CN110869162A - 软钎焊用助焊剂和焊膏 - Google Patents

Abstract

在助焊剂中包含为了得到抑制加热流挂的效果所需的量的触变剂时，助焊剂残渣的量变多，用于在无清洗的条件下使用的用途时，在软钎焊部位的周边会残留源自触变剂的大量的助焊剂残渣，对化学可靠性和/或电学可靠性造成影响。另外，清洗助焊剂残渣而使用的用途中，清洗性较差。因此，软钎焊用助焊剂含有相对于助焊剂总量为50wt ppm以上且3000wt ppm以下的由多糖类、改性多糖类或从多糖类向改性多糖类改性中途的未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维。

Description

软钎焊用助焊剂和焊膏

技术领域

本发明涉及：软钎焊中使用的软钎焊用助焊剂、和包含软钎焊用助焊剂和金属粉的焊膏。

背景技术

一般而言，软钎焊中使用的助焊剂具有如下功效：以化学方式去除存在于软钎料和成为软钎焊对象的接合对象物的金属表面的金属氧化物，使金属元素能在两者的边界处移动。因此，通过使用助焊剂进行软钎焊，从而在软钎料与接合对象物的金属表面之间可以形成金属间化合物，可以得到牢固的接合。

包含这样的软钎焊用助焊剂和金属粉的焊膏中，通过助焊剂中所含的触变剂可以对焊膏赋予触变性。另外，通过加热而熔融时的焊膏的流挂被抑制。

作为触变剂，使用有羟基硬脂酸双酰胺等脂肪族酰胺、蓖麻蜡等蜡(脂肪族酯)、聚乙二醇、聚环氧乙烷等合成高分子化合物(例如参照专利文献1)。

另外，作为触变剂，使用有甲基纤维素、乙基纤维素、羟基乙基纤维素等半合成高分子化合物(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-78799号公报(0028段)

专利文献2：日本特开2011-104638号公报(0049段)

发明内容

发明要解决的问题

助焊剂的成分中，包含不会通过软钎焊的加热而发生分解、蒸发的成分，在软钎焊后，以助焊剂残渣的形式残留于软钎焊部位的周边。作为触变剂包含的成分也成为助焊剂残渣。

以往的助焊剂中，如果包含为了得到抑制加热流挂的效果所需的量的触变剂，则助焊剂残渣的量变多，如果用于在无清洗的条件下使用的用途，则在软钎焊部位的周边会残留源自触变剂的大量的助焊剂残渣，有时对化学可靠性和/或电学可靠性造成影响。另外，在清洗助焊剂残渣而使用的用途中，清洗性较差。

本发明是为了解决这样的课题而作出的，其目的在于，提供：抑制对助焊剂残渣的影响、可以得到抑制加热流挂的效果的软钎焊用助焊剂、和包含该软钎焊用助焊剂和金属粉的焊膏。

用于解决问题的方案

发现：在助焊剂中包含极其微量的由作为天然高分子的多糖类、多糖类经改性而得到的改性多糖类或从多糖类向改性多糖类改性中途的未完全改性多糖类形成的纳米纤维，从而使用该助焊剂进行软钎焊时，可以抑制加热流挂。

因此，本发明为一种软钎焊用助焊剂，含有相对于助焊剂总量为50wt ppm以上且3000wt ppm以下的由多糖类、改性多糖类或从多糖类向改性多糖类改性中途的未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维。

优选相对于助焊剂总量含有100wt ppm以上且500wt ppm以下的由多糖类、改性多糖类或未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维。

另外，由多糖类、改性多糖类或未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维为由纤维素、木质纤维素、烷基纤维素、羟基烷基纤维素、马来酸改性纤维素、甲壳素、壳聚糖中的任一者或者2者以上的组合形成的纳米纤维。

进而，本发明为一种焊膏，其包含：上述软钎焊用助焊剂、和金属粉。

发明的效果

本发明中，可以抑制软钎焊时的加热所导致的加热流挂。另外，与仅凭借触变剂实现抑制加热流挂的效果的情况相比，可以减少由多糖类、改性多糖类或多未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维的含量，在含有触变剂的情况下可以减少其与触变剂加在一起的含量。

与以往的触变剂相比，可以减少由多糖类、改性多糖类或未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维的含量，从而可以减少助焊剂残渣。

由此，本发明可以用于无需清洗助焊剂残渣的用途、和需要清洗助焊剂残渣的用途中的任一用途。

附图说明

图1A为示出加热流挂的试验结果的说明图。

图1B为示出加热流挂的试验结果的说明图。

图1C为示出加热流挂的试验结果的说明图。

具体实施方式

＜本实施方式的软钎焊用助焊剂的一例＞

本实施方式的软钎焊用助焊剂含有相对于助焊剂总量为50wt ppm以上且3000wtppm以下的由多糖类、改性多糖类或未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维。由多糖类、改性多糖类或未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维的含量优选100wt ppm以上且500wt ppm以下。由多糖类、改性多糖类或未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维可以为1种以上的多糖类、1种以上的改性多糖类或1种以上的未完全改性多糖类中的任一者。另外，可以为1种以上的多糖类与1种以上的改性多糖类的组合、1种以上的多糖类与1种以上的未完全改性多糖类的组合、1种以上的改性多糖类与1种以上的未完全改性多糖类的组合。进而，可以为1种以上的多糖类与1种以上的改性多糖类与1种以上的未完全改性多糖类的组合。

多糖类、改性多糖类或未完全改性多糖类为纤维素、木质纤维素、烷基纤维素、羟基烷基纤维素、马来酸改性纤维素、甲壳素、壳聚糖中的任一者或者2者以上的组合。纳米纤维它们是被微细化为几nm左右的纤维宽度、几百nm左右的纤维长度而成的。

软钎焊用助焊剂包含助焊剂组合物。助焊剂组合物为有机酸、胺、胺氢卤酸盐、有机卤素化合物、触变剂、松香、溶剂、表面活性剂、基剂、高分子化合物、硅烷偶联剂、着色剂中的任一者或者2者以上的组合。

作为有机酸，可以举出琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、二聚酸、丙酸、2,2-双羟基甲基丙酸、酒石酸、苹果酸、乙醇酸、二乙醇酸、巯基乙酸、二巯基乙酸、硬脂酸、12-羟基硬脂酸、棕榈酸、油酸等。

作为胺，可以举出乙胺、三乙胺、乙二胺、三亚乙基四胺、2-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、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-2-十一烷基咪唑鎓偏苯三酸盐、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸盐、2,4-二氨基-6-[2′-甲基咪唑基-(1′)]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2′-十一烷基咪唑基-(1′)]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2′-乙基-4′-甲基咪唑基-(1′)]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2′-甲基咪唑基-(1′)]-乙基-均三嗪异氰脲酸加成物、2-苯基咪唑异氰脲酸加成物、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑、2,3-二氢-1H-吡咯并[1,2-a]苯并咪唑、1-十二烷基-2-甲基-3-苄基咪唑鎓盐酸盐、2-甲基咪唑啉、2-苯基咪唑啉、2,4-二氨基-6-乙烯基-均三嗪、2,4-二氨基-6-乙烯基-均三嗪异氰脲酸加成物、2,4-二氨基-6-甲基丙烯酰氧基乙基-均三嗪、环氧-咪唑加合物、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′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2′-羟基-3′,5′-二叔戊基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑、2,2′-亚甲基双[6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-叔辛基苯酚]、6-(2-苯并三唑基)-4-叔辛基-6′-叔丁基-4′-甲基-2,2′-亚甲基双酚、1,2,3-苯并三唑、1-[N,N-双(2-乙基己基)氨基甲基]苯并三唑、羧基苯并三唑、1-[N,N-双(2-乙基己基)氨基甲基]甲基苯并三唑、2,2′-[[(甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亚氨基]双乙醇、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-乙基己基氨基)甲基]苯并三唑、2,6-双[(1H-苯并三唑-1-基)甲基]-4-甲基苯酚、5-甲基苯并三唑、5-苯基四唑等。

胺氢卤酸盐是使胺与卤化氢反应而得到的化合物，作为胺，可以举出乙胺、乙二胺、三乙胺、甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等，作为卤化氢，可以举出氯、溴、碘的氢化物。

作为有机卤素化合物，可以举出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。

作为触变剂，可以举出蜡系触变剂、酰胺系触变剂。作为蜡系触变剂，例如可以举出蓖麻氢化油等。作为酰胺系触变剂，可以举出月桂酸酰胺、棕榈酸酰胺、硬脂酸酰胺、山嵛酸酰胺、羟基硬脂酸酰胺、饱和脂肪酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、不饱和脂肪酸酰胺、对甲苯甲酰胺、芳香族酰胺、亚甲基双硬脂酸酰胺、亚乙基双月桂酸酰胺、亚乙基双羟基硬脂酸酰胺、饱和脂肪酸双酰胺、亚甲基双油酸酰胺、不饱和脂肪酸双酰胺、间苯二亚甲基双硬脂酸酰胺、芳香族双酰胺、饱和脂肪酸多酰胺、不饱和脂肪酸多酰胺、芳香族多酰胺、取代酰胺、羟甲基硬脂酸酰胺、羟甲基酰胺、脂肪酸酯酰胺等。

作为基剂，可以举出聚乙二醇、松香等。作为松香，例如可以举出脂松香、木松香和妥尔油松香等原料松香、以及由该原料松香得到的衍生物。作为该衍生物，例如可以举出纯化松香、氢化松香、歧化松香、聚合松香和α,β不饱和羧酸改性物(丙烯酸化松香、马来酸化松香、富马酸化松香等)、以及该聚合松香的纯化物、氢化物和歧化物、以及该α,β不饱和羧酸改性物的纯化物、氢化物和歧化物等，可以使用二种以上。另外，在松香系树脂的基础上，还可以进一步包含选自萜烯树脂、改性萜烯树脂、萜烯酚醛树脂、改性萜烯酚醛树脂、苯乙烯树脂、改性苯乙烯树脂、二甲苯树脂、和改性二甲苯树脂中的至少一种以上的树脂。作为改性萜烯树脂，可以使用芳香族改性萜烯树脂、氢化萜烯树脂、氢化芳香族改性萜烯树脂等。作为改性萜烯酚醛树脂，可以使用氢化萜烯酚醛树脂等。作为改性苯乙烯树脂，可以使用苯乙烯丙烯酸类树脂、苯乙烯马来酸树脂等。作为改性二甲苯树脂，可以举出苯酚改性二甲苯树脂、烷基苯酚改性二甲苯树脂、苯酚改性甲阶型二甲苯树脂、多元醇改性二甲苯树脂、聚氧乙烯加成二甲苯树脂等。

作为溶剂，可以举出水、醇系溶剂、二醇醚系溶剂、松油醇类等。作为醇系溶剂，可以举出异丙醇、1,2-丁二醇、异冰片基环己醇、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(羟基甲基)乙烷、2-乙基-2-羟基甲基-1,3-丙二醇、2,2′-氧双(亚甲基)双(2-乙基-1,3-丙二醇)、2,2-双(羟基甲基)-1,3-丙二醇、1,2,6-三羟基己烷、双[2,2,2-三(羟基甲基)乙基]醚、1-乙炔基-1-环己醇、1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、赤藓醇、苏糖醇、愈创甘油醚(Guaifenesin)、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇等。作为二醇醚系溶剂，可以举出二乙二醇单-2-乙基己醚、乙二醇单苯醚、2-甲基戊烷-2,4-二醇、二乙二醇单己醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇单丁醚等。

作为表面活性剂，可以举出聚氧化烯乙炔二醇类、聚氧化烯甘油醚、聚氧化烯烷基醚、聚氧化烯酯、聚氧化烯烷胺、聚氧化烯烷基酰胺等。

＜本实施方式的焊膏的一例＞

本实施方式的焊膏包含：上述软钎焊用助焊剂、和金属粉。金属粉优选为不含Pb的软钎料，由Sn单质、或Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Bi系、Sn-In系等、或者在这些合金中添加有Sb、Bi、In、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Fe、Ni、Co、Au、Ge、P等的软钎料的粉体构成。

＜本实施方式的助焊剂和焊膏的作用效果例＞

利用如下的包含软钎焊用助焊剂和金属粉的焊膏，能够抑制软钎焊时的加热所导致的焊膏的加热流挂，即，所述软钎焊用助焊剂包含相对于助焊剂总量为50wt ppm以上且3000wt ppm以下的由多糖类、改性多糖类或未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维。

以往，包含软钎焊用助焊剂和金属粉的焊膏中，通过助焊剂中所含的触变剂而对焊膏赋予触变性。另外，通过加热而熔融时的焊膏的流挂被抑制。

然而，触变剂的含量相对于助焊剂总量为3000wt ppm左右时，无法得到抑制加热流挂的效果。

由此，与仅凭借触变剂实现抑制加热流挂的效果的情况相比，能够减少由多糖类、改性多糖类或未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维的含量，在含有触变剂的情况下能够减少其与触变剂加在一起的含量。

由多糖类、改性多糖类或未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维成为助焊剂残渣，但与以往的触变剂相比，可以减少含量，从而可以减少助焊剂残渣。

由此，本实施方式的软钎焊用助焊剂可以用于无需清洗助焊剂残渣的用途中使用的低残渣助焊剂，利用这样的低残渣助焊剂、和包含低残渣助焊剂和金属粉的焊膏，在将以焊膏接合的接合对象物之间用树脂密封而固定接合对象物时，可以改善助焊剂残渣与树脂的相容性。而且，未进行树脂密封的情况下，也可以改善化学可靠性和/或电学可靠性。

另外，本实施方式的软钎焊用助焊剂可以用于清洗助焊剂残渣的用途中使用的水溶性或树脂系助焊剂，利用这样的水溶性或树脂系助焊剂、和包含水溶性或树脂系助焊剂和金属粉的焊膏，可以改善助焊剂残渣的清洗性。

实施例

以以下的表1所示的组成调配实施例和比较例的软钎焊用助焊剂，使用该软钎焊用助焊剂调配焊膏，对加热流挂进行了验证。需要说明的是，表1中的组成率为wt(重量)％。

作为由多糖类、改性多糖类或未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维，实施例中使用纤维素纳米纤维。作为多糖类的纤维素是源自木材、棉等植物的一般的物质。纤维素如下形成纤维：天然高分子链缠绕而形成纳米纤维，其进一步聚集而形成了纤维。纤维素纳米纤维源自植物纤维，因此，涉及生产和废弃的环境负荷小。

从操作的容易性出发，纤维素纳米纤维使用作为一般工业用的纤维素纳米纤维而销售的市售品。作为纤维素纳米纤维的市售品的具体例，可以举出第一工业制药株式会社制Rheocrysta 1-2SP。

纤维素纳米纤维的市售品以使纤维素纳米纤维分散于溶剂中并凝胶化而成的形态提供。如此，使由多糖类、改性多糖类或未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维分散于溶剂中并凝胶化而成的物质也称为纳米纤维组合物。表1中，公开了纤维素纳米纤维的含量、以及用于使纤维素纳米纤维形成凝胶化的状态的溶剂和水的含量。

需要说明的是，关于实施例中使用的纤维素纳米纤维，纳米纤维组合物由纤维素纳米纤维、溶剂和水形成，在将纳米纤维组合物的总量设为100重量份的情况下，包含纤维素纳米纤维2wt％、溶剂wt％、水97wt％。

另外，在实施例中，在将助焊剂组合物的总量设为100重量份的情况下，助焊剂组合物包含有机酸6wt％、胺1wt％、酰胺系触变剂23wt％、溶剂70wt％。

软钎焊用助焊剂中的纤维素纳米纤维的含量为将纳米纤维组合物和助焊剂组合物加在一起的总量设为100重量份时的比率。

另外，焊膏中的金属粉是Ag为3.0质量％、Cu为0.5质量％、余量为Sn的Sn-Ag-Cu系的软钎料合金，粒径为

进而，关于焊膏，软钎焊用助焊剂为11.5wt％、金属粉为88.5wt％。

＜加热流挂的评价＞

(1)验证方法

加热流挂试验如下：使用以JIS Z 3284-3图6中记载的规定图案形成有焊膏印刷部的不锈钢制金属掩模，在铜板上印刷焊膏，取下金属掩模后，进行150℃/10分钟的加热处理，使焊膏的加热流挂性数值化。金属掩模的厚度成为0.2mm，焊膏印刷部在四边形的开口处大小成为3.0×1.5mm。对于焊膏印刷部，使相同大小的多个开口以间隔不同的方式排列，开口的间隔L成为0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8-0.9-1.0-1.1-1.2mm。

(2)判定基准

图1A、图1B、图1C为示出加热流挂的试验结果的说明图。对于以上述规定的间隔印刷的焊膏，以加热后未成为一体的最小间隔L1判定加热流挂。需要说明的是，图1A为纤维素纳米纤维的含量为100wt ppm的情况，图1B为纤维素纳米纤维的含量为2000wt ppm的情况，图1C为纤维素纳米纤维的含量为0wt ppm的情况。

〇〇：加热流挂的试验结果为0.6mm以下

〇：加热流挂的试验结果为1.0mm以下

×：加热流挂的试验结果超过1.0mm

[表1]

判定在本发明中，如实施例1～实施例6所示那样，在将助焊剂总量设为100重量份时，最多包含0.3wt％(＝3000wt ppm)的纤维素纳米纤维，从而针对加热流挂得到充分的效果，最少以0.005wt％(＝50wt ppm)体现效果。例如，如图1A所示那样，纤维素纳米纤维的含量为100wt ppm的情况下，加热后未成为一体的最小间隔L1为0.6mm。另外，如图1B所示那样，纤维素纳米纤维的含量为2000wt ppm的情况下，加热后未成为一体的最小间隔L1为1.0mm。

于此相对，不含纤维素纳米纤维、且包含改性纤维素作为助焊剂组合物中的触变剂的比较例1中，无法抑制加热流挂，为了得到抑制加热流挂的效果，需要包含几wt％以上、至少1wt％(＝10000wt ppm)的触变剂。例如，如图1C所示那样，纤维素纳米纤维的含量为0wt ppm的情况下，加热后未成为一体的最小间隔L1为1.2mm。

另外，包含0.5wt％(＝5000wt ppm)的纤维素纳米纤维的比较例2中，无法抑制加热流挂。

由此判定：包含添加了纤维素纳米纤维的助焊剂、和金属粉的焊膏中，助焊剂中包含极其微量的纤维素纳米纤维，从而可以抑制焊膏的加热流挂。

纤维素纳米纤维成为助焊剂残渣，但与以往的触变剂相比，可以减少添加量，从而可以减少助焊剂残渣，在用于低残渣助焊剂、和包含低残渣助焊剂和金属粉的焊膏的情况下，可以改善树脂密封时的树脂与助焊剂残渣的相容性。另外，不进行树脂密封的情况下，也可以改善化学可靠性和/或电学可靠性。此外，用于需要清洗的水溶性或树脂系的助焊剂、和包含水溶性或树脂系的助焊剂和金属粉的焊膏的情况下，清洗性得到改善。

Claims (4)

1.一种软钎焊用助焊剂，其特征在于，含有相对于助焊剂总量为50wt ppm以上且3000wt ppm以下的由多糖类、改性多糖类或从多糖类向改性多糖类改性中途的未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维。

2.根据权利要求1所述的软钎焊用助焊剂，其特征在于，含有相对于助焊剂总量为100wt ppm以上且500wt ppm以下的由多糖类、改性多糖类或从多糖类向改性多糖类改性中途的未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的软钎焊用助焊剂，其特征在于，由多糖类、改性多糖类或从多糖类向改性多糖类改性中途的未完全改性多糖类中的1种以上形成的纳米纤维为由纤维素、木质纤维素、烷基纤维素、羟基烷基纤维素、马来酸改性纤维素、甲壳素、壳聚糖中的任一者或者2者以上的组合形成的纳米纤维。

4.一种焊膏，其特征在于，包含：权利要求1～权利要求3中任一项所述的软钎焊用助焊剂、和金属粉。

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