DE102023124887A1

DE102023124887A1 - Flussmittel-Zusammensetzung, Lötmittel-Zusammensetzung und elektronische Leiterplatte

Info

Publication number: DE102023124887A1
Application number: DE102023124887.1A
Authority: DE
Inventors: Yurika MUNEKAWA; Nobuhiro Yamashita; Tadahiro Saito; Shoichi Nakaji
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2022-09-30
Filing date: 2023-09-14
Publication date: 2024-04-04

Abstract

Eine Flußmittelzusammensetzung enthält (A) ein Harz, (B) einen Aktivator, (C) ein Lösungsmittel und (D) ein Thixotropiermittel, wobei die Komponente (B), (B1) eine Dicarbonsäure mit 9 bis 22 Kohlenstoffatomen enthält, die Komponente (C), (C1) ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 250°C oder weniger und einem Schmelzpunkt von 15°C oder mehr enthält, und ein Gehalt der Komponente (C1) in einem Bereich von 10 Massen-% bis 50 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Komponente (C), liegt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flussmittel-Zusammensetzung, eine Lötmittel-Zusammensetzung und eine elektronische Leiterplatte.
Stand der Technik
Eine Lötmittel-Zusammensetzung ist eine Mischung, die durch Kneten einer Flussmittel-Zusammensetzung (ein Kolophoniumharz, ein Aktivator, ein Lösungsmittel und dergleichen) mit Lötmittel-Pulver zu einer Paste erhalten wird (siehe Patentliteratur 1: JP 5887330 B ). Bei der Lötmittel-Zusammensetzung ist neben der Bedruckbarkeit, der Lötbarkeit, der Viskositätsstabilität und dergleichen auch die Verringerung von Fehlstellen oder Ähnlichem erforderlich.
Darüber hinaus verbleibt beim Löten mit der Lötmittel-Zusammensetzung nach dem Löten ein Flussmittel-Rückstand in der Nähe der Lötstelle. Der ionische Rückstand enthält eine Aktivator-Komponente und dergleichen. Insbesondere wenn Feuchtigkeit durch Kondensation oder ähnliches in einen über die Elektroden verteilten Rückstand eindringt, besteht die Möglichkeit, dass eine lonenmigration verursacht wird. Dementsprechend ist es wünschenswert, dass die Menge eines ionischen Rückstandes, die eine Ionenwanderung verursachen würde, gering ist. Dies kann über die ionische Sauberkeit bewertet werden.
In einem Fall, in dem die Zuverlässigkeit im Vordergrund steht, kann der Flussmittel-Rückstand nach dem Zusammenfügen durch Waschen entfernt werden. Das Waschen erfolgt in der Regel mit einem Reinigungsmittel oder ähnlichem, das als Hauptbestandteil ein organisches Lösungsmittel mit hoher Waschkraft enthält. Die Vorschriften für lösungsmittelhaltige Reinigungsmittel werden jedoch im Hinblick auf die Vermeidung von Wasserverschmutzung, Brandkatastrophen, Luftverschmutzung usw. und den Arbeitsschutz verschärft. Dementsprechend wurde in letzter Zeit ein Reinigungsmittel verwendet, das Wasser als Hauptbestandteil enthält, wobei der Einsatz von Lösungsmitteln reduziert wurde. Die Verwendung eines solchen wässrigen Reinigungsmittels hat den Nachteil, dass die Waschleistung für einen Flussmittel-Rückstand tendenziell abnimmt. Diese Tendenz macht sich insbesondere bei einem Bauteil mit kleinem Spalt bemerkbar, da ein Fluss eines Reinigungsmittels unter dem Bauteil o.ä. zu verbleiben droht.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Flussmittel-Zusammensetzung, eine Lötmittel-Zusammensetzung und eine elektronische Leiterplatte bereitzustellen, die eine günstige ionische Reinheit aufweisen, eine ausgezeichnete Waschleistung für Flussmittel-Rückstände mit einem wässrigen Reinigungsmittel aufweisen und eine ausreichende Reduzierung von Fehlstellen ermöglichen.
Gemäß den Aspekten der Erfindung werden die folgende Flussmittel-Zusammensetzung, Lötmittel-Zusammensetzung und elektronische Leiterplatte bereitgestellt.

[1] Eine Flussmittel-Zusammensetzung, enthaltend (A) ein Harz, (B) einen Aktivator, (C) ein Lösungsmittel und (D) ein Thixotropiermittel, worin
- die Komponente (B), (B1) eine Dicarbonsäure mit 9 bis 22 Kohlenstoffatomen enthält,
- die Komponente (C), (C1) ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 250°C oder weniger und einem Schmelzpunkt von 15°C oder mehr enthält, und
- ein Gehalt der Komponente (C1) in einem Bereich von 10 Massen-% bis 50 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Komponente (C), liegt.
[2] Die Flussmittel-Zusammensetzung gemäß [1], in der die Komponente (B1) eine Dicarbonsäure mit 20 Kohlenstoffatomen enthält.
[3] Die Flussmittel-Zusammensetzung gemäß [1] oder [2], in der die Komponente (C1) mindestens einen Bestandteil enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, 2,2-Dimethyl-1,3-Propandiol und 2,5-Dimethyl-2,5-Hexandiol besteht.
[4] Die Flussmittel-Zusammensetzung gemäß einem der Aspekte [1] bis [3], in der der Gehalt der Komponente (D) in einem Bereich von 2 Massen-% bis 20 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Flussmittel-Zusammensetzung, liegt.
[5] Die Flussmittel-Zusammensetzung gemäß einem der Aspekte [1] bis [4], die außerdem Polyisobutylen enthält.
[6] Eine Lötmittel-Zusammensetzung, enthaltend:
- die Flussmittel-Zusammensetzung gemäß einem der Aspekte [1] bis [5]; und (E) Lötmittel-Pulver.
[7] Eine elektronische Leiterplatte umfassend einen Teil, der unter Verwendung der Lötmittel-zusammensetzung gemäß [6] gelötet wurde.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist es möglich, eine Flussmittel-Zusammensetzung, eine Lötmittel-Zusammensetzung und eine elektronische Leiterplatte bereitzustellen, die eine günstige ionische Reinheit aufweisen, eine ausgezeichnete Waschleistung für Flussmittel-Rückstände mit einem wässrigen Reinigungsmittel aufweisen und eine ausreichende Reduzierung von Fehlstellen ermöglichen.
Beschreibung der Ausführungsform
Flussmittel-Zusammensetzung
Zunächst wird eine Flussmittel-Zusammensetzung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben. Die Flussmittel-Zusammensetzung gemäß der beispielhaften Ausführungsform, die eine Komponente einer Lötmittel-Zusammensetzung mit Ausnahme von Lötmittel-Pulver ist, enthält (A) ein Harz, (B) einen Aktivator, (C) ein Lösungsmittel und (D) ein nachfolgend beschriebenes Thixotropiermittel. Außerdem enthält die Komponente (B), (B1) eine Dicarbonsäure mit 9 bis 22 Kohlenstoffatomen, die Komponente (C) enthält (C1) ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 250°C oder weniger und einem Schmelzpunkt von 15°C oder mehr. Ferner muss ein Gehalt der Komponente (C1) in einem Bereich von 10 Massen-% bis 50 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Komponente (C), liegen.
Es ist nicht genau bekannt, warum die Flussmittel-Zusammensetzung gemäß der beispielhaften Ausführungsform eine günstige ionische Reinheit aufweist, eine ausgezeichnete Waschleistung für einen Flussmittel-Rückstand mit einem wässrigen Reinigungsmittel aufweist und eine ausreichende Verringerung von Fehlstellen ermöglicht; die Erfinder spekulieren jedoch wie folgt.
Das heißt, erstens wird die ionische Reinheit mit zunehmender Unlöslichkeit einer in einem Flussmittel-Rückstand enthaltenen Komponente in Wasser oder Isopropanol günstiger. Dagegen wird die Waschleistung mit einem wässrigen Reinigungsmittel mit zunehmender Löslichkeit der im Flussmittel-Rückstand enthaltenen Komponente im wässrigen Reinigungsmittel günstiger. Es ist daher sehr schwierig, die ionische Reinheit und die Waschleistung mit einem wässrigen Reinigungsmittel gleichzeitig zu erreichen. Die Verwendung der Flussmittel-Zusammensetzung gemäß der beispielhaften Ausführungsform, die (B1) die Dicarbonsäure mit 9 bis 22 Kohlenstoffatomen enthält, löst die beiden oben genannten, schwer zu erreichenden Probleme gleichzeitig. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung einer vorbestimmten Menge oder mehr des Lösungsmittels (C1) mit einem Siedepunkt von 250°C oder weniger und einem Schmelzpunkt von 15°C oder mehr eine ausreichende Reduzierung der Fehlstellen. Solange die Menge der Komponente (C-1) gleich oder geringer als die vorbestimmte Menge ist, wird die ionische Reinheit oder die Waschleistung mit einem wässrigen Reinigungsmittel nicht nachteilig beeinflusst. Aus den oben genannten Gründen vermuten die Erfinder, dass die Wirkungen der Erfindung erreicht werden.
Komponente (A)
Beispiele für das in der beispielhaften Ausführungsform verwendete Harz (A) umfassen ein Kolophoniumharz, ein Acrylharz, ein Epoxidharz und ein Phenolharz. Eines der oben genannten Harze kann allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehr der oben genannten Harze gemischt verwendet werden. Unter den oben genannten Harzen ist ein Kolophoniumharz oder ein Acrylharz im Hinblick auf die Viskositätsstabilität und dergleichen bevorzugt.
Beispiele für ein Kolophoniumharz umfassen Kolophoniumharze und ein mit Kolophonium modifiziertes Harz. Beispiele für die Kolophoniumharze umfassen Kolophonium-Gum, Holzkolophonium und Tallölkolophonium. Beispiele für das kolophoniummodifizierte Harz umfassen disproportioniertes Kolophonium, polymerisiertes Kolophonium, hydriertes Kolophonium und Derivate davon. Beispiele für hydriertes Kolophonium umfassen vollständig hydriertes Kolophonium, teilweise hydriertes Kolophonium und ein hydriertes Produkt eines mit einer ungesättigten organischen Säure modifizierten Kolophoniums (auch als „hydriertes säuremodifiziertes Kolophonium“ bezeichnet), wobei das mit einer ungesättigten organischen Säure modifizierte Kolophonium ein modifiziertes Kolophonium einer ungesättigten organischen Säure, wie einer aliphatischen ungesättigten einbasigen Säure (z. B., (Meth)acrylsäure), einer aliphatischen ungesättigten zweibasigen Säure (z. B. α,β-ungesättigte Carbonsäure, wie Fumarsäure und Maleinsäure) und einer ungesättigten Carbonsäure mit einem aromatischen Ring (z. B. Zimtsäure), ist. Eines der oben genannten Kolophoniumharze kann allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehrere von ihnen zur Verwendung gemischt werden. Darüber hinaus ist unter diesen Kolophoniumharzen die Verwendung von mindestens einem polymerisierten Kolophonium oder einem hydrierten, säuremodifizierten Kolophonium im Hinblick auf die Waschleistung für einen Flussmittel-Rückstand bevorzugt, und die Verwendung eines polymerisierten Kolophoniums ist weiter bevorzugt. Darüber hinaus ist eine kombinierte Verwendung eines polymerisierten Kolophoniums und eines anderen Kolophoniumharzes (hydriertes, säuremodifiziertes Kolophonium, formyliertes Kolophonium, modifiziertes Kolophonium oder ähnliches) weiter bevorzugt.
Das Acrylharz wird durch Polymerisation eines Monomers aus mindestens einem der folgenden Stoffe erhalten: Acrylsäure, Methacrylsäure, verschiedene Ester der Acrylsäure, verschiedene Ester der Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Ester der Maleinsäure, Ester des Maleinsäureanhydrids, Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid, Vinylchlorid, Vinylacetat oder dergleichen. Ein Acrylharz ist insofern vorteilhaft, als es das Auftreten von Rissen in einem Flussmittel-Rückstand auch in einer Umgebung mit dynamischen Unterschieden zwischen warmen und kalten Temperaturen und einem großen Wärme- und Kälteschock verhindern kann. Unter den Acrylharzen sind Acrylharze bevorzugt, die durch Polymerisation von Monomeren, die eine Methacrylsäure und ein Monomer mit einer Alkylgruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen enthalten, erhalten werden, und ferner Acrylharze, die durch Polymerisation von Monomeren, die eine Methacrylsäure und ein Monomer mit einer Alkylgruppe mit 2 Kohlenstoffatomen enthalten, erhalten werden. Ein solches Acrylharz ist bevorzugt, da es die Klebrigkeit eines gebildeten Flussmittel-Rückstandes (einer verfestigten Flussmittel-Substanz) verringert und einen günstigen Effekt zur Rissverringerung erzeugt.
Der Gehalt der Komponente (A) liegt vorzugsweise in einem Bereich von 30 Massen-% bis 70 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Flussmittel-Zusammensetzung, weiter bevorzugt in einem Bereich von 35 Massen-% bis 60 Massen-%. Bei einem Gehalt der Komponente (A) von der oben genannten Untergrenze oder mehr kann die Oxidation einer Kupferfolien-Oberfläche in einer Lötstelle verhindert werden, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass geschmolzenes Lot die Oberfläche benetzt, d.h. um die Lötbarkeit zu verbessern, was eine ausreichende Reduzierung von Lotkugeln ermöglicht. Darüber hinaus kann bei einem Gehalt der Komponente (A) von der oben genannten Obergrenze oder weniger die Menge an Flussmittel-Rückständen ausreichend reduziert werden.
Komponente (B)
Der in der beispielhaften Ausführungsform verwendete Aktivator (B) muss die Dicarbonsäure (B1) mit 9 bis 22 Kohlenstoffatomen enthalten. Die Komponente (B1) ermöglicht es, die Waschleistung mit einem wässrigen Reinigungsmittel zu verbessern, ohne die ionische Reinheit zu beeinträchtigen.
Beispiele für die Komponente (B1) sind Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure, Eicosandisäure und 8,13-Dimethyl-8,12-eicosadiensäure. Einer der oben genannten Stoffe kann allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehr der oben genannten Stoffe zur Verwendung gemischt werden. Darüber hinaus ist eine kombinierte Verwendung von Eicosandisäure und einer anderen Komponente (B1) im Hinblick auf ein ausgewogenes Verhältnis zwischen der ionischen Reinheit und anderen physikalischen Eigenschaften besonders bevorzugt.
Ein Gehalt der Komponente (B1) liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 Massen-% bis 12 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Flussmittel-Zusammensetzung, weiter bevorzugt in einem Bereich von 0,5 Massen-% bis 10 Massen-%, noch bevorzugter in einem Bereich von 1 Massen-% bis 8 Massen-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 2 Massen-% bis 7 Massen-%. Der Gehalt der Komponente (B1), der gleich oder größer als die oben genannte Untergrenze ist, führt dazu, dass die Lötbarkeit tendenziell verbessert werden kann, ohne die ionische Reinheit zu verschlechtern, während der Gehalt, der gleich oder kleiner als die oben genannte Obergrenze ist, dazu führt, dass die Isolationseigenschaften der Flussmittel-Zusammensetzung tendenziell aufrechterhalten werden können.
Die Komponente (B) kann außerdem (B2) eine Dicarbonsäure (Malonsäure) mit 3 Kohlenstoffatomen enthalten. Die Komponente (B2), deren Zersetzungstemperatur niedrig ist, verbleibt nicht in einem Flussmittel-Rückstand und verschlechtert die ionische Reinheit nicht, selbst wenn sie verwendet wird.
Ein Gehalt der Komponente (B2) liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 Massen-% bis 5 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Flussmittel-Zusammensetzung, weiter bevorzugt im Bereich von 0,2 Massen-% bis 4 Massen-%, noch weiter bevorzugt im Bereich von 0,3 Massen-% bis 3 Massen-%. Der Gehalt an der Komponente (B2), der gleich oder größer als die oben genannte Untergrenze ist, führt dazu, dass die Benetzbarkeit in einem Niedrigtemperatur-Bereich tendenziell weiter verbessert werden kann, während der Gehalt, der gleich oder kleiner als die oben genannte Obergrenze ist, dazu führt, dass die Isolationseigenschaften der Flussmittel-Zusammensetzung tendenziell aufrechterhalten werden können.
Die Komponente (B) kann ferner eine andere organische Säure (im Folgenden gelegentlich als Komponente (B3) bezeichnet) als die Komponente (B1) und die Komponente (B2) enthalten. Bei der Verwendung der Komponente (B3) sollte vorzugsweise beachtet werden, dass eine andere Dicarbonsäure als die Komponente (B1) und die Komponente (B2) die ionische Reinheit beeinträchtigen kann.
Beispiele für die Komponente (B3) umfassen eine andere organische Säure zusätzlich zu einer Monocarbonsäure, eine andere Dicarbonsäure als die Komponente (B1) und die Komponente (B2) und dergleichen. Eine der oben genannten Säuren kann allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehr der oben genannten Säuren gemischt verwendet werden.
Beispiele für die Monocarbonsäure umfassen Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Valeriansäure, Capronsäure, Enanthsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Pentadecansäure, Palmitinsäure, Margarinsäure, Stearinsäure, Tuberculostearinsäure, Arachidinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure und Glycolsäure.
Beispiele für die Dicarbonsäure umfassen Adipinsäure, Suberinsäure, Dimersäure, Weinsäure und Diglycolsäure.
Beispiele für die andere organische Säure umfassen Trimersäure, Lävulinsäure, Milchsäure, Acrylsäure, Benzoesäure, Salicylsäure, Anis-Säure, Zitronensäure und Picolinsäure. Unter den oben genannten Säuren ist die Verwendung von Picolinsäure weiter bevorzugt.
Wird die Komponente (B3) verwendet, liegt der Gehalt der Komponente (B3) vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 Masse -% bis 8 Masse -%, bezogen auf 100 Massen-% der Flussmittel-Zusammensetzung, weiter bevorzugt in einem Bereich von 0,2 Massen-% bis 5 Massen-%, noch bevorzugter in einem Bereich von 0,3 Massen-% bis 3 Massen-%. Der Gehalt der Komponente (B3), der gleich oder größer als die oben genannte Untergrenze ist, führt dazu, dass die aktive Wirkung tendenziell verbessert werden kann, während der Gehalt, der gleich oder kleiner als die oben genannte Obergrenze ist, dazu führt, dass die Isolationseigenschaften der Flussmittel-Zusammensetzung tendenziell aufrechterhalten werden können.
Die Komponente (B) kann zusätzlich zur Komponente (B1) bis zur Komponente (B3) einen weiteren Aktivator (nachfolgend auch als Komponente (B4) bezeichnet) in einem Umfang enthalten, der es erlaubt, einen Gegenstand der Erfindung zu erreichen. Beispiele für die Komponente (B4) sind ein Halogenaktivator und ein Aminaktivator. Ein Gesamtgehalt der Komponente (B1) bis zur Komponente (B3) ist vorzugsweise gleich oder mehr als 80 Massen-% in Bezug auf 100 Massen-% der Komponente (B), weiter bevorzugt gleich oder mehr als 90 Massen-%, noch mehr bevorzugt gleich oder mehr als 95 Massen-%.
Ein Gehalt der Komponente (B) liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 Massen-% bis 20 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Flussmittel-Zusammensetzung, weiter bevorzugt in einem Bereich von 2 Massen-% bis 15 Massen-%, noch bevorzugter in einem Bereich von 3 Massen-% bis 13 Massen-%. Der Gehalt der Komponente (B), der gleich oder größer als die oben genannte Untergrenze ist, führt dazu, dass die aktive Wirkung tendenziell verbessert werden kann, während der Gehalt, der gleich oder kleiner als die oben genannte Obergrenze ist, dazu führt, dass die Isolationseigenschaften der Flussmittel-Zusammensetzung tendenziell aufrechterhalten werden können.
Komponente (C)
Das in der beispielhaften Ausführungsform verwendete Lösungsmittel (C) muss (C1) das Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 250°C oder weniger und einem Schmelzpunkt von 15°C oder mehr enthalten. Die Komponente (C1) ermöglicht es, die Wirkung bei der Verringerung von Fehlstellen zu verbessern.
Beispiele für die Komponente (C1) umfassen 1,4-Butandiol (Schmelzpunkt 19°C, Siedepunkt 228°C), 1,6-Hexandiol (Schmelzpunkt 42°C, Siedepunkt 250°C), 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol (Schmelzpunkt 128°C, Siedepunkt 210°C) und 2,5-Dimethyl-2,5-hexandiol (Schmelzpunkt 89°C, Siedepunkt 214°C). Einer der oben genannten Stoffe kann allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehr der oben genannten Stoffe gemischt verwendet werden. Darüber hinaus ist eine kombinierte Verwendung von zwei oder mehr der oben genannten Stoffe im Hinblick auf die Verringerung von Fehlstellen bevorzugt, und eine kombinierte Verwendung von 1,4-Butandiol und 2,5-Dimethyl-2,5-hexandiol ist besonders bevorzugt.
Ein Gehalt an der Komponente (C1) muss in einem Bereich von 10 Massen-% bis 50 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Komponente (C), liegen. Bei einem Gehalt an der Komponente (C1) von weniger als der oben genannten Untergrenze ist es nicht möglich, das Auftreten von Fehlstellen zu verringern. Bei einem Gehalt der Komponente (C1), der die oben genannte Obergrenze überschreitet, nimmt die zeitliche Stabilität hingegen ab. Unter einem ähnlichen Gesichtspunkt liegt der Gehalt der Komponente (C1) vorzugsweise in einem Bereich von 11 Massen-% bis 35 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Komponente (C), weiter bevorzugt in einem Bereich von 13 Massen-% bis 30 Massen-%, noch bevorzugter in einem Bereich von 15 Massen-% bis 25 Massen-% und noch weiter bevorzugt in einem Bereich von 15 Massen-% bis 20 Massen-%.
Die Komponente (C) enthält vorzugsweise (C2) ein Lösungsmittel mit einem Schmelzpunkt von weniger als 15°C. Als Komponente (C2) kann ein bekanntes Lösungsmittel verwendet werden, wenn dies gewünscht wird. Ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 170°C oder mehr ist vorzugsweise als ein solches Lösungsmittel verwendbar.
Beispiele für ein solches Lösungsmittel umfassen Diethylenglycol, Dipropylenglycol, Triethylenglycol, Hexylenglycol, 1,5-Pentandiol, 2,5-Dimethyl-2,5-hexandiol, Methylcarbitol, Butylcarbitol, 2-Ethylhexyldiglycol (EHDG), Phenylglycol, Diethylenglycolmonohexylether (Hexyldiglycol, DEH), Tetraethylenglycoldimethylether und Dibutylmaleat. Von den oben genannten Stoffen ist 2,5-Dimethyl-2,5-hexandiol im Hinblick auf die Bedruckbarkeit bevorzugt. Einer der oben genannten Stoffe kann allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehr der oben genannten Stoffe gemischt verwendet werden.
Der Gehalt der Komponente (C) liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10 Massen-% bis 50 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Flussmittel-Zusammensetzung, besonders bevorzugt in einem Bereich von 20 Massen-% bis 40 Massen-%. Solange der Gehalt des Lösungsmittels innerhalb des obigen Bereichs liegt, kann die Viskosität der resultierenden Lötmittel-Zusammensetzung innerhalb eines geeigneten Bereichs nach Wunsch eingestellt werden.
Komponente (D)
Ein bekanntes Thixotropiermittel kann als Thixotropiermittel (D) in der beispielhaften Ausführungsform nach Wunsch verwendet werden. Die Komponente (D) ermöglicht eine Verringerung des Zusammensackens während des Druckens oder der Erwärmung. Beispiele für das hier verwendete Thixotropiermittel umfassen gehärtetes Rizinusöl, Amide, Kaolin, kolloidale Kieselsäure, organischer Bentonit und Glasfritte. Unter den oben genannten Mitteln sind Amide im Hinblick auf die Verringerung des Zusammensackens bevorzugt. Einer der oben genannten Stoffe kann allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehr der oben genannten Stoffe können gemischt verwendet werden.
Der Gehalt der Komponente (D) liegt vorzugsweise in einem Bereich von 2 Massen-% bis 20 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Flussmittel-Zusammensetzung, weiter bevorzugt in einem Bereich von 3 Massen-% bis 15 Massen-%, noch bevorzugter in einem Bereich von 5 Massen-% bis 10 Massen-%. Solange der Gehalt gleich oder größer als die obige Untergrenze ist, kann eine ausreichende Thixotropie erzielt werden; daher ist das Zusammensacken tendenziell verringerbar und die ionische Reinheit tendenziell verbesserbar. Solange der Gehalt gleich oder kleiner als die obige Obergrenze ist, ist die Thixotropie nicht extrem hoch, so dass ein Versagen beim Bedrucken tendenziell nicht auftritt, und außerdem ist die Waschleistung mit einem wässrigen Reinigungsmittel tendenziell verbesserbar.
Polyisobutylen
Es ist bevorzugt, dass die Flussmittel-Zusammensetzung gemäß der beispielhaften Ausführungsform weiterhin Polyisobutylen enthält, um ein Gleichgewicht zwischen der ionischen Reinheit und der Waschleistung mit einem wässrigen Reinigungsmittel zu erreichen. Darüber hinaus liegt das Molekulargewicht von Polyisobutylen vorzugsweise in einem Bereich von 1.000 bis 60.000, weiter bevorzugt in einem Bereich von 2.000 bis 50.000, noch bevorzugter in einem Bereich von 3.000 bis 40.000.
Eine Erhöhung des Gehalts an Polyisobutylen ermöglicht eine Verbesserung der ionischen Reinheit, während eine Verringerung des Gehalts an Polyisobutylen eine Verbesserung der Waschleistung mit einem wässrigen Reinigungsmittel ermöglicht. Unter dem obigen Gesichtspunkt liegt der Gehalt an Polyisobutylen bei Verwendung von Polyisobutylen vorzugsweise im Bereich von 0,1 Massen-% bis 10 Massen-%, bezogen auf 100 Masse-% der Flussmittel-Zusammensetzung, weiter bevorzugt im Bereich von 0,5 Massen-% bis 5 Massen-%, noch bevorzugter im Bereich von 1 Massen-% bis 3 Massen-%.
Antioxidationsmittel
Vorzugsweise enthält die Flussmittel-Zusammensetzung gemäß der beispielhaften Ausführungsform ferner ein Antioxidationsmittel im Hinblick auf die Schmelzbarkeit des Lots und dergleichen. Ein bekanntes Antioxidationsmittel ist als das hier verwendete Antioxidationsmittel nach Wunsch verwendbar. Beispiele für das Antioxidationsmittel umfassen eine Schwefelverbindung, eine gehinderte Phenolverbindung und eine Phosphitverbindung. Unter den oben genannten ist eine gehinderte Phenolverbindung bevorzugt.
Beispiele für die gehinderte Phenolverbindung umfassen Pentaerythrit-tetrakis[3-(3,5-di-tert-bhutyl-4-hydroxyphenyl)propionat], Bis(3-tert-Butyl-4-hydroxy-5-methylbenzolpropansäure)ethylenbis(oxyethylen), N,N'-Bis[2-[2-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)ethylcarbonyloxy]ethyl]oxamid und N,N'-Bis{3-(3,5-di-tert-Butyl-4-hydroxyphenyl)propionyl}hydrazin.
Bei Verwendung des Antioxidationsmittels liegt der Gehalt des Antioxidationsmittels vorzugsweise im Bereich von 0,1 Massen-% bis 5 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Flussmittel-Zusammensetzung. Ein Gehalt an Antioxidationsmittel, der gleich oder größer als die oben genannte Untergrenze ist, führt dazu, dass die Schmelzbarkeit des Lotes tendenziell verbessert werden kann, während ein Gehalt, der gleich oder kleiner als die oben genannte Obergrenze ist, dazu führt, dass die Isolationseigenschaften der Flussmittel-Zusammensetzung tendenziell erhalten bleiben.
Andere Komponenten
Der in der beispielhaften Ausführungsform verwendeten Flussmittelzusammensetzung können neben der Komponente (A), der Komponente (B), der Komponente (C), der Komponente (D), dem Polyisobutylen und dem Antioxidationsmittel erforderlichenfalls weitere Additive zugesetzt werden. Beispiele für die anderen Additive sind eine Imidazolverbindung, ein Entschäumer, ein Modifizierungsmittel, ein Mattierungsmittel und ein Schaumbildner. Ein Gehalt an Additiven liegt vorzugsweise im Bereich von 0,01 Massen-% bis 5 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Flussmittel-Zusammensetzung.
Lötmittel-Zusammensetzung
Im Folgenden wird die Lötmittel-Zusammensetzung gemäß der beispielhaften Ausführungsform beschrieben. Die Lötmittel-Zusammensetzung gemäß der beispielhaften Ausführungsform enthält die Flussmittel-Zusammensetzung gemäß der obigen beispielhaften Ausführungsform und (E) das unten beschriebene Lötmittel-Pulver.
Ein Gehalt der Flussmittel-Zusammensetzung liegt vorzugsweise in einem Bereich von 5 Massen-% bis 35 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Lötmittel-Zusammensetzung, weiter bevorzugt in einem Bereich von 7 Massen-% bis 15 Massen-%, noch bevorzugter in einem Bereich von 8 Massen-% bis 12 Massen-%. Bei einem Gehalt der Flussmittel-Zusammensetzung von weniger als 5 Massen-% (bei einem Gehalt an Lötmittel-Pulver von mehr als 95 Massen-%) ist die Flussmittel-Zusammensetzung als Bindemittel unzureichend, so dass sich die Flussmittel-Zusammensetzung und das Lötmittel-Pulver tendenziell schwer mischen lassen. Bei einem Gehalt der Flussmittel-Zusammensetzung von mehr als 35 Massen-% (bei einem Gehalt des Lötmittel-Pulvers von weniger als 65 Massen-%) ist die Bildung einer ausreichenden Lötstelle im Falle der Verwendung der resultierenden Lötmittel-Zusammensetzung eher schwierig.
Komponente (E)
Obwohl das in der beispielhaften Ausführungsform verwendete Lötmittel-Pulver (E) vorzugsweise aus bleifreiem Lötmittel-Pulver besteht, kann das Lötmittel-Pulver (E) Lötmittel-Pulver auch aus verbleitem Lötmittel-Pulver bestehen. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass eine Lotlegierung für das Lötmittel-Pulver mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe, bestehend aus Zinn (Sn), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Silber (Ag), Antimon (Sb), Blei (Pb), Indium (In), Wismut (Bi), Nickel (Ni), Kobalt (Co) und Germanium (Ge) enthält.
Eine Legierung, die Zinn als Hauptbestandteil enthält, ist als Lötlegierung für das Lötmittel-Pulver bevorzugt. Darüber hinaus ist es weiter bevorzugt, dass die Lötlegierung Zinn, Silber und Kupfer enthält. Außerdem kann die Lötlegierung mindestens eines von Antimon, Wismut oder Nickel als zugesetztes Element enthalten.
Der Begriff bleifreies Lötmittel-Pulver bezieht sich hier auf Lötmetall oder Legierungspulver, dem kein Blei zugesetzt ist. Blei darf als unvermeidliche Verunreinigung im bleifreien Lötmittel-Pulver vorhanden sein; in diesem Fall ist es jedoch bevorzugt, dass der Bleianteil gleich oder weniger als 300 Massen-ppm beträgt.
Spezifische Beispiele für ein bleifreies Lötmittel-Pulver-Legierungssystem umfassen ein Sn-Ag-Cu-System, ein Sn-Cu-System, ein Sn-Ag-System, ein Sn-Bi-System, ein Sn-Ag-Bi-System, ein Sn-Ag-Cu-Bi-System, ein Sn-Ag-Cu-Ni-System, ein Sn-Ag-Cu-Bi-Sb-System, ein Sn-Ag-Bi-In-System und ein Sn-Ag-Cu-Bi-In-Sb-System.
Eine mittlere Teilchengröße der Komponente (E), die normalerweise in einem Bereich von 1 µm bis 40 µm liegt, liegt weiter bevorzugt in einem Bereich von 1 µm bis 35 µm im Hinblick auf die Kompatibilität mit einer elektronischen Leiterplatte, die einen engen Abstand zwischen den Lötpads aufweist, noch bevorzugter in einem Bereich von 2 µm bis 35 µm, noch weiter bevorzugt in einem Bereich von 3 µm bis 32 µm. Es sei darauf hingewiesen, dass die mittlere Teilchengröße mit einem dynamischen Lichtstreuungs-Teilchengrößenmessgerät messbar ist.
Verfahren zur Herstellung einer Lötmittel-Zusammensetzung
Die Lötmittel-Zusammensetzung der beispielhaften Ausführungsform kann durch Vermengen der oben beschriebenen Flussmittel-Zusammensetzung und des oben beschriebenen Lötmittel-Pulvers (E) in dem oben angegebenen Verhältnis und Mischen durch Rühren hergestellt werden.
Elektronische Leiterplatte
Als nächstes wird eine elektronische Leiterplatte gemäß der beispielhaften Ausführungsform beschrieben. Die elektronische Leiterplatte gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Teil enthält, der unter Verwendung der Lötmittel-Zusammensetzung gemäß der obigen beispielhaften Ausführungsform gelötet wurde. Die elektronische Leiterplatte kann hergestellt werden, indem ein elektronisches Bauteil auf einer elektronischen Leiterplatte (einer gedruckten Schaltung oder dergleichen) unter Verwendung der Lötmittel-Zusammensetzung gemäß der beispielhaften Ausführungsform montiert wird.
Beispiele für ein hier verwendetes Applikationsgerät umfassen eine Siebdruckmaschine, eine Metallmasken-Druckmaschine, einen Dispenser und einen Jet-Dispenser.
Darüber hinaus kann das elektronische Bauteil durch ein Reflow-Verfahren auf der Leiterplatte montiert werden, bei dem das elektronische Bauteil auf die mit dem Applikator aufgetragene Lötmittel-Zusammensetzung gelegt und unter vorgegebenen Bedingungen in einem Reflow-Ofen erhitzt wird, um das elektronische Bauteil auf der Leiterplatte zu montieren.
Beim Reflow-Verfahren wird das elektronische Bauteil auf die Lötmittel-Zusammensetzung gelegt und mit dem Reflow-Ofen unter den vorgegebenen Bedingungen erhitzt. Das Reflow-Verfahren ermöglicht die Bildung einer ausreichenden Lötstelle zwischen dem elektronischen Bauteil und der Leiterplatte. Dadurch kann das elektronische Bauteil auf der Leiterplatte montiert werden.
Die Reflow-Bedingungen müssen lediglich nach Wunsch in Abhängigkeit von einem Schmelzpunkt des Lots festgelegt werden. So liegt eine Vorwärmtemperatur vorzugsweise in einem Bereich von 140°C bis 200°C, weiter bevorzugt in einem Bereich von 150°C bis 160°C. Eine Vorwärmzeit liegt vorzugsweise in einem Bereich von 60 Sekunden bis 120 Sekunden. Eine Spitzentemperatur liegt vorzugsweise in einem Bereich von 230°C bis 270°C, weiter bevorzugt in einem Bereich von 240°C bis 255°C. Außerdem liegt eine Verweilzeit bei einer Temperatur von 220°C oder mehr vorzugsweise in einem Bereich von 20 Sekunden bis 60 Sekunden.
Es ist bevorzugt, dass die Reflow-verarbeitete elektronische Leiterplatte eine günstige ionische Reinheit aufweist. Das heißt, die ionische Reinheit beträgt vorzugsweise weniger als 1,60 µgNaCl/cm², weiter bevorzugt weniger als 1,40 µgNaCl/cm². Es sei darauf hingewiesen, dass die ionische Reinheit durch ein Verfahren gemäß den später beschriebenen Beispielen messbar ist.
Nach dem Reflow-Verfahren wird vorzugsweise ein Waschprozess durchgeführt, um einen Flussmittel-Rückstand auf der elektronischen Leiterplatte mit einem wässrigen Reinigungsmittel abzuwaschen.
Als Waschverfahren kann ein Tauchverfahren, ein Jet-Flow-Verfahren oder ein ähnliches Verfahren eingesetzt werden.
Bei dem Tauchverfahren beispielsweise muss die Leiterplatte nur in das wässrige Reinigungsmittel getaucht werden. Es sei darauf hingewiesen, dass dabei auch Ultraschallwellen eingesetzt werden können.
Als wässriges Reinigungsmittel kann ein bekanntes wässriges Reinigungsmittel für Flussmittel-Rückstände verwendet werden. „Wässrig“ bedeutet hier, dass es Wasser als Hauptbestandteil enthält (Wasseranteil von 50 Massen-% oder mehr). Beispiele für im Handel erhältliche Produkte umfassen „VIGON US“, hergestellt von Zestron Japan Co., Ltd. und „PINE ALPHA ST-180K“, hergestellt von ARAKAWA CHEMICAL INDUSTRIES, LTD.
Die Temperatur des wässrigen Reinigungsmittels während des Waschvorgangs liegt beispielsweise im Bereich von 30°C bis 70°C.
Die Waschzeit liegt zum Beispiel im Bereich von 1 Minute bis 10 Minuten.
Nach dem Waschen mit dem wässrigen Reinigungsmittel kann eine Spülung durchgeführt werden. Die Bedingungen für das Spülen sind nicht besonders begrenzt, und es reicht aus, wenn das Spülen mit Wasser mit einer Temperatur im Bereich von 20°C bis 50°C für etwa 0,5 Minuten bis 5 Minuten durchgeführt wird. Darüber hinaus kann das Spülen zweimal oder mehrmals durchgeführt werden.
Die Flussmittel-Zusammensetzung, die Lötmittel-Zusammensetzung und die elektronische Leiterplatte gemäß der beispielhaften Ausführungsform sind nicht auf die obige beispielhafte Ausführungsform beschränkt, und Modifikationen, Verbesserungen und dergleichen innerhalb eines Bereichs für das zu erreichende Ziel der Erfindung liegen im Rahmen der Erfindung.
Zum Beispiel werden in der obigen elektronischen Leiterplatte die gedruckte Leiterplatte und die elektronische Komponente durch das Reflow-Verfahren verbunden, aber dies ist nicht einschränkend. Beispielsweise können die Leiterplatte und das elektronische Bauteil durch ein Verfahren zum Erhitzen der Lötmittel-Zusammensetzung unter Verwendung eines Laserstrahls (ein Lasererwärmungsverfahren) anstelle des Reflow-Verfahrens verbunden werden. In diesem Fall ist jede Laserstrahlquelle mit einer Wellenlänge, die einem Absorptionsband eines Metalls entspricht, in geeigneter Weise anwendbar. Beispiele für die Laserstrahlquelle umfassen einen Festkörperlaser (z. B. Rubin, Glas, YAG), einen Halbleiterlaser (z. B. GaAs und InGaAsP), einen Flüssigkeitslaser (z. B. Pigment) und einen Gaslaser (z. B. He-Ne, Ar, CO₂ und Excimer).
Beispiele
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen detailliert beschrieben; die Erfindung ist jedoch keineswegs durch diese Beispiele beschränkt. Es sei darauf hingewiesen, dass für die Beispiele und Vergleichsbeispiele die folgenden Materialien verwendet wurden.
Komponente (A)

Kolophoniumharz A: polymerisiertes Kolophonium, Handelsname „Chinesisches polymerisiertes Kolophonium“, hergestellt von ARAKAWA CHEMICAL INDUSTRIES, LTD.
Kolophoniumharz B: Acrylat-modifiziertes hydriertes Kolophonium, Handelsname „Pine Crystal KE-604“, hergestellt von ARAKAWA CHEMICAL INDUSTRIES, LTD.
Kolophoniumharz C: formyliertes Kolophonium, Handelsname „FORAL-AX“, hergestellt von Eastman Chemical Company
Kolophoniumharz D: speziell modifiziertes Kolophonium, Handelsname „HARITACK FG-90“, hergestellt von Harima Chemicals Group, Inc.

Komponente (B1)

Dicarbonsäure A: Sebacinsäure
Dicarbonsäure B: Dodecandisäure
Dicarbonsäure C: Eicosandisäure, Handelsname „SL-20“, hergestellt von OKAMURA OIL MILL, LTD.
Dicarbonsäure D: 8,13-Dimethyl-8,12-eicosadiensäure, Handelsname „IPU-22“, hergestellt von OKAMURA OIL MILL, LTD.

Komponente (B2)

Dicarbonsäure E: Malonsäure

Komponente (B3)

organische Säure: Picolinsäure

Komponente (C1)

Lösungsmittel A: 1,4-Butandiol (Schmelzpunkt 19°C, Siedepunkt 228°C)
Lösungsmittel B: 1,6-Hexandiol (Schmelzpunkt 42°C, Siedepunkt 250°C)
Lösungsmittel C: 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol (Schmelzpunkt 128°C, Siedepunkt 210°C)
Lösungsmittel D: 2,5-Dimethyl-2,5-Hexandiol (Schmelzpunkt 89°C, Siedepunkt 214°C)

Komponente (C2)

Lösungsmittel E: Hexyldiglykol (Schmelzpunkt -40°C, Siedepunkt 259°C)
Lösungsmittel F: 2-Ethylhexyldiglykol (Schmelzpunkt -82°C, Siedepunkt 272°C)
Lösungsmittel G: Dibutylmaleinsäure (Schmelzpunkt -85°C, Siedepunkt 280°C)
Lösungsmittel H: Tetraethylenglykoldimethylether (Schmelzpunkt -27°C, Siedepunkt 275°C)

Komponente (D)

Thixotropiermittel A: Handelsname „HIMAKOU“, hergestellt von KF Trading Co. Ltd.
Thixotropiermittel B: Ethylenbis-hydroxystearinsäureamid, Handelsname „SLIPAX H“, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation
Thixotropiermittel C: Hexamethylenhydroxystearinsäureamid, Handelsname „SLIPAX ZHH“, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation
Andere Komponenten
Imidazol: 2-Ethyl-4-methyl-lmidazol
Antioxidationsmittel: Bis(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylbenzolpropansäure)-ethylenbis(oxyethylen), Handelsname „Irganox 245“, hergestellt von BASF SE
Polyisobutylen: Polyisobutylen, Handelsname „TETRX 3T“, hergestellt von ENEOS Corporation

Komponente (E)

Lötmittel-Pulver: die Legierungszusammensetzung ist Sn-3,0Ag-0,5Cu, die Partikelgrößenverteilung liegt im Bereich von 20 bis 38 µm (entsprechend Typ 4 von IPC-J-STD-005A), und der Schmelzpunkt des Lots liegt im Bereich von 217 bis 220°C

Beispiel 1
Eine Flussmittel-Zusammensetzung wurde erhalten, indem das Kolophoniumharz A mit 30 Massen-%, das Kolophoniumharz B mit 15 Massen-%, die Dicarbonsäure C mit 4 Massen-%, die Dicarbonsäure E mit 0,5 Massen-%, die organische Säure mit 0,5 Massen-%, das Antioxidationsmittel mit 3 Massen-%, das Imidazol mit 1. 5 Massen-%, das Polyisobutylen von 2 Massen-%, das Lösungsmittel A mit 4 Massen-%, das Lösungsmittel D mit 3 Massen-%, das Lösungsmittel E mit 30 Massen-%, das Thixotropiermittel A mit 0,5 Massen-% und das Thixotropiermittel B mit 6 Massen-% in einen Behälter gegeben und unter Verwendung eines Planetenmischers gemischt wurde.
Anschließend wurde eine Lötmittel-Zusammensetzung hergestellt, indem die erhaltene Flussmittel-Zusammensetzung mit 12 Massen-% und Lötmittel-Pulver mit 88 Massen-% (insgesamt 100 Massen-%) in einen Behälter gegeben und mit einem Planetenmischer gemischt wurden.
Beispiele 2 bis 8
Eine Lötmittel-Zusammensetzung wurde wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Materialien gemäß einer in Tabelle 1 dargestellten Rezeptur gemischt wurden.
Vergleichsbeispiele 1 bis 6
Eine Lötmittel-Zusammensetzung wurde wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Materialien gemäß einer in Tabelle 1 dargestellten Rezeptur gemischt wurden.
Beispiele 9 bis 25
Eine Lötmittel-Zusammensetzung wurde wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Materialien gemäß einer in Tabelle 2 dargestellten Rezeptur gemischt wurden.
Bewertung der Lötmittel-Zusammensetzung
Die Bewertungen (ionische Reinheit, Flussmittel-Waschleistung, Fehlstellen und zeitliche Stabilität) einer Lötmittel-Zusammensetzung wurden nach den folgenden Methoden durchgeführt. Tabelle 1 und Tabelle 2 zeigen die erzielten Ergebnisse. Tabelle 1 und Tabelle 2 zeigen auch die Menge (Massen-%) der Komponente (C1) in der Komponente (C).
(1) Ionische Reinheit
Eine Test-Leiterplatte wurde durch Aufdrucken einer Lötmittel-Zusammensetzung auf eine kammförmige JIS2-Leiterplatte und Schmelzen der Lötmittel-Zusammensetzung in einem Reflow-Ofen (hergestellt von TAMURA CORPORATION) hergestellt. Bei den Reflow-Bedingungen ist zu beachten, dass die Vorwärmtemperatur im Bereich von 130 bis 180°C liegt (etwa 100 Sekunden lang), die Dauer einer Temperatur von 220°C oder mehr etwa 60 Sekunden beträgt, die Spitzentemperatur 240°C beträgt und eine Stickstoffatmosphäre mit einer Sauerstoffkonzentration von 1.000 ppm verwendet wird. Die Auswertungs-Leiterplatte wurde in ein Omega-Messgerät eingesetzt, eine 75 %ige wässrige IPA-Lösung wurde als Testflüssigkeit in eine Testzelle eingespritzt, eine Änderung des Widerstandswerts der Testflüssigkeit wurde ermittelt und die eluierten Ionen der Probe wurden berechnet. Die Menge der eluierten Ionen wurde in ein NaCl-Äquivalent umgerechnet, das als ionische Reinheit definiert wurde. Die lonenreinheit wurde dann nach den folgenden Kriterien bewertet.

A: Die ionische Reinheit ist kleiner als 1,40 µgNaCl/cm².
B: Die ionische Reinheit ist gleich oder größer als 1,40 µgNaCl/cm² und kleiner als 1,60 µgNaCl/cm².
C: Die ionische Reinheit ist gleich oder größer als 1,60 µgNaCl/cm².

(2) Waschleistung
Eine Test-Leiterplatte wurde hergestellt, indem eine Lötmittel-Zusammensetzung auf eine Leiterplatte gedruckt wurde, die mit einer Chipkomponente bestückt werden kann, eine Chipkomponente (Größe: 1,6 mm × 0,8 mm) darauf montiert wurde und die Lötmittel-Zusammensetzung in einem Reflow-Ofen (hergestellt von TAMURA CORPORATION) zum Schmelzen gebracht wurde, um das Löten durchzuführen. Es sollte beachtet werden, dass die Vorwärmtemperatur in einem Bereich von 130 bis 180°C (für ungefähr 100 Sekunden) liegt, die Dauer einer Temperatur von 220°C oder mehr ungefähr 60 Sekunden beträgt, die Spitzentemperatur 240°C beträgt und eine Stickstoffatmosphäre mit einer Sauerstoffkonzentration von 1.000 ppm verwendet wird.
Anschließend wurde die erhaltene Auswertungs-Leiterplatte in einen Behälter mit einem wässrigen Reinigungsmittel („VIGON US“, hergestellt von Zestron Japan Co., Ltd., 20%ige Konzentration) getaucht und unter Anwendung von Ultraschallwellen gewaschen (Flüssigkeitstemperatur: 60°C, Waschzeit: 5 Minuten). Nachdem die Flüssigkeit mit einem Luftmesser ablaufen gelassen wurde, wurde die Leiterplatte in einen Behälter mit gereinigtem Wasser bei Raumtemperatur getaucht und eine erste Spülung (Spülzeit: 1 bis 2 Minuten) durchgeführt. Weiterhin wurde die Leiterplatte in einen Behälter mit gereinigtem Wasser von 45°C getaucht und eine zweite Spülung (Spüldauer: 1 bis 2 Minuten) durchgeführt. Nachdem die Flüssigkeit mit einem Luftstrahl ablaufen gelassen worden war, wurde die Leiterplatte 10 Minuten lang in einem Heißluft-Trockenofen (Temperatur im Ofen: 70°C) getrocknet.
Alle Chips wurden von der mit dem wässrigen Reinigungsmittel gewaschenen Auswertungs-Leiterplatte entfernt und das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein von Flussmittel-Rückständen unter den Chips wurde betrachtet. Anschließend wurden die Anzahl der Chips, bei denen der Flussmittel-Rückstand verblieben war, und ein Verhältnis (Restanteil) zu allen Chips gemessen. Die Waschleistung wurde anhand des Restanteils nach den folgenden Kriterien bewertet.

A: Der Restanteil ist gleich oder größer als 10% und kleiner als 20%.
B: Der Restanteil ist gleich oder größer als 20% und kleiner als 50%.
C: Das Restverhältnis ist gleich oder größer als 50 %.

(3) Fehlstellen
Eine Lötmittel-Zusammensetzung wurde auf eine Leiterplatte gedruckt, die mit einem QFN-Bauteil bestückt werden kann, und ein Sn-beschichtetes QFN wurde montiert. Eine Auswertungs-Leiterplatte wurde hergestellt, indem die Lötmittel-Zusammensetzung in einem Reflow-Ofen (hergestellt von TAMURA CORPORATION) zum Schmelzen gebracht wurde, um das Löten durchzuführen. Bei den Reflow-Bedingungen ist zu beachten, dass die Vorwärmtemperatur im Bereich von 130 bis 180°C liegt (etwa 100 Sekunden lang), die Dauer einer Temperatur von 220°C oder mehr etwa 60 Sekunden beträgt, die Spitzentemperatur 240°C beträgt und eine Luftatmosphäre angewendet wird.
Es wurde eine Radiophotographie einer Lötstelle in der Auswertungs-Leiterplatte gemacht und die Fehlstellen-Fläche [(Fehlstellen-Fläche / Lötstellen-Fläche) × 100] (Einheit: %) eines Teils einer Unterseiten-Elektrode (5,9 mm × 5,9 mm) gemessen. Dann wurden ein Durchschnittswert der Fehlstellen-Fläche (void area) und ein Maximalwert der Fehlstellen-Fläche berechnet und eine Fehlstelle nach den folgenden Kriterien bewertet. Es sollte beachtet werden, dass in einem Fall, in dem der Maximalwert der Fehlstellen-Fläche hoch ist, von einer großen Variation der Fehlstellen gesprochen werden kann.
- Durchschnittswert der Fehlstellen-Fläche

A: Der Durchschnittswert der Fehlstellen-Fläche ist gleich oder kleiner als 25 %.
B: Der Durchschnittswert der Fehlstellen-Fläche beträgt mehr als 25 % und ist gleich oder kleiner als 35 %.
C: Der Durchschnittswert der Fehlstellen-Fläche beträgt mehr als 35 %.

- Höchstwert der Fehlstellen-Fläche

A: Der Höchstwert der Fehlstellen-Fläche ist gleich oder kleiner als 35 %.
B: Der Höchstwert der Fehlstellen-Fläche beträgt mehr als 35 % und ist gleich oder kleiner als 45 %.
C: Der Höchstwert der Fehlstellen-Fläche beträgt mehr als 45 %.

(4) Zeitliche Stabilität
Die Viskosität wurde mit einer Lötmittel-Zusammensetzung als Probe gemessen. Anschließend wurde die Probe in einem hermetischen Behälter in ein Bad mit konstanter Temperatur von 30°C gelegt und 14 Tage lang gelagert. Eine Viskosität der gelagerten Probe wurde gemessen. Anschließend wurde die Differenz (η2 - η1) zwischen einem Viskositätswert (η2) nach der 14-tägigen Lagerung bei einer Temperatur von 30°C und dem Ausgangswert der Viskosität (η1) ermittelt und die Viskositäts-Steigerungsrate [{(η2 - η1) / η1} × 100] (Einheit: %) berechnet. Es ist zu beachten, dass die Viskositätsmessung mit einer Spiralviskositätsmessung (hergestellt von Malcom Co., Ltd., Modell PCU-II, Messtemperatur: 25°C, Rotationsgeschwindigkeit: 10 U/min, nach 3-minütigem Rühren) durchgeführt wurde.

A: Die Viskositäts-Steigerungsrate beträgt weniger als 10 %.
B: Die Viskositäts-Steigerungsrate ist gleich oder größer als 10 % und kleiner als 15 %.
C: Die Viskositäts-Steigerungsrate ist gleich oder größer als 15 %.

Wie aus den in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, wurde nachgewiesen, dass die erfindungsgemäßen Lötmittel-Zusammensetzungen (Beispiele 1 bis 25) in Bezug sowohl auf die ionische Reinheit, die Flussmittel-Waschleistung, die Fehlstellen als auch die zeitliche Stabilität hervorragend sind.
Es wurde daher nachgewiesen, dass die erfindungsgemäßen Lötmittel-Zusammensetzungen eine günstige ionische Reinheit aufweisen, eine ausgezeichnete Waschleistung für Flussmittelrückstände mit einem wässrigen Reinigungsmittel aufweisen und eine ausreichende Verringerung der Fehlstellen ermöglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5887330 B [0002]

Claims

Flussmittel-Zusammensetzung, enthaltend (A) ein Harz, (B) einen Aktivator, (C) ein Lösungsmittel und (D) ein Thixotropiermittel, worin die Komponente (B), (B1) eine Dicarbonsäure mit 9 bis 22 Kohlenstoffatomen enthält, die Komponente (C), (C1) ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 250°C oder weniger und einem Schmelzpunkt von 15°C oder mehr enthält, und ein Gehalt der Komponente (C1) in einem Bereich von 10 Massen-% bis 50 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Komponente (C), liegt.
Flussmittel-Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, in der die Komponente (B1) eine Dicarbonsäure mit 20 Kohlenstoffatomen enthält.
Flussmittel-Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, in der die Komponente (C1) mindestens einen Bestandteil enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol und 2,5-Dimethyl-2,5-hexandiol besteht.
Flussmittel-Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, in der der Gehalt der Komponente (D) in einem Bereich von 2 Massen-% bis 20 Massen-%, bezogen auf 100 Massen-% der Flussmittel-Zusammensetzung, liegt.
Flussmittel-Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, die außerdem Polyisobutylen enthält.
Lötmittel-Zusammensetzung, enthaltend: die Flussmittel-Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2; und (E) Lötmittel-Pulver.
Elektronische Leiterplatte umfassend einen Teil, der unter Verwendung der Lötmittel-zusammensetzung gemäß Anspruch 6 gelötet wurde.