[发明专利]锡和锡合金的水系抗氧化剂

说明书

技术领域

本发明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，本发明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(ball grid array)、使用该焊粉的焊膏、使用这些的组装品。

背景技术

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183℃，所以该软钎焊在220～230℃下进行，对电子部件或基板几乎没有热损伤。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，几乎都被埋入地下。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)更替的发展快速。

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。作为无铅软钎焊的候补，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，镀敷被膜的机械强度优异，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。

焊膏被用于在基板表面组装电子部件，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。作为焊膏的无铅化，已研究了Sn-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1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。

另外，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鉛フリ一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1：特公平5-22322号公报

专利文献2：特开2004-137574号公报

专利文献3：特许第3155139号公报

发明内容

本发明的目的在于，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。