CN107614190A - 助焊剂及焊料组合物 - Google Patents

Abstract

提供提高回流焊时的焊料组合物的润湿性、并且能够抑制由回流焊导致的活化剂的残渣色的浓化的助焊剂。本发明的助焊剂含有胺化合物、或氨基酸化合物中的至少一者作为活化剂，所述胺化合物具备至少一个经乙酰化的氨基，所述氨基酸化合物具备至少一个经乙酰化的氨基。

Description

助焊剂及焊料组合物

相关申请的相互参照

本申请主张日本特愿2015-209954号的优先权，并通过引用并入至本申请说明书的记载。

技术领域

本发明涉及助焊剂及使用该助焊剂的焊料组合物。

背景技术

以往以来，使用由焊料粉和助焊剂构成的焊料组合物(具体而言为焊膏)进行电子部件向基板的接合等。焊膏用的助焊剂通过将树脂成分(松香等)、溶剂、触变剂、活化剂、其它添加剂(还原剂等)加热溶解并混合而形成。

前述活化剂是为了将焊料表面、部件电极、基板垫的氧化膜去除而使用的。作为活化剂的成分，有时使用例如胺化合物、氨基酸化合物(参照专利文献1、2)。已知胺化合物表现高的活化力，已知氨基酸化合物在活化力和在焊膏中的贮藏稳定性这两方面优异。作为活化剂使用的胺化合物通常可列举出乙二胺、二苯基胍等。另外，作为活化剂使用的氨基酸化合物通常可列举出缬氨酸、苯基甘氨酸等。

但是，在使用含有胺化合物、氨基酸化合物作为活化剂的助焊剂来形成焊膏的情况下，通过回流焊，活化剂发生氧化而烧焦，因此有活化剂的残渣的色调变浓(发生残渣色的浓化)，通过以色调为基准进行的品质检查中会产生误判断的担心。另外，使用胺化合物作为活化剂的情况下，由于胺化合物与金属具有高反应性，因此有在焊膏的贮藏中，胺化合物与焊料粉反应从而使焊膏增稠的担心。

作为解决这些问题的方法，考虑限制助焊剂中的活化剂的含量，但活化剂的效果会降低。另外，作为解决将胺化合物用作活化剂时产生的问题的方法，考虑了在助焊剂中添加螯合剂来抑制活化剂与焊料粉的反应的方法，但焊料粉彼此聚集被螯合剂阻碍，有在回流焊时焊膏的润湿性降低的担心。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-110392号公报

专利文献2：日本特开平09-052195号公报

发明内容

发明要解决的问题

因此，本申请发明的课题在于，提供焊料组合物在回流焊时表现良好的润湿性、并且能够抑制因焊料组合物的回流焊而活化剂的残渣色变浓(残渣色的浓化)的焊料组合物用的助焊剂，并且提供使用了所述助焊剂的焊料组合物。

用于解决问题的方案

本发明的助焊剂含有胺化合物、或氨基酸化合物中至少一者作为活化剂，所述胺化合物具备至少一个经乙酰化的氨基，所述氨基酸化合物具备至少一个经乙酰化的氨基。

另外，前述胺化合物优选为选自N-乙酰基咪唑、N-乙酰基邻苯二甲酰亚胺、或四乙酰基乙二胺中的至少一者。

另外，前述氨基酸化合物优选为选自N-乙酰基甘氨酸、N-乙酰基亮氨酸、或N-乙酰基苯基甘氨酸中的至少一者。

本发明的焊料组合物具备上述任意所述的助焊剂和焊料合金。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。

本发明的助焊剂也可以应用于能够与焊料合金混合而使用的焊料组合物(具体而言，焊膏、或带有树脂的焊料等)、液态、固态助焊剂等(具体而言，回流焊接用后助焊剂、粘性助焊剂等)。该助焊剂含有胺化合物、或氨基酸化合物中的至少一者作为活化剂，所述胺化合物具备至少一个经乙酰化的氨基，所述氨基酸化合物具备至少一个经乙酰化的氨基。换言之，前述助焊剂含有具有由乙酰基保护胺化合物或氨基酸化合物中的氨基的氮原子的结构的胺化合物或氨基酸化合物中的至少一者作为活化剂。前述胺化合物及氨基酸化合物优选为脂肪族化合物。

作为前述胺化合物，没有特别限定，例如可以使用选自由四乙酰基乙二胺(N,N,N’,N’-四乙酰基乙二胺)、N-乙酰基咪唑、N-乙酰基邻苯二甲酰亚胺、乙酰胺苯甲酸(3-乙酰胺苯甲酸、4-乙酰胺苯甲酸)、N-乙酰基邻氨基苯甲酸、乙酰胺硝基苯甲酸(2-乙酰胺-6-硝基苯甲酸、3-乙酰胺-4-硝基苯甲酸、3-乙酰胺-2-硝基苯甲酸、及5-乙酰胺-2-硝基苯甲酸)组成的组中的至少一者。

作为前述氨基酸化合物，没有特别限定，例如可以使用选自由N-乙酰基苯基丙氨酸(N-乙酰基-L-苯基丙氨酸、N-乙酰基-DL-苯基丙氨酸、N-乙酰基-D-苯基丙氨酸)、N-乙酰基谷氨酸(N-乙酰基-L-谷氨酸)、N-乙酰基甘氨酸、N-乙酰基亮氨酸(N-乙酰基-L-亮氨酸、N-乙酰基-DL-亮氨酸、N-乙酰基-D-亮氨酸)、及N-乙酰基苯基甘氨酸(N-乙酰基-N-苯基甘氨酸、N-乙酰基-L-苯基甘氨酸、N-乙酰基-DL-苯基甘氨酸)组成的组中的至少一者。

作为助焊剂中的活化剂的含量，没有特别限定，例如，优选为3质量％以上且20质量％以下、更优选为5％质量以上且15质量％以下。另外，作为前述活化剂在焊料组合物中的含量，没有特别限定，例如，优选为0.1质量％以上且2质量％以下、更优选为0.5质量％以上且0.15质量％以下。

作为前述助焊剂中含有的其他成分，没有特别限定，可列举出构成通常的助焊剂的成分。例如可列举出溶剂、树脂成分、触变剂、还原剂等。

作为前述溶剂，没有特别限定，例如可列举出二乙二醇单己基醚(己基二甘醇)、二乙二醇二丁基醚(二丁基二甘醇)、二乙二醇单2-乙基己基醚(2-乙基己基二甘醇)、二乙二醇单丁基醚(丁基二甘醇)等乙二醇醚类；正己烷、异己烷、正庚烷等脂肪族系化合物；乙酸异丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等酯类；甲乙酮、甲基正丙基酮、二乙基酮等酮类；乙醇、正丙醇、异丙醇、异丁醇、辛二醇等醇类等。前述溶剂可以单独使用，也可以混合使用多种。焊膏用的助焊剂中，在前述溶剂之中，从能够确保最适的连续印刷性的观点出发，使用具有沸点200℃～300℃的范围的二乙二醇己基醚、二乙二醇单丁基醚、二乙二醇二丁基醚等前述乙二醇醚类是优选的。另外，作为溶剂的用量，没有特别限定，例如，相对于与触变剂的合计质量，优选为20质量％以上且90质量％以下、更优选为40质量％以上且55质量％以下。

作为树脂成分，没有特别限定，可以使用松香系树脂。具体而言，可以使用选自由松香、松香的衍生物(例如，氢化松香、聚合松香、歧化松香、丙烯酸改性松香等)组成的组中的至少一种松香系树脂。从冷热循环性的观点出发，特别优选使用氢化松香。作为树脂成分的用量，没有特别限定，例如，相对于混合材料的质量，优选为10质量％以上且80质量％以下、更优选为40质量％以上且60质量％以下。

作为前述触变剂，没有特别限定，例如可列举出酰胺系触变剂、氢化蓖麻油、蜜蜡、巴西棕榈蜡、硬脂酸酰胺等高级脂肪酸酰胺等。

如上所述的助焊剂与焊料合金混合而形成焊料组合物。作为焊料合金，没有特别限定，可以使用通常的焊料粉。例如，可以使用作为无铅焊料使用的Sn-Ag系焊料、Sn-Ag-Cu系焊料、Sn-Ag-Cu-Bi系焊料、Sn-Ag-In-Bi系焊料、Sn-Cu系焊料、Sn-Zn系焊料、Sn-Bi系焊料等无铅焊料合金的粉末。焊料组合物优选包含前述助焊剂5质量％以上且20质量％以下、更优选包含8质量％以上且15质量％以下。另外，焊料组合物优选包含前述焊料合金(粉末)80质量％以上且95质量％以下、更优选包含85质量％以上且92质量％以下。

如上所述，利用本发明的助焊剂及焊料组合物，焊料组合物在回流焊时表现良好的润湿性、并且能够抑制因焊料组合物的回流焊而活化剂的残渣色变浓(残渣色的浓化)。

即，通过氨基的乙酰化，氨基的极性降低，因此对于具备含有如上所述的胺化合物或氨基酸化合物中的至少一者作为活化剂的助焊剂和焊料合金(粉末)的焊料组合物，活化剂与焊料合金(粉末)的反应受到抑制。由此，在回流焊时，抑制由活化剂的影响导致的焊料的润湿性降低，因此能够形成表现良好的润湿性的焊料组合物。由此，可以获得对于锡、镍、黄铜、铜等各种劣化金属的润湿性优异的焊料组合物。

另外，通过氨基的乙酰化，活化剂的耐热性提高，因此能够抑制在焊料组合物的回流焊时活化剂烧焦从而活化剂的残渣色变浓(残渣色的浓化)。

即，通过使用含有如上所述的胺化合物或氨基酸化合物中的至少一者作为活化剂的助焊剂，可以获得表现良好的润湿性、并且通过回流焊产生的活化剂的残渣色的浓化得以抑制的焊料组合物。

进而，通过氨基的乙酰化，氨基的极性降低，因此能够抑制助焊剂中的活化剂的分离、及使用该助焊剂形成的焊料组合物中的活化剂的分离。

另外，通过氨基的乙酰化，活化剂的耐热性提高，因此即使在焊料组合物的回流焊时的温度，也能使活化剂的活化力持续。另外，通过氨基的乙酰化，活化剂的耐热性提高，因此能够防止在焊料组合物的回流焊时活化剂发生突沸从而焊料组合物飞散的情况。另外，通过氨基的乙酰化，活化剂的耐热性提高，因此能够抑制因活化剂的分解而产生的气体引起空隙产生的情况。

另外，在焊料组合物的回流焊时，在焊料溶融温度附近，活化剂的乙酰基脱离而形成乙酸，因此由于所述乙酸和胺或氨基酸的效果，可发挥高的活化力。由此，即使是厚的金属氧化膜，也能够强力去除。

另外，通过使前述胺化合物为选自由N-乙酰基咪唑、N-乙酰基邻苯二甲酰亚胺、及四乙酰基乙二胺组成的组中的至少一者，从而焊料组合物在回流焊时表现更良好的润湿性，并且能够进一步抑制在焊料组合物的回流焊时活化剂的残渣色的浓化。

另外，通过使前述氨基酸化合物为选自由N-乙酰基甘氨酸、N-乙酰基亮氨酸、及N-乙酰基苯基甘氨酸组成的组中的至少一者，从而焊料组合物在回流焊时表现更良好的润湿性，并且能够进一步抑制在焊料组合物的回流焊时活化剂的残渣色的浓化。

需要说明的是，本发明的助焊剂不限定于上述实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。另外，当然也可以任意采用并组合上述多种实施方式的构成、方法等(也可以将1个实施方式的构成、方法等应用于其它实施方式的构成、方法等)。

实施例

以下，对本发明的实施例进行说明，但本发明不限定于以下的实施例。

<使用材料>

1.树脂成分丙烯酸改性松香(荒川化学工业株式会社制品名：KE-604)

2.溶剂甘醇系溶剂(日本乳化剂株式会社制品名：己基二甘醇)

3.活化剂(脂肪族化合物)

·反式-2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇(DBBD)(东京化成工业株式会社制品名：反式-2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇)

·乙酰丙酸(东京化成工业株式会社制品名：乙酰丙酸)

4.活化剂(氨基酸化合物)

·甘氨酸(东京化成工业株式会社制品名：甘氨酸)

·N-乙酰基甘氨酸(东京化成工业株式会社制品名：N-乙酰基甘氨酸)

·N-Boc甘氨酸(东京化成工业株式会社制品名：N-(叔丁氧基羰基)甘氨酸)

·L-缬氨酸(东京化成工业株式会社制品名：L-缬氨酸)

·N-乙酰基亮氨酸(东京化成工业株式会社制品名：N-乙酰基-DL-亮氨酸)

·N-乙酰基苯基甘氨酸(东京化成工业株式会社制品名：N-乙酰基-DL-2-苯基甘氨酸)

·苯基甘氨酸(东京化成工业株式会社制品名：DL-2-苯基甘氨酸)

5.活化剂(胺化合物)

·N-Ac-咪唑(东京化成工业株式会社制品名：N-乙酰基咪唑)

·N-Ac-邻苯二甲酰亚胺(东京化成工业株式会社制品名：N-乙酰基咪唑)

·四乙酰基乙二胺(东京化成工业株式会社制品名：N,N,N’,N’-四乙酰基乙二胺)

·乙二胺(东京化成工业株式会社制品名：乙二胺)

6.焊料合金

·焊料粉(合金组成：SAC305“Sn-3Ag-0.5Cu”粒径20-38μm)

<助焊剂的制作>

分别使用上述各活化剂，按照下述表1的配方制作助焊剂。

[表1]

<焊料组合物的制作>

使用上述表1的各配方的助焊剂和上述焊料粉，按照下述表2的配方制作焊料组合物(焊膏)。

[表2]

<润湿性的评价>

使用对玻璃环氧基材实施了下述表3中记载的各金属镀覆而成的模拟基板，以0.2mm的厚度(金属掩模厚)、成为直径6.5mm的圆形的方式印刷上述的焊料组合物(焊膏)。

将印刷有焊膏的模拟基板在规定的回流焊条件下加热后，进行反湿润的评价。作为回流焊条件，在150℃～180℃下预热75秒钟、在220℃以上进行40秒钟正式加热。峰温度采用235℃。回流焊装置使用KOKI TEC CORP.制APSR-257-VII。

需要说明的是，对于反湿润(DW)的评价结果(润湿性的评价结果)，用实际润湿铺展的面积除以印刷面积所得的比率来确认在模拟基板上的润湿铺展(根据DW的图像，使用计算机软件进行二值化，算出面积比率)，将在模拟基板上的润湿铺展小于30％的情况记为“1”、将30％以上且小于50％的情况记为“2”、将50％以上且小于70％的情况记为“3”、将70％以上且小于90％的情况记为“4”、将90％以上的情况记为“5”，并示于下述表3。

<残渣色的评价>

进行上述的润湿性的评价，并以目视确认回流焊后的焊料色，用“◎”、“○”、“×”评价由烧焦(活化剂的烧焦)导致的着色(残渣色)的程度。评价结果示于下述表3。需要说明的是，“◎”表示着色最薄，按照“○”、“×”的顺序表示着色变深。

[表3]

<总结>

观察上述表3时可以确认：各比较例中，不能兼顾良好的润湿性和残渣色浓化的抑制，而各实施例中，显示良好的润湿性，并且抑制了残渣色浓化。即，通过使用含有具备至少一个经乙酰化的氨基的胺化合物、或具备至少一个经乙酰化的氨基的氨基酸化合物中的至少一者作为活化剂的助焊剂，与使用不具有经乙酰化的氨基的胺化合物、氨基酸化合物、或脂肪族化合物作为活化剂的情况相比，润湿性优异，并且能够形成抑制了回流焊后的残渣色浓化的焊膏。

Claims (4)

1.一种助焊剂，其含有胺化合物、或氨基酸化合物中的至少一者作为活化剂，所述胺化合物具备至少一个经乙酰化的氨基，所述氨基酸化合物具备至少一个经乙酰化的氨基。

2.根据权利要求1所述的助焊剂，其中，所述胺化合物为选自N-乙酰基咪唑、N-乙酰基邻苯二甲酰亚胺、或四乙酰基乙二胺中的至少一者。

3.根据权利要求1或2所述的助焊剂，其中，所述氨基酸化合物为选自N-乙酰基甘氨酸、N-乙酰基亮氨酸、或N-乙酰基苯基甘氨酸中的至少一者。

4.一种焊料组合物，其具备权利要求1～3中任一项所述的助焊剂和焊料合金。