助焊剂
阅读：814发布：2020-05-11
专利汇可以提供助焊剂专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种 助焊剂 ，其生成 粘度 的变化得到抑制的 焊膏 。在与 焊料 粉末混合而生成焊膏的助焊剂中，包含满足以下条件的量的甲基 丙烯酸 聚合物 ：使焊膏的触变比降低、使粘度増加。作为甲基丙烯酸聚合物，优选具有烷基的聚甲基丙烯酸烷基酯，优选使聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为0.5 质量 %～5.0质量%。另外，优选添加氢化 蓖麻油 作为触变剂。，下面是助焊剂专利的具体信息内容。
助焊剂
技术领域
背景技术
[0002] 通常，用于焊接的助焊剂具有在焊料熔化的温度下化学除去存在于焊料和焊接对象的金属表面的金属氧化物，使两者的交界处金属元素的移动成为可能的功能，通过使用助焊剂，在焊料与焊接对象的金属表面之间形成金属间化合物，从而能够得到牢固的接合。
[0003] 焊膏是将焊料粉末与助焊剂混合而得到的复合材料。利用印刷法、吐出法，焊膏被涂布于印刷电路板等的基板的电极、端子等的焊接部。部件被装载在涂布有焊膏的焊接部，在被称作回流炉的加热炉中加热基板以使焊料熔融，从而进行焊接。
[0004] 在焊膏中使用的助焊剂中添加被称作触变剂的粘度调节剂，进行在助焊剂中焊料粉末不会出现沉降的设计。以往，作为触变剂添加的是氢化蓖麻油。另外，还提出了添加有硬脂酸酰胺的助焊剂（例如参照专利文献1）。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1：日本特开2004-25305号公报
发明内容
[0008] 发明要解决的问题
[0009] 在助焊剂和焊料粉末混合而成的焊膏中，在助焊剂中焊料粉末出现沉降的原因是：将助焊剂的比重设为1时，焊料粉末的比重为7.4左右，两者的比重存在较大差距。
[0010] 于是，为了防止与助焊剂存在比重差的焊料粉末的沉降，使助焊剂中形成网络结构状的析出物，而使该网络结构状物的析出成为可能的便是以往的触变剂。该网状结构成为提高焊膏的弹性的原因。
[0011] 对于焊膏，使用根据基板的电极等的配置和大小而设置有开口部的金属丝网（metal screen）来印刷供给至基板等。焊膏的印刷供给是进行的：在金属丝网上放置焊膏，利用由马达等驱动源带来的力，使被称作刮板的刮刀在金属丝网上滑动。
[0012] 在金属丝网上使刮板移动时，焊膏由于刮板而边旋转边移动，进入金属丝网的开口部内。其后，剥离金属丝网时，填充于开口部的焊膏转印至基板。从而，焊膏的印刷供给中，常常使焊膏处于被搅拌的状态。
[0013] 另外，由于触变剂的添加而具有弹性的焊膏被搅拌时，助焊剂中的网状结构的一部分遭到破坏，从而引起印刷过程中的粘度降低。另外，焊膏被搅拌时，助焊剂与焊料粉末间的化学反应增多，由于该化学反应的原因，弹性伪提高，从而焊膏的粘度出现较大变化。
[0014] 一直以来使用的触变剂有氢化蓖麻油、酰胺系润滑剂。在添加有这些触变剂的助焊剂和焊料粉末混合而成的焊膏中，焊膏的弹性增加，得到防止焊料粉末沉降的效果，且得到了供给焊膏时的形状维持效果。
[0015] 另一方面，根据添加的触变剂的材质的不同，除了防止沉降的效果以外，还可具有使焊膏的粘度变化、由搅拌时的粘度降低引起的印刷供给性的变化、加热时的铺展变化的作用。
[0016] 因此，考虑到这些特性，需要调节能够防止焊料粉末的沉降、且抑制焊膏的粘度的变化的触变剂的配方，但以往不存在兼具防止焊料粉末沉降的效果和抑制焊膏的粘度的变化的效果的助焊剂。
[0017] 本发明的目的在于提供一种通过与焊料粉末混合而生成粘度的变化得到抑制的焊膏的助焊剂。
[0018] 用于解决问题的方案
[0020] 本发明为一种助焊剂，其是与焊料粉末混合而生成焊膏的助焊剂，所述助焊剂中包含满足以下条件的量的甲基丙烯酸聚合物：使焊膏的触变比降低、使粘度増加。
[0021] 作为甲基丙烯酸聚合物，优选具有烷基的聚甲基丙烯酸烷基酯，优选使聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为0.5%～5.0%。需要说明的是，对于%，没有特别的指定即为质量%。进而，优选添加氢化蓖麻油作为触变剂。
[0022] 发明的效果
[0023] 根据本发明的助焊剂，通过添加甲基丙烯酸聚合物，与焊料粉末混合而生成焊膏时，可以使焊膏的粘度増加。由此，可以抑制因焊膏的搅拌时的粘度降低导致的印刷供给性的变化。对混合的焊料粉末的合金组成没有特别的限制。
[0025] 图1为表示聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量与焊膏的粘度和触变比的关系的图表。
[0027] 图3为表示触变剂的添加量与剪切速率和应力的关系的图表。
[0028] 图4为表示聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量与粘着力的关系的图表。
[0030] 图5B为表示在助焊剂中添加了聚甲基丙烯酸烷基酯的实施例的焊膏的印刷形状的变化的显微镜照片。
[0031] 图6A为表示在助焊剂中未添加聚甲基丙烯酸烷基酯的比较例的焊膏的印刷形状的变化的显微镜照片。
[0032] 图6B为表示在助焊剂中未添加聚甲基丙烯酸烷基酯的比较例的焊膏的印刷形状的变化的显微镜照片。
[0033] 图7为表示在助焊剂中添加了聚甲基丙烯酸烷基酯的实施例的焊膏的助焊剂残渣的显微镜照片。
[0034] 图8为表示在助焊剂中未添加聚甲基丙烯酸烷基酯的比较例的焊膏的助焊剂残渣的显微镜照片。
[0035] 图9为表示焊膏的加热前的印刷状态的显微镜照片。
[0036] 图10为表示在助焊剂中添加了聚甲基丙烯酸烷基酯的实施例的焊膏的加热后的铺展的显微镜照片。
[0037] 图11为表示在助焊剂中添加了聚甲基丙烯酸烷基酯的实施例的焊膏的加热后的铺展的显微镜照片。
[0038] 图12为表示在助焊剂中添加了聚甲基丙烯酸烷基酯的实施例的焊膏的加热后的铺展的显微镜照片。
[0039] 图13为表示在助焊剂中未添加聚甲基丙烯酸烷基酯的比较例的焊膏的加热后的铺展的显微镜照片。
具体实施方式
[0040] 本实施方式的助焊剂与焊料粉末混合而生成焊膏。对于本实施方式的助焊剂，作为防止焊料粉末沉降的触变剂包含氢化蓖麻油。为了不会阻碍由该氢化蓖麻油带来的防止沉降的效果并使焊膏的粘度増加，本实施方式的助焊剂包含甲基丙烯酸聚合物。作为甲基丙烯酸聚合物，优选具有烷基的聚甲基丙烯酸烷基酯。
[0041] 由添加有聚甲基丙烯酸烷基酯的助焊剂和焊料粉末混合而成的焊膏，可以使焊膏的粘度増加。另外，通过氢化蓖麻油的添加，可以防止焊料粉末的沉降，抑制焊料粉末与助焊剂的分离。向助焊剂添加聚甲基丙烯酸烷基酯不会阻碍由氢化蓖麻油的添加带来的防止焊料粉末沉降的效果。
[0042] 焊膏的粘度根据添加至助焊剂的聚甲基丙烯酸烷基酯的量而变化，增加聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量时，焊膏的粘度増加。另一方面，存在焊膏的粘度的増加程度变少的聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量。
[0043] 另外，焊膏的弹性也根据添加至助焊剂的聚甲基丙烯酸烷基酯的量而变化，增加聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量时，焊膏的弹性降低。另一方面，存在焊膏的弹性的降低程度变少的聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量。
[0044] 因此，聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量优选为0.5%以上～5.0%以下。
[0045] 实施例
[0046] 按照以下的表1所示的组成配制实施例和比较例的助焊剂，将这些助焊剂和焊料粉末（组成：Sn-3Ag-0.5Cu，粒度：25～36μm）以助焊剂的含量为11质量%来混合，从而生成焊膏。
[0047] [表1]
[0048]实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 比较例1
改性松香 48% 48% 45% 38% 48%
二乙二醇单己醚 44% 43.5% 42.5% 44.5% 44.5%
二苯胍氢溴酸盐 1.5% 1.5% 1.5% 1.5% 1.5%
氢化蓖麻油 6% 6% 6% 6% 6%
聚甲基丙烯酸烷基酯 0.5% 1% 5% 10% 0%
改性松香 48% 48% 45% 38% 48%
二乙二醇单己醚 44% 43.5% 42.5% 44.5% 44.5%
二苯胍氢溴酸盐 1.5% 1.5% 1.5% 1.5% 1.5%
氢化蓖麻油 6% 6% 6% 6% 6%
聚甲基丙烯酸烷基酯 0.5% 1% 5% 10% 0%
[0049] 在这里，按照表1所示组成，以改性松香和作为溶剂的二乙二醇单己醚作为主要成分，添加二苯胍氢溴酸盐作为活化剂。各实施例中，添加氢化蓖麻油作为増粘剂（触变剂），并且添加聚甲基丙烯酸烷基酯作为増粘剂。比较例中未添加聚甲基丙烯酸烷基酯。
[0050] 图1为表示聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量与焊膏的粘度和触变比的关系的图表。图1中示出了利用双筒式粘度计对使用如表1所示的实施例和比较例的助焊剂生成的焊膏的粘度和触变比进行测定的结果。
[0051] 如图1所示，随着助焊剂中添加的聚甲基丙烯酸烷基酯的量的增加，触变比下降，粘度増加。触变比的值变大时，表示对剪切速率的粘度下降率的程度，触变比是弹性的性能参数。如图1所示可以知道：对于在助焊剂中添加了0.5质量%的聚甲基丙烯酸烷基酯的实施例1的焊膏，与在助焊剂中未添加聚甲基丙烯酸烷基酯的比较例1的焊膏相比，焊膏的弹性降低。
[0052] 从而可以知道：向助焊剂添加聚甲基丙烯酸烷基酯具有使焊膏的弹性降低、使粘度増加的效果。在这里，对于在助焊剂中添加了5质量%的聚甲基丙烯酸烷基酯的实施例3、和添加了10质量%的聚甲基丙烯酸烷基酯的实施例4的焊膏，确认了粘度和弹性的变化的程度少，使粘度増加的效果和使弹性降低的效果没有实质性变化。
[0053] 图2为表示聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量与剪切速率和应力的关系的图表。图2中示出了由利用锥板式粘度计对使用如表1所示实施例和比较例的助焊剂生成的焊膏的剪切速率和应力进行测定的结果得到的剪切速率-应力曲线。
[0054] 各实施例和比较例的任意的焊膏，屈服应力(yield stress)均在150Pa附近，并且有以此为起点，随着应力的增加而剪切速率增加的倾向。另一方面，到使聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为1质量%的实施例2的焊膏为止，在比较例1、实施例1之间的剪切速率-应力曲线的变化少。
[0055] 与此相对，对于聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为5质量%的实施例3的焊膏，确认了剪切速率-应力曲线的斜率减少，对应力的剪切速率的上升的程度缓和。这表示，聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为5质量%左右时，可以不改变焊膏的屈服应力而提高粘度。
[0056] 在这里，在聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为5质量%的实施例3、和聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为10质量%的实施例4之间，确认了剪切速率-应力曲线的变化少，使粘度増加的效果没有实质性变化。
[0057] 图3为表示触变剂的添加量与剪切速率和应力的关系的图表。图3中示出了由利用锥板式粘度计对使用作为比较例的未添加聚甲基丙烯酸烷基酯、且变更了作为触变剂的氢化蓖麻油的添加量的助焊剂生成的焊膏的剪切速率和应力进行测定的结果得到的剪切速率-应力曲线。
[0058] 如图3所示，对于助焊剂中添加的触变剂少的焊膏，屈服应力降低，粘度增加。另一方面，触变剂变多时，显示出屈服值增加，粘度降低的倾向。由此可以知道：仅添加触变剂时无法同时得到高屈服值和高粘度。如图1和图2的实施例所示，可以知道：通过加入触变剂并添加聚甲基丙烯酸烷基酯，可以在维持屈服值的同时提高粘度。
[0059] 图4为表示聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量与粘着力的关系的图表。如图4所示，增加聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量时，焊膏的粘合力増加，对于向助焊剂的聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为0.5质量%的实施例1的焊膏，与未添加聚甲基丙烯酸烷基酯的比较例1的焊膏相比，确认了焊膏的粘合力増加。
[0060] 另外，对于聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为5质量%的实施例3的焊膏，与比较例的焊膏相比，确认得到了近2倍的粘合力。在这里，对于聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为5质量%的实施例3、和聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为10质量%的实施例4的焊膏，确认了粘合力没有实质性变化。
[0061] 由以上的结果可以知道：对于向助焊剂的聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为0.5质量%的焊膏，由于可以使弹性降低，得到了使粘度増加的效果。
[0062] 另外，对于聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为5质量%的焊膏，确认得到了使粘度进一步増加的效果。进而，对于聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为5质量%的焊膏、和聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量为10质量%的焊膏，确认了使粘度増加的效果没有很大的差别。
[0063] 由此确认了：为了在助焊剂中添加能得到防止沉降的效果的量的触变剂，且不阻碍由触变剂的添加带来的防止沉降的效果而使焊膏的粘度増加，优选在助焊剂中添加0.5质量%以上～10质量%以下的、优选0.5质量%以上～5质量%以下的聚甲基丙烯酸烷基酯。尤其，对于使用添加了6%的氢化蓖麻油、5%的聚甲基丙烯酸烷基酯的助焊剂的焊膏，确认了能够在维持焊膏的弹性的同时使粘度増加。
[0064] 如同以上所说明的，通过在助焊剂中加入触变剂并添加聚甲基丙烯酸烷基酯，焊膏具有优异的粘合力，可以期待将焊膏印刷供给至基板上后，部件装载时的保持力增加，抑制部件的装载偏移、缺件不良的效果。
[0065] 另外，通常的印刷供给工序使用的是双刮板方式，一个刮板的印刷结束时，该刮板抬升，此时，焊膏由于自身重力而自该刮板脱离并落下至丝网上，接着，通过另一个刮板来继续印刷。
[0066] 作为该刮板交替之间的焊膏的动作，印刷结束后刮板抬升时，焊膏必须自刮板剥离并落下，但对于使用以往的助焊剂的焊膏，有时焊膏粘附在刮板而不落下。这会在焊膏的弹性强且粘度低的情况下发生，因此，使焊膏的粘度増加可以期待能够提高使用自动印刷机的印刷稳定性的效果。
[0067] 图5A和图5B表示作为实施例的在助焊剂中添加了聚甲基丙烯酸烷基酯的焊膏的印刷形状的变化的显微镜照片，图5A表示印刷初期的焊膏的形状，图5B表示印刷100次后的焊膏的形状。图6A和图6B表示作为比较例的在助焊剂中未添加聚甲基丙烯酸烷基酯的焊膏的印刷形状的变化的显微镜照片，图6A表示印刷初期的焊膏的形状，图6B表示印刷100次后的焊膏的形状。
[0068] 关于焊膏的印刷特性，对于使用未添加聚甲基丙烯酸烷基酯的以往的助焊剂的焊膏，持续进行连续的印刷时，在金属丝网的开口部发生焊膏的堵塞，如图6B所示，确认了无法将与开口部内的体积相当的焊膏转印至基板。这样的堵塞现象，在高弹性且低粘性的焊膏中频繁发生。
[0069] 于是，在助焊剂中添加5质量%的聚甲基丙烯酸烷基酯，使焊膏的粘度増加时，如图5A和图5B所示，无论在印刷的初期，还是在印刷100次后，印刷形状的变化少，印刷量稳定。
[0070] 图7为表示作为实施例的在助焊剂中添加了聚甲基丙烯酸烷基酯的焊膏的助焊剂残渣的显微镜照片，图8为表示作为比较例的在助焊剂中未添加聚甲基丙烯酸烷基酯的焊膏的助焊剂残渣的显微镜照片。
[0071] 在回流炉中使焊膏熔化后，助焊剂铺展至焊接部周边而残留为残渣。对于使用未添加聚甲基丙烯酸烷基酯的以往的助焊剂的焊膏，如图8所示，铺展至焊接部周边的助焊剂残渣集中在一点而残留，助焊剂残渣的量看起来极多。对于这样的状态，时常被判定为焊接部的完工差、外观差。
[0072] 另一方面，对于使用添加了0.5质量%的聚甲基丙烯酸烷基酯的实施例的助焊剂的焊膏，如图7所示，回流后的残渣铺展得薄，呈现出助焊剂残渣看起来少的外观。
[0073] 图9为表示焊膏的加热前的印刷状态的显微镜照片，图10～图12表示作为实施例的在助焊剂中添加了聚甲基丙烯酸烷基酯的焊膏的加热后的铺展的显微镜照片，图13表示作为比较例的在助焊剂中未添加聚甲基丙烯酸烷基酯的焊膏的加热后的铺展的显微镜照片。
[0074] 为了验证表示加热时的焊膏的铺展的流挂性，在基板上，按照图9所示间隔印刷焊膏。在100℃对该基板进行加热，提取不发生桥连的最小间隔。
[0075] 在焊膏的印刷后加热时的流挂性中，流挂大时，在实际的焊接工序中成为发生焊料桥连不良的原因。因此，加热时的流挂小的，性能良好。
[0076] 对于在助焊剂中未添加聚甲基丙烯酸烷基酯的焊膏，如图13所示，印刷的焊膏直至间隔0.9mm为止不发生桥连。
[0077] 与此相对，对于使用添加了1质量%的聚甲基丙烯酸烷基酯的实施例的助焊剂的焊膏，如图10所示，印刷的焊膏直至间隔0.7mm为止不发生桥连。
[0078] 另外，对于使用添加了5质量%的聚甲基丙烯酸烷基酯的实施例的助焊剂的焊膏，如图11所示，印刷的焊膏直至间隔0.6mm为止不发生桥连。
[0079] 进而，对于使用添加了10质量%的聚甲基丙烯酸烷基酯的实施例的助焊剂的焊膏，如图12所示，印刷的焊膏直至间隔0.5mm为止不发生桥连。
[0080] 由以上的结果可以知道：在助焊剂中添加聚甲基丙烯酸烷基酯时，具有抑制加热时的流挂的效果，增加聚甲基丙烯酸烷基酯的添加量时，抑制流挂的效果变大。
[0081] 产业上的可利用性
[0082] 本发明的助焊剂也可适用于不仅需求焊膏的印刷供给时的可靠性、焊接后的可靠性，还需求焊接后的外观性的领域。
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