專利名稱::釬焊用焊劑及釬焊膏組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及例如在向電路基板上焊接電路零件等時所使用的釬焊用焊劑及釬焊膏組合物。
背景技術(shù):
:—般來說,釬焊膏組合物由焊劑及焊料粉末等構(gòu)成,所述焊劑含有松香類等基質(zhì)樹脂、溶劑、活化劑、觸變劑(thixotropicagent)等。這里,作為焊劑中所用的溶劑,普遍使用以二甘醇單丁醚(丁基卡必醇)或二甘醇單正己醚(己基卡必醇)為代表的揮發(fā)性有機(jī)化合物(以下稱作V0C)。使用此種溶劑的理由在于具有如下的優(yōu)異特性,即,焊劑成分的溶解性優(yōu)異,并且容易確保連續(xù)印刷時的粘度穩(wěn)定性,而且由于在焊料熔融時揮發(fā),因此不會損害電絕緣電阻。但是,由于V0C可以成為光化學(xué)氧化劑的誘因物質(zhì),因此近年來,從針對地球環(huán)境的考慮出發(fā),期望有限制其使用的對策(V0C對策)。所以,作為VOC對策,例如提出了通過使用水溶性物質(zhì)作為焊劑成分而將溶劑置換為水的水溶性釬焊膏(參照專利文獻(xiàn)1)、將水作為溶劑而分散有以往的疏水性基質(zhì)樹脂的釬焊用焊劑(參照專利文獻(xiàn)2)。但是,如果使用專利文獻(xiàn)1的水溶性釬焊膏,則由于需要水清洗工序或水洗涮工序等,因此工序數(shù)增加,產(chǎn)生電子零件等產(chǎn)品成本升高的問題,并且還存在需要對清洗或洗涮工序等中產(chǎn)生的廢液的處理的問題。另一方面,專利文獻(xiàn)2的釬焊用焊劑由于使非水溶性的樹脂乳化分散,因此有如下的問題,即,使用時或保管時的穩(wěn)定性令人擔(dān)憂,并且在與焊料粉末混煉而制成釬焊膏時,也非常難以保持分散粒子的穩(wěn)定。因此,作為釬焊用焊劑的VOC對策,使用屬于水以外的溶劑并且在軟熔(reflow)時也基本上不揮發(fā)的高沸點的有機(jī)溶劑的對策被認(rèn)為是有希望的。但是,對于含有常規(guī)量的高沸點的有機(jī)溶劑的焊劑,干燥性變差,導(dǎo)致在釬焊后焊劑殘渣的粘附性變高的問題、或因產(chǎn)生遷移等而使可靠性降低的問題。所以,在使用高沸點的有機(jī)溶劑的情況下,需要在一定程度上將焊劑中的溶劑的含有率設(shè)計得較低。但是,如果降低溶劑的含有率,則形成釬焊膏時的粘度就會變高,操作性明顯地降低。如上所述,現(xiàn)實狀況是,尚未確立既使用能確保良好的操作性的常規(guī)量的溶劑,又可以抑制焊劑殘渣的粘附性并能夠以高可靠性進(jìn)行釬焊的V0C對策。專利文獻(xiàn)1:日本特開平10-85985號公報專利文獻(xiàn)2:日本特開2007-144446號公報
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供釬焊用焊劑和使用其的釬焊膏組合物,上述釬焊用焊劑可以在抑制焊劑殘渣的粘附性、確保高可靠性的同時,減少軟熔時的揮發(fā)量而實現(xiàn)環(huán)境負(fù)擔(dān)小的釬焊。本發(fā)明人等為了解決上述問題反復(fù)進(jìn)行了深入研究。其結(jié)果是,發(fā)現(xiàn)如下的新的3事實,從而完成了本發(fā)明,即,如果作為焊劑中的溶劑使用碘值為120170的油成分,則由于在軟熔時與氧反應(yīng),因氧化聚合而發(fā)生固化,因此可以大幅度地減少軟熔時的揮發(fā)量,同時還可以抑制焊劑殘渣中的液狀物質(zhì)的殘留,解決殘渣的粘附性增大或可靠性降低的問題。S卩,本發(fā)明的釬焊用焊劑是含有基質(zhì)樹脂、活化劑及溶劑的釬焊用焊劑,其特征在于,作為上述溶劑,含有碘值為120170的油成分。上述構(gòu)成中,上述油成分的含量優(yōu)選相對于焊劑總量為2280重量%。另外,上述構(gòu)成中,優(yōu)選上述油成分含有干性油及半干性油的至少一方,更優(yōu)選含有選自桐油、罌粟油、核桃油、紅花油、葵花籽油、以及大豆油中的一種以上的油。本發(fā)明的釬焊膏組合物的特征在于,含有上述本發(fā)明的釬焊用焊劑和焊料合金粉末。根據(jù)本發(fā)明,通過作為焊劑中所含的溶劑使用碘值為120170的油成分,在軟熔時基于氧化聚合而發(fā)生硬化,結(jié)果可以獲得如下的效果,即,可以在抑制焊劑殘渣的粘附性、確保高可靠性的同時,大幅度減少軟熔時的揮發(fā)量而進(jìn)行環(huán)境負(fù)擔(dān)小的釬焊。具體實施例方式下面,對本發(fā)明的一個實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明的釬焊用焊劑(以下有時也簡稱為"焊劑)含有特定的油成分作為溶劑。這里所說的油成分是指1種油或2種以上的油的混合物。油通常來說在常溫(室溫)下為液狀。因此,通過將油作為溶劑使用,在作為釬焊膏組合物用于釬焊時,會以保持液狀的溶劑的形式發(fā)揮作用,可以確保良好的操作性,而且在軟熔時與空氣中的氧反應(yīng),引起氧化聚合而固化,其結(jié)果是,可以大幅度減少軟熔時的揮發(fā)量,同時還可以抑制焊劑殘渣中的液狀物質(zhì)的殘留,可以避免殘渣的粘附性增大、可靠性降低這樣的問題。上述油成分的碘值為120170是重要的。優(yōu)選為125165。如果上述油成分的碘值小于120,則由軟熔時的氧化聚合造成的膜的固化會不充分,有可能導(dǎo)致殘渣的發(fā)粘或可靠性的降低,另一方面,如果碘值超過170,則在焊劑或釬焊膏組合物的保管時、操作時,會進(jìn)行過多的氧化聚合反應(yīng),其結(jié)果是,粘度上升而穩(wěn)定性劣化,有可能損害操作性。此外,在上述油成分含有2種以上的油的情況下,只要油成分整體的碘值達(dá)到120170即可。上述油成分優(yōu)選含有干性油及半干性油的至少一方。特別是,上述油成分更優(yōu)選含有碘值為120170的干性油及碘值為120170的半干性油的至少一方。作為碘值為120170的于性油,例如可以舉出桐油、罌粟油、核桃油、紅花油等,作為碘值為120170的半干性油,例如可以舉出葵花籽油、大豆油等。在上述油成分含有2種以上的油的情況下,上述油成分優(yōu)選僅含有干性油及半干性油的至少一方,更優(yōu)選僅含有碘值為120170的干性油及碘值為120170的半干性油的至少一方。但是,如果按照使混合后的油成分整體的碘值達(dá)到120170的方式調(diào)整各油的配合比例,則上述油成分也可以含有碘值小于120的油或碘值超過170的油。作為碘值小于120的油,例如可以舉出霍霍巴油、蓖麻油、椰子油、芝麻油等,作為碘值超過170的油,可以舉出亞麻籽油、紫蘇油等。上述油成分的含量(在屬于2種以上的油的混合物的情況下,它們的合計含量)相對于焊劑總量優(yōu)選為2280重量%,更優(yōu)選為3565重量%。如果油成分的含量小于22重量%,則由于焊劑中的液狀成分變少,因此焊劑發(fā)生高粘度化而有可能使操作性明顯降低,另一方面,如果超過80重量%,則由于將焊料金屬潔凈化的成分變少,因此有可能無法獲得足夠的釬焊性,并且還有可能因焊劑的低粘度化而使操作性降低。本發(fā)明的焊劑中,作為上述的油成分以外的溶劑,在不損害本發(fā)明的效果的范圍中,可以含有例如多元醇系溶劑、醚系溶劑、酯系溶劑等之類的以往普遍用于焊劑中的高沸點溶劑。該情況下,如果考慮本發(fā)明的目的,則優(yōu)選使用能夠溶解基質(zhì)樹脂或活化劑等焊劑成分的、且沸點為40(TC以上的極性溶劑。作為這樣的高沸點溶劑,例如可以舉出聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙三醇等多元醇或它們的醚化合物或者酯化合物,此外,還可以舉出苯三酸酯、鄰苯二甲酸酯、山梨醇酯等。這些高沸點溶劑的含量通常來說相對于焊劑總量最好為30重量%以下。本發(fā)明的焊劑除了溶劑以外,還含有基質(zhì)樹脂及活化劑,此外,根據(jù)需要,有時還含有觸變劑、其他的添加劑等。作為上述基質(zhì)樹脂,可以舉出以往一般用于焊劑中的通常的松香及其衍生物、以往一般用于焊劑中的合成樹脂。作為松香,例如可以舉出脂松香、妥爾油松香、木松香等,作為松香衍生物,例如可以舉出聚合松香、丙烯酸化松香、氫化松香、甲酰化松香、松香酯、松香改性馬來酸樹脂、松香改性酚醛樹脂、松香改性醇酸樹脂等,作為合成樹脂,例如可以舉出苯乙烯_馬來酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂等?;|(zhì)樹脂的含量沒有特別限定,然而相對于焊劑總量最好為575重量%。作為上述活化劑,沒有特別限定,然而如果考慮VOC對策這樣的本發(fā)明的目的,優(yōu)選其為低揮發(fā)性,例如可以舉出乙胺、丙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、苯胺等的氫鹵酸鹽,以及乳酸、檸檬酸、硬脂酸、己二酸、十三烷二酸、十二烷二酸等有機(jī)羧酸等?;罨瘎┑暮繘]有特別限定,然而相對于焊劑總量最好為0.120重量%。如果活化劑小于0.1重量%,則活性力不足,釬焊性有可能降低,另一方面,如果超過20重量%,則由于焊劑的被膜性降低,親水性變高,因此腐蝕性及絕緣性有可能降低。作為上述觸變劑,沒有特別限定,例如可以舉出固化蓖麻油、蜂蠟、巴西棕櫚蠟、硬脂酸酰胺、羥基硬脂酸亞乙基雙酰胺等。觸變劑的含量沒有特別限定,然而相對于焊劑總量最好為0.525重量%。作為上述之外的添加劑,例如可以舉出防氧化劑、防銹劑、螯合劑等。這些其他的添加劑的含量只要在不損害本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定即可。本發(fā)明的釬焊膏組合物含有上述的本發(fā)明的釬焊用焊劑和焊料合金粉末。作為上述焊料合金粉末,沒有特別限制,可以使用一般使用的錫-鉛合金;還添加了銀、鉍或銦等的錫-鉛合金等。另外,也可以使用錫-銀系、錫-銅系、錫-銀-銅系等無鉛合金。此外,焊料合金粉末的粒徑最好為550iim左右。本發(fā)明的釬焊膏組合物中的焊劑與焊料合金粉末的比率只要根據(jù)所期望的釬焊膏的用途或功能適當(dāng)?shù)卦O(shè)定即可,沒有特別限制,但是最好為焊劑焊料合金粉末(重量比)=5:9520:80左右。本發(fā)明的釬焊膏組合物在焊接電子機(jī)器零件等時,利用分配器或絲網(wǎng)印刷等將其涂布在基板上。接著,在涂布后,例如在15020(TC左右進(jìn)行預(yù)熱,在最高溫度17025(TC左右進(jìn)行軟熔。實施例下面,舉出實施例及比較例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明,然而本發(fā)明并不限定于以下的實施例。(實施例16及比較例13)將表1所示的焊劑的各成分以表1所示的配合組成加入容器,加熱而使之熔化后,冷卻,分別得到焊劑。然后,在容器中將所得各焊劑、由Sn-Ag-Cu合金(Sn:Ag:Cu(重量比)=96.5:3.0:0.5)構(gòu)成的焊料合金粉末(熔點219°C、粒徑3020ym),以焊劑焊料合金粉末(重量比)=11:89的比率混合攪拌,分別得到釬焊膏組合物。利用以下的方法評價所得的各釬焊膏組合物。將結(jié)果表示于表1中。〈焊劑的揮發(fā)性〉在銅板(80mmX40mmX0.3mm)上,使用具有IO個lOmmXlOmm的開口部的厚150iim的金屬掩模印刷釬焊膏組合物。此時,測定剛印刷后的銅板的重量(a),根據(jù)印刷前后的銅板的重量差求出所印刷的釬焊膏組合物的重量(A)。在印刷后30分鐘以內(nèi),在大氣下以175士5t:預(yù)熱80士5秒,在最高溫度235士5t:下進(jìn)行軟熔。測定軟熔后的銅板的重量(b),根據(jù)軟熔前后的重量差(a-b)和焊劑含有率(即11重量%),基于下述式算出焊劑的揮發(fā)率(%)。焊劑的揮發(fā)率(%)=[(a-b)/(AXO.II)]XIOO〈絕緣性>在JIS-Z-3197中規(guī)定的梳形基板(II型)上,使用具有相同的圖案的厚100ym的金屬掩模印刷釬焊膏組合物。在印刷后IO分鐘以內(nèi),在大氣下以175士5t:預(yù)熱80士5秒,在最高溫度235士5t:下進(jìn)行軟熔。將軟熔后的基板放置在溫度85°C、濕度85%的恒溫恒濕槽內(nèi),通過測定1000小時后的電阻值(Q),評價絕緣性作為電氣可靠性的指標(biāo)。此夕卜,例如實施例1的電阻值為6X109Q,將其在表1中表記為"6E9"。其他的電阻值也全都同樣地表記?!锤g性>使用釬焊膏組合物制作JIS-Z-3284中規(guī)定的銅板腐蝕試驗片,將該試驗片在溫度4(TC、濕度85%的恒溫恒濕槽內(nèi)放置96小時,然后利用目視觀察確認(rèn)了有無腐蝕的發(fā)生?!礆堅恼掣叫浴凳褂免F焊膏組合物制作JIS-Z-3284中規(guī)定的干燥度試驗片,使粉末滑石附著在冷卻到常溫的試驗片上,然后用柔軟的刷子輕輕地拂拭表面。此時,利用目視觀察確認(rèn)粉末滑石的附著的有無。〈粘度穩(wěn)定性>使用釬焊膏組合物進(jìn)行12小時的連續(xù)印刷,測定連續(xù)印刷前后的粘度,將其差作為粘度上升值(Pa.S)。[表1]6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表1可知,如果使用作為焊劑中的溶劑使用了碘值為120170的油成分的實施例16的釬焊膏組合物,則可以抑制軟熔時(焊料的加熱熔融時)的揮發(fā)物的產(chǎn)生,可以減少環(huán)境負(fù)擔(dān)。另外,如果使用實施例16的釬焊膏組合物,則在連續(xù)印刷時不會有粘度上升的情況,而且因油成分的氧化聚合反應(yīng)而引起固化,因此不會有絕緣性的降低、腐蝕性及殘渣的粘附性產(chǎn)生之類的不佳狀況的產(chǎn)生,可以維持高可靠性和良好的操作性。與此相對,對于作為焊劑中的溶劑使用了揮發(fā)性有機(jī)化合物的己基卡必醇的比較例1的以往的釬焊膏組合物而言,雖然可靠性高,然而焊劑的揮發(fā)性高,從而有環(huán)境負(fù)擔(dān)大的問題。另外,對于作為焊劑中的溶劑所用的油成分的碘值超過170的比較例2的釬焊膏組合物,雖然在抑制揮發(fā)物的產(chǎn)生、確??煽啃苑矫鏇]有問題,然而顯而易見,連續(xù)印刷后的粘度上升很大,會損害操作性。另外,對于作為焊劑中的溶劑所用的油成分的碘值小于120的比較例3的釬焊膏組合物,雖然揮發(fā)物的產(chǎn)生受到抑制,但是顯而易見,會導(dǎo)致產(chǎn)生絕緣性、腐蝕性及殘渣的粘附性之類的特性劣化的問題。以上雖然對本發(fā)明的釬捍用焊劑及釬焊膏組合物進(jìn)行了詳細(xì)說明,然而本發(fā)明的范圍并不受這些說明約束,可以在不損害本發(fā)明的主旨的范圍中適當(dāng)?shù)刈兏蚋纳?。?quán)利要求一種釬焊用焊劑,是含有基質(zhì)樹脂、活化劑及溶劑的釬焊用焊劑,其特征在于,作為所述溶劑,含有碘值為120~170的油成分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釬焊用焊劑,其特征在于,所述油成分的含量相對于焊劑總量為2280重量%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的釬焊用焊劑,其特征在于,所述油成分含有干性油及半干性油的至少一方。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釬焊用焊劑,其特征在于,所述油成分含有選自桐油、罌粟油、核桃油、紅花油、葵花籽油及大豆油中的一種以上。5.—種釬焊膏組合物,其特征在于,含有權(quán)利要求14中任意一項所述的釬焊用焊劑和焊料合金粉末。全文摘要本發(fā)明提供釬焊用焊劑和使用它的釬焊膏組合物,所述釬焊用焊劑可以在抑制焊劑殘渣的粘附性、確保高可靠性的同時,減少軟熔時的揮發(fā)量而實現(xiàn)環(huán)境負(fù)擔(dān)小的釬焊。作為解決該問題的途徑,本發(fā)明的釬焊用焊劑是含有基質(zhì)樹脂、活化劑及溶劑的釬焊用焊劑,作為所述溶劑,含有碘值為120~170的油成分。優(yōu)選所述油成分的含量相對于焊劑總量為22~80重量%。另外,優(yōu)選所述油成分含有干性油及半干性油的至少一方,更優(yōu)選所述油成分含有選自桐油、椰子油、罌粟油、紅花油、葵花籽油及大豆油中的一種以上。本發(fā)明的釬焊膏組合物含有所述釬焊用焊劑和焊料合金粉末。文檔編號B23K35/363GK101784366SQ200880103210公開日2010年7月21日申請日期2008年11月25日優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日發(fā)明者相原正巳,石川俊輔,筱塚彬申請人:播磨化成株式會社