JP2018161674A - Solder composition and electronic substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、はんだ組成物および電子基板に関する。 The present invention relates to a solder composition and an electronic substrate.
はんだ組成物は、はんだ粉末にフラックス組成物(ロジン系樹脂、活性剤および溶剤など)を混練してペースト状にした混合物である(例えば、特許文献1)。このはんだ組成物においては、はんだ溶融性やはんだが濡れ広がりやすいという性質(はんだ濡れ広がり)などのはんだ付け性とともに、ボイドの抑制や印刷性などが要求されている。
また、このはんだ組成物を用いれば、リフロー工程により、電子部品および電子基板の間にはんだ接合を形成できる。そして、このリフロー工程に用いるリフロー装置としては、エアリフロー装置、真空リフロー装置、ギ酸リフロー装置、およびプラズマリフロー装置などが挙げられる。装置設備のコストの観点からは、大気雰囲気下でリフロー工程を行うエアリフロー装置が好ましい。そのため、はんだ組成物としては、大気雰囲気下でリフロー工程を行う場合でもはんだ溶融性が優れることが求められる。
The solder composition is a mixture obtained by kneading a flux composition (such as a rosin resin, an activator, and a solvent) into solder powder to form a paste (for example, Patent Document 1). In this solder composition, not only solderability such as solder meltability and a property that the solder easily spreads (solder wetting spread), but also suppression of voids and printability are required.
Moreover, if this solder composition is used, a solder joint can be formed between an electronic component and an electronic substrate by a reflow process. And as a reflow apparatus used for this reflow process, an air reflow apparatus, a vacuum reflow apparatus, a formic acid reflow apparatus, a plasma reflow apparatus, etc. are mentioned. From the viewpoint of the cost of the equipment, an air reflow apparatus that performs the reflow process in an air atmosphere is preferable. Therefore, the solder composition is required to have excellent solder meltability even when the reflow process is performed in an air atmosphere.
しかしながら、大気雰囲気下でリフロー工程を行う場合には、酸化膜を取り除き、銅箔表面の清浄性を保つという観点から、フラックス組成物が、所定量以上のロジン系樹脂を含有する必要がある。一方で、フラックス組成物中のロジン系樹脂の含有量が多い場合には、フラックス組成物の粘性が高まり、ボイドが発生しやすくなる。また、ボイドの抑制の観点から、フラックス組成物中の溶剤として低沸点の溶剤を用いることが考えられる。しかしながら、低沸点の溶剤を用いた場合には、印刷時に溶剤が揮発してしまい、はんだ組成物の粘度が変化するために、印刷性が低下してしまう。このように、ボイドの抑制と印刷性とは、トレードオフの関係にあり、これらを同時に満足できるはんだ組成物はなかった。 However, when the reflow process is performed in an air atmosphere, the flux composition needs to contain a predetermined amount or more of rosin resin from the viewpoint of removing the oxide film and maintaining the cleanliness of the copper foil surface. On the other hand, when the content of the rosin resin in the flux composition is large, the viscosity of the flux composition is increased and voids are easily generated. From the viewpoint of suppressing voids, it is conceivable to use a low boiling point solvent as the solvent in the flux composition. However, when a low boiling point solvent is used, the solvent is volatilized during printing, and the viscosity of the solder composition changes, so that the printability is lowered. Thus, suppression of voids and printability are in a trade-off relationship, and there has been no solder composition that can satisfy these simultaneously.
そこで、本発明は、大気雰囲気下でリフロー工程を行う場合でもはんだ溶融性が優れ、ボイドを十分に抑制でき、しかも十分な印刷性を有するはんだ組成物、並びにそれを用いた電子基板を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a solder composition that has excellent solder meltability even when the reflow process is performed in an air atmosphere, can sufficiently suppress voids, and has sufficient printability, and an electronic substrate using the same. For the purpose.
前記課題を解決すべく、本発明は、以下のようなはんだ組成物および電子基板を提供するものである。
本発明のはんだ組成物は、(A)ロジン系樹脂、(B)活性剤および(C)溶剤を含有するフラックス組成物と、(D)融点が200℃以上250℃以下であるはんだ粉末とを含有し、前記(A)成分が、(A1)不飽和有機酸変性ロジンの水素添加物を含有し、前記(C)成分が、(C1)融点が40℃以上であり、沸点が220℃以下であるヘキサンジオール系溶剤、および、(C2)20℃における粘度が10mPa・s以下であり、かつ沸点が270℃以上である溶剤を含有し、前記(A)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、30質量%以上であることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following solder composition and electronic substrate.
The solder composition of the present invention comprises (A) a flux composition containing a rosin resin, (B) an activator and (C) a solvent, and (D) a solder powder having a melting point of 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. And the component (A) contains a hydrogenated product of (A1) unsaturated organic acid-modified rosin, and the component (C) has (C1) a melting point of 40 ° C. or higher and a boiling point of 220 ° C. or lower. And (C2) a solvent having a viscosity at 20 ° C. of 10 mPa · s or less and a boiling point of 270 ° C. or more, and the blending amount of the component (A) is the flux composition 30% by mass or more with respect to 100% by mass of the product.
本発明のはんだ組成物においては、前記(C1)成分が、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジオールおよび1,6−ヘキサンジオールからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
本発明のはんだ組成物においては、前記(C2)成分が、テトラエチレングリコールジメチルエーテルであることが好ましい。
本発明の電子基板は、前記はんだ組成物を用いたはんだ付け部を備えることを特徴とするものである。
In the solder composition of the present invention, the component (C1) is preferably at least one selected from the group consisting of 2,5-dimethylhexane-2,5-diol and 1,6-hexanediol. .
In the solder composition of the present invention, the component (C2) is preferably tetraethylene glycol dimethyl ether.
The electronic substrate of the present invention is characterized by including a soldering portion using the solder composition.
本発明のはんだ組成物によれば、大気雰囲気下でリフロー工程を行う場合でもはんだ溶融性が優れ、ボイドを十分に抑制でき、しかも十分な印刷性を有する理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。
すなわち、本発明のはんだ組成物においては、(A)ロジン系樹脂として、(A1)不飽和有機酸変性ロジンの水素添加物を用い、しかも、(A)成分の配合量を所定量以上としている。そのため、大気雰囲気下でリフロー工程を行う場合でも、酸化膜を取り除き、銅箔表面の清浄性を保つことができ、十分なはんだ溶融性を確保できる。また、本発明のはんだ組成物においては、(C)溶剤として、(C1)融点が40℃以上であり、沸点が220℃以下であるヘキサンジオール系溶剤、および、(C2)20℃における粘度が10mPa・s以下であり、かつ沸点が270℃以上である溶剤を組み合わせて用いている。(C1)成分は、比較的に低沸点であるため、はんだが溶融する前やはんだ溶融時に揮発して気体となってしまうが、この気体が、はんだ組成物中の気体を外部に押し出す作用がある。そして、(C2)成分は、高沸点であるため、はんだ溶融時にもほとんど揮発しない。そのため、溶剤の気化によるボイドの発生を抑制できる。また、(C2)成分を含有するはんだ組成物は、はんだ溶融時にもある程度の流動性を有しているため、はんだ組成物中の気体が徐々に集まりながら外部に放出される。このようにして、ボイドを十分に抑制できる。さらに、(C1)成分および(C2)成分はいずれも、常温においては、ほとんど揮発しない。そのため、印刷時において、はんだ組成物の粘度変化が小さく、十分な印刷性を確保できる。以上のようにして、上記本発明の効果が達成されるものと本発明者らは推察する。
According to the solder composition of the present invention, even when the reflow process is performed in an air atmosphere, the solder meltability is excellent, the voids can be sufficiently suppressed, and the reason for having sufficient printability is not necessarily clear. They guess as follows.
That is, in the solder composition of the present invention, as the (A) rosin resin, (A1) a hydrogenated product of an unsaturated organic acid-modified rosin is used, and the blending amount of the (A) component is a predetermined amount or more. . Therefore, even when the reflow process is performed in an air atmosphere, the oxide film can be removed, the cleanliness of the copper foil surface can be maintained, and sufficient solder meltability can be ensured. In the solder composition of the present invention, as the solvent (C), (C1) a hexanediol solvent having a melting point of 40 ° C. or higher and a boiling point of 220 ° C. or lower, and (C2) a viscosity at 20 ° C. A solvent having a boiling point of not more than 10 mPa · s and a boiling point of not less than 270 ° C. is used in combination. Since the component (C1) has a relatively low boiling point, it volatilizes into a gas before the solder is melted or when the solder is melted. This gas acts to push the gas in the solder composition to the outside. is there. Since the component (C2) has a high boiling point, it hardly volatilizes even when the solder is melted. Therefore, generation | occurrence | production of the void by vaporization of a solvent can be suppressed. In addition, since the solder composition containing the component (C2) has a certain degree of fluidity even when the solder is melted, the gas in the solder composition is released outside while gradually gathering. In this way, voids can be sufficiently suppressed. Furthermore, both the (C1) component and the (C2) component hardly volatilize at room temperature. Therefore, at the time of printing, the viscosity change of the solder composition is small, and sufficient printability can be ensured. As described above, the present inventors speculate that the effects of the present invention are achieved.
本発明によれば、大気雰囲気下でリフロー工程を行う場合でもはんだ溶融性が優れ、ボイドを十分に抑制でき、しかも十分な印刷性を有するはんだ組成物、並びにそれを用いた電子基板を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a solder composition that is excellent in solder meltability even when the reflow process is performed in an air atmosphere, can sufficiently suppress voids, and has sufficient printability, and an electronic substrate using the same. .
本発明のはんだ組成物は、以下説明するフラックス組成物と、以下説明する(D)はんだ粉末とを含有するものである。 The solder composition of the present invention contains a flux composition described below and (D) solder powder described below.
[フラックス組成物]
まず、本発明に用いるフラックス組成物について説明する。本発明に用いるフラックス組成物は、はんだ組成物におけるはんだ粉末以外の成分であり、(A)ロジン系樹脂、(B)活性剤および(C)溶剤を含有するものである。
[Flux composition]
First, the flux composition used for this invention is demonstrated. The flux composition used in the present invention is a component other than the solder powder in the solder composition, and contains (A) a rosin resin, (B) an activator, and (C) a solvent.
[(A)成分]
本実施形態に用いる(A)ロジン系樹脂としては、ロジン類およびロジン系変性樹脂が挙げられる。ロジン類としては、ガムロジン、ウッドロジンおよびトール油ロジンなどが挙げられる。ロジン系変性樹脂としては、不均化ロジン、重合ロジン、水素添加ロジン(完全水添ロジン、部分水添ロジン、並びに、不飽和有機酸((メタ)アクリル酸などの脂肪族の不飽和一塩基酸、フマル酸、マレイン酸などのα,β−不飽和カルボン酸などの脂肪族不飽和二塩基酸、桂皮酸などの芳香族環を有する不飽和カルボン酸など)の変性ロジンである不飽和有機酸変性ロジンの水素添加物(「水添酸変性ロジン」ともいう))およびこれらの誘導体などが挙げられる。これらのロジン系樹脂は1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
[(A) component]
Examples of the (A) rosin resin used in the present embodiment include rosins and rosin modified resins. Examples of rosins include gum rosin, wood rosin and tall oil rosin. Examples of rosin-based modified resins include disproportionated rosin, polymerized rosin, hydrogenated rosin (fully hydrogenated rosin, partially hydrogenated rosin, and unsaturated organic acids (aliphatic unsaturated monobasic such as (meth) acrylic acid). Unsaturated organics that are modified rosins of acid, fumaric acid, maleic acid and other aliphatic unsaturated dibasic acids such as α, β-unsaturated carboxylic acids, and unsaturated carboxylic acids having aromatic rings such as cinnamic acid) Examples include hydrogenated products of acid-modified rosin (also referred to as “hydrogenated acid-modified rosin”) and derivatives thereof. These rosin resins may be used alone or in combination of two or more.
本実施形態において、前記(A)成分は、(A1)不飽和有機酸変性ロジンの水素添加物を含有することが必要である。この(A1)成分を含有しない場合には、大気雰囲気下でリフロー工程を行う場合でもはんだ溶融性が不十分となる。
また、前記(A)成分は、必要に応じて、前記(A1)成分以外のロジン系樹脂((A2)成分)を含有してもよい。このような場合、前記(A1)成分の前記(A)成分に対する質量比率[{(A1)/(A)}×100]は、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが特に好ましい。
In the present embodiment, the component (A) needs to contain a hydrogenated product of (A1) unsaturated organic acid-modified rosin. When this component (A1) is not contained, the solder meltability is insufficient even when the reflow process is performed in an air atmosphere.
The component (A) may contain a rosin resin (component (A2)) other than the component (A1) as necessary. In such a case, the mass ratio [{(A1) / (A)} × 100] of the component (A1) to the component (A) is preferably 50% by mass or more, and 70% by mass or more. It is more preferable that the content is 90% by mass or more.
前記(A)成分の配合量は、フラックス組成物100質量%に対して、30質量%以上であることが必要である。(A)成分の配合量が30質量%未満の場合には、大気雰囲気下でリフロー工程を行う場合におけるはんだ溶融性が不十分となる。また、はんだ溶融性およびフラックス残さとのバランスの観点から、前記(A)成分の配合量は、フラックス組成物100質量%に対して、30質量%以上70質量%以下であることが好ましく、35質量%以上65質量%以下であることがより好ましく、40質量%以上60質量%以下であることが特に好ましい。 The blending amount of the component (A) needs to be 30% by mass or more with respect to 100% by mass of the flux composition. When the blending amount of the component (A) is less than 30% by mass, the solder meltability is insufficient when the reflow process is performed in the air atmosphere. Further, from the viewpoint of the balance between the solder meltability and the flux residue, the blending amount of the component (A) is preferably 30% by mass or more and 70% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition. More preferably, it is at least 65% by mass, and particularly preferably at least 40% by mass and not more than 60% by mass.
[(B)成分]
本実施形態に用いる(B)活性剤としては、有機酸、非解離性のハロゲン化化合物からなる非解離型活性剤、およびアミン系活性剤などが挙げられる。これらの活性剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。なお、これらの中でも、環境対策の観点や、はんだ付け部分での腐食を抑制するという観点からは、有機酸、アミン系活性剤(ハロゲンを含有しないもの)を用いることが好ましく、有機酸を用いることがより好ましい。
[Component (B)]
Examples of the (B) activator used in the present embodiment include organic acids, non-dissociative activators composed of non-dissociable halogenated compounds, and amine-based activators. These activators may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types. Among these, from the viewpoint of environmental measures and from the viewpoint of suppressing corrosion at the soldered portion, it is preferable to use an organic acid or an amine-based activator (one containing no halogen), and an organic acid is used. It is more preferable.
前記有機酸としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸などの他に、その他の有機酸が挙げられる。
モノカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブチリック酸、バレリック酸、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸、リグノセリン酸、およびグリコール酸などが挙げられる。
ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、およびジグリコール酸などが挙げられる。
その他の有機酸としては、ダイマー酸、レブリン酸、乳酸、アクリル酸、安息香酸、サリチル酸、アニス酸、クエン酸、およびピコリン酸などが挙げられる。
Examples of the organic acid include other organic acids in addition to monocarboxylic acid and dicarboxylic acid.
Monocarboxylic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, pentadecylic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, tuberculostearic acid Arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, glycolic acid and the like.
Examples of the dicarboxylic acid include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, fumaric acid, maleic acid, tartaric acid, and diglycolic acid.
Examples of other organic acids include dimer acid, levulinic acid, lactic acid, acrylic acid, benzoic acid, salicylic acid, anisic acid, citric acid, and picolinic acid.
前記非解離型活性剤としては、ハロゲン原子が共有結合により結合した非塩系の有機化合物が挙げられる。このハロゲン化化合物としては、塩素化物、臭素化物、フッ化物のように塩素、臭素、フッ素の各単独元素の共有結合による化合物でもよいが、塩素、臭素およびフッ素の任意の2つまたは全部のそれぞれの共有結合を有する化合物でもよい。これらの化合物は、水性溶媒に対する溶解性を向上させるために、例えばハロゲン化アルコールやハロゲン化カルボキシル化合物のように水酸基やカルボキシル基などの極性基を有することが好ましい。ハロゲン化アルコールとしては、例えば2,3−ジブロモプロパノール、2,3−ジブロモブタンジオール、トランス−2,3−ジブロモ−2−ブテン−1,4−ジオール、1,4−ジブロモ−2−ブタノール、およびトリブロモネオペンチルアルコールなどの臭素化アルコール、1,3−ジクロロ−2−プロパノール、および1,4−ジクロロ−2−ブタノールなどの塩素化アルコール、3−フルオロカテコールなどのフッ素化アルコール、並びに、その他これらに類する化合物が挙げられる。ハロゲン化カルボキシル化合物としては、2−ヨード安息香酸、3−ヨード安息香酸、2−ヨードプロピオン酸、5−ヨードサリチル酸、および5−ヨードアントラニル酸などのヨウ化カルボキシル化合物、2−クロロ安息香酸、および3−クロロプロピオン酸などの塩化カルボキシル化合物、2,3−ジブロモプロピオン酸、2,3−ジブロモコハク酸、および2−ブロモ安息香酸などの臭素化カルボキシル化合物、並びに、その他これらに類する化合物が挙げられる。 Examples of the non-dissociative activator include non-salt organic compounds in which halogen atoms are bonded by a covalent bond. The halogenated compound may be a compound formed by covalent bonding of chlorine, bromine and fluorine, such as chlorinated, brominated and fluoride, but any two or all of chlorine, bromine and fluorine may be used. The compound which has the following covalent bond may be sufficient. In order to improve the solubility in an aqueous solvent, these compounds preferably have a polar group such as a hydroxyl group or a carboxyl group such as a halogenated alcohol or a halogenated carboxyl compound. Examples of the halogenated alcohol include 2,3-dibromopropanol, 2,3-dibromobutanediol, trans-2,3-dibromo-2-butene-1,4-diol, 1,4-dibromo-2-butanol, And brominated alcohols such as tribromoneopentyl alcohol, chlorinated alcohols such as 1,3-dichloro-2-propanol, and 1,4-dichloro-2-butanol, fluorinated alcohols such as 3-fluorocatechol, and Other compounds similar to these may be mentioned. Examples of the halogenated carboxyl compound include 2-iodobenzoic acid, 3-iodobenzoic acid, 2-iodopropionic acid, 5-iodosalicylic acid, and 5-iodoanthranilic acid, iodinated carboxyl compounds, 2-chlorobenzoic acid, and Examples thereof include carboxylated carboxyl compounds such as 3-chloropropionic acid, brominated carboxyl compounds such as 2,3-dibromopropionic acid, 2,3-dibromosuccinic acid, and 2-bromobenzoic acid, and other similar compounds. .
前記アミン系活性剤としては、アミン類(エチレンジアミンなどのポリアミンなど)、アミン塩類(トリメチロールアミン、シクロヘキシルアミン、およびジエチルアミンなどのアミン、並びにアミノアルコールなどの有機酸塩または無機酸塩(塩酸、硫酸、および臭化水素酸など))、アミノ酸類(グリシン、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、およびバリンなど)、アミド系化合物などが挙げられる。具体的には、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアミン塩(塩酸塩、コハク酸塩、アジピン酸塩、およびセバシン酸塩など)、トリエタノールアミン、モノエタノールアミン、並びに、これらのアミンの臭化水素酸塩などが挙げられる。 Examples of the amine-based activator include amines (polyamines such as ethylenediamine), amine salts (amines such as trimethylolamine, cyclohexylamine, and diethylamine), and organic acid salts or inorganic acid salts such as amino alcohols (hydrochloric acid, sulfuric acid). And hydrobromic acid)), amino acids (such as glycine, alanine, aspartic acid, glutamic acid, and valine), amide compounds, and the like. Specifically, diphenylguanidine hydrobromide, cyclohexylamine hydrobromide, diethylamine salts (such as hydrochloride, succinate, adipate, and sebacate), triethanolamine, monoethanolamine, In addition, hydrobromides of these amines can be mentioned.
前記(B)成分の配合量としては、フラックス組成物100質量%に対して、1質量%以上20質量%以下であることが好ましく、1質量%以上15質量%以下であることがより好ましく、2質量%以上10質量%以下であることが特に好ましい。(B)成分の配合量が前記下限未満では、はんだボールが生じやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、フラックス組成物の絶縁性が低下する傾向にある。 The blending amount of the component (B) is preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less, with respect to 100% by mass of the flux composition. The content is particularly preferably 2% by mass or more and 10% by mass or less. When the blending amount of the component (B) is less than the lower limit, solder balls tend to be easily formed. On the other hand, when the amount exceeds the upper limit, the insulating property of the flux composition tends to be lowered.
[(C)成分]
本実施形態に用いる(C)溶剤は、(C1)融点が40℃以上であり、沸点が220℃以下であるヘキサンジオール系溶剤、および、(C2)20℃における粘度が10mPa・s以下であり、かつ沸点が270℃以上である溶剤を含有することが必要である。(C1)成分と(C2)成分とを組み合わせて用いることにより、ボイドの抑制と印刷性とを両立できる。
なお、(C1)成分の融点の上限は、特に限定されない。例えば(C1)成分の融点は、100℃以下であってもよい。また、(C1)成分の沸点の下限は、特に限定されない。例えば、(C1)成分の沸点は、120℃以上であってもよい。なお、本明細書において、沸点とは、1013hPaにおける沸点のことをいう。
[Component (C)]
The (C) solvent used in the present embodiment has (C1) a hexanediol solvent having a melting point of 40 ° C. or higher and a boiling point of 220 ° C. or lower, and (C2) a viscosity at 20 ° C. of 10 mPa · s or lower. And it is necessary to contain the solvent whose boiling point is 270 degreeC or more. By using a combination of the component (C1) and the component (C2), both suppression of voids and printability can be achieved.
In addition, the upper limit of melting | fusing point of (C1) component is not specifically limited. For example, the melting point of the component (C1) may be 100 ° C. or less. Moreover, the minimum of the boiling point of (C1) component is not specifically limited. For example, the boiling point of the component (C1) may be 120 ° C. or higher. In addition, in this specification, a boiling point means the boiling point in 1013 hPa.
前記(C1)成分としては、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール(融点:86〜90℃、沸点:214℃)、1,6−ヘキサンジオール(融点:40〜44℃、沸点:215℃)および(2S,5S)−2,5−ヘキサンジオール(融点:52〜56℃、沸点:212〜215℃)などが挙げられる。これらの中でも、溶剤の融点の観点から、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオールがより好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 As the component (C1), 2,5-dimethyl-2,5-hexanediol (melting point: 86 to 90 ° C., boiling point: 214 ° C.), 1,6-hexanediol (melting point: 40 to 44 ° C., boiling point: 215 ° C.) and (2S, 5S) -2,5-hexanediol (melting point: 52 to 56 ° C., boiling point: 212 to 215 ° C.). Among these, 2,5-dimethyl-2,5-hexanediol is more preferable from the viewpoint of the melting point of the solvent. These may be used alone or in combination of two or more.
また、ボイドの更なる抑制の観点から、(C2)成分の20℃における粘度は、8mPa・s以下であることがより好ましく、5mPa・s以下であることが特に好ましく、2mPa・s以下であることが最も好ましい。(C2)成分の20℃における粘度の下限は、特に限定されない。例えば、(C2)成分の20℃における粘度は、0.01mPa・s以上であってもよい。なお、溶剤の粘度は、ブルックフィールド式回転粘度計で測定できる。
さらに、ボイドの更なる抑制の観点から、(C2)成分の沸点は、275℃以上300℃以下であることがより好ましい。
Further, from the viewpoint of further suppression of voids, the viscosity at 20 ° C. of the component (C2) is more preferably 8 mPa · s or less, particularly preferably 5 mPa · s or less, and 2 mPa · s or less. Most preferred. The lower limit of the viscosity of component (C2) at 20 ° C. is not particularly limited. For example, the viscosity at 20 ° C. of the component (C2) may be 0.01 mPa · s or more. The viscosity of the solvent can be measured with a Brookfield rotary viscometer.
Furthermore, from the viewpoint of further suppressing voids, the boiling point of the component (C2) is more preferably 275 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
前記(C2)成分としては、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(沸点:275℃、粘度:3.8mPa・s)、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル(沸点:274℃、粘度:8.4mPa・s)、およびマレイン酸ジブチル(沸点:281℃、粘度:5.0mPa・s)などが挙げられる。これらの中でも、溶剤の粘度の観点から、テトラエチレングリコールジメチルエーテルがより好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。なお、括弧内に記載の粘度は、20℃における粘度である。 Examples of the component (C2) include tetraethylene glycol dimethyl ether (boiling point: 275 ° C., viscosity: 3.8 mPa · s), tripropylene glycol monobutyl ether (boiling point: 274 ° C., viscosity: 8.4 mPa · s), and maleic acid And dibutyl (boiling point: 281 ° C., viscosity: 5.0 mPa · s). Among these, tetraethylene glycol dimethyl ether is more preferable from the viewpoint of the viscosity of the solvent. These may be used alone or in combination of two or more. In addition, the viscosity described in parentheses is a viscosity at 20 ° C.
前記(C2)成分の前記(C1)成分に対する質量比((C2)/(C1))は、ボイドの抑制と印刷性とのバランスの観点から、1以上10以下であることが好ましく、3/2以上8以下であることがより好ましく、2以上6以下であることが特に好ましい。 The mass ratio of the (C2) component to the (C1) component ((C2) / (C1)) is preferably 1 or more and 10 or less from the viewpoint of the balance between void suppression and printability. It is more preferably 2 or more and 8 or less, and particularly preferably 2 or more and 6 or less.
前記(C)成分は、本発明の目的を達成できる範囲内において、前記(C1)成分および前記(C2)成分以外の溶剤((C3)成分)を含有していてもよい。(C3)成分により、はんだ組成物中の固形分を溶解または分散させることができる。そして、この(C3)成分は、20℃において液状であることが好ましい。 The component (C) may contain a solvent (component (C3)) other than the component (C1) and the component (C2) within a range in which the object of the present invention can be achieved. The solid content in the solder composition can be dissolved or dispersed by the component (C3). The component (C3) is preferably liquid at 20 ° C.
前記(C3)成分としては、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(沸点:259℃、粘度:8.6mPa・s)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点:230℃、粘度:6.6mPa・s)、α,β,γ−ターピネオール(沸点:217℃、粘度:67mPa・s)、ベンジルグリコール(沸点:256℃、粘度:12.6mPa・s)、ジエチレングリコールモノ2−エチルヘキシルエーテル(沸点:272℃、粘度:10.4mPa・s)、トリプロピレングリコール(沸点:265℃、粘度:57.2mPa・s)、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル(沸点:302℃、粘度:19.3mPa・s)、ジエチレングリコールジブチルエーテル(沸点:255℃、粘度:2.4mPa・s)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点:242℃、粘度:1mPa・s)、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(沸点:231℃、粘度:7.4mPa・s)、エチレングリコールモノ2−エチルヘキシルエーテル(沸点:229℃、粘度:7.6mPa・s)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点:220℃、粘度:2.8mPa・s)および2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(融点:127〜130℃、沸点:210℃)などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。なお、括弧内に記載の粘度は、20℃における粘度である。 Examples of the component (C3) include diethylene glycol monohexyl ether (boiling point: 259 ° C., viscosity: 8.6 mPa · s), diethylene glycol monobutyl ether (boiling point: 230 ° C., viscosity: 6.6 mPa · s), α, β, γ Terpineol (boiling point: 217 ° C., viscosity: 67 mPa · s), benzyl glycol (boiling point: 256 ° C., viscosity: 12.6 mPa · s), diethylene glycol mono 2-ethylhexyl ether (boiling point: 272 ° C., viscosity: 10.4 mPa · s) s), tripropylene glycol (boiling point: 265 ° C., viscosity: 57.2 mPa · s), diethylene glycol monobenzyl ether (boiling point: 302 ° C., viscosity: 19.3 mPa · s), diethylene glycol dibutyl ether (boiling point: 255 ° C., viscosity) : 2.4 mPa · s), tripropylene Recall monomethyl ether (boiling point: 242 ° C., viscosity: 1 mPa · s), dipropylene glycol monobutyl ether (boiling point: 231 ° C., viscosity: 7.4 mPa · s), ethylene glycol mono 2-ethylhexyl ether (boiling point: 229 ° C., viscosity) : 7.6 mPa · s), diethylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point: 220 ° C., viscosity: 2.8 mPa · s) and 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (melting point: 127 to 130 ° C., boiling point: 210 ° C.). These may be used alone or in combination of two or more. In addition, the viscosity described in parentheses is a viscosity at 20 ° C.
前記(C3)成分を用いる場合、前記(C3)成分の前記(C)成分に対する質量比((C3)/(C))は、ボイドの抑制と印刷性とのバランスの観点から、1/15以上1/2以下であることが好ましく、1/10以上1/2以下であることがより好ましく、1/5以上1/3以下であることが特に好ましい。 When the component (C3) is used, the mass ratio of the component (C3) to the component (C) ((C3) / (C)) is 1/15 from the viewpoint of the balance between void suppression and printability. It is preferable that it is 1/2 or less, more preferably 1/10 or more and 1/2 or less, and particularly preferably 1/5 or more and 1/3 or less.
前記(C)成分の配合量は、フラックス組成物100質量%に対して、20質量%以上65質量%以下であることが好ましく、30質量%以上60質量%以下であることがより好ましく、40質量%以上50質量%以下であることが特に好ましい。溶剤の配合量が前記範囲内であれば、得られるはんだ組成物の粘度を適正な範囲に適宜調整できる。 The blending amount of the component (C) is preferably 20% by mass or more and 65% by mass or less, more preferably 30% by mass or more and 60% by mass or less, with respect to 100% by mass of the flux composition. It is particularly preferable that the content is not less than 50% by mass and not more than 50% by mass. If the blending amount of the solvent is within the above range, the viscosity of the obtained solder composition can be appropriately adjusted to an appropriate range.
本実施形態においては、印刷性などの観点から、さらにチクソ剤を含有していてもよい。本実施形態に用いるチクソ剤としては、硬化ひまし油、アミド類、カオリン、コロイダルシリカ、有機ベントナイト、およびガラスフリットなどが挙げられる。これらのチクソ剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 In the present embodiment, a thixotropic agent may be further contained from the viewpoint of printability and the like. Examples of the thixotropic agent used in the present embodiment include hardened castor oil, amides, kaolin, colloidal silica, organic bentonite, and glass frit. These thixotropic agents may be used alone or in combination of two or more.
前記チクソ剤を用いる場合、その配合量は、フラックス組成物100質量%に対して、3質量%以上20質量%以下であることが好ましく、5質量%以上15質量%以下であることがより好ましい。配合量が前記下限未満では、チクソ性が得られず、ダレが生じやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、チクソ性が高すぎて、印刷不良となりやすい傾向にある。 When using the thixotropic agent, the blending amount is preferably 3% by mass or more and 20% by mass or less, and more preferably 5% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition. . If the blending amount is less than the lower limit, thixotropy cannot be obtained and the sagging tends to occur. On the other hand, if it exceeds the upper limit, the thixotropy tends to be too high and printing tends to be poor.
[他の成分]
本実施形態に用いるフラックス組成物には、前記(A)成分、前記(B)成分、前記(C)成分および前記チクソ剤の他に、必要に応じて、その他の添加剤、更には、その他の樹脂を加えることができる。その他の添加剤としては、消泡剤、酸化防止剤、改質剤、つや消し剤、および発泡剤などが挙げられる。これらの添加剤の配合量としては、フラックス組成物100質量%に対して、0.01質量%以上5質量%以下であることが好ましい。その他の樹脂としては、アクリル系樹脂などが挙げられる。
[Other ingredients]
In the flux composition used in the present embodiment, in addition to the component (A), the component (B), the component (C) and the thixotropic agent, if necessary, other additives, and other Of resin can be added. Other additives include antifoaming agents, antioxidants, modifiers, matting agents, and foaming agents. As a compounding quantity of these additives, it is preferable that they are 0.01 mass% or more and 5 mass% or less with respect to 100 mass% of flux compositions. Examples of other resins include acrylic resins.
[はんだ組成物]
次に、本実施形態のはんだ組成物について説明する。本実施形態のはんだ組成物は、前述の本実施形態のフラックス組成物と、以下説明する(D)はんだ粉末とを含有するものである。
前記フラックス組成物の配合量は、はんだ組成物100質量%に対して、5質量%以上35質量%以下であることが好ましく、7質量%以上15質量%以下であることがより好ましく、8質量%以上12質量%以下であることが特に好ましい。フラックス組成物の配合量が5質量%未満の場合(はんだ粉末の配合量が95質量%を超える場合)には、バインダーとしてのフラックス組成物が足りないため、フラックス組成物とはんだ粉末とを混合しにくくなる傾向にあり、他方、フラックス組成物の配合量が35質量%を超える場合(はんだ粉末の配合量が65質量%未満の場合)には、得られるはんだ組成物を用いた場合に、十分なはんだ接合を形成できにくくなる傾向にある。
[Solder composition]
Next, the solder composition of this embodiment will be described. The solder composition of this embodiment contains the above-described flux composition of this embodiment and (D) solder powder described below.
The blending amount of the flux composition is preferably 5% by mass to 35% by mass, more preferably 7% by mass to 15% by mass, and more preferably 8% by mass with respect to 100% by mass of the solder composition. It is particularly preferable that the content is not less than 12% and not more than 12% by mass. When the blending amount of the flux composition is less than 5% by mass (when the blending amount of the solder powder exceeds 95% by mass), the flux composition as the binder is insufficient, so the flux composition and the solder powder are mixed. On the other hand, when the blending amount of the flux composition exceeds 35% by mass (when the blending amount of the solder powder is less than 65% by mass), when the obtained solder composition is used, It tends to be difficult to form a sufficient solder joint.
[(D)成分]
本実施形態に用いる(D)はんだ粉末は、融点が200℃以上250℃以下であるはんだ粉末である。本実施形態においては、融点が200℃以上250℃以下のはんだ粉末を使用する前提で、前記(C1)成分および前記(C2)成分の沸点を規定している。
このはんだ粉末におけるはんだ合金としては、スズ(Sn)を主成分とする合金が好ましい。また、この合金の第二元素としては、銀(Ag)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ビスマス(Bi)、インジウム(In)およびアンチモン(Sb)などが挙げられる。さらに、この合金には、必要に応じて他の元素(第三元素以降)を添加してもよい。他の元素としては、銅、銀、ビスマス、インジウム、アンチモン、およびアルミニウム(Al)などが挙げられる。
ここで、鉛フリーはんだ粉末とは、鉛を添加しないはんだ金属または合金の粉末のことをいう。ただし、鉛フリーはんだ粉末中に、不可避的不純物として鉛が存在することは許容されるが、この場合に、鉛の量は、300質量ppm以下であることが好ましい。
[(D) component]
The solder powder (D) used in this embodiment is a solder powder having a melting point of 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. In the present embodiment, the boiling points of the component (C1) and the component (C2) are defined on the premise that solder powder having a melting point of 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower is used.
As the solder alloy in the solder powder, an alloy containing tin (Sn) as a main component is preferable. Examples of the second element of the alloy include silver (Ag), copper (Cu), zinc (Zn), bismuth (Bi), indium (In), and antimony (Sb). Furthermore, you may add another element (after 3rd element) to this alloy as needed. Examples of other elements include copper, silver, bismuth, indium, antimony, and aluminum (Al).
Here, the lead-free solder powder refers to a solder metal or alloy powder to which lead is not added. However, it is allowed that lead is present as an inevitable impurity in the lead-free solder powder, but in this case, the amount of lead is preferably 300 mass ppm or less.
鉛フリーはんだ粉末におけるはんだ合金としては、具体的には、Sn−Ag系、およびSn−Ag−Cu系などが挙げられる。これらの中でも、はんだ接合の強度の観点から、Sn−Ag−Cu系のはんだ合金が好ましく用いられている。そして、Sn−Ag−Cu系のはんだの融点は、通常200℃以上250℃以下(好ましくは、200℃以上240℃以下)である。なお、Sn−Ag−Cu系のはんだの中でも、銀含有量が低い系統のはんだの融点は、210℃以上250℃以下(好ましくは、220℃以上240℃以下)である。 Specific examples of the solder alloy in the lead-free solder powder include Sn—Ag series and Sn—Ag—Cu series. Among these, Sn—Ag—Cu-based solder alloys are preferably used from the viewpoint of solder joint strength. The melting point of the Sn—Ag—Cu solder is usually 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower (preferably 200 ° C. or higher and 240 ° C. or lower). Note that among the Sn-Ag-Cu-based solders, the melting point of the solder having a low silver content is 210 ° C. or higher and 250 ° C. or lower (preferably 220 ° C. or higher and 240 ° C. or lower).
前記(D)成分の平均粒子径は、通常1μm以上40μm以下であるが、はんだ付けパッドのピッチが狭い電子基板にも対応するという観点から、1μm以上35μm以下であることがより好ましく、2μm以上30μm以下であることがさらにより好ましく、3μm以上20μm以下であることが特に好ましい。なお、平均粒子径は、動的光散乱式の粒子径測定装置により測定できる。 The average particle size of the component (D) is usually 1 μm or more and 40 μm or less, but is more preferably 1 μm or more and 35 μm or less from the viewpoint that it can be applied to an electronic substrate having a narrow solder pad pitch. More preferably, it is 30 μm or less, and particularly preferably 3 μm or more and 20 μm or less. The average particle size can be measured with a dynamic light scattering type particle size measuring device.
[はんだ組成物の製造方法]
本実施形態のはんだ組成物は、上記説明したフラックス組成物と上記説明した(D)はんだ粉末とを上記所定の割合で配合し、撹拌混合することで製造できる。
[Method for producing solder composition]
The solder composition of the present embodiment can be manufactured by blending the above-described flux composition and the above-described (D) solder powder at the predetermined ratio and stirring and mixing them.
[電子基板]
次に、本実施形態の電子基板について説明する。本実施形態の電子基板は、以上説明したはんだ組成物を用いたはんだ付け部を備えることを特徴とするものである。本発明の電子基板は、前記はんだ組成物を用いて電子部品を電子基板(プリント配線基板など)に実装することで製造できる。
前述した本実施形態のはんだ組成物は、はんだ組成物の印刷面積が広い場合でも、大きな径のボイドを十分に抑制できる。そのため、電子部品としては、電極端子の面積が広い電子部品(例えば、パワートランジスタ)を用いてもよい。また、はんだ組成物の印刷面積は、例えば、20mm2以上であってもよく、30mm2以上であってもよく、40mm2以上であってもよい。なお、印刷面積は、電子部品の電極端子の面積に対応する。
ここで用いる塗布装置としては、スクリーン印刷機、メタルマスク印刷機、ディスペンサー、およびジェットディスペンサーなどが挙げられる。
また、前記塗布装置にて塗布したはんだ組成物上に電子部品を配置し、リフロー炉により所定条件にて加熱して、前記電子部品をプリント配線基板に実装するリフロー工程により、電子部品を電子基板に実装できる。
[Electronic substrate]
Next, the electronic substrate of this embodiment will be described. The electronic substrate of this embodiment is characterized by including a soldering portion using the solder composition described above. The electronic board of the present invention can be manufactured by mounting an electronic component on an electronic board (such as a printed wiring board) using the solder composition.
The solder composition of this embodiment described above can sufficiently suppress voids having a large diameter even when the printing area of the solder composition is large. Therefore, as an electronic component, an electronic component (for example, a power transistor) having a large electrode terminal area may be used. Further, the printed area of the solder composition may be, for example, 20 mm 2 or more, 30 mm 2 or more, or 40 mm 2 or more. The printed area corresponds to the area of the electrode terminal of the electronic component.
Examples of the coating apparatus used here include a screen printer, a metal mask printer, a dispenser, and a jet dispenser.
In addition, the electronic component is placed on the solder composition applied by the coating device, heated under a predetermined condition by a reflow furnace, and the electronic component is mounted on the printed wiring board by a reflow process. Can be implemented.
リフロー工程においては、前記はんだ組成物上に前記電子部品を配置し、リフロー炉により所定条件にて加熱する。このリフロー工程により、電子部品およびプリント配線基板の間に十分なはんだ接合を行うことができる。その結果、前記電子部品を前記プリント配線基板に実装することができる。
リフロー条件は、はんだの融点に応じて適宜設定すればよい。例えば、プリヒート温度は、140℃以上200℃以下であることが好ましく、150℃以上160℃以下であることがより好ましい。プリヒート時間は、60秒間以上120秒間以下であることが好ましい。ピーク温度は、230℃以上270℃以下であることが好ましく、240℃以上255℃以下であることがより好ましい。また、220℃以上の温度の保持時間は、20秒間以上60秒間以下であることが好ましい。
In the reflow process, the electronic component is placed on the solder composition and heated in a reflow furnace under predetermined conditions. By this reflow process, sufficient soldering can be performed between the electronic component and the printed wiring board. As a result, the electronic component can be mounted on the printed wiring board.
What is necessary is just to set reflow conditions suitably according to melting | fusing point of solder. For example, the preheat temperature is preferably 140 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and more preferably 150 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. The preheating time is preferably 60 seconds or more and 120 seconds or less. The peak temperature is preferably 230 ° C. or higher and 270 ° C. or lower, and more preferably 240 ° C. or higher and 255 ° C. or lower. The holding time at a temperature of 220 ° C. or higher is preferably 20 seconds or longer and 60 seconds or shorter.
また、本実施形態のはんだ組成物および電子基板は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、前記電子基板では、リフロー工程により、プリント配線基板と電子部品とを接着しているが、これに限定されない。例えば、リフロー工程に代えて、レーザー光を用いてはんだ組成物を加熱する工程(レーザー加熱工程)により、プリント配線基板と電子部品とを接着してもよい。この場合、レーザー光源としては、特に限定されず、金属の吸収帯に合わせた波長に応じて適宜採用できる。レーザー光源としては、例えば、固体レーザー(ルビー、ガラス、YAGなど)、半導体レーザー(GaAs、およびInGaAsPなど)、液体レーザー(色素など)、並びに、気体レーザー(He−Ne、Ar、CO2、およびエキシマーなど)が挙げられる。
Further, the solder composition and the electronic substrate of the present embodiment are not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the electronic board, the printed wiring board and the electronic component are bonded by the reflow process, but the invention is not limited to this. For example, instead of the reflow process, the printed wiring board and the electronic component may be bonded by a process of heating the solder composition using laser light (laser heating process). In this case, the laser light source is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the wavelength matched to the metal absorption band. Examples of the laser light source include a solid-state laser (ruby, glass, YAG, etc.), a semiconductor laser (GaAs, InGaAsP, etc.), a liquid laser (pigment, etc.), and a gas laser (He—Ne, Ar, CO 2 , and the like) Excimer).
次に、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例および比較例にて用いた材料を以下に示す。
((A1)成分)
ロジン系樹脂A:水添酸変性ロジン、商品名「パインクリスタルKE−604」、荒川化学工業社製
ロジン系樹脂B:重合ロジン、商品名「中国重合ロジン140」、荒川化学工業社製
((B)成分)
活性剤A:スベリン酸
活性剤B:ジブロモブテンジオール、エア・ブラウン社製
((C1)成分)
溶剤A:2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール(融点:86〜90℃、沸点:214℃)
溶剤B:1,6−ヘキサンジオール(融点:40〜44℃、沸点:215℃)
((C2)成分)
溶剤C:テトラエチレングリコールジメチルエーテル(沸点:275℃、粘度:3.8mPa・s)、商品名「ハイソルブMTEM」、東邦化学社製
溶剤D:トリプロピレングリコールモノブチルエーテル(沸点:274℃、粘度:8.4mPa・s)
((C3)成分)
溶剤E:ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(沸点:259℃、粘度:8.6mPa・s)
溶剤F:2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(融点:127〜130℃、沸点:210℃)
溶剤G:ジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点:230℃、粘度:6.6mPa・s)
溶剤H:α,β,γ−ターピネオール(沸点:217℃、粘度:67mPa・s)、商品名「ターピネオールC」、日本テルペン化学社製
((D)成分)
はんだ粉末:合金組成はSn−3.0Ag−0.5Cu、粒子径分布は20〜38μm、はんだ融点は217〜220℃
(他の成分)
チクソ剤:硬化ひまし油、商品名「ヒマコウ」、KFトレーディング社製
酸化防止剤:商品名「イルガノックス245」、BASF社製
EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples. In addition, the material used in the Example and the comparative example is shown below.
((A1) component)
Rosin resin A: hydrogenated acid-modified rosin, trade name “Pine Crystal KE-604”, Arakawa Chemical Industries rosin resin B: polymerized rosin, trade name “Chinese polymerized rosin 140”, Arakawa Chemical Industries (( B) Ingredient)
Activator A: Suberic acid Activator B: Dibromobutenediol, manufactured by Air Brown (component (C1))
Solvent A: 2,5-dimethyl-2,5-hexanediol (melting point: 86-90 ° C., boiling point: 214 ° C.)
Solvent B: 1,6-hexanediol (melting point: 40-44 ° C., boiling point: 215 ° C.)
((C2) component)
Solvent C: Tetraethylene glycol dimethyl ether (boiling point: 275 ° C., viscosity: 3.8 mPa · s), trade name “Hisolv MTEM”, solvent D: tripropylene glycol monobutyl ether (boiling point: 274 ° C., viscosity: 8) .4 mPa · s)
((C3) component)
Solvent E: Diethylene glycol monohexyl ether (boiling point: 259 ° C., viscosity: 8.6 mPa · s)
Solvent F: 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (melting point: 127 to 130 ° C., boiling point: 210 ° C.)
Solvent G: Diethylene glycol monobutyl ether (boiling point: 230 ° C., viscosity: 6.6 mPa · s)
Solvent H: α, β, γ-Terpineol (boiling point: 217 ° C., viscosity: 67 mPa · s), trade name “Turpineol C”, manufactured by Nippon Terpene Chemical Co., Ltd. (component (D))
Solder powder: Alloy composition is Sn-3.0Ag-0.5Cu, particle size distribution is 20-38 μm, solder melting point is 217-220 ° C.
(Other ingredients)
Thixotropic agent: hydrogenated castor oil, trade name “Himakou”, manufactured by KF Trading Co., Ltd .: trade name “Irganox 245”, manufactured by BASF
[実施例1]
ロジン系樹脂A40質量%、活性剤A2質量%、活性剤B2質量%、溶剤A5質量%、溶剤C26.5質量%、溶剤E14.5質量%、チクソ剤6質量%および酸化防止剤4質量%を容器に投入し、プラネタリーミキサーを用いて混合してフラックス組成物を得た。
その後、得られたフラックス組成物11質量%およびはんだ粉末89質量%(合計で100質量%)を容器に投入し、プラネタリーミキサーにて混合することではんだ組成物を調製した。
[Example 1]
Rosin resin A 40% by mass, activator A 2% by mass, activator B 2% by mass, solvent A 5% by mass, solvent C 26.5% by mass, solvent E 14.5% by mass, thixotropic agent 6% by mass and antioxidant 4% by mass. Was put into a container and mixed using a planetary mixer to obtain a flux composition.
Thereafter, 11% by mass of the obtained flux composition and 89% by mass (100% by mass in total) of the solder powder were put into a container and mixed with a planetary mixer to prepare a solder composition.
[実施例2〜5]
表1に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例1と同様にして、はんだ組成物を得た。
[比較例1〜11]
表1に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例1と同様にして、はんだ組成物を得た。
[Examples 2 to 5]
A solder composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that each material was blended according to the composition shown in Table 1.
[Comparative Examples 1 to 11]
A solder composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that each material was blended according to the composition shown in Table 1.
<はんだ組成物の評価>
はんだ組成物の評価(ボイド、印刷性、はんだ溶融性、粘着性、連続印刷時の粘度変化、銅板腐食)を以下のような方法で行った。得られた結果を表1に示す。
(1)ボイド
パワートランジスタ(大きさ:5.5mm×6.5mm、厚み:2.3mm、ランド:スズめっき、ランドの面積:30mm2)およびQFN(大きさ:6mm×6mm、ランド:スズめっき、ランドの面積:36mm2)を実装できる電極を有する基板上に、対応するパターンを有するメタルマスク(厚み:0.13mm)を用い、はんだ組成物を印刷した。その後、はんだ組成物上にパワートランジスタおよびQFNを搭載して、プリヒート150〜180℃を80秒間とピーク温度240℃で溶融時間を40秒間の条件でリフロー(大気中)を行い、試験基板を作製した。得られた試験基板におけるはんだ接合部を、X線検査装置(「NLX−5000」、NAGOYA ELECTRIC WORKS社製)を用いて観察した。そして、リフロー後のパワートランジスタおよびQFNでのボイド率[(ボイド面積/ランド面積)×100]を測定した。
そして、以下の基準に従って、ボイドを評価した。
○:ボイド面積率が、15%以下である。
×:ボイド面積率が、15%超20%以下である。
××:ボイド面積率が、20%超である。
(2)印刷性
直径が0.2mmφ、0.22mmφ、0.24mmφ、0.26mmφ、0.28mmφ、0.3mmφ、0.32mmφ、0.34mmφ、0.36mmφ、0.38mmφおよび0.4mmφの開穴が、それぞれ100個設けられ、厚みが0.13mmの版を用い、はんだ組成物を基板上に、印刷速度50mm/sec、印圧20Nの条件で印刷して、試験板を得た。そして、得られた試験板を画像検査機にて解析して、100箇所について、穴抜けしたはんだ組成物の体積比率(抜け体積率)を測定し、以下の基準に従って、印刷性を評価した。
○:直径が0.24mmφの100箇所のうち、全ての抜け体積率が、70%以上である。
△:直径が0.24mmφの100箇所のうち、抜け体積率が70%未満の箇所があるが、抜け体積率が70%以上の箇所がある。
×:直径が0.24mmφの100箇所のうち、全ての抜け体積率が、70%未満である。一方で、直径が0.26mmφの100箇所のうち、全ての抜け体積率が、70%以上である。
(3)はんだ溶融性
直径が0.2mmφ、0.22mmφ、0.24mmφ、0.26mmφ、0.28mmφ、0.3mmφ、0.32mmφ、0.34mmφ、0.36mmφ、0.38mmφおよび0.4mmφの開穴が、それぞれ100個設けられ、厚みが0.13mmの版を用い、はんだ組成物を基板上に、印刷速度50mm/sec、印圧20Nの条件で印刷して、試験板を得た。その後、得られた試験板に対し、プリヒート150〜180℃を80秒間とピーク温度240℃で溶融時間を40秒間の条件でリフロー(大気中)を行った。そして、リフロー後の試験板を目視にて観察し、以下の基準に従って、はんだ溶融性を評価した。
◎:直径が0.22mmφの印刷部分ではんだ溶融が確認された。
○:直径が0.22mmφの印刷部分ではんだ溶融はなかったが、直径が0.24mmφの印刷部分ではんだ溶融が確認された。
×:直径が0.26mmφ以下の印刷部分ではんだ溶融はなかったが、直径が0.28mmφの印刷部分ではんだ溶融が確認された。
(4)粘着性
JIS Z3284(1994)の付属書9に記載の方法により、以下の基準に従って、粘着性を評価した。
○:印刷後の粘着力が1N以上であり、かつ、25℃50%の条件下に12時間放置後の粘着力が1N以上である。
×:印刷後の粘着力が1N以上であるが、25℃50%の条件下に12時間放置後の粘着力が1N未満である。
(5)連続印刷時の粘度変化
まず、はんだ組成物を試料として、初期の粘度を測定する。その後、試料を目止めしたメタルマスクの上に置き、スキージを12時間の間、連続移動させる連続印刷試験を行う。そして、連続印刷試験後の試料の粘度を測定する。次に、初期の粘度値(η1)に対する、連続印刷試験後の試料の粘度値(η2)との粘度変化率[{(η2−η1)/η1}×100]を求める。なお、粘度測定は、スパイラル方式の粘度測定(測定温度:25℃、回転速度:10rpm)によりを行う。
そして、粘度変化率の結果に基づいて下記の基準に従って、連続印刷時の粘度変化を評価した。
○:粘度変化率が、10%以下である。
×:粘度変化率が、20%超である。
(6)銅板腐食
JIS Z 3197(1999)に記載の方法に準拠した試験を行った。具体的には、試験時間を120時間に変更した以外は、JIS Z 3197(1999)に記載の方法で試験を行った。そして、下記の基準に従って、銅板腐食を評価した。
○:腐食および変色がない。
△:若干の腐食または若干の変色がある。
<Evaluation of solder composition>
Evaluation of the solder composition (void, printability, solder meltability, adhesion, viscosity change during continuous printing, copper plate corrosion) was performed by the following method. The obtained results are shown in Table 1.
(1) Void power transistor (size: 5.5 mm × 6.5 mm, thickness: 2.3 mm, land: tin plating, land area: 30 mm 2 ) and QFN (size: 6 mm × 6 mm, land: tin plating) A solder composition was printed on a substrate having electrodes capable of mounting a land area (36 mm 2 ) using a metal mask (thickness: 0.13 mm) having a corresponding pattern. After that, a power transistor and QFN are mounted on the solder composition, and reflow (in the atmosphere) is performed under conditions of preheating 150 to 180 ° C. for 80 seconds, peak temperature 240 ° C. and melting time for 40 seconds, and a test substrate is manufactured. did. The solder joints in the obtained test substrate were observed using an X-ray inspection apparatus (“NLX-5000”, manufactured by NAGOYA ELECTRIC WORKS). Then, the void ratio [(void area / land area) × 100] in the power transistor and QFN after reflow was measured.
And the void was evaluated according to the following criteria.
○: The void area ratio is 15% or less.
X: The void area ratio is more than 15% and 20% or less.
Xx: Void area ratio is more than 20%.
(2) Printability Diameter 0.2mmφ, 0.22mmφ, 0.24mmφ, 0.26mmφ, 0.28mmφ, 0.3mmφ, 0.32mmφ, 0.34mmφ, 0.36mmφ, 0.38mmφ and 0.4mmφ A test plate was obtained by printing a solder composition on a substrate under conditions of a printing speed of 50 mm / sec and a printing pressure of 20 N using a plate having 100 holes each having a thickness of 0.13 mm. . And the obtained test board was analyzed with the image inspection machine, the volume ratio (missing volume ratio) of the solder composition which pierced was measured about 100 places, and printability was evaluated according to the following references | standards.
○: Out of 100 portions having a diameter of 0.24 mmφ, the missing volume ratio is 70% or more.
Δ: Among 100 places having a diameter of 0.24 mmφ, there are places where the missing volume ratio is less than 70%, but there are places where the missing volume ratio is 70% or more.
X: Out of 100 portions having a diameter of 0.24 mmφ, all missing volume ratios are less than 70%. On the other hand, out of 100 places having a diameter of 0.26 mmφ, the missing volume ratio is 70% or more.
(3) Solder meltability 0.2 mmφ, 0.22 mmφ, 0.24 mmφ, 0.26 mmφ, 0.28 mmφ, 0.3 mmφ, 0.32 mmφ, 0.34 mmφ, 0.36 mmφ, 0.38 mmφ and 0. A test plate was obtained by printing a solder composition on a substrate under conditions of a printing speed of 50 mm / sec and a printing pressure of 20 N using a plate having a diameter of 0.13 mm, each having 100 4 mmφ holes. It was. Thereafter, the obtained test plate was reflowed (in the atmosphere) under conditions of preheating 150 to 180 ° C. for 80 seconds, a peak temperature of 240 ° C. and a melting time of 40 seconds. And the test board after reflow was observed visually, and solder melting property was evaluated according to the following references | standards.
A: Solder melting was confirmed in the printed portion having a diameter of 0.22 mmφ.
○: Solder melting did not occur in the printed portion having a diameter of 0.22 mmφ, but solder melting was confirmed in the printed portion having a diameter of 0.24 mmφ.
X: Solder melting was not observed in the printed portion having a diameter of 0.26 mmφ or less, but solder melting was confirmed in the printed portion having a diameter of 0.28 mmφ.
(4) Tackiness Tackiness was evaluated according to the following criteria by the method described in Appendix 9 of JIS Z3284 (1994).
○: Adhesive strength after printing is 1 N or more, and the adhesive strength after standing for 12 hours under the condition of 25 ° C. and 50% is 1 N or more.
X: Although the adhesive strength after printing is 1 N or more, the adhesive strength after standing for 12 hours under the condition of 25 ° C. and 50% is less than 1 N.
(5) Viscosity change during continuous printing First, the initial viscosity is measured using a solder composition as a sample. After that, the sample is placed on a metal mask that has been sealed, and a continuous printing test is performed in which the squeegee is continuously moved for 12 hours. And the viscosity of the sample after a continuous printing test is measured. Next, the rate of change in viscosity [{(η2−η1) / η1} × 100] between the initial viscosity value (η1) and the viscosity value (η2) of the sample after the continuous printing test is obtained. The viscosity is measured by spiral viscosity measurement (measurement temperature: 25 ° C., rotation speed: 10 rpm).
And the viscosity change at the time of continuous printing was evaluated according to the following reference | standard based on the result of the viscosity change rate.
○: Viscosity change rate is 10% or less.
X: Viscosity change rate is more than 20%.
(6) Copper plate corrosion A test based on the method described in JIS Z 3197 (1999) was performed. Specifically, the test was conducted by the method described in JIS Z 3197 (1999) except that the test time was changed to 120 hours. And copper plate corrosion was evaluated according to the following reference | standard.
○: No corrosion or discoloration.
Δ: Some corrosion or slight discoloration.
表1に示す結果からも明らかなように、本発明のはんだ組成物(実施例1〜5)は、ボイド、印刷性、はんだ溶融性、粘着性、および連続印刷時の粘度変化の結果が良好であることが確認された。従って、本発明のはんだ組成物は、大気雰囲気下でリフロー工程を行う場合でもはんだ溶融性が優れ、ボイドを十分に抑制でき、しかも十分な印刷性を有することが確認された。 As is clear from the results shown in Table 1, the solder compositions (Examples 1 to 5) of the present invention have good voids, printability, solder meltability, adhesiveness, and viscosity change results during continuous printing. It was confirmed that. Therefore, it was confirmed that the solder composition of the present invention has excellent solder meltability even when the reflow process is performed in an air atmosphere, can sufficiently suppress voids, and has sufficient printability.
本発明のはんだ組成物は、電子機器のプリント配線基板などの電子基板に電子部品を実装するための技術として好適に用いることができる。 The solder composition of the present invention can be suitably used as a technique for mounting an electronic component on an electronic board such as a printed wiring board of an electronic device.
Claims (4)
前記(A)成分が、(A1)不飽和有機酸変性ロジンの水素添加物を含有し、
前記(C)成分が、(C1)融点が40℃以上であり、沸点が220℃以下であるヘキサンジオール系溶剤、および、(C2)20℃における粘度が10mPa・s以下であり、かつ沸点が270℃以上である溶剤を含有し、
前記(A)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、30質量%以上である
ことを特徴とするはんだ組成物。 (A) a flux composition containing a rosin resin, (B) an activator and (C) a solvent, and (D) a solder powder having a melting point of 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower,
The component (A) contains (A1) a hydrogenated product of an unsaturated organic acid-modified rosin,
The component (C) includes (C1) a hexanediol solvent having a melting point of 40 ° C. or higher and a boiling point of 220 ° C. or lower, and (C2) a viscosity at 20 ° C. of 10 mPa · s or lower and a boiling point of Containing a solvent that is 270 ° C. or higher,
The solder composition, wherein the blending amount of the component (A) is 30% by mass or more with respect to 100% by mass of the flux composition.
前記(C1)成分が、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジオールおよび1,6−ヘキサンジオールからなる群から選択される少なくとも1種である
ことを特徴とするはんだ組成物。 The solder composition according to claim 1,
The component (C1) is at least one selected from the group consisting of 2,5-dimethylhexane-2,5-diol and 1,6-hexanediol.
前記(C2)成分が、テトラエチレングリコールジメチルエーテルである
ことを特徴とするはんだ組成物。 In the solder composition according to claim 1 or 2,
The solder composition, wherein the component (C2) is tetraethylene glycol dimethyl ether.
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