下的焊料膏,任一者皆顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表79至表87所示之調配例(F6-1)至(F6-60)的各助焊劑之情形,進行焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估。
〈焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估〉
(1)驗證方法
焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估試驗係以如下方式來進行。
依據弧面狀沾焊料試驗的方法,對寬5mm×長25mm×厚0.5mm的銅板用150℃進行1小時的氧化處理而得到試驗板的氧化銅板,使用Solder Checker SAT-5200(RHESCA公司製)作為試驗裝置,並使用由試驗例1所示之合金組成所構成之焊料粉末作為焊料,以下列方式進行評估。
首先,對於量取至燒杯之各例的助焊劑浸漬試驗板5mm,以將助焊劑塗佈於試驗板。接著,在塗佈助焊劑後,迅速地將塗佈有助焊劑之試驗板浸漬在試驗例1所示之合金組成的焊料槽,而得到零交叉時間(sec)。
接著,對各例的助焊劑進行5次的測定,並算出所得到之5個零交叉時間(sec)的平均值。試驗條件係設定如下。
於焊料槽之浸漬速度:5mm/sec(JIS Z 3198-4:2003)
於焊料槽之浸漬深度:2mm(JIS Z 3198-4:2003)
於焊料槽之浸漬時間:10sec(JIS Z 3198-4:2003)
焊料槽溫度:245℃(JIS C 60068-2-69:2019附錄B)零交叉時間(sec)的平均值愈短,係意指潤濕速度變得愈高,而焊料潤濕性愈佳。
(2)判定基準
A:零交叉時間(sec)的平均值為6秒以下。
B:零交叉時間(sec)的平均值超過6秒。
評估結果係如表79至表87所示。
表中,係使用脂肪族聚醯胺作為聚醯胺,使用六亞甲基雙羥基硬脂醯胺作為雙醯胺,使用對甲苯醯胺作為單醯胺。
[表79]
Figure 109117353-A0202-12-0168-88
[表80]
Figure 109117353-A0202-12-0169-90
[表81]
Figure 109117353-A0202-12-0170-91
[表82]
Figure 109117353-A0202-12-0171-92
[表83]
Figure 109117353-A0202-12-0172-93
[表84]
Figure 109117353-A0202-12-0173-94
[表85]
Figure 109117353-A0202-12-0174-95
[表86]
Figure 109117353-A0202-12-0175-96
[表87]
Figure 109117353-A0202-12-0176-97
在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F6-1)至(F6-59)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F6-60)的助焊劑之情形相比,皆為焊料的潤濕速度變得較高,焊料潤濕性更良好。其中,含有具有試驗例1的合金組成之焊料粉末與調配例(F6-1)至(F6-59)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F6)之實施型態之焊料膏。
接著,就對於具有試驗例2至498、試驗例501至578所示之各合金組成之焊料粉末分別使用調配例(F6-1)至(F6-60)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉、〈△T的評估〉及〈潤濕性的評估〉,以及〈焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估〉。
從該評估的結果中,可確認到於含有具有試驗例2至498的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。此等當中,含有具有試驗例2至498的合金組成之各焊料粉末與調配例(F6-1)至(F6-59)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F6)之實施型態之焊料膏。
另一方面,於含有具有試驗例501至578的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出於增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性中之至少一項為較差的結果。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F6-1)至(F6-59)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F6-60)的助焊劑之情形相比,皆為焊料的潤濕速度變得較高,焊料潤濕性更良好。
[含有助焊劑(F7)之焊料膏的評估]
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表88至表95所示之調配例(F7-1)至(F7-54)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經 時變化之評估〉。此外,測定焊料粉末的液相線溫度及固相線溫度來進行上述〈△T的評估〉。再者,使用剛製作的焊料膏來進行上述〈潤濕性的評估〉。
從此等之結果中,可確認到在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F7-1)至(F7-54)的各助焊劑之情形下的焊料膏,任一者皆顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表88至表95所示之調配例(F7-1)至(F7-54)的各助焊劑之情形,進行助焊劑之搖變減黏性、焊料膏之印刷流掛抑制能力、焊料膏之加熱流掛抑制能力的評估。
〈助焊劑之搖變減黏性的評估〉
(1)驗證方法
搖變減黏性的評估係依據JIS Z3284-3:2014 4.2並使用螺旋式黏度計來進行。將黏度計的旋轉速度設定為3rpm與30rpm,讀取旋轉既定時間後的黏度並算出搖變減黏比。
(2)判定基準
A:搖變減黏比為0.30以上
B:搖變減黏比為未達0.30
〈焊料膏之印刷流掛抑制能力的評估〉
(1)驗證方法
焊料膏(助焊劑:焊料粉末=11:89的質量比)之印刷流掛抑制能力的評估係依據JIS Z3284-3:2014 4.3,使用以既定的圖案形成有焊料膏印刷部之不鏽鋼製金屬遮罩將焊料膏印刷於銅板,在移除金屬遮罩後,於室溫25±5℃、相對濕度50±10%下保管10至20分鐘,藉由目視來確認於所印刷之各圖案中,所印刷之 焊料膏未全部成為一體之最小間隔。金屬遮罩的厚度為0.2mm,焊料膏印刷部為四角形的開口且大小為3.0×1.5mm。焊料膏印刷部係使相同大小的複數個開口以相異間隔來排列,開口的間隔L為0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8-0.9-1.0-1.1-1.2mm。
(2)判定基準
A:於印刷後未成為一體之最小間隔為0.2mm以下
B:於印刷後未成為一體之最小間隔為超過0.2mm
〈焊料膏之加熱流掛抑制能力的評估〉
(1)驗證方法
焊料膏(助焊劑:焊料粉末=11:89的質量比)之加熱流掛抑制能力的評估係依據JIS Z3284-3:2014 4.4,使用以既定的圖案形成有焊料膏印刷部之不鏽鋼製金屬遮罩將焊料膏印刷於銅板,在移除金屬遮罩後,以150±10℃加熱10分鐘,藉由目視來確認於所印刷之各圖案中,所印刷之焊料膏未全部成為一體之最小間隔。金屬遮罩的厚度為0.2mm,焊料膏印刷部為四角形的開口且大小為3.0×1.5mm。焊料膏印刷部係使相同大小的複數個開口以相異間隔來排列,開口的間隔L為0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8-0.9-1.0-1.1-1.2mm。
(2)判定基準
A:未成為一體之最小間隔為1.0mm以下
B:未成為一體之最小間隔為超過1.0mm
〈綜合評估〉
A:於表88至表95中,助焊劑之搖變減黏性、焊料膏之印刷流掛抑制能力、焊料膏之加熱流掛抑制能力係各項的評估皆為A。
B:於表88至表95中,助焊劑之搖變減黏性、焊料膏之印刷流掛抑制能力、焊料膏之加熱流掛抑制能力係各項的評估中之至少一項為B。
評估結果係如表88至表95所示。
表中,係使用脂肪族聚醯胺作為聚醯胺。
表中,係使用以下述化學式(3)所表示之化合物的混合物(分子量300至1500)作為環狀醯胺低聚物。此化學式(3)中m1、m2、m3、m4為亞甲基(CH2)的重複數。p表示單元的重複數。
Figure 109117353-A0202-12-0180-98
[表88]
Figure 109117353-A0202-12-0181-99
[表89]
Figure 109117353-A0202-12-0182-100
[表90]
Figure 109117353-A0202-12-0183-101
[表91]
Figure 109117353-A0202-12-0184-102
[表92]
Figure 109117353-A0202-12-0185-103
[表93]
Figure 109117353-A0202-12-0186-104
[表94]
Figure 109117353-A0202-12-0187-105
[表95]
Figure 109117353-A0202-12-0188-106
在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F7-1)至(F7-52)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F7-53)的助焊劑之情形相比,助焊劑的搖變減黏性皆提升,而抑制印刷後的焊料膏流動之印刷流掛,並且抑制因焊接時的加熱所致之焊料膏的加熱流掛。
此外,在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F7-1)至(F7-52)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F7-54)的助焊劑之情形相比,皆係抑制因焊接時的加熱所致之焊料膏的加熱流掛。
此等當中,含有具有試驗例1的合金組成之焊料粉末與調配例(F7-1)至(F7-52)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F7)之實施型態之焊料膏。
接著,就對於具有試驗例2至498、試驗例501至578所示之各合金組成之焊料粉末分別使用調配例(F7-1)至(F7-54)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉、〈△T的評估〉及〈潤濕性的評估〉,以及〈助焊劑之搖變減黏性的評估〉、〈焊料膏之印刷流掛抑制能力的評估〉及〈焊料膏之加熱流掛抑制能力的評估〉。
從該評估的結果中,可確認到於含有具有試驗例2至498的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。此等當中,含有具有試驗例2至498的合金組成之各焊料粉末與調配例(F7-1)至(F7-52)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F7)之實施型態之焊料膏。
另一方面,於含有具有試驗例501至578的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出於增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性中之至少一項為較差的結果。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F7-1)至(F7-52)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F7-53)的助焊劑之情形相比,助焊劑的搖變減黏性皆提升,抑制印刷後的焊料膏流動之印刷流掛,並且抑制因焊接時的加熱所致之焊料膏的加熱流掛。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F7-1)至(F7-52)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F7-54)的助焊劑之情形相比,皆係抑制因焊接時的加熱所致之焊料膏的加熱流掛。
[含有助焊劑(F8)之焊料膏的評估]
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表96至表104所示之調配例(F8-1)至(F8-54)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉。此外,測定焊料粉末的液相線溫度及固相線溫度來進行上述〈△T的評估〉。再者,使用剛製作的焊料膏來進行上述〈潤濕性的評估〉。
從此等之結果中,可確認到在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F8-1)至(F8-54)的各助焊劑之情形下的焊料膏,皆顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表96至表104所示之調配例(F8-1)任一者至(F8-54)的各助焊劑之情形,進行搖變減黏性的評估。
此外,就對於由試驗例1所示之合金組成所構成之焊料粉末使用表97至表104所示之調配例(F8-8)至(F8-54)的各助焊劑之情形,此外,進行助焊劑及焊料膏中之結晶的析出和結塊的產生之評估。
〈搖變減黏性的評估〉
(1)驗證方法
搖變減黏性的評估係使用雙重圓筒管型旋轉黏度計Malcom Viscometer PCU-205(Malcom公司製)來進行。
使用前述雙重圓筒管型旋轉黏度計,於25℃的條件下以下列所示之轉速(rpm)及測量時間(min)依序對各焊料膏測定黏度。
依序將黏度計的旋轉速度改變為:於10rpm下3分鐘、於3rpm下6分鐘、於4rpm下3分鐘、於5rpm下3分鐘、於10rpm下3分鐘、於20rpm下2分鐘、於30rpm下2分鐘、於10rpm下1分鐘。
然後,根據下列式而由3轉(3rpm)時與30轉(30rpm)時的黏度求出搖變減黏比。
搖變減黏比=Log(3轉時的黏度/30轉時的黏度)
然後,依循以下判定基準來進行評估。
(2)判定基準
A:搖變減黏比為0.40以上
B:搖變減黏比為未達0.40
〈結晶的析出與結塊的產生〉
(1)驗證方法
藉由下列所示之方法對表97至表104所示之各例的助焊劑以及使用此等之焊料膏(助焊劑:焊料粉末=11:89的質量比)的各個進行結晶的析出和結塊的產生之評估。然後依循下列判定基準來進行評估。
對於表96所示之各例的助焊劑以及使用此等之焊料膏並未進行結晶的析出和結塊的產生之評估。
對助焊劑之評估:
取各助焊劑100mL並裝入至容量200mL的玻璃燒杯,以藥勺攪拌10次而製作目視觀察用的試樣。進行同樣的操作,而就各助焊劑準備出3個目視觀察用的試樣。
以目視來觀察各試樣之攪拌10次後的外觀,並評估結晶的析出和結塊的產生之狀態。
對焊料膏之評估:
使用細度計(grind meter)GS-2256M(太佑機材股份有限公司製、測定範圍:0至100μm)對各焊料膏測定3次。然後,算出3次測定值的平均值,並將此平均值設為焊料膏所含有之凝聚物的大小(粒度)。
又,於細度計的表面係設置有溝槽,該溝槽係深度為從一端的0以一定值增加至另一端的最大值為止。當藉由刮板將焊料膏的試樣從最大深度側開始刮平時,會於因應凝聚物大小的深度之處殘留有線狀痕跡或粒狀痕跡。藉由有著線狀痕跡或粒狀痕跡之位置的深度,可評估焊料膏的試樣中之結晶的析出和結塊的產生。
(2)判定基準
A:於助焊劑中以目視未確認到結晶及結塊,而且於焊料膏中以目視未確認到結晶及結塊。
B:於助焊劑中以目視未確認到結晶及結塊,而且,雖然於焊料膏中未有50μm以上的結晶或結塊,但有未達50μm的結晶或結塊。
C:於助焊劑之3個試樣中的任1者以目視確認到結晶及結塊,或是於焊料膏中有50μm以上的結晶或結塊。
〈綜合評估〉
A:於表97至表104中,搖變減黏性的評估為A,且結晶的析出和結塊的產生之評估為A。
B:於表97至表104中,搖變減黏性的評估為A,且結晶的析出和結塊的產生之評估為B。
C:於表97至表104中,搖變減黏性的評估至少為B。
評估結果係如表96至表104所示。
[表96]
Figure 109117353-A0202-12-0194-107
[表97]
Figure 109117353-A0202-12-0195-108
[表98]
Figure 109117353-A0202-12-0196-109
[表99]
Figure 109117353-A0202-12-0197-110
[表100]
Figure 109117353-A0202-12-0198-111
[表101]
Figure 109117353-A0202-12-0199-112
[表102]
Figure 109117353-A0202-12-0200-113
[表103]
Figure 109117353-A0202-12-0201-114
[表104]
Figure 109117353-A0202-12-0202-115
在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F8-1)至(F8-52)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F8-53)、調配例(F8-54)的助焊劑之情形相比,焊料膏的搖變減黏性皆為提高,亦即,該焊料膏係流動性及保形性良好者。
此外,在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F8-8)至(F8-54)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者皆係抑制助焊劑及焊料膏中之結晶的析出和結塊的產生。
此等當中,含有具有試驗例1的合金組成之焊料粉末與調配例(F8-1)至(F8-52)、(F8-54)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F8)之實施型態之焊料膏。
接著,就對於具有試驗例2至498、試驗例501至578所示之各合金組成之焊料粉末分別使用調配例(F8-1)至(F8-54)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉、〈△T的評估〉及〈潤濕性的評估〉,以及〈搖變減黏性的評估〉及〈結晶的析出與結塊的產生〉。
從該評估的結果中,可確認到於含有具有試驗例2至498的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。此等當中,含有具有試驗例2至498的合金組成之各焊料粉末與調配例(F8-1)至(F8-52)、(F8-54)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F8)之實施型態之焊料膏。
另一方面,於含有具有試驗例501至578的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出於增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性中之至少一項為較差的結果。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F8-1)至(F8-52)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F8-53)、調配例(F8-54)的助焊劑之情形相比,焊料膏的搖變減黏性皆為提高,亦即,該焊料膏係流動性及保形性良好者。
此外,在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末分別使用調配例(F8-8)至(F8-54)的各助焊劑之情形下,可確認到皆係抑制助焊劑及焊料膏中之結晶的析出與結塊的產生。
[含有助焊劑(F9)之焊料膏的評估]
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表105至表119所示之調配例(F9-1)至(F9-76)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉。此外,測定焊料粉末的液相線溫度及固相線溫度來進行上述〈△T的評估〉。再者,使用剛製作的焊料膏來進行上述〈潤濕性的評估〉。
從此等之結果中,可確認到在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F9-1)至(F9-76)的各助焊劑之情形下的焊料膏,任一者皆顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表105至表119所示之調配例(F9-1)至(F9-76)的各助焊劑之情形下的焊料膏(助焊劑:焊料粉末=11:89的質量比),進行空隙產生及焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估。
〈空隙產生的評估〉
(1)空隙產生率
使用金屬遮罩,於8mm×8mm的Cu-OSP電極(N=15)上將焊料膏印刷成高度120μm。然後,在大氣環境下進行回焊。回焊溫度曲線(reflow profile)係設為在190℃保持2分鐘,然後以1.5℃/秒升溫至260℃。
使用UNi-HiTESYSTEM公司製的Microfocus X-ray System XVR-160來觀察回焊後之焊接部(焊料凸塊)的穿透圖像,並求取空隙產生率。
具體而言,對焊料凸塊從上部朝向下部進行穿透觀察,並得到圓形的焊料凸塊穿透圖像,根據其色調的對比來辨識金屬填充部與空隙部而藉由自動解析來算出空隙面積率,並將此設為空隙產生率。使用如此求得之空隙產生率,並以以下基準來評估空隙的產生難易度。
A:於15個焊接部的全部係空隙產生率為15%以下之情形
B:於15個焊接部中雖包含有空隙產生率超過15%者,惟皆在20%以下之情形
C:於15個焊接部中,包含有空隙產生率超過20%者之情形
〈焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估〉
依據JIS Z 3198-4:2003來評估助焊劑的焊料潤濕性。
具體而言,係在經150℃煅燒1小時之寬5mm×長25mm×厚0.5mm的銅板表面之長度方向的下端至3mm為止的部分上,以針尖塗佈各調配例的助焊劑,以下述條件浸漬在焊料槽,並測定零交叉時間。
〈浸漬條件〉
於焊料槽之浸漬速度:5mm/sec(JIS Z 3198-4:2003)
於焊料槽之浸漬深度:2mm(JIS Z 3198-4:2003)
於焊料槽之浸漬時間:10sec(JIS Z 3198-4:2003)
焊料槽溫度:250℃(JIS C 60068-2-69:2019附錄B)
焊料潤濕性係藉由以下基準來評估。
A:零交叉時間為5.5秒以下
B:零交叉時間為超過5.5秒
〈綜合評估〉
A:空隙產生的評估為A或B,以及焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估為A之情形
B:空隙產生的評估為C、或是焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估為B當中之至少一者之情形
評估結果係如表105至表119所示。
表中,係使用脂肪族聚醯胺作為聚醯胺,使用六亞甲基雙羥基硬脂醯胺作為雙醯胺,使用對甲苯醯胺作為單醯胺。
[表105]
Figure 109117353-A0202-12-0207-116
[表106]
Figure 109117353-A0202-12-0208-117
[表107]
Figure 109117353-A0202-12-0209-118
[表108]
Figure 109117353-A0202-12-0210-119
[表109]
Figure 109117353-A0202-12-0211-120
[表110]
Figure 109117353-A0202-12-0212-121
[表111]
Figure 109117353-A0202-12-0213-122
[表112]
Figure 109117353-A0202-12-0214-123
[表113]
Figure 109117353-A0202-12-0215-124
[表114]
Figure 109117353-A0202-12-0216-125
[表115]
Figure 109117353-A0202-12-0217-126
[表116]
Figure 109117353-A0202-12-0218-127
[表117]
Figure 109117353-A0202-12-0219-128
[表118]
Figure 109117353-A0202-12-0220-129
[表119]
Figure 109117353-A0202-12-0221-130
在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F9-1)至(F9-74)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F9-75)的助焊劑之情形相比,焊料潤濕性皆更良好。
此外,在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F9-1)至(F9-74)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F9-76)的助焊劑之情形相比,皆係抑制空隙的產生。
此等當中,含有具有試驗例1的合金組成之焊料粉末與調配例(F9-1)至(F9-74)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F9)之實施型態之焊料膏。
接著,就對於具有試驗例2至498、試驗例501至578所示之各合金組成之焊料粉末分別使用調配例(F9-1)至(F9-76)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉、〈△T的評估〉及〈潤濕性的評估〉,以及〈空隙產生的評估〉及〈焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估〉。
從該評估的結果中,可確認到於含有具有試驗例2至498的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。此等當中,含有具有試驗例2至498的合金組成之各焊料粉末與調配例(F9-1)至(F9-74)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F9)之實施型態之焊料膏。
另一方面,於含有具有試驗例501至578的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出於增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性中之至少一項為較差的結果。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F9-1)至(F9-74)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F9-75)的助焊劑之情形相比,焊料潤濕性皆更良好。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F9-1)至(F9-74)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F9-76)的助焊劑之情形相比,皆係抑制空隙的產生。
[含有助焊劑(F10)之焊料膏的評估]
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表120至表125所示之調配例(F10-1)至(F10-30)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉。此外,測定焊料粉末的液相線溫度及固相線溫度來進行上述〈△T的評估〉。再者,使用剛製作的焊料膏來進行上述〈潤濕性的評估〉。
從此等之結果中,可確認到在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F10-1)至(F10-30)的各助焊劑之情形下的焊料膏,皆顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表120至表125所示之調配例(F10-1)至(F10-30)的各助焊劑之情形下的焊料膏(助焊劑:焊料粉末=11:89的質量比),進行乾燥度、空隙產生及焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估。
〈乾燥度的評估〉
依據JIS Z 3197:2012,8.5.1乾燥度試驗來評估助焊劑的乾燥度。
具體而言,係製作出以助焊劑:焊料粉末=11:89的質量比來混合調配例(F10-1)至(F10-30)的各助焊劑與具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末(平均粒徑
Figure 109117353-A0202-12-0223-142
:21μm)之焊料膏。
接著,依循上述JIS試驗方法來製作試驗片並進行試驗,並藉由撒佈至試驗片上的助焊劑殘渣表面之粉末滑石的附著程度來評估助焊劑的乾燥度(助焊劑的乾燥容易度,具體而言為助焊劑殘渣的黏著性)。
評估是以粉末滑石可藉由刷清(brushing)來去除之情形為A,無法去除之情形為B。
〈空隙產生的評估〉
使用金屬遮罩,於8mm×8mm的Cu-OSP電極(N=15)上將與乾燥度試驗同樣地製作出之焊料膏印刷成高度120μm。然後,在大氣環境下進行回焊。回焊溫度曲線係設為在190℃保持2分鐘,然後以1.5℃/秒升溫至260℃。
使用UNi-HiTESYSTEM公司製的Microfocus X-ray System XVR-160來觀察回焊後之焊接部(焊料凸塊)的穿透圖像,並求取空隙產生率。
具體而言,對焊料凸塊從上部朝向下部進行穿透觀察,並得到圓形的焊料凸塊穿透圖像,根據其色調的對比來辨識金屬填充部與空隙部,藉由自動解析來得到空隙面積率,並將此設為空隙產生率。使用如此求得之空隙產生率,並以以下基準來評估空隙的產生難易度。
A:於15個焊接部的全部係空隙產生率為15%以下之情形
B:於15個焊接部中雖包含有空隙產生率超過15%者,惟皆於20%以下之情形
C:於15個焊接部中,包含有空隙產生率超過20%者之情形
〈焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估〉
依據JIS Z 3198-4:2003來評估助焊劑的焊料潤濕性。
具體而言,在經150℃煅燒1小時之寬5mm×長25mm×厚0.5mm的銅板表面之長度方向的下端至3mm為止的部分上,以針尖塗佈各調配例的助焊劑,以下述條件浸漬在焊料槽,並測定零交叉時間。
〈浸漬條件〉
於焊料槽之浸漬速度:5mm/sec(JIS Z 3198-4:2003)
於焊料槽之浸漬深度:2mm(JIS Z 3198-4:2003)
於焊料槽之浸漬時間:10sec(JIS Z 3198-4:2003)
焊料槽溫度:250℃(JIS C 60068-2-69:2019附錄B)
焊料潤濕性係藉由以下基準來評估。
A:零交叉時間為5.5秒以下
B:零交叉時間為超過5.5秒
〈綜合評估〉
A:空隙產生的評估為A或B,並且乾燥度及焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估為A之情形
B:空隙產生的評估為C、或是乾燥度或焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估為
B當中之至少一者之情形
評估結果係如表120至表125所示。
表中,係使用六亞甲基雙羥基硬脂醯胺作為雙醯胺。
[表120]
Figure 109117353-A0202-12-0226-131
[表121]
Figure 109117353-A0202-12-0227-132
[表122]
Figure 109117353-A0202-12-0228-133
[表123]
Figure 109117353-A0202-12-0229-134
[表124]
Figure 109117353-A0202-12-0230-135
[表125]
Figure 109117353-A0202-12-0231-136
在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F10-1)至(F10-28)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F10-29)的助焊劑之情形相比,皆具有良好的乾燥性,焊料潤濕性更良好。
此外,在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F10-1)至(F10-28)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F10-30)的助焊劑之情形相比,皆更抑制空隙的產生。此等當中,含有具有試驗例1的合金組成 之焊料粉末與調配例(F10-1)至(F10-28)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F10)之實施型態之焊料膏。
接著,就對於具有試驗例2至498、試驗例501至578所示之各合金組成之焊料粉末分別使用調配例(F10-1)至(F10-30)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉、〈△T的評估〉及〈潤濕性的評估〉,以及〈乾燥度的評估〉、〈空隙產生的評估〉及〈焊料之潤濕速度(焊料潤濕性)的評估〉。
從該評估的結果中,可確認到於含有具有試驗例2至498的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。此等當中,含有具有試驗例2至498的合金組成之各焊料粉末與調配例(F10-1)至(F10-28)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F10)之實施型態之焊料膏。
另一方面,於含有具有試驗例501至578的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出於增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性中之至少一項為較差的結果。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F10-1)至(F10-28)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F10-29)的助焊劑之情形相比,皆具有良好的乾燥性,焊料潤濕性更良好。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F10-1)至(F10-28)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F10-30)的助焊劑之情形相比,皆更抑制空隙的產生。
[含有助焊劑(F11)之焊料膏的評估]
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表126至表128所示之調配例(F11-1)至(F11-18)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉。此外,測定焊料粉末的液相線溫度及固相線溫度來進行上述〈△T的評估〉。再者,使用剛製作的焊料膏來進行上述〈潤濕性的評估〉。
從此等之結果中,可確認到在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F11-1)至(F11-18)的各助焊劑之情形下的焊料膏,皆顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。
接著,對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表126至表128所示之調配例(F11-1)至(F11-18)的各助焊劑之情形下的焊料膏(助焊劑:焊料粉末=11:89的質量比),分別進行增黏抑制評估及潤濕性的評估。
〈增黏抑制評估〉
依循JIS Z 3284-3:2014的「4.2黏度特性試驗」所記載之方法,使用旋轉黏度計(PCU-205、Malcom股份有限公司製),於轉速:10rpm、測定溫度:25℃下對所得到之焊料膏持續測定12小時的黏度。然後,比較初期黏度(攪拌30分鐘後的黏度)與13小時後的黏度,並根據以下基準來進行增黏抑制效果的評估。
13小時後的黏度≦初期黏度×1.2:經時黏度上升小,為良好(A)
13小時後的黏度>初期黏度×1.2:經時黏度上升大,為不良(B)
〈潤濕性的評估〉
與上述〈增黏抑制評估〉以相同方式,使用開口徑6.5mm、開口數4個、遮罩厚度0.2mm的金屬遮罩,將調配例(F11-1)至(F11-18)的各助焊劑印刷於Cu板上,於回焊爐中在N2氣體環境中以1℃/sec的升溫速度從25℃加熱至260℃為 止後,空冷至室溫(25℃)而形成4個焊料凸塊。使用光學顯微鏡(倍率:100倍)來觀察所得到之凸塊的外觀,並根據以下基準來進行評估。
於4個焊料凸塊中,全部都未觀察到未完全熔融的焊料粒子:焊料潤濕性良好(A)。
於4個焊料凸塊中,觀察到1個以上未完全熔融的焊料粒子:焊料潤濕性不良(B)。
評估結果係如表126至表128所示。
各表中,係使用下列所示之金屬減活劑A至H作為受阻酚系金屬減活劑。
‧「金屬減活劑A」
試藥名稱:雙[3-(3-三級丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸][伸乙基雙(氧基伸乙基)];CAS No.36443-68-2。
‧「金屬減活劑B」
試藥名稱:N,N'-六亞甲基雙[3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基)丙烷醯胺];CAS No.23128-74-7。
‧「金屬減活劑C」
試藥名稱:1,6-己二醇雙[3-(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基)丙酸酯];CAS No.35074-77-2。
‧「金屬減活劑D」
試藥名稱:2,2'-亞甲基雙[6-(1-甲基環己基)-對甲酚];CAS No.77-62-3。
‧「金屬減活劑E」
試藥名稱:2,2'-亞甲基雙(6-三級丁基對甲酚);CAS No.119-47-1。
‧「金屬減活劑F」
試藥名稱:2,2'-亞甲基雙(6-三級丁基-4-乙基酚);CAS No.88-24-4。
‧「金屬減活劑G」
試藥名稱:N-(2H-1,2,4-三唑-5-基)柳醯胺;CAS No.36411-52-6。
‧「金屬減活劑H」
試藥名稱:N,N'-雙[2-[2-(3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基)乙基羰氧基]乙基]草醯胺;CAS No.70331-94-1。
[表126]
Figure 109117353-A0202-12-0236-137
[表127]
Figure 109117353-A0202-12-0237-138
[表128]
Figure 109117353-A0202-12-0238-139
在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F11-1)至(F11-17)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F11-18)的助焊劑之情形相比,增黏抑制的效果皆為提高。
此等當中,含有具有試驗例1的合金組成之焊料粉末與調配例(F11-1)至(F11-17)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F11)之實施型態之焊料膏。
接著,就對於具有試驗例2至498、試驗例501至578所示之各合金組成之焊料粉末分別使用調配例(F11-1)至(F11-18)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉、〈△T的評估〉及〈潤濕性的評估〉,以及〈增黏抑制評估〉及〈潤濕性的評估〉。
從該評估的結果中,可確認到於含有具有試驗例2至498的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。此等當中,含有具有試驗例2至498的合金組成之各焊料粉末與調配例(F11-1)至(F11-17)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F11)之實施型態之焊料膏。
另一方面,於含有具有試驗例501至578的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出於增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性中之至少一項為較差的結果。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F11-1)至(F11-17)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F11-18)的助焊劑之情形相比,增黏抑制的效果皆為提高。
[含有助焊劑(F12)之焊料膏的評估]
接著,就對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表129所示之調配例(F12-1)至(F12-8)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉。此外,測定焊料粉末的液相線溫度及固相線溫度來進行上述〈△T的評估〉。再者,使用剛製作的焊料膏來進行上述〈潤濕性的評估〉。
從此等之結果中,可確認到在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F12-1)至(F12-8)的各助焊劑之情形下的焊料膏,皆顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。
接著,對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用表129所示之調配例(F12-1)至(F12-8)的各助焊劑之情形下的焊料膏(助焊劑:焊料粉末=11:89的質量比),分別進行增黏抑制評估及潤濕性的評估。
〈增黏抑制評估〉
依循JIS Z 3284-3:2014的「4.2黏度特性試驗」所記載之方法,使用旋轉黏度計(PCU-205、Malcom股份有限公司製),於轉速:10rpm、測定溫度:25℃下對所得到之焊料膏持續測定12小時的黏度。然後,比較初期黏度(攪拌30分鐘後的黏度)與13小時後的黏度,並根據以下基準來進行增黏抑制效果的評估。
13小時後的黏度≦初期黏度×1.2:經時黏度上升小,為良好(A)
13小時後的黏度>初期黏度×1.2:經時黏度上升大,為不良(B)
〈潤濕性的評估〉
與上述〈增黏抑制評估〉以相同方式,使用開口徑6.5mm、開口數4個、遮罩厚度0.2mm的金屬遮罩,將調配例(F12-1)至(F12-8)的各助焊劑印刷於Cu板上,於回焊爐中在N2氣體環境中以1℃/sec的升溫速度從25℃加熱至260℃為 止後,空冷至室溫(25℃)而形成4個焊料凸塊。使用光學顯微鏡(倍率:100倍)來觀察所得到之凸塊的外觀,並根據以下基準來進行評估。
於4個焊料凸塊中,全部都未觀察到未完全熔融的焊料粒子:焊料潤濕性良好(A)。
於4個焊料凸塊中,觀察到1個以上之未完全熔融的焊料粒子:焊料潤濕性不良(B)。
評估結果係如表129所示。
各表中,係使用下列所示之金屬減活劑A至E作為含氮化合物系金屬減活劑。
‧「金屬減活劑A」
試藥名稱:N-(2H-1,2,4-三唑-5-基)柳醯胺;CAS No.36411-52-6
‧「金屬減活劑B」
試藥名稱:十二烷二酸雙[N2-(2羥基苯甲醯基)醯肼];CAS No.63245-38-5
‧「金屬減活劑C」
試藥名稱:三聚氰胺
‧「金屬減活劑D」
試藥名稱:ADEKA公司製商品名稱「ADK STAB ZS-27」
‧「金屬減活劑E」
試藥名稱:ADEKA公司製商品名稱「ADK STAB ZS-90」
各表中,係使用下列所示之金屬減活劑F作為受阻酚系金屬減活劑。
‧「金屬減活劑F」
試藥名稱:雙[3-(3-三級丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸][伸乙基雙(氧基伸乙基)];CAS No.36443-68-2
[表129]
Figure 109117353-A0202-12-0243-140
在對於具有試驗例1所示之合金組成之焊料粉末使用調配例(F12-1)至(F12-7)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F12-8)的助焊劑之情形相比,增黏抑制的效果皆為提高。
其中,含有具有試驗例1的合金組成之焊料粉末與調配例(F12-1)至(F12-7)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F12)之實施型態之焊料膏。
接著,就對於具有試驗例2至498、試驗例501至578所示之各合金組成之焊料粉末分別使用調配例(F12-1)至(F12-8)的各助焊劑之情形,進行上述〈焊料膏中之黏度之經時變化之評估〉、〈△T的評估〉及〈潤濕性的評估〉,以及〈增黏抑制評估〉及〈潤濕性的評估〉。
從該評估的結果中,可確認到於含有具有試驗例2至498的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性。此等當中,含有具有試驗例2至498的合金組成之各焊料粉末與調配例(F12-1)至(F12-7)的各助焊劑之焊料膏,為含有助焊劑(F12)之實施型態之焊料膏。
另一方面,於含有具有試驗例501至578的合金組成之焊料粉末之焊料膏的情形下,係顯示出於增黏抑制效果、△T的窄化及優異的潤濕性中之至少一項為較差的結果。
此外,在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F12-1)至(F12-7)的各助焊劑之情形下,可確認到任一者與使用調配例(F12-8)的助焊劑之情形相比,增黏抑制的效果皆為提高。
在對於試驗例2至498之焊料粉末分別使用調配例(F12-1)至(F12-7)的各助焊劑之焊料膏中,更含有相對於焊料膏的全部質量為0.1質量%之粒徑1μm的氧化鋯粉末時,可確認到增黏抑制效果的提升。
[產業上之可利用性]
根據本發明,可提供一種焊料膏,其係不易發生黏度上升等之經時變化,潤濕性優異,具有高的機械特性,除此之外可進一步提高各種特性者。
此外,根據本發明,藉由與特定的焊料粉末組合並且選擇所調配之成分,可提供一種焊料膏用助焊劑,其係進一步達成焊料之潤濕速度的提升、接合對象物之金屬表面(例如銅板)的腐蝕抑制、印刷性的提升、空隙抑制等各種特性者。

Claims (44)

  1. 一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,前述焊料粉末係由焊料合金所構成,該焊料合金具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:0至10000質量ppm、Pb:0至5100質量ppm及Sb:0至3000質量ppm中的至少一種,以及Ag:0至4質量%及Cu:0至0.9質量%中的至少一種,以及Ni:0至600質量ppm,以及Fe:0至100質量ppm,以及In:0至1200質量ppm,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式,前述助焊劑係含有樹脂成分、活性成分及溶劑,相對於焊料膏的全部質量,焊料膏中之助焊劑的含量為5至95質量%,300≦3As+Sb+Bi+Pb (1) 0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
  2. 一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,前述焊料粉末係由焊料合金所構成,該焊料合金具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、Pb:超過0質量ppm且為5100質量ppm以下及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下中的至少一種,以及Ag:0至4質量%及Cu:0至0.9質量%中的至少一種,以及Ni:0至600質量ppm,以及Fe:0至100質量ppm,以及In:0至1200質量ppm,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式, 前述助焊劑係含有樹脂成分、活性成分及溶劑,相對於焊料膏的全部質量,焊料膏中之助焊劑的含量為5至95質量%,300≦3As+Sb+Bi+Pb (1) 0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
  3. 一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,前述焊料粉末係由焊料合金所構成,該焊料合金具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:50至10000質量ppm、Pb:超過0質量ppm且為5100質量ppm以下及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下中的至少一種,以及Ag:0至4質量%及Cu:0至0.9質量%中的至少一種,以及Ni:0至600質量ppm,以及Fe:0至100質量ppm,以及In:0至1200質量ppm,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式,前述助焊劑係含有樹脂成分、活性成分及溶劑,相對於焊料膏的全部質量,焊料膏中之助焊劑的含量為5至95質量%,300≦3As+Sb+Bi+Pb (1) 0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
  4. 一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,前述焊料粉末係由焊料合金所構成,該焊料合金具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、 Pb:50至5100質量ppm及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下中的至少一種,以及Ag:0至4質量%及Cu:0至0.9質量%中的至少一種,以及Ni:0至600質量ppm,以及Fe:0至100質量ppm,以及In:0至1200質量ppm,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式,前述助焊劑係含有樹脂成分、活性成分及溶劑,相對於焊料膏的全部質量,焊料膏中之助焊劑的含量為5至95質量%,300≦3As+Sb+Bi+Pb (1) 0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
  5. 一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,前述焊料粉末係由焊料合金所構成,該焊料合金具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、Pb:超過0質量ppm且為5100質量ppm以下及Sb:50至3000質量ppm中的至少一種,以及Ag:0至4質量%及Cu:0至0.9質量%中的至少一種,以及Ni:0至600質量ppm,以及Fe:0至100質量ppm,以及In:0至1200質量ppm,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並且滿足下述(1)式及(2)式,前述助焊劑係含有樹脂成分、活性成分及溶劑,相對於焊料膏的全部質量,焊料膏中之助焊劑的含量為5至95質量%,300≦3As+Sb+Bi+Pb (1) 0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2) 上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
  6. 一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,前述焊料粉末係由焊料合金所構成,該焊料合金係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:50至10000質量ppm、Pb:50至5100質量ppm及Sb:超過0質量ppm且為3000質量ppm以下中的至少一種,以及Ag:0至4質量%及Cu:0至0.9質量%中的至少一種,以及Ni:0至600質量ppm,以及Fe:0至100質量ppm,以及In:0至1200質量ppm,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式,前述助焊劑係含有樹脂成分、活性成分及溶劑,相對於焊料膏的全部質量,焊料膏中之助焊劑的含量為5至95質量%,300≦3As+Sb+Bi+Pb (1) 0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
  7. 一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,前述焊料粉末係由焊料合金所構成,該焊料合金係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:超過0質量ppm且為10000質量ppm以下、Pb:50至5100質量ppm及Sb:50至3000質量ppm中的至少一種,以及Ag:0至4質量%及Cu:0至0.9質量%中的至少一種,以及Ni:0至600質量ppm,以及Fe:0至100質量ppm,以及In:0至1200質量ppm,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式, 前述助焊劑係含有樹脂成分、活性成分及溶劑,相對於焊料膏的全部質量,焊料膏中之助焊劑的含量為5至95質量%,300≦3As+Sb+Bi+Pb (1) 0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
  8. 一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,前述焊料粉末係由焊料合金所構成,該焊料合金係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:50至10000質量ppm、Pb:超過0質量ppm且為5100質量ppm以下及Sb:50至3000質量ppm中的至少一種,以及Ag:0至4質量%及Cu:0至0.9質量%中的至少一種,以及Ni:0至600質量ppm,以及Fe:0至100質量ppm,以及In:0至1200質量ppm,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式,前述助焊劑係含有樹脂成分、活性成分及溶劑,相對於焊料膏的全部質量,焊料膏中之助焊劑的含量為5至95質量%,300≦3As+Sb+Bi+Pb (1) 0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
  9. 一種焊料膏,其係含有焊料粉末與助焊劑,前述焊料粉末係由焊料合金所構成,該焊料合金係具有由As:10質量ppm以上且未達40質量ppm,以及Bi:50至10000質量ppm,Pb:50至5100 質量ppm,及Sb:50至3000質量ppm中的至少一種,以及Ag:0至4質量%及Cu:0至0.9質量%中的至少一種,以及Ni:0至600質量ppm,以及Fe:0至100質量ppm,以及In:0至1200質量ppm,以及剩餘部分為Sn所構成之合金組成,並滿足下述(1)式及(2)式,前述助焊劑係含有樹脂成分、活性成分及溶劑,相對於焊料膏的全部質量,焊料膏中之助焊劑的含量為5至95質量%,300≦3As+Sb+Bi+Pb (1) 0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦200 (2)上述(1)式及(2)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
  10. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,滿足下述(3)式,0≦Ni/Fe≦50 (3)上述(3)式中,Ni及Fe各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
  11. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述合金組成更滿足下述(1a)式,300≦3As+Sb+Bi+Pb≦18214 (1a)上述(1a)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
  12. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述合金組成更滿足下述(2a)式,0.1≦{(3As+Sb)/(Bi+Pb)}×100≦158.5 (2a)上述(2a)式中,As、Sb、Bi及Pb各自表示前述合金組成中的含量(質量ppm)。
  13. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述合金組成中的As為10質量ppm以上且未達25質量ppm。
  14. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述助焊劑含有受阻酚系化合物。
  15. 如請求項14所述之焊料膏,其中,相對於前述助焊劑的全部質量,前述受阻酚系化合物的含量為0.5質量%以上10質量%以下。
  16. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述助焊劑含有屬於氮化合物之金屬減活劑。
  17. 如請求項16所述之焊料膏,其中,前述金屬減活劑為選自由醯肼(hydrazide)系氮化合物、醯胺系氮化合物、三唑(triazole)系氮化合物及三聚氰胺系氮化合物所組成群組中之至少一種氮化合物。
  18. 如請求項16所述之焊料膏,其中,相對於前述助焊劑的全部質量,前述金屬減活劑的含量係超過0質量%且為10質量%以下。
  19. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述助焊劑係含有酸改質松香。
  20. 如請求項19所述之焊料膏,其中,前述酸改質松香為選自由丙烯酸改質松香、丙烯酸改質氫化松香、順丁烯二酸改質松香及順丁烯二酸改質氫化松香所組成群組中之至少一種。
  21. 如請求項19所述之焊料膏,其中,相對於前述助焊劑的全部質量,前述酸改質松香的含量為3質量%以上60質量%以下。
  22. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述助焊劑含有丙烯酸系樹脂。
  23. 如請求項22所述之焊料膏,其中,相對於前述助焊劑的全部質量,前述丙烯酸系樹脂的含量為5質量%以上50質量%以下。
  24. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述助焊劑係含有:選自由屬於單羧酸的反應物且為二聚物之二聚物酸、將氫添加於二聚物酸而得之氫化二聚物酸、屬於單羧酸的反應物且為三聚物之三聚物酸、以及將氫添加於三聚物酸而得之氫化三聚物酸所組成群組中之至少一種有機酸。
  25. 如請求項24所述之焊料膏,其中,相對於前述助焊劑的全部質量,選自由前述二聚物酸、前述氫化二聚物酸、前述三聚物酸以及前述氫化三聚物酸所組成群組中之至少一種有機酸的含量為0.5質量%以上20質量%以下。
  26. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述助焊劑含有以下述通式(1)所表示之化合物,
    Figure 109117353-A0305-02-0255-1
    式(1)中,R1、R2、R3及R4各自獨立地表示氫原子或碳數1至4的烷基。
  27. 如請求項26所述之焊料膏,其中,以前述通式(1)所表示之化合物為2-吡啶甲酸(picolinic acid)。
  28. 如請求項26所述之焊料膏,其中,相對於前述助焊劑的全部質量,以前述通式(1)所表示之化合物的含量為0.5質量%以上7質量%以下。
  29. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述助焊劑含有唑(azole)類。
  30. 如請求項29所述之焊料膏,其中,前述唑類為選自由2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-十七基咪唑、苯并咪唑及2-辛基苯并咪唑所組成群組中之至少一種。
  31. 如請求項29所述之焊料膏,其中,相對於前述助焊劑的全部質量,前述唑類的含量為0.1質量%以上10質量%以下。
  32. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述助焊劑含有芳香族胍化合物。
  33. 如請求項32所述之焊料膏,其中,前述芳香族胍化合物為選自由二苯基胍(diphenyl guanidine)及二甲苯基胍(ditolyl guanidine)所組成群組中之至少一種。
  34. 如請求項32所述之焊料膏,其中,相對於前述助焊劑的全部質量,前述芳香族胍化合物的含量為0.2質量%以上15質量%以下。
  35. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述助焊劑含有屬於醯胺化合物之醯胺系搖變減黏劑。
  36. 如請求項35所述之焊料膏,其中,前述醯胺系搖變減黏劑為選自由聚醯胺、雙醯胺及單醯胺所組成群組中之至少一種。
  37. 如請求項35所述之焊料膏,其中,相對於前述助焊劑的全部質量,前述醯胺系搖變減黏劑的含量係超過0質量%且為15質量%以下。
  38. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述助焊劑含有屬於山梨醇(sorbitol)化合物之山梨醇系搖變減黏劑。
  39. 如請求項38所述之焊料膏,其中,前述山梨醇系搖變減黏劑為選自由二苯亞甲基山梨醇及雙(4-甲基苯亞甲基)山梨醇所組成群組中之至少一種。
  40. 如請求項38所述之焊料膏,其中,相對於前述助焊劑的全部質量,前述山梨醇系搖變減黏劑的含量為0.2質量%以上5質量%以下。
  41. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述助焊劑一併具有二醇系溶劑與有機酸酯。
  42. 如請求項1至9中任一項所述之焊料膏,其中,前述助焊劑一併具有二醇系溶劑與碳數16至18的一元醇。
  43. 如請求項1至9中任一項中任一項所述之焊料膏,其更含有氧化鋯粉末。
  44. 如請求項43所述之焊料膏,其中,相對於前述焊料膏的全部質量,前述氧化鋯粉末的含量為0.05至20.0質量%。
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