无铅软钎料用焊剂和软钎焊方法技术

本发明专利技术提供在流体焊接中适合作为免洗型的后焊剂的软钎焊用焊剂，其能防止在利用Ｓｎ含量和熔点高于共晶软钎料的无铅软钎料例如Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ在印刷基板上对电子部件进行软钎焊时易产生晶须的情况，所述焊剂除含有主剂树脂的松香类和活性剂以外，还以０．２～４质量％的量含有选自酸性磷酸酯及其衍生物中的至少１种化合物。若在氮气氛中进行软钎焊，则能更有效地防止晶须的产生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适合作为在将电子部件搭载于印刷基板后使用无铅软钎料通过流体焊接法进行软钎焊时使用的后焊剂(post flux)的软钎焊用焊剂。本专利技术的焊剂是在软钎焊后无需洗涤焊剂残渣的免洗型焊剂，并能防止在 利用锡含量高的锡基合金即无铅软钎料进行软钎焊时产生晶须的问题。
技术介绍
关于印刷基板上的电子部件的安装即电子设备中的电子部件的固定和 电连接，通常利用在成本方面和可靠性方面最有利的软钎焊来进行。这种软钎焊中一般采用的方法有使印刷基板和电子部件与熔融软钎料接触来进行软钎焊的流体焊接法、以及将软钎膏、软钎料压片(solder preform)或软钎料球的形态的软钎料在回流炉中再熔融来进行软钎焊的回 流焊接法。在该软钎焊中，使用使软钎料易附着于印刷基板和电子部件的作为辅 助剂的焊剂。焊剂具有包含下述(1) (3)的多种有用的作用。(1) 净化金属表面的作用用化学方法除去印刷基板和电子部件的金 属表面的氧化膜，净化表面使其能进行软钎焊；(2) 防止再氧化的作用在软钎焯过程中覆盖净化后的金属表面，阻 碍其与氧的接触，防止加热导致的金属表面的再氧化；(3) 降低表面张力的作用减小熔融的软钎料的表面张力，提高金属 表面的软钎料的润湿性。焊剂大致可分为采用金属盐或无机酸等的无机类焊剂、采用聚乙二醇 等水溶性主剂的水溶性焊剂、以松香等树脂作为主剂的树脂类焊剂。树脂 类焊剂除了作为主剂使用的树脂外，还含有选自有机酸、胺的有机酸盐、 胺的卤盐等中的至少1种活性剂，此外为了焊剂的涂布和转印，根据需要 还含有适宜的溶剂。4无机类焊剂和水溶性焊剂由于腐蚀性强，因此在软钎焊后必须进行洗 涤以除去残留的焊剂残渣。另一方面，在树脂类焊剂中，作为主剂含有的松香等树脂具有绝缘特 性。在利用加热进行软钎焊后，虽然会残留以来自主剂树脂的成分为主要 成分的焊剂残渣，但该焊剂残渣在常温下绝缘特性好，没有腐蚀性，覆盖 软钎焊部加以保护。因此，树脂类焊剂能作为免洗型焊剂使用。但是，在接近10(TC的高温、高湿的环境下，焊剂残渣软化而形成半液体状。在此情况下，软钎焊部露出，湿气侵蚀软钎料，因此绝缘阻抗劣化。 因此，在车载部件之类的有可能暴露于高温、高湿环境的部件上搭载的印 刷基板，在将软钎焊后的印刷基板洗涤后， 一般实施利用有机硅树脂、丙 烯酸树脂、环氧树脂等形成的共形涂层。此时，若有焊剂残渣，则涂层的 密合性会受损，因此在软钎焊后进行洗涤。树脂类焊剂在高温环境下存在焊剂残渣的绝缘性下降这一问题，但由 于焊剂残渣本身实质上无害，因此开发出了无需通过洗涤来除去焊剂残渣 的免洗型焊剂，并应用于实际。当然，免洗型焊剂从降低对环境的负荷的 观点出发成为优选，在成本方面也有利。但是，这种焊剂大多活性较低。此外，无论是流体焊接还是回流焊接，在氮气氛下进行软钎焊的情况 增加。由于在氮气氛中不易引起氧化，因而可以使用活性低的焊剂。因此， 该方法特别适合于免洗型焊剂。在利用流体焊接进行的印刷基板的软钎焊中，使用2种焊剂，即为 了保护印刷基板的铜箔表面而在基板制造后立即涂布于基板的前焊剂(preflux)和在软钎焊时在搭载电子部件之前或之后涂布于软钎焊部的后 焊剂。前焊剂通常不含活性剂。在日本特开平5-212584号公报中，提出了如下的由焊剂和软钎料粉形 成的软钎膏在100质量份的焊剂中掺入5 40质量份的由二烷基酸性磷 酸酯或其与单垸基酸性磷酸酯的混合物构成的酸性磷酸酯而得到的软钎 膏。这种软钎膏是用有机溶剂来洗涤软钎焊后的焊剂残渣的类型。此外， 软钎料粉不是无铅软钎料。在日本特开2006-181635号公报中，公开了如下内容在由无铅软钎 料粉与含有有机卤化物的焊剂混合而成的软钎膏中，使焊剂中含有有机磷5化合物，能防止由有机卤化物引起的软钎焊部的黑化。作为有机磷化合物 提出的磷酸酯为三烷基磷酸酯或芳基磷酸酯之类的中性磷酸酯。一直以来常用的软钎料为Sn-Pb合金、特别是被称为共晶软钎料的 Sn-Pb共晶合金(Sn-37Pb、熔点183'C)。但是，由于Pb的有害性，如今 在世界范围内限制Pb的使用。因此，对于印刷基板的软钎焊，推荐使用完 全不含Pb的无铅软钎料。无铅软钎料一般是以Sn为主要成分的Sn基合金。如今，作为已提出 的无铅软钎料，有Sn-Ag-Cu类、Sn-Cu类、Sn-Ag类、Sn-Bi类、Sn-Zn类 等。除熔点非常低即为150。C以下的Sn-Bi类之外，这些无铅软钎料的Sn 含量几乎都很高，在90质量％以上。在本说明书中，例如"Sn-Ag-Cu类"无铅软钎料是包含Sn-Ag-Cu的三 元合金以及在该三元合金中添加了微量的添加元素后得到的合金的意思。 对于其他的合金"类"无铅软钎料也同样。现在，作为实用化的无铅软钎料，有Sn-3Ag-0.5Cu(固相线温度217。C、 液相线温度22(TC)，但是，与共晶软钎料相比，软钎焊温度高出约4(TC。专利文献l:日本特开平5-212584号公报专利文献2:日本特开2006-181635号公报
技术实现思路
伴随着以共晶软钎料为代表的Sn-Pb软钎料向无铅软钎料的转化，出 现了在Sn-Pb软钎料中几乎没有的、在软钎焊部产生晶须的问题。晶须的 实体是Sn的须状结晶，可以生长到直径2,、长度2 3mm左右为止(参 照图1)。过去已知在Sn电镀中经常产生这种晶须。作为Sn晶须的产生原因， 可以认为有物理因素和化学因素；所述物理因素是在电镀后经过2 3年， 镀膜中残留的应力将金属的分子挤出而以须状生长；所述化学因素是金属 粒子和湿气等吸附在有灰或尘土的部分，促进表面上的腐蚀。即使是使用无铅软钎料并通过流体焊接或回流焊接形成的软钎焊部， 虽没有电镀膜那样的频率，但也产生晶须。在电子设备中，若在电子部件 的软钎焊部产生具有导电性的晶须，则会引起电路的短路，电子设备有可6能发生故障。虽然该晶须生长到一定程度会脱落，但由于微小且质轻并悬 浮在空中，因此经常在预料之外的部位导致不良现象。因此，在利用无铅 软钎料进行电子设备的软钎焊时，希望防止晶须的产生。但是，对于防止在利用无铅软钎料形成的软钎焊部出现的晶须的产生， 迄今为止未作研究。本专利技术提供能防止在利用无铅软钎料形成的软钎焊部 产生晶须并由此防止印刷基板的电路的短路而能延长电子设备的寿命的技 术。更具体的本专利技术的课题在于，提供一种无铅软钎料用焊剂，其作为免 洗型的后焊剂，即使用于利用流体焊接进行印刷基板的软钎焊时，也能防 止晶须的产生。本专利技术者发现例如在印刷基板上使用无铅软钎料来对电子部件进行 软钎焊时，在印刷基板的软钎焊部产生的晶须因焊剂的种类的不同，产生 率各异，若在焊剂中添加少量的酸性磷酸酯，则能抑制其产生。这里，本专利技术涉及如下的无铅软钎料用的免洗型树脂类焊剂，其特征 在于，除主剂树脂和活性剂以外，还以0.2 4质量％的量含有选自酸性磷 酸酯及其衍生物中的至少1种化合物。该焊剂优选还含有极性溶剂。从其他侧面而言，本专利技术涉及如下的软钎焊方法，其特征在于，采用除主剂树脂、活性剂和极性溶剂以外还以0.2 4质量％的量含有选自酸性 磷酸酯及其衍生物中的至少1种化合物的焊剂，进行利用无铅软钎料的软 钎焊以在印刷基板上进行安装，在软钎焊后不进行洗涤。本专利技术中，"酸性磷酸酉旨"的"本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无铅软钎料用的免洗型树脂类焊剂，其特征在于，所述树脂类焊剂除主剂树脂和活性剂以外，还以０．２～４质量％的量含有选自酸性磷酸酯及其衍生物中的至少１种化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：川又勇司，萩原崇史，山田博之，浜元和幸，
申请(专利权)人：千住金属工业株式会社，株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]