助焊劑組合物、液體助焊劑、松脂芯軟焊料及焊膏的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供能夠去除形成于鋁表面的氧化膜、且不需要清洗助焊劑殘渣的助焊劑組合物。一種助焊劑組合物，其包含65～94質(zhì)量％的不溶于水的樹脂作為基礎(chǔ)材料，并且至少包含3～22質(zhì)量％的胺、1～30質(zhì)量％的作為氟系活化劑的胺與酸反應(yīng)而生成的胺氟化物鹽。胺優(yōu)選包含吡啶衍生物、咪唑衍生物、胍衍生物、乙胺、吡哌乙胺中的至少任一種以上。作為胺氟化物鹽，優(yōu)選包含由吡啶衍生物、咪唑衍生物、胍衍生物、乙胺、吡哌乙胺中的任意胺化合物與氫氟酸、氟硼酸、六氟硅酸中的任意酸生成的鹽、或胺三氟化硼絡(luò)合物中的至少任一種以上。
【專利說明】助焊劑組合物、液體助焊劑、松脂芯軟焊料及焊膏

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于去除在焊料和焊接對象的金屬的表面上存在的金屬氧化物的助 焊劑組合物，尤其涉及能去除作為焊接對象的金屬的鋁的氧化膜的助焊劑組合物、用溶劑 將該助焊劑組合物溶解而成的液體助焊劑、將包含該助焊劑組合物的助焊劑封入到焊料內(nèi) 而成的松脂芯軟焊料及在該助焊劑組合物中加入觸變劑、溶劑、焊料粉末而成的焊膏。

【背景技術(shù)】
[0002] 通常，焊接中使用的助焊劑具有在焊料熔化的溫度下去除焊料和焊接對象的金屬 表面上存在的金屬氧化物而使金屬元素能在兩者的邊界移動的功效。
[0003] 近年來，代替由銅（Cu)構(gòu)成的布線，提出了由鋁（Al)或鋁合金構(gòu)成的布線。鋁焊 接已知難以去除鋁表面上形成的氧化膜，一直以來使用活化能力強的助焊劑。
[0004] 但是，助焊劑的活化能力過強時，會腐蝕母材，因此無法確保焊接后的可靠性。另 夕卜，助焊劑組合物中包含不會在焊接時的加熱溫度下發(fā)生分解、蒸發(fā)的成分，在焊接后以助 焊劑殘渣的形態(tài)殘留于焊接部的周邊?；罨芰姷闹竸┩褂盟苄缘幕A(chǔ)材料， 在助焊劑殘渣為可溶于水的成分時，在電子部件、基板等焊接后的產(chǎn)品中，擔心由于助焊劑 殘渣的吸濕而在焊接部等發(fā)生腐蝕。因此，成為助焊劑殘渣的成分可溶于水時，需要清洗助 焊劑殘渣。
[0005] 另一方面，助焊劑的活化能力弱時，無法充分進行氧化膜的去除，因此潤濕性差， 焊接性能差。
[0006] 所以，現(xiàn)已提出了在助焊劑中添加有乙醇胺的助焊劑（例如參見專利文獻1)。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1 :日本特開2002-59293號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的問是頁
[0011] 但是，現(xiàn)有的助焊劑由于添加了水溶性的乙醇胺作為主要成分，因此需要清洗助 焊劑殘渣。
[0012] 本發(fā)明是為了解決這種問題而做出的，其目的在于提供能去除鋁表面上形成的氧 化膜、且不需要清洗助焊劑殘渣的助焊劑組合物、用溶劑將該助焊劑組合物溶解而成的液 體助焊劑、將包含該助焊劑組合物的助焊劑封入到焊料內(nèi)而成的松脂芯軟焊料及在該助焊 劑組合物中加入觸變劑、溶劑、焊料粉末而成的焊膏。
[0013] 用于解決問題的方案
[0014] 本申請的發(fā)明人等通過使用不溶于水的樹脂作為基礎(chǔ)材料，并在助焊劑組合物中 添加胺和氟系活化劑，從而發(fā)現(xiàn)了能去除鋁表面上形成的氧化膜、且不需要清洗助焊劑殘 渣的成分。
[0015] 本發(fā)明為一種助焊劑組合物，其包含65?94質(zhì)量％的不溶于水的樹脂作為基礎(chǔ) 材料，并且至少包含3?22質(zhì)量％的胺、1?30質(zhì)量％的作為氟系活化劑的胺與酸反應(yīng)而 生成的胺氟化物鹽。
[0016] 胺優(yōu)選為結(jié)構(gòu)上具有芳香環(huán)的芳香族胺?；蛘?，作為胺，優(yōu)選包含具有胍骨架的化 合物?；蛘?，作為胺，優(yōu)選為乙胺。
[0017] 胺優(yōu)選包含上述芳香族胺、具有胍骨架的化合物、乙胺中的至少任一種以上，作為 這種胺，優(yōu)選包含吡啶衍生物、咪唑衍生物、胍衍生物、乙胺、吡哌乙胺中的至少任一種以 上。
[0018] 作為胺氟化物鹽，優(yōu)選包含由吡啶衍生物、咪唑衍生物、胍衍生物、乙胺、吡哌乙胺 中的任意胺化合物與氫氟酸、氟硼酸、六氟硅酸中的任意酸生成的鹽、或胺三氟化硼絡(luò)合物 中的至少任一種以上。
[0019] 優(yōu)選的是，作為吡啶衍生物，包含4-芐基吡啶、4-苯基吡啶、4-(3-苯基丙基）吡 啶中的任意者，作為咪唑衍生物，包含1-芐基-2-苯基咪唑、2-苯基咪唑、1-芐基-2-甲基 咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1，2-二甲基咪唑中的任意者，作為胍衍生物，包含1，3-二苯基 胍、1，3-二鄰甲苯基胍、1-鄰甲苯基雙胍。
[0020] 作為樹脂，優(yōu)選包含聚合松香、氫化松香、酸改性松香中的至少任一種以上。
[0021] 另外，本發(fā)明為用溶劑將上述助焊劑組合物溶解而成的液體助焊劑、將包含該助 焊劑組合物的助焊劑封入到焊料內(nèi)而成的松脂芯軟焊料及在該助焊劑組合物中加入觸變 齊IJ、溶劑、焊料粉末而成的焊膏。
[0022] 發(fā)明的效果
[0023] 本發(fā)明中，通過助焊劑組合物中的胺與胺氟化物鹽的組合，能夠去除鋁表面上形 成的氧化膜。由此，使用由本發(fā)明的助焊劑組合物構(gòu)成的助焊劑的焊料能夠提高焊接時的 潤濕性，提1?焊接性。
[0024] 另外，本發(fā)明中，使用不溶于水的樹脂作為基礎(chǔ)材料，因此能夠抑制助焊劑殘渣的 吸濕，從而抑制焊接部的腐蝕。進而，通過在基礎(chǔ)材料中使用樹脂，能夠保持將胺氟化物鹽 等活化劑成分封閉在助焊劑殘渣中的狀態(tài)，從而抑制焊接部與活化劑成分的反應(yīng)。
[0025] 本發(fā)明的助焊劑組合物、用溶劑將該助焊劑組合物溶解而成的液體助焊劑、將包 含該助焊劑組合物的助焊劑封入到焊料內(nèi)而成的松脂芯軟焊料、在該助焊劑組合物中加入 觸變劑、溶劑、焊料粉末而成的焊膏能夠提高焊接時的潤濕性，從而提高焊接性。另外，能夠 抑制助焊劑殘渣的吸濕和助焊劑殘渣中的活化劑成分與焊接部的反應(yīng)，能夠抑制焊接部的 腐蝕。如此可以抑制由助焊劑殘渣引起的焊接部的腐蝕，因此能夠不清洗助焊劑殘渣地進 行使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為示出胺氟化物鹽的添加量與潤濕速度的關(guān)系的圖表。
[0027] 圖2為示出胺化合物的添加量與潤濕速度的關(guān)系的圖表。

【具體實施方式】
[0028] 本實施方式的助焊劑組合物將不溶于水且在焊接時的加熱溫度下可熔化的樹脂 作為基礎(chǔ)材料，并且包含胺化合物和氟系活化劑。氟系活化劑優(yōu)選以鹽的形態(tài)添加，可添加 胺化合物與酸反應(yīng)而生成的胺氟化物鹽。本實施方式的液體助焊劑是用溶劑將以下示出的 實施方式的助焊劑組合物溶解而構(gòu)成的。本實施方式的松脂芯軟焊料是將包含以下示出的 本實施方式的助焊劑組合物的助焊劑封入到線狀的焊料內(nèi)而構(gòu)成的。本實施方式的焊膏是 在以下示出的實施方式的助焊劑組合物中加入觸變劑、溶劑、焊料粉末而構(gòu)成的。
[0029] 助焊劑組合物中包含不會在焊接時的加熱溫度下發(fā)生分解、蒸發(fā)的成分，其在焊 接后會以助焊劑殘渣的形態(tài)殘留于焊接部的周邊。助焊劑殘渣為可溶于水的成分時，在電 子部件、基板等焊接后的產(chǎn)品中，擔心由于助焊劑殘渣的吸濕而在焊接部等發(fā)生腐蝕。因 此，成為助焊劑殘渣的成分可溶于水時，需要清洗助焊劑殘渣。
[0030] 對于本實施方式的助焊劑組合物，為了使焊接后的產(chǎn)品能夠不清洗助焊劑殘渣地 進行使用，要求助焊劑組合物的主要成分即成為殘渣的基礎(chǔ)材料為不溶于水的成分。
[0031] 另外，本實施方式的助焊劑組合物要求：活化劑成分能夠混合，在焊接時的加熱 溫度下不會揮發(fā)，能夠保護活化劑成分免受熱的影響的耐熱性，以及，在焊接時的加熱溫度 下、活化劑成分能夠與成為焊接對象的金屬接觸的可熔化性。
[0032] 所以，在本實施方式的助焊劑組合物中，作為不溶于水并可溶于有機溶劑、且在焊 接時的加熱溫度下可熔化的樹脂，使用松香作為基礎(chǔ)材料。作為松香，優(yōu)選為聚合松香、氫 化松香、酸改性松香中的任意者、或它們的組合。
[0033] 對于本實施方式的助焊劑組合物，作為焊接對象的金屬為鋁（Al)，需要能夠去除 鋁表面上形成的氧化膜。本實施方式的助焊劑組合物為了去除作為鋁表面上形成的氧化膜 的氫氧化鋁（A100H)和氧化鋁（Al 2O3:氧化鋁）而添加胺化合物和胺氟化物鹽。
[0034] 作為鋁表面上形成的氧化膜的氫氧化鋁（A100H)在pH(氫離子指數(shù)）高的環(huán)境下 反應(yīng)受到促進。
[0035] 對于本實施方式的助焊劑組合物，通過添加胺化合物，從而在焊接時由于胺化合 物的堿性而促進鋁的氧化膜的反應(yīng)，通過氧化膜的表面上生成的產(chǎn)物（AlOCT)與胺化合物 的成分發(fā)生反應(yīng)，從而阻礙氧化膜的形成。
[0036] 在本實施方式中，作為在助焊劑組合物中添加的胺化合物，具有能促進鋁的氧化 膜的反應(yīng)的堿性并且因具有殘留在殘渣中的可能性而腐蝕性低、絕緣可靠性高的胺化合物 是理想的，優(yōu)選為結(jié)構(gòu)上具有芳香環(huán)的芳香族胺、具有胍骨架的胺化合物。
[0037] 作為這種胺化合物，優(yōu)選為吡啶衍生物、咪唑衍生物、胍衍生物、吡哌乙胺中的任 意者。
[0038] 作為吡啶衍生物，優(yōu)選為4-芐基吡啶、4-苯基吡啶、4-(3-苯基丙基）吡啶中的任 意者。
[0039] 作為咪唑衍生物，優(yōu)選為1-芐基-2-苯基咪唑、2-苯基咪唑、1-芐基-2-甲基咪 唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑。
[0040] 作為胍衍生物，優(yōu)選為1，3-二苯基胍、1，3-二鄰甲苯基胍、1-鄰甲苯基雙胍中的 任意者。
[0041] 作為鋁表面上形成的氧化膜的氧化鋁（Al2O3)由于氟離子（Γ)而產(chǎn)生裂紋，在產(chǎn) 生了裂紋的部位鋁露出而成為促進反應(yīng)的狀態(tài)。
[0042] 在本實施方式的助焊劑組合物中，通過添加胺氟化物鹽，構(gòu)成胺氟化物鹽的氟（F) 發(fā)生電離，在焊接時由于氟離子（Γ)而能夠在鋁的氧化膜中產(chǎn)生裂紋，在產(chǎn)生了裂紋的部 位、鋁自氧化膜露出，從而反應(yīng)受到促進，氧化膜被剝離。
[0043] 本實施方式中，作為在助焊劑組合物中添加的胺氟化物鹽，優(yōu)選包含上述由吡 啶衍生物、咪唑衍生物、胍衍生物、乙胺、吡哌乙胺中的任意胺、與氫氟酸（HF)、氟硼酸 (HBF4)、六氟硅酸中的任意酸生成的鹽、或胺三氟化硼絡(luò)合物中的至少任一種以上。
[0044] 對于助焊劑組合物中添加的胺氟化物鹽而言，可以將預先生成的胺氟化物鹽混合 到松香中。另外，也可以在松香中混合上述胺化合物和酸中的任意者、或組合而成的物質(zhì)， 通過在基礎(chǔ)材料中的反應(yīng)而生成胺氟化物鹽。
[0045] 實施例
[0046] 按照以下的各表中示出的組成調(diào)制實施例和比較例的助焊劑，對于焊接性、腐蝕 性、潤濕性進行檢驗。實施例和比較例中使用用溶劑將助焊劑組合物溶解而成的液體助焊 齊IJ。需要說明的是，各例的組合率為助焊劑組合物中的質(zhì)量％。首先，對于各檢驗的評價方 法和條件進行說明。
[0047] (1)關(guān)于焊接性的檢驗
[0048] (a)評價方法
[0049] 在鋁板上載置焊料環(huán)，涂布助焊劑后，將焊料加熱溶解，確認潤濕性。
[0050] (b)評價條件
[0051] 試驗片：鋁板（A1050)
[0052] 試驗片尺寸：長度30mm、寬度5mm、厚度0. 3mm
[0053] 助焊劑涂布量：0· 05ml
[0054] 焊料：Sn-3. OAg-O. 5Cu
[0055] 焊接溫度：300 °C
[0056] (c)判定基準
[0057] ◎:良好地焊接
[0058] O :雖然較小，但發(fā)生潤濕擴展
[0059] Λ :焊接，但沒有擴展
[0060] X :未焊接
[0061] (2)關(guān)于腐蝕性的檢驗
[0062] (a)評價方法
[0063] 將焊接后的試驗片在溫度40°C、濕度90%的環(huán)境下放置63小時，在焊接后確認腐 蝕性。
[0064] (b)判定基準
[0065] ◎:未觀察到腐蝕
[0066] 〇：局部觀察到腐蝕
[0067] Λ :觀察到腐蝕
[0068] X :在寬范圍觀察到腐蝕
[0069] -:未實施
[0070] (3)關(guān)于焊料的潤濕速度 [0071] (a)評價方法
[0072] 在錯板上浸漬涂布助焊劑，通過弧面狀沾錫法（meniscograph method)測定焊料 的潤濕時間。
[0073] (b)評價條件
[0074] 試驗裝置：RHESCA 制造 Solder Checker SAT-5200
[0075] 焊料：Sn-I5Zn-O. O3Ti-O. O3Al
[0076] 鋁板：A1050
[0077] 試驗片尺寸：長度30mm、寬度5mm、厚度0. 3mm
[0078] 焊接溫度：300 °C
[0079] 浸漬速度：2〇min/sec
[0080] 浸漬深度：3謹
[0081] 浸漬時間：IOsec
[0082] 1.活化劑成分的檢驗
[0083] 為了檢驗由活化劑成分帶來的焊接性和腐蝕性，按照表1中示出的組成調(diào)制實施 例和比較例的助焊劑，以上述（1)、（2)中示出的評價方法和評價條件檢驗焊接性和腐蝕 性。在表1中示出的助焊劑的組成中，將由胺化合物和氟系活化劑形成的胺氟化物鹽作為 實施例，將由胺化合物和溴系活化劑或氯系活化劑形成的鹽作為比較例。另外，將胺設(shè)為吡 啶衍生物，將樹脂設(shè)為松香。
[0084] [表 1]
[0085]

【權(quán)利要求】
1. 一種助焊劑組合物，其特征在于，包含65?94質(zhì)量％的不溶于水的樹脂作為基礎(chǔ)材 料，并且至少包含3?22質(zhì)量％的胺、1?30質(zhì)量％的胺與酸反應(yīng)而生成的胺氟化物鹽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的助焊劑組合物，其特征在于，胺為結(jié)構(gòu)上具有芳香環(huán)的芳香 族胺。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的助焊劑組合物，其特征在于，作為胺，包含具有胍骨架的化合 物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的助焊劑組合物，其特征在于，作為胺，包含吡啶衍生物、咪唑 衍生物、胍衍生物、乙胺、吡哌乙胺中的至少任一種以上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的助焊劑組合物，其特征在于，作為胺氟化物鹽，包含由吡啶衍 生物、咪唑衍生物、胍衍生物、乙胺、吡哌乙胺中的任意胺化合物與氫氟酸、氟硼酸、六氟硅 酸中的任意酸生成的鹽、或胺三氟化硼絡(luò)合物中的至少任一種以上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5中任一項所述的助焊劑組合物，其特征在于，作為吡啶 衍生物，包含4-芐基吡啶、4-苯基吡啶、4-(3-苯基丙基）吡啶中的任意者，作為咪唑衍生 物，包含1-芐基-2-苯基咪唑、2-苯基咪唑、1-芐基-2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、 1，2-二甲基咪唑中的任意者，作為胍衍生物，包含1，3-二苯基胍、1，3-二鄰甲苯基胍、1-鄰 甲苯基雙胍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?權(quán)利要求6中任一項所述的助焊劑組合物，其特征在于，作為樹 月旨，包含聚合松香、氫化松香、酸改性松香中的至少任一種以上。
8. -種液體助焊劑，其特征在于，其是用溶劑將權(quán)利要求1?權(quán)利要求7中任一項所述 的助焊劑組合物溶解而成的。
9. 一種松脂芯軟焊料，其特征在于，其是將包含權(quán)利要求1?權(quán)利要求7中任一項所述 的助焊劑組合物的助焊劑封入到焊料內(nèi)而成的。
10. -種焊膏，其特征在于，其是在權(quán)利要求1?權(quán)利要求7中任一項所述的助焊劑組 合物中加入觸變劑、溶劑和焊料粉末而成的。
【文檔編號】B23K35/363GK104364046SQ201380030936
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月11日
【發(fā)明者】萩原崇史, 山崎裕之 申請人:千住金屬工業(yè)株式會社