锡和锡合金的水系抗氧化剂制造技术

本发明专利技术的目的在于，提供一种通过处理锡和锡合金，加热或加湿时抗氧化性能优异，显示良好的焊料润湿性的抗氧化剂。进一步的目的在于，提供一种在外部负载增加时晶须特性和润滑性也优异的抗氧化剂。是一种锡和锡合金的水系抗氧化剂，其特征在于，其含有下述物质，即：一分子内具有２个以上的膦酸基、且分子内不含有酯键的化合物和／或其盐；以及具有碳原子数６～１０的烷基的磷酸酯。更优选抗氧化剂的ｐＨ为５以下，还含有０．０１～１０ｇ／Ｌ的表面活性剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及锡和锡合金的水系抗氧化剂，以及使用该水系抗氧化剂的 表面处理方法。进而，本专利技术涉及一种使用该水系抗氧化剂进行处理的电子部件、焊球、焊粉和使用该焊球的球栅阵列封装(ballgrid array)、使用 该焊粉的焊膏、使用这些的组装品。
技术介绍
软钎焊是使用熔点比较低的物质将物体彼此接合的技术，在现代产业 中，广泛应用于电子仪器的接合、组装等中。通常使用的焊料是Sn-Pb合 金，由于其共晶组成(63。/。Sn-其余为Pb)的熔点较低为183X:，所以该软钎 焊在220~230匸下进行，对电子部件或M几乎没有热损伤。并且，Sn-Pb 合金具有下述优良特性，即不仅软钎焊性良好，而且软钎焊时马上凝固， 软钎焊部位即使受到振动也难以引起开裂或剥离。一般的电子仪器由外框、基板等合成树脂与导体部分、框架等金属形 成，废弃处理时，不能焚烧处理，几乎都^i里入地下。近年来逐渐呈现出 的问题是，地面降雨有显示酸性的倾向(酸雨)，被埋入地下的电子仪器的 焊料溶出，污染地下水。为此，特别是在电子仪器产业界，向不含铅的焊 料(无铅焊料)更替的n快速。电子部件的外部接线端子，为了提高其焊料润湿性和耐腐蚀性，主要 进行软钎焊(90。/。Sn-其余为Pb)，期望实现无铅化。作为无铅软奸焊的候补， 纯Sn、 Sn-Ag(Cu)系、Sn-Zn系、Sn-Bi系有很大区别，但各有长短，完全 代替Sn-Pb合金还没有实现。镀纯锡从成本或电镀的操作性等综合来看，作为无铅镀认为是最好的。 不过问题是，纯锡镀由于表面氧化或内部应力的原因，不仅容易产生晶须，而且经时的焊料润湿性容易变差，因而强烈希望得以改进。Sn-Zn系合金由于与以往的Sn-Pb系合金熔点相近，所以镀Sn-Zn系在不需要改变现有的设备和工序方面是有利的。另外，镀敷,i^的机械强度优异，成本方面也很好。不过，由于锌是活泼金属，易于氧化，Sn-Zn 系合金的焊料润湿性非常差，因而在现阶段被认为实用化的可能性是最低 的。焊膏被用于在J41表面組装电子部件，近年来其使用量在增加。焊膏 通常是以焊料合金粉末作为主体，加入含有粘结剂、活性剂、触变剂、表 面活性剂、溶剂等的焊剂而成的产品。作为焊骨的无铅化，已研究了 Sn画Ag(Cu)系合金、Sn-Zn系合金、Sn-Bi系合金，Sn-Zn系合金如前面所 述，由于共晶温度与以往的Sn-Pb系焊料的接近，所以认为是代替的有力 候补。可是，由于如上所述的锌易于氧化，所以将Sn-Zn系合金作为焊粉 使用的焊膏与焊剂中所含的活性剂发生氧化反应，焊料的润湿性和保存稳 定性显著变差，另外，有在回流焊时需要惰性气体氛围的缺点。根据以往的技术可以认为，通过使用磷酸酯化合物进行表面处理，锡 和锡合金的耐湿性和润滑性优异(参照专利文献1、专利文献2、专利文献 3)。在专利文献l中，例示出含有环氧乙烷，且作为亲油基含有碳原子数 为8-30的烷基苯基的磷酸酯型表面活性剂。在这样结构的情况中，润滑性 好，但环氧乙烷由于亲水性而吸湿，湿度增加时抗氧化功能不足。在专利 文献2中记载了优选含有碳原子数为10 26的饱和或不饱和烷基的磷酸酯。 在专利文献3中记载了含有苯基或碳原子数为5以下的烷基的磷酸酯。此 时，尽管湿度增加时抗氧化功能好，但不能获得足够的润滑性能。另外， 在此三件专利文献中记载的磷酸酯系化合物加热时变色，抗氧化效果低。另夕卜，根据RoHS指令，决定从2006年7月实施无铅化，不过目前的 状况是伴随无铅化的若干问题尚未解决。JEITA发起了无铅化焊料紧急完 成项目(JEITA无铅化紧急完成提倡报告书(JEITA鉛7 y —化完遂緊急 提言報告書)，2005年3月，社团法人电子情报技术产业协会，组装技术 标准化委员会)。这些问题之一是晶须化问题。现已知，作为镀锡系液的改良或铜的扩散阻隔层，在镀锡系前进行镀镍等，由此可降低被覆膜的内部应力，大幅改善耐晶须性，但目前的现状是，如FPC(软性印刷电路)或 FFC(软性扁平电缆)与连接件的嵌合部那样，在受到外部应力时，耐晶须 性尚未解决。专利文献l:特〃>平5-22322号7>才艮专利文献2:特开2004-137574号/>报专利文献3:特许第3155139号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种通过处理锡和锡合金，在加热或加湿时的 抗氧化性能优异，显示良好的焊料润湿性的抗氧化剂。进一步的目的在于， 提供一种受到外部荷重时晶须特性和润滑性也优异的抗氧化剂。本专利技术人对抑制锡和锡合金的表面氧化进行了深入研究，结果发现， 通过以含有共计0.01g/L以上的1种或2种以上一分子内具有2个以上的 膦酸基、且分子内不含有酯键的化合物和/或其盐的表面处理剂进行表面处 理，可以赋予耐氧化性、改善焊料的润湿性，抑制晶须的生长(参照国际公 开笫2005/085498A1号文本)。不过尽管上述含有一分子内具有2个以上的 膦酸基、且分子内不含有酯键的化合物的表面处理剂，加热时或加湿式时 抗氧化性能、焊料润湿性、耐晶须性优异，但受到外部应力部分的耐晶须 性、润滑性不足，在FPC或FFC与连接件的嵌合部分的使用上不能得到 足够的特性。因此，进一步研究的结果发现通过含有一分子内具有2个以上的膦 酸基、且分子内不含酯键的化合物和/或其盐，与具有碳原子数6 10的烷 基的磷酸酯的水系抗氧化剂，表面处理锡和锡合金，加热时或加湿时的抗 氧化性能、焊料的润湿性、耐晶须性都纟艮优异，同时受到外部应力部分的 耐晶须性、润滑性能也很优异，即使在FPC或FFC与连接件的嵌合部分 的镀锡或锡合金的表面上使用也很理想。即本专利技术如下(1) 一种锡和锡合金的水系抗氧化剂，其特征在于，含有在一个分子 内具有2个以上的膦g、且分子内不含酯键的化合物和/或其盐；以及， 具有碳原子数为6 10的烷基的磷酸酯。(2) 如上述(1)所述的锡和锡合金的水系抗氧化剂，其特征在于，上述水 系抗氧化剂的pH为5以下。(3,)如上述(1)或(2)所述的锡和锡合金的水系抗氧化剂，其特征在于， 进一步含有0.01g/L 10g/L的表面活性剂。(4.)如上述(1) (3)中的任一项所述的锡和锡合金的水系抗氧化剂，其特 征在于，上述的在一个分子内具有2个以上的膦^、且分子内不含酯键 的化合物和/或其盐，是用下述式(I)、 (II)或(III)所示的化合物、和/或其碱金属盐、铵盐或胺化合物的盐。<formula>formula see original document page 7</formula>(式(I)中，X^X3、 Y^Y3分别表示相同或者不同的氢原子或碳原子数为1~5的低级烷基。)<formula>formula see original document page 7</formula>(II)(式(II)中，R1、 R2和R"分别表示相同或者不同的以下的基团(A)， R3表示以下的基团(A)或碳原子数为1~5的低级烷基，n表示1~3的整数<formula>formula see original document page 7</formula>基团(A)中，f和V与通式(I)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锡和锡合金的水系抗氧化剂，其特征在于，含有：一分子内具有２个以上的膦酸基、且分子内不含酯键的化合物和／或其盐；和具有碳原子数为６～１０的烷基的磷酸酯。

【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：大内高志，土田克之，
申请(专利权)人：日矿金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]