TW201800173A

TW201800173A - 焊膏用水溶性助焊劑及焊膏

Info

Publication number: TW201800173A
Application number: TW106106500A
Authority: TW
Inventors: 八十嶋司; 二; 石川雅之
Original assignee: 三菱綜合材料股份有限公司
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2018-01-01
Also published as: CN108349049A; JP2017148868A; JP6794857B2; TWI700143B

Abstract

本發明的焊膏用水溶性助焊劑含有常溫下為固體的界面活性劑的有機酸聚甘油酯、搖變劑、及溶劑，搖變劑為亞苄基山梨醇或亞苄基山梨醇衍生物，在水溶性助焊劑100質量%中，進一步以0.1~20.0質量%的量含有常溫下為液體的界面活性劑。有機酸聚甘油酯的HLB值宜為10~19。

Description

焊膏用水溶性助焊劑及焊膏

本發明關於一種焊膏之調製所使用的水溶性助焊劑及使用前述助焊劑所調製出的焊膏。更詳細而言，關於一種可調製出印刷性及熔融性優異，而且在迴焊後只以水即可洗淨的糊劑之焊膏用水溶性助焊劑，及含有前述助焊劑之焊膏。

本發明基於2016年2月25日在日本所申請的特願2016-33714及2017年2月6日在日本所申請的特願2017-19316而主張優先權，並將其內容援用於此。

焊膏被廣泛使用在行動電話或個人電腦等的資訊電器或車載機器等的製造時，電子零件的實裝、其他零件的接合等。因應所製造的機器的用途、使用環境等，焊膏所需要的特性有各種各樣。例如行動電話等的資訊電器重視攜帶性而需要薄型化、輕量化，因此隨著實裝零件的小型化，也會要求實裝所使用的焊膏具有適合於接合零件的細間距(狹間距)化或高密度實裝的特性等。另一方面，在車載用途(車載機器)等的情況，實裝零件會暴露在較高溫下，因此必須防止實裝後的焊料在高溫氣體環境下再熔融、接合強度降低。因此所使用的焊膏需要具有對於迴焊(熔融)後的焊料賦予高耐熱性等的特性。

這種電子零件的實裝等所使用的焊膏，是藉由將焊粉與助焊劑混合而調製成糊狀。助焊劑一般而言含有樹脂成分或溶劑成分以及活性劑或其他成分，樹脂成分一般廣泛使用電氣絕緣性、耐濕性、及熔融時的焊接性能等優異的松脂。在使用焊膏的實裝過程中，通常為了除去附著於迴焊後的焊料表面的活性成分等而進行洗淨，然而在使用含有松脂為主成分的助焊劑所調製出的焊膏的情況，無法只以水進行該洗淨，而必須以有機溶劑來進行洗淨。但是，若使用有機溶劑進行洗淨，則有機溶劑會揮發至大氣中引起火災，或成為污染大氣或排水的原因，因此實裝過程中的安全衛生層面或環境層面等會有問題。

為了解決這樣的問題，有文獻揭示了一種電路基板焊接用助焊劑，是將電子零件焊接在電路基板所使用的助焊劑，至少含有樹脂成分與溶劑成分，而且含有能夠以水來洗淨前述助焊劑的殘膜的水洗淨性樹脂作為樹脂成分(參考例如專利文獻1)。在該助焊劑中，使用了非離子性的樹脂來代替松脂作為樹脂成分，非離子性的樹脂採用聚甘油酯化合物、及聚乙二醇與聚丙二醇彼此交互形成至少一組重覆的嵌段聚合物並且其分子的至少一個末端具有乙醯基之乙醯基化EO．PO嵌段聚合物的至少1種。藉此，能夠水洗淨迴焊後的殘膜，進行洗淨之後，不會損害電路基板的電路圖型的導電體間的絕緣性，可提高焊接有電子零件的電路基板的長期信賴性。

然而，上述以往的專利文獻1所表示的助焊劑，主要被利用於藉由所謂SMT(Surface mount technology，表面實裝技術)來進行電子零件在電路基板等的實裝時所用的焊膏。因此，若以使用此助焊劑的焊膏來進行凸塊形成或狹間距印刷等，則會有凸塊或印刷圖型在印刷後下垂，相鄰凸塊彼此連結，所謂橋接等的不良狀況發生的情形。因此，上述專利文獻1所表示的助焊劑在SMT用途的使用或環境層面等雖然表現非常優異，然而對於例如像是FC(Flip-Chip)焊接技術這樣必須進行凸塊形成或狹間距印刷等的實裝技術所使用的焊膏而言，不能說是夠適合。於是，需要開發出一種可調製出適合於凸塊形成或狹間距印刷，印刷性或熔融性不會惡化，迴焊後只以水即可洗淨的糊劑之焊膏用助焊劑。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2004-158728號公報(請求項1~3、段落[0037]等)

本發明之目的在於提供一種可調製出印刷性及熔融性優異，而且迴焊後，只以水即可洗淨的糊劑之焊膏用水溶性助焊劑，及使用前述助焊劑所調製出的焊膏。

本發明第1態樣為一種焊膏用水溶性助焊劑，其特徵為：含有常溫下為固體的界面活性劑的有機酸聚甘油酯、搖變劑、及溶劑，前述搖變劑為亞苄基山梨醇或亞苄基山梨醇衍生物，在水溶性助焊劑100質量%中，以0.1~20.0質量%的量含有常溫下為液體的界面活性劑。

本發明第2態樣為以第1態樣為基礎的發明，其特徵為：前述有機酸聚甘油酯的HLB值為10~19。

本發明第3態樣為以第1或第2態樣為基礎的發明，其特徵為：前述有機酸聚甘油酯為選自月桂酸聚甘油酯、硬脂酸聚甘油酯、異硬脂酸聚甘油酯、倍半硬脂酸聚甘油酯、二異硬脂酸聚甘油酯、肉豆蔻酸聚甘油酯、棕櫚酸聚甘油酯、油酸聚甘油酯、山萮酸聚甘油酯、及辛酸聚甘油酯所構成的群中之1種或2種以上。

本發明第4態樣為以第1至3態樣的任一者為基礎的發明，其特徵為：前述溶劑的SP值為10~20。

本發明第5態樣為一種焊膏，其係含有第1 至4態樣的任一者之焊膏用水溶性助焊劑、及焊粉。

本發明第1態樣的焊膏用水溶性助焊劑含有常溫下為固體的界面活性劑的有機酸聚甘油酯、搖變劑、及溶劑，搖變劑為亞苄基山梨醇或亞苄基山梨醇衍生物。藉此可調製出維持優異的印刷性及熔融性，而且迴焊後，不使用有機溶劑等，只以水(包括溫水，以下同樣地，表示洗淨用的水所記載的"水"也包括溫水)即可洗淨，實裝過程中的安全衛生層面及環境層面等表現優異的焊膏。另外，焊膏用水溶性助焊劑100質量%中，除了常溫下為固體的界面活性劑的有機酸聚甘油酯之外，再加上以0.1~20.0質量%的量含有常溫下為液體的界面活性劑，在製成焊膏時，可適度提高糊劑的流動性，藉此可更進一步提升印刷性。

在本發明第2態樣的焊膏用水溶性助焊劑中，有機酸聚甘油酯的HLB值為10~19。藉此更能夠提高迴焊後的水洗淨性。

在本發明第3態樣的焊膏用水溶性助焊劑中，有機酸聚甘油酯為選自月桂酸聚甘油酯、硬脂酸聚甘油酯、異硬脂酸聚甘油酯、倍半硬脂酸聚甘油酯、二異硬脂酸聚甘油酯、肉豆蔻酸聚甘油酯、棕櫚酸聚甘油酯、油酸聚甘油酯、山萮酸聚甘油酯、及辛酸聚甘油酯所構成的群中之1種或2種以上。藉此，更能夠提高形成凸塊等時的印刷性、或迴焊後的水洗淨性。

在本發明第4態樣的焊膏用水溶性助焊劑中，溶劑的SP值為10~20。藉此，調製後的助焊劑或使用其所調製出的焊膏，在使用或保管時，更能夠提升黏度的逐時安定性。

本發明第5態樣的焊膏為含有本發明第1至4態樣的任一者之焊膏用水溶性助焊劑，因此可維持優異的印刷性及熔融性，而且只以水即可進行迴焊後的洗淨，實裝過程中的安全衛生層面或環境層面等表現優異。

接下來說明本實施方式。

本實施形態之焊膏用水溶性助焊劑為含有常溫下為固體的界面活性劑的有機酸聚甘油酯、搖變劑、及溶劑之焊膏用水溶性助焊劑的改良，其特徵所在的構成要件為：搖變劑為亞苄基山梨醇或亞苄基山梨醇衍生物，並且在水溶性助焊劑100質量%中，含有常溫下為液體的界面活性劑(以下簡稱為「界面活性劑」)0.1~20.0質量%。

在本實施形態之焊膏用水溶性助焊劑之中，含有有機酸聚甘油酯以作為助焊劑主成分一般所使用的松脂膠、氫化松脂、聚合松脂、松脂酯等的松脂的代替品。亦即，此助焊劑不含松脂或其他樹脂成分。另外，由於含有有機酸聚甘油酯以作為一般的焊膏所使用的松脂(樹脂成分)的代替品，因此在膏狀焊料的助焊劑中並沒有極少量添加的黏度調整劑等的副成分。

有機酸聚甘油酯，可藉由使甘油脫水縮合所得到的聚甘油與有機酸進行酯化反應而得到。具體而言，可列舉月桂酸聚甘油酯、硬脂酸聚甘油酯、異硬脂酸聚甘油酯、倍半硬脂酸聚甘油酯、二異硬脂酸聚甘油酯、肉豆蔻酸聚甘油酯、棕櫚酸聚甘油酯、油酸聚甘油酯、山萮酸聚甘油酯、辛酸聚甘油酯等，該等可使用1種或併用2種以上。其他，有機酸聚甘油酯還可使用由天然油脂所得到的椰油脂肪酸等。

另外，本實施形態所使用的有機酸聚甘油酯的HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)值宜為10~19。HLB值是代表水溶性的指標，會隨著有機酸的種類或聚甘油的聚合數等而變動，數值愈大，代表水溶性愈高。

在有機酸聚甘油酯的HLB值未達下限值10的情況，無法對助焊劑或糊劑賦予足夠的水溶性，只以水進行迴焊後的洗淨時，會有產生殘渣的情形。另一方面，若有機酸聚甘油酯的HLB值超過上限值19，則有機酸聚甘油酯與水的親和性變得過高，使其充分溶解的適量有機溶劑消失，變得難以製作助焊劑。或者，即使是可溶解的有機溶劑，也會成為極性非常高的有機溶劑，因此不適合作為助焊劑的溶劑。

其中，HLB值係以在11~18的範圍為較佳，11~16.5的範圍為特佳。

搖變劑是使用亞苄基山梨醇或亞苄基山梨醇衍生物。焊膏所使用的一般的搖變劑存在許多種，如硬化蓖麻油、脂肪酸醯胺、天然油脂、合成油脂、12-羥基硬脂酸等，在本實施形態中，將搖變劑限定於上述亞苄基山梨醇或其衍生物。這是因為，本發明人鑽研的結果，在必須進行凸塊形成或狹間距印刷等的實裝方法所使用的焊膏之中，在使用有機酸聚甘油酯作為松脂(樹脂成分)的代替品時，若將搖變劑限定於這些化合物，則可得到良好的印刷性或印刷後的形狀保持性等。

亞苄基山梨醇或其衍生物，可列舉1,3：2,4-雙-O-(亞苄基)山梨醇、1,3：2,4-雙-O-(4-甲基亞苄基)山梨醇、1,3：2,4-雙-O-(3,4-二甲基亞苄基)山梨醇等。

溶劑，可列舉二乙二醇單己基醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚醋酸酯、三乙二醇單甲醚、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二甘油、2-乙基-1,3-己二醇、α-萜品醇等的沸點在180℃以上的有機溶劑，該等可使用1種或併用2種以上。

另外，在使用有機酸聚甘油酯來代替松脂時，若使用了有機酸聚甘油酯的溶解性低的溶劑，則在製作出助焊劑之後，暫時溶解的有機酸聚甘油酯會由溶劑徐緩析出，觀察到助焊劑黏度容易逐時增加的傾向。此外，在調製糊劑時，若所使用的助焊劑中使用了有機酸聚甘油酯的溶解性低的溶劑，則在焊粉的混練時，徐緩析出的有機酸聚甘油酯會再溶解於溶劑。然後，由於再溶解的有機酸聚甘油酯會由溶劑再度析出，而會有糊劑黏度逐時增加這樣的不良狀況發生的情形。

因此，本實施形態中，從助焊劑的黏度或糊劑黏度的逐時安定性的層面來考量，溶劑希望使用對於水溶性高的有機酸聚甘油酯表現出優異溶解性的溶劑，亦即SP值滿足所希望的範圍的溶劑。SP值是代表溶劑的溶解性的指標，由Hildebrand所提倡，依照正則溶液論所定義的溶解度參數(Solubility Parameter；SP)。此外，本說明書中所揭示的SP值，是根據Fedors的公式計算出的SP值(單位：(cal/cm³)^1/2)。

具體而言，宜使用滿足SP值在10~20的範圍的溶劑。在所使用的溶劑的SP值未達下限值10的情況，會有有機酸聚甘油酯無法充分溶解，助焊劑的黏度或糊劑黏度的逐時安定性變差，逐時增黏(黏性的增加)顯著的情形。另一方面，若溶劑的SP值超過上限值20，則會有助焊劑其中所含的一個成分的後述活性劑的反應性變高，與糊劑中所含有的焊粉發生反應而造成糊劑逐時增黏(黏性的增加)顯著、或糊劑的熔融性降低的情形。

其中，所使用的溶劑的SP值在10~17的範圍為特別合適。

本實施形態所使用的界面活性劑為非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑或兩性界面活性劑。

非離子系界面活性劑，可例示聚氧伸乙基月桂基醚等的聚氧伸烷基烷醚、聚伸烷二醇、聚氧伸烷基烯基醚、聚氧伸烷基衍生物等的醚型非離子系界面活性劑；雙(2-羥乙基)月桂胺等的(2-羥乙基)烷基胺、三乙醇等的醇胺、聚氧伸乙基烷基胺、N,N’,N’-參(2-羥乙基)-N-烷基-1,3-二胺基烷、N,N’,N’-聚氧伸乙基-N-烷基-1,3-二胺基烷、聚氧伸丙基聚氧伸乙基烷基胺等的烷基胺醚型非離子系界面活性劑；脂肪酸酯、乙二醇脂肪酸酯、去水山梨醇脂肪酸酯等的酯型非離子系界面活性劑；聚氧伸乙基去水山梨醇脂肪酸酯、聚氧伸乙基山梨醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、聚氧伸乙基脂肪酸酯、聚氧伸乙基硬化蓖麻油、烷基烷醇醯胺等的醚酯型非離子系界面活性劑；N-醯基胺基酸酯、N-醯基麩胺酸酯、焦麩胺酸酯等的胺基酸衍生物型非離子系界面活性劑。其他還可列舉乙氧基苯酚、聚矽氧系界面活性劑、氟系界面活性劑作為非離子系界面活性劑。

另外，陽離子系界面活性劑，可例示月桂基三甲基氯化銨等的4級銨鹽等的烷基胺鹽等的界面活性劑。

另外，陰離子系界面活性劑，可例示聚氧伸乙基月桂基醚硫酸鈉等的聚氧伸乙基烷醚硫酸鹽、芳香族磷酸酯等的脂肪族磷酸酯、二辛基磺酸基琥珀酸鈉、硫酸醇鈉、烷基硫酸鹽、烷基苯磺酸鹽、脂肪酸鹽、萘磺酸福馬林縮合物等的界面活性劑。

此外，兩性界面活性劑，可例示月桂基甜菜鹼等的烷基甜菜鹼、脂肪酸醯胺烷基醋酸甜菜鹼、脂肪酸胺基醋酸甜菜鹼、烷基胺氧化物等的界面活性劑。

另外，助焊劑中，在含有上述的有機酸聚甘油酯、搖變劑、溶劑、界面活性劑的同時，還可含有活性劑或抗氧化劑等。

活性劑可使用胺、有機酸、氫鹵酸胺鹽、有機酸銨鹽、有機酸胺鹽、鹵化銨、有機鹵化合物等。

胺可列舉乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、3,4-二羥基苄胺、甲基二乙醇胺、二苯基胍、胺基丙醇、聚氧伸乙基油胺、聚氧伸乙基月桂胺、聚氧伸乙基硬脂胺、甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、丙胺、二丙胺、三異丙胺、異丙胺、二異丙胺、三正丙胺、正丁胺、異丁胺、第三丁胺、二正丁胺、三正丁胺、正己胺、三正己胺、辛胺、十二烷基胺、硬脂胺、甲氧基丙胺、二甲基己胺、烯丙基胺、二烯丙基胺、2-溴乙胺、1,3-二-鄰三胍、二甲基胺基丙胺、二丁基胺基丙胺、乙基己基胺、乙氧基丙胺、乙基己氧基丙胺、吡啶、4-溴吡啶、哌啶、2,6-二甲基哌啶、哌可啉、苯胺、二甲胺、乙苯胺、2,4,6-三甲基苯胺、嗎啉、甲基嗎啉、乙基嗎啉、乙基萘胺、3-胺基-1-丙烯、環己基胺、二環己基胺、環己基二甲胺、環己基二乙烯胺、環己基甲基乙胺、環己基二正丙胺、環己基二異丙胺、環己基二正丁胺、環己基二異丁胺、環己基二戊胺、環己基二己胺、二環己基甲胺等。

另外，有機酸可列舉蟻酸、醋酸、丙酸、酪酸、異酪酸、纈草酸、異纈草酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、十五烷基酸、棕櫚酸、珠光子酸、硬脂酸、油酸、亞麻油酸、蘇子油酸、結核硬脂酸、花生酸、花生油酸、二十碳五烯酸、山萮酸、二十二碳六烯酸、木蠟酸、杜鵑花酸、栓酸、泌脂酸、酞酸、蟲臘酸、褐煤酸、蜂花酸、水楊酸、没食子酸、安息香酸、酞酸、桂皮酸、蜜石酸、草酸、乳酸、酒石酸、馬來酸、富馬酸、丙二酸、琥珀酸、蘋果酸、檸檬酸、烏頭酸、戊二酸、己二酸、對苯二甲酸、異酞酸、2,6-萘二甲酸等。

另外，氫鹵酸胺鹽可列舉上述胺之氫氯酸鹽或氫溴酸鹽。有機酸銨鹽可列舉氨與上述有機酸的鹽。有機酸胺鹽可列舉上述胺與上述有機酸的鹽。

另外，有機鹵化合物可列舉鹵化烷基、鹵化醇、鹵化酯、鹵化羧酸、鹵化酮、鹵化醯胺、鹵化醚等。

鹵化烷基的具體例子，可列舉1-溴-3-甲基-1-丁烯、1,4-二溴丁烯、1-溴-1-丙烯、2,3-二溴丙烯、1,1-二溴四氯乙烷、1,2-二溴-1-苯基乙烷、1,2-二溴苯乙烯、1,2,5,6,9,10-六溴環十二烷、2,2-雙[4-(2,3-二溴丙基)-3,5-二溴苯基]丙烷、α,β-二溴乙苯等。

鹵化醇的具體例子，可列舉1-溴-2-丙醇、3-溴-1-丙醇、3-溴-1,2-丙二醇、1,3-二溴-2-丙醇、1,4-二溴-2,3-丁二醇、2,3-二溴-1-丙醇、1-溴-2-丁醇、1,4-二溴-2-丁醇、2,3-二溴-2-丙醇、1,4-二溴-2-丁二醇、2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇、9,10,12,13,15,16-六溴硬脂醯醇、9,10,12,13-四溴硬脂醯醇等。

鹵化酯的具體例子，可列舉溴醋酸乙酯、α-溴辛酸乙酯、α-溴丙酸乙酯、β-溴丙酸乙酯、α-溴醋酸乙酯、9,10,12,13,15,16-六溴硬脂酸甲酯、9,10,12,13,15,16-六溴硬脂酸乙酯、9,10,12,13-四溴硬脂酸、9,10,12,13-四溴硬脂酸甲酯、9,10,12,13-四溴硬脂酸乙酯等。

另外，鹵化羧酸的具體例子，可列舉2,3-二溴琥珀酸、2-溴琥珀酸、2,2-二溴己二酸、9,10,12,13,15,16-六溴硬脂酸、雙(2,3-二溴丙基)琥珀酸酯、雙(2,3-二溴丙基)鄰苯二甲酸酯、雙(2,3-二溴丙基)對苯二甲酸酯、雙(2,3-二溴丙基)對苯二甲酸醯胺、參(2,3-二溴丙基)偏苯三甲酸酯、4-溴甲基苄基硬脂酸酯、2,4-雙溴甲基苄基硬脂酸酯、四(2,3-二溴丙基)焦蜜石酸酯等。

鹵化酮的具體例子，可列舉2,4-二溴苯乙酮等。

鹵化醯胺的具體例子，可列舉雙(2,3-二溴丙基)鄰苯二甲酸醯胺、參(2,3-二溴丙基)偏苯三甲酸醯胺、四(2,3-二溴丙基)焦蜜石酸醯胺、雙(2,3-二溴丙基)酒石醯胺、N,N’-雙(2,3-二溴丙基)琥珀醯胺、N,N,N’,N’-四(2,3-二溴丙基)琥珀醯胺等。

此外，鹵化醚的具體例子，可列舉三羥甲基丙烷雙(2,3-二溴丙基)醚、4-棕櫚醯氧基苄基溴、4-肉豆蔻醯氧基苄基溴、4-月桂醯氧基苄基溴、4-十一醯氧基苄基溴等。

抗氧化劑可列舉酚系抗氧化劑、磷系抗氧化劑、硫系抗氧化劑或胺系抗氧化劑等。

水溶性助焊劑100質量%中，有機酸聚甘油酯佔的比例係以定在10質量%以上未達50質量%為佳，15~45質量%為特佳。另外，溶劑的比例宜為30~60質量%、搖變劑的比例宜為1~10質量%、活性劑的比例宜為0.1~10質量%、抗氧化劑的比例宜為1~10質量%。

此外，水溶性助焊劑100質量%中，界面活性劑佔的比例，如上述般，為0.1~20.0質量%，宜為1.0~10.0質量%。

在有機酸聚甘油酯的比例未達下限值10質量%的情況，糊劑的流動性、對基板的點焊性等降低，因此會有印刷後的凸塊形狀不良等的不良狀況發生的情形。另一方面，若有機酸聚甘油酯的比例超過上限值(50質量%以上的情況)，則助焊劑的黏度變得過高，隨著如此，糊劑黏度也會變高，會有印刷後的凸塊發生形狀不良、或糊劑無法由遮罩開口部排出而並未形成凸塊，所謂遺漏等的不良狀況發生的情形。

另外，在溶劑的比例未達下限值30質量%的情況，助焊劑的黏度變高，隨著如此，糊劑黏度變得過高，會有上述凸塊形狀不良或遺漏等的不良狀況發生的情形。另一方面，若溶劑的比例超過上限值60質量%，則助焊劑的黏度變低，隨著如此，糊劑的黏度變得過低，會有糊劑中的焊粉沉降分離等的不良狀況發生的情形。

另外，在搖變劑的比例未達下限值1質量%的情況，會有作為焊膏的形狀保持性降低，相鄰凸塊彼此連結，所謂橋接等的不良狀況發生的情形。另一方面，若搖變劑的比例超過上限值10質量%，則助焊劑的黏度變高，隨著如此，糊劑黏度變得過高，會有上述凸塊的形狀不良或遺漏等的不良狀況發生的情形。

另外，在活性劑的比例未達下限值0.1質量%的情況，焊粉不會熔融，會有無法得到足夠接合強度的情形。另一方面，若活性劑的比例超過上限值10質量%，則在保管中活性劑容易與焊粉反應，因此會有焊膏的保存安定性降低的情形。

另外，在抗氧化劑的比例未達下限值1質量%的情況，焊粉與助焊劑成分容易反應，因此會有焊膏的保存安定性降低的情形。另一方面，若抗氧化劑的比例超過上限值10質量%，則會有焊粉的熔融性降低的情形。

此外，在界面活性劑的比例未達下限值0.1質量%的情況，在製成焊膏時，糊劑變得不易流動，在基板上形成多個焊接凸塊時，會產生凸塊並未形成的遺漏凸塊。另外，若界面活性劑的比例超過上限值20.0質量%，則在製成焊膏時糊劑變得容易流動，形成焊接凸塊時，相鄰凸塊彼此連結，發生所謂的橋接。

在使用以這樣的方式得到的助焊劑來調製焊膏時，是將助焊劑與焊粉以所希望的比例混合。

所使用的焊粉並不受特別限定，可使用一般以錫為主成分的焊粉等。可列舉例如Sn-Pb系焊料(組成Sn：Pb=63：37質量%等)、Sn-Pb-Ag系焊料(組成Sn：Pb：Ag=62：36：2質量%等)、Sn-Pb-Bi系焊料(組成Sn：Pb：Bi =57：40：3質量%等)、Sn-Pb-Sb系焊料(組成Sn：Pb：Sb=8：86：6質量%等)、Sn-Ag系焊料(組成Sn：Ag=97.7：2.3質量%等)、Sn-Cu系焊料(組成Sn：Cu=98.3：0.7質量%等)、Sn-Ag-Cu系焊料(組成Sn：Ag：Cu=96.5：3：0.5質量%等)、Au-Sn系的高溫焊料(組成Au：Sn=75~85：25~15質量%、及組成Au：Sn=5~15：95~85質量%，尤其是組成Au：Sn=78~80：22~20質量%、及組成Au：Sn=10：90質量%等)、Au-Si系的高溫焊料(組成Au：Si=81.4：18.6質量%等)、Au-Ge系的高溫焊料(組成Au：Ge=92.6：7.4質量%等)、Sn-Pb系的高溫焊料(組成Sn：Pb=5：95質量%等)，其他還有Zn-Sn系焊料(組成Zn：Sn=9：91質量%等)、In-Sn系焊料(組成In：Sn=52：48質量%等)、Bi-Sn系焊料(組成Bi：Sn=58：42質量%等)、Sb-Sn系焊料(組成Sb：Sn=5：95質量%等)、Al-Zn系焊料(組成Al：Zn=5：95質量%等)等。

另外，焊粉的平均粒徑只要在一般的焊膏所使用的範圍內，則不受特別限定，適合使用例如在0.1μm~1mm的範圍的焊粉。此外，若考慮狹間距印刷等，則焊粉的平均粒徑係以在0.1μm~50μm的範圍內為佳。此外，若考慮微細的凸塊形成等，則以在1μm~20μm的範圍內為較佳。

在本說明書之中，平均粒徑是指使用雷射繞射散射式粒徑分布測定裝置(堀場製作所公司製，型號：Partica LA-950)所測得的體積基準的平均粒徑D₅₀。

調製焊膏時助焊劑的混合量，宜調整成調製後的糊劑100質量%中本實施形態之助焊劑佔的比例成為3~60質量%的量。在助焊劑的比例未達下限值3質量%的情況，助焊劑的量少，因此會有難以糊劑化、或焊粉不熔融等的不良狀況發生的情形。另一方面，若助焊劑的比例超過上限值60質量%，則會有糊劑中所含有的焊粉的量變少，無法得到熔融後所必要的焊料量的情形。

此外，調製焊膏時的助焊劑的混合量，宜調整成在調製後的糊劑100體積%中，本實施形態的助焊劑佔的比例成為19~95體積%的量。本實施形態的助焊劑的比例，較佳為31~91體積%，最佳為40~83體積%。

以這種方式調製出的焊膏使用了本實施形態之焊膏用水溶性助焊劑，因此可維持適合於凸塊形成或狹間距印刷的良好印刷性或熔融性，而且只以水即可進行迴焊後的洗淨，實裝過程中的安全衛生層面或環境層面等表現優異。因此，此焊膏尤其在FC焊接技術等的實裝技術之中適合使用。

[實施例]

接下來對本發明的實施例以及比較例作詳細說明。

<實施例1~54、比較例2~25>

分別準備有機酸聚甘油酯、搖變劑、及溶劑、活性劑、作為抗氧化劑的酚系抗氧化劑、界面活性劑。將該等依照以下的表2~表7所示的比例摻合，藉由混合、攪拌，得到助焊劑。

此外，表2~表7中，分類A~F所表示的有機酸聚甘油酯、分類A、B所表示的搖變劑、分類A~D所表示的溶劑、分類A、B所表示的活性劑揭示於以下的表1。

表5~表7中，分類A~E所表示的界面活性劑為：醚型非離子系界面活性劑的聚氧伸乙基月桂基醚(分類A)、同樣是醚型非離子系界面活性劑的雙(2-羥乙基)月桂胺(分類B)、陽離子系界面活性劑的月桂基三甲基氯化銨(分類C)、陰離子系界面活性劑的聚氧伸乙基月桂基醚硫酸鈉(分類D)、兩性界面活性劑的月桂基甜菜鹼(分類E)亦揭示於表1。

表1中，有機酸聚甘油酯名稱的末尾所記載的數字代表聚甘油的聚合數。

此外，在比較例2、比較例11~14、比較例21、比較例23及比較例24中，並未摻合界面活性劑。

<比較例1>

使用松脂(聚合松脂)來代替有機酸聚甘油酯類，並將松脂、搖變劑、溶劑、活性劑、抗氧化劑、及界面活性劑依照以下的表4及表7所示的比例摻合，除此之外與實施例1同樣地得到助焊劑。此比較例1所得到的助焊劑不含聚甘油酯類。

<比較測試及評估>

使用實施例1~54及比較例1~25所得到的助焊劑，進行以下(i)~(iii)的評估。將這些結果揭示於表8~表10。表8~表10中亦揭示了所使用的焊粉種類。

(i)凸塊印刷性(基板)：

準備兩種焊粉，調製出兩種焊膏。

首先準備平均粒徑為8μm的Sn-Ag-Cu系焊粉(組成：Sn 96.5質量%、Ag 3.0質量%、Cu 0.5質量%)。藉由將此焊粉89.0質量份與分別由實施例1~49、52、比較例1~22得到的助焊劑11.0質量份在室溫下攪拌、混合，而調製出焊膏。若將焊膏定為100體積%，則Sn-Ag-Cu系焊粉的比例為52.3體積%，助焊劑的比例為47.7體積%。在表8~表10之中，將該焊粉記載為「SAC305」。

接下來，準備平均粒徑為8μm的Au-Sn系焊粉(組成：Au 78.0質量%、Sn 22.0質量%)。藉由將此焊粉94.0質量份與實施例50、51、53、54、比較例23~25分別得到的助焊劑6.0質量份在室溫下攪拌、混合，調製出焊膏。若將焊膏定為100體積%，則Au-Sn系焊粉的比例為52.5體積%，助焊劑的比例為47.5體積%。在表9及表10之中，將此焊粉記載為「Au22Sn」。

此外，焊粉的平均粒徑是使用雷射繞射散射式粒徑分布測定裝置(堀場製作所製，型號：Partica LA-950)所測得的體積基準的平均粒徑D₅₀。

藉由使用具備設置了多個開口部的鍍鎳製金屬遮板(外形尺寸：縱300mm×橫3000mm×厚度20μm、開口直徑

：75μm、開口部間距：100μm)的小型半自動絲網印刷機，將上述焊膏印刷在基板(尺寸：縱60mm×橫60mm×厚度0.8mm)上，在基板上形成焊接凸塊。此外，上述基板具備了設置於基板的一面且厚度為約50μm的銅箔、及設置於該銅箔上且形成了貫通至銅箔的多個開口部的阻劑膜(膜厚15μm，開口直徑

65μm，開口部間距100μm)。

形成於上述基板上的焊接凸塊20,000個中，測量並未形成凸塊的遺漏凸塊的數目、及相鄰凸塊彼此連結成的橋接的數目。將遺漏凸塊的數目及橋接的數目分別為5以下的情況定為合格(pass)。

(ii)凸塊熔融性(基板)：

使用迴焊爐(Malcom公司製，型號：SRS-1C)，依照以下條件將在上述凸塊印刷性測試形成焊接凸塊的基板加熱，使焊接凸塊熔融。

關於藉由使用實施例1~49、比較例1~22的Sn-Ag-Cu系焊粉的焊膏所形成的焊接凸塊，是將基板在氮氣環境中，以1.5℃/s的昇溫速度由室溫昇溫至150℃，在150℃下預備乾燥2分鐘。接下來，以1.5℃/s的昇溫速度由150℃昇溫至230℃的溫度，在230℃的溫度下加熱5秒鐘。藉此使基板上的焊接凸塊熔融。

另外，關於藉由使用實施例50、51、53、54、比較例23~25的Au-Sn系焊粉的焊膏所形成的焊接凸塊，是以1.5℃/s的昇溫速度由室溫昇溫至220℃，在220℃下預備乾燥2分鐘。接下來，以1.5℃/s的昇溫速度由220℃昇溫至300℃的溫度，在300℃的溫度下加熱5秒鐘。藉此使基板上的焊接凸塊熔融。

以目視觀察迴焊後的外觀，將凸塊周邊並未觀察到未凝集的焊料確認的情況評為「良好」(good)，觀察到未凝集的焊料的情況評為「不良」(bad)。

(iii)助焊劑洗淨性(基板)：

使用熱板，將裝在100ml的玻璃製燒杯中的50ml離子交換水加熱至60℃。在裝有此60℃的離子交換水的燒杯中放入經過上述熔融性測試的基板，進一步將整個燒杯置於超音波洗淨器內，施加超音波5分鐘。然後，將基板由燒杯取出，以空氣噴槍將水除去。接下來，使用乾燥器，在50℃的溫度下使其乾燥5分鐘。

以掃描式電子顯微鏡(SEM；日本電子公司製，型號：JSM-6510LV)的反射電子像來觀察迴焊及洗淨後的凸塊部分，確認有機成分殘渣的有無。根據此時的有機成分殘渣的有無或其程度，依照以下的3階段進行評估。

將大致皆無殘渣的情況評為「優良」(excellent)。相對於凸塊表面積100%，確認有未達5%的殘渣的情況評為「良好」(good)。相對於凸塊表面積100%，確認有5%以上的殘渣的情況評為「不良」(bad)。

由表8~表10明顯可知，若將實施例1~54 與比較例1~25加以比較，則助焊劑的成分使用松脂的比較例1，凸塊印刷性的評估為「良好」。但是，只以水無法充分洗淨，助焊劑洗淨性的評估為「不良」的結果。

另外，使用硬化蓖麻油的比較例15~20、22、25，藉由使用有機酸聚甘油酯作為樹脂成分，在助焊劑洗淨性的評估中，任一者可得到「良好」或「優良」的結果，另外，凸塊印刷性的評估中，遺漏凸塊數滿足合格基準。但是，橋接數不滿足合格基準。

另外，助焊劑的成分中含有有機酸聚甘油酯與特定搖變劑然而不含界面活性劑的比較例2、11~14、21、23、24，及分別含有界面活性劑0.05質量%的比較例3、5，凸塊熔融性與助焊劑洗淨性分別滿足合格基準。但是，雖然在製成焊膏時，糊劑不易流動、橋接並未發生，然而遺漏凸塊數為8~57，而未達合格基準。

另外，助焊劑的成分中含有有機酸聚甘油酯與特定搖變劑然而分別含有界面活性劑25.0質量%的比較例4、6~10，凸塊熔融性與助焊劑洗淨性分別滿足合格基準。但是，在製成焊膏時，糊劑容易流動，凸塊間的橋接數未達合格基準。

相對於此，使用有機酸聚甘油酯作為樹脂成分，使用特定搖變劑，並以特定量含有界面活性劑的實施例1~54，凸塊熔融性與助焊劑洗淨性可得到高的評價。非離子系界面活性劑的含量為0.1質量%的實施例1，遺漏凸塊數為「2」。陰離子系界面活性劑的含量為0.2質量%的實施例9、22，遺漏凸塊數為「4」或「3」。非離子系與陽離子系併計界面活性劑的含量為0.2質量%的實施例11、24，遺漏凸塊數為「2」或「1」。其以外的實施例2~8、10、12~21、23、25~54，遺漏凸塊數為「0」。像這樣，全部的實施例1~54的遺漏凸塊數皆合格。

另外，非離子系界面活性劑的含量為20.0質量%的實施例3，橋接數為「4」。其他種類的非離子系界面活性劑的含量為20.0質量%的實施例7、20，橋接數為「2」。兩性界面活性劑的含量為15.0質量%的實施例10、23，橋接數為「4」或「2」。非離子系與陰離子系合計的界面活性劑的含量為15.0質量%的實施例12、25，橋接數為「2」。陽離子系與陰離子系合計的界面活性劑的含量為20.0質量%的實施例14、27，橋接數為「4」。其以外的實施例1、2、4~6、8、9、11、13、15~19、21、22、24、26、28~54，橋接數為「0」。像這樣，全部的實施例1~54的橋接數皆合格。

[產業上的可利用性]

本發明之焊膏用水溶性助焊劑可廣泛利用於電子零件的實裝(尤其是如FC焊接技術般必須進行凸塊形成或狹間距印刷等的實裝技術)、其他零件的接合等。

Claims

一種焊膏用水溶性助焊劑，其特徵為：含有常溫下為固體的界面活性劑的有機酸聚甘油酯、搖變劑、及溶劑，前述搖變劑為亞苄基山梨醇或亞苄基山梨醇衍生物，在水溶性助焊劑100質量%中，以0.1~20.0質量%的量含有常溫下為液體的界面活性劑。
如申請專利範圍第1項之焊膏用水溶性助焊劑，其中前述有機酸聚甘油酯的HLB值為10~19。
如申請專利範圍第1或2項之焊膏用水溶性助焊劑，其中前述有機酸聚甘油酯為選自月桂酸聚甘油酯、硬脂酸聚甘油酯、異硬脂酸聚甘油酯、倍半硬脂酸聚甘油酯、二異硬脂酸聚甘油酯、肉豆蔻酸聚甘油酯、棕櫚酸聚甘油酯、油酸聚甘油酯、山萮酸聚甘油酯、及辛酸聚甘油酯所構成的群中之1種或2種以上。
如申請專利範圍第1~3項中任一項之焊膏用水溶性助焊劑，其中前述溶劑之SP值為10~20。
一種焊膏，其係含有如申請專利範圍第1~4項中任一項之焊膏用水溶性助焊劑、及焊粉。