CN109420861B - 焊料组合物、电子基板、以及接合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种焊料组合物，其含有焊剂组合物和(D)熔点为200℃以上且250℃以下的焊料粉末，所述焊剂组合物含有(A)松香类树脂、(B)活化剂及(C)溶剂，其中，所述(A)成分含有(A1)软化点为120℃以上且酸值为220mgKOH/g以上的松香类树脂、以及(A2)软化点为100℃以下且酸值为20mgKOH/g以下的松香类树脂，所述(C)成分含有(C1)熔点为40℃以上且沸点为220℃以下的己二醇类溶剂、以及(C2)20℃下的粘度为10mPa·s以下且沸点为270℃以上的溶剂，相对于所述焊剂组合物100质量％，所述(A1)成分的配合量为15质量％以上且25质量％以下。

Description

焊料组合物、电子基板、以及接合方法
技术领域
本发明涉及焊料组合物及电子基板。
背景技术
焊料组合物是在焊料粉末中混炼焊剂组合物(松香类树脂、活化剂及溶剂等)而制成糊状的混合物(例如，文献1(日本专利第5756067号公报))。在该焊料组合物中，不仅要求焊料熔融性、焊料容易润湿铺展的性质(焊料润湿铺展)等焊接性，而且要求孔隙的抑制、印刷性等。
另外，焊料组合物广泛使用了原样残留焊剂残渣的所谓无清洁型的焊料组合物。另外，焊料组合物用于具备环氧玻璃基材、环氧纸基材、酚醛纸基材及塑料基材等各种基材的印刷布线基板与电子部件的接合。
例如，已知在将焊料组合物用于酚醛纸基材的情况下，在焊剂残渣中残留气泡。在焊剂残渣中残留气泡时，气泡中积存水分、气泡产生裂纹，存在绝缘可靠性降低的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够充分抑制焊剂残渣中的气泡的焊料组合物、以及使用了该焊料组合物的电子基板。
为了解决上述课题，本发明提供以下的焊料组合物及电子基板。
本发明的焊料组合物的特征在于，其含有焊剂组合物和(D)熔点为200℃以上且250℃以下的焊料粉末，所述焊剂组合物含有(A)松香类树脂、(B)活化剂及(C)溶剂，其中，所述(A)成分含有(A1)软化点为120℃以上且酸值为220mgKOH/g以上的松香类树脂、以及(A2)软化点为100℃以下且酸值为20mgKOH/g以下的松香类树脂，所述(C)成分含有(C1)熔点为40℃以上且沸点为220℃以下的己二醇类溶剂、以及(C2)20℃下的粘度为10mPa·s以下且沸点为270℃以上的溶剂，相对于所述焊剂组合物100质量％，所述(A1)成分的配合量为15质量％以上且25质量％以下。
在本发明的焊料组合物中，优选所述(C1)成分为选自2,5-二甲基-2,5-己二醇及1,6-己二醇中的至少一种。
在本发明的焊料组合物中，优选所述(C2)成分为四乙二醇二甲醚。
本发明的焊料组合物优选用于具备酚醛纸基材的电子基板与电子部件的连接。
本发明的电子基板其特征在于，具备使用了所述焊料组合物的焊接部。
根据本发明的焊料组合物可以充分抑制焊剂残渣中的气泡的原因尚不清楚，但本发明人等推测如下。
即，在本发明的焊料组合物中，作为(C)溶剂，组合使用了(C1)熔点为40℃以上且沸点为220℃以下的己二醇类溶剂、以及(C2)20℃下的粘度为10mPa·s以下且沸点为270℃以上的溶剂。由于(C1)成分为较低沸点，因此在焊料熔融前、焊料熔融时挥发而成为气体，但该气体具有将焊剂残渣中的气体向外部挤出的作用。而且，由于(C2)成分是高沸点，因此焊料熔融时基本上不挥发。因此，能够抑制溶剂气化所导致的气泡产生。另外，含有(C2)成分的焊剂残渣在回流焊时也具有一定程度的流动性，因此焊剂残渣中的气体缓慢聚集并排出至外部。由此，能够充分抑制焊剂残渣中的气泡。
在本发明的焊料组合物中，作为(A)松香类树脂，组合使用(A1)软化点为120℃以上且酸值为220mgKOH/g以上的松香类树脂、以及(A2)软化点为100℃以下且酸值为20mgKOH/g以下的松香类树脂，而且将(A1)成分的配合量抑制为给定范围。本发明人等发现，在含有(C1)成分及(C2)成分的溶剂组成的焊料组合物中，(A1)成分的配合量越多，越容易产生焊剂残渣中的气泡。该机理尚不明确，但本发明人等推测，由于(A1)成分酸值高，因此羧酸成分易分解，产生羧酸成分的气体，容易产生焊剂残渣中的气泡。在本发明的焊料组合物中，由于抑制了(A1)成分的配合量，因此能够抑制产生焊剂残渣中的气泡。另外，作为(A)松香类树脂，除了(A1)成分以外，通过组合使用(A2)成分，可提高焊剂残渣的流动性，容易将焊剂残渣中的气泡排出至外部。另外，利用(A2)成分，可补充作为松香类树脂的物性(例如在大气氛围下进行回流焊工序时的焊料熔融性等)。
本发明人等推测如上所述可实现上述本发明的效果。
根据本发明，可以提供一种能够充分抑制焊剂残渣中的气泡的焊料组合物、以及使用该焊料组合物的电子基板。
具体实施方式
本实施方式的焊料组合物含有以下说明的焊剂组合物和以下说明的(D)焊料粉末。
[焊剂组合物]
首先，对本实施方式中使用的焊剂组合物进行说明。本实施方式中使用的焊剂组合物是除了焊料组合物中的焊料粉末以外的成分，其含有(A)松香类树脂、(B)活化剂及(C)溶剂。
[(A)成分]
作为本实施方式中使用的(A)松香类树脂，可以列举松香类及松香类改性树脂。作为松香类，可以列举：脂松香、木松香及妥尔油松香等。作为松香类改性树脂，可以列举：歧化松香、聚合松香、氢化松香(完全氢化松香、部分氢化松香、以及作为不饱和有机酸((甲基)丙烯酸等脂肪族的不饱和一元酸、富马酸、马来酸等α,β-不饱和羧酸等脂肪族不饱和二元酸、肉桂酸等具有芳香族环的不饱和羧酸等)的改性松香的不饱和有机酸改性松香的氢化物(也称为“氢化酸改性松香”))及它们的衍生物等。这些松香类树脂可以单独使用1种，也可以混合2种以上使用。
本实施方式中，(A)成分需要含有(A1)软化点为120℃以上且酸值为220mgKOH/g以上的松香类树脂、以及(A2)软化点为100℃以下且酸值为20mgKOH/g以下的松香类树脂。需要说明的是，酸值(平均酸值)可以通过求出用于中和1g试料中含有的游离脂肪酸所需要的氢氧化钾来测定。另外，软化点可以通过环球法来测定。
作为(A1)成分，可以举出(A)成分中的软化点为120℃以上且酸值为220mgKOH/g以上的松香类树脂。另外，从焊剂组合物的流动性的观点考虑，优选(A1)成分的软化点为130℃以上。另外，从活化作用的观点考虑，优选(A1)成分的酸值为230mgKOH/g以上。需要说明的是，(A1)成分的软化点及酸值的上限没有特别限定。例如，(A1)成分的软化点可以为200℃以下。另外，(A1)成分的酸值也可以为500mgKOH/g以下。
作为(A2)成分，可以举出(A)成分中的软化点为100℃以下且酸值为20mgKOH/g以下的松香类树脂。从抑制焊剂残渣中的气泡的观点考虑，优选(A2)成分的软化点为90℃以下，更优选为70℃以上且90℃以下。另外，从抑制焊剂残渣中的气泡的观点考虑，优选(A2)成分的酸值为15mgKOH/g以下，更优选为3mgKOH/g以上且15mgKOH/g以下。
需要说明的是，作为调整(A)成分的软化点的方式，可以列举：(i)调整松香的聚合度(存在聚合度越高、软化点越高的倾向)，(ii)变更松香的改性方法(例如，通过利用丙烯酸、马来酸进行改性，存在软化点提高的倾向)，(iii)调整松香的分子量(存在随着分子量增大、软化点提高的倾向)，(iv)对松香实施氢化反应，或者(v)对松香实施酯化反应或酯交换反应等。
另外，作为调整(A)成分的酸值的方法，可以举出变更松香的改性方法(例如，通过利用丙烯酸、马来酸进行改性，存在酸值提高的倾向；通过进行酯化，存在酸值降低的倾向)等。
在本实施方式中，相对于焊剂组合物100质量％，(A1)成分的配合量需要为15质量％以上且25质量％以下。在配合量低于15质量％的情况下，焊料熔融性不足。另一方面，配合量超过25质量％时，无法抑制焊剂残渣中气泡的产生。另外，从进一步抑制焊剂残渣中的气泡的观点考虑，优选(A1)成分の配合量为15质量％以上且22质量％以下，更优选为17质量％以上且20质量％以下。
在本实施方式中，从焊料熔融性及印刷性等的平衡的观点考虑，相对于焊剂组合物100质量％，优选(A2)成分的配合量为15质量％以上且30质量％以下，更优选为17质量％以上且28质量％以下，特别优选为17质量％以上且25质量％以下。
在本实施方式中，从进一步抑制焊剂残渣中的气泡的观点考虑，优选(A1)成分相对于(A2)成分的质量比(A1/A2)为1/3以上且2/1以下，更优选为2/3以上3/2以下，特别优选为3/4以上且1/1以下。
另外，根据需要，(A)成分也可以含有除(A1)成分及(A2)成分以外的松香类树脂((A3)成分)。在该情况下，优选(A1)成分及(A2)成分的总量相对于(A)成分的质量比率[{(A1)+(A2)}/(A)×100]为80质量％以上，更优选为90质量％以上，特别优选为95质量％以上。
相对于焊剂组合物100质量％，(A)成分的配合量优选为20质量％以上且60质量％以下，更优选为25质量％以上50质量％以下，特别优选为30质量％以上且45质量％以下。在(A)成分的配合量为上述下限以时，能够提高焊接性，可以充分抑制焊料球，所谓焊接性是指防止焊接焊盘的铜箔表面的氧化，使得熔融焊料易于润湿其表面的性质。另外，在(A)成分的配合量为上述上限以下时，能够充分抑制焊剂残留量。
[(B)成分]
作为本实施方式中使用的(B)活化剂，可以列举：有机酸、由非离解性的含卤化合物构成的非离解型活化剂、以及胺类活化剂等。这些活化剂可以单独使用1种，也可以混合2种以上使用。需要说明的是，从环境保护的观点、抑制焊接部分的腐蚀的观点考虑，在上述活化剂中优选使用有机酸、胺类活化剂(不含卤素的活化剂)，更优选为有机酸。
作为有机酸，除了单羧酸、二羧酸等以外，还可以列举其它的有机酸。
作为单羧酸，可以列举：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、结核硬脂酸、花生酸、山
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酸、二十四烷酸及乙醇酸等。
作为二羧酸，可以列举：乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、富马酸、马来酸、酒石酸及二甘醇酸等。
作为其它的有机酸，可以列举：二聚酸、乙酰丙酸、乳酸、丙烯酸、苯甲酸、水杨酸、茴香酸、柠檬酸及吡啶甲酸等。
作为非离解型活化剂，可以举出卤素原子通过共价键键合的非盐类有机化合物。作为该含卤化合物，可以是氯化物、溴化物、氟化物那样由单独的氯、溴、氟各元素的共价键形成的化合物，也可以是具有氯、溴及氟中任意2种或全部的各自的共价键的化合物。为了提高对水性溶剂的溶解性，这些化合物优选例如如卤代醇、卤代羧酸化合物那样具有羟基、羧基等极性基团。作为卤代醇，可以列举例如：2,3-二溴丙醇、2,3-二溴丁二醇、反-2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇、1,4-二溴-2-丁醇、三溴新戊醇等溴代醇、1,3-二氯-2-丙醇、1,4-二氯-2-丁醇等氯代醇、3-氟邻苯二酚等氟代醇、以及其它与这些化合物类似的化合物。作为卤代羧酸化合物，可以列举：2-碘苯甲酸、3-碘苯甲酸、2-碘丙酸、5-碘水杨酸及5-碘邻氨基苯甲酸等碘代羧酸化合物、2-氯苯甲酸及3-氯丙酸等氯代羧酸化合物、2,3-二溴丙酸、2,3-二溴丁二酸及2-溴苯甲酸等溴代羧酸化合物、以及其它与这些化合物类似的化合物。
作为胺类活化剂，可以列举：胺类(乙二胺等多胺等)、胺盐类(三羟甲基胺、环己胺及二乙胺等胺、以及氨基醇等的有机酸盐或无机酸盐(盐酸、硫酸及氢溴酸等))、氨基酸类(甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸及缬氨酸等)、酰胺类化合物等。具体可以列举：二苯胍氢溴酸盐、环己胺氢溴酸盐、二乙胺盐(盐酸盐、丁二酸盐、己二酸盐及癸二酸盐等)、三乙醇胺、单乙醇胺、以及这些胺的氢溴酸盐等。
作为(B)成分的配合量，相对于焊剂组合物100质量％，优选为1质量％以上且20质量％以下，更优选为1质量％以上且15质量％以下，特别优选为2质量％以上且10质量％以下。在(B)成分的配合量低于上述下限时，存在易产生焊料球的倾向，另一方面，在超过上述上限时，存在焊剂组合物的绝缘性降低的倾向。
[(C)成分]
本实施方式中使用的(C)溶剂需要含有(C1)熔点为40℃以上且沸点为220℃以下的己二醇类溶剂、以及(C2)20℃下的粘度为10mPa·s以下且沸点为270℃以上的溶剂。通过组合使用(C1)成分和(C2)成分，能够抑制焊剂残渣中的气泡，进而也可以抑制孔隙。
需要说明的是，(C1)成分的熔点的上限没有特别限定。例如，(C1)成分的熔点可以为100℃以下。另外，(C1)成分的沸点的下限没有特别限定。例如，(C1)成分的沸点可以是120℃以上。需要说明的是，在本说明书中，沸点是指1013hPa下的沸点。
作为上述(C1)成分，可以列举：2,5-二甲基-2,5-己二醇(熔点：86～90℃、沸点：214℃)、1,6-己二醇(熔点：40～44℃、沸点：215℃)、以及(2S,5S)-2,5-己二醇(熔点：52～56℃、沸点：212～215℃)等。其中，从溶剂的熔点的观点考虑，更优选为2,5-二甲基-2,5-己二醇。这些成分可以单独使用1种，也可以混合2种以上使用。
另外，从进一步抑制焊剂残渣中的气泡的观点考虑，更优选(C2)成分在20℃下的粘度为8mPa·s以下，特别优选为5mPa·s以下，最优选为2mPa·s以下。(C2)成分在20℃下的粘度的下限没有特别限定。例如，(C2)成分在20℃下的粘度可以为0.01mPa·s以上。需要说明的是，溶剂的粘度可以用布氏旋转粘度计来测定。
另外，从进一步抑制焊剂残渣中的气泡的观点考虑，(C2)成分的沸点更优选为275℃以上且300℃以下。
作为上述(C2)成分，可以列举：四乙二醇二甲醚(沸点：275℃、粘度：3.8mPa·s)、三丙二醇单丁醚(沸点：274℃、粘度：8.4mPa·s)、以及马来酸二丁酯(沸点：281℃、粘度：5.0mPa·s)等。其中，从溶剂的粘度的观点考虑，更优选为四乙二醇二甲醚。这些成分可以单独使用1种，也可以混合2种以上使用。需要说明的是，括号内记载的粘度是20℃下的粘度。
从抑制焊剂残渣中的气泡和印刷性的平衡的观点考虑，优选上述(C2)成分相对于(C1)成分的质量比((C2)/(C1))为1以上且10以下，更优选为3/2以上且8以下，特别优选为2以上且6以下。
在能够实现本发明目的的范围内，上述(C)成分可以含有除(C1)成分及(C2)成分以外的溶剂((C3)成分)。可以利用(C3)成分使焊料组合物中的固体成分溶解或分散。因此，优选该(C3)成分在20℃下为液态。
作为上述(C3)成分，可以列举：二乙二醇单己醚(沸点：259℃、粘度：8.6mPa·s)、二乙二醇单丁醚(沸点：230℃、粘度：6.6mPa·s)、α,β,γ-萜品醇(沸点：217℃、粘度：67mPa·s)、乙二醇单苄基醚(沸点：256℃、粘度：12.6mPa·s)、二乙二醇单2-乙基己醚(沸点：272℃、粘度：10.4mPa·s)、三丙二醇(沸点：265℃、粘度：57.2mPa·s)、二乙二醇单苄基醚(沸点：302℃、粘度：19.3mPa·s)、二乙二醇二丁醚(沸点：255℃、粘度：2.4mPa·s)、三丙二醇单甲醚(沸点：242℃、粘度：1mPa·s)、二丙二醇单丁醚(沸点：231℃、粘度：7.4mPa·s)、乙二醇单2-乙基己醚(沸点：229℃、粘度：7.6mPa·s)、二乙二醇单乙醚乙酸酯(沸点：220℃、粘度：2.8mPa·s)、以及2,2-二甲基-1,3-丙二醇(熔点：127～130℃、沸点：210℃)等。这些成分可以单独使用1种，也可以混合2种以上使用。需要说明的是，括号内记载的粘度是20℃下的粘度。
在使用(C3)成分的情况下，从抑制孔隙和印刷性的平衡的观点考虑，优选(C3)成分相对于(C)成分的质量比((C3)/(C))为1/15以上且1/2以下，更优选为1/10以上且1/2以下，特别优选为1/5以上且1/3以下。
相对于焊剂组合物100质量％，优选(C)成分的配合量为20质量％以上且65质量％以下，更优选为30质量％以上且60质量％以下，特别优选为40质量％以上且50质量％以下。只要溶剂的配合量为上述范围内，就能够将得到的焊料组合物的粘度适当调整为合适的范围内。
在本实施方式中，从印刷性等的观点考虑，还可以含有触变剂。作为本实施方式中使用的触变剂，可以列举：氢化蓖麻油、酰胺类、高岭土、胶体二氧化硅、有机膨润土及玻璃粉等。这些触变剂可以单独使用1种，也可以混合2种以上使用。
在使用上述触变剂的情况下，相对于焊剂组合物100质量％，其配合量优选为3质量％以上且20质量％以下，更优选为5质量％以上且15质量％以下。配合量低于上述下限时，无法获得触变性，存在容易发生滴落的倾向，另一方面，在超过上述上限时，存在触变性过高而容易发生印刷不良的倾向。
[其它成分]
在本实施方式所使用的焊剂组合物中，除了(A)成分、(B)成分、(C)成分及触变剂以外，可以根据需要添加其它的添加剂，还可以进一步添加其它的树脂。作为其它添加剂，可以列举：消泡剂、抗氧剂、改性剂、消光剂及发泡剂等。作为这些添加剂的配合量，相对于焊剂组合物100质量％，优选为0.01质量％以上且5质量％以下。作为其它树脂，可以举出丙烯酸类树脂等。
[焊料组合物]
接下来，对本实施方式的焊料组合物进行说明。本实施方式的焊料组合物含有上述的本实施方式的焊剂组合物和以下说明的(D)焊料粉末。
相对于焊料组合物100质量％，焊剂组合物的配合量优选为5质量％以上且35质量％以下，更优选为7质量％以上且15质量％以下，特别优选为8质量％以上且12质量％以下。在焊剂组合物的配合量低于5质量％的情况(焊料粉末的配合量超过95质量％的情况)下，作为粘合剂的焊剂组合物不足，因此存在难以将焊剂组合物与焊料粉末混合的倾向，另一方面，在焊剂组合物的配合量超过35质量％的情况(焊料粉末的配合量低于65质量％的情况)下，在使用得到的焊料组合物时，存在无法形成充分的焊接的倾向。
[(D)成分]
本实施方式中使用的(D)焊料粉末是熔点为200℃以上且250℃以下的焊料粉末。在本实施方式中，在使用熔点为200℃以上且250℃以下的焊料粉末的前提下，对上述(C1)成分及上述(C2)成分的沸点进行了限定。
作为该焊料粉末的焊料合金，优选以锡(Sn)为主成分的合金。另外，作为该合金的第二元素，可以列举：银(Ag)、铜(Cu)、锌(Zn)、铋(Bi)、铟(In)及锑(Sb)等。另外，可以根据需要在该合金中添加其它元素(第三及以上的元素)。作为其它元素，可以列举：铜、银、铋、铟、锑及铝(Al)等。
这里，无铅焊料粉末指的是未添加铅的焊料金属或合金的粉末。但是，在无铅焊料粉末中，允许存在作为不可避免的杂质的铅，在这种情况下，铅的量优选为300质量ppm以下。
作为无铅焊料粉末中的焊料合金，具体可以列举：Sn-Ag类及Sn-Ag-Cu类等。其中，从焊接的强度的观点考虑，优选使用Sn-Ag-Cu类的焊料合金。而且，Sn-Ag-Cu类的焊料的熔点通常为200℃以上且250℃以下(优选为200℃以上且240℃以下)。需要说明的是，在Sn-Ag-Cu类的焊料当中，银含量较低的体系的焊料的熔点为210℃以上且250℃以下(优选220℃以上且240℃以下)。
(D)成分的平均粒径通常为1μm以上且40μm以下，从也能对应焊盘的间距狭窄的电子基板的观点考虑，更优选为1μm以上且35μm以下，进一步优选为2μm以上且30μm以下，特别优选为3μm以上且20μm以下。需要说明的是，平均粒径可以利用动态光散射式的料径测定装置来测定。
[焊料组合物的制造方法]
本实施方式的焊料组合物可以通过将上述说明的焊剂组合物与上述说明的(D)焊料粉末按照上述给定的比例配合后搅拌混合来制造。
[电子基板]
接着，对本实施方式的电子基板进行说明。本实施方式的电子基板的特征在于，具备使用了以上说明的焊料组合物的焊接部。本发明的电子基板可通过使用上述焊料组合物将电子部件安装于电子基板(印刷布线基板等)来制造。
上述的本实施方式的焊料组合物能够充分抑制焊剂残渣中的气泡。而且，特别是在使用具备容易产生焊剂残渣中的气泡的酚醛纸基材的电子基板的情况下，也能够充分抑制焊剂残渣中的气泡。
作为这里所使用的涂布装置，可以列举：丝网印刷机、金属掩模印刷机、分配器及喷射分配器等。
另外，可通过将回流焊工序将电子部件安装于电子基板，所述回流焊工序是在由上述涂布装置涂布的焊料组合物上配置电子部件，利用回流焊炉在给定条件下加热，将上述电子部件安装于印刷布线基板的工序。
在回流焊工序中，在上述焊料组合物上配置上述电子部件，利用回流焊炉在给定条件下加热。通过该回流焊工序，可以在电子部件与印刷布线基板之间进行充分的焊接。其结果是能够将上述电子部件安装于上述印刷布线基板。
回流焊条件可以根据焊料的熔点而适当设定。例如，优选预热温度为140℃以上且200℃以下，更优选为150℃以上且160℃以下。预热时间优选为60秒钟以上且120秒钟以下。峰值温度优选为230℃以上且270℃以下，更优选为240℃以上且255℃以下。另外，220℃以上的温度的保持时间优选为20秒钟以上且60秒钟以下。
另外，本实施方式的焊料组合物及电子基板不受上述实施方式的限定，本发明也包括在能实现本发明目的的范围内进行的变形、改良等。
例如，对于上述电子基板而言，通过回流焊工序将印刷布线基板与电子部件粘接，但并不限于此。例如也可以利用使用激光对焊料组合物进行加热的工序(激光加热工序)代替回流焊工序来粘接印刷布线基板与电子部件。在该情况下，作为激光光源，没有特别限定，可以根据符合金属吸收带的波长而适当采用。作为激光光源，可以列举例如：固体激光(红宝石、玻璃、YAG等)、半导体激光(GaAs及InGaAsP等)、液体激光(色素等)、以及气体激光(He-Ne、Ar、CO2、准分子等)。
实施例
接下来，通过实施例及比较例更详细地对本发明进行说明，但本发明并不限定于这些例子。需要说明的是，将实施例及比较例中使用的材料示于以下。
((A1)成分)
松香类树脂A：氢化酸改性松香(软化点：130℃、酸值：240mgKOH/g)、商品名“Pinecrystal KE-604”、荒川化学工业株式会社制造
((A2)成分)
松香类树脂B：松香酯(软化点：80～90℃、酸值：4～12mgKOH/g)、商品名“HARITACKF85”、Harima Chemicals公司制造
松香类树脂C：松香酯(软化点：70～80℃、酸值：10mgKOH/g以下)、商品名“SUPERESTER A-75”、荒川化学工业株式会社制造
((A3)成分)
松香类树脂D：氢化松香(软化点：80℃、酸值：172mgKOH/g)、商品名“RHR-301”、丸善油化商事株式会社制造
((B)成分)
活化剂A：辛二酸
活化剂B：二溴丁烯二醇、ARBROWN公司制造
((C1)成分)
溶剂A：2,5-二甲基-2,5-己二醇(熔点：86～90℃、沸点：214℃)
溶剂B：1,6-己二醇(熔点：40～44℃、沸点：215℃)
((C2)成分)
溶剂C：四乙二醇二甲醚(沸点：275℃、粘度：3.8mPa·s)、商品名“ハイソルブMTEM”、东邦化学株式会社制造
((C3)成分)
溶剂D：二乙二醇单己醚(沸点：259℃、粘度：8.6mPa·s)
((D)成分)
焊料粉末：合金组成为Sn-3.0Ag-0.5Cu，粒径分布为20～38μm，焊料熔点为217～220℃
(其它成分)
触变剂：固化蓖麻油、商品名“HIMAKO”、KF Trading公司制造
抗氧剂：商品名“IRGANOX 245”、BASF公司制造
[实施例1]
将松香类树脂A 17质量％、松香类树脂B 17质量％、活化剂A 2质量％、活化剂B 2质量％、溶剂A 10质量％、溶剂C 26.5质量％、溶剂D 15.5质量％、触变剂6质量％及抗氧剂4质量％投入容器，使用行星式混合机混合，得到了焊剂组合物。
然后，将得到的焊剂组合物11质量％及焊料粉末89质量％(总计100质量％)投入容器，通过利用行星式混合机混合而制造了焊料组合物。
[实施例2～7]
除了根据表1所示的组成配合了各材料以外，与实施例1同样地得到了焊料组合物。
[比较例1～6]
除了根据表1所示的组成配合了各材料以外，与实施例1同样地得到了焊料组合物。
＜焊料组合物的评价＞
通过以下的方法进行了焊料组合物的评价(孔隙、焊料熔融性、焊剂残渣中的气泡)。将得到的结果示于表1。
(1)孔隙
在具有能够安装功率晶体管(大小：5.5mm×6.5mm、厚度：2.3mm、焊盘：镀锡、焊盘的面积：30mm2)及QFN(大小：6mm×6mm、焊盘：镀锡、焊盘的面积：36mm2)的电极的基板上，使用具有对应图案的金属掩模(厚度：0.13mm)印刷焊料组合物。然后，在焊料组合物上搭载功率晶体管及QFN，在进行80秒钟的150～180℃预热和峰值温度240℃下将熔融时间设为40秒钟的条件下进行回流焊(大气中)，制作了试验基板。使用X线检测装置(“NLX-5000”、NAGOYAELECTRIC WORKS公司制造)观察得到的试验基板的焊接部。然后，测定了回流焊后的功率晶体管及QFN中的孔隙面积率[(孔隙面积/焊盘面积)×100]。
然后，根据以下的基准评价了孔隙。
B：孔隙面积率为15％以下。
C：孔隙面积率为大于15％且20％以下。
D：孔隙面积率大于20％。
(2)焊料熔融性
使用分别设置100个直径为0.2mmΦ、0.22mmΦ、0.24mmΦ、0.26mmΦ、0.28mmΦ、0.3mmΦ、0.32mmΦ、0.34mmΦ、0.36mmΦ、0.38mmΦ及0.4mmΦ的开孔、且厚度为0.13mm的版，在印刷速度50mm/秒、施压20N的条件下将焊料组合物印刷在基板上，得到了试验基板。然后，对得到的试验基板在进行80秒钟的150～180℃预热和峰值温度240℃下将熔融时间设为40秒钟的条件下进行了回流焊(大气中)。然后，对回流焊后的试验基板进行肉眼观察，根据以下的基准评价了焊料熔融性。
A：在直径为0.22mmΦ的印刷部分确认到了焊料熔融。
B：在直径为0.22mmΦ的印刷部分没有焊料熔融，但在直径为0.24mmΦ的印刷部分确认到了焊料熔融。
C：在直径为0.26mmΦ以下的印刷部分没有焊料熔融，但在直径为0.28mmΦ的印刷部分确认到了焊料熔融。
(3)焊剂残渣中的气泡
准备具有酚醛纸基材的试验基板(具有间距为0.8mm且间隔为0.4mm的狭缝部)，将该试验基板投入设定为温度85℃、相对湿度85％的高温高湿槽，实施了静置12小时的吸湿处理。然后，使用具有与狭缝部对应的开口部的金属掩模(厚度：0.13mm)在实施了吸湿处理的试验基板的铜布线及其附近部印刷焊料组合物。然后，在80秒钟的150～180℃预热和峰值温度240℃下将熔融时间设为40秒钟的条件下，对印刷后的试验基板进行了回流焊(大气中)。然后，利用放大镜观察回流焊后的试验基板的狭缝部(观察范围的大小：3mm×0.5mm)，根据以下的基准评价了焊剂残渣中的气泡。
A：在焊剂残渣中没有气泡，或者有150μm以下的气泡且其数量为2个以下。
B：在焊剂残渣中有150μm以下的气泡，而且其数量为3个以上且5个以下。
C：在焊剂残渣中有150μm以下的气泡，且其数量为6个以上。
D：在焊剂残渣中有超过150μm的气泡。
Figure BDA0001782891420000141
根据表1所示的结果可以确认，本发明的焊料组合物(实施例1～7)的孔隙、焊料熔融性、以及焊剂残渣中的气泡的结果为良好。因此，确认了本发明的焊料组合物能够充分抑制焊剂残渣中的气泡。

Claims (13)

1.一种焊料组合物，其含有焊剂组合物和(D)熔点为200℃以上且250℃以下的焊料粉末，所述焊剂组合物含有(A)松香类树脂、(B)活化剂及(C)溶剂，其中，
所述(A)松香类树脂含有(A1)软化点为120℃以上且酸值为220mgKOH/g以上的松香类树脂、以及(A2)软化点为100℃以下且酸值为20mgKOH/g以下的松香类树脂，
所述(B)活化剂含有选自有机酸、由非离解性的含卤化合物构成的非离解型活化剂、以及胺类活化剂中的至少一种，
所述(C)溶剂含有(C1)选自2,5-二甲基-2,5-己二醇、1,6-己二醇及(2S,5S)-2,5-己二醇中的一种以上溶剂、以及(C2)20℃下的粘度为10mPa·s以下且沸点为270℃以上的溶剂，
相对于所述焊剂组合物100质量％，所述(A)松香类树脂的配合量为20质量％以上且60质量％以下，
相对于所述焊剂组合物100质量％，所述(A1)软化点为120℃以上且酸值为220mgKOH/g以上的松香类树脂的配合量为15质量％以上且25质量％以下，
所述(A1)软化点为120℃以上且酸值为220mgKOH/g以上的松香类树脂相对于所述(A2)软化点为100℃以下且酸值为20mgKOH/g以下的松香类树脂的质量比为1/3以上且2/1以下，
相对于所述焊剂组合物100质量％，所述(B)活化剂的配合量为1质量％以上且20质量％以下，
相对于所述焊剂组合物100质量％，所述(C)溶剂的配合量为20质量％以上且65质量％以下，
所述(C2)20℃下的粘度为10mPa·s以下且沸点为270℃以上的溶剂相对于所述(C1)选自2,5-二甲基-2,5-己二醇、1,6-己二醇及(2S,5S)-2,5-己二醇中的一种以上溶剂的质量比为1以上且10以下。
2.根据权利要求1所述的焊料组合物，其中，
所述(A1)软化点为120℃以上且酸值为220mgKOH/g以上的松香类树脂的软化点为130℃以上，
所述(A1)软化点为120℃以上且酸值为220mgKOH/g以上的松香类树脂的酸值为230mgKOH/g以上。
3.根据权利要求1所述的焊料组合物，其中，
所述(A2)软化点为100℃以下且酸值为20mgKOH/g以下的松香类树脂的软化点为70℃以上且90℃以下，
所述(A2)软化点为100℃以下且酸值为20mgKOH/g以下的松香类树脂的酸值为3mgKOH/g以上且15mgKOH/g以下。
4.根据权利要求1所述的焊料组合物，其中，
相对于所述焊剂组合物100质量％，所述(A1)软化点为120℃以上且酸值为220mgKOH/g以上的松香类树脂的配合量为15质量％以上且22质量％以下。
5.根据权利要求1所述的焊料组合物，其中，
相对于所述焊剂组合物100质量％，所述(A2)软化点为100℃以下且酸值为20mgKOH/g以下的松香类树脂的配合量为15质量％以上且30质量％以下。
6.根据权利要求1所述的焊料组合物，其中，
所述(B)活化剂含有有机酸及由非离解性含卤化合物构成的非离解型活化剂。
7.根据权利要求1所述的焊料组合物，其中，
所述(C1)选自2,5-二甲基-2,5-己二醇、1,6-己二醇及(2S,5S)-2,5-己二醇中的一种以上溶剂是选自2,5-二甲基-2,5-己二醇及1,6-己二醇中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的焊料组合物，其中，
所述(C2)20℃下的粘度为10mPa·s以下且沸点为270℃以上的溶剂为四乙二醇二甲醚。
9.根据权利要求1所述的焊料组合物，其中，
所述(C)溶剂进一步含有选自(C3)二乙二醇单己醚、二乙二醇单丁醚、α,β,γ-萜品醇、乙二醇单苄基醚、二乙二醇单2-乙基己醚、三丙二醇、二乙二醇单苄基醚、二乙二醇二丁醚、三丙二醇单甲醚、二丙二醇单丁醚、乙二醇单2-乙基己醚、二乙二醇单乙醚乙酸酯、以及2,2-二甲基-1,3-丙二醇中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的焊料组合物，其中，
所述(C3)二乙二醇单己醚、二乙二醇单丁醚、α,β,γ-萜品醇、乙二醇单苄基醚、二乙二醇单2-乙基己醚、三丙二醇、二乙二醇单苄基醚、二乙二醇二丁醚、三丙二醇单甲醚、二丙二醇单丁醚、乙二醇单2-乙基己醚、二乙二醇单乙醚乙酸酯、以及2,2-二甲基-1,3-丙二醇中的至少一种相对于(C)溶剂的质量比为1/15以上且1/2以下。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的焊料组合物，其用于具备酚醛纸基材的电子基板与电子部件的连接。
12.一种电子基板，其具备使用了权利要求1～11中任一项所述的焊料组合物的焊接部。
13.一种接合方法，该方法包括：使用权利要求1～11中任一项所述的焊料组合物连接具备酚醛纸基材的电子基板与电子部件。
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