TW201307374A - 助焊劑 - Google Patents
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Abstract
本發明係在提供可於形成助焊劑殘渣之焊接部，確實地抑制發生遷移之助焊劑。於與焊錫粉末混合生成錫膏之助焊劑，包含於焊接時附著於焊接部的表面，形成具有疏水性的披膜的量的膦酸酯。膦酸酯的添加量，以1質量%以上~30質量%以下為佳。此外，膦酸酯，以二乙基苄基膦酸酯、二乙基烯丙基膦酸酯、二乙基(對甲基苄基)膦酸酯或2-乙基己基，2-乙基己基膦酸酯之任一為佳。
Description
本發明係關於與焊錫粉末混合之助焊劑，特別是關於具有防止焊接後發生遷移的效果的助焊劑。
於構裝電子零件之印刷電路板等的電路板，配合電子零件的引線等的端子形成電極。電子零件與電路板的固定及電性連接，主要係以焊接進行。於如此之電路板，在電子零件的端子與電路板的電極的焊接部分，由於施加直流電壓的電極間附著水滴等的原因，有發生離子遷移(電化學遷移)的可能性。
離子遷移(以下，稱為遷移)，係於施加直流電壓的電極間，由陽極溶出的金屬離子在陰極接受電子，在陰極還原的金屬成長，因伸長到陽極的還原金屬，使兩極短路的現象。如此地，發生遷移，則會在電極之間發生短路，而失去作為電路板的功能。
然而，一般使用於焊接的助焊劑，係於焊錫會熔解的溫度，化學去除存在於焊錫及焊接對象之金屬表面之金屬氧化物，具有在兩者的境界可使金屬元素移動的功能，藉由使用助焊劑，於焊錫與焊接對象的金屬表面之間形成金屬間化合物，可得堅固的接合。
錫膏係混合焊錫粉末與助焊劑而得之複合材料。錫膏，係於印刷電路板等的電路板的電極或端子等的焊接部分，以印刷法或射出法塗佈。將零件搭載於塗佈有錫膏的焊接部上，以稱為回焊爐之加熱爐將基板加熱使焊錫熔融，而進行焊接。
於助焊劑，亦包含並不會因焊接的加熱而分解、蒸發的成分，於焊接之後殘留於焊接部的周邊成為助焊劑殘渣。在發生上述遷移的原因之一，可舉水滴對電極間的附著。含於助焊劑的主成分的松香(松脂)，具有潑水性，故以松香為主成分的助焊劑殘渣形成於焊接部，則即使水滴附著在助焊劑殘渣上，因松香的潑水效果，並不會立即發生遷移。
但是，於助焊劑殘渣產發破裂，則水分由助焊劑殘渣破裂的部分浸入助焊劑殘渣中，而該水分將成為誘發遷移的主要原因。
因此，因水滴等發生遷移的對策，由先前即採取使電路板的構造係水滴不會附著焊錫面的構造而進行。此外，於焊接面施行防濕塗層而進行。
另一方面，藉由助焊劑殘渣抑制發生遷移的技術，有
於助焊劑中添加脂肪酸酯的技術之提案(參照，例如專利文獻1)。
[專利文獻1]日本特開平11-077376號公報
於助焊劑中添加甘油的脂肪酸酯，則可使助焊劑殘渣具有延展性，於焊接後使焊接部暴露於惡劣的環境，可抑制助焊劑殘渣發生破裂。
但是，只是使助焊劑殘渣具有延展性，並不能抑制水分因殘渣破裂而浸入以外的原因所發生的遷移。即，發生遷移之其他的原因，可舉在於高溫、高濕的狀況下，因助焊劑殘渣的吸濕而殘渣的絕緣電阻下降，或吸濕的水分附著在電極間。
即使，藉由使助焊劑殘渣具有延展性，防止水分因助焊劑殘渣的破裂而浸入，無法抑制因助焊劑殘渣在如此之高溫、高濕的狀況下的吸濕而絕緣電阻下降，或因助焊劑殘渣的吸濕而水分附著於電極等而發生遷移。因此，即使助焊劑殘渣形成於焊接部而披覆焊接部，無法確實地抑制發生遷移。
此外，作為抑制發生遷移的對策，將電路板的構造作成防止水滴附著的構造或施以防濕塗層，將成提高組裝電路板的成本的原因。
本發明係為解決如此之課題而完成者，在於形成助焊劑殘渣的焊接部，不僅藉由助焊劑殘渣覆蓋焊接部，提供可確實地抑制發生遷移之助焊劑為目標。
本發明者們，著眼於膦酸酯對金屬的吸附性，發現藉由在與焊錫粉末混合生成錫膏之助焊劑添加膦酸酯，膦酸酯在焊接時吸附於焊錫等的金屬的表面，形成具有疏水性的披膜。
本發明係在於與焊錫粉末混合生成錫膏之助焊劑，係包含於焊接時助焊劑殘渣吸附於焊接部的表面，形成具有疏水性的披膜的量的膦酸酯的助焊劑。
膦酸酯的添加量，以1%以上~30%以下為佳。再者，%若無特別指定，係指質量%。此外，膦酸酯以二乙基苄基膦-酸酯、二乙基烯丙基膦酸酯、二乙基(對甲基苄基)膦酸酯、或2-乙基己基，2-乙基己基膦酸酯之任一為佳。
本發明的助焊劑，藉由添加具有對金屬的吸附性的膦酸酯，將本發明之助焊劑與焊錫粉末混合生成錫膏，使用該錫膏進行焊接，形成助焊劑殘渣，則膦酸酯吸附於形成助焊劑殘渣的焊接部的金屬表面，形成疏水性的披膜。
藉此，吸附於焊接部的疏水性膦酸酯的披膜，抑制水滴等附著於形成助焊劑殘渣之焊接部，即使焊接部暴露於惡劣的環境而發生助焊劑殘渣破裂之情形，亦可抑制水滴等附著於焊接部，而可抑制因水滴等的附著而發生遷移。
再者，於高溫．高濕的狀況下助焊劑殘渣吸濕，而助焊劑殘渣的絕緣電阻下降等的情形，或因助焊劑殘渣的吸濕而水分附著在電極等的情形，藉由吸附於焊接部之疏水性膦酸酯之披膜，可抑制發生遷移。因此，使用混合本發明之助焊劑的錫膏進行焊接的電路板，及構裝該電路板的電子機器可實現很高的可靠度。
此外，由於可藉由對助焊劑添加膦酸酯得到防止發生遷移的效果，故無需先前的電路板所需之水滴附著防止構造及防濕塗層，可減低組裝所需的成本。
本實施形態之助焊劑，係與焊錫粉末混合生成錫膏。本實施形態的助焊劑，包含於焊接時會吸附於焊錫等的金屬表面的膦酸酯。膦酸酯，以二乙基苄基膦酸酯、二乙基烯丙基膦酸酯、二乙基(對甲基苄基)膦酸酯或2-乙基己基，2-乙基己基膦酸酯之任一為佳。
於助焊劑，包含不會因焊接的加熱而分解、蒸發的成分，而於焊接後覆蓋焊接部地形成助焊劑殘渣。再者，於助焊劑添加既定量的膦酸酯的本實施形態的錫膏，膦酸酯在焊接時的加熱溫度並不會蒸發，而吸附於焊錫及以焊錫接合之電極等的金屬表面，於焊接部的表面形成疏水性的披膜。
藉由該披膜阻礙水滴與金屬的接觸，可抑制發生遷移。以於焊接部有助焊劑殘渣的狀態，於溫度變化大的環
境、反覆溫度變化的環境、受到衝擊的環境等，焊接部暴露於惡劣的環境時，即使助焊劑殘渣破裂而水分浸入，由於焊接部分的表面以疏水性的披膜覆蓋，可防止水分直接與焊接部的金屬部分接觸。
此外，於高溫．高濕的狀況下，助焊劑殘渣吸濕，而助焊劑殘渣的絕緣電阻下降等的情形，或者，因助焊劑殘渣的吸濕而水分附著於電極等的情形時，由於焊接部的表以疏水性的披膜覆蓋，可防止水分直接與焊接部的金屬部分接觸。藉此，可抑制發生遷移。
在此，藉由添加膦酸酯的量，使助焊劑殘渣的性狀變化，增加膦酸酯的添加量，則助焊劑殘渣會液狀化。因此，考慮焊接後的助焊劑殘渣的性狀，膦酸酯的添加量，以質量%，以1%以上~30%以下為佳。
以如下所示組成調合實施例與比較例之助焊劑，使用實施例及比較例之助焊劑調合錫膏，比較有無添加膦酸酯對防止發生遷移的效果。此外，比較添加膦酸酯的量與助焊劑殘渣的性狀的關係。
(1)助焊劑的組成
以如下表1所示組成調合實施例與比較例之助焊劑，焊錫粉末(組成：Sn-3Ag-0.5Cu粒度：25~36μm)，使質量%成89%地調合錫膏。再者，在於表1之組成率係質量%。
於表1中，二乙基苄基膦酸酯、二乙基烯丙基膦酸酯、二乙基(對甲基苄基)膦酸酯、2-乙基己基，2-乙基己基膦酸酯係膦酸酯之一例，選擇性地於各實施例添加。再者，比較例1，係為比較膦酸酯的添加量與助焊劑殘渣的性狀的關係，添加二乙基苄基膦酸酯作為膦酸酯之一例。比較例2，係未添加膦酸酯。
構成各實施例及比較例的助焊劑的成分，松香係主要具有去除金屬表面的氧化物的作用，二甘醇單己基醚，係具有使松香及其他的的添加劑溶解的作用。助焊劑的殘留成分，添加硬化蓖麻油作為黏度調整劑，添加二乙胺臭氫酸鹽作為活性劑。
(2)試驗方法
將表1所示實施例與比較例之錫膏，於電路板以間距0.5mm形成的電極提供印刷，之後，將具有與電極相同間距的引線的零件搭載於電路板上，以回焊爐進行焊接。然後，為進行加速惡化試驗，對焊接之電極間滴下去離子水，對引線之間施加8V的電壓，以實體顯微鏡邊觀察，邊測量發生遷移的時間。
(3)結果
將發生遷移的時間示於如下表2。
如上述之表2之實施例5所示，將膦酸酯以質量%添加1%，則與比較例2所示的膦酸酯與未添加時相比，發生遷移的時間變長，可知藉由添加膦酸酯可發揮防止發生遷移的效果。如實施例1~實施例4所示，使膦酸酯的添加量為10%左右，則可使發生遷移的時間變得充分長，可知可更加提升防止發生遷移的效果。
因此，膦酸酯的添加量，只要以質量%在1%以上即可，為提升防止發生遷移的效果，可知使膦酸酯的添加量以10%左右為佳。
另一方面，如比較例1所示，將膦酸酯的添加量以質量%定為30%時，雖然在形成助焊劑殘渣之焊接部會形成具有疏水性的披膜，但助焊劑殘渣的性狀會液狀化。即使，助焊劑殘渣液狀化，可維持防止發生遷移的效果。但是，在焊接後，垃圾附著在形成液狀化的助焊劑殘渣的焊接部等，而有引起電極間的絕緣電阻下降，損及電路的電性可靠度等之於。
因此，考慮防止發生遷移的效果，則膦酸酯的添加量以質量%亦可超過30%的程度，惟考慮助焊劑殘渣的性狀，則可知膦酸酯的添加量以30%以下為佳。
由以上的結果，了解到藉由對助焊劑添加膦酸酯，可
發揮防止發生遷移的效果，並且為在形成助焊劑殘渣的焊接部以膦酸酯形成具有疏水性的披膜，將膦酸酯以質量%添加1%以上~30%以下為佳。再者，亦瞭解到藉由對助焊劑添加膦酸酯，則即減少添加作為活性劑的鹵化物，亦可提升沾濕性。
本發明的助焊劑，亦可使用在搭載於汽車之電子機器等，有可能受到水及灰塵的影響的環境中使用的電子機器。
Claims (3)
- 一種助焊劑，與焊錫粉末混合生成錫膏，其特徵在於：包含於焊接時助焊劑殘渣吸附於焊接部的表面，形成具有疏水性的披膜的量的膦酸酯。
- 申請專利範圍第1項所述的助焊劑，其中上述膦酸酯的添加量包含1%以上~30%以下。
- 申請專利範圍第1或2項所述的助焊劑，其中上述膦酸酯係二乙基苄基膦酸酯、二乙基烯丙基膦酸酯、二乙基(對甲基苄基)膦酸酯、或2-乙基己基，2-乙基己基膦酸酯之任一。
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