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[TECHNISCHES GEBIET]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lötpaste, die durch Mischen von Flussmittel mit Lotpulvern hergestellt wird, und betrifft insbesondere eine Lötpaste mit einer hemmenden Wirkung in Bezug auf die Trennung des Flussmittels, die in einem Ausstoßverfahren verwendet werden und mit der Rückstandsfreiheit des Flussmittels erzielt werden kann.
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[HINTERGRUND]
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< Verfahren zum Zuführen von Lötpaste>
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Bei einem Oberflächenmontageverfahren (SMT), bei dem Chipteile auf einem Substrat oder dergleichen, auf das Lötpaste aufgebracht worden ist, montiert werden und Lot in einem Reflow-Verfahren geschmolzen wird, um diese elektrisch zu verbinden, beginnt ein erster Schritt bei einem Verbindungsschritt für den Zusammenbau eines elektronischen Substrats und elektronischer Bauteile damit, dass eine geeignete Menge an Lötpaste, die durch Mischen von Lotpulvern mit dem Flussmittel hergestellt wird, an einer Verbindungsstelle zugeführt wird.
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Bei den Verfahren zum Zuführen von Lötpaste an der Verbindungsstelle ist ein Verfahren, das als Siebdruck bezeichnet wird, üblich. 7A, 7B, 7C, 7D, 7E und 7F sind Abbildungen, die ein Beispiel eines Siebdruckverfahrens zeigen. Bei dem Siebdruckverfahren, wie in 7A gezeigt, sind ein Schirm 104, der aus einer Stahlplatte hergestellt ist, in welche Öffnungen 103 geformt sind, wobei diese an Elektroden 102 auf einem Substrat 101 ausgerichtet sind, und das Substrat 101 eng miteinander in Kontakt, wie in 7B gezeigt.
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Indem ein Rakel 105 entlang einer Richtung eines Pfeils F geschoben wird, wobei es mit dem Schirm 104 in engem Kontakt steht, wie in 7D gezeigt, während die Lötpaste S auf den Schirm 104 aufgebracht wird, wie in 7C gezeigt, wird die Lötpaste S in die Öffnungen 103 gefüllt. Anschließend wird die Lötpaste S durch Abkratzen der überschüssigen Lötpaste S unter Verwendung des Rakels 105 nur in die Öffnungen 103 des Schirms 104 gefüllt, wie in 7E gezeigt.
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Danach wird durch das Trennen des Schirms 104 und des Substrats 101 voneinander, wie in 7F gezeigt, die in die Öffnungen 103 des Schirms 104 gefüllte Lötpaste S auf eine Seite des Substrats 101 überführt.
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Das Verfahren zum Zuführen von Lötpaste durch Siebdruck wurde als ein Verfahren bekannt, mit welchem die Lötpaste zu einem niedrigsten Preis präzise zugeführt werden kann, wenn die Substrate gleichen Typs nacheinander gefertigt werden. Es hat auch seinen Stand als Verfahren behalten, mit welchem die Lötpaste einem gelöteten Abschnitt, der extrem minimiert und mit der Kompaktheit des Substrats verengt wurde, zugeführt werden konnte. Um den Siebdruck durchzuführen, muss das Objekt jedoch eben sein.
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Bei den Verfahren zum Zuführen von Lötpaste wird auch das Verfahren, das Ausstoßverfahren genannt wird, verwendet. 8 ist eine Abbildung, die ein Beispiel des Ausstoßverfahrens zeigt. Bei dem Ausstoßverfahren wird eine Spritze 106 mit der Lötpaste S gefühlt und die Lötpaste S wird auf die Elektroden 102 eines Substrats 101 aufgetragen, indem die Lötpaste S aus einer Düse 107, die an einer Spitze der Spritze 106 befestigt ist, unter Verwendung von Druckluft oder dergleichen ausgestoßen wird.
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Das Ausstoßverfahren, das sich vom Siebdruckverfahren unterscheidet, hat den Vorteil, dass ein Objekt, das zugeführt werden soll, nicht eben zu sein braucht und es möglich ist, die Lötpaste zuzuführen, um das Objekt, das irgend eine stereoskopische Struktur aufweist, zu glätten, und auch um ihre Zuführungsmenge ohne Beschränkung zu ändern.
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Daher kann das Ausstoßverfahren in einem Schritt verwendet werden, bei dem Lötpaste auf einem Substrat, auf dem Komponenten, wie zum Beispiel ein integrierter Schaltkreis-Chip, montiert sind, aufgetragen wird. 9A, 9B, 9C und 9D sind Bewegungsschaubilder, die ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens eines elektronischen Bauteils darstellen.
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Wie in 9A gezeigt, wird die Lötpaste S von der Düse 107 auf ein Die-Bonden-Bauteil 111 eines Substrats 110 unter Verwendung des, wie unter 8 beschriebenen, Ausstoßverfahrens aufgebracht. Auf dem Die-Bonden-Bauteil 111 wird eine, nicht in der Figur gezeigte, Ni- Plattierschicht gebildet. Anschließend wird eine Komponente 112, wie zum Beispiel ein Leistungsbauteil, auf dem Die-Bonden-Bauteil 111, auf das die Lötpaste S aufgebracht worden ist, wie in 9B gezeigt, mittels Die-Bonden montiert. Eine Ni-Plattierschicht, die nicht in der Figur gezeigt ist, wird auch auf einer der Komponente 112 gebildet.
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Das Die-Bonden wird als ein Schritt des Lötens der Komponente 112 auf dem Die-Bonden-Bauteil 111 des Substrats 110 bezeichnet. Beim Die-Bonden wird die Komponente 112 auf dem Die-Bonden-Bauteil 111, auf das die Lötpaste S aufgebracht worden ist, montiert und in einem Reflow-Ofen gelötet.
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Das Leistungsbauteil benötigt Wärmeabfuhr von einer Lötschicht, weil es während des Betriebs aufheizt, weshalb bisher flussmittel-loses Löten durch vorgeformte Lote oder Drahtlote üblich war. Neuerdings kann aufgrund der Produktivität und der Kosten Lötpaste verwendet werden und für den Fall, dass Lötpaste verwendet wird, wird die Lötpaste unter Verwendung des Ausstoßverfahrens zugeführt.
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Wie in 9C gezeigt, ist die auf das Die-Bonden-Bauteil 111 gelötete Komponente112 so konfiguriert, dass ein Bonding-Pad 113 der Komponente 112 und eine Leitung 114 des Substrats 110 miteinander durch Drahtbonden verbunden werden.
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Das Drahtbonden wird verwendet, wenn die Komponente 112 und eine interne Schaltung oder ein externer Anschluss miteinander verbunden werden. Beim Drahtbonden wird ein Draht 115 aus Al oder ein Au-Draht etc. daran durch Vibrationen und Druck-Bonden mit Ultraschall verbunden.
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Wenn die Komponente 112 und die Leitung 114 durch Drahtbonden verbunden werden, wie in 9D gezeigt, werden die Komponente 112 und die Leitung 114 durch Harz geformt. Das Formen bezweckt mechanische Zuverlässigkeit, elektrische Zuverlässigkeit und Schutz auf dem gelöteten Bauteil und der Schaltung, wodurch die Komponente 112 und die Leitung 114 durch Epoxidharz 116 befestigt werden.
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< Flussmittel für Lötpasten>
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Das grundlegende Merkmal von Flussmittel für das Löten, das gebraucht wird, ist Kapazität genauso wie das Entfernen von Metalloxid, die Vermeidung von Reoxidation während der Schmelzzeit des Lotes und die Verringerung der Oberflächenspannung des Lotes. Wenn ein solches Flussmittel in der Lötpaste verwendet wird, muss das Flussmittel eine zusätzliche Eigenschaft besitzen, bei der die Lotpulver, die ein hohes spezifisches Gewicht aufweisen, und das Flussmittel vermischt und dispergiert werden und dann diese Lotpulver daran gehindert werden, durch Schwerkraft zu sedimentieren. Dies wird als eine hemmende Wirkung in Bezug auf die Trennung des Flussmittels bezeichnet.
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Wenn die hemmende Wirkung in Bezug auf die Trennung des Flussmittels schwach ist, schwimmt das Flussmittel auf, weil die in dem Flussmittel dispergierten Lotpulver sich durch ihr Eigengewicht absetzen. Wenn das Flussmittel sich aufgrund der Sedimentation der Lotpulver trennt, tritt jeder Konzentrationsunterschied des Flussmittels in der Lötpaste auf, so dass sie nicht stabil bereitgestellt werden kann. Selbst wenn die Trennung des Flussmittels auftritt, ist es jedoch möglich, einen solchen Trennungszustand des Flussmittels in seinen ursprünglichen Zustand durch Rühren der Lötpaste zurückzuführen.
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Im Falle des Siebdruckverfahrens, wie in 7A bis 7F gezeigt, tritt ein Phänomen des sogenannten „Rollens“ auf dem Schirm 104 auf, wenn das Rakel 105 geschoben wird, während es in engem Kontakt mit dem Schirm 104 steht, während die Lötpaste S auf den Schirm 104 während einer Zuführung der Lötpaste S, wie in den 7C bis 7E gezeigt, aufgebracht wird. Somit tritt die Trennung des Flussmittels nicht auf, so dass es unter Rühren zugeführt wird.
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Jedoch in dem Fall, in dem die Lötpaste S in die Spritze 106 wie bei dem in 8 gezeigten Ausstoßverfahren gefüllt wird, ist es unmöglich, die Lötpaste S zu rühren, wenn die Trennung des Flussmittels auftritt. Darüber hinaus, selbst wenn die Lötpaste S in der Spritze 106 gerührt wird, wird dadurch während des Rührens Luft in die Lötpaste S eingebracht. Dies führt dazu, dass ein Luftausstoß während des Ausstoßvorgangs auftritt.
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Daher muss das Flussmittel, das in der im Ausstoßverfahren angewendeten Lötpaste verwendet wird, ein Flussmittel mit hoher hemmender Wirkung in Bezug auf die Trennung des Flussmittels sein. Ferner veranlasst das Ausstoßverfahren dazu, ein System auszubilden, bei dem die mit der Lötpaste gefüllte Spritze unter Druck gesetzt wird und bei dem jeglicher Druckunterschied bewirkt, dass die Lötpaste verflüssigt wird, so dass, außer wenn das Flussmittel und die Lotpulver dieselbe Verflüssigungsrate haben, während der Verflüssigung der Lötpaste eine daraus ausgestoßene Menge instabil ist.
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<Flussmittelrückstand>
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Bestandteile des in der Lötpaste verwendeten Flussmittels umfassen einige Bestandteile, die nicht durch Erhitzen während des Lötens zerlegt und verdampft werden können, so dass sie nach dem Löten um den gelöteten Abschnitt als Flussmittelrückstand zurückbleiben. Wenn der Flussmittelrückstand zu Korrosionsaktivität führt, korrodiert es allmählich die gelöteten Abschnitte, so dass Kurzschlüsse durch Migration und /oder Abfallen des gelöteten Abschnitts durch Korrosion auftreten.
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Dementsprechend, obwohl es wünschenswert ist, den Flussmittelrückstand zur Verhinderung von Korrosion zu beseitigen, hat es sich oft ergeben, dass in einem allgemeinen Fall in Bezug auf das Löten des elektronischen Substrats, wenn jegliche Kosten für das Waschen in Betracht gezogen werden, Flussmittelmaterial mit schwacher Korrosionsstärke ausgewählt wird, nachdem die Zuverlässigkeit des Flussmittelrückstands überprüft worden ist und dann der Lötverbindungsvorgang ohne Entfernen jeglichen Rückstandes endet.
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Jedoch in einer elektronischen Vorrichtung, insbesondere der Vorrichtung, die das in 9B gezeigte Chip-Bonden aufweist, wie oben beschrieben, übt der Flussmittelrückstand einen schlechten Einfluss auf die Art des Drahtbondens und die Art des Formens in dem Post-Prozess aus. Es übt auch einen Einfluss auf die Isolierungszuverlässigkeit einer Schaltung aus. Ferner übt bei dem, wie in 9C gezeigten, Drahtbonden die Oberflächenkontamination des angeschlossenen Abschnitts einen Einfluss auf das Verbindungsverhalten davon aus.
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Daher ist das Drahtbonden auf dem mit dem Flussmittelrückstand bedeckten Pad unmöglich, wenn das Löten ohne Entfernen des Flussmittelrückstands endet. Insbesondere wenn es ein Bonding-Pad in der Nähe des Die-Bonden-Bauteils mit einer großen Lötfläche gibt, wird der Flussmittelrückstand von dem Die-Bonden-Bauteil ausgeworfen und fließt zu dem Bonding-Pad, so dass das Drahtbonden nicht vollständig ausgeführt werden kann.
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Außerdem, wenn es Schritte zum Aufbringens einer feuchtigkeitsbeständigen Beschichtung auf den gelöteten Abschnitt und zum Erhöhen der Festigkeit des gelöteten Abschnitts durch Unterfüllung gibt, und es einen Schritt des Formens durch Harz, wie in 9D gezeigt, gibt, werden der Flussmittelrücktand und sowohl das feuchtigkeitsbeständige Beschichtungsmittel als auch die Unterfüllung oder das geformte Epoxidharz miteinander an ihren Kontaktflächen aufgeschmolzen, so dass bei einigen Bauteile, die das feuchtigkeitsbeständige Beschichtungsmittel hemmen, Unterfüllung oder Aushärten des Harzes auftreten können. Ferner, wenn es Flussmittelrückstand gibt, führt es dazu, dass eine Haftung zwischen dem Harz und einer Leitungsflamme oder der gelöteten Komponente verschlechtert wird.
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Somit ist es in dem Herstellungsverfahren eines elektronischen Bauteils, bei dem Schritte des Lötens durch Die-Bonden und, als nachfolgende Schritte, Drahtbonden, Formen und dergleichen auftreten, notwendig, den Flussmittelrückstand zu reinigen. In diesem Fall ist Qualität der Reinigung des Flussmittelrückstands erforderlich.
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Daher wurde ein Flussmittel mit einer solchen Spezifikation wünschenswert, bei der die Komponenten des Flussmittels beim Löten verdampfen/sublimieren und der Flussmittelrückstand nach dem Löten immer näher an Null heranrückt. Das Mischen von Lötpaste mit Flussmittel, das Komponenten aufweist, die eine solche Eigenschaft haben, wurde vorgeschlagen (siehe beispielsweise Patentdokument 1). Patentdokument 2 beschreibt eine Lötpaste mit feinen Löt- und Alkoholpartikel.
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[DOKUMENT ZUM STAND DER TECHNIK]
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[Patentdokument]
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- Patentdokument 1: JP 2004 - 025 305 A
- Patentdokument 2: JP H02 - 290 693 A
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[ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG]
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[Durch die Erfindung zu lösende Probleme]
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Viele Arten von Lötpasten, bei denen der Flussmittelrückstand nach dem Löten nicht zurückbleibt, wurden vorgeschlagen, jedoch sind sie alle auf die Verwendung im Siebdruck beschränkt. Dies liegt daran, dass ihre Entwicklung auf den Zweck der Massenproduktion elektronischer Substrate oder Bauteile einer festen Spezifikation gerichtet ist.
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Andererseits, wenn ein Objekt, dem die Lötpaste zugeführt wird, keine Ebene ist, sondern eine feste geometrische Struktur hat, ist es unmöglich, die Lötpaste unter Verwendung des Siebdrucks zuzuführen und es ist notwendig, das Ausstoßverfahren anzuwenden, um die Lötpaste einem solchen Objekt zuzuführen.
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Jedoch ist ein höheres Fettsäureamid, das dem Flussmittel als thixotropes Mittel in Patendokument 1 zugesetzt wird, bei der Verbesserung der Eigenschaft des Fließvermögens als Viskositätsmodifizierungsmittel wirksam und hat einen derartigen Effekt, dass es während der Erhitzungsdauer nicht in einen Rückstand zerlegt wird. Es hat jedoch eine schlechte Wirkung als Antiabsetzmittel der Lotpulver.
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Wenn die beim Siebdruck zu verwendende Lötpaste dementsprechend, wie in Patentdokument 1 beschrieben, bei dem Ausstoßverfahren verwendet wird und von einer Spritze, die damit gefüllt worden ist, ausgestoßen wird, wird eine ausgestoßene Menge davon instabil, wenn sie kontinuierlich ausgestoßen wird, weil die hemmende Wirkung in Bezug auf die Trennung des Flussmittels schwach ist, und das Ausstoßen stoppt plötzlich, weil die Lotpulver die Düse verstopfen.
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Die vorliegende Erfindung löst solche Instabilität des Ausstoßens und das plötzliche Verstopfen der Düse und hat die Aufgabe, eine Lötpaste bereitzustellen, die Rückstandsfreiheit durch Zersetzen des Flussmittels durch Erhitzen während des Lötens realisiert.
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[Mittel zur Lösung der Probleme]
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Die für das Flussmittel für die Lötpaste verwendeten Materialien, die die Eigenschaft besitzen, nach dem Erhitzen durch Reflow-Löten rückstandsfrei zu werden, wurden aus Materialien ausgewählt, die beim Erhitzen verdampfen/sublimieren. Die Erfinder haben das Flussmittel tatsächlich hergestellt, um die Lötpaste zu bilden und füllten Ausstoßgeräte damit. Sie überwachten die ausgestoßene Menge davon, indem sie die Geräte zeitweise unter Druck setzten. Außerdem suchten sie nach der Kombination des Flussmittels, die die Düse beim Ausstoßen nicht verstopft ist und dessen ausgestoßene Menge stabil ist.
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Dementsprechend haben die Erfinder eine Lötpaste gefunden, die jegliches stabiles Ausstoßen verwirklichen kann unter Verwendung sowohl der Wirkung des Anti-Absetzens der Lotpulver durch Polyalkyl-Methacrylat und der Wirkung, die Fließfähigkeit der Lötpaste durch Stearinsäureamid zu erhöhen, wenn die Spritze mit Druck beaufschlagt wird. Diese Lötpaste hat zusätzlich die Eigenschaft des rückstandsfreien Flussmittels nach dem Löten der Lötpaste, die für das Ausstoßverfahren, bei dem die Zuführung der Lötpaste ohne Schirm frei gesteuert werden kann, geeignet ist.
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Diese Erfindung betrifft eine Lötpaste gemäß Anspruch 1 sowie eine Verwendung der Lötpaste bei einem Ausstoßverfahren gemäß Anspruch 3.
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Es ist bevorzugt, dass die Lötpaste das Flussmittel von nicht weniger als 11 Gew.-% und weniger als 13 Gew.-% enthält.
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[Wirkungen der Erfindung]
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Die Lötpaste gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, Rückstandsfreiheit zu realisieren, weil das Flussmittel zersetzt wird oder verdampft durch Erhitzen beim Reflow-Löten, damit kein Flussmittelrückstand zurückbleibt. Darüber hinaus ist es möglich, die ausgestoßene Menge davon stabil zu halten, wenn es unter Verwendung des Ausstoßverfahrens zugeführt und ausgestoßen wird, indem die Eigenschaft so aufrechterhalten wird, dass das Flussmittel nach dem Reflow keine Rückstände aufweist, indem verhindert wird, dass die Lotpulver sich absetzen und indem die gewünschte Viskosität gehalten wird. Dadurch kann jede Anwendungsposition und jede ausgestoßene Menge der Lötpaste verändert werden, so dass es möglich ist, ein Herstellungsverfahren kostengünstig für den Zeitpunkt der Montage elektronischer Substrate und elektronischer Bauteile mit verschiedenen Spezifikationen zur Verfügung zu stellen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Darstellung, die Beispiele der Zusammensetzungen der Lötpaste gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
- 2 ist ein Diagramm, das die Veränderung von Flussmittelgehalt und ausgestoßener Menge der Lötpaste zeigt.
- 3 ist ein Diagramm, das die Veränderung von Flussmittelgehalt und ausgestoßener Menge der Lötpaste zeigt.
- 4 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Flussmittelgehalt, den Teilchengrößen der Lotpulver und der Viskosität der Lötpaste zeigt.
- 5 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Flussmittelgehalt, den Teilchengrößen der Lotpulver und der ausgestoßene Menge der Lötpaste zeigt.
- 6 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen der Viskosität der Lötpaste und der ausgestoßene Menge der Lötpaste zeigt.
- 7A ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines Siebdruckverfahrens zeigt.
- 7B ist eine Darstellung, die das Beispiel des Siebdruckverfahrens zeigt.
- 7C ist eine Darstellung, die das Beispiel des Siebdruckverfahrens zeigt.
- 7D ist eine Darstellung, die das Beispiel des Siebdruckverfahrens zeigt.
- 7E ist eine Darstellung, die das Beispiel des Siebdruckverfahrens zeigt.
- 7F ist eine Darstellung, die das Beispiel des Siebdruckverfahrens zeigt.
- 8 ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines Ausstoßverfahrens zeigt.
- 9A ist Bewegungsschaubild eines Beispiels eines Herstellungsverfahrens eines elektronischen Bauteils.
- 9B Bewegungsschaubild des Beispiels des Herstellungsverfahrens eines elektronischen Bauteils.
- 9C ist Bewegungsschaubild des Beispiels des Herstellungsverfahrens eines elektronischen Bauteils.
- 9D ist Bewegungsschaubild des Beispiels des Herstellungsverfahrens eines elektronischen Bauteils.
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[AUSFÜHRUNGSFORM ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG]
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Die Lötpaste gemäß der Ausführungsform wird durch Mischen von Flussmittel mit Lotpulvern hergestellt. Das in der Lötpaste enthaltene Flussmittel enthält Methacrylat-Polymer als thixotropes Mittel, um zu verhindern, dass die Lotpulver sich absetzen. Als Methacrylat-Polymer ist Polyalkyl-Methacrylat mit Alkylgruppen bevorzugt. Zusätzlich enthält es, als Viskositätsmodifizierungsmittel, Stearinsäureamid. Legierungszusammensetzungen der zu mischenden Lotpulver sind nicht im Besonderen beschränkt.
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Das Mischen der Lötpaste aus Flussmittel, zu dem Polyalkyl-Methacrylat hinzugefügt wird, mit Lotpulvern verhindert, dass die Lotpulver sich bei normaler Temperatur, wie beispielsweise Raumtemperatur, absetzen. In einem Fall, in dem die Lötpaste in dem Ausstoßverfahren verwendet wird, selbst wenn die Lötpaste in eine Spritze gefüllt wird und nicht gerührt werden kann, wird die Trennung des Flussmittels und der Lotpulver verhindert.
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Polyalkyl-Methacrylat verdampft in dem Erhitzungsvorgang während des Lötens und nach dem Löten, Polyalkyl-Methacrylat bleibt im Wesentlichen nicht bestehen und kann rückstandsfrei realisiert werden. Der notwendige Zeitraum, der für das Verdampfen von Polyalkyl-Methacrylat in dem Löten-Erhitzungsprozess notwendig ist, weicht je nach dem Gehalt an Polyalkyl-Methacrylat, das dem Flussmittel zugesetzt wird, ab.
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Darüber hinaus wird auf die ausgestoßene Menge an Lötpaste, wenn die Lötpaste in dem Ausstoßverfahren, wie in 8 gezeigt, verwendet wird, Einfluss durch die hemmende Wirkung in Bezug auf die Trennung der Lotpulver und des Flussmittels und durch die Viskosität der Lötpaste ausgeübt. Demnach ändert sich die Viskosität der Lötpaste durch den Gehalt an Stearinsäureamid, die zu dem Flussmittel zugegeben wird. Die Viskosität der Lötpaste ändert sich auch durch den Gehalt des Flussmittels in der Lötpaste und die Teilchengrößen der Lotpulver.
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Die ausgestoßene Menge der Lötpaste neigt dazu, in dem Fall zuzunehmen, in dem die Viskosität der Lötpaste weniger ist als verglichen mit dem Fall, in dem die Viskosität der Lötpaste höher ist. Je mehr der Flussmittelgehalt in der Lötpaste zunimmt, desto geringer wird die Viskosität der Lötpaste. Die Zeit, bis es keinen Rückstand mehr gibt, wird jedoch mehr, wenn der Flussmittelgehalt zunimmt. Zusätzlich ist es unmöglich, die Trennung der Lotpulver und des Flussmittels zu hemmen, wenn die Viskosität der Lötpaste zu niedrig ist.
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Darüber hinaus ist es bereits bekannt, dass, in einem Fall des Lötens, bei dem die Lötpaste verwendet wird, wenn der Flussmittelgehalt gering ist, der Rückgang während des Erhitzens zurückgehalten wird und die Lücken, die in dem Verbindungsabschnitt nach dem Löten zurückbleiben, weniger werden. Dementsprechend ist es notwendig, jegliche Zusammensetzungen des Flussmittels herauszufinden, die die Stabilität des Ausstoßens in dem Fall sicherstellen, in dem die Lötpaste in dem Ausstoßverfahren in einem Bereich verwendet wird, in dem der Flussmittelgehalt so gering wie möglich ist.
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1 ist eine Darstellung, die beispielhafte Zusammensetzungen der Lötpaste gemäß dieser Ausführungsform zeigt. 1 stellt den Gehalt an Polyalkyl-Methacrylat, den Gehalt an Stearinsäure-Amid und die Viskosität der Lötpaste bei Kombinationen des festgesetzten Gehalts an Polyalkyl-Methacrylat und des festgesetzten Gehalts an Stearinsäureamid dar.
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In der Lötpaste gemäß der Ausführungsform, unter Berücksichtigung der erforderlichen Zeit für die Verdampfung von Polyalkyl-Methacrylat in dem Erhitzungsvorgang beim Löten, ist es bevorzugt, dass der Gehalt an Polyalkyl-Methacrylat in dem Flussmittel nicht weniger als 1,0% und weniger als 2,0% ist, um die hemmende Wirkung in Bezug auf die Trennung der Lotpulver und des Flussmittels durch Zusatz von Polyalkyl-Methacrylat zu erhalten.
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Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass der Gehalt an Stearinsäureamid in dem Flussmittel nicht weniger als 5,0% und weniger als 15,0% ist, um die Fließfähigkeit der Lötpaste zu erhöhen.
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Ferner, angesichts der Unterdrückung der Trennung des Flussmittels und der Lotpulver und der Sicherung der ausgestoßenen Menge der Lötpaste in dem Fall der Anwendung des Ausstoßverfahrens, ist es bevorzugt, dass die Viskosität der Lötpaste nicht weniger als 50 Pa·s und weniger als 150 Pa·s ist.
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Dann, wenn der Gehalt an Polyalkyl-Methacrylat in dem Flussmittel nicht weniger als 1,0% und weniger als 2,0% und der Gehalt an Stearinsäureamid darin nicht weniger als 5,0% und weniger als 15,0% sind, werden der Gehalt an Polyalkyl-Methacrylat und der Gehalt an Stearinsäureamid so gewählt, dass die Viskosität der Lötpaste nicht weniger als 50 Pa·s und weniger als 150 Pa·s wird. Der Bereich, der in 1 durch durchgezogene Linien dargestellt ist, zeigt einen optimalen Bereich, der die Bedingungen erfüllt, unter denen das Ausstoßen, wenn das Ausstoßverfahren verwendet wird, und die Realisierung der Rückstandsfreiheit durch Erhitzen während des Lötens möglich sind.
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Eine Lötpaste gemäß der Ausführungsform gewährleistet eine gewünschte Ausgestoßene Menge der Lötpaste durch Verhindern des Verstopfens der Düse für einen Fall, dass das Ausstoßverfahren verwendet wird. Eine Lötpaste gemäß der Ausführungsform realisiert auch die Rückstandsfreiheit durch Verwendung des Flussmittels, das Komponenten aufweist, die in dem Erhitzungsvorgang während des Lötens verdampfen.
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Wenn das Flussmittel bei dem Erhitzungsvorgang während des Lötens verdampft/sublimiert, verlieren hier während der Auflösungszeit des Lots alle Funktionen, die das Flussmittel hat, wie Zersetzung und Entfernung des Metalloxids, Verhinderung der Re-Oxidation in der Auflösungszeit des Lots und Verringerung der Oberflächenspannung des Lots. Daher wird die Lötbarkeit des Flussmittels unzureichend. Aus diesem Grund ist ein Zustand in dem Reflow-Ofen bei dem Erhitzungsvorgang während des Lötens eine nicht-oxidierende Atmosphäre oder eine schwach reduzierende Atmosphäre, die nicht im Explosionsbereich liegt (5% H2O oder weniger).
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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<Verhältnis zwischen Flussmittelgehalt und ausgestoßener Menge der Lötpaste>
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Flussmittelarten der Zusammensetzung
1 bis Zusammensetzung
3, mit Zusammensetzungen, die in der folgenden Tabelle 1 gezeigt sind, wurden gemischt. Neun Typen A bis I der in Tabelle 2 gezeigten Lötpaste wurden durch Mischen jeder der Flussmittelarten der Zusammensetzung
1 bis Zusammensetzung
3 mit dem Lotpulvern (Sn-3Ag-0,5Cu, Teilchengrößen: 25 bis 36 µm) hergestellt, so dass der Gehalt an Flussmittel jeder der Arten 10%, 11% oder 12% ist. Dann wurden sie in einem Fall, in dem die Lötpaste in dem Ausstoßverfahren verwendet wird, in Bezug auf das Verhältnis zwischen dem Flussmittelgehalt und der ausgestoßene Menge an Lötpaste verglichen.
[Tabelle 1]
| | ZUSAMMENSETZUNG 1 | ZUSAMMENSETZUNG 2 | ZUSAMMENSETZUNG 3 |
| FLÜCHTIGER VERDICKER | 30% | 30 % | 30% |
| TRIMETHYLOLPROPAN | 30% | 30% | 30% |
| STEARINSÄUREAMID | 5% | 5% | 5% |
| POLYALKYL-METHACRYLAT | 0% | 1% | 2% |
| 1,2,6-HEXANTRIOL | 10% | 10% | 10% |
| OCTANDIOL | 24,5% | 24% | 23% |
[Tabelle 2]
| | ZUSAMMENSETZUNG 1 | ZUSAMMENSETZUNG 2 | ZUSAMMENSETZUNG 3 |
| FLUSSMITTELGEHALT, 10% | LÖTPASTE A | LÖTPASTE B | LÖTPASTE C |
| FLUSSMITTELGEHALT, 11% | LÖTPASTE D | LÖTPASTE E | LÖTPASTE F |
| FLUSSMITTELGEHALT, 12% | LÖTPASTE G | LÖTPASTE H | LÖTPASTE I |
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Verschiedene Arten der oben beschriebenen Lötpaste wurden in die Spritze gefüllt. Sie wurden kontinuierlich ausgestoßen unter den Bedingungen, die unten gezeigt sind, und die Veränderung der ausgestoßenen Menge wurde überwacht.
- Düse: Innendurchmesser von 0,72 mm ø (Durchmesser)
- Ausstoßdruck: 0,2 MPa·s
- Ausstoßzeit: 0,5 s
- Intervall: 0,5 s
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2 ist ein Diagramm, das die Veränderung des Flussmittelgehalts und der ausgestoßenen Menge der Lötpaste zeigt. Wie in dem Diagramm von 2 gezeigt, war die Düse in der Lötpaste, die jede der Flussmittelarten mit den Zusammensetzungen von Tabelle 1 beinhaltet, innerhalb von fünf Stunden vom Beginn des Ausstoßens verstopft, mit Ausnahme der Lötpaste I, bei der der Flussmittelgehalt mit der Zusammensetzung 3 12% war, und konnte dann nicht ausgestoßen werden.
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Wie in dem Diagramm von 2 gezeigt, wenn der Flussmittelgehalt in der Lötpaste erhöht wird, ist die Zeit, bis die Düse verstopft ist, tendenziell länger. Zusätzlich ist in den Zusammensetzungen des Flussmittels, die Zeit, bis die Düse verstopft ist, tendenziell bei der Zusammensetzung 2 und der Zusammensetzung 3, die Polyalkyl-Methacrylat enthält, länger als bei der Zusammensetzung 1, die kein Polyalkyl-Methacrylat enthält.
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Lötpaste A bis Lötpaste C , bei denen der Flussmittelgehalt 10% ist, werden von der Flussmittelkomponente nicht stark beeinflusst und bei jeder der Flussmittelarten mit der Zusammensetzung 1 bis Zusammensetzung 3, ist die Zeit, bis die Düse verstopft, tendenziell verkürzt.
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Aus diesem Grund wurde erkannt, dass der Flussmittelgehalt in der Lötpaste nicht weniger als 11% betragen darf, um die Lötpaste stabil von der Düse auszustoßen.
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<Verhältnis zwischen Flussmittelkomponente und ausgestoßener Menge der Lötpaste>
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Flussmittelarten der Zusammensetzung
4 bis
7 mit den wie in der folgenden Tabelle 3 gezeigten Zusammensetzungen wurden gemischt. Vier in Tabelle 4 gezeigte Typen
J bis
M der Lötpaste wurden durch Mischen jeder der Flussmittelarten der Zusammensetzung
4 bis Zusammensetzung
7 mit den Lotpulvern (Sn-3Ag-0,5Cu, Teilchengrößen: 25 bis 36 µm) hergestellt, so dass der Gehalt jeder der Flussmittelarten 11% ist, basierend auf dem oben erwähnten Untersuchungsergebnis. Dann wurde die Ausstoß-Prüfung unter der oben erwähnten Bedingung durchgeführt und in dem Fall, in dem die Lötpaste in dem Ausstoßverfahren verwendet wurde, wurden sie in Bezug auf das Verhältnis zwischen Flussmittelkomponente und ausgestoßene Menge der Lötpaste verglichen.
[Tabelle 3]
| | ZUSAMMENSETZUNG 4 | ZUSAMMENSETZUNG 5 | ZUSAMMENSETZUNG 6 | ZUSAMMENSETZUNG 7 |
| FLÜCHTIGER VERDICKER | 20% | 20% | 20% | 30% |
| TRIMETHYLOLPROPAN | 30% | 30% | 30% | 30% |
| STEARINSÄUREAMID | 10% | 10% | 15% | 15% |
| POLYALKYL-METHACRYLAT | 1% | 2% | 1% | 2% |
| 1,2,6-HEXANTRIOL | 10% | 10% | 10% | 10% |
| OCTANDIOL | 29% | 28% | 24% | 23% |
[Tabelle 4]
| | ZUSAMMENSETZUNG 4 | ZUSAMMENSETZUNG 5 | ZUSAMMENSETZUNG 6 | ZUSAMMENSETZUNG 7 |
| FLUSSMITTELGEHALT, 11% | LÖTPASTE J | LÖTPASTE K | LÖTPASTE L | LÖTPASTE M |
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3 ist ein Diagramm, das eine Veränderung der Flussmittelkomponenten und der ausgestoßenen Menge der Lötpaste zeigt. Wie in 3 gezeigt, gab es keine Lötpaste, die die Düse während der vorbestimmten Zeit kontinuierlicher Ausstoßung verstopfte; in diesem Beispiel fünf Stunden. Es ist denkbar, dass dies auf einer Wirkung des Stearinsäure-Amids als Schmiermittel zusätzlich zu der hemmenden Wirkung in Bezug auf die Trennung des Flussmittels und der Lötpaste durch Polyalkyl-Methacrylat beruht.
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Andererseits rührte ein deutlicher Unterschied in der durchschnittlichen ausgestoßenen Menge von den Zusammensetzungen des Flussmittels her. Es ist denkbar, dass dies darin gründet, dass die Viskosität der Lötpaste schnell ansteigt, wenn eine große Menge des Stearinsäure-Amids dem Flussmittel hinzugefügt wird, aber die Viskosität abnimmt, wenn ihm eine geringe Menge des Stearinsäure-Amids hinzugefügt wird.
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Indem diese Punkte berücksichtigt wurden, wurde herausgefunden, dass Arten ausstoßbarer Lötpaste die Arten der Lötpaste J bis Lötpaste L sind, die Flussmittelarten mit der Zusammensetzung 4 bis Zusammensetzung 6 verwenden, jedoch die Lötpaste M, bei der das Flussmittel der Zusammensetzung 7 verwendet wird, zum Ausstoßen ungeeignet ist, weil die ausgestoßene Menge zu gering ist.
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<Verhältnis zwischen Flussmittelgehalt, Teilchengrößen der Lotpulver und ausgestoßener Menge der Lötpaste>
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Basierend auf den obigen Ergebnissen wurden neun Typen
N bis
V der Lötpaste hergestellt, bei welchen das Flussmittel der Zusammensetzung
4, das einen Gehalt an Polyalkyl-Methacrylat von 1% und einen Gehalt an Stearinsäure-Amid von 10% hat und unter der Bedingung die größte ausgestoßene Menge der Lötpaste zur Folge hatte, die den in der folgenden Tabelle 5 gezeigten Gehalt hatten und bei welchen die Teilchengrößen der Lotpulver (Sn-3Ag-0,5Cu) in der folgenden Tabelle 5 gezeigt werden. Dann wurde die Ausstoß-Prüfung unter der oben erwähnten Bedingung durchgeführt und in dem Fall, in dem die Lötpaste in dem Ausstoßverfahren verwendet wurde, wurden sie in Bezug auf das Verhältnis zwischen Flussmittelgehalt, Teilchengrößen der Lotpulver und ausgestoßener Menge der Lötpaste verglichen.
[Tabelle 5]
| | LOT-TEILCHENGRÖßEN 5-15 µm | LOT-TEILCHENGRÖßEN 15-25 µm | LOT-TEILCHEN GRÖßEN 25-36 µm |
| FLUSSMITTELGEHALT, 11% | LÖTPASTE N | LÖTPASTE O | LÖTPASTE P |
| FLUSSMITTELGEHALT, 12% | LÖTPASTE Q | LÖTPASTE R | LÖTPASTE S |
| FLUSSMITTELGEHALT, 13% | LÖTPASTE T | LÖTPASTE U | LÖTPASTE V |
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4 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Flussmittelgehalt, den Teilchengrößen der Lötpulver und der Viskosität der Lötpaste zeigt. Wie in 4 gezeigt, zeigt die Viskosität der Lötpaste die Tendenz, abzunehmen, wenn der Flussmittelgehalt in der Lötpaste steigt. Außerdem zeigt die Viskosität der Lötpaste die Tendenz, zuzunehmen, wenn die Teilchengröße der Lotpulver gering wird.
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5 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Flussmittelgehalt, der Teilchengrößen der Lotpulver und der ausgestoßenen Menge an Lötpaste zeigt. Wie in 5 gezeigt, zeigt die ausgestoßene Menge an Lötpaste die Tendenz, zuzunehmen, wenn der Flussmittelgehalt steigt. Außerdem zeigt die ausgestoßene Menge an Lötpaste die Tendenz, zuzunehmen, wenn die Teilchengröße der Lotpulver groß wird. Aufgrund dessen, zusammen mit dem in 4 gezeigten Ergebnis, zeigt die ausgestoßene Menge an Lötpaste die Tendenz, zuzunehmen, wenn die Viskosität der Lötpaste abnimmt.
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Es soll angemerkt werden, dass in 5 die Daten der Lötpaste V, bei der die Teilchengrößen der Lotpulver 25 bis 36 µm betragen und der Flussmittelgehalt 13% beträgt, fehlen. Der Grund dafür liegt darin, dass die Viskosität der Lötpaste zu niedrig ist und das Flussmittel von der Lötpaste vor der Durchführung der Ausstoß-Prüfung abgetrennt wird und die Ausstoß-Prüfung daher unmöglich wird.
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6 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen der Viskosität der Lötpaste und der mittleren ausgestoßenen Menge an Lötpaste zeigt. Wie in 6 gezeigt, wird deren mittlere ausgestoßene Menge 1 mg oder weniger, wenn die Viskosität der Lötpaste 150 Pa·s oder mehr wird, was für den Ausstoßvorgang nicht geeignet ist, da die ausgestoßene Menge zu gering ist. Andererseits, wenn die Viskosität der Lötpaste weniger als 50 Pa·s wird, tritt das Problem auf, dass zum Beispiel die Düse durch das oben erwähnte Phänomen der Trennung des Flussmittels verstopft, was für den Ausstoßvorgang auch ungeeignet ist.
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Gemäß den obigen Ergebnissen wurde erkannt, dass der optimale Viskositätsbereich der Lötpaste 50 bis 150 Pa·s beträgt. Darüber hinaus wurde erkannt, dass bei dem Flussmittel der Zusammensetzung mit dem Gehalt an Polyalkyl-Methacrylat von nicht weniger als 1,0% und weniger als 2,0% und dem Gehalt an Stearinsäureamid von nicht weniger als 5,0% und weniger als 15,0% der Bereich, der durch die durchgezogenen Linien in 1 gezeigt wird, der optimale Bereich ist, der die Bedingung so erfüllt, dass es möglich ist, die Lötpaste auszustoßen, wenn sie in dem Ausstoßverfahren verwendet wird, und die Rückstandsfreiheit durch den Erhitzungsvorgang während des Lötens realisiert wird, indem der Gehalt an Polyalkyl-Methacrylat und der Gehalt an Stearinsäureamid so gewählt wurde, dass die Viskosität der Lötpaste nicht kleiner als 50 Pa·s und weniger als 150 Pa·s wird.
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[INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT]
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Die Lötpaste gemäß der Erfindung ist auf die Zuführung im Ausstoßverfahren anwendbar, weil es möglich ist, die Sedimentation der Lotpulver zu verhindern und die Rückstandsfreiheit des Flussmittels nach dem Löten zu realisieren.
