JP2005021975A - Flux for joining unleaded solder, and solder paste - Google Patents

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勲 島村
Koichi Tejima
光一 手島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide flux for joining unleaded solder, and solder paste. <P>SOLUTION: The flux for joining unleaded solder contains phenolic hydroxyl compound selected from the group consisting of quercetin, myricetin, anthocyanidin, pro-anthocyanidin, caffeic acid, chlorogenic acid, protocatechuic acid, and ferulic acid. The solder paste contains this flux for joining unleaded solder and unleaded solder powder. A tin-zinc alloy solder powder is applicable for unleaded solder powder. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電気、電子又は機械部品の接合を鉛を含有しないハンダにより形成するための無鉛ハンダ接合用フラックス及びソルダーペーストに関する。詳細には、回路基板等の電気、電子部品の接合を錫−亜鉛合金ハンダによって形成可能な無鉛ハンダ接合用フラックス及びソルダーペーストに関する。   The present invention relates to a lead-free solder joining flux and solder paste for forming electrical, electronic, or mechanical component joining with solder containing no lead. Specifically, the present invention relates to a lead-free soldering flux and solder paste capable of forming electrical and electronic components such as circuit boards by tin-zinc alloy solder.

ハンダ付けは、融点が比較的低い金属を用いて物体同士を接合する技術であり、古くから用いられている。現代の産業において、ハンダ付けは電子機器の接合、組み立てに幅広く用いられている。実装基板においては、半導体、マイクロプロセッサー、メモリー、抵抗などの電子部品を基板に実装するための接合等に用いられている。ハンダ付けの長所は、部品を基板に固定するだけでなく、ハンダを構成する金属の導電性により電気的接続が形成されることにある。   Soldering is a technique for joining objects using a metal having a relatively low melting point and has been used for a long time. In the modern industry, soldering is widely used for joining and assembling electronic equipment. In the mounting substrate, it is used for joining for mounting electronic components such as a semiconductor, a microprocessor, a memory, and a resistor on the substrate. The advantage of soldering is not only that the component is fixed to the board, but also that electrical connection is formed by the conductivity of the metal that constitutes the solder.

一般的に用いられるハンダは、錫と鉛とによる共晶ハンダで、その理論共晶点が183℃であり、多くの熱硬化性樹脂がガス化する温度よりも低いため、錫−鉛共晶ハンダは、基板等の接合に用いられ、プリント基板などを熱により損傷しなくて済むという特徴を有している。   Commonly used solder is a eutectic solder of tin and lead, and its theoretical eutectic point is 183 ° C., which is lower than the temperature at which many thermosetting resins are gasified. Solder is used for bonding substrates or the like, and has a feature that a printed circuit board or the like is not damaged by heat.

このような特徴を備えた錫−鉛共晶ハンダは、電子機器の製造における部品の接合、組み立てに不可欠なものであり、厚膜形成、導体回路形成及び半導体実装のような微細なハンダ付け処理においては、ハンダ粉末とフラックスとを混合したペースト状のソルダーペーストとしてスクリーン印刷方式等に従って用いられている。   Tin-lead eutectic solder with such features is indispensable for joining and assembling parts in the manufacture of electronic equipment, and it is a fine soldering process such as thick film formation, conductor circuit formation and semiconductor mounting. Is used as a paste-like solder paste in which solder powder and flux are mixed according to a screen printing method or the like.

最近のパソコンや携帯端末のパーソナル機器等の電子機器の急激な普及により、電子部品の実装技術におけるハンダ需要が益々増大している。電子機器の普及は、人々の生活を豊にする反面、使用されなくなった電子機器が多量に廃棄され、これらの廃棄物による環境問題が大きな議論となっている。このために、廃棄物のリサイクルや有害物質を使用しない製造方法の確立が望まれている。電子機器の製造においても、有害物質を用いない製造技術の開発が急務となっている。   With the recent rapid spread of electronic devices such as personal computers and personal devices of portable terminals, the demand for solder in electronic component mounting technology is increasing. The widespread use of electronic devices makes people's lives rich, but a large amount of electronic devices that are no longer used are discarded, and environmental problems caused by these wastes have become a major debate. Therefore, it is desired to establish a manufacturing method that does not recycle waste or use harmful substances. In the manufacture of electronic equipment, the development of manufacturing technology that does not use hazardous substances is an urgent task.

錫−鉛共晶ハンダは、母材に対する濡れ性が他の金属混合物よりも優れた特性を有している。しかし、このハンダに含まれる鉛は、廃棄された電子機器を埋め立て処分した場合、長年に渡って酸性雨などに晒されることにより鉛イオンが土壌中へ溶出して人間を含む生物に及ぼす毒性が強く懸念される。これを解決するために、鉛の固定化技術も検討されているが、実用領域に達していない。そのため、有害な鉛イオンを排出しないようなハンダ接合及び電子機器の実装技術の確立が求められ、鉛を含まないハンダ(無鉛ハンダ)を用いた接合技術の実用化が必要とされている。このため、鉛を他の金属に代えたハンダや別の金属の組み合わせによるハンダの使用が検討されている(例えば、下記の特許文献1、2等)。
特許2805595号公報 特開平10−58190号公報
Tin-lead eutectic solder has a property that the wettability with respect to the base material is superior to other metal mixtures. However, the lead contained in this solder, when discarded electronic equipment is disposed of in landfills, is exposed to acid rain for many years, leading to the release of lead ions into the soil and toxicity to living organisms including humans. There is a strong concern. In order to solve this problem, lead immobilization technology has been studied, but has not reached the practical range. Therefore, establishment of solder joint and electronic equipment mounting technology that does not discharge harmful lead ions is required, and joint technology using lead-free solder (lead-free solder) is required. For this reason, use of solder in which lead is replaced with another metal or a combination of another metal has been studied (for example, Patent Documents 1 and 2 below).
Japanese Patent No. 2805595 JP-A-10-58190

ところが、無鉛ハンダにおいては、汎用化を阻害する課題が多い。具体的には、無鉛ハンダとして提案されている錫−銀合金のハンダは、銀自身が貴金属であり高価なため、汎用製品として多量の使用は困難である。更に、排出する銀イオンの毒性から一部の国(州)では銀の使用が規制されている。また、大部分の無鉛ハンダは合金としての融点が高いため、ハンダ付け温度を上昇せざるをえず、熱硬化性基板の耐熱温度との関係から、具体的な実装技術に大きな困難さをもたらしている。つまり、母材との濡れ性が著しく劣り満足な接合性を発揮しなかったり、溶融温度が高いために接合する電子部品等を損傷し易いなどの問題を解消する必要がある。   However, in lead-free solder, there are many problems that hinder the generalization. Specifically, a tin-silver alloy solder proposed as a lead-free solder is difficult to use in a large amount as a general-purpose product because silver itself is a noble metal and is expensive. Furthermore, the use of silver is regulated in some countries (states) due to the toxicity of the emitted silver ions. In addition, most lead-free solders have a high melting point as an alloy, so the soldering temperature has to be raised, and due to the relationship with the heat resistance temperature of the thermosetting board, it brings great difficulty to specific mounting technology. ing. In other words, it is necessary to solve problems such as poor wettability with the base material and not exhibiting satisfactory jointability, and easily damaging electronic components to be joined due to high melting temperature.

また、スクリーン印刷を用いて行うソルダーペーストについても、鉛フリーのものが強く望まれており、近年、技術改良が進められて、無鉛ハンダ、例えば、錫−銀−ビスマスなどでソルダーペーストが実用領域に達したと言われているが、錫−鉛共晶ハンダと同レベルの融点を持つ錫−亜鉛共晶ハンダでは汎用化は難しいと言われている。   Also, a solder-free solder paste using screen printing is strongly desired. In recent years, technological improvements have been promoted, and lead-free solder, for example, tin-silver-bismuth or the like, solder paste is practically used. However, it is said that it is difficult to make a general use of tin-zinc eutectic solder having the same melting point as that of tin-lead eutectic solder.

本発明は、上述した廃棄物中の鉛による環境問題を解決し、電子機器の実装時の作業性と接合性能の両立を実現可能な鉛フリーのハンダ付け技術を確立することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned environmental problems caused by lead in waste, and to establish a lead-free soldering technique capable of realizing both workability and bonding performance when mounting electronic equipment.

又、本発明は、従来の錫−鉛合金ハンダのソルダーペーストの代替物として、錫−亜鉛合金ハンダによるハンダ接合用フラックス及び実用に適した錫−亜鉛合金ハンダのソルダーペーストを汎用可能なレベルで提供することを目的とする。   In addition, the present invention provides a solder bonding flux using tin-zinc alloy solder and a tin-zinc alloy solder paste suitable for practical use as a substitute for the conventional solder paste of tin-lead alloy solder. The purpose is to provide.

本願発明者は、錫−亜鉛合金ハンダのソルダーペーストを調製するために混合するフラックス、又は、錫−亜鉛合金ハンダで接合する際に予め塗布使用するフラックスにフェノール性ヒドロキシル基を有する抗酸化性化合物を添加することにより、リフロー時及びフロー時に特殊な作業環境を要したり、熱硬化性基板を損なうような温度での加熱が必要となるという問題を解消できることを見出した。   The inventor of the present application is an antioxidant compound having a phenolic hydroxyl group in a flux to be mixed for preparing a solder paste of tin-zinc alloy solder or a flux used in advance when joining with a tin-zinc alloy solder. It has been found that the problem that a special working environment is required at the time of reflow and flow, and that heating at a temperature that damages the thermosetting substrate is necessary can be solved by adding.

本発明の一態様によれば、無鉛ハンダ接合用フラックスは、ケルセチン、ミリセチン、アントシアニジン、プロアントシアニジン、カフェー酸、クロロゲン酸、プロトカテク酸及びフェルラ酸からなる群より選ばれるフェノール性ヒドロキシル化合物を含有することを要旨とする。   According to one aspect of the present invention, the lead-free solder joining flux contains a phenolic hydroxyl compound selected from the group consisting of quercetin, myricetin, anthocyanidins, proanthocyanidins, caffeic acid, chlorogenic acid, protocatechuic acid and ferulic acid. Is the gist.

又、本発明の一態様によれば、ソルダーペーストは、上記の無鉛ハンダ接合用フラックスと、無鉛ハンダ粉末とを含有することを要旨とする。   Moreover, according to one aspect of the present invention, a solder paste contains the above-mentioned lead-free solder bonding flux and lead-free solder powder.

本発明によれば、フェノール性ヒドロキシル化合物の配合により、保存性が良く、錫−亜鉛ハンダによる接合を良好に形成することができるソルダーペーストが提供される。又、錫−亜鉛ハンダによる接合を形成する際に用いることによりハンダを活性化して良好な濡れ性を発現させるフラックスが提供される。従って、製造業で広く用いられる接合材料の鉛フリー化を促進することができ、産業上及び環境対策上極めて有用である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mixing | blending of a phenolic hydroxyl compound provides the solder paste which has favorable preservability and can form the joining by a tin-zinc solder favorable. Moreover, the flux which activates solder and expresses favorable wettability by using when forming the joint by a tin-zinc solder is provided. Accordingly, it is possible to promote lead-free bonding materials widely used in the manufacturing industry, which is extremely useful for industrial and environmental measures.

ハンダ接合に用いるソルダーペーストにおけるフラックスの役割は、化学的には、ハンダ粉末表面及びハンダ付けする部材表面の自然酸化膜の除去及び清浄化並びにリフロー工程中の再酸化防止があり、機械的には、接合形成までの間ハンダ付けする部材同士を支持し仮固定する役割がある。従って、基本的には、金属酸化物を溶解、分解又は還元して金属表面を清浄化する成分(活性剤)とバインダー成分(粘結剤)とがソルダーペースト用フラックスの必須成分となる。但し、フロー型のハンダ付けに用いるフラックスの場合はバインダー成分は必須ではない。このようなフラックスは、化学作用及び機械的作用を効率よく発現させるべく必要に応じて種々の物質を配合して構成される。   The role of the flux in the solder paste used for soldering is to remove and clean the natural oxide film on the surface of the solder powder and the surface of the component to be soldered and to prevent reoxidation during the reflow process. In addition, there is a role of supporting and temporarily fixing members to be soldered until bonding is formed. Therefore, basically, the component (activator) that dissolves, decomposes or reduces the metal oxide to clean the metal surface and the binder component (binding agent) are essential components of the solder paste flux. However, in the case of a flux used for flow type soldering, the binder component is not essential. Such a flux is configured by blending various substances as required in order to efficiently express chemical action and mechanical action.

一般的には、フラックスを構成する主成分は、ハンダ粉末及びハンダ付けする部材表面を被覆する樹脂で、例えば、アビエチン酸を主成分とするロジン系樹脂(松脂)や、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などの熱可塑性合成樹脂が用いられる。ロジン系樹脂は、フラックスの機械的作用(バインダー成分としての作用)だけでなく化学的な作用(活性剤としての作用)も担う。このような樹脂成分に加えて、清浄力等の化学的作用を補いハンダの接合性を向上させるための活性剤、活性剤の作用を補助する補助活性剤、ペーストとしての印刷性などを保持するためのチキソ剤、これらを溶解、混合させるための溶剤等を必要に応じて適宜取捨選択して配合することによりフラックスが調製される。   Generally, the main component constituting the flux is a resin that covers the surface of the solder powder and the member to be soldered. For example, rosin resin (pine resin) mainly composed of abietic acid, polyester resin, acrylic resin, etc. These thermoplastic synthetic resins are used. The rosin resin is responsible not only for the mechanical action of the flux (action as a binder component) but also for the chemical action (action as an activator). In addition to these resin components, it retains the activator for supplementing chemical action such as detergency and improving solder bonding, auxiliary activator for assisting activator action, and printability as paste. The flux is prepared by appropriately selecting and mixing the thixotropic agent for the purpose, the solvent for dissolving and mixing them, and the like.

錫−鉛合金ハンダ用のフラックスを錫−亜鉛合金ハンダに適用してソルダーペーストを調製すると、経時後に著しい増粘が起こり硬化し易い。これを防ぐためには、酸性度の高い物質の添加量を減少させることが有効であるが、これによって清浄力の低下によるハンダの濡れの不足をも生じる。このように、ハンダ組成が異なると、それに合わせてフラックスの配合を適正化する必要があり、特に、酸化性の強い亜鉛を含有するハンダの場合には配合のバランスを調整するのが極めて難しい。   When a solder paste is prepared by applying a flux for a tin-lead alloy solder to a tin-zinc alloy solder, a significant increase in viscosity occurs over time, and the solder paste tends to harden. In order to prevent this, it is effective to reduce the addition amount of a substance having a high acidity, but this also causes insufficient solder wetting due to a decrease in cleaning power. Thus, if the solder composition is different, it is necessary to optimize the blending of the flux accordingly, and it is extremely difficult to adjust the blending balance particularly in the case of solder containing zinc having strong oxidizing properties.

そこで、本発明は、フェノール性ヒドロキシル化合物を配合したフラックスを提案するもので、これを用いて錫−亜鉛ハンダのソルダーペーストを調製すると、活性酸素種や有機又は無機過酸化物などによるフラックスの劣化及びハンダの濡れの低下を抑制することができるので、長期間安定にペースト状態が維持され、良好なハンダ接合を形成することができる。   Therefore, the present invention proposes a flux containing a phenolic hydroxyl compound, and when a solder paste of tin-zinc solder is prepared using the flux, deterioration of the flux due to active oxygen species, organic or inorganic peroxide, etc. In addition, since it is possible to suppress a decrease in solder wetting, the paste state can be stably maintained for a long period of time, and a good solder joint can be formed.

また、フラックスを母材(ハンダ付けする部材)に予め塗布してハンダで接合を行う(フロー)方法では、ポリフェノール化合物を配合したフラックスを用いると、錫−亜鉛ハンダの欠点である母材に対する濡れ性を改善し、フラックス及びハンダ表面の酸化を防止することにより確実なハンダ付けが可能になる。   Further, in the method of applying flux to a base material (member to be soldered) in advance and joining with solder (flow), if a flux containing a polyphenol compound is used, wetting of the base material, which is a drawback of tin-zinc solder, is performed. By improving the properties and preventing oxidation of the flux and the solder surface, reliable soldering becomes possible.

上記の有効性は、錫−亜鉛ハンダ以外の無鉛合金ハンダについても当然発揮される。   The above effectiveness is naturally exhibited for lead-free alloy solders other than tin-zinc solder.

無鉛ハンダでは、概して高い温度(例えば錫−銀−銅ハンダでは約240℃以上)で接合する必要があるが、本発明によれば、錫−鉛共晶ハンダに極めて近い融点を有する錫−亜鉛ハンダを用いた接合が簡易になる。これにより、電子機器から有害な鉛の排除を促進することができるので、電子部品のリサイクルが安全になり、電子部品が廃棄された場合であっても土壌中に有害な鉛イオンを排出することがなくなる。更に、電子部品実装上の作業環境も改善され、産業上及び環境対策上極めて有用である。   Lead-free solders typically require bonding at high temperatures (eg, about 240 ° C. or more for tin-silver-copper solders), but according to the present invention, tin-zinc has a melting point very close to that of tin-lead eutectic solder. Bonding using solder is simplified. This facilitates the elimination of harmful lead from electronic devices, making it safe to recycle electronic components and discharging harmful lead ions into the soil even when the electronic components are discarded. Disappears. Furthermore, the working environment for mounting electronic components is improved, which is extremely useful for industrial and environmental measures.

(本発明に使用されるフェノール性ヒドロキシル化合物)
本発明では、フェノール性ヒドロキシル化合物(フェノール性ヒドロキシル基を有する化合物)として、ケルセチン、ミリセチン、アントシアニジン、プロアントシアニジン、カフェー酸、クロロゲン酸、プロトカテク酸及びフェルラ酸が用いられる。フェルラ酸を除く上記化合物は、フェノール性ヒドロキシル基を2つ有するポリフェノール(多価フェノール)であり、フェルラ酸は、カフェー酸の2つのヒドロキシル基のうちの1つがメチルエーテル化した化合物である。ケルセチン、ミリセチン、アントシアニジン及びプロアントシアニジンはフラボノイドに類し、カフェー酸、クロロゲン酸及びプロトカテク酸はカテコール構造を有する。
(Phenolic hydroxyl compound used in the present invention)
In the present invention, quercetin, myricetin, anthocyanidin, proanthocyanidin, caffeic acid, chlorogenic acid, protocatechuic acid and ferulic acid are used as the phenolic hydroxyl compound (compound having a phenolic hydroxyl group). The above compound excluding ferulic acid is a polyphenol having two phenolic hydroxyl groups (polyhydric phenol), and ferulic acid is a compound in which one of the two hydroxyl groups of caffeic acid is methyl etherified. Quercetin, myricetin, anthocyanidin and proanthocyanidin are similar to flavonoids, and caffeic acid, chlorogenic acid and protocatechuic acid have a catechol structure.

上述の化合物は、いずれも植物に含まれる強い抗酸化性物質であり、ケルセチンは、玉葱、さやえんどう、アスパラガス等に多く含まれ、ミリセチンは、葡萄、クランベリー等に、アントシアニジン及びプロアントシアニジンは、葡萄、紫蘇等に、カフェー酸はコーヒーに、クロロゲン酸は、オリーブ、大豆等に、プロトカテク酸は蕎麦に、フェルラ酸は米糠に各々含まれている。   The above-mentioned compounds are all strong antioxidant substances contained in plants, quercetin is contained in a large amount in onions, peas, asparagus, etc., myricetin is contained in strawberries, cranberries, etc., anthocyanidins and proanthocyanidins are Shiso, etc., caffeic acid is contained in coffee, chlorogenic acid is contained in olives, soybeans, protocatechuic acid is contained in buckwheat, and ferulic acid is contained in rice bran.

フェノール性ヒドロキシル基は金属や酸素との反応性が高く、上記フェノール性ヒドロキシル化合物は、いずれも、活性酸素のスカベンジャーとしての強い作用を有する抗酸化性物質であると共に、金属と作用してキレート錯体を形成する性質を有する。従って、ソルダーペーストに配合されると、ハンダ粉末表面に配位して抗酸化性を発揮し、また、活性な金属種に配位してその活性を低下させ、金属種とフラックス成分との作用を抑制する。   Phenolic hydroxyl groups are highly reactive with metals and oxygen, and all of the above phenolic hydroxyl compounds are antioxidants having a strong action as scavengers for active oxygen, and they also act on metals to form chelate complexes. Has the property of forming Therefore, when blended in the solder paste, it coordinates to the surface of the solder powder and exhibits antioxidant properties, and also coordinates to active metal species to reduce its activity, and the action of metal species and flux components Suppress.

上記フェノール性ヒドロキシル化合物の抗酸化性は、アミノ酸やビタミン類と併用することにより相乗的に増大し、本発明のフラックスにおいてはこれらを上記フェノール性ヒドロキシル化合物と併用することができる。アミノ酸の例としてはL−メチオニンなどが挙げられ、ビタミン類としてはビタミンC、ビタミンEなどが挙げられる。ビタミンD、ビタミンKなどもこれらに準じた作用を有している。   The antioxidant properties of the phenolic hydroxyl compounds are synergistically increased when used in combination with amino acids and vitamins, and these can be used in combination with the phenolic hydroxyl compounds in the flux of the present invention. Examples of amino acids include L-methionine, and examples of vitamins include vitamin C and vitamin E. Vitamin D, vitamin K, and the like also have actions similar to these.

(フェノール性ヒドロキシル化合物の作用)
活性な金属種は、ソルダーペースト中において触媒として作用してフラックス中の有機成分の重合反応を引き起こし、フラックスの粘度を増大させる性質がある。しかし、上記フェノール性ヒドロキシル化合物、及び、これと併用されるアミノ酸並びにビタミン類は、金属に対して配位的に作用する機能を有し、この性質は、その抗酸化性によりハンダ粉末表面の酸化を抑制し、ハンダの金属酸化物から溶出する金属種の活性を低下させて、金属種によるフラックス成分の重合反応の進行を抑制することができる。従って、非加熱状態でのソルダーペーストの安定性が向上する。この作用には、フェノール性ヒドロキシル基が関与する。
(Action of phenolic hydroxyl compounds)
The active metal species has the property of acting as a catalyst in the solder paste to cause a polymerization reaction of organic components in the flux and increase the viscosity of the flux. However, the above-mentioned phenolic hydroxyl compounds, and amino acids and vitamins used in combination therewith have a function of coordinatingly acting on metals, and this property is due to the oxidation property of the solder powder surface due to its antioxidant properties. And the activity of the metal species eluted from the solder metal oxide can be reduced, and the progress of the polymerization reaction of the flux component by the metal species can be suppressed. Therefore, the stability of the solder paste in the non-heated state is improved. This action involves phenolic hydroxyl groups.

又、金属種の酸化は温度上昇によって急激に進行し易くなり、しかも、加熱状態においては、大気中の活性酸素種によるハンダの直接酸化反応、及び、活性酸素種によるフラックス中の有機又は無機成分の酸化により生成する過酸化物によるハンダの間接的酸化反応が引き起こされるが、フェノール性ヒドロキシル化合物は、その抗酸化作用により、上記のような直接酸化及び間接的酸化を抑制することができる。従って、ハンダ表面は、上記化合物が分解するまで保護され、加熱による酸化促進が防止される。   In addition, oxidation of metal species is likely to proceed rapidly due to temperature rise, and in the heated state, direct oxidation reaction of solder with active oxygen species in the atmosphere, and organic or inorganic components in the flux due to active oxygen species The indirect oxidation reaction of the solder is caused by the peroxide generated by the oxidation of the phenol, but the phenolic hydroxyl compound can suppress the direct oxidation and the indirect oxidation as described above due to its antioxidant action. Therefore, the solder surface is protected until the above compound is decomposed, and oxidation promotion by heating is prevented.

本発明に係るソルダーペーストをハンダの溶融温度まで加熱すると、フラックスが気化・分解し、フェノール性ヒドロキシル化合物は分解する。活性剤成分の機能は、抗酸化成分を含む他のフラックス成分より耐熱的に作用し、フラックスの活性剤がハンダ粉末表面の金属と反応して金属表面の浄化が進行して活性化され、ハンダの本来の濡れ性が発揮されて良好なハンダ付けが行われる。併用することができるアミノ酸及びビタミン類も同様な反応により、ハンダ付けの進行に貢献する。   When the solder paste according to the present invention is heated to the melting temperature of the solder, the flux is vaporized and decomposed, and the phenolic hydroxyl compound is decomposed. The function of the activator component is more heat-resistant than the other flux components including the antioxidant component, and the activator of the flux reacts with the metal on the surface of the solder powder, and the purification of the metal surface proceeds and is activated. The original wettability is exhibited and good soldering is performed. Amino acids and vitamins that can be used in combination also contribute to the progress of soldering by the same reaction.

錫−亜鉛合金ハンダにおいては、亜鉛が活性な金属種であり、亜鉛は、錫−亜鉛の系においてハンダ表面に濃度の高い薄層を形成する性質がある。つまり、亜鉛は、酸化され易いだけでなく最も酸化を被る表面に集中する性質があるので、亜鉛の酸化及びフラックス成分への作用を抑制し得ることは極めて重要であり、亜鉛含有ハンダによる接合形成にとってフェノール性ヒドロキシル化合物の作用は非常に有効である。   In the tin-zinc alloy solder, zinc is an active metal species, and zinc has a property of forming a thin layer with a high concentration on the solder surface in the tin-zinc system. In other words, zinc is not only easily oxidized but also has the property of being concentrated on the most oxidized surface, so it is extremely important to be able to suppress the action of zinc on oxidation and flux components. For this, the action of phenolic hydroxyl compounds is very effective.

(フラックス及びソルダーペースト)
本発明に係るフラックスは、フラックス主材にフェノール性ヒドロキシル化合物を配合することにより得られ、フラックス主材には、一般に用いられているフラックス又はその含有成分(前述した活性剤、補助活性剤等)を適宜取捨選択して使用できる。例えば、重合松脂(ロジン)、有機酸、有機アミン化合物、グリセリン、エチレングリコール、各種アルコール、水などをフラックス主材の成分として使用することができる。
(Flux and solder paste)
The flux according to the present invention is obtained by blending a phenolic hydroxyl compound with a flux main material, and the flux main material includes a commonly used flux or its components (the aforementioned activator, auxiliary activator, etc.). Can be selected and used as appropriate. For example, polymerized rosin, organic acid, organic amine compound, glycerin, ethylene glycol, various alcohols, water, and the like can be used as components of the flux main material.

又、本発明のソルダーペーストは、ハンダ粉末を調製し、別途調製された上記フラックス、つまり、フェノール性ヒドロキシル化合物を含有するフラックスと混合することにより調製される。ハンダ粉末は、溶融したハンダ合金を粒状化して調製され、例えば、錫−亜鉛ハンダ粉末は、溶融した錫−亜鉛合金を調製して粒状化する。上記ソルダーペーストをハンダ付けする部材に塗布してリフロー(加熱)することにより、フラックスが反応、気化又は分解し、溶融したハンダによって接合が形成される。フェノール性ヒドロキシル化合物の作用を考慮したソルダーペーストの製造プロセスの有効な一態様として、ハンダ粉末にフェノール性ヒドロキシル化合物を接触させて表面処理した後にフラックス主材又はフェノール性ヒドロキシル化合物を配合したフラックスと混合するという形態がある。   The solder paste of the present invention is prepared by preparing solder powder and mixing with the above-prepared flux, that is, a flux containing a phenolic hydroxyl compound. The solder powder is prepared by granulating a molten solder alloy. For example, tin-zinc solder powder is prepared by granulating a molten tin-zinc alloy. When the solder paste is applied to a soldering member and reflowed (heated), the flux reacts, vaporizes or decomposes, and a bond is formed by the molten solder. As an effective aspect of the solder paste manufacturing process considering the action of the phenolic hydroxyl compound, the solder powder is contacted with the phenolic hydroxyl compound and surface-treated, and then mixed with the flux main material or the flux containing the phenolic hydroxyl compound. There is a form to do.

本発明のフェノール性ヒドロキシル化合物を配合したフラックスは、ソルダーペーストを調製することなく、ハンダ付けする接合する部材表面にそのまま塗布して部材表面を活性化させるために用いてもよい。フラックスを塗布した部材上にボール形ハンダや粒状ハンダ、ハンダペレット等を載せてフロー接合することも可能である。また、線ハンダ、ボール形ハンダ、ハンダペレット等のハンダ材表面にフラックスを塗布してハンダ付けに用いてもよい。この場合、接合する部材を保持するためのペースト様の物性は必須でなく、バインダー(粘結剤)機能を有する成分を用いる必要がないが、金属表面にフラックスを保持するためにはペースト状であることが好ましい。更に、本発明のフラックスは、ハンダ材の保護剤として用いることもできる。   You may use the flux which mix | blended the phenolic hydroxyl compound of this invention, apply | coating as it is to the member surface to join to solder, and activating a member surface, without preparing a solder paste. It is also possible to perform flow bonding by placing ball-shaped solder, granular solder, solder pellets or the like on the member to which the flux is applied. Also, flux may be applied to the surface of a solder material such as wire solder, ball-shaped solder, solder pellets, etc., and used for soldering. In this case, a paste-like physical property for holding the members to be joined is not essential, and it is not necessary to use a component having a binder (binding agent) function. Preferably there is. Furthermore, the flux of the present invention can also be used as a protective agent for solder materials.

(フラックスの配合)
フラックスの主成分として、アビエチン酸を主成分とするロジン系樹脂(松脂)や熱可塑性合成樹脂をバインダー成分として用いることができ、ロジン系樹脂の具体例としては、ガムロジン、ウッドロジン、トールロジン及びこれらから得られる変性ロジン、ロジンエステル等がある。熱可塑性合成樹脂としては、ポリエステル樹脂やアクリル樹脂などが挙げられる。ロジン系樹脂は、活性剤としても機能する。フラックス中の樹脂の含有量はおよそ10〜60質量%が好ましい。
(Flux composition)
As the main component of the flux, a rosin resin (pine resin) mainly composed of abietic acid or a thermoplastic synthetic resin can be used as a binder component. Specific examples of the rosin resin include gum rosin, wood rosin, tall rosin and these There are modified rosins and rosin esters obtained. Examples of the thermoplastic synthetic resin include polyester resins and acrylic resins. The rosin resin also functions as an activator. The content of the resin in the flux is preferably about 10 to 60% by mass.

金属酸化物の溶解、分解又は還元により金属表面を清浄化しハンダの接合性を向上させるための活性剤として、ロジン系樹脂以外に、アミン類のハロゲン化水素酸塩等を用いることができる。フラックス中の活性剤の含有量はおよそ0〜10質量%が好ましい。   As an activator for cleaning the metal surface by dissolving, decomposing or reducing the metal oxide and improving the bonding property of the solder, in addition to the rosin resin, a hydrohalide of amines or the like can be used. The content of the activator in the flux is preferably about 0 to 10% by mass.

活性剤の作用を補助する補助活性のフラックス中の含有量はおよそ0.1〜20質量%が好ましい。   The content of the auxiliary activity flux that assists the action of the activator is preferably about 0.1 to 20% by mass.

ソルダーペーストの印刷性を保持するためのチキソ剤として、ステアリン酸アミド等を用いることができる。フラックス中のチキソ剤の含有量はおよそ5〜60質量%が好ましい。   As a thixotropic agent for maintaining the printability of the solder paste, stearamide or the like can be used. The content of the thixotropic agent in the flux is preferably about 5 to 60% by mass.

上記成分を溶解、混合させるための溶剤として、グリセリン、イソプロパノール、ブタノール等を用いることができる。フラックス中の溶剤の含有量はおよそ5〜60質量%が好ましい。   As a solvent for dissolving and mixing the above components, glycerin, isopropanol, butanol and the like can be used. The content of the solvent in the flux is preferably about 5 to 60% by mass.

ハンダに光沢を付与するためには有機酸が添加される。例えば、クエン酸、乳酸、アジピン酸、ステアリン酸などがある。このような有機酸の使用量はフラックスの0.5〜30質量%程度が好ましい。   An organic acid is added to give the solder a gloss. For example, there are citric acid, lactic acid, adipic acid, stearic acid and the like. The amount of such organic acid used is preferably about 0.5 to 30% by mass of the flux.

フラックスのpHを調整してダレを防止するためや良好な丸形のハンダ接合を形成するためには有機アミン化合物が添加される。一般的に良く用いられるものとしては、例えば、モノエタノールアミン、ステアリルアミン、ジフェニルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、アニリン並びにこれらの塩が使用される。このような有機アミン化合物の使用量は上記有機酸や活性剤等の含有量にも依るが、概してフラックスの0.5〜30質量%程度が好ましい。   An organic amine compound is added in order to prevent sagging by adjusting the pH of the flux or to form a good round solder joint. Examples of commonly used ones include monoethanolamine, stearylamine, diphenylamine, ethylamine, propylamine, diethylamine, aniline, and salts thereof. The amount of such an organic amine compound used depends on the content of the organic acid, activator, etc., but is generally preferably about 0.5 to 30% by mass of the flux.

上記成分を適宜取捨選択して配合されるフラックス主材にフェノール性ヒドロキシル化合物が添加されたものが本発明のフラックスである。   The flux of the present invention is obtained by adding a phenolic hydroxyl compound to a flux main material blended by appropriately selecting the above components.

フェノール性ヒドロキシル化合物は、フラックス中に1ppm〜5mass%程度、好ましくは3ppm〜2mass%程度となるように添加する。アミノ酸又はビタミン類を併用する場合、アミノ酸の添加量は100ppm〜5mass%程度、ビタミン類の添加量は100ppm〜10mass%程度が好ましい。アミノ酸及びビタミン類の両方を用いてもよい。これらの添加物は、常法に従って、フラックスを調製する際に他の配合成分と共に添加して混合する。   The phenolic hydroxyl compound is added in the flux so as to be about 1 ppm to 5 mass%, preferably about 3 ppm to 2 mass%. When amino acids or vitamins are used in combination, the addition amount of amino acids is preferably about 100 ppm to 5 mass%, and the addition amount of vitamins is preferably about 100 ppm to 10 mass%. Both amino acids and vitamins may be used. These additives are added and mixed together with other blending components when preparing the flux according to a conventional method.

(ソルダーペーストの調製及び利用)
上記フラックスを、粒径4〜100μm程度、好ましくは10〜50μm程度の粒状に調製したペースト用ハンダ粉末と混合することにより、性能の優れたソルダーペーストが調製される。ハンダ粉末とフラックスとは通常9:1前後の割合(質量比)で混合される。ハンダ付けすると金属上に塗布されたソルダーペーストはリフローにより容積が1/2程度に減少する。ハンダ付けする部材へソルダーペーストを塗布する量は、150〜200μm程度の厚みとなる量が好ましい。
(Preparation and use of solder paste)
A solder paste with excellent performance is prepared by mixing the flux with a solder powder for paste prepared to have a particle size of about 4 to 100 μm, preferably about 10 to 50 μm. The solder powder and the flux are usually mixed at a ratio (mass ratio) of about 9: 1. When soldering, the solder paste applied on the metal is reduced in volume by about 1/2 due to reflow. The amount of the solder paste applied to the member to be soldered is preferably an amount that provides a thickness of about 150 to 200 μm.

無鉛ハンダには、錫−銀−銅三元系合金、錫−銅合金系、錫−ビスマス合金系、錫−亜鉛合金系などがあり、いずれもしようできるが、これらの中でも、融点が錫−鉛共晶合金に近い錫−亜鉛合金系は、実装上、特に好ましい。本発明において、錫−亜鉛合金系ハンダには、銀、ビスマス、ニッケル、アルミニウム、マグシウム、インジウムなどを微量含ませることができる。   Lead-free solder includes tin-silver-copper ternary alloy, tin-copper alloy system, tin-bismuth alloy system, tin-zinc alloy system, etc., and any of these can be used, but among these, the melting point is tin- A tin-zinc alloy system close to a lead eutectic alloy is particularly preferable for mounting. In the present invention, the tin-zinc alloy solder can contain a trace amount of silver, bismuth, nickel, aluminum, magnesium, indium and the like.

本発明のフェノール性ヒドロキシル化合物を添加したフラックスは、錫−亜鉛合金系ハンダのソルダーペーストを製造するのに特に適している。錫−亜鉛共晶組成の合金粒子に限らず、共晶組成以外の合金粒子でもよく、錫及び亜鉛それぞれの単体粉末の混合物であってもよい。特に、錫及び亜鉛の単体粉末を共晶組成で混合したものは特有な利点を有する。即ち、リフロー操作において加熱温度が共晶温度に到達した時、共晶組成のハンダ粉末粒子は外側全面で溶融し始めるのに比べて、錫及び亜鉛の単体粒子は錫粒子と亜鉛粒子の接触界面から溶融し始め、空気酸化を受け易い液体がハンダ粉末の塊の内部に生じ、ハンダの酸化による濡れ性の低下を抑制できる。更に、亜鉛が酸化を受け易いことを考慮すると、亜鉛が錫によって被覆され、ハンダ粉末全体の組成が共晶組成になるようなハンダ粉末が好ましい形態となる。このような複層構造のハンダ粉末は、金属塊の圧延及び圧搾切断工程を経て簡易に製造することが可能となる。   The flux to which the phenolic hydroxyl compound of the present invention is added is particularly suitable for producing a solder paste of tin-zinc alloy solder. It is not limited to alloy particles having a tin-zinc eutectic composition, but may be alloy particles other than the eutectic composition, or may be a mixture of simple powders of tin and zinc. In particular, a mixture of simple powders of tin and zinc with a eutectic composition has particular advantages. That is, when the heating temperature reaches the eutectic temperature in the reflow operation, the solder powder particles of the eutectic composition start to melt on the entire outer surface, whereas the single particles of tin and zinc have a contact interface between the tin particles and the zinc particles. From this, a liquid that is susceptible to air oxidation is generated inside the lump of solder powder, and a decrease in wettability due to solder oxidation can be suppressed. Furthermore, considering that zinc is susceptible to oxidation, a solder powder in which zinc is coated with tin and the composition of the entire solder powder becomes a eutectic composition is a preferred form. The solder powder having such a multi-layer structure can be easily manufactured through the rolling of metal ingots and the pressing and cutting process.

ハンダの酸化によって溶融温度が高くなり濡れ性も著しく低下するので、使用するハンダ粉末は、酸素及び酸化物の含有量が少ないものが望ましい。使用するハンダ粉末に含有する酸素または酸化物が多いと、ハンダ粉末の表面はフラックスによって活性化されて溶融しても、内部は酸化物により溶融温度が高くなるため溶融せず、リフロー温度を高めなければならない。この結果、液層表面での空気酸化もより進行しやすくなり、強いフラックスを用いても十分な濡れ性が得られなくなる。錫及び亜鉛以外の不可避の金属不純物が0.1mass%以下で、含有酸素濃度が1,000ppm以下、好ましくは100ppm以下となるように精製した錫−亜鉛ハンダは濡れ性が良く、フラックスとして活性の高い物質を必要としない。   Since the melting temperature is increased and the wettability is remarkably lowered due to the oxidation of the solder, the solder powder to be used preferably has a low content of oxygen and oxide. If the solder powder used contains a large amount of oxygen or oxide, even if the surface of the solder powder is activated and melted by the flux, the melting temperature is increased by the oxide inside, so it does not melt and the reflow temperature is increased. There must be. As a result, air oxidation on the surface of the liquid layer is more likely to proceed, and sufficient wettability cannot be obtained even when a strong flux is used. Tin-zinc solder refined so that the inevitable metal impurities other than tin and zinc are 0.1 mass% or less and the oxygen concentration is 1,000 ppm or less, preferably 100 ppm or less, has good wettability and is active as a flux. Does not require expensive materials.

上述に従って調製したソルダーペーストをハンダ付けする金属部材上にスクリーン印刷方式の技術を用いて塗布した後に、接合する金属部材を対向させて接触し、リフローを行う。リフロー工程において、100〜170℃程度の温度に加熱することにより、上述のフラックスがハンダ粉末の表面を活性化し、ハンダ粉末と金属部材表面とが接触する。続いてハンダが溶融するリフロー温度に加熱することによりハンダ粉末が溶融する。この後、冷却することにより金属部材はハンダによって接合される。リフロー温度に加熱する時間は200℃以下で30秒以下、240℃では10秒以下であることが好ましく、必要以上に加熱を続けることはハンダの酸化が進行し易い。   After the solder paste prepared according to the above is applied onto a metal member to be soldered using a screen printing technique, the metal member to be joined is brought into contact with the metal member to be reflowed. In the reflow process, by heating to a temperature of about 100 to 170 ° C., the above-described flux activates the surface of the solder powder, and the solder powder and the metal member surface come into contact with each other. Subsequently, the solder powder is melted by heating to a reflow temperature at which the solder melts. Thereafter, the metal member is joined by soldering by cooling. The heating time to the reflow temperature is preferably 200 ° C. or less and 30 seconds or less, and 240 ° C. is preferably 10 seconds or less. If the heating is continued more than necessary, the oxidation of the solder easily proceeds.

リフロー工程は、非酸化性雰囲気で行うのが望ましいが、大気雰囲気中で行うことも可能である。非酸化性雰囲気でのリフローでは、ハンダ粉末の酸化防止により溶融状態での錫−亜鉛合金の切れあるいは低粘性が維持され、高密度実装基板の接合のような緻密な結合の形成にも対応が容易である。   The reflow process is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere, but can also be performed in an air atmosphere. In reflow in a non-oxidizing atmosphere, the solder powder is prevented from being oxidized, and the tin-zinc alloy breaks in the molten state or maintains low viscosity, and can be used to form dense bonds such as bonding of high-density mounting boards. Easy.

本発明のソルダーペーストは、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム、SUSステンレス鋼などの単種の金属部材だけでなく、合金材及び複合金属材の部材の接合についても適用可能である。また、精細なハンダ接合にも十分対応でき、狭い間隙を有する細線状の金属部材では線幅及び線間隙が0.3mm程度の部材のハンダ接合に対応できる。従って、基板の実装や各種電気電子部品の接合のためのハンダ接合に使用することができる。電気電子部品の例としては、半導体、パーソナルコンピューターなどにに内蔵されるハードディスク、液晶パネルの電気回路、ICカード、パーソナルコンピューターやプリンターの接続に用いられるケーブルコネクター、通信用ケーブルに用いられる光コネクター、自動車のラジエーター等が挙げられる。   The solder paste of the present invention can be applied not only to single-type metal members such as copper, gold, silver, nickel, aluminum, and SUS stainless steel, but also to bonding of alloy materials and composite metal materials. Further, it can sufficiently cope with fine soldering, and a thin metal member having a narrow gap can cope with soldering of a member having a line width and a line gap of about 0.3 mm. Therefore, it can be used for soldering for mounting a substrate and joining various electric and electronic parts. Examples of electrical and electronic parts include semiconductors, hard disks built into personal computers, liquid crystal panel electrical circuits, IC cards, cable connectors used for connecting personal computers and printers, optical connectors used for communication cables, Examples include automobile radiators.

基板の実装形態には、片面表面実装、両面表面実装、両面表面実装リード付き部品搭載、片面表面実装リード付き部品搭載、リードスルー実装などが挙げられるが、いずれにおいても本発明の接合材を使用することができる。また、実装部品としては、受動部品としてのセラミックコンデンサ、インダクタ、ジャンパ、トランジスタ、ダイオード、アルミ電解コンデンサ、タンタル半固定抵抗、トリマー、コイル等が挙げられる。能動部品としては、IC、SI等が代表例である。パッケージ形状としては、SOIC,SOP,QIP,QFP,PLCC、LCC、SOJ、MSP,PC−BGA,CSP、PLC,MCM,OE−MCM及び複数チップを重ねる高密度チップ等が挙げられる。   Examples of substrate mounting modes include single-sided surface mounting, double-sided surface mounting, double-sided surface-mounted leaded component mounting, single-sided surface-mounted leaded component mounting, and lead-through mounting. can do. Examples of the mounted parts include ceramic capacitors, inductors, jumpers, transistors, diodes, aluminum electrolytic capacitors, tantalum semi-fixed resistors, trimmers, coils, and the like as passive components. Typical examples of active components include IC and SI. Examples of the package shape include SOIC, SOP, QIP, QFP, PLCC, LCC, SOJ, MSP, PC-BGA, CSP, PLC, MCM, OE-MCM, and a high-density chip in which a plurality of chips are stacked.

接合する部材の材質に応じて、部材に予めプリコートを施してもよく、プリコートの組成やプリコート方法を適宜選択することができる。   Depending on the material of the member to be joined, the member may be pre-coated in advance, and the pre-coating composition and pre-coating method can be appropriately selected.

リフロー工程において、還元性雰囲気を用いると更に効果的である。還元性雰囲気としては、窒素等の不活性ガスに還元性を有するガス状物質を適宜含有させた雰囲気が挙げられる。還元性を有するガス状物質には、水素や、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール蒸気、燐酸、酢酸等の酸蒸気等が挙げられる。   In the reflow process, it is more effective to use a reducing atmosphere. Examples of the reducing atmosphere include an atmosphere in which an inert gas such as nitrogen appropriately contains a reducing gaseous substance. Examples of reducing gaseous substances include hydrogen, alcohol vapors such as methanol, ethanol, and propanol, and acid vapors such as phosphoric acid and acetic acid.

本発明のソルダーペーストは、現状の電気・電子組み立て品製造工程において用いられているソルダーペースト用の装置及び設備を使用してハンダ付けを行うことができるので、汎用性が高く、錫−亜鉛合金ハンダによる部品の鉛フリー接合を推進する上で極めて有用である。又、組成がシンプルな錫−亜鉛二元合金ハンダを用いることにより接合不良部品及び使用済み部品の回収、リサイクルにおける取扱いが簡易になるので、金属の回収・再利用にも有利である。   Since the solder paste of the present invention can be soldered using the solder paste apparatus and equipment used in the current electrical / electronic assembly manufacturing process, it is highly versatile and has a tin-zinc alloy. It is extremely useful in promoting lead-free joining of parts by solder. In addition, the use of tin-zinc binary alloy solder having a simple composition makes it easy to collect and recycle poorly joined parts and used parts, which is advantageous for metal recovery and reuse.

以下、実施例により本発明の詳細を説明する。   Hereinafter, details of the present invention will be described by way of examples.

(試験A) 金属錫91.2質量部及び金属亜鉛8.8質量部を減圧下で加熱溶融して、組成が錫91.1mass%以上、亜鉛8.8mass%、その他微量元素総量0.1mass%未満で含有酸素10ppmの錫−亜鉛ハンダを調製した。このハンダを窒素雰囲気中で粒状化し、粒径分布が20〜40μmのハンダ粉末を得た。他方、重合ロジン(松脂)54質量部、溶剤としてヘキシレングリコール35質量部、硬化ヒマシ油(チキソ剤)5質量部、クエン酸4質量部、エチルアミン塩酸塩1質量部からなるフラックス主材を準備した。このフラックス主材をフラックスとして、フラックス11質量部に前述のハンダ粉末89質量部を添加し、窒素雰囲気中で攪拌混合してソルダーペーストを調製した。   (Test A) 91.2 parts by mass of metal tin and 8.8 parts by mass of metal zinc were heated and melted under reduced pressure, and the composition was 91.1 mass% or more of tin, 8.8 mass% of zinc, and the total amount of other trace elements of 0.1 mass. A tin-zinc solder containing less than% and containing 10 ppm of oxygen was prepared. The solder was granulated in a nitrogen atmosphere to obtain a solder powder having a particle size distribution of 20 to 40 μm. On the other hand, a flux main material comprising 54 parts by mass of polymerized rosin (pine resin), 35 parts by mass of hexylene glycol as a solvent, 5 parts by mass of hardened castor oil (thixotropic agent), 4 parts by mass of citric acid, and 1 part by mass of ethylamine hydrochloride is prepared. did. Using this flux main material as a flux, 89 parts by mass of the aforementioned solder powder was added to 11 parts by mass of the flux, and the mixture was stirred and mixed in a nitrogen atmosphere to prepare a solder paste.

(試験B) 試験Aで調製したフラックス主材にケルセチンを添加してケルセチン含有量が0.2mass%のフラックスを調製し、このフラックスと試験Aで調製した錫−亜鉛ハンダ粉末とを用いて試験Aと同じ質量比で窒素雰囲気中て攪拌混合してソルダーペーストを調製した。   (Test B) A flux having a quercetin content of 0.2 mass% was prepared by adding quercetin to the flux main material prepared in test A, and a test was performed using this flux and the tin-zinc solder powder prepared in test A. A solder paste was prepared by stirring and mixing in a nitrogen atmosphere at the same mass ratio as A.

(試験C) 試験Aで調製したフラックス主材にミリセチンを添加してミリセチン含有量が0.2mass%のフラックスを調製し、このフラックスと試験Aで調製した錫−亜鉛ハンダ粉末とを用いて試験Aと同じ質量比で窒素雰囲気中で攪拌混合してソルダーペーストを調製した。   (Test C) Myricetin was added to the flux main material prepared in Test A to prepare a flux having a myricetin content of 0.2 mass%, and this flux and the tin-zinc solder powder prepared in Test A were used for testing. A solder paste was prepared by stirring and mixing in a nitrogen atmosphere at the same mass ratio as A.

(試験D) 試験Aで調製したフラックス主材にアントシアニジンを添加してアントシアニジン含有量が0.15mass%のフラックスを調製し、このフラックスと試験Aで調製した錫−亜鉛ハンダ粉末とを用いて試験Aと同じ質量比で窒素雰囲気中で攪拌混合してソルダーペーストを調製した。   (Test D) Anthocyanidin was added to the flux main material prepared in Test A to prepare a flux having an anthocyanidin content of 0.15 mass%, and this flux and the tin-zinc solder powder prepared in Test A were used for testing. A solder paste was prepared by stirring and mixing in a nitrogen atmosphere at the same mass ratio as A.

(試験E) 試験Aで調製したフラックス主材にプロアントシアニジンを添加してプロアントシアニジン含有量が0.15mass%のフラックスを調製し、このフラックスと試験Aで調製した錫−亜鉛ハンダ粉末とを用いて試験Aと同じ質量比で窒素雰囲気中で攪拌混合してソルダーペーストを調製した。   (Test E) Proanthocyanidin was added to the flux main material prepared in Test A to prepare a flux having a proanthocyanidin content of 0.15 mass%, and this flux and the tin-zinc solder powder prepared in Test A were used. A solder paste was prepared by stirring and mixing in a nitrogen atmosphere at the same mass ratio as in Test A.

(ソルダーペーストの評価) 試験A〜Eのソルダーペーストの各々について、粘度及びJIS Z 3197に準じたハンダ付けにおける拡がり率を測定した。残りのソルダーペーストは0〜10℃に設定した冷蔵庫中で1ヶ月保存した後に、同様に粘度及びハンダ付けにおける拡がり率を測定した。これらの測定値から、濡れ保持性の目安として拡がり変化率を、保存性の目安として粘度変化率を求めた。拡がり変化率(%)は、[100×(保存後の拡がり率−初期拡がり率)/初期拡がり率]により、粘度変化率(%)は、[100×(保存後の粘度−初期粘度)/初期粘度]により算出し、各々、数値が1%未満をA、1%以上5%未満をB、5%以上をCとして評価した。この結果を表1に示す。   (Evaluation of Solder Paste) For each of the solder pastes of Tests A to E, the viscosity and the spreading ratio in soldering according to JIS Z 3197 were measured. The remaining solder paste was stored for 1 month in a refrigerator set at 0 to 10 ° C., and the viscosity and the spreading rate in soldering were measured in the same manner. From these measured values, the rate of change in spreading was determined as a measure of wettability, and the rate of change in viscosity was determined as a measure of storage stability. The rate of change in expansion (%) is [100 × (expansion rate after storage−initial expansion rate) / initial expansion rate], and the rate of change in viscosity (%) is [100 × (viscosity after storage−initial viscosity) / [Initial Viscosity]], and numerical values of less than 1% were evaluated as A, 1% or more and less than 5% as B, and 5% or more as C. The results are shown in Table 1.

(表1)
フェノール性ヒドロキシル化合物の添加効果
添加物 初期拡がり率 初期粘度 濡れ保存性 保存性
(%) (Pa・s)
試験A なし 61 440 C C
試験B ケルセチン 81 230 B A
試験C ミリセチン 79 245 B A
試験D アントシアニジン 76 244 B A
試験E プロアントシアニジン 77 242 B A
(Table 1)
Effects of adding phenolic hydroxyl compounds
Additives Initial spreading rate Initial viscosity Wet storability Shelf life
(%) (Pa · s)
Test A None 61 440 C C
Test B Quercetin 81 230 B A
Test C Myricetin 79 245 B A
Test D Anthocyanidin 76 244 B A
Test E Proanthocyanidins 77 242 B A

(試験a) 金属錫91.1質量部及び金属亜鉛8.8質量部を減圧下で加熱して、組成が錫91.1mass%、亜鉛8.8mass%、その他微量元素総量が0.1mass%未満で含酸素濃度が10ppm以下の錫−亜鉛ハンダを調製した。他方、尿素5mass%、ジエタノールアミン10mass%、トリエタノールアミン20mass%、水65mass%からなるフラックス主材を調製した。   (Test a) 91.1 parts by mass of metal tin and 8.8 parts by mass of metal zinc were heated under reduced pressure, the composition was 91.1 mass% tin, 8.8 mass% zinc, and the total amount of other trace elements was 0.1 mass%. A tin-zinc solder having an oxygen content of less than 10 ppm was prepared. On the other hand, a flux main material composed of 5 mass% urea, 10 mass% diethanolamine, 20 mass% triethanolamine, and 65 mass% water was prepared.

(試験b) 試験aで調製したフラックス主材にカフェー酸を添加してカフェー酸含有量が0.5mass%のフラックスを調製した。   (Test b) Caffeic acid was added to the flux base material prepared in Test a to prepare a flux having a caffeic acid content of 0.5 mass%.

(試験c) 試験aで調製したフラックス主材にクロロゲン酸及びビタミンCを添加してクロロゲン酸含有量が0.5mass%、ビタミンC含有量が1.0mass%のフラックスを調製した。   (Test c) Chlorogenic acid and vitamin C were added to the flux main material prepared in test a to prepare a flux having a chlorogenic acid content of 0.5 mass% and a vitamin C content of 1.0 mass%.

(試験d) 試験aで調製したフラックス主材にプロトカテク酸を添加してプロトカテク酸含有量が0.5mass%のフラックスを調製した。   (Test d) Protocatechuic acid was added to the flux main material prepared in Test a to prepare a flux having a protocatechuic acid content of 0.5 mass%.

(試験e) 試験aで調製したフラックス主材にフェルラ酸を添加してフェルラ酸含有量が0.5mass%のフラックスを調製した。   (Test e) Ferulic acid was added to the flux base material prepared in Test a to prepare a flux having a ferulic acid content of 0.5 mass%.

(フラックスの評価I) 銅製母板の上に試験a〜e各々のフラックス主材及びフラックスと試験aで調製した錫−亜鉛ハンダ片とを載せて、JIS法に従って、大気雰囲気の炉の中で220℃に加熱した後に濡れの目安となる拡がり率を測定した。この結果、拡がり率は試験cのフラックスを使用した場合が最も大きく(拡がり率=78%)、次いで試験b(75%)、試験d(73%)、試験e(70%)の順となり、ポリフェノール化合物を添加しない試験aは最も小さい値(56%)を示した。この結果は、フェノール性ヒドロキシル化合物であるカフェー酸、クロロゲン酸、プロトカテク酸又はフェルラ酸を添加したフラックスがいずれも錫−亜鉛ハンダの母材への濡れを改良する効果を示している。   (Evaluation of flux I) On the copper base plate, the flux main material and flux of each of tests a to e and the tin-zinc solder piece prepared in test a are placed, and in a furnace in an air atmosphere according to JIS method. After heating to 220 ° C., the spreading rate that is a measure of wetting was measured. As a result, the spreading rate is the largest when the flux of test c is used (spreading rate = 78%), then test b (75%), test d (73%), and test e (70%) in that order. Test a in which no polyphenol compound was added showed the smallest value (56%). This result shows that the flux to which caffeic acid, chlorogenic acid, protocatechuic acid or ferulic acid, which are phenolic hydroxyl compounds, is added improves the wettability of the tin-zinc solder to the base material.

(フラックスの評価II) 銅製母板の上に試験a〜e各々のフラックス主材及びフラックスを銅製母材に予め塗布し、大気雰囲気中で220℃に加熱しながら実施例1で調製した錫−亜鉛ハンダ片を接触させてハンダ付けした後に、錘を取り付けて温度80℃でクリープテストを行って、ハンダ付け部分が破壊するまでの時間(破壊時間)を測定した。試験aにおける破壊時間を1とすると、各試験における破壊時間は、試験b(3.1)、試験c(3.5)、試験d(3.0)、試験e(3.1)であった。この結果は、フェノール性ヒドロキシル化合物を添加したフラックスを用いた場合に錫−亜鉛ハンダの母材に対する十分な接合強度を示しており、ハンダの接合不良の発生を抑制することを示している。   (Evaluation of Flux II) Tin prepared in Example 1 while applying the flux main material and the flux of each of the tests a to e to a copper base material in advance on a copper base plate and heating to 220 ° C. in an air atmosphere. After soldering with the zinc solder piece in contact, a weight was attached and a creep test was performed at a temperature of 80 ° C., and the time until the soldered portion was broken (breakage time) was measured. When the fracture time in test a is 1, the fracture time in each test was test b (3.1), test c (3.5), test d (3.0), and test e (3.1). It was. This result shows sufficient bonding strength with respect to the base material of the tin-zinc solder when the flux added with the phenolic hydroxyl compound is used, and indicates that the occurrence of poor bonding of the solder is suppressed.

Claims (7)

ケルセチン、ミリセチン、アントシアニジン、プロアントシアニジン、カフェー酸、クロロゲン酸、プロトカテク酸及びフェルラ酸からなる群より選ばれるフェノール性ヒドロキシル化合物を含有することを特徴とする無鉛ハンダ接合用フラックス。   A lead-free solder bonding flux comprising a phenolic hydroxyl compound selected from the group consisting of quercetin, myricetin, anthocyanidin, proanthocyanidin, caffeic acid, chlorogenic acid, protocatechuic acid and ferulic acid. 金属酸化物を溶解、分解又は還元する活性剤を含有する請求項1記載の無鉛ハンダ接合用フラックス。   The lead-free soldering flux according to claim 1, further comprising an activator for dissolving, decomposing or reducing the metal oxide. 更に、メチオニン、ビタミンC及びビタミンEからなる群より選ばれる化合物を含有し、前記無鉛ハンダ接合は錫−亜鉛合金ハンダによる接合である請求項1又は2記載のハンダ接合用フラックス。   The solder bonding flux according to claim 1 or 2, further comprising a compound selected from the group consisting of methionine, vitamin C, and vitamin E, wherein the lead-free solder joint is a tin-zinc alloy solder joint. 請求項1〜3のいずれかに記載の無鉛ハンダ接合用フラックスと、無鉛ハンダ粉末とを含有することを特徴とするソルダーペースト。   A solder paste comprising the lead-free solder bonding flux according to claim 1 and a lead-free solder powder. 前記無鉛ハンダ粉末は、錫−亜鉛合金ハンダ粉末である請求項4に記載のソルダーペースト。   The solder paste according to claim 4, wherein the lead-free solder powder is a tin-zinc alloy solder powder. 前記錫−亜鉛合金ハンダ粉末は、錫−亜鉛共晶合金ハンダ粉末であるか、又は、ビスマス、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、マグネシウム及びインジウムからなる群より選択される少なくとも1種の金属を含有する請求項5に記載のソルダーペースト。   The tin-zinc alloy solder powder is a tin-zinc eutectic alloy solder powder or contains at least one metal selected from the group consisting of bismuth, silver, copper, aluminum, nickel, magnesium, and indium. The solder paste according to claim 5. 前記無鉛ハンダ接合用フラックスは、バインダー成分、補助活性剤、チキソ剤及び溶剤を含有する請求項4〜6のいずれかに記載のソルダーペースト。
The solder paste according to any one of claims 4 to 6, wherein the lead-free solder bonding flux contains a binder component, an auxiliary activator, a thixotropic agent, and a solvent.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010041668A1 (en) * 2008-10-07 2010-04-15 Jsr株式会社 Flux, conductive paste, bonded component, and method for producing bonded component
US8020745B2 (en) * 2008-11-18 2011-09-20 Hitachi Metals, Ltd. Solder ball
CN102672367A (en) * 2011-12-12 2012-09-19 河南科技大学 ZnSn-base high-temperature lead-free soft solder and preparation method thereof
JP2014008506A (en) * 2012-06-27 2014-01-20 Mitsubishi Materials Corp SnAgCu SYSTEM SOLDER POWDER AND PASTE FOR SOLDER USING THE SAME

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010041668A1 (en) * 2008-10-07 2010-04-15 Jsr株式会社 Flux, conductive paste, bonded component, and method for producing bonded component
JPWO2010041668A1 (en) * 2008-10-07 2012-03-08 Jsr株式会社 Flux, conductive paste, bonded component and method for manufacturing bonded component
US8020745B2 (en) * 2008-11-18 2011-09-20 Hitachi Metals, Ltd. Solder ball
CN102672367A (en) * 2011-12-12 2012-09-19 河南科技大学 ZnSn-base high-temperature lead-free soft solder and preparation method thereof
CN102672367B (en) * 2011-12-12 2015-05-13 河南科技大学 ZnSn-base high-temperature lead-free soft solder and preparation method thereof
JP2014008506A (en) * 2012-06-27 2014-01-20 Mitsubishi Materials Corp SnAgCu SYSTEM SOLDER POWDER AND PASTE FOR SOLDER USING THE SAME

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