JP2001068848A - Solder composition and solder supply method using same - Google Patents

Solder composition and solder supply method using same

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JP2001068848A
JP2001068848A JP23700999A JP23700999A JP2001068848A JP 2001068848 A JP2001068848 A JP 2001068848A JP 23700999 A JP23700999 A JP 23700999A JP 23700999 A JP23700999 A JP 23700999A JP 2001068848 A JP2001068848 A JP 2001068848A
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powder
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electrode
solder powder
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Yasuhisa Kaga
靖久 加賀
Yasuyuki Oi
靖之 大井
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solder composition which can form a solder layer with uniform thickness under good control at an electrode part of an electronic component or circuit board, and can form the solder layer without solder bridging even when an electrode interval is small, and a solder supply method using it. SOLUTION: The solder composition has an oxide film on its surface and is composed of 30 to 95 wt.% solder powder containing 0.02 to 0.2 wt.% oxygen, an acid component which dissolves oxides, and a base agent containing its solvent. After the solder composition 2 is applied to or mounted on an electrode array area of a circuit board, the solder composition 2 is heated to fuse solder powder 3 and solder balls 4 of specific size when deposited in multiple layers as solder powder is united together are cooled to form a solder layer 5 on an electrode.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半田組成物およびそ
れを用いた半田供給方法に関し、特に電子部品の電極部
や回路基板の電極(パッド)部に均一な膜厚の半田層を
制御良く形成することができ、電極部間隔が狭い場合で
あっても半田ブリッジを起こすことなく半田層を形成す
ることができる半田組成物およびそれを用いた半田供給
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solder composition and a solder supply method using the same, and more particularly, to a solder layer having a uniform thickness on an electrode portion of an electronic component or an electrode (pad) portion of a circuit board with good control. The present invention relates to a solder composition capable of forming a solder layer without causing a solder bridge even when the interval between electrode portions is narrow, and a solder supply method using the same.

【0002】[0002]

【従来技術】電子部品の表面実装においては、電子部品
の電極部あるいは電子部品を実装する回路基板の電極
(パッド)部に予め半田を供給する必要がある。半田供
給の方法としては、ソルダーペースト(クリーム半田)
印刷法が良く知られている。このソルダーペースト印刷
法では、半田粉と低沸点溶剤を含むフラックスを主成分
とするソルダーペーストを電極部のみに印刷し、リフロ
ーによりソルダーペースト中の半田粉を溶融させ半田粉
同士が融合・合体して電極部に半田が供給される。図1
(c)は、ソルダーペースト印刷法による半田供給を説
明するための模式図で、(イ)は電極1上にソルダーペ
ースト2を印刷した状態で3は半田粉を示し、(ハ)は
リフロー後に電極1上に半田が供給され半田層5が形成
された状態を示す。この方法では、リフロー中にペース
トのダレが生じると隣接する電極部間で半田短絡(ブリ
ッジ)が発生しやすくなるために、低沸点溶剤を含みか
つ活性度の高いフラックスに表面の酸化を最小限に抑え
た半田粉を高充填したペーストを用いることにより、予
備加熱中に低沸点溶剤をできるだけ蒸発させてダレを防
ぎつつ溶融した半田粉が速やかに合体して電極部に半田
層が形成されるようにしている。供給される半田量は、
印刷マスクの開口形状とマスク厚さにより制御される。
しかし、電子部品を高密度に実装するには電極面積はよ
り小さく、電極の配列ピッチはより狭くすることが求め
られるが、電極部のみへのペースト印刷には精度の点で
限界があり、ペーストのダレ防止にも限界がある。
2. Description of the Related Art In surface mounting of an electronic component, it is necessary to supply solder in advance to an electrode portion of the electronic component or an electrode (pad) portion of a circuit board on which the electronic component is mounted. As a method of supplying solder, solder paste (cream solder)
Printing methods are well known. In this solder paste printing method, a solder paste mainly composed of a flux containing a solder powder and a low boiling point solvent is printed only on the electrodes, and the solder powder in the solder paste is melted by reflow to fuse and unite the solder powders. The solder is supplied to the electrode part. FIG.
(C) is a schematic view for explaining the solder supply by the solder paste printing method, (a) shows a state where solder paste 2 is printed on the electrode 1, 3 shows solder powder, and (c) shows a state after reflow. This shows a state in which solder is supplied on the electrode 1 and the solder layer 5 is formed. In this method, if dripping of the paste occurs during reflow, solder short-circuiting (bridge) is likely to occur between adjacent electrode portions. Therefore, a flux containing a low-boiling solvent and having high activity minimizes oxidation of the surface. By using a paste filled with a high amount of solder powder, the low-boiling-point solvent is evaporated as much as possible during preheating to prevent dripping and the molten solder powder is quickly united to form a solder layer on the electrode part. Like that. The amount of supplied solder is
It is controlled by the opening shape of the printing mask and the mask thickness.
However, in order to mount electronic components with high density, it is required that the electrode area is smaller and the electrode pitch is narrower. There is a limit in preventing dripping.

【0003】ソルダーペースト印刷による印刷ずれや半
田短絡の問題を解決する方法としては、特開平5−39
1号公報に開示の低半田含有量ペーストを用いる半田供
給方法、特開平1−157796号公報に開示の半田析
出用組成物(ペースト)を用いる半田供給方法が提案さ
れている。これらの方法は、ペーストを電極周囲の非電
極部を含む電極配列領域にべた塗り印刷しても、電極部
のみに半田層を形成できるというものである。
[0003] As a method for solving the problems of print misalignment and solder short-circuit due to solder paste printing, Japanese Patent Laid-Open No. 5-39 discloses
No. 1 discloses a solder supply method using a low solder content paste, and JP-A 1-157796 discloses a solder supply method using a solder deposition composition (paste). In these methods, the solder layer can be formed only on the electrode portion even when the paste is solid-printed on the electrode array region including the non-electrode portion around the electrode.

【0004】低半田含有量ペーストによる半田供給方法
は、含有量45重量%以下という低含有量の半田粉と半
田粉の合体を阻害するセルロースを配合したフラックス
からなるペーストを用いる方法である。ソルダペースト
印刷法との違いは、べた塗り印刷しても半田短絡が発生
しにくい点である。この方法では、最初に半田供給をす
べき電極部とその周辺にペーストをべた塗り印刷し、ペ
ースト中の半田粉溶融温度以上に加熱していくと、半田
粉が沈降して多層の半田粉堆積層を形成した後、半田粉
が溶融し溶融半田粉同士の合体が始まる。この際半田と
の濡れ性の良い電極部上にはより多くの溶融半田粉が合
体しながら供給され半田層を形成することができる。溶
融・合体のスピードが速い場合や印刷厚さが厚い場合に
は、ソルダペーストの場合と同様に溶融半田粉が連なっ
て半田短絡が発生しやすいが、低半田含有量ペーストで
は金属含有量が少ないために、印刷厚さをコントロール
することにより、半田粉同士の衝突頻度が少なくかつ合
体を阻害するセルロースの存在によりソルダペーストと
同一の印刷厚さでは半田短絡は発生しにくい。すなわ
ち、非電極部分に半田粉の合体により形成する半田ボー
ルの成長が遅いため冷却後の洗浄により除去でき、半田
短絡が起こらない。
[0004] The solder supply method using a low solder content paste is a method of using a paste made of a flux containing a solder powder having a low content of 45% by weight or less and cellulose inhibiting the coalescence of the solder powder. The difference from the solder paste printing method is that a solder short circuit hardly occurs even in solid printing. In this method, first, paste is applied to the electrode part to be supplied with solder and the surrounding area by solid printing, and when the solder powder is heated to a temperature higher than the melting point of the solder powder in the paste, the solder powder settles and a multilayer solder powder is deposited. After the layer is formed, the solder powder melts and coalescing of the molten solder powder starts. At this time, more molten solder powder is supplied to the electrode portion having good wettability with the solder while being combined, so that a solder layer can be formed. When the speed of fusion / coalescence is high or the printing thickness is large, the solder short circuit is likely to occur due to the continuous connection of the molten solder powder as in the case of the solder paste, but the metal content is low in the low solder content paste Therefore, by controlling the printing thickness, the frequency of collision between the solder powders is low, and the presence of cellulose that inhibits coalescence prevents solder short-circuiting at the same printing thickness as the solder paste. That is, since the growth of the solder ball formed by the union of the solder powder on the non-electrode portion is slow, it can be removed by washing after cooling, and no solder short circuit occurs.

【0005】また、半田析出用組成物を用いる方法は、
イオン化傾向の差を利用した置換反応により、供給しよ
うとする半田の構成金属の中で最もイオン化傾向の高い
金属の粉末とその他の金属の有機酸塩とから半田を析出
させることのできる半田析出用組成物を用いた半田供給
方法であり、例えば、錫−鉛共晶半田を供給する場合
は、錫粉と有機酸鉛の所定量とフラックスからなるペー
スト状の半田析出用組成物を用いる。この方法では、最
初に半田供給対象となる電極を含む領域に半田析出用ペ
ーストをべた塗り印刷し、次いでペーストを置換反応温
度以上に加熱していくと、錫粉が沈降して多層堆積層を
形成し、それと並行して錫粉表面が有機酸鉛と反応して
析出する金属鉛が錫粉中に拡散し合金化して共晶半田に
変化する。共晶半田組成に変化しながら溶融金属粉同士
の合体も進む。この際、低半田含有量ペーストの場合と
同様、半田との濡れ性の良い電極部上にはより多くの溶
融半田粉が合体しながら供給され半田層を形成すること
ができる。半田析出用ペーストでは、置換反応を伴って
いること、フラックス中の成分や印刷厚さをコントロー
ルすること等により、半田短絡は発生しにくい。
[0005] The method of using the composition for solder deposition is as follows.
For solder deposition that can deposit solder from metal powder with the highest ionization tendency among the constituent metals of the solder to be supplied and organic acid salts of other metals by a substitution reaction utilizing the difference in ionization tendency This is a solder supply method using a composition. For example, when supplying a tin-lead eutectic solder, a paste-like solder deposition composition comprising a predetermined amount of tin powder, a lead of organic acid, and a flux is used. In this method, first, a paste for solder deposition is solid-coated on an area including an electrode to be supplied with solder, and then the paste is heated to a temperature equal to or higher than a substitution reaction temperature. Formed, in parallel with this, the metal lead precipitated by the reaction of the tin powder surface with the organic acid lead diffuses into the tin powder, forms an alloy, and changes to eutectic solder. The fusion of the molten metal powders proceeds while changing to the eutectic solder composition. At this time, as in the case of the paste having a low solder content, a larger amount of molten solder powder is supplied while being united on the electrode portion having good wettability with solder, so that a solder layer can be formed. In the paste for solder deposition, a solder short-circuit is less likely to occur due to the substitution reaction and the control of the components in the flux and the printing thickness.

【0006】図2(a)(b)はべた塗り印刷により電
極上に半田を供給する過程を説明するための概略図で、
(イ)は電極部1とその周囲を含む領域にペースト2を
印刷した状態を示し、3は沈降した半田粉である。
(ロ)は、ペーストを加熱中の状態を示し、4は半田粉
が溶融・合体して成長中の半田ボールである。(ハ)は
冷却後の状態で電極1上に供給された半田層5と電極間
に残る半田ボール4を示す。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) are schematic diagrams for explaining a process of supplying solder onto the electrodes by solid printing.
(A) shows a state in which the paste 2 is printed on a region including the electrode portion 1 and its surroundings, and 3 is a settled solder powder.
(B) shows a state in which the paste is being heated, and 4 is a solder ball that is growing by melting and combining the solder powder. (C) shows the solder layer 5 supplied on the electrode 1 after cooling and the solder ball 4 remaining between the electrodes.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、電子部
品の小型化、高密度実装の要求にともない、電子部品や
回路基板の電極の配列ピッチが狭くなってきており、従
来のソルダペースト印刷で半田の供給をするには0.3
mmピッチ程度が限界である。これ以上狭ピッチになる
と、印刷ずれやペーストのダレ等に起因する半田ブリッ
ジの発生を防止することができず、信頼性のある部品実
装が困難となる。
As described above, with the demand for miniaturization and high-density mounting of electronic components, the arrangement pitch of electrodes of electronic components and circuit boards has become narrower. 0.3 to supply solder with
The limit is about mm pitch. If the pitch is narrower than this, it is not possible to prevent the occurrence of solder bridges due to printing deviation, paste dripping, and the like, and it is difficult to mount components with reliability.

【0008】一方、上述のようなべた塗り印刷で電極部
に半田を供給する方法では、半田供給量は電極部での半
田粉の溶融・合体の回数で決まり、合体回数が多い場
合、多くの半田を供給することができる。合体回数を多
くするには、溶融前の半田粉等の金属粉の堆積層を厚く
する必要があり、これには、ペーストの印刷厚を大きく
したり、ペースト中の金属含有率を上げることで対応で
きる。しかし合体回数が多くなると非電極部にできる半
田ボール(半田粉の溶融合体によってできる半田粒)が
大きくなる。この大きな半田ボールが電極部に形成され
ている半田層に合体してその半田層に「取り込まれるか
取り込まれないか」によって電極部への半田供給量は大
きくばらつくこととなる。例えば、ペースト加熱中に何
らかの原因でペーストが流動すると、隣接する電極間に
できた一層状態の半田ボールは動きを制御することがで
きず、これが電極部の半田層に接触・取り込まれ、取り
込まれる半田ボールの量によって半田供給量にばらつき
が生じる原因となる。図3は半田ボールの動きに起因す
る半田供給量のばらつきを説明するための概略図であ
る。また、従来のべた塗り印刷による半田供給法では、
半田供給量が印刷厚さに強い影響を受ける。さらには、
ペースト中のフラックスの性質等によって半田粉の溶融
・合体のスピードが速い場合や印刷厚さが厚い場合、半
田ボールの成長が速く、ソルダペーストと同じように半
田短絡が発生する。
On the other hand, in the method of supplying solder to the electrode portion by the solid printing as described above, the amount of supplied solder is determined by the number of times of melting and coalescing of the solder powder at the electrode portion. Solder can be supplied. In order to increase the number of times of coalescence, it is necessary to thicken the deposited layer of metal powder such as solder powder before melting.This can be achieved by increasing the printing thickness of the paste or increasing the metal content in the paste. Can respond. However, as the number of times of merging increases, the number of solder balls (solder particles formed by melting and merging of solder powder) formed in the non-electrode portion increases. This large solder ball is combined with the solder layer formed on the electrode portion, and the amount of solder supplied to the electrode portion largely varies depending on whether the solder ball is "taken in or taken out of" the solder layer. For example, if the paste flows for some reason during the heating of the paste, the solder balls in a single layer between the adjacent electrodes cannot control the movement, and this contacts and is taken into the solder layer of the electrode portion and is taken in. This causes a variation in the amount of supplied solder depending on the amount of solder balls. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a variation in the amount of supplied solder caused by the movement of the solder ball. Also, in the conventional solder supply method using solid printing,
The amount of solder supplied is strongly affected by the print thickness. Moreover,
If the speed of melting and coalescing of the solder powder is high or the printing thickness is large due to the nature of the flux in the paste, the solder balls grow rapidly, and a solder short circuit occurs as in the case of the solder paste.

【0009】本発明は、上記課題に鑑み、印刷における
位置精度や印刷厚さ精度を必要とせず、電子部品の電極
部や回路基板の電極部に均一な膜厚の半田層を制御良く
形成することができ、電極部間隔が狭い場合であっても
半田ブリッジを起こすことなく半田層を形成することが
できる半田組成物およびそれを用いた半田供給方法を提
供することを目的とする。
In view of the above problem, the present invention does not require positional accuracy or printing thickness accuracy in printing, and forms a solder layer having a uniform thickness on an electrode portion of an electronic component or an electrode portion of a circuit board with good control. It is an object of the present invention to provide a solder composition capable of forming a solder layer without causing a solder bridge even when the interval between electrode portions is narrow, and a solder supply method using the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】発明者等は、半田ペース
トをべた塗り印刷して半田を供給する方法における電極
への半田供給量のばらつきの原因を究明する中で、半田
供給量を制御するには溶融状態の半田粉同士の融合/合
体を制御することの重要性を知見し、その制御が、表面
に酸化皮膜を有する半田粉を使用するとともに半田ペー
スト(半田組成物)中に半田粉の酸化被膜を溶解できる
有機酸等の酸成分を配合することによって、あるいは酸
化されていない半田粉の場合は、ペースト中にさらに有
機酸錫塩を添加することによって上記制御が達成できる
ことを見出し本発明に到達した。すなわち上記目的を達
成するために、本発明においては、(1) 表面に酸化
物皮膜を有し、酸素含有率が0.02〜0.2重量%の
半田粉30〜95重量%と、前記酸化物と反応して酸化
物を溶解する酸成分とその溶剤を含むベース剤とからな
ることを特徴とする半田組成物、(2) 半田粉30〜
95重量%と、酸成分、有機酸錫塩およびそれらの溶剤
を含むベース剤とを主成分とする半田組成物、(3)
酸成分が、脂肪族基炭素数10〜28の脂肪族カルボン
酸、ロジンおよび酸性リン酸エステルの群から選ばれた
少なくとも1種であることを特徴とする上記(1)また
は(2)に記載の半田組成物、(4) ベース剤が、半
田粉の溶融直前の温度までに半田粉を沈降させるに必要
な粘度を有するように調整されたものであることを特徴
とする上記(1)乃至上記(3)のいずれかに記載の半
田組成物、(5) 電子部品の電極配列領域または電子
部品を実装する回路基板の電極配列領域に上記(1)乃
至(4)のいずれかに記載の半田組成物を塗布もしくは
載置した後、前記半田組成物中に含まれる半田粉の融点
以上にその半田組成物を加熱して、前記半田粉を溶融さ
せ、半田粉同士の合体が進んで所定のサイズの半田ボー
ルが多層に堆積した時点で冷却することによって前記電
極に半田層を形成させることを特徴とする半田供給方
法、(6) 形成する半田層の高さをh、半田組成物中
の半田粉の量をV(容量%)としたとき、塗布もしくは
載置する半田組成物の厚さHを、下記(1)式を満たす
よう設定し、 10×h×(100/V) > H > 2×h×(100/V)・・(1) 多層に堆積した半田ボール層の高さが、電極に形成する
半田層高さよりも高い状態にしたことを特徴とする上記
(5)に記載の半田供給方法、が提供される。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors control the amount of solder supplied while investigating the cause of the variation in the amount of solder supplied to the electrodes in the method of supplying solder by solid printing with a solder paste. Found that it was important to control the fusion / coalescence of the solder powders in the molten state, and to control the use of solder powder with an oxide film on the surface and to control the solder powder in the solder paste (solder composition). It has been found that the above control can be achieved by compounding an acid component such as an organic acid capable of dissolving the oxide film of the present invention or, in the case of a solder powder not oxidized, by further adding an organic acid tin salt to the paste. The invention has been reached. That is, in order to achieve the above object, in the present invention, (1) 30 to 95% by weight of a solder powder having an oxide film on the surface and having an oxygen content of 0.02 to 0.2% by weight; A solder composition comprising an acid component that reacts with the oxide to dissolve the oxide and a base agent containing the solvent, (2) solder powder 30 to
(3) a solder composition containing, as a main component, 95% by weight and a base agent containing an acid component, an organic acid tin salt and a solvent thereof;
The above-mentioned (1) or (2), wherein the acid component is at least one selected from the group consisting of an aliphatic carboxylic acid having 10 to 28 aliphatic groups, rosin, and an acidic phosphate ester. (4) The solder composition according to (1) to (4), wherein the base agent is adjusted so as to have a viscosity necessary to settle the solder powder to a temperature immediately before melting of the solder powder. (5) The solder composition according to any one of (1) to (4), wherein the solder composition according to any one of (3) and (5) is provided in an electrode arrangement region of an electronic component or an electrode arrangement region of a circuit board on which the electronic component is mounted. After applying or placing the solder composition, the solder composition is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder powder contained in the solder composition, and the solder powder is melted. Size solder balls deposited in multiple layers (6) The height of the solder layer to be formed is h, and the amount of solder powder in the solder composition is V (volume%). ), The thickness H of the solder composition to be applied or placed is set so as to satisfy the following equation (1): 10 × h × (100 / V)>H> 2 × h × (100 / V) (1) The solder supply method according to the above (5), wherein the height of the solder ball layer deposited in the multilayer is higher than the height of the solder layer formed on the electrode. You.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の上記(1)の半田組成物
は、表面に酸化物皮膜を有する半田粉と、酸化物を溶解
する酸成分とその溶剤を含むベース剤とを必須成分とす
る。この半田組成物中においては、表面に酸化物皮膜を
有する半田粉が用いられるが、この半田粉表面の酸化物
は、半田組成物を電極の配列領域に塗布した後、半田の
融点以上に加熱していく過程で、ベース剤中に存在する
酸成分と反応して徐々に溶剤に溶けるため、半田粉の表
面を酸との反応により生成した酸金属塩が覆う形とな
る。このような状態の半田粉は、加熱により粘性の下が
ったベース剤中で沈降し多層に堆積しながら溶融合体
し、さらには半田粉の合体によってできた半田ポール同
士の合体を繰り返す。その間に半田濡れ性の高い電極部
へは適度に半田供給がなされるが、半田ボールの周りを
覆う金属塩の存在により、半田ボールの合体はいずれ抑
制或いは停止することになる。そのため、半田ボール径
の巨大化によって起こる電極間の半田短絡の発生が防止
できるとともに、電極部への半田供給量のばらつきも抑
制できる。上記(2)の組成物は、表面酸化を積極的に
施していない通常の半田粉と、酸成分を含みかつ有機酸
錫塩をあらかじめ含有させたベース剤とからなる。この
組成物の場合にも有機酸錫塩が作用して、半田ボール径
の巨大化によって起こる電極間の半田短絡の発生が防止
できるとともに、電極部への半田供給量のばらつきも抑
制できる。図1は、本発明の組成物を用いて電極部に半
田を供給する過程を説明するための概略図であり、
(イ)は半田組成物2を電極部1を含む電極配列領域に
塗布した状態を示し、3は半田粉であり、(ロ)は半田
組成物2を加熱中の状態で、4は合体し大きくなりつつ
ある半田ボールであり、(ハ)は冷却後の状態で電極1
上に供給された半田層5とその周りに堆積し合体を停止
した半田ボール4の様子を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The solder composition of the present invention (1) comprises a solder powder having an oxide film on its surface, an acid component for dissolving the oxide and a base agent containing the solvent as essential components. I do. In this solder composition, a solder powder having an oxide film on the surface is used, and the oxide on the surface of the solder powder is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder after applying the solder composition to the arrangement region of the electrodes. In the process, the acid reacts with the acid component present in the base agent and gradually dissolves in the solvent, so that the surface of the solder powder is covered with the acid metal salt generated by the reaction with the acid. The solder powder in such a state is settled in the base material whose viscosity has been reduced by heating and melts and coalesces while depositing in multiple layers. Further, the coalescence of the solder poles formed by the coalescence of the solder powder is repeated. In the meantime, the solder is appropriately supplied to the electrode portion having high solder wettability, but due to the presence of the metal salt covering the periphery of the solder ball, the coalescence of the solder ball is eventually suppressed or stopped. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of a solder short circuit between the electrodes caused by the increase in the diameter of the solder ball, and it is also possible to suppress the variation in the amount of solder supplied to the electrode portions. The composition of the above (2) is composed of ordinary solder powder which is not actively subjected to surface oxidation, and a base agent which contains an acid component and contains an organic acid tin salt in advance. Also in the case of this composition, the organic acid tin salt acts to prevent the occurrence of a solder short circuit between the electrodes due to the enlargement of the diameter of the solder ball, and also to suppress the variation in the amount of solder supplied to the electrode portions. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a process of supplying solder to an electrode portion using the composition of the present invention,
(A) shows a state in which the solder composition 2 is applied to the electrode array region including the electrode portion 1, 3 shows solder powder, (B) shows a state in which the solder composition 2 is being heated, and 4 shows a state in which the solder composition 2 is united. The solder balls are becoming larger, and (c) shows the electrode 1 after cooling.
The state of the solder layer 5 supplied above and the solder balls 4 deposited therearound and stopped to be combined are shown.

【0012】通常のソルダーペーストにおける半田粉
は、できるだけ酸化度の小さいものが使用され、その酸
素含有率は0.015重量%程度であるが、本発明
(1)では、表面に酸化皮膜を有し、酸素含有率0.0
2〜0.2重量%、好ましくは0.03〜0.15重量
%の半田粉を用いる。この範囲の酸素含有率を有する半
田粉を用いると、半田溶融温度以上の加熱下での半田粉
/半田ボールの合体が十分に制御でき、半田短絡を発生
させない半田ボール径にすることができる。酸素含有率
は、JIS Z 2613で定められた不活性ガス溶解−ガスクロ
マトグラフ法により測定することができる。具体的に
は、まず測定する金属粉0.25gを0.3gのニッケ
ルルツボに入れて封止し,これをカーボンルツボに入れ
てから脱気した後,不活性ガス中で2000〜2300℃にて加
熱する。これで金属粉中の酸素を一酸化炭素(CO)と
して抽出し、次に一酸化炭素を酸化銅に通して,二酸化
炭素(CO2)とする。このCO2量をガスクロマトグラ
フ法で定量して,含有量を算出する。半田粉の表面の酸
化皮膜は、空気中、半田の融点以下の温度で、温度と加
熱時間を適宜設定することによって形成することができ
る。例えば、錫−鉛系共晶半田では、加熱温度150
℃、3〜120時間の加熱で、酸素含有率0.02〜
0.2重量%の表面に酸化皮膜を有する半田粉を得るこ
とができる。
As the solder powder in the ordinary solder paste, one having the lowest possible oxidation degree is used, and its oxygen content is about 0.015% by weight. In the present invention (1), an oxide film is formed on the surface. And oxygen content 0.0
A solder powder of 2 to 0.2% by weight, preferably 0.03 to 0.15% by weight is used. When a solder powder having an oxygen content in this range is used, the combination of the solder powder and the solder ball under heating at a temperature equal to or higher than the solder melting temperature can be sufficiently controlled, and the solder ball diameter can be set so as not to cause a solder short circuit. The oxygen content can be measured by an inert gas dissolution-gas chromatography method specified in JIS Z 2613. Specifically, first, 0.25 g of the metal powder to be measured is put in a 0.3 g nickel crucible and sealed, put in a carbon crucible, degassed, and then heated to 2000 to 2300 ° C. in an inert gas. And heat. Thus, the oxygen in the metal powder is extracted as carbon monoxide (CO), and then the carbon monoxide is passed through copper oxide to form carbon dioxide (CO 2 ). The amount of CO 2 is quantified by gas chromatography to calculate the content. The oxide film on the surface of the solder powder can be formed by appropriately setting the temperature and the heating time in air at a temperature equal to or lower than the melting point of the solder. For example, a tin-lead eutectic solder has a heating temperature of 150
C, heating for 3 to 120 hours, oxygen content 0.02 to
A solder powder having an oxide film on the surface of 0.2% by weight can be obtained.

【0013】半田粉の粒径としては、通常のソルダーペ
ーストに用いられている粒径のものでよく、100μm
以下の狭ピッチの電極配列に対応するためには、半田粒
径25μm以下、より好ましくは、10〜25μm程度
のものを用いる。半田粉の半田組成物中の配合量は、3
0〜95重量%程度が好ましい。この範囲より少なすぎ
ると、所定の半田供給量を得るために供給する半田組成
物の厚みを厚くしなければならず、操作面で困難であ
り、またこの範囲より多すぎると、半田ボール層をカバ
ーするベース剤が少なすぎるために、半田ボールが再酸
化するため、好ましくない。なお、半田粉としては、Sn
−Pb合金、Sn−Pb−Ag合金、Sn−Ag合金、Sn−Pb−Bi合
金、Sn−Sb合金等公知の半田合金を使用することができ
る。
The particle size of the solder powder may be the particle size used in a normal solder paste, and may be 100 μm.
In order to cope with the following narrow-pitch electrode arrangement, those having a solder particle diameter of 25 μm or less, more preferably about 10 to 25 μm are used. The amount of the solder powder in the solder composition is 3
About 0 to 95% by weight is preferable. If the amount is less than this range, the thickness of the solder composition to be supplied must be increased in order to obtain a predetermined amount of supplied solder, which is difficult in terms of operation. It is not preferable because the solder ball is re-oxidized because too little base agent is covered. In addition, as solder powder, Sn
Known solder alloys such as -Pb alloy, Sn-Pb-Ag alloy, Sn-Ag alloy, Sn-Pb-Bi alloy and Sn-Sb alloy can be used.

【0014】本発明(1)の半田組成物におけるベース
剤は、半田粉表面の酸化皮膜を溶解する酸成分とその溶
剤を必須成分として含有する。本発明(2)の場合のベ
ース剤においても、全く同じ酸成分および溶剤を用いる
ことができる。酸成分としては、半田粉の融点以上の沸
点を有する酸もしくはその誘導体で酸として作用するも
のが使用でき、例えば、有機カルボン酸、酸性リン酸エ
ステルを挙げることができる。有機カルボン酸として
は、例えば、ロジンまたはその誘導体、ヘプタン酸、ラ
ウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、
ネオデカン酸、セバシン酸、フマル酸等の脂肪族カルボ
ン酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、トリメリッ
ト酸等の芳香族カルボン酸、ピマル酸、アビエチン酸、
デヒドロアビエチン酸等の樹脂酸、ナフテン酸、ナフテ
ン酸等のモノカルボン酸とトール油脂肪酸又は大豆脂肪
酸から合成されたダイマー酸、ロジンを二量化させた重
合ロジン等のジカルボン酸等を挙げることができ、これ
らの二種以上を含むものでもよい。また、酸性リン酸エ
ステルとしては、例えば、エチル・ジハイドロジェン・
ホスフェート、ジエチル・ハイドロジェン・ホスフェー
ト、ブチル・ジハイドロジェン・ホスフェート、ジブチ
ル・ハイドロジェン・ホスフェート、オレイル・ジハイ
ドロジェン・ホスフェート、ジオレイル・ハイドロジェ
ン・ホスフェート等を挙げることができる。
The base agent in the solder composition of the present invention (1) contains an acid component for dissolving an oxide film on the surface of the solder powder and a solvent thereof as essential components. In the base agent of the present invention (2), exactly the same acid component and solvent can be used. As the acid component, an acid having a boiling point equal to or higher than the melting point of the solder powder or a derivative thereof which acts as an acid can be used, and examples thereof include organic carboxylic acids and acidic phosphoric acid esters. As the organic carboxylic acid, for example, rosin or a derivative thereof, heptanoic acid, lauric acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid,
Neodecanoic acid, sebacic acid, aliphatic carboxylic acids such as fumaric acid, benzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, aromatic carboxylic acids such as trimellitic acid, pimaric acid, abietic acid,
Resin acids such as dehydroabietic acid, naphthenic acid, dicarboxylic acids synthesized from monocarboxylic acids such as naphthenic acid and tall oil fatty acids or soy fatty acids, dicarboxylic acids such as polymerized rosin obtained by dimerizing rosin, and the like. And two or more of these. Examples of the acidic phosphoric acid ester include, for example, ethyl dihydrogen.
Phosphate, diethyl hydrogen phosphate, butyl dihydrogen phosphate, dibutyl hydrogen phosphate, oleyl dihydrogen phosphate, dioleyl hydrogen phosphate and the like can be mentioned.

【0015】ベース剤に用いる溶剤は、酸の強さを調整
する働きをし、例えば、白色ワセリン、カスターワック
スを用いることができる。ベース剤には、その他の任意
成分として、カルビトール系溶剤やミネラルスピリッツ
等の粘度調整剤を添加することができる。本発明の半田
組成物に用いるベース剤は、半田粉の溶融直前の温度ま
で(以下この状態を溶融温度直下ともいう)に、半田粉
が十分沈降する粘度を有していれば良く、常温で固体の
酸成分、溶剤等を原材料とするベース剤であっても良
い。その場合の組成物は、ベース剤を溶融状態に加熱
し、これに半田粉を混ぜ、常温に冷やして所定厚のシー
ト状とすることができる。半田供給に際しては、シート
状の場合には、所定形状のサイズにした組成物を電極配
列領域に載置すればよい。
The solvent used for the base agent functions to adjust the strength of the acid. For example, white petrolatum or castor wax can be used. A viscosity modifier such as a carbitol solvent or mineral spirits can be added to the base agent as other optional components. The base agent used in the solder composition of the present invention only needs to have a viscosity that allows the solder powder to sufficiently settle to a temperature immediately before the melting of the solder powder (hereinafter, this state is also referred to as a temperature immediately below the melting temperature). A base agent using a solid acid component, a solvent, or the like as a raw material may be used. In such a case, the composition can be heated to a molten state, mixed with the solder powder, and cooled to room temperature to form a sheet having a predetermined thickness. When supplying the solder, in the case of a sheet, a composition having a predetermined shape may be placed on the electrode array region.

【0016】本発明の半田組成物を用いて、電子部品の
電極部あるいは回路基板の電極部に半田を供給するに
は、以下のプロセスによって行うことができる。まず、
電子部品の電極配列領域または電子部品を実装する回路
基板の電極配列領域に所定の厚さ、開口寸法を有するメ
タルマスクを用いて半田組成物を印刷により塗布する。
半田組成物がシート状の固体である場合にはそのシート
を電極配列領域に載置する。その後、電子部品または回
路基板を、半田組成物中に含まれる半田粉の融点以上、
例えばSn−Pb共晶半田の場合は210℃で、3分間
程度加熱し、前記半田粉を溶融させ、半田粉同士の合体
が進んで所定のサイズの半田ボールが多層に堆積した時
点で加熱を止め、空冷する。空冷の後、基板等の電極配
列領域をエタノール等の洗浄液中に浸漬し超音波で所定
時間洗浄して、半田組成物の残さ等を除去し、乾燥して
電極部への半田供給を完了する。
The use of the solder composition of the present invention to supply solder to the electrode portion of an electronic component or the electrode portion of a circuit board can be performed by the following process. First,
A solder composition is applied to the electrode arrangement region of the electronic component or the electrode arrangement region of the circuit board on which the electronic component is mounted by printing using a metal mask having a predetermined thickness and an opening dimension.
When the solder composition is a sheet-like solid, the sheet is placed on the electrode array region. Then, the electronic component or circuit board, the melting point of the solder powder contained in the solder composition or more,
For example, in the case of Sn-Pb eutectic solder, the solder powder is heated at 210 ° C. for about 3 minutes to melt the solder powder, and when the solder powders are coalesced and solder balls of a predetermined size are deposited in multiple layers, heating is performed. Stop and air-cool. After air cooling, the electrode array region of the substrate or the like is immersed in a cleaning solution such as ethanol and washed for a predetermined time by ultrasonic waves to remove the residue of the solder composition and the like, and is dried to complete the supply of the solder to the electrode portion. .

【0017】半田を電極に供給する場合、半田粉の多層
堆積層の厚さは供給する半田高さよりも高いことが好ま
しい。実際には印刷バラツキと半田粉の沈降バラツキに
より、堆積層厚さは場所によってばらつく。その場合で
も、半田ボール厚さが供給する半田高さよりも高くする
ことが望ましい。逆に半田高さが高すぎる場合、半田供
給性に大きな影響を与える最下層の半田ボールの表面光
沢がなくなり、供給する半田の濡れ性不良になる。この
原因は、主に、堆積層が厚い場合には最下層の半田粉の
酸化膜除去が十分に行われないためである。そのため
に、電極配列領域に半田組成物を塗布ないしは載置する
場合の供給厚さHは、形成しようとする半田層の高さを
h、半田組成物中の半田粉の量をV(容量%)としたと
き、下記(1)式を満たすよう設定する。 10×h×(100/V) > H > 2×h×(100/V)・・(1) このように設定することにより、半田供給過程で多層に
堆積した半田ボール層の高さが、電極に形成する半田層
高さよりも高い状態にすることができる。、このような
状態で半田が電極部に供給された場合には、各電極間で
ばらつきの少ない半田供給が達成できる。なお、本発明
の半田組成物は、べた塗り印刷でも安定した電極部のみ
への半田供給が可能であるが、狭ピッチでない電極配列
部には、従来のソルダーペーストと同様の印刷法を採用
できることは言うまでもない。
When solder is supplied to the electrodes, it is preferable that the thickness of the multilayer deposition layer of the solder powder is higher than the height of the supplied solder. In practice, the thickness of the deposited layer varies from place to place due to printing variations and solder powder settling variations. Even in such a case, it is desirable that the thickness of the solder ball be higher than the supplied solder height. Conversely, if the solder height is too high, the surface gloss of the lowermost solder ball, which greatly affects solder supply properties, will be lost, and the supplied solder will have poor wettability. This is mainly because when the deposited layer is thick, the oxide film of the solder powder in the lowermost layer is not sufficiently removed. For this purpose, the supply thickness H when the solder composition is applied or placed on the electrode array region is h, the height of the solder layer to be formed is h, and the amount of the solder powder in the solder composition is V (capacity% ) Is set so as to satisfy the following equation (1). 10 × h × (100 / V)>H> 2 × h × (100 / V) (1) By setting as above, the height of the solder ball layer deposited in multiple layers in the solder supply process becomes The height can be higher than the height of the solder layer formed on the electrode. When the solder is supplied to the electrode section in such a state, it is possible to achieve a solder supply with little variation between the electrodes. In addition, the solder composition of the present invention can supply stable solder only to the electrode portion even in solid printing, but it is possible to adopt the same printing method as the conventional solder paste for the electrode array portion not having a narrow pitch. Needless to say.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。ここで、実施例で使用した半田粉の酸素含有
率は、前述した不活性ガス融解−ガスクロマトグラフ法
(JIS-Z-2613)により測定したものである。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Here, the oxygen content of the solder powder used in the examples was measured by the above-described inert gas melting-gas chromatography method (JIS-Z-2613).

【0019】実施例1 直径25μm以下、平均直径12.5μmのSn-37Pb半田粉とS
n-3.5Ag半田粉(酸素含有率がそれぞれ0.015wt%、0.01
3wt%)を用意し、これらを150℃にて加熱し、様々
な酸素含有率の半田粉を得た。さらにベース剤として、
オレイン酸と白色ワセリンを様々な比率で混合して、こ
のベース剤と前記半田粉を重量比1:1(半田粉50重
量%)の割合で混ぜてペースト(半田組成物)にした。
このペーストを、ガラス板(2.5cm角)の上に、厚
さ500μm印刷して、ガラス板を半田粉の融点より上の
温度の210℃(Sn-37Pb粉)と245℃(Sn-3.5Ag粉)に3
分間加熱した。そして、ガラス板上にできた半田ボール
の平均直径を冷却後にガラス面から拡大写真をとり、こ
の拡大写真に写った半田ボールの直径を測定し、拡大倍
率で補正した。Sn-37Pb粉の結果を表1(1)に、Sn-3.
5Ag粉の結果を表1(2)に示す。実験の結果から、酸
素含有率が0.02wt%以上の半田粉では、半田ボールが接
触しながらも合体を抑制できることがわかる。また酸素
含有率が高い程(0.03wt%以上)、半田ボール大きさを
安定して形成できることもわかる。これらはいずれも半
田供給プロセスの安定化に有効である。
Example 1 Sn-37Pb solder powder having a diameter of 25 μm or less and an average diameter of 12.5 μm
n-3.5Ag solder powder (Oxygen content is 0.015wt%, 0.01 respectively
3 wt%) and heated at 150 ° C. to obtain solder powders having various oxygen contents. Furthermore, as a base agent,
Oleic acid and white petrolatum were mixed at various ratios, and the base agent and the solder powder were mixed at a weight ratio of 1: 1 (solder powder 50% by weight) to form a paste (solder composition).
This paste was printed on a glass plate (2.5 cm square) to a thickness of 500 μm, and the glass plate was heated at 210 ° C. (Sn-37Pb powder) and 245 ° C. (Sn-3.5 Ag powder)
Heated for minutes. Then, after cooling the average diameter of the solder balls formed on the glass plate, an enlarged photograph was taken from the glass surface, and the diameter of the solder ball shown in the enlarged photograph was measured and corrected by the magnification. Table 1 (1) shows the results of Sn-37Pb powder, and Sn-3.
Table 1 (2) shows the results of the 5Ag powder. From the results of the experiment, it can be seen that with the solder powder having an oxygen content of 0.02 wt% or more, the coalescence can be suppressed even while the solder balls are in contact. It can also be seen that the higher the oxygen content (0.03 wt% or more), the more stable the solder ball size can be formed. These are all effective in stabilizing the solder supply process.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】実施例2 直径25μm以下、平均直径12.5μmのSn-37Pb半田粉を1
50℃にて加熱し、酸素含有率0.04重量%の粉末を得た。
さらにベース剤として、白色ワセリンと様々な飽和直鎖
脂肪酸を混合して、これら酸の10重量%のベース剤を作
成した。これに前記半田粉を重量比1:1の割合で混ぜ
てペーストにした。これを実施例1と同じ方法で210℃
に3分間加熱し、半田ボールの直径を測定した。表2
(1)にその結果を示す。さらに、これらのペーストを
FR-4基板の上に、べた塗りで厚さ500μm印刷し、基板
を210℃に3分間加熱し、冷却した後、エタノールで基
板表面を洗浄して残さの半田ボールとベース剤を除去し
て、基板上に配列する直径100μmの銅電極(パッド)
に半田供給を行った。半田の供給状態を観察した結果、
パッド上に充分に半田が供給されない供給不良パッドが
あった。その割合の測定結果等を表2(2)に示す。供
給不良パッドの測定結果から、ベース剤中の酸成分は加
熱中に沸騰しない方が望ましいことがわかる。これは沸
騰に伴う気泡の発生により、ボールの合体が不均一にな
ることに起因している。また、ベース剤は分解等による
気泡の発生も少ない材料が望ましいことがわかる。その
観点から、酸成分が脂肪酸の場合には、脂肪族基の炭素
数が6以上、好ましくは炭素数10以上が有効である。
さらに、ベース剤の粘度が高い場合には、半田粉が加熱
時に沈降しないためにばらつきの少ない半田ボールが形
成されないことから、脂肪族基の炭素数は28以下が好
ましい。したがって、脂肪酸を酸成分として用いる場合
には、脂肪族基の炭素数が6〜28、好ましくは10〜
28のものが有効である。
Example 2 A Sn-37Pb solder powder having a diameter of 25 μm or less and an average diameter of 12.5 μm was
Heating at 50 ° C. yielded a powder having an oxygen content of 0.04% by weight.
Further, as a base agent, white petrolatum and various saturated linear fatty acids were mixed to prepare a base agent containing 10% by weight of these acids. The paste was mixed with the solder powder at a weight ratio of 1: 1 to form a paste. This was heated at 210 ° C. in the same manner as in Example 1.
For 3 minutes, and the diameter of the solder ball was measured. Table 2
(1) shows the result. In addition, these pastes
On FR-4 substrate, print 500μm thick with solid coating, heat the substrate to 210 ° C for 3 minutes, cool, then wash the substrate surface with ethanol to remove residual solder balls and base material. , 100μm diameter copper electrode (pad) arranged on the substrate
Was supplied with solder. As a result of observing the solder supply condition,
There was a defective supply pad on which solder was not sufficiently supplied. Table 2 (2) shows the measurement results of the ratio and the like. The measurement results of the poor supply pad indicate that it is desirable that the acid component in the base agent does not boil during heating. This is because the coalescence of the balls becomes non-uniform due to the generation of bubbles due to boiling. In addition, it is understood that a material that generates less air bubbles due to decomposition or the like is desirable as the base agent. From that viewpoint, when the acid component is a fatty acid, it is effective that the aliphatic group has 6 or more carbon atoms, preferably 10 or more carbon atoms.
Furthermore, when the viscosity of the base agent is high, since the solder powder does not settle during heating and a solder ball with little variation is not formed, the carbon number of the aliphatic group is preferably 28 or less. Therefore, when a fatty acid is used as the acid component, the aliphatic group has 6 to 28 carbon atoms, preferably 10 to 28 carbon atoms.
28 are effective.

【0022】[0022]

【表2】 [Table 2]

【0023】実施例3 直径25μm以下、平均直径12.5μmのSn-37Pb半田粉
を、150℃にて半田粉を加熱し、酸素含有率0.04重量%
の粉末を得た。酸成分としてステアリン酸を用い、白色
ワセリンおよび高粘度ワックスの添加量を変えた粘度の
異なる、有機酸含有率40重量%のベース剤を作成した。
これに前記半田粉を重量比1:1の割合で混ぜてペース
トにした。さらに、このペーストをFR-4基板の上に、厚
さ200μmで印刷し、基板上の直径100μmの銅パッドに
半田供給を行った。実施例1と同じ条件にて加熱し、冷
却後、残さの半田ボールとベース剤を除去した。半田粉
の沈降状態(どの状態で測定したのですか)、銅パッド
上に供給された半田の高さを測定した結果を表4に示
す。表3の結果から明らかなように、半田粉の沈降が十
分である程、半田供給高さは高く、その高さバラツキも
小さいことが分かる。
Example 3 An Sn-37Pb solder powder having a diameter of 25 μm or less and an average diameter of 12.5 μm was heated at 150 ° C. to obtain an oxygen content of 0.04% by weight.
Was obtained. Using stearic acid as an acid component, a base agent having an organic acid content of 40% by weight having different viscosities by changing the addition amounts of white petrolatum and a high-viscosity wax was prepared.
The paste was mixed with the solder powder at a weight ratio of 1: 1 to form a paste. Further, this paste was printed at a thickness of 200 μm on an FR-4 substrate, and solder was supplied to a copper pad having a diameter of 100 μm on the substrate. After heating under the same conditions as in Example 1 and cooling, the remaining solder balls and the base agent were removed. Table 4 shows the results of measuring the sedimentation state of the solder powder (in which state was measured) and the height of the solder supplied on the copper pad. As is evident from the results in Table 3, the more the sedimentation of the solder powder is sufficient, the higher the solder supply height and the smaller the height variation.

【0024】[0024]

【表3】 [Table 3]

【0025】実施例4 直径25μm以下、平均直径12.5μmのSn-37Pb半田粉
を、150℃にて半田粉を加熱し、酸素含有率0.120重量%
の粉末を得た。さらにステアリン酸と白色ワセリンを用
いて有機酸含有率30重量%のベース剤を作成した。これ
を直径200μmの円形パッド(Al/Ni/Au)を有する8
インチウェハに半田粉を各種厚さだけ供給し、その上か
ら前記ベース剤を全体厚さが2mmになるように供給し
た。これをウェハ温度230℃、5分間加熱した後、半田
ボール直径を測定した。その後洗浄により残さを除去
し、半田高さを測定した。表4にその結果を示す。
Example 4 Sn-37Pb solder powder having a diameter of 25 μm or less and an average diameter of 12.5 μm was heated at 150 ° C., and the oxygen content was 0.120% by weight.
Was obtained. Further, a base agent having an organic acid content of 30% by weight was prepared using stearic acid and white petrolatum. 8 with a circular pad (Al / Ni / Au) 200 μm in diameter
Solder powder was supplied to the inch wafer in various thicknesses, and the base material was supplied thereon so that the total thickness became 2 mm. This was heated at a wafer temperature of 230 ° C. for 5 minutes, and then the solder ball diameter was measured. Thereafter, the residue was removed by washing, and the solder height was measured. Table 4 shows the results.

【0026】[0026]

【表4】 [Table 4]

【0027】表4の結果から、半田供給バラツキを小さ
くするためには、最終的な半田ボール堆積層を多層にす
ることが望ましいことが分かる。これは多層の場合は金
属ボールがその相対的な位置をほとんど変えないため、
安定して半田ボールの合体が進行するのに対して、多層
から一層状態まで合体する場合には半田ボールが自由に
動きだし、安定な半田ボール合体ができなくなるためで
ある。また供給量を多くするには、形成する半田ボール
堆積層の厚さが、パッドに形成する半田高さよりも高く
することが有効であることがわかる。
From the results shown in Table 4, it can be seen that it is desirable to make the final solder ball deposition layer multilayer in order to reduce the variation in the supply of solder. This is because in the case of multiple layers the metal ball hardly changes its relative position,
This is because, while the merging of solder balls proceeds stably, when merging from multiple layers to a single layer, the solder balls start to move freely, and stable merging of solder balls cannot be performed. In addition, it can be seen that it is effective to increase the supply amount so that the thickness of the solder ball deposition layer to be formed is higher than the height of the solder to be formed on the pad.

【0028】実施例5 各種平均直径のSn-37Pb半田粉を、150℃にて40時間加熱
し、表面を酸化した粉末を得た。さらにステアリン酸と
融点80℃の固体ワックスを100℃にて加熱・混合し、有
機酸含有率30重量%のベース剤を作成し、これに前記半
田粉を重量比2:1(半田粉66.7重量%)の割合で混ぜ
た。そしてこれを冷却して2cm□、厚さ1mmのシート状
半田組成物にした。これを50×100μmのパッドを有す
る樹脂基板に載せて、樹脂基板を240℃に加熱した。半
田供給物が固体でも半田ボールは溶融・合体して、その
後合体が停止した。またパッドの上に高さ30μmの半田
を供給することができた。
Example 5 Sn-37Pb solder powders having various average diameters were heated at 150 ° C. for 40 hours to obtain powders whose surfaces were oxidized. Further, stearic acid and a solid wax having a melting point of 80 ° C. were heated and mixed at 100 ° C. to prepare a base agent having an organic acid content of 30% by weight. %). This was then cooled to form a 2 cm square, 1 mm thick sheet-shaped solder composition. This was placed on a resin substrate having a pad of 50 × 100 μm, and the resin substrate was heated to 240 ° C. Even though the solder supply was solid, the solder balls melted and coalesced, after which coalescence stopped. Also, a 30 μm-high solder could be supplied on the pad.

【0029】実施例6 各種平均粒径のSn-37Pb半田粉を、150℃にて半田粉を加
熱し、酸素含有率0.08重量%の粉末を得た。さらにベー
ス剤として、白色ワセリンとロジンを混合して、ロジン
10重量%のベース剤を作成した。これに前記半田粉を重
量比1:1の割合で混ぜてペーストにした。さらに、こ
れらのペーストをFR-4基板の上に、それぞれ厚さ500μ
mで印刷し、基板上の50×1500μmの銅パッド(ピッチ
150μm)配列領域に半田供給を行った。実施例1と同
じ条件にて加熱し、冷却後、残さの半田ボールとベース
剤を除去し、100パッドでの半田短絡発生率を測定し
た。表5にその結果を示す。表5の結果から、半田短絡
発生率の観点から、狭ピッチの電極配列では使用する半
田粉の平均粒径は25ミクロン以下が望ましいことがわか
る。
Example 6 Sn-37Pb solder powder having various average particle diameters was heated at 150 ° C. to obtain a powder having an oxygen content of 0.08% by weight. Further, as a base agent, white petrolatum and rosin are mixed,
A base agent of 10% by weight was prepared. The paste was mixed with the solder powder at a weight ratio of 1: 1 to form a paste. Furthermore, paste these pastes on the FR-4 board to a thickness of 500μ each.
printed on the board and a 50 × 1500μm copper pad (pitch
(150 μm) Solder was supplied to the array region. After heating under the same conditions as in Example 1 and cooling, the remaining solder balls and the base agent were removed, and the occurrence rate of solder short circuits at 100 pads was measured. Table 5 shows the results. From the results in Table 5, it can be seen that the average particle size of the solder powder used is desirably 25 microns or less in a narrow-pitch electrode arrangement from the viewpoint of the solder short-circuit occurrence rate.

【0030】[0030]

【表5】 [Table 5]

【0031】実施例7 半田粒径が25μm以下で、10μm以下の細かい粒径
を含むSn-37Pb半田粉と10〜25μmの半田粒径範囲
のSn-37Pb半田粉を、150℃にて加熱し、酸素含有率0.08
重量%の粉末を得た。さらにベース剤として、白色ワセ
リンとロジンを混合して、この10重量%のベース剤を作
成した。これに前記半田粉を重量比1:1の割合で混ぜ
てペーストにした。さらに、このペーストをFR-4基板の
上に、厚さ300μmで印刷し、基板上の直径100μmの銅
パッドに半田供給を行った。実施例1と同条件で加熱し
て、半田ボールを観察したところ、加熱によるベース剤
のだれによって、半田粒径が10μmより細かい半田粉
が流れだし、電極から500μmの距離にある位置補正
用認識マーク(電極と同様の構造)まで達し半田が付着
していた。それに対して、10〜25μmの半田粉では
ベース剤が流れ出した場合でも、半田粉は概略印刷部に
沈降して半田ボールの合体その後の合体停止が起こるた
め、認識マークには半田が供給されずに印刷部の下のパ
ッドにのみ半田が供給できた。だれに起因する不要箇所
への半田供給を防止するには、最低半田粒径は10μm
以上が望ましい。
Example 7 Sn-37Pb solder powder having a solder particle size of 25 μm or less and containing a fine particle size of 10 μm or less and Sn-37Pb solder powder having a solder particle size of 10 to 25 μm were heated at 150 ° C. , Oxygen content 0.08
% Powder was obtained. Further, as a base agent, white petrolatum and rosin were mixed to prepare a 10% by weight base agent. The paste was mixed with the solder powder at a weight ratio of 1: 1 to form a paste. Further, this paste was printed at a thickness of 300 μm on an FR-4 substrate, and solder was supplied to a copper pad having a diameter of 100 μm on the substrate. When the solder balls were observed by heating under the same conditions as in Example 1, solder powder having a solder particle diameter smaller than 10 μm began to flow due to the dripping of the base agent due to the heating, and the position correction recognition at a distance of 500 μm from the electrode was performed. The mark (the same structure as the electrode) was reached and the solder was attached. On the other hand, even when the base material flows out with the solder powder of 10 to 25 μm, the solder powder is settled in the printing portion and the coalescence of the solder balls and the subsequent coalescence stop, so that no solder is supplied to the recognition mark. The solder could be supplied only to the pad below the printing section. To prevent the supply of solder to unnecessary parts caused by who, the minimum solder particle size is 10 μm
The above is desirable.

【0032】実施例8 直径25μm以下、平均直径12.5μmのSn-37Pb半田粉
を、150℃にて半田粉を加熱し、酸素含有率0.12重量%
の粉末を得た。さらにベース剤として、白色ワセリンと
酸性リン酸エステルを混合して、酸性リン酸エステル含
有量10wt%のベース剤3種を作成した。これらに前記半
田粉を重量比1:1の割合で混ぜてペーストにした。こ
れらを実施例1と同じ方法で210℃に加熱し、半田ボー
ルの直径を測定した。表6にその結果を示す。
Example 8 Sn-37Pb solder powder having a diameter of 25 μm or less and an average diameter of 12.5 μm was heated at 150 ° C. to obtain an oxygen content of 0.12% by weight.
Was obtained. Further, as a base agent, white petrolatum and an acid phosphate were mixed to prepare three kinds of base agents having an acid phosphate content of 10% by weight. These were mixed with the solder powder at a weight ratio of 1: 1 to form a paste. These were heated to 210 ° C. in the same manner as in Example 1, and the diameter of the solder ball was measured. Table 6 shows the results.

【0033】[0033]

【表6】 [Table 6]

【0034】実施例9 直径25μm以下、平均直径12.5μmのSn-37Pb半田粉
(酸素含有率0.015wt%)を用意した。次に、150℃にて
半田粉を加熱し、加熱時間を調整して酸素含有率の異な
る粉末を得た。次にパルミチン酸と酸素含有率0.12wt%
のSn-37Pb半田粉を重量比1:1で混練し,200℃で10時
間加熱した後半田粉を除去してパルミチン酸にパルミチ
ン酸Sn塩が溶解したパルミチン酸溶液を作った。この溶
液と白色ワセリンを様々な比率で混合してベース剤とし
た。このベース剤と前記半田粉を重量比1:1の割合で
混ぜてペーストにした。このペーストを、ガラス板
(2.5cm角、厚さ1mm)の上に、厚さ200μm印
刷して、ガラス板を210℃に加熱した。そして、ガラス
板上にできた半田ボールの直径を測定した。表7にその
結果を示す。
Example 9 Sn-37Pb solder powder (oxygen content 0.015 wt%) having a diameter of 25 μm or less and an average diameter of 12.5 μm was prepared. Next, the solder powder was heated at 150 ° C., and the heating time was adjusted to obtain powders having different oxygen contents. Next, palmitic acid and oxygen content 0.12wt%
The Sn-37Pb solder powder was kneaded at a weight ratio of 1: 1 and heated at 200 ° C. for 10 hours, and then the solder powder was removed to prepare a palmitic acid solution in which a palmitic acid Sn salt was dissolved in palmitic acid. This solution and white petrolatum were mixed in various ratios to obtain a base agent. The base agent and the solder powder were mixed at a weight ratio of 1: 1 to form a paste. This paste was printed on a glass plate (2.5 cm square, 1 mm thick) to a thickness of 200 μm, and the glass plate was heated to 210 ° C. Then, the diameter of the solder ball formed on the glass plate was measured. Table 7 shows the results.

【0035】[0035]

【表7】 表7の結果からわかるように、有機酸Sn塩をベース剤に
含んだ場合、酸素含有率が0.015〜0.022重量%程度の低
酸化度の半田粉を用いた場合でも、半田粉の合体を停止
することができる。発明(1)の半田組成物が、酸化し
た半田粉と反応して酸化物を溶解する際に生成される物
質(金属塩)により合体が停止するのに対して、これを
あらかじめ含んだものでも合体抑制効果が発揮されるこ
と、そのため比較的酸素含有率の低い半田粉を用いた半
田組成物でも合体が抑制できることがわかる。
[Table 7] As can be seen from the results in Table 7, when the organic acid Sn salt is contained in the base agent, coalescence of the solder powder is stopped even when a low-oxidation solder powder having an oxygen content of about 0.015 to 0.022% by weight is used. can do. In the solder composition of the invention (1), the coalescence is stopped by a substance (metal salt) generated when the solder composition reacts with the oxidized solder powder to dissolve the oxide. It can be seen that the coalescence suppressing effect is exhibited, and therefore, coalescence can be suppressed even with a solder composition using a solder powder having a relatively low oxygen content.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明の半田組成物によれば、半田組成
物を電極の配列領域に塗布した後、半田の融点以上に加
熱していく過程で、半田粉の溶融合体で形成される半田
ボールの繰り返し合体を途中で停止させることができ
る。そのため、べた塗り印刷する半田供給方法において
も、半田ボール径の巨大化によって起こる電極間の半田
短絡の発生が防止できるとともに、電極部への半田供給
量のばらつきも抑制できる。
According to the solder composition of the present invention, after the solder composition is applied to the array region of the electrodes and then heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder, the solder formed by fusion of the solder powder is formed. Repeated coalescence of the balls can be stopped halfway. Therefore, even in the solder supply method of solid printing, it is possible to prevent the occurrence of a solder short circuit between the electrodes due to the enlargement of the diameter of the solder ball, and also to suppress the variation in the amount of solder supplied to the electrode portions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の組成物を用いて電極部に半田
を供給する過程を説明するための概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a process of supplying solder to an electrode portion using the composition of the present invention.

【図2】図2(a)(b)は、べた塗り印刷により電極
上に半田を供給する過程を説明するための概略図であ
る。
FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams for explaining a process of supplying solder on electrodes by solid printing. FIG.

【図3】図3は、半田ボールの動きに起因する半田供給
量のばらつきを説明するための概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a variation in a supplied amount of solder caused by a movement of a solder ball;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電極部 2 半田ペースト(半田組成物) 3 半田粉 4 半田ボール 5 半田層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode part 2 Solder paste (solder composition) 3 Solder powder 4 Solder ball 5 Solder layer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に酸化物皮膜を有し、酸素含有率が
0.02〜0.2重量%の半田粉30〜95重量%と、
前記酸化物と反応して酸化物を溶解する酸成分とその溶
剤を含むベース剤とからなることを特徴とする半田組成
物。
A solder powder having an oxide film on the surface and an oxygen content of 0.02 to 0.2% by weight;
A solder composition comprising an acid component that reacts with the oxide to dissolve the oxide and a base agent containing the solvent.
【請求項2】 半田粉30〜95重量%と、酸成分、有
機酸錫塩およびそれらの溶剤を含むベース剤とを主成分
とする半田組成物。
2. A solder composition containing 30 to 95% by weight of solder powder and a base agent containing an acid component, an organic tin salt and a solvent thereof.
【請求項3】 酸成分が、脂肪族基炭素数10〜28の
脂肪族カルボン酸、ロジンおよび酸性リン酸エステルの
群から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする
請求項1または請求項2に記載の半田組成物。
3. The acid component according to claim 1, wherein the acid component is at least one member selected from the group consisting of aliphatic carboxylic acids having 10 to 28 aliphatic groups, rosin, and acidic phosphate esters. Item 3. The solder composition according to Item 2.
【請求項4】 ベース剤が、半田粉の溶融直前の温度ま
でに半田粉を沈降させるに必要な粘度を有するように調
整されたものであることを特徴とする請求項1乃至請求
項3のいずれかに記載の半田組成物。
4. The method according to claim 1, wherein the base agent is adjusted so as to have a viscosity necessary to settle the solder powder to a temperature immediately before melting of the solder powder. The solder composition according to any one of the above.
【請求項5】 電子部品の電極配列領域または電子部品
を実装する回路基板の電極配列領域に請求項1乃至請求
項4のいずれかに記載の半田組成物を塗布もしくは載置
した後、前記半田組成物中に含まれる半田粉の融点以上
にその半田組成物を加熱して、前記半田粉を溶融させ、
半田粉同士の合体が進んで所定のサイズの半田ボールが
多層に堆積した時点で冷却することによって前記電極に
半田層を形成させることを特徴とする半田供給方法。
5. The method according to claim 1, wherein the solder composition is applied or placed on an electrode arrangement region of an electronic component or an electrode arrangement region of a circuit board on which the electronic component is mounted. Heating the solder composition above the melting point of the solder powder contained in the composition to melt the solder powder,
A method for supplying a solder, comprising: forming a solder layer on the electrode by cooling when a plurality of solder balls of a predetermined size are deposited as a result of merging of the solder powders.
【請求項6】 形成する半田層の高さをh、半田組成物
中の半田粉の量をV(容量%)としたとき、塗布もしく
は載置する半田組成物の厚さHを、下記(1)式を満た
すよう設定し、 10×h×(100/V) > H > 2×h×(100/V)・・(1) 多層に堆積した半田ボール層の高さが、電極に形成する
半田層高さよりも高い状態にしたことを特徴とする請求
項5に記載の半田供給方法。
6. When the height of the solder layer to be formed is h and the amount of solder powder in the solder composition is V (% by volume), the thickness H of the solder composition to be applied or placed is defined as follows: 1 × h × (100 / V)>H> 2 × h × (100 / V) (1) The height of the solder ball layer deposited in the multilayer is formed on the electrode. 6. The method according to claim 5, wherein the height of the solder layer is higher than the height of the solder layer.
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