JP2006110580A - Flux for solder paste, and solder paste - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、経時変化の極めて少なく、高温プリヒートにも耐えうるソルダペースト用フラックス及びソルダペーストに関する。 The present invention relates to a solder paste flux and a solder paste that can hardly withstand high temperature preheating with very little change with time.
従来よりハンダ金属粉末をロジン樹脂及びその誘導体を主体としたフラックスと練り合わせたソルダペーストをプリント基板に塗布、印刷し、部品を搭載した後、加熱してハンダ金属を溶融して実装基板を作製することは広く行われている。近年、ソルダペーストが用いられる実装基板は部品の微小化及び実装密度の上昇が進められると共に、ソルダペースト合金の鉛フリー化も行われてきているため長時間にわたって良好な塗布・印刷性を持続し、高温プリヒートにも耐えうるソルダペーストが要求されている。そのためソルダペースト用フラックス及びソルダペーストについて種々の検討、提案がなされている。例えば、特許文献１にはフラックスとハンダ粉末とを混練して成るクリームはんだにおいて、炭素数１２〜３０の常温で個体の開環したジカルボン酸又はその塩を０．０１〜６重量％含有することを特徴とするクリームはんだについて開示されており、特許文献２には活性剤として融点５０℃以上の脂肪酸及び５０℃以下では亜鉛と実質的に反応を起こさない融点１００℃以上の有機ハロゲン化物を含む亜鉛含有ハンダ用フラックスについて記載されている。また、特許文献３にはフラックス中の活性剤として炭素数３〜５のジカルボン酸および炭素数１５〜２０のジカルボン酸をそれぞれ少なくとも１種類以上含有させることで粘度経時変化を防止し、高温プレヒートにも耐えうるソルダペースト用フラックスが開示されている。 Conventionally, a solder paste prepared by kneading solder metal powder with a flux mainly composed of rosin resin and its derivatives is applied to a printed circuit board, printed, and after mounting the components, the solder metal is melted to produce a mounting board. Things are widely done. In recent years, mounting boards using solder paste have been miniaturized and the mounting density has been increased, and lead-free solder paste alloys have been used, so that good coating and printability have been maintained for a long time. Therefore, a solder paste that can withstand high temperature preheating is required. Therefore, various examinations and proposals have been made on solder paste flux and solder paste. For example, Patent Document 1 contains 0.01 to 6% by weight of a dicarboxylic acid or a salt thereof, which is a solid solder having a carbon number of 12 to 30, at a normal temperature, in a cream solder obtained by kneading flux and solder powder. The cream solder characterized by the above is disclosed, and Patent Document 2 includes a fatty acid having a melting point of 50 ° C. or higher as an activator and an organic halide having a melting point of 100 ° C. or higher that does not substantially react with zinc at 50 ° C. or lower. Zinc-containing solder flux is described. Patent Document 3 also contains at least one dicarboxylic acid having 3 to 5 carbon atoms and 15 to 20 carbon atoms as an activator in the flux, thereby preventing a change in viscosity over time, and enabling high temperature preheating. Also disclosed is a solder paste flux that can withstand.
しかしながら、上記の要求を充分に満足できるものは得られていない。その理由として、ソルダペーストの経時変化のメカニズムが大きく関与している。即ち、ソルダペーストの経時変化としては、空気中の酸素や水分がソルダペーストと反応したり、或いはソルダペースト中の合金と、フラックス中の活性剤及び有機酸が反応したりして、その結果、はんだペーストの粘度が変化し、ソルダペースト表面が硬化して皮を張ったような状態である「皮はり」という現象を生じるのである。このような現象はハロゲン系活性剤や従来の有機酸を使わなければソルダペーストの経時変化を軽減することが出来る。
しかし、それらの物を使用しなければ当然、良好なハンダ付け性を確保することは難しく、どちらか一方を満足することが出来てもソルダペーストとしては不完全であり、ソルダペーストの皮はり、粘度変化等の経時変化を防止し、かつ使用に関しては良好の塗布・印刷性を長時間持続し、高温プリヒートにも耐えうるソルダペーストの開発が待たれていた。
However, naturally, it is difficult to ensure good solderability without using those things, and even if one of them can be satisfied, it is incomplete as a solder paste, the skin of the solder paste, The development of a solder paste that prevents changes over time such as changes in viscosity and that lasts for a long time with good coating and printing properties and can withstand high temperature preheating has been awaited.
本発明は、ハロゲン系活性剤を含まずに、ソルダペーストの皮はり、粘度変化等の経時変化を防止し、かつ使用に関しては良好の塗布・印刷性を長時間持続し、高温プリヒートにも耐えうるソルダペーストを提供することを目的とする。 The present invention does not contain a halogen-based activator, prevents solder paste peeling, changes in viscosity, etc. over time, and maintains good coating / printability for long periods of use and withstands high-temperature preheating. An object is to provide a solder paste that can be obtained.
本発明者は、ハロゲン系活性剤を含まずに、ソルダペーストの皮はり、粘度変化等の経時変化を防止し、かつ使用に関しては良好の塗布・印刷性を長時間持続し、高温プリヒートにも耐えうるソルダペーストについて種々検討した結果、フラックス中の活性剤として１，３，６−ヘキサントリカルボン酸を含有させることにより上記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。本願の第１の発明要旨は、ソルダペースト用フラックスにおいて、活性剤として１，３，６−ヘキサントリカルボン酸を含有することを特徴とするソルダペースト用フラックスであり、本願の第２の発明要旨は、活性剤として１，３，６−ヘキサントリカルボン酸を含有するフラックスとはんだ合金を含んでいることを特徴とするソルダペーストである。 The inventor does not contain a halogen-based activator, prevents solder paste peeling, changes in viscosity, etc. over time, and maintains good coating and printability for a long time in use, and also for high-temperature preheating. As a result of various studies on the solder paste that can be tolerated, the present inventors have found that the above object can be achieved by including 1,3,6-hexanetricarboxylic acid as an activator in the flux, thereby completing the present invention. 1st invention summary of this application is flux for solder paste characterized by containing 1,3,6-hexanetricarboxylic acid as an activator in flux for solder paste, and 2nd invention summary of this application is A solder paste comprising a flux containing 1,3,6-hexanetricarboxylic acid as an activator and a solder alloy.
即ち、本発明は、下記（１）から（３）に関する発明である。
（１） ソルダペースト用フラックスにおいて、活性剤として脂肪族トリカルボン酸を含有することを特徴とするソルダペースト用フラックス。
（２） 脂肪族トリカルボン酸が、１，３，６−ヘキサントリカルボン酸であることを特徴とする前記（１）記載のソルダペースト用フラックス。
（３） 前記（１）又は（２）記載のソルダペースト用フラックスとはんだ金属とを含んでなることを特徴とするソルダペースト。
That is, the present invention relates to the following (1) to (3).
(1) A solder paste flux characterized by containing an aliphatic tricarboxylic acid as an activator in the solder paste flux.
(2) The flux for solder paste according to (1), wherein the aliphatic tricarboxylic acid is 1,3,6-hexanetricarboxylic acid.
(3) A solder paste comprising the solder paste flux according to (1) or (2) and a solder metal.
本発明は、ハロゲン系活性剤を含まずに、ソルダペーストの皮はり、粘度変化等の経時変化を防止し、かつ使用に関しては良好の塗布・印刷性を長時間持続し、高温プリヒートにも耐えうるソルダペーストを提供することができる。 The present invention does not contain a halogen-based activator, prevents solder paste peeling, changes in viscosity, etc. over time, and maintains good coating / printability for long periods of use and withstands high-temperature preheating. A solder paste can be provided.
本発明について詳細に述べる。
本発明のソルダペーストとは、はんだ粉末合金とフラックスとを混合したものである。はんだ粉末合金を適性な粘性を有するフラックスに均一に練り合わせたものが好ましい。
本発明のソルダペーストに用いられるはんだ粉末合金は、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ａｌ等の金属を含有する合金であって、具体的には、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−ＩｎまたはＳｎ−Ｚｎで示される二元系或いはこれらの二元系合金にＣｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｐｂの中から選ばれる１種類または２種以上を組み合わせた三元系もしくはそれ以上の合金を挙げることが出来る。特にＰｂフリーのはんだ合金であるＳｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｚｎ系の二元系や三元系もしくはそれ以上の多元系の場合にはその効果を十分に発揮することが出来る。
The present invention will be described in detail.
The solder paste of the present invention is a mixture of a solder powder alloy and a flux. A solder powder alloy that is uniformly kneaded with a flux having an appropriate viscosity is preferable.
The solder powder alloy used in the solder paste of the present invention is an alloy containing a metal such as Sn, Pb, Ag, Cu, In, Zn, Bi, Pd, Ni, Al, and more specifically, Sn— One type selected from Cu, Bi, In, Ni, Ge, Sb, Zn, Pb or a binary system represented by Pb, Sn-Ag, Sn-In or Sn-Zn, or these binary alloys A ternary system or a combination of two or more types can be given. In particular, in the case of Sn-Ag, Sn-Zn based binary system, ternary system or higher multi-element system, which is a Pb-free solder alloy, the effect can be sufficiently exhibited.
本発明のフラックスとは、はんだ粉末合金の金属表面の清浄効果（金属表面の酸化被膜の除去）を促進することを主目的として用いられ、松脂やロジン等の媒体、接合面への塗布性や作業性を高めるために添加される溶剤、活性剤等から構成される。
本発明の活性剤とは、はんだ粉末合金の金属表面の清浄（金属表面の酸化被膜の除去）のためにフラックスに添加される。
本発明において活性剤として使用する脂肪族トリカルボン酸は、脂肪族であって、３塩基酸のカルボン酸である。具体的には、例えば、１，３，６−ヘキサントリカルボン酸、１，２，３−プロパントリカルボン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、１，３，５−シクロヘキサントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸等が挙げられ、特に好ましいものは１，３，６−ヘキサントリカルボン酸である。２種以上を混合して用いることも好ましい。
The flux of the present invention is used mainly for the purpose of promoting the cleaning effect on the metal surface of the solder powder alloy (removal of the oxide film on the metal surface). It is composed of a solvent, an activator, and the like that are added to improve workability.
The activator of the present invention is added to the flux for cleaning the metal surface of the solder powder alloy (removal of the oxide film on the metal surface).
The aliphatic tricarboxylic acid used as the activator in the present invention is aliphatic and is a tribasic carboxylic acid. Specifically, for example, 1,3,6-hexanetricarboxylic acid, 1,2,3-propanetricarboxylic acid, 1,2,4-butanetricarboxylic acid, 1,3,5-cyclohexanetricarboxylic acid, 1,2 1,4-cyclohexanetricarboxylic acid and the like, and 1,3,6-hexanetricarboxylic acid is particularly preferable. It is also preferable to use a mixture of two or more.
これらのトリカルボン酸類の使用量については、０．０５〜１５質量％であって、０．０５質量％以下では、はんだ粉末表面へのコーティング膜が不完全であり、十分な効果が出ず、多ければその効果をより発揮するが、フラックスの信頼性を低下させてしまい、１５質量％以上では、信頼性を確保でき難い。好ましくは０．１〜１０質量％、より好ましくは０．５〜７質量％、最も好ましくは２〜６質量％である。
本発明におけるフラックスには、上記のトリカルボン酸以外に、１塩基酸や２塩基酸のカルボン酸から選ばれる１種以上のカルボン酸を添加することも好ましい。
２塩基酸のカルボン酸としては、例えば、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、ペンタデカンニ酸（Ｃ15Ｈ28Ｏ4）、ヘキサデカンニ酸（Ｃ16Ｈ30Ｏ4）、ヘプタデカンニ酸（Ｃ17Ｈ32Ｏ4）、オクタデカンニ酸（Ｃ18Ｈ34Ｏ4）、ノナデカンニ酸（Ｃ19Ｈ36Ｏ4）、エイコサンニ酸（Ｃ20Ｈ38Ｏ4）等を挙げることが出来る。
The amount of these tricarboxylic acids to be used is 0.05 to 15% by mass, and if it is 0.05% by mass or less, the coating film on the surface of the solder powder is incomplete, and a sufficient effect cannot be obtained. The effect is more exhibited, but the reliability of the flux is lowered, and if it is 15% by mass or more, it is difficult to ensure the reliability. Preferably it is 0.1-10 mass%, More preferably, it is 0.5-7 mass%, Most preferably, it is 2-6 mass%.
In addition to the above tricarboxylic acids, it is also preferable to add one or more carboxylic acids selected from monobasic acids and dibasic carboxylic acids to the flux in the present invention.
The carboxylic acid of dibasic acids, such as malonic acid, succinic acid, maleic acid, fumaric acid, glutaric acid, Pentadekan'ni acid (C 15 H 28 O 4) , Hekisadekan'ni acid (C 16 H 30 O 4) , Examples include heptadecanoic acid (C 17 H 32 O 4 ), octadecanoic acid (C 18 H 34 O 4 ), nonadecanoic acid (C 19 H 36 O 4 ), and eicosannic acid (C 20 H 38 O 4 ). .
本発明におけるフラックスには、通常のフラックスに使用される揺変剤、チクソ剤、消泡剤、酸化防止剤、防錆剤、界面活性剤、熱硬化剤等を必要に応じて配合することが好ましい。即ち、粘性を調整する目的で加えられる揺変剤としては、硬化ヒマシ油、脂肪酸アマイドなどの通常のフラックスに使用されるものが好ましい。揺変剤はフラックス中２０質量％以下の範囲で配合することが好ましい。 In the flux in the present invention, a thixotropic agent, a thixotropic agent, an antifoaming agent, an antioxidant, a rust inhibitor, a surfactant, a thermosetting agent and the like used for a normal flux may be blended as necessary. preferable. That is, as the thixotropic agent added for the purpose of adjusting the viscosity, those used for ordinary fluxes such as hydrogenated castor oil and fatty acid amide are preferable. It is preferable to blend the thixotropic agent in the range of 20% by mass or less in the flux.
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する。
実施例及び比較例の配合によって得られたソルダペーストについて連続印刷性、はんだボール、濡れ性、粘度の経時変化を測定した。測定方法は次の通りである。
（１）連続印刷性 メタルマスクを用いて連続印刷を行い、版抜け性、耐ニジミ性を評価する。
（２）はんだボール 基板にソルダペーストを印刷し、リフロー後部品に拡大鏡を用いてハンダボールを観察する。
◎：はんだボールなし ×：はんだボール多数あり
（３）濡れ性 基板にソルダペーストを印刷し、部品をマウント、リフロー後、部品に対する濡れ上がり等を、拡大鏡を用いて、観察する。
◎：良好 ×：不濡れあり
（４）粘度 ＪＩＳ−Ｚ−３２８４に準拠してマルコム（株）製スパイラル粘度計ＰＣＵ−２０５を用いて、室温１週間での粘度変化を測定する。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
The solder paste obtained by blending the examples and comparative examples was measured for continuous printability, solder balls, wettability, and changes in viscosity over time. The measuring method is as follows.
(1) Continuous printability Continuous printing is carried out using a metal mask to evaluate plate slippage and bleeding resistance.
(2) Solder ball A solder paste is printed on the substrate, and after reflow, the solder ball is observed with a magnifying glass.
◎: No solder balls ×: Many solder balls (3) Wettability Solder paste is printed on the board, the components are mounted, and after reflowing, the wetting of the components is observed using a magnifying glass.
A: Good x: Non-wetting (4) Viscosity Using a spiral viscometer PCU-205 manufactured by Malcolm Co., Ltd. according to JIS-Z-3284, the viscosity change at room temperature for 1 week is measured.
「実施例１」
質量部（％）
Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（２５−４５μｍ） ９０．０
変性ロジン ５．２
硬化ヒマシ油 ０．４
１，３，６−ヘキサントリカルボン酸 ２．０
ジエチレングリコールモノブチルエーテル ２．４
以上の配合より成るソルダペーストについて、上記の測定法によって連続印刷性、はんだボール、濡れ性、粘度の経時変化を測定した。その結果を表１に示した。
尚、実施例１のソルダペーストは、ハロゲン系活性剤を含まずに、ソルダペーストの皮はり、粘度変化等の経時変化を防止し、かつ使用に関しては良好の塗布・印刷性を長時間持続し、高温プリヒートにも耐えうるソルダペーストであった。
"Example 1"
Part by mass (%)
Sn-3.0Ag-0.5Cu (25-45 μm) 90.0
Modified rosin 5.2
Hardened castor oil 0.4
1,3,6-hexanetricarboxylic acid 2.0
Diethylene glycol monobutyl ether 2.4
With respect to the solder paste having the above composition, continuous printability, solder ball, wettability, and viscosity change with time were measured by the above-described measurement methods. The results are shown in Table 1.
The solder paste of Example 1 does not contain a halogen-based activator, prevents the solder paste from peeling, changes in viscosity, etc. over time, and maintains good coating and printability for a long time. It was a solder paste that could withstand high temperature preheating.
「実施例２」
質量部（％）
Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（２５−４５μｍ） ９０．０
変性ロジン ５．５
水添ヒマシ油 ０．５
１，３，６−ヘキサントリカルボン酸 １．２
マロン酸（Ｃ3Ｈ4Ｏ4） ０．２
ジエチレングリコールジブチルエーテル ２．６
以上の配合より成るソルダペーストについて、上記の測定法によって連続印刷性、はんだボール、濡れ性、粘度の経時変化を測定した。その結果を表１に示した。
"Example 2"
Part by mass (%)
Sn-3.0Ag-0.5Cu (25-45 μm) 90.0
Modified rosin 5.5
Hydrogenated castor oil 0.5
1,3,6-hexanetricarboxylic acid 1.2
Malonic acid (C 3 H 4 O 4 ) 0.2
Diethylene glycol dibutyl ether 2.6
With respect to the solder paste having the above composition, continuous printability, solder ball, wettability, and viscosity change with time were measured by the above-described measurement methods. The results are shown in Table 1.
「比較例１」
質量部（％）
Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（２５−４５μｍ） ９０．０
変性ロジン ５．５
水添ヒマシ油 ０．５
マロン酸（Ｃ3Ｈ4Ｏ4） ０．４
ヘキサデカン二酸（Ｃ16Ｈ30Ｏ4） １．０
ジエチレングリコールジブチルエーテル ２．６
以上の配合より成るソルダペーストについて、上記の測定法によって連続印刷性、はんだボール、濡れ性、粘度の経時変化を測定した。その結果を表１に示した。
“Comparative Example 1”
Part by mass (%)
Sn-3.0Ag-0.5Cu (25-45 μm) 90.0
Modified rosin 5.5
Hydrogenated castor oil 0.5
Malonic acid (C 3 H 4 O 4 ) 0.4
Hexadecanedioic acid (C 16 H 30 O 4 ) 1.0
Diethylene glycol dibutyl ether 2.6
With respect to the solder paste having the above composition, continuous printability, solder ball, wettability, and viscosity change with time were measured by the above-described measurement methods. The results are shown in Table 1.
「比較例２」
質量部（％）
Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（２５−４５μｍ） ９０．０
変性ロジン ５．７
硬化ヒマシ油 ０．４
シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩 ０．３
エイコサン二酸（Ｃ20Ｈ38Ｏ4） １．０
ジエチレングリコールモノブチルエーテル ２．６
以上の配合より成るソルダペーストについて、上記の測定法によって連続印刷性、はんだボール、濡れ性、粘度の経時変化を測定した。その結果を表１に示した。
“Comparative Example 2”
Part by mass (%)
Sn-3.0Ag-0.5Cu (25-45 μm) 90.0
Modified rosin 5.7
Hardened castor oil 0.4
Cyclohexylamine hydrobromide 0.3
Eicosadioate (C 20 H 38 O 4) 1.0
Diethylene glycol monobutyl ether 2.6
With respect to the solder paste having the above composition, continuous printability, solder ball, wettability, and viscosity change with time were measured by the above-described measurement methods. The results are shown in Table 1.
本発明によると、ハロゲン系活性剤を含まずに、ソルダペーストの皮はり、粘度変化等の経時変化を防止し、かつ使用に関しては良好の塗布・印刷性を長時間持続し、高温プリヒートにも耐えうるソルダペースト分野で好適に利用できる。 According to the present invention, it does not contain a halogen-based activator, prevents the solder paste from peeling, changes in viscosity, etc. over time, and maintains good coating / printability for a long time with respect to use, and also for high-temperature preheating. It can be suitably used in the field of endurable solder paste.
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| JP2004298884A JP2006110580A (en) | 2004-10-13 | 2004-10-13 | Flux for solder paste, and solder paste |
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