DE102020128093A1 - Lotpaste und montagestruktur - Google Patents

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Abstract

Eine Lotpaste umfasst ein Lotpulver; und eine Flussmittelkomponente, die eine Verbindung enthält, die mindestens eine durch eine Trialkylsilylgruppe geschützte Carboxylgruppe aufweist.

Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Lotpaste zum elektrischen Verbinden eines oberflächenmontierten (surface mount - SMT) Bauelements mit einer Leiterplatte und eine Montagestruktur, die diese verwendet.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Beim Montieren eines Bauelements, wie beispielsweise eines elektronischen Bauelements, an einer Leiterplatte wird für gewöhnlich eine Lotpaste verwendet, um das elektronische Bauelement und die Leiterplatte zu bonden. Zum Beispiel offenbart die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2013-123078, dass eine gemischte Paste, die ein Harzmaterial und ein Lotmaterial enthält, zum Montieren eines Halbleiters an einer Leiterplatte verwendet wird (zum Beispiel Anspruch 11).
  • KURZDARSTELLUNG
  • Eine Lotpaste gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung enthält ein Lotpulver; und eine Flussmittelkomponente, die eine Verbindung enthält, die mindestens eine durch eine Trialkylsilylgruppe geschützte Carboxylgruppe aufweist.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird eine Montagestruktur derart bereitgestellt, dass ein elektronisches Bauelement an einer Platte montiert wird, wobei eine Elektrode des elektronischen Bauelements und eine Elektrode der Platte durch einen Lot-Bonding-Abschnitt gebondet werden, der unter Verwendung der vorhergehend angegebenen Lotpaste gebildet wird.
  • Figurenliste
  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer Montagestruktur gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
    • 2A ist eine erklärende Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für ein Verfahren zum Bilden der Montagestruktur veranschaulicht, das das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist; und
    • 2B ist eine erklärende Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für ein Verfahren zum Bilden der Montagestruktur veranschaulicht, das das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNGEN
  • Die Erfinder der vorliegenden Offenbarung haben herausgefunden, dass, wenn ferner eine Flussmittelkomponente zu der gemischten Paste der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2013-123078 hinzugegeben wird, die physikalischen Eigenschaften sich bei der Lagerung und beim Löten der Lotpaste in Abhängigkeit von einem Typ von Lotmaterial verschlechtern können.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lotpaste bereitzustellen, die eine Flussmittelkomponente enthält, die hervorragende physikalische Eigenschaften bei der Lagerung und beim Löten aufweist.
  • In der Folge werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
  • Das vorliegende Ausführungsbeispiel betrifft Lotpaste.
  • Die Lotpaste des vorliegenden Ausführungsbeispiels enthält Lotpulver und eine Flussmittelkomponente, die eine Verbindung enthält, die mindestens eine durch eine Trialkylsilylgruppe geschützte Carboxylgruppe aufweist.
  • Ein Lot ist eine Legierung, die einen relativ niedrigen Schmelzpunkt aufweist (zum Beispiel einen Schmelzpunkt von niedriger als 450°C). Das Lot kann zum Beispiel zum Bonden einer Platte, wie beispielsweise einer Leiterplatte, an einem elektronischen Bauelement, verwendet werden.
  • Lotpulver ist ein Lot, das in Pulverform vorliegt. Eine Form des Lotpulvers ist nicht auf besondere Art und Weise beschränkt, aber Beispiele dafür umfassen eine Kugelform und Formen, die sich von der Kugelform unterscheiden, wie beispielsweise eine flache Form.
  • Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Lotpulvers kann zum Beispiel 10 µm oder mehr und 35 µm oder weniger, 15 µm oder mehr und 30 µm oder weniger und 20 µm oder mehr und 25 µm oder weniger betragen. In dieser Patentanmeldung ist der durchschnittliche Partikeldurchmesser ein Partikeldurchmesser (D50) an einem Punkt, an dem ein Summenwert in einer Summenkurve, in der eine Partikeldurchmesserverteilung auf einer Volumenbasis erhalten wird und das Gesamtvolumen 100 % beträgt, 50 % erreicht. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser kann unter Verwendung einer Laserbeugungs/Streuungsvorrichtung zur Messung des Partikeldurchmessers und der Partikeldurchmesserverteilung oder eines Rasterelektronenmikroskops gemessen werden.
  • Das Lotpulver enthält vorzugsweise mindestens zwei, die von der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus Sn, Bi, In und Ag. Darunter ist das Lotpulver mehr zu bevorzugen eine Legierung auf Sn-Basis. Unter Legierung auf Sn-Basis ist hier eine Legierung gemeint, die Sn-Atome enthält, Beispiele dafür umfassen eine Legierung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus einer Legierung auf Sn-Bi-Basis, einer Legierung auf Sn-In-Basis, einer Legierung auf Sn-Bi-In-Basis, einer Legierung auf Sn-Bi-Sb-Basis, einer Legierung auf Bi-In-Basis, einer Legierung auf Sn-Ag-Basis, einer Legierung auf Sn-Cu-Basis, einer Legierung auf Sn-Ag-Cu-Basis, einer Legierung auf Sn-Ag-Bi-Basis, einer Legierung auf Sn-Cu-Bi-Basis, einer Legierung auf Sn-Ag-Cu-Bi-Basis, einer Legierung auf Sn-Ag-In-Basis, einer Legierung auf Sn-Cu-In-Basis, einer Legierung auf Sn-Ag-Cu-In-Basis und einer Legierung auf Sn-Ag-Cu-Bi-In-Basis.
  • Spezifische Beispiele für das Lotpulver umfassen Legierung auf Sn-(40-70)Bi-Basis, Legierung auf Sn-(30-70)In-Basis und Legierung auf Sn-(40-70)Bi-(30-50)In-Basis. Hier ist zum Beispiel mit „Sn-(40-70)Bi“ eine Legierung gemeint, die 40 Gew.-% oder mehr und 70 Gew.-% oder weniger Bi enthält, wobei der Rest Sn ist.
  • Das Lotpulver weist vorzugsweise einen Schmelzpunkt von 140°C oder niedriger auf. Die untere Grenze des Schmelzpunkts des Lotpulvers ist nicht besonders festgelegt, kann aber 80°C oder höher sein. Der Schmelzpunkt ist ein Wert, der unter Verwendung einer thermogravimetrischen thermischen Differentialanalyseeinrichtung (thermogravimetric differential thermal analyzer - TG/DTA) gemessen wird. Mehr zu bevorzugen weist das Lotpulver einen Schmelzpunkt von 140°C oder niedriger auf und enthält mindestens zwei, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus Sn, Bi, In und Ag.
  • Die Flussmittelkomponente entfernt eine dünne Oxidschicht, die in dem Lotpulver vorhanden ist, mit der Carboxylgruppe einer Verbindung, die in der Flussmittelkomponente enthalten ist. In der Lotpaste des vorliegenden Ausführungsbeispiels enthält die Flussmittelkomponente eine Verbindung, die mindestens eine durch eine Trialkylsilylgruppe geschützte Carboxylgruppe aufweist (in der Folge manchmal als eine „Verbindung auf Säurebasis“ bezeichnet).
  • Mit „Trialkylsilylgruppe“ ist eine Gruppe gemeint, die durch -SiR1R2R3 dargestellt ist und in der R1, R2 und R3 jeweils unabhängig eine Alkylgruppe darstellen. In der Alkylgruppe kann ein Wasserstoffatom mit einem Substituenten ersetzt werden oder kann unsubstituiert sein. Die Alkylgruppe ist zum Beispiel eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe oder dergleichen, und eine Methylgruppe ist zu bevorzugen.
  • Beispiele für die Trialkylsilylgruppe umfassen eine Trimethylsilylgruppe, eine Triethylsilylgruppe, eine tert-Butyldimethylsilylgruppe, eine Triisopropylsilylgruppe und dergleichen, und eine Trimethylsilylgruppe ist zu bevorzugen.
  • Mit dem Begriff „schützen“ ist das Einführen einer Trialkylsilylgruppe in eine Carboxylgruppe zum Bilden einer chemisch inerten Funktionsgruppe gemeint.
  • Beispiele für die „mit einer Trialkylsilylgruppe geschützte Carboxylgruppe“ (in der Folge manchmal als „geschützte Carboxylgruppe“ bezeichnet) umfassen eine Gruppe, die durch -COO-SiR1R2R3 dargestellt ist.
  • Wenn die Carboxylgruppe in der Lotpaste vorhanden ist, kann eine Reaktion zwischen der in der Flusskomponente enthaltenen Carboxylgruppe und dem Lotpulver auftreten, um sogar bei der Lagerung der Lotpaste ein Carboxylgruppen-Metallsalz zu bilden. Wenn die Carboxylgruppe mit dem Lotpulver reagiert, wird der Gehalt der in der Lotpaste enthaltenen Carboxylgruppe vermindert und die physikalischen Eigenschaften der Lotpaste können verschlechtert werden. Die Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften der Lotpaste bezieht sich darauf, dass zum Beispiel die Aggregationseigenschaft der Lotpaste verschlechtert wird (z. B. ist es weniger wahrscheinlich, dass das Lot während des Lötens an einem Bonding-Abschnitt zwischen der Platte und dem elektronischen Bauelement aggregiert wird), die Benetzbarkeit vermindert wird und die Viskosität erhöht wird. Darüber hinaus ist in der Patentanmeldung mit „Lagern/Lagerung“ das Stehenlassen bei Raumtemperatur, zum Beispiel in der Umgebung von 25°C, gemeint.
  • Andererseits ist in der Lotpaste des vorliegenden Ausführungsbeispiels während der Lagerung eine geschützte Carboxylgruppe vorhanden und die geschützte Carboxylgruppe wird durch Erhitzen in die Carboxylgruppe hydrolysiert. Daher ist es unwahrscheinlich, dass in der Lotpaste des vorliegenden Ausführungsbeispiels während der Lagerung das Carboxylgruppen-Metallsalz erzeugt wird. Dementsprechend weist die Lotpaste des vorliegenden Ausführungsbeispiels das vorteilhafte Merkmal auf, dass das Auftreten der Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften der Lotpaste, wie vorhergehend angegeben, unwahrscheinlich ist; mit anderen Worten, die physikalischen Eigenschaften können während der Lagerung gut erhalten werden. Ferner kann in der Lotpaste des vorliegenden Ausführungsbeispiels die dünne Oxidschicht auf der Oberfläche des Lotpulvers durch die Carboxylgruppe entfernt werden und somit können die Platte und das elektronische Bauelement auf zufriedenstellende Weise gebondet werden. Zum Beispiel kann der Verbindungswiderstand zwischen der Platte und dem elektronischen Bauelement niedrig gehalten werden. Mit dem Begriff „Löten“ ist zum Beispiel das Bonden einer Platte und eines elektronischen Bauelements mit einer Lotpaste gemeint, das durch Erhitzung durchgeführt wird. Die Erhitzungstemperatur kann beispielhaft als eine Temperatur angegeben werden, die für gewöhnlich zum Löten eingesetzt werden kann (zum Beispiel 120°C oder höher und 270°C oder niedriger).
  • Die Verbindung auf Säurebasis kann zum Beispiel eine oder mehrere geschützte Carboxylgruppen, eine oder mehr und zwei oder weniger geschützte Carboxylgruppen, oder nur eine geschützte Carboxylgruppe enthalten.
  • In einem Gesichtspunkt werden die geschützten Carboxylgruppen von einem von oder sowohl von aliphatischen als auch aromatischen Carbonsäuren abgeleitet. Mit dem Begriff „abgeleitet von“ ist gemeint, dass sie ein Teil der aliphatischen Carbonsäure und der aromatischen Carbonsäure ist und sie insbesondere eine Struktur aufweist, in der das Wasserstoffatom einer Carbonsäure (das heißt -COOH) in der aliphatischen Carbonsäure und der aromatischen Carbonsäure beseitigt ist.
  • Beispiele für die aliphatische Carbonsäure umfassen Monocarbonsäure (zum Beispiel Monocarbonsäure mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen), Dicarbonsäure (zum Beispiel Dicarbonsäure mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen) und Tricarbonsäure (zum Beispiel Tricarbonsäure mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen). Die aliphatische Carbonsäure ist nicht besonders beschränkt, aber spezifische Beispiele dafür umfassen gesättigte aliphatische Monocarbonsäuren, wie beispielsweise Lävulinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure und Palmitinsäure; ungesättigte aliphatische Monocarbonsäuren, wie beispielsweise Crotonsäure; gesättigte aliphatische Dicarbonsäuren, wie beispielsweise Oxalsäure, Malonsäure, Succinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure und Sebacinsäure; ungesättigte aliphatische Dicarbonsäuren, wie beispielsweise Maleinsäure und Fumarsäure; und Tricarbonsäuren, wie beispielsweise 1,2,3-Propantricarbonsäure.
  • Die aromatische Carbonsäure ist nicht auf besondere Art und Weise beschränkt, aber Beispiele dafür umfassen Phthalaldehydsäure, Phenylbutttersäure, Phenoxyessigsäure und Phenylpropionsäure.
  • In diesem Gesichtspunkt umfassen Beispiele für die Verbindung auf Säurebasis die vorhergehend beispielhaft angeführten aliphatischen Carbonsäuren und aromatischen Carbonsäuren, in denen die Carboxylgruppe durch die Trialkylsilylgruppe geschützt wird. Spezifische Beispiele dafür umfassen Bis(trimethylsilyl)malonat, Bis(trimethylsilyl)succinat, Bis(trimethylsilyl)glutarat, Trimethylsilyl-Lävulinester (Pentansäure, 4-oxo-, Trimethylsilyl) und dergleichen. Darunter ist die Verbindung auf Säurebasis vorzugsweise mindestens eine, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Bis(trimethylsilyl)malonat und Trimethylsilyl-Lävulinester besteht.
  • In diesem Gesichtspunkt kann die Verbindung auf Säurebasis in einer Menge von 0,6 Massenanteil oder mehr und 10 Massenanteilen oder weniger oder 1,0 Massenanteil oder mehr und 10 Massenanteilen oder weniger, basierend auf 100 Massenanteilen des Lotpulvers, enthalten sein.
  • In diesem Gesichtspunkt kann die Verbindung auf Säurebasis in einer Menge von 5 Massenanteilen oder mehr oder 10 Massenanteilen oder mehr, basierend auf 100 Massenanteilen der Flussmittelkomponente, enthalten sein. Die obere Grenze des Gehalts an der Verbindung auf Säurebasis ist nicht auf eine bestimmte Art und Weise festgelegt, kann aber zum Beispiel 100 Massenanteile oder alternativ 25 Massenanteile oder weniger, basierend auf 100 Massenanteilen der Flussmittelkomponente, sein.
  • In einem Gesichtspunkt werden die geschützten Carboxylgruppen von Harzsäure abgeleitet. Mit dem Begriff „abgeleitet von“ ist gemeint, dass sie ein Teil einer Struktur der Harzsäure ist und sie insbesondere eine Struktur aufweist, in der ein Wasserstoffatom einer Carbonsäure (das heißt -COOH), das in der Harzsäure enthalten ist, beseitigt ist.
  • Die Harzsäure bezeichnet eine Verbindung, die eine in Geigenharz enthaltene Hauptkomponente ist. Beispiele für die Harzsäure umfassen Pimarsäure, Palustrinsäure, Impimalsäure, Abietinsäure, Dehydroabietinsäure, Neoabietinsäure und dergleichen. Beispiele für Geigenharz umfassen natürliches Geigenharz, polymerisiertes Geigenharz, hydriertes Geigenharz und modifiziertes Geigenharz.
  • In dem vorhergehend angegebenen Gesichtspunkt umfassen Beispiele der Verbindung auf Säurebasis eine Verbindung, in der die in der vorhergehend beschriebenen Harzsäure enthaltene Carboxylgruppe durch die Trialkylsilylgruppe geschützt wird.
  • In dem vorhergehend angegebenen Gesichtspunkt kann die Verbindung auf Säurebasis in einer Menge von 0,6 Massenanteil oder mehr und 10 Massenanteilen oder weniger oder 1,0 Massenanteil oder mehr und 10 Massenanteilen oder weniger, basierend auf 100 Massenanteilen des Lotpulvers, enthalten sein.
  • In dem vorhergehend angegebenen Gesichtspunkt kann die Verbindung auf Säurebasis in einer Menge von 5 Massenanteilen oder mehr oder 10 Massenanteilen oder mehr, basierend auf 100 Massenanteilen der Flussmittelkomponente, enthalten sein. Die obere Grenze des Gehalts an der Komponente auf Säurebasis ist nicht auf eine bestimmte Art und Weise festgelegt, kann aber zum Beispiel 25 Massenanteile oder weniger basierend auf 100 Massenanteilen der Flussmittelkomponente, sein.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Flussmittelkomponente in einer Menge von 0,1 Massenanteil oder mehr und 10 Massenanteilen oder weniger oder 1,0 Massenanteil oder mehr und 10 Massenanteilen oder weniger, basierend auf 100 Massenanteilen des Lotpulvers, enthalten sein.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Lotpaste ferner ein wärmehärtendes Harz enthalten. In einem Fall, in dem die Lotpaste ein wärmehärtendes Harz enthält, wird die Aushärtung des wärmehärtenden Harzes beschleunigt, wenn ein Reaktionsprodukt der Carboxylgruppe und des Lotpulvers vorhanden ist. In der vorliegenden Offenbarung ist indes, da die geschützte Carboxylgruppe während der Lagerung vorhanden ist, die Wahrscheinlichkeit, dass die Reaktion zwischen der Carboxylgruppe und dem Lotpulver auftritt, gering. Dementsprechend ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Aushärtung des wärmehärtenden Harzes und der Erhöhung der Viskosität der Lotpaste, die durch Aushärtung verursacht wird, geringer. Die vorhergehend angegebene Viskosität ist ein Wert, der zum Beispiel bei 25°C gemessen wird, ein Wert, der unter Verwendung eines Viskositätsmessers vom Typ E gemessen wird.
  • Das wärmehärtende Harz ist nicht auf besondere Art und Weise beschränkt, sondern es kann ein Epoxidharz verwendet werden.
  • Beispiele für das Epoxidharz umfassen Bisphenol-A-Epoxidharz, Bisphenol-F-Epoxidharz, Bisphenol-S-Epoxidharz, Glycidylaminharz, alizyklisches Epoxidharz, Aminopropan-Epoxidharz, Biphenyl-Epoxidharz, Naphthalin-Epoxidharz, Anthracen-Epoxidharz, Triazin-Epoxidharz, Dicyclopentadien-Epoxidharz, Triphenylmethan-Epoxidharz, Fluoren-Epoxidharz, Phenol-Aralkyl-Epoxidharz, Novolak-Epoxidharz und dergleichen. Diese können allein oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
  • Das verwendete Epoxidharz kann bei Raumtemperatur flüssig sein.
  • Die Lotpaste des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann zum Beispiel das wärmehärtende Harz in einer Menge von 5 Massenanteilen oder mehr und 40 Massenanteilen oder weniger oder 10 Massenanteil oder mehr und 30 Massenanteilen oder weniger, basierend auf 100 Massenanteilen des Lotpulvers, enthalten sein.
  • Das wärmehärtende Harz kann in Kombination mit einem Härtungsmittel verwendet werden. Das Härtungsmittel kann auf geeignete Weise in Abhängigkeit von der Verwendungsumgebung und Anwendung der Lotpaste ausgewählt werden und ist nicht auf besondere Art und Weise beschränkt, vorausgesetzt, dass Beispiele dafür Verbindungen auf Thiolbasis, abgewandelte Verbindungen auf Aminbasis, polyfunktionelle Verbindungen auf Phenolbasis, Verbindungen auf Imidazolbasis und Verbindungen auf Säureanhydridbasis umfassen. Diese können allein oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden. Der Gehalt des Härtungsmittels ist nicht auf besondere Art und Weise beschränkt und kann auf geeignete Weise in Abhängigkeit von einem Typ des wärmehärtenden Harzes angepasst werden.
  • Zum Beispiel kann ein Bisphenol-F-Epoxidharz als das wärmehärtende Harz verwendet werden und eine Verbindung auf Imidazolbasis kann als das Härtungsmittel verwendet werden.
  • In einem Gesichtspunkt kann in einem Fall, in dem die Lotpaste die Harzsäure enthält, sie auch eine Verbindung enthalten, die sich von der in dem Geigenharz enthaltenen Harzsäure unterscheidet.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Lotpaste ferner ein Lösungsmittel enthalten. In einem Fall, in dem das Geigenharz in dem Flussmittel enthalten ist, ist es besonders zu bevorzugen, ein Lösungsmittel zu verwenden.
  • Das Lösungsmittel ist nicht auf besondere Art und Weise beschränkt, aber zum Beispiel können ein Alkohollösungsmittel, ein Glykoletherlösungsmittel, ein Carbitol-Lösungsmittel oder dergleichen verwendet werden.
  • Die Lotpaste des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann nötigenfalls andere Verbindungen enthalten. Beispiele für die anderen Verbindungen umfassen Viskositätseinstellungs/Thioxotropie verleihende Zusatzstoffe.
  • Die Viskositätseinstellungs/Thixotropie verleihenden Zusatzstoffe können ein anorganischer oder organischer Zusatzstoff sein. Beispiele für die anorganischen Viskositätseinstellungs/Thixotropie verleihenden Zusatzstoffe umfassen Siliziumoxid und Aluminiumoxid. Beispiele für die organischen Viskositätseinstellungs/Thixotropie verleihenden Zusatzstoffe umfassen feste Epoxidharze, Amide mit niedrigem Molekulargewicht, Polyesterharze, organische Derivate von Rizinusöl und organische Lösungsmittel. Diese können allein oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
  • Der Gehalt des Viskositätseinstellungs/Thixotropie verleihenden Zusatzstoffes ist nicht auf besondere Art und Weise beschränkt, vorausgesetzt, dass er zum Beispiel 0,2 Massenanteil oder mehr und 2 Massenanteile oder weniger, insbesondere 0,5 Massenanteil, basierend auf 100 Massenanteilen des Lotpulvers sein kann.
  • Der Gehalt des Flussmittels, das in der Lotpaste des vorliegenden Ausführungsbeispiels enthalten ist, ist nicht auf besondere Art und Weise beschränkt und kann auf geeignete Weise in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften, der Anwendung und dergleichen der Lotpaste ausgewählt werden. Zum Beispiel kann die Lotpaste das Flussmittel in einer Menge von 10 Massenanteilen oder mehr und 40 Massenanteilen oder weniger oder 15 Massenanteilen oder mehr und 30 Massenanteilen oder weniger, basierend auf 100 Massenanteilen des Lotpulvers, enthalten.
  • ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
  • Nachfolgend wird das vorliegende Ausführungsbeispiel spezifisch unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. In den Zeichnungen sind die gleichen Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Das vorliegende Ausführungsbeispiel betrifft die in 1 gezeigte Montagestruktur 10. Die Montagestruktur 10 umfasst eine Leiterplatte, die Lot-Bonding-Abschnitte 41a und 41b und das elektronische Bauelement 30 (das in dem veranschaulichten Gesichtspunkt ein Chip-Bauelement ist). Die Leiterplatte weist eine Platte 21 und Plattenelektroden 22a und 22b auf, die auf der Oberfläche der Platte 21 bereitgestellt sind. Die Lot-Bonding-Abschnitte 41a und 41b sind Abschnitte, die das elektronische Bauelement 30 und die Platte 21 bonden. Das elektronische Bauelement 30 weist den Elementkörper 32 und die Elektroden 31a und 31b des elektronischen Bauelements 30 auf. In der Montagestruktur 10 sind die Elektrode 22a der Platte 21 und die Elektrode 31a des elektronischen Bauelements 30 durch den Lot-Bonding-Abschnitt 41a gebondet und die Elektrode 22b der Platte 21 und die Elektrode 31b des elektronischen Bauelements 30 sind durch den Lot-Bonding-Abschnitt 41b gebondet.
  • Beispiele für elektronische Bauelemente umfassen ein Chip-Bauelement und ein Halbleiter-Bauelement. Das Chip-Bauelement kann zum Beispiel ein Chip-Widerstandsbauelement oder ein Kondensator sein.
  • Ein Beispiel für ein Verfahren zum Bilden der Montagestruktur 10 wird unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschrieben.
  • Wie in 2A gezeigt, sind die Elektroden 22a und 22b auf einer Oberfläche einer Platte 21 bereitgestellt und die Lotpasten 51a und 51b werden unter Verwendung von zum Beispiel einer Metallmaske darauf gedruckt. Die Lotpaste gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird als die Lotpasten 51a und 51b verwendet.
  • Wie in 2B gezeigt, wird das elektronische Bauelement 30 angeordnet, das den Elementkörper 32 und die Elektroden 31a und 31b aufweist. An diesem Zeitpunkt wird das elektronische Bauelement 30 derart angeordnet, dass die Elektrode 31a des elektronischen Bauelements 30 auf der Lotpaste 51a angeordnet wird und die Elektrode 31b des elektronischen Bauelements 30 auf der Lotpaste 51b angeordnet wird.
  • Wie in 2B gezeigt, wird die Platte 21, auf der das elektronische Bauelement 30 angeordnet wird, erhitzt (Reflow-Schritt). Die Erhitzungstemperatur und die Erhitzungszeit sind nicht auf besondere Art und Weise beschränkt und die Platte 21 wird unter Bedingungen erhitzt, unter denen das Erhitzen für gewöhnlich durchgeführt werden kann.
  • Wie vorhergehend beschrieben, wird die Trialkylsilyl-Gruppe von der Verbindung auf Säurebasis beseitigt und die Carbonsäure wird aufgrund der Erhitzung im Reflow-Schritt gebildet. Die Carbonsäure kann wirken, um die dünne Oxidschicht des Lotpulvers zu entfernen und folglich kann das Löten sehr gut durchgeführt werden.
  • Durch den Einsatz des Verfahrens, wie vorhergehend beschrieben, werden die Lotpasten 51a und 51b zu den Lot-Bonding-Abschnitten 41a beziehungsweise 41b, und die in 1 gezeigte Montagestruktur 10 wird erhalten. In der Montagestruktur 10 kann der Verbindungswiderstand der Lot-Bonding-Abschnitte 41a und 41b, wenn das elektronische Bauelement 30 an der Platte 21 montiert wird, niedrig unterdrückt werden; mit anderen Worten, eine Leitfähigkeit zwischen der Platte 21 und dem elektronischen Bauelement 30 kann verbessert werden.
  • Zusätzlich kann, obgleich das vorliegende Ausführungsbeispiel das Verfahren zum Durchführen des Erhitzens in dem Reflow-Schritt beschreibt, ein Vorerhitzungsschritt bereitgestellt werden, um die Beseitigung der Trialkylsilyl-Gruppe zu beschleunigen.
  • Wie vorhergehend beschrieben, wird in der vorliegenden Offenbarung die Carboxylgruppe durch die Trialkylsilyl-Gruppe während der Lagerung der Lotpaste geschützt und somit können die physikalischen Eigenschaften der Lotpaste während der Lagerung gut gehalten werden. Durch Erhitzung der Lotpaste wird die vorhergehend angegebene Trialkylsilyl-Gruppe beseitigt und die Carbonsäure wird erzeugt. Die Carbonsäure kann wirken, um die dünne Oxidschicht des Lotpulvers zu entfernen und folglich kann hervorragendes Löten verfügbar sein. Mit anderen Worten, ist gemäß der vorliegenden Offenbarung die Lagerstabilität bei der Lagerung als die Lotpaste gut und es ist möglich, den Verbindungswiderstand des Lot-Bonding-Abschnitts beim Löten auf ein niedriges Niveau zu unterdrücken, wodurch beide vorteilhaften Wirkungen erreicht werden können.
  • BEISPIELE
  • In der Folge wird die vorliegende Offenbarung spezifisch unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
  • Beispiel 1
  • Die folgenden Verbindungen werden verwendet, um die Lotpaste zu bilden.
  • Lotpulver: kugelförmige Partikel mit einer Zusammensetzung von 42Sn-58Bi. Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser dieses Lotpulvers beträgt 25 µm und ein Schmelzpunkt liegt bei 139°C.
  • Wärmehärtendes Harz: ein Harz „806“, das von Mitsubishi Chemical hergestellt wird und das ein Bisphenol-F-Epoxidharz ist.
  • Verbindung auf Säurebasis: Bis(trimethylsilyl)malonat.
  • Härtungsmittel: „2P4MHZ“, hergestellt von Shikoku Chemicals und das ein Härtungsmittel auf Imidazolbasis ist.
  • Thixotropie verleihender Zusatzstoff: Zusatzstoff auf Rizinusölbasis („THIXCIN R“, hergestellt von Elementis Japan).
  • Die Lotpaste wird wie folgt hergestellt.
  • 0,5 Gewichtsanteil des Thixotropie verleihenden Zusatzstoffs wird zu 20 Gewichtsanteilen des Epoxidharzes hinzugegeben. Der Thixotropie verleihende Zusatzstoff wird durch Erhitzung und Umrühren bei 120°C aufgelöst. Das resultierende Gemisch wird stehen gelassen, um auf die Raumtemperatur abzukühlen. 1 Gewichtsanteil des Härtungsmittels auf Imidazol-Basis und 3 Gewichtsanteile Bis(trimethylsilyl)malonat werden zu der resultierenden Mischung hinzugegeben, gefolgt von 10 Minuten Kneten mit einem Vakuumplanetenrührwerk, um eine Mischung zu erhalten. 100 Gewichtsanteile Lotpulver werden zu dem Gemisch hinzugegeben. Die Mischung wird während 30 Minuten mit einem Vakuumplanetenrührwerk geknetet, um eine Lotpaste zu erhalten.
  • Als Nächstes wird die vorbereitete Lotpaste verwendet, um ein Chip-Bauelement auf einer Leiterplatte zu montieren, auf der eine Verdrahtung und Elektroden unter Verwendung von Cu wie folgt gebildet werden.
  • Der Verbindungswiderstand eines Chip-Widerstandsbauelements mit der Größe 3216 wird mit den folgenden Verfahren bewertet.
  • Die Lotpaste wird durch eine Metallmaske mit einer Dicke von 0,1 mm gedruckt, um auf den Elektroden der Leiterplatte geliefert zu werden, auf der Elektroden und Verdrahtungen durch Cu gebildet sind. Das Chip-Widerstandsbauelement mit der Größe 3216 wird darauf montiert und während 5 Minuten durch einen Reflow-Ofen geleitet, dessen Temperatur auf 160°C eingestellt ist, wodurch die Montagestruktur des Chip-Widerstandsbauelements erhalten wird. Der Widerstand von lediglich dem Lot-Bonding-Abschnitt wird durch einen Tester gemessen und wenn der Widerstand 1 Ω oder niedriger ist, wird er als akzeptabel erkannt (in Tabelle 1 als „gut“ angegeben).
  • Bewertung der Viskositätsänderung
  • Die Änderungen bei der Viskosität der Lotpaste werden wie folgt bewertet. Die Viskosität wird unter Verwendung eines Viskositätsmessers vom Typ E (25°C, Drehzahl von 5 U/min) gemessen. Nachdem die Lotpaste vorbereitet wurde, wird sie während 1 Stunde bei 25°C stehen gelassen, um die Ausgangsviskosität zu erhalten. Die Lotpaste wird während 48 Stunden in einem Inkubator stehen gelassen, der auf bei 25°C geregelt ist, und dann wird die Viskosität gemessen.
  • Wenn ein Verhältnis der Viskosität nach dem Stehenlassen während 48 Stunden bei 25°C zur Ausgangsviskosität das 1,2-Fache oder weniger ist, wird es als annehmbar anerkannt (in Tabelle 1 als „gut“ angegeben); wenn es hingegen das 1,2-Fache überschritten hat, wird es als nicht annehmbar erkannt (in Tabelle 1 als „schlecht“ angegeben).
  • In Beispiel 1 beträgt der Verbindungswiderstand des Chip-Widerstandsbauelements mit der Größe 3216 0,2 Ω, was annehmbar ist, und die Änderung bei der Viskosität der Lotpaste ist, dass das Verhältnis der Viskosität zur Ausgangsviskosität nach dem Stehenlassen während 48 Stunden bei 25°C 1,0 ist, was annehmbar ist.
  • Beispiele 2 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 8
  • In den Beispielen 2 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 8 werden die Lotpasten auf die gleiche Weise hergestellt wie in Beispiel 1, bis auf dass die Verbindungen auf Säurebasis und Mengen, die in Tabelle 1 gezeigt sind, anstatt 3 Gewichtsanteilen Bis(trimethylsilyl)malonat verwendet werden.
  • Die Änderungen bei der Viskosität der hergestellten Lotpaste und des Verbindungswiderstands des Chip-Widerstandsbauelements mit der Größe 3216 werden für jedes von den Beispielen auf die gleiche Weise bewertet wie in Beispiel 1.
  • Typen der Verbindungen auf Säurebasis, Mischungsmengen der Verbindungen auf Säurebasis basierend auf 100 Gewichtsanteilen des Lotpulvers und die Ergebnisse in den Beispielen und Vergleichsbeispielen sind in Tabelle 1 zusammengefasst. TABELLE 1
    Verbindung auf Säurebasis Bewertung des Verbindungswiderstands Bewertung von Viskositätsänderungen
    Typ Mischungmenge (Gewichts anteile)
    Beispiel 1 Bis(trimethylsilyl)-malonat 3 gut gut
    Beispiel 2 Bis(trimethylsilyl)-malonat 6 gut gut
    Beispiel 3 Bis(trimethylsilyl)-malonat 2 gut gut
    Beispiel 4 Trimethylsilyl-Lävulinester 3 gut gut
    Beispiel 5 Trimethylsilyl-Lävulinester 6 gut gut
    Beispiel 6 Trimethylsilyl-Lävulinester 2 gut gut
    Vergleichsbeispiel 1 Malonsäure 3 gut schlecht
    Vergleichsbeispiel 2 Malonsäure 6 gut schlecht
    Vergleichsbeispiel 3 Malonsäure 2 gut schlecht
    Vergleichsbeispiel 4 Lävulinsä ure 3 gut schlecht
    Vergleichsbeispiel 5 Lävulinsä ure 6 gut schlecht
    Vergleichsbeispiel 6 Lävulinsä ure 2 gut schlecht
    Vergleichsbeispiel 7 Malonsäure 0,5 schlecht gut
    Vergleichsbeispiel 8 Lävulinsä ure 0,5 schlecht gut
  • Die Ergebnisse der Beispiele und Vergleichsbeispiele werden betrachtet.
  • Der Vergleich zwischen den Beispielen 1 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 zeigt, dass, wenn die Verbindung, in der die Carboxylgruppe durch die Trialkylsilyl-Gruppe geschützt wird, als die Flussmittelkomponente verwendet wird, sowohl der Verbindungswiderstand des Chip-Widerstandsbauelements mit der Größe 3216 als auch die Änderungen bei der Viskosität, wenn sie während 48 Stunden bei 25°C gelagert wird, annehmbar sind. In den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 wird erachtet, dass Malonsäure oder Lävulinsäure mit der dünnen Oxidschicht des Lotpulvers reagiert, um in der Umgebung von 25°C ein Salz zu bilden. Es wird geglaubt, dass das vorhergehend angegebene Salz das Aushärten des Epoxids beschleunigt. Andererseits wird in den Beispielen 1 bis 6 die Verbindung (A) verwendet, in der die Carboxylgruppe durch die Trialkylsilyl-Gruppe geschützt wird, und die Reaktion zwischen der dünnen Oxidschicht des Lotpulvers und der Carbonsäure wird unter der Umgebung von 25°C unterdrückt. Daher wird erachtet, dass die Erhöhung der Viskosität sogar unterdrückt wird, wenn das Lotpulver während 48 Stunden bei 25°C stehen gelassen wird. Ferner wird geglaubt, dass die Verbindung (A) durch Erhitzen hydrolysiert wird und einen Flussmitteleffekt wie die Carboxylgruppe zum Entfernen der dünnen Oxidschicht des Lots aufweist.
  • Währenddessen wird in den Vergleichsbeispielen 7 und 8 Malonsäure . oder Lävulinsäure hinzugegeben, in der die Carboxylgruppe nicht geschützt ist. In den Vergleichsbeispielen 7 und 8 werden keine der Lotpasten in der Umgebung von 25°C verdickt, da die hinzugegebene Menge gering ist. Da die Mischungsmenge klein ist, kann indes kein ausreichender Flussmitteleffekt gezeigt werden. In allen Fällen ist der Verbindungswiderstand des Chip-Widerstandsbauelements mit der Größe 3216 nicht annehmbar.
  • Die Lotpaste gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung enthält das Lotpulver; und die Flussmittelkomponente, die die Verbindung enthält, die mindestens eine durch die Trialkylsilylgruppe geschützte Carboxylgruppe aufweist.
  • Die Montagestruktur gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ist eine Montagestruktur derart, dass ein elektronisches Bauelement an einer Platte montiert wird, wobei eine Elektrode des elektronischen Bauelements und eine Elektrode der Platte durch einen Lot-Bonding-Abschnitt gebondet werden, der unter Verwendung der vorhergehend angegebenen Lotpaste gebildet wird.
  • Die vorliegende Offenbarung kann die Lotpaste bereitstellen, die die Flussmittelkomponente enthält, die hervorragende physikalische Eigenschaften bei der Lagerung und beim Löten aufweist.
  • Die Lotpaste der vorliegenden Offenbarung weist einen vorteilhaften Effekt der guten Stabilität auf. Die Lotpaste der vorliegenden Offenbarung ist nützlich als eine Lotpaste zum Montieren von Bauelementen und kann auf vorteilhafte Weise zum Bilden einer Montagestruktur verwendet werden.

Claims (6)

  1. Lotpaste, die umfasst: ein Lotpulver; und eine Flussmittelkomponente, die eine Verbindung enthält, die mindestens eine durch eine Trialkylsilylgruppe geschützte Carboxylgruppe aufweist.
  2. Lotpaste nach Anspruch 1, die ferner umfasst: ein wärmehärtendes Harz.
  3. Lotpaste nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Carboxylgruppe der Verbindung von einem oder beiden von einer aliphatischen Carbonsäure und einer aromatischen Carbonsäure abgeleitet ist.
  4. Lotpaste nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verbindung mindestens eine ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Bis(trimethylsilyl)malonat, Bis(trimethylsilyl)succinat, Bis(trimethylsilyl)glutarat und Trimethylsilyl-Lävulinester.
  5. Lotpaste nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Lotpulver mindestens zwei enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus Sn, Bi, In und Ag, und einen Schmelzpunkt von 140 Grad Celsius oder niedriger aufweist.
  6. Montagestruktur, die ein elektronisches Bauelement aufweist, das an einer Platte montiert ist, wobei eine Elektrode des elektronischen Bauelements und eine Elektrode der Platte durch einen Lot-Bonding-Abschnitt gebondet sind, der unter Verwendung der Lotpaste nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gebildet ist.
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