TW201908047A - 焊接用助焊劑及焊膏 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種焊接用助焊劑及焊膏；也就是說，在助焊劑中而包含用以得到加熱之下垂抑制效果之必要量之觸變劑之時，助焊劑之殘渣量變多，在適用於藉由無洗淨而進行使用之用途時，在焊接部位之周邊，殘留許多量之來自於觸變劑而造成之助焊劑殘渣，對於化學･電氣之可靠性，造成影響。又，在洗淨助焊劑殘渣而進行使用之用途，洗淨性係變差。 因此，焊接用助焊劑係多醣類、改質多醣類或者是由多醣類改質至改質多醣類之改質途中之未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維，相對於助焊劑之全量，含有50wt ppm以上、3000wt ppm以下。

Description

焊接用助焊劑及焊膏

本發明係關於一種使用於焊接之焊接用助焊劑以及包含焊接用助焊劑和金屬粉之焊膏。

一般而言，使用於焊接之助焊劑係呈化學地除去存在於焊接和成為焊接對象之接合對象物之金屬表面之金屬氧化物，具有可以在兩者之境界來移動金屬元素之效能。因此，可以藉由使用助焊劑，進行焊接，而在焊接和接合對象物之金屬表面之間，形成金屬間化合物，得到牢固之接合。

在此種焊接用助焊劑和包含金屬粉之焊膏，藉由包含於助焊劑之觸變劑，而在焊膏，賦予觸變性。又，抑制在藉由加熱而進行熔融之際之焊膏之下垂。

作為觸變劑係使用羥基硬脂酸雙醯胺等之脂肪族醯胺、海狸香蠟等之蠟（脂肪族酯）、聚乙二醇、聚伸乙基氧化物等之合成高分子化合物（例如參考專利文獻1）。

又，作為觸變劑係使用甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素等之半合成高分子化合物（例如參考專利文獻2）。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2013－78799號公報（段落0028） 專利文獻2：日本特開2011－104638號公報（段落0049）

[發明所欲解決的課題]

在助焊劑之成分，包含由於焊接之加熱而無分解、蒸發之成分，在焊接後，成為助焊劑之殘渣而殘留於焊接部位之周邊。包含成為觸變劑之成分係也成為助焊劑之殘渣，

在習知之助焊劑，在包含用以得到加熱之下垂抑制效果之必要量之觸變劑之時，助焊劑之殘渣量變多，在適用於藉由無洗淨而進行使用之用途時，在焊接部位之周邊，殘留許多量之來自於觸變劑而造成之助焊劑殘渣，對於化學･電氣之可靠性，造成影響。又，在洗淨助焊劑殘渣而進行使用之用途，洗淨性係變差。

本發明係為了解決此種課題而完成的，其目的係提供抑制對於助焊劑殘渣之影響而得到加熱之下垂抑制效果之焊接用助焊劑以及包含該焊接用助焊劑和金屬粉之焊膏。 [用以解決課題的手段]

發現藉由在助焊劑中，包含極微量之成為天然高分子之多醣類、改質多醣類之改質多醣類或者是由多醣類改質至改質多醣類之改質途中之未完全改質多醣類而組成之奈米纖維來使用該助焊劑而進行焊接之時，可以抑制加熱之下垂。

因此，本發明係焊接用助焊劑，多醣類、改質多醣類或者是由多醣類改質至改質多醣類之改質途中之未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維係相對於助焊劑之全量，含有50wt ppm以上、3000wt ppm以下。

多醣類、改質多醣類或者是未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維係最好是相對於助焊劑之全量，含有100wt ppm以上、500wt ppm以下。

又，多醣類、改質多醣類或者是未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維係纖維素、木質纖維素、烷基纖維素、羥烷基纖維素、順丁烯二酸改質纖維素、甲殼質、殼聚糖之任何一種或者是2種以上之組合而組成之奈米纖維。

此外，本發明係焊膏，包含前述之焊接用助焊劑和金屬粉。 [發明效果]

在本發明，可以抑制由於焊接時之加熱而造成之加熱下垂。又，比較於僅藉由觸變劑而實現加熱之下垂抑制效果之狀態，在多醣類、改質多醣類或者是未完全改質多醣類中之1種以上來組成之奈米纖維之含有量而含有觸變劑之狀態下，可以減少配合觸變劑之含有量。

可以藉由比起習知之觸變劑，更加地減少多醣類、改質多醣類或者是未完全改質多醣類中之1種以上來組成之奈米纖維之含有量，而減少助焊劑之殘渣。

可以藉此而使得本發明，也適用在無需要助焊劑殘渣之洗淨之用途和需要助焊劑殘渣之洗淨之用途之任何一種。

[用以實施發明的形態] ＜本實施形態之焊接用助焊劑之一例＞

本實施形態之焊接用助焊劑係多醣類、改質多醣類或者是未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維，相對於助焊劑之全量，包含50wt ppm以上、3000wt ppm以下。多醣類、改質多醣類或者是未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維之含有量係最好是100wt ppm以上、500wt ppm以下。多醣類、改質多醣類或者是未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維係可以是1種以上之多醣類、1種以上之改質多醣類或者是1種以上之未完全改質多醣類之任何一種。又，可以是1種以上之多醣類和1種以上之改質多醣類之組合、1種以上之多醣類和1種以上之未完全改質多醣類之組合以及1種以上之改質多醣類和1種以上之未完全改質多醣類之組合。此外，也可以是1種以上之多醣類、1種以上之改質多醣類和1種以上之未完全改質多醣類之組合。

多醣類、改質多醣類或未完全改質多醣類係纖維素、木質纖維素、烷基纖維素、羥烷基纖維素、順丁烯二酸改質纖維素、甲殼質、殼聚糖之任何一種或者是2種以上之組合。奈米纖維係這些微細化成為數nm程度之纖維幅寬、數百nm程度之纖維長度。

焊接用助焊劑係包含助焊劑組合物。助焊劑組合物係有機酸、胺、胺鹵化氫酸鹽、有機鹵化合物、觸變劑、松香、溶劑、界面活性劑、基底劑、高分子化合物、矽烷偶合劑、著色劑之任何一種或者是2種以上之組合。

作為有機酸係列舉琥珀酸、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－雙羥基甲基丙酸、酒石酸、蘋果酸、乙二醇酸、二乙二醇酸、硫代乙二醇酸、二硫代乙二醇酸、硬脂酸、1,2－羥基硬脂酸、棕櫚酸、油酸等。

作為胺係列舉乙胺、三乙胺、伸乙基二胺、三伸乙基四胺、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－氰乙基－2－甲基咪唑、1－氰乙基－2－十一烷基咪唑、1－氰乙基－2－乙基－4－甲基咪唑、1－氰乙基－2－苯基咪唑、1－氰乙基－2－十一烷基咪唑三苯六甲酸酯、1－氰乙基－2－苯基咪唑三苯六甲酸酯、2,4－二胺基－6－[2'－甲基咪唑基－（1'）]－乙基－s－三嗪、2,4－二胺基－6－[2'－十一烷基咪唑基－（1'）]－乙基－s－三嗪、2,4－二胺基－6－[2'－乙基－4'－甲基咪唑基－（1'）]－乙基－s－三嗪、2,4－二胺基－6－[2'－甲基咪唑基－（1'）]－乙基－s－三嗪異三聚氰酸加成物、2－苯基咪唑異三聚氰酸加成物、2－苯基－4,5－二羥甲基咪唑、2－苯基－4－甲基－5－羥甲基咪唑、2,3－二氫化－1H－吡咯并[1,2－a]苯并咪唑、1－十二烷基－2－甲基－3－苄基咪唑氯化物、2－甲基咪唑啉、2－苯基咪唑啉、2,4－二胺基－6－乙烯基－s－三嗪、2,4－二胺基－6－乙烯基－s－三嗪異三聚氰酸加成物、2,4－二胺基－6－甲基丙烯醯羥乙基－s－三嗪、環氧基－咪唑加成物、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'－羥基－5'－甲苯基）苯并三唑、2－（2'－羥基－3'－tert－丁基－5'－甲苯基）－5－氯苯并三唑、2－（2'－羥基－3',5'－二－tert－戊苯基）苯并三唑、2－（2'－羥基－5'－tert－辛苯基）苯并三唑、2,2'－伸甲基雙[6－（2H－苯并三唑－2－醯）－4－tert－辛基苯酚]、6－（2－苯并三唑基）－4－tert－辛基－6'－tert－丁基－4'－甲基－2,2'－伸甲基雙酚、1,2,3－苯并三唑、1－[N,N－雙（2－乙基己基）胺基甲基]苯并三唑、羧基苯并三唑、1－[N,N－雙（2－乙基己基）胺基甲基]甲基苯并三唑、2,2'－[[（甲基－1H－苯并三唑－1－醯）甲基]亞胺基]雙酚、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－乙基己基胺基）甲基]苯并三唑、2,6－雙[（1H－苯并三唑－1－醯）甲基]－4－甲基苯酚、5－甲基苯并三唑、5－苯基四唑等。

胺鹵化氫酸鹽係胺和鹵化氫發生反應之化合物，作為胺係列舉乙胺、伸乙基二胺、三乙胺、甲基咪唑、2－乙基－4－甲基咪唑等，作為鹵化氫係列舉氯、溴、碘之氫化物。

作為有機鹵化合物係列舉1－溴基－2－丁醇、1－溴基－2－丙醇、3－溴基－1－丙醇、3－溴基－1,2－丙烷二醇、1,4－二溴基－2－丁醇、1,3－二溴基－2－丙醇、2,3－二溴基－1－丙醇、2,3－二溴基－1,4－丁烷二醇、2,3－二溴基－2－丁烯－1,4－二醇等。

作為觸變劑係列舉蠟系觸變劑、醯胺系觸變劑。作為蠟系觸變劑係列舉例如箆麻硬化油等箆麻油。作為醯胺系觸變劑係列舉月桂酸醯胺、棕櫚酸醯胺、硬脂酸醯胺、山萮酸醯胺、羥基硬脂酸醯胺、飽和脂肪酸醯胺、油酸醯胺、芥酸醯胺、不飽和脂肪酸醯胺、p－甲苯甲烷醯胺、芳香族醯胺、伸甲基雙硬脂酸醯胺、伸乙基雙月桂酸醯胺、伸乙基雙羥基硬脂酸醯胺、飽和脂肪酸雙醯胺、伸甲基雙油酸醯胺、不飽和脂肪酸雙醯胺、m－苯二甲基雙硬脂酸醯胺、芳香族雙醯胺、飽和脂肪酸聚醯胺、不飽和脂肪酸聚醯胺、芳香族聚醯胺、取代醯胺、羥甲基硬脂酸醯胺、羥甲基醯胺、脂肪酸酯醯胺等。

作為基底劑係列舉聚乙二醇、松香等。作為松香係列舉例如樹膠松香、木材松香和妥爾油松香等之原料松香、以及由該原料松香而得到之衍生物。作為該衍生物係列舉例如精製松香、加氫松香、不均化松香、聚合松香和α,β不飽和羧酸改質物（丙烯化松香、順丁烯二化松香、富馬化松香等）、以及該聚合松香之精製物、氫化物和不均化物、以及該α,β不飽和羧酸改質物之精製物、氫化物和不均化物等，可以使用二種以上。又，除了松香系樹脂以外，還可以包含萜烯樹脂、改質萜烯樹脂、萜烯苯酚樹脂、改質萜烯苯酚樹脂、苯乙烯樹脂、改質苯乙烯樹脂、二甲苯樹脂和改質二甲苯樹脂而選出之至少一種以上之樹脂。作為改質萜烯樹脂係可以使用芳香族改質萜烯樹脂、加氫萜烯樹脂、加氫芳香族改質萜烯樹脂等。作為改質萜烯苯酚樹脂係可以使用加氫萜烯苯酚樹脂等。作為改質苯乙烯樹脂係可以使用苯乙烯丙烯樹脂、苯乙烯順丁烯二酸樹脂等。作為改質二甲苯樹脂係列舉苯酚改質二甲苯樹脂、烷基苯酚改質二甲苯樹脂、苯酚改質甲階酚醛型二甲苯樹脂、聚醇改質二甲苯樹脂、聚環氧乙烷加成二甲苯樹脂等。

作為溶劑係列舉水、醇系溶劑、乙二醇醚系溶劑、萜品醇類等。作為醇系溶劑係列舉異丙醇、1,2－丁烷二醇、異冰片環己醇、2,4－二乙基－1,5－戊烷二醇、2,2－二甲基－1,3－丙烷二醇、2,5－二甲基－2,5－己烷二醇、2,5－二甲基－3－己炔－2,5－二醇、2,3－二甲基－2,3－丁烷二醇、1,1,1－三（羥甲基）乙烷、2－乙基－2－羥甲基－1,3－丙烷二醇、2,2'－羥基雙（伸甲基）雙（2－乙基－1,3－丙烷二醇）、2,2－雙（羥甲基）－1,3－丙烷二醇、1,2,6－三羥基己烷、雙[2,2,2－三（羥甲基）乙基]醚、1－乙炔－1－環己醇、1,4－環己烷二醇、1,4－環己烷二甲醇、赤蘚醇、蘇糖醇、愈瘡木酚丙三醇醚、3,6－二甲基－4－辛烯－3,6－二醇、2,4,7,9－四甲基－5－癸炔－4,7－二醇等。作為乙二醇醚系溶劑係列舉二乙二醇單－2－乙基己基醚、乙二醇單苯基醚、2－甲基戊烷－2,4－二醇、二乙二醇單己基醚、二乙二醇二丁基醚、三乙二醇單丁基醚等。

作為界面活性劑係列舉聚羥基伸烷基乙炔乙二醇類、聚羥基伸烷基甘油基醚、聚羥基伸烷基烷基醚、聚羥基伸烷基酯、聚羥基伸烷基烷基胺、聚羥基伸烷基烷基醯胺等。 ＜本實施形態之焊膏之一例＞

本實施形態之焊膏係包含前述之焊接用助焊劑和金屬粉。金屬粉係最好是無包含Pb金屬粉之焊接，藉由Sn單體、或Sn－Ag系、Sn－Cu系、Sn－Ag－Cu系、Sn－Bi系、Sn－In系等、或者是在這些合金添加Sb、Bi、In、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Fe、Ni、Co、Au、Ge、P等之焊接之粉體而構成金屬粉。 ＜本實施形態之助焊劑及焊膏之作用效果例＞

在相對於助焊劑之全量而含有50wt ppm以上、3000wt ppm以下之多醣類、改質多醣類或者是未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維之焊接用助焊劑以及包含金屬粉之焊膏，可以抑制由於焊接時之加熱而造成之焊膏之加熱下垂。

向來，在包含焊接用助焊劑和金屬粉之焊膏，藉由包含於助焊劑之觸變劑，而在焊膏，賦予觸變性。又，抑制在藉由加熱而進行熔融之際之焊膏之下垂。

但是，在觸變劑之含有量相對於助焊劑之全量而成為3000wt ppm程度，無法得到加熱之下垂抑制效果。

可以藉此，而比較於僅藉由觸變劑而實現加熱之下垂抑制效果之狀態，在多醣類、改質多醣類或者是未完全改質多醣類中之1種以上來組成之奈米纖維之含有量而含有觸變劑之狀態下，可以減少配合觸變劑之含有量。

多醣類、改質多醣類或者是未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維係成為助焊劑之殘渣，但是，可以比起習知之觸變劑，藉由能夠減少含有量，而減少助焊劑之殘渣。

可以藉此而使得本實施形態之焊接用助焊劑，適用在使用於無需要助焊劑殘渣之洗淨之用途之低殘渣助焊劑，可以在此種低殘渣助焊劑以及包含低殘渣助焊劑和金屬粉之焊膏，在藉由樹脂而封裝接合於焊膏之接合對象物之間來固合接合對象物之際，可以提高助焊劑殘渣和樹脂之相溶性。又，即使是在無進行樹脂封裝之狀態，也可以提高化學･電氣可靠性。

又，本實施形態之焊接用助焊劑係可以適用在使用於洗淨助焊劑殘渣之用途之水溶性或樹脂系助焊劑，可以在此種水溶性或樹脂系助焊劑以及包含水溶性或樹脂系助焊劑和金屬粉之焊膏，提高助焊劑殘渣之洗淨性。 實施例

藉由以下之表1所示之組成而調合實施例和比較例之焊接用助焊劑，使用該焊接用助焊劑，調合焊膏，關於加熱之下垂而進行驗證。又，表1所示之組成率係wt（重量）％。

作為多醣類、改質多醣類或者是未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維係在實施例，使用纖維素奈米纖維。成為多醣類之纖維素係來自於木材、棉等之植物而造成之一般物質。纖維素係統合天然高分子鏈而形成奈米纖維，並且，集合該奈米纖維，形成纖維。纖維素奈米纖維係來自於植物纖維，因此，關於生產･廢棄之環境負荷係變小。

纖維素奈米纖維係由於處理之容易性，因此，作為一般工業用之纖維素奈米纖維係使用市面販賣者。作為纖維素奈米纖維之市面販賣品之具體例係列舉第一工業製藥股份有限公司製之RHEOCRYSTA 1－2SP。

纖維素奈米纖維之市面販賣品係藉由纖維素奈米纖維分散於溶劑中而進行凝膠化之形態，來提供纖維素奈米纖維。像這樣，將多醣類、改質多醣類或者是未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維來分散於溶劑中而進行凝膠化者，也稱為奈米纖維組合物。在表1，即使是關於纖維素奈米纖維之含有量、成為對於纖維素奈米纖維來進行凝膠化之狀態之溶劑以及水，也揭示含有量。

又，使用於實施例之纖維素奈米纖維、其奈米纖維組合物係由纖維素奈米纖維、溶劑和水而組成，在奈米纖維組合物之全量為100重量份之狀態下，包含2wt％之纖維素奈米纖維、1wt％之溶劑和97wt％之水。

又，助焊劑組合物係在實施例，在助焊劑組合物之全量為100重量份之狀態下，包含6wt％之有機酸、1wt％之胺、23wt％之醯胺系觸變劑和70wt％之溶劑。

焊接用助焊劑之纖維素奈米纖維之含有量係在合併奈米纖維組合物和助焊劑組合物之全量為100重量份之狀態下之比例。

又，焊膏中之金屬粉係Ag：3.0質量％、Cu：0.5質量％、殘餘部為Sn之Sn－Ag－Cu系之焊接合金，粒徑係ψ20～38μm。又，焊膏係焊接用助焊劑為11.5wt％、金屬粉為88.5wt％。 ＜加熱下垂之評價＞ （1）驗證方法

加熱下垂試驗係使用藉由記載於JIS Z 3284－3之圖6之規定之圖案而形成焊膏印刷部之不銹鋼製之金屬遮罩，在銅板，印刷焊膏，在除去金屬遮罩之後，進行150℃／10min之加熱處理，對於焊膏之加熱下垂性，進行數值化。金屬遮罩之厚度係0.2mm，焊膏印刷部係四角形之開口，大小係3.0×1.5mm。焊膏印刷部係以不同之間隔，來排列相同大小之複數個之開口，開口之間隔L係0.2－0.3－0.4－0.5－0.6－0.7－0.8－0.9－1.0－1.1－1.2mm。 （2）判定基準

圖1A、圖1B、圖1C係顯示加熱之下垂試驗結果之說明圖。藉由前述之規定間隔而印刷之焊膏係藉由在加熱後而無成為一體之最小間隔L1，來判定加熱之下垂。又，圖1A係纖維素奈米纖維之含有量為100wt ppm，圖1B係纖維素奈米纖維之含有量為2000wt ppm，圖1C係纖維素奈米纖維之含有量為0wt ppm之狀態。

○○：加熱下垂之試驗結果為0.6mm以下 ○：加熱下垂之試驗結果為1.0mm以下 ×：加熱下垂之試驗結果為超過1.0mm [表1]

在本發明，正如實施例1～實施例6所示而得知：在助焊劑之全量為100重量份之時，藉由以最大0.3wt％（＝3000wt ppm），來包含纖維素奈米纖維，而對於加熱之下垂，得到充分之效果，在最小0.005wt％（＝50wt ppm），發現效果。例如正如圖1A所示，在纖維素奈米纖維之含有量為100wt ppm之狀態下，在加熱後，無成為一體之最小間隔L1係0.6mm。又，正如圖1B所示，在纖維素奈米纖維之含有量為2000wt ppm之狀態下，在加熱後，無成為一體之最小間隔L1係1.0mm。

相對於此，在無包含纖維素奈米纖維而包含改質纖維素來作為助焊劑組合物中之觸變劑之比較例1，無法抑制加熱之下垂，為了得到加熱之下垂抑制效果，因此，必須包含數wt％以上、至少1wt％（＝10000wt ppm）之觸變劑。例如正如圖1C所示，在纖維素奈米纖維之含有量為0wt ppm之狀態下，在加熱後，無成為一體之最小間隔L1係1.2mm。

又，在包含0.5wt％（＝5000wt ppm）之纖維素奈米纖維之比較例2，無法抑制加熱之下垂。

得知：藉此而在包含添加纖維素奈米纖維之助焊劑和金屬粉之焊膏，可以藉由在助焊劑中，包含極微量之纖維素奈米纖維，而抑制焊膏之加熱下垂。

纖維素奈米纖維係成為助焊劑之殘渣，但是，可以比起習知之觸變劑，藉由能夠減少添加量，而減少助焊劑之殘渣，在適用於低殘渣助焊劑以及包含低殘渣助焊劑和金屬粉之焊膏之狀態下，可以提高樹脂封裝時之樹脂和助焊劑殘渣之相溶性。又，即使是在無進行樹脂封裝之狀態，也可以提高化學･電氣可靠性。此外，在適用於需要洗淨之水溶性或樹脂系助焊劑以及包含水溶性或樹脂系助焊劑和金屬粉之焊膏之狀態下，提高洗淨性。

L‧‧‧開口之間隔

L1‧‧‧最小間隔

〔圖1A〕係顯示加熱下垂之試驗結果之說明圖。 〔圖1B〕係顯示加熱下垂之試驗結果之說明圖。 〔圖1C〕係顯示加熱下垂之試驗結果之說明圖。

Claims (4)

1. 一種焊接用助焊劑，其特徵為：多醣類、改質多醣類或者是由多醣類改質至改質多醣類之改質途中之未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維係相對於助焊劑之全量，含有50wt ppm以上、3000wt ppm以下。
2. 如申請專利範圍第1項之焊接用助焊劑，其中多醣類、改質多醣類或者是由多醣類改質至改質多醣類之改質途中之未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維係相對於助焊劑之全量，含有100wt ppm以上、500wt ppm以下。
3. 如申請專利範圍第1或2項之焊接用助焊劑，其中多醣類、改質多醣類或者是由多醣類改質至改質多醣類之改質途中之未完全改質多醣類中之1種以上而組成之奈米纖維係纖維素、木質纖維素、烷基纖維素、羥烷基纖維素、順丁烯二酸改質纖維素、甲殼質、殼聚糖之任何一種或者是2種以上之組合而組成之奈米纖維。
4. 一種焊膏，其特徵為：包含如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之焊接用助焊劑和金屬粉。