JP6653686B2 - Solder composition and electronic substrate - Google Patents
Solder composition and electronic substrate Download PDFInfo
- Publication number
- JP6653686B2 JP6653686B2 JP2017143556A JP2017143556A JP6653686B2 JP 6653686 B2 JP6653686 B2 JP 6653686B2 JP 2017143556 A JP2017143556 A JP 2017143556A JP 2017143556 A JP2017143556 A JP 2017143556A JP 6653686 B2 JP6653686 B2 JP 6653686B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- component
- solder
- acid
- composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
- B23K35/362—Selection of compositions of fluxes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
- B23K35/3612—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
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。
一方で、電子機器の機能の多様化により、大型の電子部品が電子基板に搭載されるようになっている。また、大型の電子部品の中には、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)がある。このような電子部品では、はんだ組成物の印刷面積が広いため、大きな径のボイドが発生しやすい傾向にある。
The solder composition is a mixture obtained by kneading a flux composition (a rosin-based resin, an activator, a solvent, and the like) with a solder powder to form a paste (for example, Patent Document 1). In this solder composition, in addition to solderability such as solder melting property and a property that solder easily spreads (solder wet spreading), suppression of voids and printability are required.
On the other hand, with the diversification of functions of electronic devices, large-sized electronic components have been mounted on electronic substrates. Further, among large electronic components, there are electronic components (for example, power transistors) having a large electrode terminal area. In such an electronic component, since the printed area of the solder composition is large, voids having a large diameter tend to be easily generated.
はんだ組成物において、大きな径のボイドを低減するために、イソボルニルシクロヘキサノールのような高沸点で高粘度の溶剤を用いることが検討されている。しかしながら、このように高沸点で高粘度の溶剤を用いても、パワートランジスタのような電極端子の面積が広い電子部品に対しては、大きな径のボイドを低減する効果が不十分であることが分かった。さらに、電子基板には、複数回のリフロー処理が施される場合があるが、リフロー処理を繰り返すことでボイドがさらに巨大化していく場合があることが分かった。 In the solder composition, use of a solvent having a high boiling point and a high viscosity such as isobornylcyclohexanol has been studied in order to reduce voids having a large diameter. However, even with such a solvent having a high boiling point and a high viscosity, the effect of reducing large-diameter voids may be insufficient for electronic components having a large electrode terminal area such as a power transistor. Do you get it. Furthermore, it has been found that the reflow process may be performed on the electronic substrate a plurality of times, but the voids may be further enlarged by repeating the reflow process.
そこで、本発明は、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、しかもスキージ付着を十分に抑制できるはんだ組成物、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 can sufficiently suppress large-diameter voids and can sufficiently suppress squeegee adhesion even when the printed area of the solder composition is large, and to provide an electronic substrate using the same. With the goal.
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、(C)溶剤および(D)チクソ剤を含有するフラックス組成物と、(E)はんだ粉末とを含有し、前記(A)成分が、(A1)酸価が200mgKOH/g以上であるロジン系樹脂、および、(A2)酸価が200mgKOH/g未満であるロジン系樹脂を含有し、前記(B)成分が、(B1)有機酸を含有し、前記(C)成分が、(C1)イソボルニルシクロヘキサノールおよびセバシン酸ジイソプロピルからなる群から選択される少なくとも1種、(C2)沸点が245℃以下である溶剤、並びに、(C3)テトラエチレングリコールジメチルエーテルを含有し、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、20質量%以上60質量%以下であり、前記(B)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、0.5質量%以上5質量%以下であり、前記(C)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、20質量%以上60質量%以下であり、前記(D)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、3質量%以上20質量%以下であり、前記(A1)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、18質量%以下であり、前記(B1)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、2質量%以下であり、前記(C3)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、10質量%以上であり、前記フラックス組成物の配合量は、当該はんだ組成物100質量%に対して、10.4質量%以上11.5質量%以下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-based resin, (B) an activator, (C) a solvent and (D) a thixotropic agent, and (E) a solder powder. The component (A) contains (A1) a rosin-based resin having an acid value of 200 mgKOH / g or more, and (A2) a rosin-based resin having an acid value of less than 200 mgKOH / g. (B1) a solvent containing an organic acid, wherein the component (C) is at least one selected from the group consisting of (C1) isobornylcyclohexanol and diisopropyl sebacate, and (C2) a solvent having a boiling point of 245 ° C. or lower. and, (C3) containing tetraethylene glycol dimethyl ether, wherein (a) the amount of component is, relative to the flux composition 100 wt%, at least 20 wt% 60 wt% or less The amount of the component (B) is 0.5% by mass or more and 5% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition, and the amount of the component (C) is 20% by mass or more and 60% by mass or less with respect to 100% by mass, and the compounding amount of the component (D) is 3% by mass or more and 20% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition. The compounding amount of the component (A1) is 18% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition, and the compounding amount of the component (B1) is 2% with respect to 100% by mass of the flux composition. or less by mass%, the (C3) amount of component, relative to the flux composition 100% by weight, 10% by mass or more, the amount of the flux composition, the solder composition 100 wt% To 10. It is characterized in that the mass% or more and 11.5 mass% or less.
本発明のはんだ組成物においては、前記(E)成分が、融点が210℃以上250℃以下であるはんだ粉末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 (E) is preferably a solder powder having a melting point of 210 ° C. or more and 250 ° C. or less.
An electronic substrate according to the present invention includes a soldered portion using the solder composition.
本発明のはんだ組成物によれば、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、しかもスキージ付着を十分に抑制でき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、(C)溶剤として、(C1)イソボルニルシクロヘキサノールおよびセバシン酸ジイソプロピルのうちのいずれか1つを用いている。この(C1)成分は、高沸点であるため、はんだが溶融する前に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、(C1)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できる。しかし、はんだ組成物の印刷面積が広い場合には、はんだ組成物の流動性が足りないために、はんだ溶融時に気体を外部に放出しきれずに、大きな径のボイドとして残ってしまう。このようなメカニズムにより、はんだ組成物の印刷面積が広い場合、(C1)成分を含有するはんだ組成物では、大きな径のボイドが発生してしまうものと本発明者らは推察する。
そして、本発明のはんだ組成物においては、(C)溶剤として、(C1)成分の他に、(C2)沸点が245℃以下である溶剤を併用している。(C2)成分は、比較的に低沸点であるため、はんだが溶融する前にも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。結果として、はんだ組成物の印刷面積が広い場合には、(C1)成分および(C2)成分の組み合わせにより、大きな径のボイドを十分に抑制できる。
また、本発明のはんだ組成物においては、(C)溶剤として、(C1)成分および(C2)成分の他に、(C3)テトラエチレングリコールジメチルエーテル(20℃における粘度が3.8mPa・sであり、かつ沸点が275℃である溶剤)を併用している。この(C3)成分は、(C2)成分とほぼ同様の作用を奏する。一方で、(C3)成分は、(C2)成分とは異なり、1回目のリフロー後にも、はんだ組成物中に残存しやすい。そして、2回目以降のリフローの際にも、はんだ組成物中の気体を外部に押し出す作用を奏することができる。そのため、複数回のリフロー処理が施される場合にも、ボイドの更なる巨大化を抑制できる。
さらに、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)酸価が200mgKOH/g以上であるロジン系樹脂、および、(A2)酸価が200mgKOH/g未満であるロジン系樹脂を併用し、かつ、(A1)成分の配合量を抑えている。本発明者らは、(C1)成分〜(C3)成分を含む溶剤組成のはんだ組成物において、(A1)成分の配合量が多くなるほど、大きな径のボイドが発生することを発見した。このメカニズムは、必ずしも明らかではないが、(A1)成分は酸価が高いため、カルボン酸成分が分解しやすく、カルボン酸成分のガスが発生してボイドが巨大化しやすいものと本発明者らは推察する。本発明のはんだ組成物においては、(A1)成分の配合量を抑えているので、ボイドの更なる巨大化を抑制できる。
一方で、はんだ組成物のスキージ付着については、本発明者らは、次のようなメカニズムによるものと推察する。曳糸性が低過ぎるはんだ組成物を用いた場合には、スキージとマスクとの間でのはんだ組成物の切れが良くなり過ぎる。そして、マスク側に引き寄せられるはずのはんだ組成物が、スキージ側に残ってしまう。そこで、本発明のはんだ組成物においては、はんだ粉末に対するフラックス組成物の比率を高めることで、曳糸性を高めて、スキージ付着を抑制できるものと本発明者らは推察する。
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 printed area of the solder composition is large, it is not always clear why large voids can be sufficiently suppressed and squeegee adhesion can be sufficiently suppressed. Guess as follows.
That is, in the solder composition of the present invention, one of (C1) isobornylcyclohexanol and diisopropyl sebacate is used as the solvent (C). Since the component (C1) has a high boiling point, it hardly volatilizes before the solder is melted. Therefore, generation of voids due to evaporation of the solvent can be suppressed. Further, since the solder composition containing the component (C1) has a certain degree of fluidity even when the solder is melted, the gas in the solder composition can be released to the outside while gradually collecting. However, when the printed area of the solder composition is large, the flowability of the solder composition is insufficient, so that the gas cannot be completely released to the outside when the solder is melted and remains as a void having a large diameter. By such a mechanism, the present inventors presume that when the printed area of the solder composition is large, a void having a large diameter is generated in the solder composition containing the component (C1).
In the solder composition of the present invention, as the solvent (C), in addition to the component (C1), a solvent (C2) having a boiling point of 245 ° C. or lower is used in combination. Since the component (C2) has a relatively low boiling point, the component volatilizes even before the solder melts and becomes a gas. This gas has an effect of pushing out the gas in the solder composition to the outside. As a result, when the printed area of the solder composition is large, the void having a large diameter can be sufficiently suppressed by the combination of the component (C1) and the component (C2).
In addition, in the solder composition of the present invention, as a solvent (C), in addition to the component (C1) and the component (C2), (C3) tetraethylene glycol dimethyl ether (having a viscosity of 3.8 mPa · s at 20 ° C.) And a solvent having a boiling point of 275 ° C.). The component (C3) has substantially the same effect as the component (C2). On the other hand, unlike the component (C2), the component (C3) tends to remain in the solder composition even after the first reflow. Also, at the time of the second and subsequent reflows, an effect of pushing out the gas in the solder composition to the outside can be exerted. Therefore, even when reflow processing is performed a plurality of times, it is possible to suppress further enlargement of voids.
Further, in the solder composition of the present invention, (A1) a rosin resin having an acid value of 200 mgKOH / g or more, and (A2) a rosin resin having an acid value of less than 200 mgKOH / g, as the rosin resin. A resin is used in combination, and the amount of the component (A1) is reduced. The present inventors have found that in a solder composition having a solvent composition containing the components (C1) to (C3), voids having a larger diameter are generated as the amount of the component (A1) increases. Although the mechanism is not necessarily clear, the present inventors have concluded that the component (A1) has a high acid value, so that the carboxylic acid component is easily decomposed, the gas of the carboxylic acid component is generated, and the voids are easily enlarged. Infer. In the solder composition of the present invention, the compounding amount of the component (A1) is suppressed, so that a further increase in voids can be suppressed.
On the other hand, the present inventors presume that the squeegee adhesion of the solder composition is due to the following mechanism. When a solder composition having too low spinnability is used, the cut of the solder composition between the squeegee and the mask becomes too good. Then, the solder composition that should be drawn to the mask side remains on the squeegee side. Therefore, the present inventors speculate that in the solder composition of the present invention, by increasing the ratio of the flux composition to the solder powder, the spinnability can be increased and the squeegee adhesion can be suppressed.
The present inventors presume that the effects of the present invention are achieved as described above.
本発明によれば、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、しかもスキージ付着を十分に抑制できるはんだ組成物、並びにそれを用いた電子基板を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when the printing area of a solder composition is large, the void of a large diameter can be suppressed sufficiently, and also the solder composition which can fully suppress squeegee adhesion, and the electronic board using the same can be provided.
本実施形態のはんだ組成物は、以下説明するフラックス組成物と、以下説明する(E)はんだ粉末とを含有するものである。 The solder composition of the present embodiment contains a flux composition described below and a solder powder (E) described below.
[フラックス組成物]
まず、本実施形態に用いるフラックス組成物について説明する。本実施形態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、(C)溶剤および(D)チクソ剤を含有するものである。
[Flux composition]
First, the flux composition used in the present embodiment will be described. The flux composition used in the present embodiment is a component other than the solder powder in the solder composition, and contains (A) a rosin-based resin, (B) an activator, (C) a solvent, and (D) a thixotropic agent. is there.
[(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]
The rosin-based resin (A) used in the present embodiment includes rosins and rosin-modified resins. Rosins include gum rosin, wood rosin and tall oil rosin. Examples of the rosin-modified resin include disproportionated rosin, polymerized rosin, hydrogenated rosin (fully hydrogenated rosin, partially hydrogenated rosin, and unsaturated unsaturated monobasic such as unsaturated organic acid ((meth) acrylic acid). Unsaturated organic acids such as acids, fumaric acid, maleic acids, etc., aliphatic unsaturated dibasic acids such as α, β-unsaturated carboxylic acids, cinnamic acid, etc.) And hydrogenated acid-modified rosin (also referred to as “hydrogenated acid-modified rosin”) and derivatives thereof. These rosin-based resins may be used alone or in a combination of two or more.
本実施形態において、(A)成分は、(A1)酸価が200mgKOH/g以上であるロジン系樹脂、および、(A2)酸価が200mgKOH/g未満であるロジン系樹脂を含有することが必要である。このような(A1)成分としては、(A)成分のうち、酸価が200mgKOH/g以上の高酸価ロジン系樹脂が挙げられる。また、活性作用の観点からは、(A1)成分の酸価は、220mgKOH/g以上であることが好ましい。なお、軟化点は、環球法により測定できる。
(A2)成分としては、(A)成分のうち、酸価が200mgKOH/g未満の低酸価ロジン系樹脂が挙げられる。ボイドおよびスキージ付着の抑制の観点からは、(A2)成分の酸価は、190mgKOH/g以下であることが好ましく、180mgKOH/g以下であることがより好ましい。
なお、(A)成分の酸価を調整する手段としては、ロジンの変性方法を変更すること(例えば、アクリル酸やマレイン酸により変性することで、酸価が高くなる傾向にある)などが挙げられる。
In the present embodiment, the component (A) needs to contain (A1) a rosin resin having an acid value of 200 mgKOH / g or more, and (A2) a rosin resin having an acid value of less than 200 mgKOH / g. It is. As such a component (A1), a high acid value rosin resin having an acid value of 200 mgKOH / g or more among the components (A) is exemplified. Further, from the viewpoint of the activity, the acid value of the component (A1) is preferably 220 mgKOH / g or more. The softening point can be measured by the ring and ball method.
As the component (A2), a low-acid-value rosin-based resin having an acid value of less than 200 mgKOH / g among the components (A) is exemplified. From the viewpoint of suppressing the adhesion of voids and squeegees, the acid value of the component (A2) is preferably 190 mgKOH / g or less, more preferably 180 mgKOH / g or less.
As a means for adjusting the acid value of the component (A), a method of modifying the rosin may be changed (for example, an acid value tends to increase by modification with acrylic acid or maleic acid). Can be
本実施形態において、(A1)成分の配合量は、フラックス組成物100質量%に対して、18質量%以下であることが必要である。配合量が18質量%を超えると、巨大なボイドの発生を抑制できない。また、ボイドの更なる抑制の観点から、(A1)成分の配合量は、5質量%以上17質量%以下であることが好ましく、10質量%以上17質量%以下であることがより好ましい。 In the present embodiment, the blending amount of the component (A1) needs to be 18% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition. If the amount exceeds 18% by mass, the generation of huge voids cannot be suppressed. From the viewpoint of further suppressing voids, the amount of the component (A1) is preferably from 5% by mass to 17% by mass, and more preferably from 10% by mass to 17% by mass.
(A)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60質量%以下であることが好ましく、25質量%以上50質量%以下であることがより好ましい。(A)成分の配合量が前記下限以上であれば、はんだ付ランドの銅箔面の酸化を防止してその表面に溶融はんだを濡れやすくする、いわゆるはんだ付け性を向上でき、はんだボールを十分に抑制できる。また、(A)成分の配合量が前記上限以下であれば、フラックス残さ量を十分に抑制できる。 The amount of the component (A) is preferably from 20% by mass to 60% by mass, more preferably from 25% by mass to 50% by mass, based on 100% by mass of the flux composition. When the compounding amount of the component (A) is at least the lower limit, the oxidation of the copper foil surface of the soldering land can be prevented and the molten solder can be easily wetted on the surface. Can be suppressed. In addition, when the amount of the component (A) is equal to or less than the upper limit, the amount of flux residue can be sufficiently suppressed.
[(B)成分]
本実施形態に用いる(B)活性剤は、(B1)有機酸を含有することが必要である。また、この(B1)成分の配合量が、フラックス組成物100質量%に対して、2質量%以下であることが必要である。(B1)成分の配合量が2質量%を超える場合、はんだ組成物の印刷面積が広い場合には、大きな径のボイドを十分に抑制できない。なお、(B1)成分の配合量は、フラックス組成物100質量%に対して、1.5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることが特に好ましい。
[Component (B)]
The (B) activator used in the present embodiment needs to contain (B1) an organic acid. Further, it is necessary that the blending amount of the component (B1) is 2% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition. When the amount of the component (B1) exceeds 2% by mass, and when the printed area of the solder composition is large, voids having a large diameter cannot be sufficiently suppressed. The blending amount of the component (B1) is more preferably 1.5% by mass or less, and particularly preferably 1% by mass or less, based on 100% by mass of the flux composition.
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、トリマー酸、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 a monocarboxylic acid, a dicarboxylic acid, and other organic acids.
Monocarboxylic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, pentadecyl acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, and tuberculostearic acid. Arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, and glycolic acid.
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.
Other organic acids include dimer acid, trimer acid, levulinic acid, lactic acid, acrylic acid, benzoic acid, salicylic acid, anisic acid, citric acid, picolinic acid and the like.
本実施形態において、(B)成分としては、(B1)成分以外の公知の活性剤((B2)成分)を使用してもよい。このような(B2)成分としては、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。 In the present embodiment, a known activator other than the component (B1) (the component (B2)) may be used as the component (B). Examples of such a component (B2) include a non-dissociative activator composed of a non-dissociable halogenated compound, an amine activator, and the like. These activators may be used alone or in a combination of two or more.
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-dissociated activator include non-salt organic compounds in which a halogen atom is bonded by a covalent bond. The halogenated compound may be a compound formed by a covalent bond of each single element of chlorine, bromine and fluorine, such as chlorinated, brominated and fluoride, but may be any two or all of chlorine, bromine and fluorine. May be a compound having a covalent bond of 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 in order to improve solubility in an aqueous solvent. 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 Others include similar compounds. Examples of the halogenated carboxyl compound include 2-iodobenzoic acid, 3-iodobenzoic acid, 2-iodopropionic acid, 5-iodosalicylic acid, and iodocarboxyl compounds such as 5-iodoanthranilic acid, 2-chlorobenzoic acid, and Carboxyl chloride 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. .
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やアミノアルコールなどの有機酸塩や無機酸塩(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 activator include amines (eg, polyamines such as ethylenediamine), amine salts (eg, amines such as trimethylolamine, cyclohexylamine, and diethylamine, and organic acid salts and inorganic acid salts such as aminoalcohols (eg, hydrochloric acid, sulfuric acid, Hydrobromic acid)), amino acids (such as glycine, alanine, aspartic acid, glutamic acid, and valine), and amide compounds. Specifically, diphenylguanidine hydrobromide, cyclohexylamine hydrobromide, diethylamine salt (such as hydrochloride, succinate, adipate, and sebacate), triethanolamine, monoethanolamine, And hydrobromides of these amines.
(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、0.5質量%以上5質量%以下であることが好ましく、0.7質量%以上4質量%以下であることがより好ましく、1質量%以上3質量%以下であることが特に好ましい。配合量が前記下限以上であれば、はんだボールがより確実に抑制できる。また、配合量が前記上限以下であれば、フラックス組成物の絶縁信頼性を確保できる。 The blending amount of the component (B) is preferably from 0.5% by mass to 5% by mass, and more preferably from 0.7% by mass to 4% by mass with respect to 100% by mass of the flux composition. It is more preferable that the content be 1% by mass or more and 3% by mass or less. When the amount is equal to or more than the lower limit, the solder balls can be more reliably suppressed. In addition, when the compounding amount is equal to or less than the upper limit, insulation reliability of the flux composition can be secured.
[(C)成分]
本実施形態に用いる(C)溶剤は、(C1)イソボルニルシクロヘキサノールおよびセバシン酸ジイソプロピルからなる群から選択される少なくとも1種、(C2)沸点が245℃以下である溶剤、並びに、(C3)テトラエチレングリコールジメチルエーテルを含有することが必要である。(C1)成分、(C2)成分および(C3)成分を組み合わせて用いることにより、はんだ組成物の印刷面積が広い場合にも、大きな径のボイドを十分に抑制できる。
[(C) component]
The (C) solvent used in the present embodiment is at least one selected from the group consisting of (C1) isobornylcyclohexanol and diisopropyl sebacate, (C2) a solvent having a boiling point of 245 ° C. or lower, and (C3) ) It is necessary to contain tetraethylene glycol dimethyl ether. By using the components (C1), (C2) and (C3) in combination, it is possible to sufficiently suppress large-diameter voids even when the printed area of the solder composition is large.
また、ボイドの更なる抑制の観点から、(C2)成分の沸点は、220℃以上245℃以下であることがより好ましく、230℃以上243℃以下であることが特に好ましい。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。 In addition, from the viewpoint of further suppressing voids, the boiling point of the component (C2) is more preferably 220 to 245 ° C, and particularly preferably 230 to 243 ° C. In addition, in this specification, a boiling point means the boiling point in 1013 hPa.
(C2)成分としては、フェニルグリコール(沸点:245℃)、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(沸点:244℃)、ジプロピレングリコールモノフェニルエーテル(沸点:243℃)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点:242℃)、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(沸点:231℃)、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℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点:231℃)および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℃)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。 As the component (C2), phenyl glycol (boiling point: 245 ° C.), 2-ethyl-1,3-hexanediol (boiling point: 244 ° C.), dipropylene glycol monophenyl ether (boiling point: 243 ° C.), tripropylene glycol monomethyl Ether (boiling point: 242 ° C), dipropylene glycol monobutyl ether (boiling point: 231 ° C), ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether (boiling point: 229 ° C), diethylene glycol monobutyl ether (boiling point: 231 ° C) and diethylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point: 231 ° C) (Boiling point: 220 ° C.). These may be used alone or as a mixture of two or more.
(C3)テトラエチレングリコールジメチルエーテルは、沸点が275℃の溶剤である。この(C3)成分により、複数回のリフローに起因するボイドの巨大化を抑制できる。 (C3) Tetraethylene glycol dimethyl ether is a solvent having a boiling point of 275 ° C. With the component (C3), the enlargement of voids due to a plurality of reflows can be suppressed.
本実施形態において、(C3)成分の配合量は、フラックス組成物100質量%に対して、10質量%以上であることが必要である。配合量が10質量%未満では、複数回のリフローに起因するボイドの巨大化を抑制できない。また、ボイドの更なる抑制の観点から、(C3)成分の配合量は、12質量%以上35質量%以下であることが好ましく、15質量%以上25質量%以下であることがより好ましい。 In the present embodiment, the blending amount of the component (C3) needs to be 10% by mass or more based on 100% by mass of the flux composition. If the compounding amount is less than 10% by mass, it is not possible to suppress the enlargement of voids caused by a plurality of reflows. From the viewpoint of further suppressing voids, the amount of the component (C3) is preferably from 12% by mass to 35% by mass, and more preferably from 15% by mass to 25% by mass.
(C)成分は、本発明の目的を達成できる範囲内において、(C1)成分、(C2)成分および(C3)成分以外の溶剤((C4)成分)を含有していてもよい。なお、(C4)成分を用いる場合、(C1)成分、(C2)成分および(C3)成分の合計量は、(C)成分100質量%に対して、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることが特に好ましい。
(C4)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℃)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。
The component (C) may contain a solvent other than the components (C1), (C2) and (C3) (component (C4)) as long as the object of the present invention can be achieved. When the component (C4) is used, the total amount of the component (C1), the component (C2) and the component (C3) is preferably at least 80% by mass based on 100% by mass of the component (C). It is more preferably at least 90% by mass, particularly preferably at least 95% by mass.
Examples of the component (C4) include diethylene glycol monohexyl ether (boiling point: 259 ° C.). These may be used alone or as a mixture of two or more. In addition, the viscosity described in parentheses is the viscosity at 20 ° C.
(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60質量%以下であることが好ましく、25質量%以上55質量%以下であることがより好ましく、30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 compounding amount of the component (C) is preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less, more preferably 25% by mass or more and 55% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition. % Is particularly preferable. If the amount of the solvent is within the above range, the viscosity of the obtained solder composition can be appropriately adjusted to an appropriate range.
[(D)成分]
本実施形態に用いる(D)チクソ剤としては、硬化ひまし油、ポリアマイド類、アマイド類、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。これらの中でも、ボイドの抑制の観点から、ポリアマイド類、およびアマイド類がより好ましい。ポリアマイド類またはアマイド類の市販品としては、共栄社化学社製の「ターレン」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。
[(D) component]
Examples of the (D) thixotropic agent used in the present embodiment include hardened castor oil, polyamides, amides, kaolin, colloidal silica, organic bentonite, and glass frit. Among these, from the viewpoint of suppressing voids, polyamides and amides are more preferred. Examples of commercially available polyamides or amides include “Tallen” manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. One of these thixotropic agents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
(D)成分の配合量は、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。配合量が前記下限以上であれば、十分なチクソ性が得られ、ダレを十分に抑制できる。また、配合量が前記上限以下であれば、チクソ性が高すぎて、印刷不良となることはない。 The compounding amount of the component (D) is preferably 3% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 15% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition. When the amount is at least the lower limit, sufficient thixotropy can be obtained, and sag can be sufficiently suppressed. If the compounding amount is less than the above upper limit, the thixotropy is too high and no printing failure occurs.
[他の成分]
本発明に用いるフラックス組成物には、(A)成分、(B)成分、(C)成分および(D)成分の他に、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。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 components]
In the flux composition used in the present invention, in addition to the component (A), the component (B), the component (C) and the component (D), if necessary, other additives and further other resins may be used. Can be added. Other additives include defoamers, antioxidants, modifiers, matting agents, foaming agents, and the like. 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、前記本実施形態のフラックス組成物と、以下説明する(E)はんだ粉末とを含有するものである。
本実施形態において、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、10.4質量%以上11.5質量%以下であることが必要である。フラックス組成物の配合量が10.4質量%未満(はんだ粉末の配合量が89.6質量%超)であれば、スキージ付着を抑制できない。他方、フラックス組成物の配合量が11.5質量%超であれば、チップ脇ボールを抑制できない。なお、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、10.4質量%以上11.2質量%以下であることがより好ましい。
[Solder composition]
Next, the solder composition of the present embodiment will be described. The solder composition of the present embodiment contains the flux composition of the present embodiment and (E) a solder powder described below.
In the present embodiment, the amount of the flux composition needs to be 10.4% by mass or more and 11.5% by mass or less based on 100% by mass of the solder composition. If the compounding amount of the flux composition is less than 10.4% by mass (the compounding amount of the solder powder exceeds 89.6% by mass), squeegee adhesion cannot be suppressed. On the other hand, if the amount of the flux composition exceeds 11.5% by mass, the chip side balls cannot be suppressed. The amount of the flux composition is more preferably 10.4% by mass or more and 11.2% by mass or less based on 100% by mass of the solder composition.
[(E)成分]
本実施形態に用いる(E)はんだ粉末は、鉛フリーはんだ粉末のみからなることが好ましいが、有鉛のはんだ粉末であってもよい。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。
[(E) component]
The (E) solder powder used in the present embodiment is preferably composed of only a lead-free solder powder, but may be a leaded solder powder. As a solder alloy in the solder powder, an alloy containing tin (Sn) as a main component is preferable. The second element of the alloy includes silver (Ag), copper (Cu), zinc (Zn), bismuth (Bi), indium (In), and antimony (Sb). Further, other elements (third and subsequent elements) may be added to this alloy as needed. Other elements include copper, silver, bismuth, indium, antimony, aluminum (Al), and the like.
Here, the lead-free solder powder refers to a solder metal or alloy powder to which lead is not added. However, the presence of lead as an unavoidable impurity in the lead-free solder powder is acceptable, but in this case, the amount of lead is preferably 300 ppm by mass 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、Sn−Ag−Cu、Sn−Cu、Sn−Ag−Bi、Sn−Bi、Sn−Ag−Cu−Bi、Sn−Sb、Sn−Zn−Bi、Sn−Zn、Sn−Zn−Al、Sn−Ag−Bi−In、Sn−Ag−Cu−Bi−In−Sb、In−Ag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、銀含有量が低い系のはんだの融点は、210℃以上250℃以下(220℃以上240℃以下)である。 As the solder alloy in the lead-free solder powder, specifically, Sn-Ag, Sn-Ag-Cu, Sn-Cu, Sn-Ag-Bi, Sn-Bi, Sn-Ag-Cu-Bi, Sn-Sb , Sn-Zn-Bi, Sn-Zn, Sn-Zn-Al, Sn-Ag-Bi-In, Sn-Ag-Cu-Bi-In-Sb, In-Ag and the like. Among these, Sn-Ag-Cu-based solder alloys are preferably used from the viewpoint of the strength of the solder joint. The melting point of the Sn-Ag-Cu-based solder is usually from 200C to 250C. In addition, among Sn-Ag-Cu solders, the melting point of the solder having a low silver content is 210 ° C. or more and 250 ° C. or less (220 ° C. or more and 240 ° C. or less).
(E)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 diameter of the component (E) is usually 1 μm or more and 40 μm or less, but is preferably 1 μm or more and 35 μm or less, and more preferably 2 μm or more and 30 μm or less, from the viewpoint of supporting an electronic substrate having a narrow solder pad pitch. It is even more preferred that: The average particle size can be measured by 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(E)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。
[Solder composition manufacturing method]
The solder composition of the present embodiment can be manufactured by blending the above-described flux composition and the above-described (E) solder powder at the above-described predetermined ratio and stirring and mixing.
[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。本実施形態の電子基板は、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。
前記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 the present embodiment will be described. The electronic substrate according to the present embodiment includes a soldered portion using the above-described solder composition. The electronic substrate of the present embodiment can be manufactured by mounting an electronic component on an electronic substrate (such as a printed wiring board) using the solder composition.
The solder composition of the present embodiment can sufficiently suppress large-diameter voids even when the printed area of the solder composition is large. Therefore, as the electronic component, an electronic component having a large electrode terminal area (for example, a power transistor) may be used. 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. Note that the printing area corresponds to the area of the electrode terminal of the electronic component.
Examples of the coating device used here include a screen printing machine, a metal mask printing machine, a dispenser, and a jet dispenser.
Further, the electronic component is placed on the solder composition applied by the coating device, heated by a reflow oven under predetermined conditions, and the electronic component is mounted on a 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、Sn−Ag−Cu系のはんだ合金を用いる場合には、プリヒート温度を150〜200℃に設定し、プリヒート時間を60〜120秒間に設定し、ピーク温度を230〜270℃に設定すればよい。
In the reflow step, the electronic component is placed on the solder composition, and heated by a reflow furnace under predetermined conditions. By this reflow step, a sufficient solder joint 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.
The reflow condition may be appropriately set according to the melting point of the solder. For example, when using a Sn-Ag-Cu-based solder alloy, the preheat temperature is set to 150 to 200 ° C, the preheat time is set to 60 to 120 seconds, and the peak temperature is set to 230 to 270 ° C. Good.
[変形例]
また、本発明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。
[Modification]
Further, the solder composition and the electronic substrate of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved 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 present invention is not limited to this. For example, instead of the reflow step, the printed wiring board and the electronic component may be bonded to each other by a step of heating the solder composition using a laser beam (laser heating step). In this case, the laser light source is not particularly limited, and can be appropriately adopted according to the wavelength adjusted to the absorption band of the metal. As the laser light source, for example, a solid laser (ruby, glass, YAG, etc.), a semiconductor laser (GaAs, InGaAsP, etc.), a liquid laser (dye, etc.), and a gas laser (He—Ne, Ar, CO 2 , and Excimer, etc.).
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(酸価:240mgKOH/g)、商品名「パインクリスタルKE−604」、荒川化学工業社製
((A2)成分)
ロジン系樹脂B:完全水添ロジン(酸価:165mgKOH/g)、商品名「フォーラルAX」、Eastman Chemical社製
ロジン系樹脂C:重合ロジン(酸価:145mgKOH/g)、商品名「パインクリスタルKR−140」、荒川化学工業社製
((B1)成分)
有機酸A:コハク酸
有機酸B:マロン酸
((B2)成分)
活性剤:ジブロモブテンジオール
((C1)成分)
溶剤A:イソボルニルシクロヘキサノール
溶剤B:セバシン酸ジイソプロピル
((C2)成分)
溶剤C: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)
((C3)成分)
溶剤D: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)
((D)成分)
チクソ剤A:商品名「ターレンVA79」、共栄社化学社製
チクソ剤B:商品名「ダイヤミッドY」、日本化成社製
((E)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℃
Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples. The materials used in the examples and comparative examples are shown below.
((A1) component)
Rosin-based resin A: hydrogenated acid-modified rosin (acid value: 240 mg KOH / g), trade name “Pine Crystal KE-604”, manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd. (component (A2))
Rosin-based resin B: completely hydrogenated rosin (acid value: 165 mg KOH / g), trade name “Foral AX”, rosin-based resin manufactured by Eastman Chemical Co .: C-polymerized rosin (acid value: 145 mg KOH / g), trade name “pine crystal” KR-140 ", manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd. ((B1) component)
Organic acid A: succinic acid Organic acid B: malonic acid ((B2) component)
Activator: dibromobutenediol (component (C1))
Solvent A: isobornylcyclohexanol Solvent B: diisopropyl sebacate (component (C2))
Solvent C: tripropylene glycol monomethyl ether (boiling point: 242 ° C., viscosity: 1 mPa · s)
((C3) component)
Solvent D: tetraethylene glycol dimethyl ether (boiling point: 275 ° C, viscosity: 3.8 mPa · s)
((D) component)
Thixotropic agent A: trade name “Tallen VA79”, Kyoeisha Chemical Co., Ltd. thixotropic agent B: trade name “Diamid Y”, manufactured by Nippon Kasei Co. (component (E))
Solder powder: alloy composition: Sn-3.0Ag-0.5Cu, particle size distribution: 20-38 μm, solder melting point: 217-220 ° C.
[実施例1]
ロジン系樹脂A15質量%、ロジン系樹脂B23.7質量%、有機酸A0.3質量%、有機酸B0.3質量%、活性剤1質量%、溶剤A13.6質量%、溶剤C10.8質量%、溶剤D24質量%、チクソ剤A4.8質量%およびチクソ剤B6.5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10.2質量%およびはんだ粉末89.8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]
15% by mass of rosin-based resin A, 23.7% by mass of rosin-based resin B, 0.3% by mass of organic acid A, 0.3% by mass of organic acid B, 1% by mass of activator, 13.6% by mass of solvent A, 10.8% by mass of solvent C %, Solvent D 24% by mass, thixo agent A 4.8% by mass and thixo agent B 6.5% by mass were charged into a container and mixed using a planetary mixer to obtain a flux composition.
Thereafter, 10.2% by mass of the obtained flux composition and 89.8% by mass of the solder powder (100% by mass in total) were charged into a container, and mixed with a planetary mixer to prepare a solder composition.
[実施例2〜4]
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1〜5]
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。
[Examples 2 to 4 ]
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 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.
<はんだ組成物の評価>
はんだ組成物の評価(パワートランジスタでの最大ボイド径、曳糸性、チップ脇ボール)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。なお、パワートランジスタでの最大ボイド径の評価結果が悪かった場合には、場合により、曳糸性およびチップ脇ボールの評価を省略した。
(1)パワートランジスタでの最大ボイド径
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)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(窒素中、酸素濃度1000ppm以下)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、1回目リフロー後のパワートランジスタでのボイドを観察し、ボイドのうちの最大のボイドの直径を最大ボイド径(単位:mm)として測定した。
さらに、1回目リフロー後の試験基板に対し、1回目リフローと同じ条件で2回目リフローを行って、はんだ接合部を観察した。そして、2回目リフロー後のパワートランジスタでの最大ボイド径(単位:mm)を測定した。
(2)曳糸性
容器中の得られたはんだ組成物(温度25℃)を投入し、はんだ組成物を回転数10rpmで30秒間攪拌した。その後、はんだ組成物中に曳糸部を有する測定棒を、この曳糸部が全て浸漬するように、浸漬した。その後、測定棒を500mm/minの速度で引き上げ、このときに、曳糸部とはんだ組成物との間に形成される糸が切断したときの長さ(mm)を測定した。
なお、曳糸部は、先端に円錐形状の円錐部と、円柱形状の円柱部と、円柱部と測定棒とを繋ぐ連結部とを備える。そして、円錐部および円柱部の直径は10mmであり、円錐部の高さは5mmであり、円柱部の長さは9mmであり、連結部の長さは3mmであり、測定棒の直径は3mmである。また、測定棒を引き上げる装置としては、SIMAZU社製の「EZ−L」を用いた。
(3)チップ脇ボール
チップ部品(3216チップ)を搭載できる評価用基板に、120μm厚のメタルマスクを使用して、はんだ組成物を印刷し、チップ部品60個を搭載し、リフロー炉(タムラ製作所社製)ではんだ組成物を溶解させて、はんだ付けを行ったものを試験板とする。ここでのリフロー条件は、プリヒート温度が150〜180℃(60秒)で、温度220℃以上の時間が50秒間で、ピーク温度が245℃である。得られた試験板を拡大鏡にて観察し、チップ部品の脇に発生したはんだボールの数(個/チップ)を測定した。
そして、はんだボールの数(個/チップ)の結果に基づいて下記の基準に従って、チップ脇ボールを評価した。
○:チップ当たりのはんだボールの数が、2個未満である。
△:チップ当たりのはんだボールの数が、2個以上3個未満である。
×:チップ当たりのはんだボールの数が、3個以上である。
<Evaluation of solder composition>
Evaluation of the solder composition (maximum void diameter in power transistor, spinnability, ball on chip side) was performed by the following method. Table 1 shows the obtained results. In addition, when the evaluation result of the maximum void diameter in the power transistor was bad, evaluation of the spinnability and the ball beside the chip was omitted in some cases.
(1) Maximum void diameter in a power transistor On a substrate having electrodes on which a power transistor (size: 5.5 mm × 6.5 mm, thickness: 2.3 mm, land: tin plating, land area: 30 mm 2 ) can be mounted. Then, a solder composition was printed using a metal mask having a corresponding pattern. Thereafter, a power transistor is mounted on the solder composition, and reflow is performed under the conditions of a preheat of 150 to 180 ° C. for 80 seconds, a peak temperature of 240 ° C., and a melting time of 40 seconds (in nitrogen, oxygen concentration of 1000 ppm or less), and a test. A substrate was prepared. The solder joints on the obtained test board were observed using an X-ray inspection apparatus (“NLX-5000”, manufactured by NAGOYA ELECTRIC WORKS). The void in the power transistor after the first reflow was observed, and the diameter of the largest void among the voids was measured as the maximum void diameter (unit: mm).
Furthermore, the test board after the first reflow was subjected to a second reflow under the same conditions as the first reflow, and the solder joint was observed. Then, the maximum void diameter (unit: mm) in the power transistor after the second reflow was measured.
(2) Spinnability The obtained solder composition (temperature: 25 ° C.) in a container was charged, and the solder composition was stirred for 30 seconds at a rotation speed of 10 rpm. Thereafter, a measuring rod having a thread portion was immersed in the solder composition such that the entire thread portion was immersed. Thereafter, the measuring rod was pulled up at a speed of 500 mm / min, and at this time, the length (mm) when the thread formed between the thread portion and the solder composition was cut was measured.
The threading portion includes a conical conical portion at the tip, a columnar cylindrical portion, and a connecting portion that connects the columnar portion and the measuring rod. The diameter of the conical part and the cylindrical part is 10 mm, the height of the conical part is 5 mm, the length of the cylindrical part is 9 mm, the length of the connecting part is 3 mm, and the diameter of the measuring rod is 3 mm It is. In addition, "EZ-L" manufactured by SIMAZU was used as a device for lifting the measuring rod.
(3) Chip side ball A solder composition is printed on a substrate for evaluation on which a chip component (3216 chip) can be mounted using a metal mask having a thickness of 120 μm, 60 chip components are mounted, and a reflow furnace (Tamura Seisakusho) The test composition is obtained by dissolving the solder composition in the above method and soldering. The reflow conditions here are a preheat temperature of 150 to 180 ° C. (60 seconds), a time of 220 ° C. or higher for 50 seconds, and a peak temperature of 245 ° C. The obtained test plate was observed with a magnifying glass, and the number (pieces / chip) of solder balls generated beside the chip component was measured.
Then, based on the result of the number of solder balls (pieces / chip), the chip side balls were evaluated according to the following criteria.
:: The number of solder balls per chip is less than two.
Δ: The number of solder balls per chip is 2 or more and less than 3.
X: The number of solder balls per chip is three or more.
表1に示す結果からも明らかなように、(A1)成分、(A2)成分、(C1)成分、(C2)成分および(C3)成分を含有し、かつ(A1)成分および(B1)成分の配合量が所定値以下であり、(C3)成分の配合量が所定値以上であり、フラックス組成物の配合量が適切な範囲である本発明のはんだ組成物(実施例1〜4)を用いた場合には、パワートランジスタでの最大ボイド径が小さく、また、曳糸性の測定値も高く、チップ脇ボールも抑制されていることが確認された。曳糸性の測定値も高ければ、スキージ付着が十分に抑制できることが分かっている。従って、本発明のはんだ組成物は、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、しかもスキージ付着を十分に抑制できることが確認された。 As is clear from the results shown in Table 1, it contains the component (A1), the component (A2), the component (C1), the component (C2) and the component (C3), and the component (A1) and the component (B1). The solder composition of the present invention (Examples 1 to 4 ), in which the amount of (C3) is not less than the predetermined value, the amount of the component (C3) is not less than the predetermined value, and the amount of the flux composition is in an appropriate range. When used, it was confirmed that the maximum void diameter in the power transistor was small, the measured value of the spinnability was high, and the ball beside the tip was suppressed. It has been found that the higher the measured spinnability, the more the squeegee adhesion can be sufficiently suppressed. Therefore, it was confirmed that the solder composition of the present invention can sufficiently suppress large-diameter voids and sufficiently suppress squeegee adhesion even when the printed area of the solder composition is large.
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 substrate such as a printed wiring board of an electronic device.
Claims (3)
前記(A)成分が、(A1)酸価が200mgKOH/g以上であるロジン系樹脂、および、(A2)酸価が200mgKOH/g未満であるロジン系樹脂を含有し、
前記(B)成分が、(B1)有機酸を含有し、
前記(C)成分が、(C1)イソボルニルシクロヘキサノールおよびセバシン酸ジイソプロピルからなる群から選択される少なくとも1種、(C2)沸点が245℃以下である溶剤、並びに、(C3)テトラエチレングリコールジメチルエーテルを含有し、
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、20質量%以上60質量%以下であり、
前記(B)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、0.5質量%以上5質量%以下であり、
前記(C)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、20質量%以上60質量%以下であり、
前記(D)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、3質量%以上20質量%以下であり、
前記(A1)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、18質量%以下であり、
前記(B1)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、2質量%以下であり、
前記(C3)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、10質量%以上であり、
前記フラックス組成物の配合量が、当該はんだ組成物100質量%に対して、10.4質量%以上11.5質量%以下である
ことを特徴とするはんだ組成物。 A flux composition containing (A) a rosin-based resin, (B) an activator, (C) a solvent and (D) a thixotropic agent, and (E) a solder powder;
The component (A) contains (A1) a rosin-based resin having an acid value of 200 mgKOH / g or more, and (A2) a rosin-based resin having an acid value of less than 200 mgKOH / g,
The component (B) contains (B1) an organic acid,
The component (C) is (C1) at least one selected from the group consisting of isobornylcyclohexanol and diisopropyl sebacate, (C2) a solvent having a boiling point of 245 ° C. or lower, and (C3) tetraethylene glycol Contains dimethyl ether,
The amount of the component (A) is 20% by mass or more and 60% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition;
The compounding amount of the component (B) is 0.5% by mass or more and 5% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition;
The compounding amount of the component (C) is 20% by mass or more and 60% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition;
The compounding amount of the component (D) is 3% by mass or more and 20% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition;
The compounding amount of the component (A1) is 18% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition;
The compounding amount of the component (B1) is 2% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition;
The amount of the component (C3) is 10% by mass or more based on 100% by mass of the flux composition;
The solder composition, wherein the amount of the flux composition is 10.4% by mass or more and 11.5% by mass or less based on 100% by mass of the solder composition.
前記(E)成分が、融点が210℃以上250℃以下であるはんだ粉末である
ことを特徴とするはんだ組成物。 The solder composition according to claim 1,
The solder composition, wherein the component (E) is a solder powder having a melting point of 210 ° C. or more and 250 ° C. or less.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017143556A JP6653686B2 (en) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | Solder composition and electronic substrate |
CN201810825024.9A CN109290701B (en) | 2017-07-25 | 2018-07-25 | Solder composition, electronic substrate, and method for manufacturing electronic substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017143556A JP6653686B2 (en) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | Solder composition and electronic substrate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019025484A JP2019025484A (en) | 2019-02-21 |
JP6653686B2 true JP6653686B2 (en) | 2020-02-26 |
Family
ID=65168129
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017143556A Active JP6653686B2 (en) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | Solder composition and electronic substrate |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6653686B2 (en) |
CN (1) | CN109290701B (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7331579B2 (en) * | 2018-09-28 | 2023-08-23 | 荒川化学工業株式会社 | Lead-free solder flux, lead-free solder paste |
JP6668586B1 (en) * | 2019-08-05 | 2020-03-18 | 千住金属工業株式会社 | Solder composition for jet dispenser |
JP7194141B2 (en) * | 2020-03-25 | 2022-12-21 | 株式会社タムラ製作所 | SOLDER COMPOSITION FOR LASER SOLDERING AND METHOD FOR PRODUCING ELECTRONIC SUBSTRATE |
JP6971444B1 (en) * | 2021-02-26 | 2021-11-24 | 千住金属工業株式会社 | flux |
JP7014992B1 (en) | 2021-06-25 | 2022-02-02 | 千住金属工業株式会社 | Manufacturing method of solder paste and electronic device |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002173700A (en) * | 2000-12-06 | 2002-06-21 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | Flux cleaner composition and method for cleaning flux |
US7767032B2 (en) * | 2006-06-30 | 2010-08-03 | W.C. Heraeus Holding GmbH | No-clean low-residue solder paste for semiconductor device applications |
JP6138464B2 (en) * | 2012-11-22 | 2017-05-31 | 株式会社タムラ製作所 | Solder composition for laser soldering and mounting method using the same |
JP6061664B2 (en) * | 2012-12-19 | 2017-01-18 | 株式会社タムラ製作所 | Soldering flux |
JP6240467B2 (en) * | 2013-10-30 | 2017-11-29 | 株式会社タムラ製作所 | Solder paste flux and solder paste |
JP6401912B2 (en) * | 2014-01-31 | 2018-10-10 | 株式会社タムラ製作所 | Solder composition and method for producing printed wiring board using the same |
JP6383544B2 (en) * | 2014-02-28 | 2018-08-29 | 株式会社タムラ製作所 | Flux composition for soldering and method for producing electronic substrate using the same |
JP6310893B2 (en) * | 2015-09-30 | 2018-04-11 | 株式会社タムラ製作所 | Flux composition, solder composition, and method for manufacturing electronic substrate |
JP6383768B2 (en) * | 2015-09-30 | 2018-08-29 | 株式会社タムラ製作所 | Solder composition and method for producing electronic substrate |
JP6402213B2 (en) * | 2016-03-31 | 2018-10-10 | 株式会社タムラ製作所 | Solder composition and electronic substrate |
-
2017
- 2017-07-25 JP JP2017143556A patent/JP6653686B2/en active Active
-
2018
- 2018-07-25 CN CN201810825024.9A patent/CN109290701B/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109290701B (en) | 2021-09-07 |
JP2019025484A (en) | 2019-02-21 |
CN109290701A (en) | 2019-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6402213B2 (en) | Solder composition and electronic substrate | |
JP6138464B2 (en) | Solder composition for laser soldering and mounting method using the same | |
JP6674982B2 (en) | Solder composition and electronic substrate | |
JP6653686B2 (en) | Solder composition and electronic substrate | |
JP6310893B2 (en) | Flux composition, solder composition, and method for manufacturing electronic substrate | |
JP6913064B2 (en) | Method for manufacturing solder composition and electronic board | |
JP2017064761A (en) | Flux composition, solder composition and electronic substrate | |
JP6713027B2 (en) | Solder composition and electronic substrate | |
JP6851352B2 (en) | Solder composition for laser soldering and electronic board | |
JP5916674B2 (en) | Solder composition for jet dispenser | |
JP6138846B2 (en) | Solder composition and method for producing electronic substrate using the same | |
JP6300771B2 (en) | Flux composition, solder composition and method for producing electronic substrate | |
JP2021185003A (en) | Solder composition and electronic substrate | |
JP6895213B2 (en) | Method for manufacturing solder composition and electronic board | |
JP6826059B2 (en) | Flux composition, solder composition and electronic substrate | |
JP6130418B2 (en) | Electronic component joining method, and solder composition and pretreatment agent used in the method | |
JP6967050B2 (en) | Flux composition for soldering | |
JP2021154291A (en) | Solder composition for laser soldering, electronic substrate, and method for manufacturing electronic substrate | |
US10449638B2 (en) | Solder composition and electronic board | |
JP7066798B2 (en) | Solder composition | |
JP7361481B2 (en) | Solder composition and electronic board manufacturing method | |
US10913132B2 (en) | Solder composition, electronic board, and bonding method | |
CN109719422B (en) | Solder composition and electronic substrate | |
JP6259795B2 (en) | Solder composition and method for producing electronic substrate | |
JP6826061B2 (en) | Method for manufacturing solder composition and electronic board |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180718 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190612 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190702 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190829 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200114 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200128 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6653686 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |