[發明專利]金屬的表面處理劑

無效

• 申請號: 201110325987.0
• 申請日: 2005-02-22
• 公開（公告）號: CN102424965A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 大內高志
• 申請（專利權）人: 吉坤日礦日石金屬株式會社
• 主分類號: C23C22/58
• 分類號: C23C22/58;C25D5/48;B23K35/26
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 田欣;段承恩

本申請是申請日為2005年2月22日，申請號為200580007099.7，發明名稱為“金屬的表面處理劑”的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及對金屬、尤其是Sn和Sn合金的表面處理劑，和使用了該表面處理劑的表面處理方法。進而，本發明涉及用該表面處理方法處理過的電子部件、基板、焊料球、焊料粉末、使用了該焊料球的焊球網格陣列、使用了該焊料粉末的焊料糊劑、和使用了它們的組裝品。

背景技術

焊接是一種使用熔點較低的物質來將物體之間連接起來的技術，在現代工業中，廣泛被應用于電子設備的接合、組裝等。一般使用的焊料是Sn-Pb合金，由于其共晶組成(63％Sn-其余為Pb)的熔點是比較低的183℃，可以在220～230℃下進行該焊接，因此基本不會對電子部件、基板造成熱損傷。而且，Sn-Pb合金在具有良好的焊接性的同時，還有如下特征，即，在焊接時會很快凝固，即使在焊接部位施加振動也很難裂開或剝離。

一般來說，電子設備是由外框、基板等的合成樹脂與導體部、框架等的金屬形成的，在進行廢棄處理時，不被焚燒處理，基本掩埋在地下。近年來，地面降雨有顯示酸性的趨勢(酸雨)，使得地下掩埋的電子設備的焊料溶出，形成污染地下水的問題。因此，尤其是在電子設備行業，正在向不含鉛的焊料(無鉛焊料)快速替換。

為了提高電子部件的外部引線端子的焊料潤濕性和耐腐蝕性，主要實施焊料鍍敷(90％Sn-其余為Pb)，因此期望其向無鉛化轉變的對策。作為無鉛焊料鍍敷的候補選擇，大致分為純Sn、Sn-Ag(Cu)系、Sn-Zn系、Sn-Bi系，它們各有優缺點，至今尚未能完全代替Sn-Pb合金。

純Sn鍍敷，從費用、鍍敷操作性等綜合來看，作為無鉛鍍敷被認為是最有利的。但是，鍍Sn時，由于表面的氧化、內部應力的原因，除容易產生晶須之外，還存在焊料潤濕性容易隨時間劣化的問題，強烈需要加以改善。

S-Zn系合金，因為與現有的Sn-Pb系合金的熔點相近，因而無需改變現在的設備、工序，從這一點看來，是有利的。另外，鍍膜的機械強度優異，成本也優異。但是，Zn屬于活潑金屬，容易氧化，Sn-Zn系合金的焊料潤濕性非常差，因此從目前看來，其實用可行性被認為是最低的。

焊料糊劑被應用于將電子部件組裝在基板的表面，近年來其使用量正在增加。焊料糊劑一般是以焊料合金粉作為主體，加入了含有粘合劑、活化劑、觸變劑、表面活性劑和溶劑等的焊劑(flux)的糊劑。作為焊料糊劑的無鉛化，研究了Sn-Ag(Cu)系合金、Sn-Zn系合金、Sn-Bi系合金，對于Sn-Zn系合金，如上所述，與現有的Sn-Pb系焊料的共晶溫度相近，因此被認為是最有效的替補焊料。但是，如上所述，由于Zn容易被氧化，所以使用Sn-Zn系合金作為焊料粉末的焊料糊劑會與焊劑中含有的活化劑發生氧化反應，導致焊料潤濕性、保存穩定性顯著降低，此外，還存在軟熔時必須在惰性氣氛下進行的缺點。

針對上述問題，本發明者們在專利文獻1(特愿2002-304554號)中，提出了一種表面處理劑，其特征在于，含有1種或2種具有飽和或不飽和烷基的酸性磷酸酯及其鹽。

另外，在專利文獻2(特開平7-188942號)中，特別提出了一種抗氧化劑，其特征在于，含有磷酸二苯基酯和/或亞磷酸二苯基酯。

但是，上述技術中的磷酸酯或亞磷酸酯，在較高的溫度(200℃以上)的熱處理時酯鍵會分解，不能獲得充分的抗氧化效果。因此，在上述技術中，很難防止一般焊接溫度比以前要高的無鉛焊料對應的Sn和Sn合金材料的氧化。

專利文獻1：特愿2002-304554號

專利文獻2：特開平7-188942號公報

發明內容

本發明的目的是，提供一種向金屬、尤其是Sn和Sn合金賦予抗氧化性、并改善焊料潤濕性的表面處理劑。進而，本發明的目的在于提供一種抑制Sn和Sn合金產生晶須的表面處理劑。

本發明者們，針對金屬、尤其是Sn和Sn合金表面的氧化抑制進行了深入的研究，結果發現，使用含有合計大于等于0.01g/L的下述物質的表面處理劑進行表面處理，可以賦予抗氧化性、改善焊料潤濕性，其中所述物質為：1種或2種以上的在一分子內含有2個以上的膦酸基且分子內不含有酯鍵的化合物和/或其鹽。另外，可觀察到，含有實施了該表面處理的Sn合金焊料粉末的焊料糊劑，其保存穩定性得到顯著改善。進一步，可知進行了該表面處理的Sn和Sn合金的晶須的產生被大幅度抑制。

即，本發明如下所述。