[發(fā)明專利]無鉛焊料用焊劑及焊膏

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580045159.4
• 申請日: 2005-12-27
• 公開（公告）號: CN101090797A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石賀史男;千葉安雄;梶田和成
• 申請（專利權(quán)）人: 荒川化學(xué)工業(yè)株式會社
• 主分類號: B23K35/363
• 分類號: B23K35/363;B23K35/22;H05K3/34;B23K35/26;C22C13/00
• 代理公司: 上海市華誠律師事務(wù)所
• 代理人: 徐申民;董紅曼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無鉛焊料用焊劑(以下，有時僅簡稱為焊劑)以及含有該焊劑的焊 膏。

背景技術(shù)

要在電路基板上的導(dǎo)線圖形上表面安裝電容器等的電子元件，一般進(jìn)行焊接。焊接時 要求各種各樣的特性。例如，重要的是抑制“焊料球(solder?ball)”的形成。在這里， 焊料球是指，在導(dǎo)線圖案上所印刷的焊膏在回流加熱熔融時過度地坍落擴(kuò)散，在坍落的邊 緣附近出現(xiàn)球狀的細(xì)微的焊料的現(xiàn)象。若焊料球的量多，則容易產(chǎn)生橋接和短路，明顯地 損害安裝基板的可靠性。

可是，出于鉛污染環(huán)境和對人體有害的理由，近年來，焊料正在逐漸從以前主流的鉛 共晶焊料轉(zhuǎn)換成不含鉛的焊料(即無鉛焊料)。隨之而來產(chǎn)生的新問題是由于回流爐的最 高加熱溫度上升40～50℃，因此在焊料接合部的內(nèi)部產(chǎn)生微米級的氣泡缺陷(以下稱作“氣 泡孔洞(void)”)。該氣泡孔洞尤其容易在倒裝芯片(FC，flip?chip)安裝基板的凸點(diǎn)(bump) 接合部內(nèi)部產(chǎn)生。若氣泡孔洞數(shù)目多或其直徑大，則該凸點(diǎn)接合部的強(qiáng)度和凸點(diǎn)-金屬層間 的密合力下降，明顯地?fù)p害安裝基板的可靠性。

還有，以Sn-Ag類為代表的無鉛焊料在熔融狀態(tài)下難以潤濕基礎(chǔ)基板(尤其是銅類的 金屬基板和陶瓷基板)。因此，有時在焊料接合界面(尤其是直接焊接接合界面)產(chǎn)生毫 米級的空隙(以下，稱作“空隙孔洞”)。該空隙孔洞也損害到安裝基板的可靠性。

這樣，在使用無鉛焊料時必須解決“焊料球”、“氣泡孔洞”、“空隙孔洞”等的各種問 題。

以前，為解決“焊料球”的問題，已知的技術(shù)有，例如，使用特定量的樹脂酸類的多 元醇酯化合物作為焊劑的基礎(chǔ)樹脂。(例如，參照日本專利第3513513號公報(特開平 7-185882公報)、日本專利第3345138號公報(特開平7-1182號公報)、日本專利第2561452 號公報(特開平5-337688號公報)以及特開2002-361483號公報等)。可是，用這些技術(shù)， 并不能充分解決特別是所述“氣泡孔洞”的問題。

又，為解決“氣泡孔洞”的問題，已知的技術(shù)有，例如，使用具有特定軟化點(diǎn)和酸值 的樹脂酸類作為焊劑的基礎(chǔ)樹脂。(例如，參照日本專利特開2003-264367號公報，日本專 利特開平9-10988號公報)。可是其效果并不充分。

又，為解決“空隙孔洞”的問題，一般是通過選擇作為焊劑材料的活性劑的種類來對 應(yīng)。(參照例如，日本專利特開10-178261號公報等)。可是其效果并不充分。還存在產(chǎn)品 設(shè)計的自由度傾向于變低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種無鉛焊料用的焊劑，所述焊劑不會損害到難以產(chǎn)生焊 料球等的通常的焊接特性，并且可以降低“氣泡孔洞”和“空隙孔洞”(以下，有時將兩 者僅統(tǒng)稱為“孔洞”)的產(chǎn)生量。

本發(fā)明的又一目的是提供使用該焊劑而制成的、可以顯著降低孔洞的產(chǎn)生量的焊膏。

本發(fā)明者們認(rèn)為“氣泡孔洞”的產(chǎn)生是由于以下理由。即，推測是由(1)回流爐的 溫度由于向無鉛焊料的移動而顯著上升，由此(2)在焊料接合部內(nèi)，作為焊劑的基礎(chǔ)樹 脂成分的樹脂酸類分解產(chǎn)生氣體而引起的。另外，發(fā)明者們認(rèn)為該氣體主要是樹脂酸的叔 羧基脫離形成的揮發(fā)性的環(huán)狀化合物。

又，“空隙孔洞”的產(chǎn)生推測是由作為焊劑的基礎(chǔ)樹脂成分的樹脂酸類所包含的大量 的低分子量的物質(zhì)殘留在熔融焊料與基礎(chǔ)基板(陶瓷等)的接合界面所引起的。

基于上述推測，本發(fā)明者們對于“氣泡孔洞”，著眼于抑制所述氣體的產(chǎn)生，發(fā)現(xiàn)可 以通過將含有特定量的、使樹脂酸類與多元醇反應(yīng)而成的熱穩(wěn)定性優(yōu)良的酯組合物作為基 礎(chǔ)樹脂的焊劑來解決。

又，對于“空隙孔洞”，著眼于所述低分子量的物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)，作為用于基礎(chǔ)樹脂的酯 組合物和樹脂酸類，可以通過含有“在與其軟化點(diǎn)(K)的關(guān)系中，將分子量300以下的 成分的含量(重量％)除去到在預(yù)設(shè)的特定量以下而得到的酯化合物”和“在與其軟化點(diǎn) (K)的關(guān)系中，將分子量300以下的成分的含量(重量％)除去到在預(yù)設(shè)的特定量以下 而得到的樹脂酸類”的焊劑來解決。(另外，以下，有時將該“分子量300以下的成分” 僅叫作“低沸分”)。

也就是，本發(fā)明涉及一種無鉛焊料用焊劑，該無鉛焊料用焊劑作為基礎(chǔ)樹脂(A)，含 有6～55重量％的樹脂酸類的多元醇酯(a1)。