JP2000061689A - はんだペースト、はんだ付け方法および表面実装型電子装置 - Google Patents

はんだペースト、はんだ付け方法および表面実装型電子装置

Info

Publication number
JP2000061689A
JP2000061689A JP10241863A JP24186398A JP2000061689A JP 2000061689 A JP2000061689 A JP 2000061689A JP 10241863 A JP10241863 A JP 10241863A JP 24186398 A JP24186398 A JP 24186398A JP 2000061689 A JP2000061689 A JP 2000061689A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acid
solder paste
organic acid
solder
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10241863A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3785435B2 (ja
Inventor
Akira Tanahashi
棚橋　　昭
Norihisa Imaizumi
典久 今泉
Seiji Shibata
誠治 柴田
Eiichi Sudo
栄一 須藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tamura Kaken Corp
Denso Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Tamura Kaken Corp
Denso Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tamura Kaken Corp, Denso Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Tamura Kaken Corp
Priority to JP24186398A priority Critical patent/JP3785435B2/ja
Priority to US09/384,226 priority patent/US6488781B1/en
Publication of JP2000061689A publication Critical patent/JP2000061689A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3785435B2 publication Critical patent/JP3785435B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3612—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents
    • B23K35/3618—Carboxylic acids or salts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244—Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • B23K35/025—Pastes, creams, slurries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3612—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3485—Applying solder paste, slurry or powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • B23K35/262—Sn as the principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10954—Other details of electrical connections
    • H05K2201/10977—Encapsulated connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
    • H05K2203/1163—Chemical reaction, e.g. heating solder by exothermic reaction
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/12—Using specific substances
    • H05K2203/122—Organic non-polymeric compounds, e.g. oil, wax, thiol

Abstract

(57)【要約】 【課題】印刷性を高める添加剤を加えても絶縁性と濡れ
性が所定のレベルを維持できるはんだペースト、はんだ
付け方法および表面実装型電子装置を提供する。 【解決手段】セラミック基板１の上面の電極２，３の上
にはんだペーストを塗布する。はんだペーストは、金属
粉末と、有機酸と、ＯＨ基を２個以上有するアルコール
とを含んでいる。セラミック基板１の上に実装する電子
部品６を配置し、電子部品６の電極（バンプ）をはんだ
ペーストに接触させる。リフロー炉の中に入れ、窒素雰
囲気下において、はんだのリフローを行う。配線パター
ンにおける電極２，３と電子部品６がはんだ９，１０に
より接合される。セラミック基板１の上における電極
２，３の周囲にはエステル膜１１，１２，１３，１４が
生成され、このエステル膜１１，１２，１３，１４によ
り、高い絶縁信頼性が確保される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、はんだペース
ト、はんだ付け方法および表面実装型電子装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は、特開平９−９４６９１号公
報に記載のように、はんだペーストのフラックスのベー
ス成分としてＯＨ基を２個以上含有する多価アルコール
材料で構成することを提案している。詳しくは、ベース
剤としてロジンを、活性剤としてアミンハロゲン塩を使
用するとリフロー後に当該ベース剤と活性剤が残り、
（i)１００μｍ程度の狭い電極間距離しかとれない場合
の絶縁不足、(ii)実装部品が外気に触れる環境で使用さ
れる場合の腐食、(iii) 実装部品をシリコーンゲルで封
止する場合のシリコーンゲルが硬化しない、といった問
題がある。そこで、蒸発揮発性の材料として多価アルコ
ールをフラックスのベース剤として使用することとし
た。また、この場合において、多価アルコールとして特
定のアルコールを選択すると、その材料がもつ還元力に
より活性剤を添加しなくても十分な濡れ性を確保でき
る。
【０００３】このような背景の元において、連続印刷性
を更に向上させたいという要求がある。そこで、多価ア
ルコールをフラックスのベース剤として使用したペース
ト材料に対し連続印刷・実装性をさらに向上させるた
め、粘調成分を添加することが考えられる。このとき、
活性力のない粘調成分を添加していくと、濡れ性が劣化
していくので、活性剤を微量添加することで、濡れ性が
改善できる。この際、ハロゲン系材料やアミン系材料を
活性剤として添加した場合、１００ミクロン間の絶縁信
頼性試験を行うと、マイグレーションにより絶縁信頼性
が劣化してしまう。この原因は、フラックスのベース成
分が蒸発する特殊な材料系で構成されているためであ
る。即ち、（I)残留する活性剤や（II）活性剤と酸化金
属との反応生成物（金属塩）を、溶解し保護するような
樹脂成分（ロジン）が無いため、この（I)，（II）の成
分が水分との関係において絶縁性を低下させるからであ
る。たとえ、活性剤を蒸発型の材料を選定しても、反応
生成物が絶縁信頼性を低下させるため、適正な活性剤の
選定が必要となった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、印刷性を高める添加剤を加えても絶縁性と濡れ性
が所定のレベルを維持できるはんだペースト、はんだ付
け方法および表面実装型電子装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載のはんだ
ペーストは、フラックスのベース剤として少なくともＯ
Ｈ基を２個以上有するアルコールを用いるとともに、フ
ラックスの活性剤として有機酸を含有し、かつ金属粉末
を混合させたことを特徴としている。
【０００６】請求項１２に記載のはんだ付け方法は、基
材の表面に形成した電極の上に、少なくともＯＨ基を２
個以上有するアルコールと、有機酸と、金属粉末と、を
混合したはんだペーストを塗布するとともに、その上に
実装部品の電極を配置する。そして、はんだリフローを
行い、基材の電極の上に実装部品をはんだ付けする。
【０００７】請求項１４に記載の表面実装型電子装置
は、表面に電極を形成した基材における電極の周辺部に
形成され、はんだリフローによるはんだ付けの際に、有
機酸およびその反応生成物の金属塩を相溶するエステル
膜を、備えたことを特徴とする。
【０００８】このように、有機酸を活性剤として添加す
ることにより印刷性改善のために添加した非還元性材料
を加えても濡れ性・印刷性に優れるとともに、はんだリ
フロー時に、金属粉末が触媒として機能して、はんだペ
ーストの酸とアルコールによるエステル化を行いつつ、
このエステルに有機酸およびその反応生成物の金属塩を
相溶させるので、絶縁性が向上する。
【０００９】ここで、請求項２に記載のように、請求項
１に記載のはんだペーストにおいて、前記アルコールと
して、トリメチロールプロパンまたはトリメチロールエ
タンからなるもの、即ち、３価のアルコールを用いる
と、実用上好ましいものとなる。
【００１０】また、請求項５に記載のように、前記有機
酸として、安息香酸、ｐ−メチル安息香酸、ｏ−メチル
安息香酸、ｐ−エチル安息香酸を少なくとも１種類含有
するはんだペーストを用いると、銀電極の上にフリップ
チップ等の電子部品を実装する際に、より好ましいもの
となる。
【００１１】また、請求項１３に記載のように、請求項
１２に記載のはんだ付け方法において、前記はんだリフ
ローを、非還元雰囲気下で行うようにすると、実用上好
ましいものになる。この非還元雰囲気とは、空気雰囲
気、不活性ガス（Ｎ2 、Ａｒ等）雰囲気、あるいは、特
定の水素雰囲気（例えば３００℃以下の低温での水素雰
囲気）を含むものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。図１〜図４には、本実
施形態における表面実装型電子装置の製造工程図を示
す。
【００１３】まず、図１に示すように、基材としてのセ
ラミック基板１を用意し、その上面に配線パターンを形
成する。図１では配線パターンにおける電極（ランド）
２，３が配置されている状態を示し、その間隔は１００
μｍ程度である。配線パターン（電極２，３）はＡｕ
（銅）またはＡｇ（銀）よりなる。
【００１４】そして、図２に示すように、配線パターン
における電極２，３の上に、はんだペースト４，５をメ
ッシュスクリーンによって印刷する。はんだペースト
４，５は、有機酸と、ＯＨ基を２個以上有するアルコー
ルと、金属粉末を含んでいる。より詳しくは、はんだペ
ースト４，５は、フラックスのベース剤として少なくと
もＯＨ基を２個以上有するアルコールを用いるととも
に、フラックスの活性剤として有機酸を含有し、かつ金
属粉末としてはんだ粉（少なくともＳｎを含有する金属
粉末）を混合させたものを用い、アルコールは、トリメ
チロールプロパンまたはトリメチロールエタンからな
り、３価のアルコールである。また、有機酸として、表
１に示すもの、即ち、安息香酸、ｏ−メチル安息香酸、
ｐ−メチル安息香酸、ｐ−エチル安息香酸、２−エトキ
シ安息香酸、ｐ−ｔ−Ｂｕ安息香酸、４−ｎ−ヘキシル
安息香酸、１−ナフトエ酸、２，４，６−トリメチル安
息香酸、ｍ−メチル安息香酸、ラウリン酸を、少なくと
も１種類含有するものを用いる。
【００１５】ここで、Ａｇ電極の場合には、有機酸は、
安息香酸、ｐ−メチル安息香酸、ｏ−メチル安息香酸、
ｐ−エチル安息香酸を少なくとも１種類含有するものと
する。
【００１６】
【表１】 さらに、図３に示すように、セラミック基板１の上に、
実装する電子部品６を配置し、電子部品６の電極（バン
プ）７，８をはんだペースト４，５に接触させる。そし
て、リフロー炉の中に入れ、窒素雰囲気下において、は
んだのリフローを行う。リフロー条件は、リフローピー
ク温度が２３０〜２４０℃になるような条件とする。
【００１７】このリフローにより、図４に示すように、
配線パターンにおける電極２，３と電子部品６がはんだ
９，１０により接合される（はんだ付けされる）。この
リフローを行うときに、はんだペースト４，５の酸とア
ルコールによるエステル化を行いつつ、このエステルに
有機酸およびその反応生成物の金属塩を相溶しながら、
基材の電極２，３の上に電子部品６がはんだ付けされ
る。つまり、セラミック基板１の上における電極２，３
の周辺部にはエステル膜１１，１２，１３，１４が形成
され、このエステル膜１１，１２，１３，１４により、
はんだリフローによるはんだ付けの際に、有機酸および
その反応生成物の金属塩を相溶して、高い絶縁信頼性を
確保し、かつ濡れ性の向上に寄与する。
【００１８】ここで、図２のはんだペースト４，５のフ
ラックス組成を、特開平９−９４６９１号公報に記載の
ものと比較しつつ説明する。特開平９−９４６９１号公
報において、はんだペーストのフラックス成分は、ベー
ス成分としてＯＨ基を２個以上含有する多価アルコール
材料で構成している。さらに、この材料に、連続印刷性
を更に向上させるため、粘調成分として蒸発型のテンペ
ン系化合物を添加する。一般に、このような粘調剤は、
還元力を全く有しないため、その分濡れ性の低下が発生
する。その分の濡れ性すなわち還元力を補うため、活性
剤として例えばｐ−ｔ−Ｂｕ安息香酸（ＢＢＡ）５％を
添加したペーストを使う。ＢＢＡの他に、表１に示す有
機酸をペースト化しても同様な効果が得られることを確
認している。
【００１９】このようなペーストを用いて、Ｃｕ系の電
極材料を用いた製品に適用し、１００μｍ間のくし形電
極試験を行ったところ、安定した絶縁信頼性が得られ
た。次に、活性剤として、有機酸を使用する理由を以下
に述べる。
【００２０】一般に、ペーストの活性剤は、ハロゲン、
アミン、有機酸、アミン塩、有機酸塩、リン酸など数多
く存在する。図５に示すように、同じような濡れ性を有
する活性剤を添加した場合、有機酸とそれ以外の活性剤
で、絶縁信頼性に違いが見られた。即ち、図５には、ペ
ーストの活性剤として、二種類の有機酸とハロゲン化物
を用いた場合における銅電極間の絶縁抵抗値の時間経過
に伴う測定結果を示す。なお、測定条件としては、８５
℃、８５％、電極間距離１００μｍ、１６ボルトのバイ
アス電圧を印加した。この図５から分かるように、ハロ
ゲン化物を用いた場合には４５時間を経過した時から絶
縁抵抗値が急激に低下しているが、有機酸を用いた場合
には絶縁抵抗値の低下は見られなかった。
【００２１】また、本ペーストのベース材料は、ＯＨ基
を２個以上有する多価アルコールであり、リフロー中
（詳しくは、はんだ粉の存在下で、Ｎ2 雰囲気、２４０
℃の加熱）において、添加した有機酸であるｐ−ｔ−Ｂ
ｕ安息香酸は、化１に示すように、酸化金属を還元する
と同時に酸化金属粉末が触媒となってトリメチロールプ
ロパン（ＴＭＰ）と反応してエステルを生じる。このエ
ステルとしては、モノ、ジ、トリの３種のエステルが生
成され、活性剤である有機酸そのものと反応生成物の金
属塩を相溶することが実験及び分析結果より明らかにな
った。
【００２２】なお、化１に示すように、金属粉末を添加
していない開放系（通常のリフロー）においては、全く
エステルが生成されなかった。このように、エステル
は、はんだ粉末が存在する条件下で始めて検出された。
また、テトラエチレングリコールのような２価のアルコ
ールよりもＴＭＰのような３価のアルコールの方が、エ
ステル化反応が進行しやすいことも分かっている。
【００２３】
【化１】 ＴＭＰ以外にも、トリメチロールエタンやグリセリンを
ベースとするペーストに対してもエステルが生成され有
効である。これらのトリエステルは、前述の化１からも
分かるように、有機酸の骨格を有しており、有機酸を非
常に相溶し易い。これは、図６に示すように、ハンセン
の相溶性パラメータを計算することによっても分かる。
詳しくは、図６はハンセンのＳＰ論を用いた溶解性を確
認するための図であり、図６において有機酸と各エステ
ル（モノ，ジ，トリ）との距離が近く溶けやすいことが
分かる。このように、多価アルコールをベースとするペ
ースト材料に、有機酸を添加することで、窒素リフロー
加熱中において、はんだ粉が触媒となって有機酸の一部
がアルコールと反応しエステルが生成され、そのエステ
ルに有機酸および有機酸塩が溶解する。このようにし
て、エステル自身が保護膜として機能する。この保護膜
は、高温・高湿の環境下において、絶縁信頼性が劣化す
るのを防止する効果がある。
【００２４】有機酸に関する好適な材料は、ＴＧ（Ther
mal Gravimetory ）法の熱分析によって選別できる。即
ち、空気または窒素ガス雰囲気流量を２００ｍｌ／ｍｉ
ｎ、温度上昇率を１０℃／ｍｉｎとした条件（特開平９
−９４６９１号公報に掲載されている条件）においてＴ
Ｇ法で測定したとき、その質量％が略０％となる時の温
度（有機酸のＴＧ％＝０％の温度）が、はんだ粉の固相
線温度以上、かつ、リフローピーク以下である特性を有
する有機酸を選択すればよい。
【００２５】また、エステル化合物は、一般に加水分解
する。このため、ＴＭＰと有機酸のエステル生成物が、
使用環境下において加水分解するか否かを調査したので
記載する。
【００２６】化２に示すように、８５℃、８５％の環境
で１００時間が経過した時に、ＧＣ−ＭＳにて定量分析
を行ったところ、電極間から採取した残渣物から加水分
解後の有機酸が検出されなかった。このことから、エス
テル化合物は使用環境下では、ほとんど加水分解しない
ことを確認している。
【００２７】
【化２】 次に、Ａｇ系配線を有するＨＩＣ製品に実装する例を説
明する。ペースト組成は、上述した有機酸のうち、ｐ−
メチル安息香酸有機酸（トルイル酸）を用いる。図７
は、蒸発温度（ＴＧ％＝０％の温度）に対する有機酸残
留量（ペースト１ｇ当たりのグラム値）を示すものであ
り、図中の数字は表１の番号（有機酸の種類）を表す。
また、図８は、残留する有機酸量と絶縁抵抗値との関
係、即ち、有機酸残留量（ペースト１ｇ当たりのグラム
値）に対する５００時間後の絶縁抵抗値を示し、かつ、
電極材料としてＡｇを使用した場合とＣｕを使用した場
合を示す。図８中の数字は表１の番号（有機酸の種類）
を表す。リフロー後の有機酸残留量は、基板より抽出し
たものをガスクロ（ＧＣ）にて定量した値である。
【００２８】例えば、リフローピーク温度が約２３０℃
の場合、有機酸の中でも、図７に示すように、ＴＧ％＝
０％になる温度が低いものほど、残留する有機酸絶対量
が低くなり、図８に示すように、残留する有機酸絶対量
が低い場合において、Ａｇ系電極で、より絶縁信頼性を
必要とする条件においても、安息香酸（図７，８での番
号１）を使用することにより良好な信頼性が確保でき
る。安息香酸の他にも、ｐ−メチル安息香酸（図７，８
での番号３）やｏ−メチル安息香酸（同じく番号２）や
ｐ−エチル安息香酸（同じく番号４）も同様に有効であ
る。
【００２９】また、図７に示すように、材料のＴＧ％＝
０％の温度が、約２１０℃以下であれば、図８に示すよ
うに、Ａｇ系製品においても、絶縁信頼性が満足でき
る。一方、固相線温度が１８０℃前後のはんだを使用す
る場合、ＴＧ％＝０％の温度が１８０℃を下回ると、は
んだが溶解する以前に活性力がなくなってしまうため、
還元力があまり発揮されず、濡れ性という点で効果がな
くなってしまうので好適でない。
【００３０】よって、好適な材料は、図７に示すよう
に、ＴＧ％＝０％の温度が、はんだ粉の固相線温度以
上、かつ、２１０℃以下である特性を有する有機酸であ
る。また、リフローピーク温度を、概２３０℃以上であ
ってもＣｕ電極用ならば問題ない。
【００３１】さらに、図８に示すように、はんだ付実装
後の実装基板上において、ペースト１ｇ当たりの残渣中
に残留する有機酸量が、２×１０-4ｇ以下、特に、８×
１０ -5ｇ以下であると、Ａｇ電極に用いる場合に好まし
いものとなる。
【００３２】以下に、材料選定に関し、最適化のための
条件等を説明する。まず、原材料と活性剤の具体的配合
比（組成比を示す％は、すべて質量％）について述べ
る。その例を表２に示す。
【００３３】活性剤約５％に対して、アルコールベース
成分は、約３０〜９５％までペースト化し、その効果に
ついて確認済みである。基本的には、少なくとも活性剤
量に対してアルコールベース成分が過剰にあれば有効で
ある（過剰は、倍以上と考える）。
【００３４】
【表２】 次に、粘調成分をどれだけ添加すると濡れ性が悪くなる
かについて述べる。アルコールベース成分のうち、約１
０％を活性力のない粘調添加剤で置換すると、顕著な濡
れ性低下が見られた。また、逆に１０％くらい添加しな
いと十分な印刷性向上の効力が現れない。さらに、粘調
成分（又は非活性成分）が、約１０％以上で濡れ性低下
が認められ、それに対して１価の有機酸で約５％の添加
で活性力が回復することも分かった。
【００３５】次に、最適な有機酸は、具体的にどのよう
な作用を有している必要があるかについて言及すると、
１価の有機酸が望ましい。また、芳香族有機酸（疎水性
の有機酸＝水に溶解しにくい有機酸）が望ましい。さら
に、ＴＭＰ（アルコールベース剤）とエステル化可能で
あり、かつ、そのエステルが８５％、８５℃の使用時で
加水分解しないことを必要とする。
【００３６】このように本実施の形態は、下記の特徴を
有する。 （イ）はんだペーストとして、フラックスのベース剤と
して多価アルコールを用いるとともにフラックスの活性
剤として有機酸を含有し、かつ金属粉末を混合させたも
のを使用し、セラミック基板の電極上に電子部品をはん
だ付けして表面実装型電子装置とした。よって、はんだ
ペースト中に有機酸を活性剤として添加することにより
濡れ性、即ち、連続印刷性に優れるとともに、はんだリ
フロー時に、金属粉末が触媒として機能して、はんだペ
ーストの酸とアルコールによるエステル化が行われエス
テルに有機酸およびその反応生成物の金属塩が相溶され
るので、絶縁性が向上する。このようにして、印刷性を
高める添加剤を加えても絶縁性と濡れ性が所定のレベル
を維持できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態における表面実装型電子装置の製造
工程図。
【図２】 表面実装型電子装置の製造工程図。
【図３】 表面実装型電子装置の製造工程図。
【図４】 表面実装型電子装置の製造工程図。
【図５】 銅電極間の絶縁抵抗値の時間経過に伴う測定
結果を示す図。
【図６】 ハンセンの相溶性パラメータの計算結果を示
す図。
【図７】 蒸発温度（ＴＧ％＝０％の温度）に対する有
機酸残留量を示す図。
【図８】 有機酸残留量に対する５００時間後の絶縁抵
抗値を示す図。
【符号の説明】
１…セラミック基板、２，３…電極、４，５…はんだペ
ースト、６…電子部品、７，８…電極（バンプ）、９，
１０…はんだ、１１，１２，１３，１４…エステル膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 棚橋 昭 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 今泉 典久 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 柴田 誠治 埼玉県入間市大字狭山ケ原16番地２ タム ラ化研株式会社内 (72)発明者 須藤 栄一 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 5E319 CC33 CD21

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フラックスのベース剤として少なくとも
    ＯＨ基を２個以上有するアルコールを用いるとともに、
    フラックスの活性剤として有機酸を含有し、かつ金属粉
    末を混合させたことを特徴とするはんだペースト。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のはんだペーストにおい
    て、 前記アルコールは、トリメチロールプロパンまたはトリ
    メチロールエタンからなるはんだペースト。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のはんだペーストにおい
    て、 前記有機酸は、芳香族化合物から構成されるはんだペー
    スト。
  4. 【請求項４】 請求項１または２に記載のはんだペース
    トにおいて、 前記有機酸は、安息香酸、ｏ−メチル安息香酸、ｐ−メ
    チル安息香酸、ｐ−エチル安息香酸、２−エトキシ安息
    香酸、ｐ−ｔ−Ｂｕ安息香酸、４−ｎ−ヘキシル安息香
    酸、１−ナフトエ酸、２，４，６−トリメチル安息香
    酸、ｍ−メチル安息香酸、ラウリン酸を、少なくとも１
    種類含有するはんだペースト。
  5. 【請求項５】 請求項１または２に記載のはんだペース
    トにおいて、 前記有機酸は、安息香酸、ｐ−メチル安息香酸、ｏ−メ
    チル安息香酸、ｐ−エチル安息香酸を少なくとも１種類
    含有するはんだペースト。
  6. 【請求項６】 請求項１または２に記載のはんだペース
    トにおいて、 前記有機酸は、空気または窒素ガス雰囲気流量を２００
    ｍｌ／ｍｉｎ、温度上昇率を１０℃／ｍｉｎとした時の
    サーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が略
    ０％となる時の温度が、金属粉末の固相線温度以上かつ
    リフローピーク温度以下の材料からなるはんだペース
    ト。
  7. 【請求項７】 請求項１または２に記載のはんだペース
    トにおいて、 前記有機酸は、空気または窒素ガス雰囲気流量を２００
    ｍｌ／ｍｉｎ、温度上昇率を１０℃／ｍｉｎとした時の
    サーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が略
    ０％となる時の温度が、金属粉末の固相線温度以上かつ
    ２１０℃以下の材料からなるはんだペースト。
  8. 【請求項８】 請求項６に記載のはんだペーストにおい
    て、 前記リフローピーク温度は、概２３０℃以上であるはん
    だペースト。
  9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１項に記載のは
    んだペーストにおいて、 前記金属粉末は、少なくともＳｎを含有するはんだペー
    スト。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１項に記載の
    はんだペーストにおいて、 はんだ付実装後の実装基板上において、ペースト１ｇ当
    たりの残渣中に残留する有機酸量が、２×１０-4ｇ以下
    であるはんだペースト。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のはんだペーストに
    おいて、 はんだ付実装後の実装基板上において、ペースト１ｇ当
    たりの残渣中に残留する有機酸量が、８×１０-5ｇ以下
    であるはんだペースト。
  12. 【請求項１２】 基材の表面に形成した電極の上に、少
    なくともＯＨ基を２個以上有するアルコールと、有機酸
    と、金属粉末と、を混合したはんだペーストを塗布する
    とともに、その上に実装部品の電極を配置する工程と、 はんだリフローを行い、基材の電極の上に実装部品をは
    んだ付けする工程と、を備えたことを特徴とするはんだ
    付け方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のはんだ付け方法に
    おいて、 前記はんだリフローは、非還元雰囲気下で行うようにし
    たはんだ付け方法。
  14. 【請求項１４】 表面に電極を形成した基材と、 前記基材の電極の上にはんだ付けされる電子部品と、 前記基材における電極の周辺部に形成され、はんだリフ
    ローによるはんだ付けの際に、有機酸およびその反応生
    成物の金属塩を相溶するエステル膜と、を備えたことを
    特徴とする表面実装型電子装置。
JP24186398A 1998-08-27 1998-08-27 はんだペーストおよび表面実装型電子装置 Expired - Lifetime JP3785435B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24186398A JP3785435B2 (ja) 1998-08-27 1998-08-27 はんだペーストおよび表面実装型電子装置
US09/384,226 US6488781B1 (en) 1998-08-27 1999-08-27 Soldering paste, soldering method, and surface-mounted type electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24186398A JP3785435B2 (ja) 1998-08-27 1998-08-27 はんだペーストおよび表面実装型電子装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000061689A true JP2000061689A (ja) 2000-02-29
JP3785435B2 JP3785435B2 (ja) 2006-06-14

Family

ID=17080654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24186398A Expired - Lifetime JP3785435B2 (ja) 1998-08-27 1998-08-27 はんだペーストおよび表面実装型電子装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6488781B1 (ja)
JP (1) JP3785435B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8096463B2 (en) * 2004-12-29 2012-01-17 Mosaid Technologies Incorporated Wiring method and device
KR20150117633A (ko) 2013-05-23 2015-10-20 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 도전 재료 및 접속 구조체

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI284973B (en) * 2002-04-03 2007-08-01 Advanced Semiconductor Eng Flip-chip joint structure, and fabricating process thereof
CN111048428B (zh) * 2019-11-29 2022-02-22 深圳先进技术研究院 一种植入式医疗器件的制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02290693A (ja) * 1989-04-27 1990-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd はんだペーストおよびそれを用いた印刷配線板のはんだ付け方法
JPH058085A (ja) * 1990-11-30 1993-01-19 Nippondenso Co Ltd はんだ付け用フラツクス
JPH06502126A (ja) * 1990-10-31 1994-03-10 モトローラ・インコーポレーテッド 酸化物除去剤として半田合金／ギ酸塩複合体を有する半田ペーストおよびその製造方法
JPH07236991A (ja) * 1994-01-10 1995-09-12 Nippon Genma:Kk クリームはんだ
JPH07314180A (ja) * 1994-05-24 1995-12-05 Fujitsu Ltd はんだ付け用フラックス
JPH0994691A (ja) * 1994-12-07 1997-04-08 Denso Corp はんだ付用フラックス及びはんだペースト及びそれらを用いたはんだ付方法

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2107362A (en) 1981-10-16 1983-04-27 Multicore Solders Ltd Liquid fluxes for use in soldering
JPS58209497A (ja) 1982-05-31 1983-12-06 Matsushita Electric Works Ltd ハンダペ−スト
JPS59153595A (ja) 1983-02-21 1984-09-01 Nippon Genma:Kk はんだ付用フラツクス
US4460414A (en) 1983-10-31 1984-07-17 Scm Corporation Solder paste and vehicle therefor
US4541876A (en) * 1983-10-31 1985-09-17 Scm Corporation Nonaqueous powdered metal paste composition
JP2620498B2 (ja) 1983-12-22 1997-06-11 株式会社ニホンゲンマ はんだ付用フラックス
JPS626795A (ja) 1985-07-02 1987-01-13 Metsuku Kk ハンダ付け用フラツクス
JPS6333196A (ja) 1986-07-28 1988-02-12 Sony Corp クリ−ムはんだ用フラツクス
JPS63299888A (ja) 1987-05-30 1988-12-07 Toshiba Corp 金属−セラミックス接合用ろう材ペ−スト
JPS645039A (en) 1987-06-27 1989-01-10 Nippon Denso Co Manufacture of protruding electrode
JPS6418600A (en) 1987-07-13 1989-01-23 Nippon Almit Kk Flux for soldering
US4919729A (en) 1988-06-08 1990-04-24 International Business Machines Corporation Solder paste for use in a reducing atmosphere
US5064480A (en) 1989-08-04 1991-11-12 Quantum Materials, Inc. Water washable soldering paste
JPH0394995A (ja) 1989-09-05 1991-04-19 Nakajima All Purishijiyon Kk 研摩剤および水溶性はんだフラックス
JPH03106594A (ja) 1989-09-14 1991-05-07 Sanei Kagaku Kk ハンダ付け用フラックス組成物
US5004508A (en) 1989-12-12 1991-04-02 International Business Machines Corporation Thermally dissipated soldering flux
US5011546A (en) * 1990-04-12 1991-04-30 International Business Machines Corporation Water soluble solder flux and paste
US5004509A (en) 1990-05-04 1991-04-02 Delco Electronics Corporation Low residue soldering flux
US4995921A (en) 1990-05-11 1991-02-26 Motorola, Inc. Solder pastes using alcohol blends as rheological aids
US5092943A (en) * 1990-09-17 1992-03-03 Motorola, Inc. Method of cleaning printed circuit boards using water
JPH04135092A (ja) 1990-09-21 1992-05-08 Mitsubishi Electric Corp プリント基板はんだ付け用液体フラックス
JPH04351288A (ja) 1991-05-27 1992-12-07 Metsuku Kk はんだ付け用フラックス及びクリームはんだ
US5150832A (en) * 1991-06-28 1992-09-29 At&T Bell Laboratories Solder paste
JPH0542388A (ja) 1991-08-14 1993-02-23 Nippon Genma:Kk フラツクス組成物
JP3163506B2 (ja) 1991-09-10 2001-05-08 ニホンハンダ株式会社 クリームハンダ
JP3163507B2 (ja) 1991-09-10 2001-05-08 ニホンハンダ株式会社 クリームハンダ
JP3106594B2 (ja) 1991-09-27 2000-11-06 松下電器産業株式会社 回転ヘッドシリンダ
US5125560A (en) 1991-11-04 1992-06-30 At&T Bell Laboratories Method of soldering including removal of flux residue
JPH05177385A (ja) 1991-12-26 1993-07-20 Nippon Superiashiya:Kk クリームはんだ並びにそのはんだ付け方法
US5196070A (en) 1991-12-31 1993-03-23 International Business Machines Corporation Thermally stable water soluble solder flux and paste
JPH05185282A (ja) 1992-01-14 1993-07-27 Sanei Kagaku Kk はんだ付け用フラックス組成物
JPH05185285A (ja) 1992-01-14 1993-07-27 Metsuku Kk はんだ付け用フラックス及びクリームはんだ
JPH05200585A (ja) 1992-01-27 1993-08-10 Toyota Motor Corp 半田付用水溶性フラックス
JP2500018B2 (ja) 1992-08-24 1996-05-29 千住金属工業株式会社 低残渣はんだペ―スト
JP3222950B2 (ja) 1992-10-26 2001-10-29 旭化成株式会社 強固なはんだ付け可能な導電性ペースト
US5484979A (en) * 1993-10-22 1996-01-16 Ford Motor Company Laser soldering process employing an energy absorptive coating
US5919317A (en) * 1994-12-07 1999-07-06 Nippondenso Co., Ltd. Soldering flux, soldering paste and soldering method using the same
DE69636971T2 (de) * 1995-05-24 2007-12-13 Fry's Metals Inc. Weichlotflussmittel auf epoxybasis ohne flüchtige organische verbindungen
US5851311A (en) * 1996-03-29 1998-12-22 Sophia Systems Co., Ltd. Polymerizable flux composition for encapsulating the solder in situ
JPH1154903A (ja) * 1997-07-31 1999-02-26 Fujitsu Ltd リフローソルダリング方法及びリフロー炉

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02290693A (ja) * 1989-04-27 1990-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd はんだペーストおよびそれを用いた印刷配線板のはんだ付け方法
JPH06502126A (ja) * 1990-10-31 1994-03-10 モトローラ・インコーポレーテッド 酸化物除去剤として半田合金／ギ酸塩複合体を有する半田ペーストおよびその製造方法
JPH058085A (ja) * 1990-11-30 1993-01-19 Nippondenso Co Ltd はんだ付け用フラツクス
JPH07236991A (ja) * 1994-01-10 1995-09-12 Nippon Genma:Kk クリームはんだ
JPH07314180A (ja) * 1994-05-24 1995-12-05 Fujitsu Ltd はんだ付け用フラックス
JPH0994691A (ja) * 1994-12-07 1997-04-08 Denso Corp はんだ付用フラックス及びはんだペースト及びそれらを用いたはんだ付方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8096463B2 (en) * 2004-12-29 2012-01-17 Mosaid Technologies Incorporated Wiring method and device
US20120118938A1 (en) * 2004-12-29 2012-05-17 Mosaid Technologies Incorporated Wiring method and device
US8439251B2 (en) * 2004-12-29 2013-05-14 Google Inc. Wiring method and device
KR20150117633A (ko) 2013-05-23 2015-10-20 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 도전 재료 및 접속 구조체
US9490046B2 (en) 2013-05-23 2016-11-08 Sekisui Chemical Co., Ltd. Conductive material and connected structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP3785435B2 (ja) 2006-06-14
US6488781B1 (en) 2002-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2287749T3 (es) Pastas electricamente conductoras.
EP2826589B1 (en) Flux, solder composition and method for producing electronic circuit mounting substrate
JP2004339583A (ja) 錫又は錫合金材の表面処理剤、錫又は錫合金材及びその表面処理方法、錫合金系はんだ材料及びこれを用いたはんだペースト、錫合金系はんだ材料の製造方法、電子部品、プリント配線板、並びに電子部品の実装構造
JPH1177377A (ja) フラックス組成物
JPS63140792A (ja) ろう組成物
CN109429491A (zh) 助焊剂及焊接材料
CN113766992B (zh) 助焊剂和焊膏
US7101782B2 (en) Method of making a circuitized substrate
EP0486685A4 (en) Use of organic acids in low residue solder pastes
JP2004158728A (ja) 回路基板はんだ付用フラックス及びソルダーペースト
JP2000061689A (ja) はんだペースト、はんだ付け方法および表面実装型電子装置
KR100606179B1 (ko) 솔더 페이스트 및 그 납땜 방법
CN110722237B (zh) 一种电源类pcb板组装用具高绝缘电阻特性的助焊剂
JPH0388386A (ja) プリント基板アセンブリの製造
JP3223678B2 (ja) はんだ付け用フラックスおよびクリームはんだ
JP2002120086A (ja) 無鉛はんだ及びその製造方法
EP3858538A1 (en) Solder composition and electronic substrate
JP2004071467A (ja) 接続材料
JPH0779069A (ja) ハンダ付け方法とハンダフラックス
CN1678769A (zh) 对Sn合金的表面处理剂及表面处理方法
JPH0259563B2 (ja)
JP3513513B2 (ja) クリームはんだ用フラックス
JP3148478B2 (ja) はんだ付け用フラックス
JPH06182586A (ja) クリームはんだ用フラックス
JPH09239585A (ja) はんだ付け用フラックスおよびそれを用いたクリームはんだ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041117

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051025

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051101

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051228

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060131

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20060208

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060208

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060208

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060323

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100331

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100331

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110331

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110331

Year of fee payment: 5

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110331

Year of fee payment: 5

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110331

Year of fee payment: 5

R370 Written measure of declining of transfer procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110331

Year of fee payment: 5

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110331

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120331

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120331

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130331

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140331

Year of fee payment: 8

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term