JP2006320943A - Solder paste and solder printing - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To conduct precoating by soldering on a fine-pitched pattern without generating a solder bridge or a non-soldered section. <P>SOLUTION: A solder paste contains a solder powder, a filler having a melting point higher than that of the solder powder and being secondarily aggregated into the form of sea urchins, and a flux. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、プリント配線板等の絶縁基板の表面に形成されたパッド上にプリコートされるはんだペースト及びかかるはんだペーストを用いたはんだ印刷方法に関する。   The present invention relates to a solder paste precoated on a pad formed on the surface of an insulating substrate such as a printed wiring board, and a solder printing method using the solder paste.

従来、電子部品を基板に実装するには、基板のはんだ付け電極の個々にはんだペーストを、電極別に開口したスクリーン版を用いて印刷供給し、その上に電子部品の電極部を搭載しリフロー炉を通すことによりはんだペーストを加熱溶融させ、一括してはんだ付けする方法が一般的である。ところで電子部品の小型化は留まるところを知らず、また近年では半導体ベアチップにAuスタッドバンプやメッキバンプを施した半導体ベアチップを直接基板に実装するフリップチップ実装が盛んに行われているが、NCP、ACP、ACFのような接合材料を使った工法はいづれもメカニカルな圧接工法であり、特に半導体ベアチップの厚みが200μmを下回ると、圧接時の過大な圧力と熱によりフリップチップ実装後の特性シフトや信頼性が問題とされ、小型化、薄型化の妨げになっている。   Conventionally, in order to mount an electronic component on a substrate, a solder paste is individually supplied to each of the soldering electrodes of the substrate by printing using a screen plate opened for each electrode, and an electrode portion of the electronic component is mounted on the reflow furnace. Generally, the solder paste is heated and melted by passing it through and soldered together. By the way, the miniaturization of electronic parts is not known, and in recent years, flip chip mounting in which a semiconductor bare chip obtained by applying Au stud bumps or plating bumps to a semiconductor bare chip is directly mounted on a substrate has been actively performed. NCP, ACP All the methods using bonding materials such as ACF are mechanical pressure welding methods. Especially when the thickness of the semiconductor bare chip is less than 200μm, the characteristic shift and reliability after flip chip mounting due to excessive pressure and heat during pressure welding Therefore, it is an obstacle to miniaturization and thinning.

一方、基板にはんだプリコートされた電極に対してフリップチップ実装した場合には殆ど圧力を必要とせず加熱のみで実装が可能であることから、電極ピッチが100μm以下の超ファインピッチで且つ数百から数千ピンクラスのフリップチップ実装では小型化、薄型化と特性の安定性を確保できる有効な工法とされている。   On the other hand, when flip-chip mounting is performed on an electrode pre-soldered on a substrate, almost no pressure is required and mounting is possible only by heating. Therefore, the electrode pitch is an ultrafine pitch of 100 μm or less and from several hundreds. Thousands of pin-class flip chip mounting is considered to be an effective method that can ensure miniaturization, thinning, and stability of characteristics.

しかし、実際に100μmピッチ以下の実装電極の個々に印刷法ではんだを安定的に供給することは非常に困難であり、特に70μmピッチ以下では基板の寸法公差とスクリーン版の寸法公差及び印刷機の位置決め公差の全てを管理することは不可能に近い。   However, it is very difficult to stably supply solder to individual mounting electrodes having a pitch of 100 μm or less by a printing method. In particular, when the pitch is 70 μm or less, the dimensional tolerance of the substrate, the dimensional tolerance of the screen plate, and the printing machine It is almost impossible to manage all of the positioning tolerances.

以上の問題点を解決する技術として、メッキ法がある。しかし、メッキ方法では電子部品をはんだ付けするために必要なはんだ量を十分に供給することはできない。また、はんだのような数種類の金属組成で構成される材料をメッキで析出させると、その金属組成比がばらつくために、融点が安定しない。したがって、この方法で析出されたはんだは、接合材料としては不向きである。   As a technique for solving the above problems, there is a plating method. However, the plating method cannot supply a sufficient amount of solder necessary for soldering electronic components. In addition, when a material composed of several kinds of metal composition such as solder is deposited by plating, the metal composition ratio varies, so that the melting point is not stable. Therefore, the solder deposited by this method is not suitable as a bonding material.

特開昭63−114979号公報には、電極以外の部位を含む広範囲にはんだをスクリーンでベタ塗りし選択的に電極へはんだを析出させる方法が記載されている。該公報に記載された方法では、特殊な印刷機や技術を必要としないため、量産性には優れるが、化学的析出法のため、反応に関る金属により析出のし易さが異なり、現状では一部の金属組成はんだでしか実用化できない。また、基板の表面処理がAuメッキ以外のプリフラックスや、化学的防錆処理された電極には容易にはんだが析出できないために、酸洗浄処理により清浄金属表面を露出させる処理が必要となるため、このような工程、設備を有していない場合には、酸処理設及び洗浄設備や洗浄水処理のために設備が必要であり、プリント基板の製造工程の増加を招く他、コストアップにもつながる。また、リフロー内の酸素濃度として100ppm前後が要求されることから、高価で高性能な窒素雰囲気対応のリフロー炉と窒素供給装置を必要とし、また、はんだ材料そのものも非常に高価で製品のコストアップにつながる。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-114979 describes a method of depositing solder on a wide area including a portion other than an electrode and selectively depositing the solder on the electrode. The method described in the publication does not require a special printing machine or technology, so it is excellent in mass productivity, but because of the chemical precipitation method, the ease of precipitation differs depending on the metal involved in the reaction. Then, it can be put into practical use only with some metal composition solders. In addition, since solder cannot be easily deposited on preflux other than Au plating or chemically rust-prevented electrodes, it is necessary to expose the surface of the clean metal by acid cleaning. If these processes and equipment are not provided, equipment for acid treatment equipment, washing equipment and washing water treatment is necessary, which increases the manufacturing process of printed circuit boards and also increases costs. Connected. Also, since the oxygen concentration in the reflow is required to be around 100 ppm, an expensive and high-performance nitrogen atmosphere compatible reflow furnace and nitrogen supply device are required, and the solder material itself is very expensive and the cost of the product is increased. Leads to.

また、特開平6−326453号公報には電極金属のみと反応して粘着性を発する薬剤を塗布後に水洗浄を行い乾燥させた後、はんだ粉末を振りかけて粘着性を得た電極だけにはんだ粉末を固着させ後、余分なはんだ粉を除いて、強活性フラックスを噴霧してリフロー加熱にてはんだプリコートする方法が記載されている。かかる方法においては、高価な専用設備や、特殊な水溶性有機化合物に加えて酸処理プロセスを必要とするために、管理工数や廃水処理設備や廃液処理が必要となり、製造工程の多工化、複雑化を招くほか、このような設備を有しない場合には、新たな設備投資と環境保全コストを含めると、製造コストが掛かり製品として安価に供給することはできない。   Japanese Patent Laid-Open No. 6-326453 discloses that after applying a chemical that reacts only with the electrode metal to produce adhesiveness, it is washed with water and dried, and then the solder powder is sprinkled onto the electrode to obtain the adhesiveness. After fixing the solder, a method is described in which excessive solder powder is removed, a strong active flux is sprayed, and the solder is precoated by reflow heating. In such a method, in addition to expensive dedicated equipment and a special water-soluble organic compound, an acid treatment process is required. Therefore, management man-hours, waste water treatment equipment and waste liquid treatment are necessary, and the manufacturing process is multi- In addition to incurring complexity, if you do not have such equipment, including new equipment investment and environmental conservation costs, manufacturing costs will be incurred and it will not be possible to supply products at low cost.

また、特開平3−50853号公報では、はんだ粉末表面にフラックスをコーティングしたはんだ粉末を基板に塗布する方法が提案されているがピッチが極度に狭小化されたファインパターンに対しては対応できない。   Japanese Patent Laid-Open No. 3-50853 proposes a method of applying a solder powder having a solder powder surface coated with a flux to a substrate, but cannot cope with a fine pattern whose pitch is extremely narrowed.

また、特開平4−10694号公報では、基板にフラックスを供給した後に、はんだ粉をふりかけ、そのはんだ粉末を融点以上に加熱し溶融させた後、エアーナイフで余分な溶融はんだを吹き飛ばす方法が提案されているが、吹き飛ばすことにより殆どはんだが無くなって、厚みの無いメッキに近いはんだ量しか残らず、パターンがファインピッチ化された基板においてはショートするおそれがあり、また非常に危険な作業であることから実用は困難である。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-10694 proposes a method in which, after supplying flux to a substrate, solder powder is sprinkled, the solder powder is heated to a melting point or higher and melted, and then excess molten solder is blown off with an air knife. However, there is almost no solder by blowing away, leaving only the amount of solder that is close to plating without thickness, and there is a risk of short-circuiting on a substrate with a fine pitch pattern, and it is a very dangerous operation Therefore, practical use is difficult.

さらに、特許第3169719号公報では不定形のフィラーを使用しているが、検証実験において120μ、100μ、70μ、60μの各ピッチにて確認した結果、単なる不定形や球形ではピッチ間隔120μ程度が限界で、これ以下のピッチではブリッジの抑制効果は認められたが未はんだ領域がみられ、はんだの濡れ性との両立をはかるのは不可能であった。   Furthermore, in Patent No. 3169719, an irregularly shaped filler is used. However, as a result of confirmation at each pitch of 120 μ, 100 μ, 70 μ, and 60 μ in a verification experiment, a pitch interval of about 120 μ is the limit for simple amorphous and spherical shapes. However, at a pitch less than this, an effect of suppressing the bridge was recognized, but an unsoldered area was observed, and it was impossible to achieve compatibility with the wettability of the solder.

特開昭63−114979号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-114979 特開平6−326453号公報JP-A-6-326453 特開平3−50853号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-50853 特開平4−10694号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-10694 特許第3169719号公報Japanese Patent No. 3169719

そこで本発明は、ファインピッチ化されたパターン上に、はんだブリッジ及び未はんだ領域を発生させることなくはんだプリコートを行うことができるはんだペースト及びはんだ印刷方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a solder paste and a solder printing method capable of performing solder pre-coating without generating solder bridges and unsoldered areas on a fine pitch pattern.

上述した課題を解決するために、本発明にかかるはんだペーストは、はんだ粉末と、上記はんだ粉末の融点よりも高融点でかつ海栗形状に二次凝集されているフィラーと、フラックスとを含有するものである。   In order to solve the above-described problems, a solder paste according to the present invention contains solder powder, a filler having a melting point higher than the melting point of the solder powder and secondarily aggregated in a sea chestnut shape, and a flux. Is.

また、本発明にかかるはんだ印刷方法は、基板に形成された電極上に、はんだ粉末と、上記はんだ粉末の融点よりも高融点で且つ海栗形状に二次凝集されているフィラーと、フラックスとを含有するはんだペーストを印刷し、上記基板を上記フラックスの融点以上かつ上記はんだ粉末の融点よりも低い温度下に所定時間曝し、次いで、上記基板を上記はんだ粉末の融点以上かつ上記フィラーの融点よりも低い温度下に所定時間曝し、次いで、フラックス残渣を除去するものである。   Moreover, the solder printing method according to the present invention includes a solder powder, a filler having a melting point higher than the melting point of the solder powder and a secondary agglomeration in a sea chestnut shape on the electrode formed on the substrate, a flux, The substrate is exposed to a temperature not lower than the melting point of the flux and lower than the melting point of the solder powder for a predetermined time, and then the substrate is not lower than the melting point of the solder powder and higher than the melting point of the filler. Is exposed to a low temperature for a predetermined time, and then the flux residue is removed.

本発明にかかるはんだペースト及びはんだ印刷方法によれば、はんだペーストが印刷された基板を加熱することにより、海栗形状に二次凝集されているフィラーが緻密に重なることなく立体的な網目状に堆積するため、このフィラーの間をフラックスが対流できるとともに、比重の重い粉末状のはんだ金属が電極及び電極間に沈降し、プリコートを進行させることができる。従って、はんだブリッジを抑制しつつ、はんだ濡れ性を確保し未はんだ領域の発生を防止することができる。   According to the solder paste and the solder printing method according to the present invention, by heating the substrate on which the solder paste is printed, the filler that is secondarily aggregated in a sea chestnut shape is formed into a three-dimensional network without overlapping densely. Therefore, the flux can convect between the fillers, and the powdered solder metal having a high specific gravity can settle between the electrodes and advance the pre-coating. Therefore, it is possible to ensure solder wettability and prevent the occurrence of unsoldered areas while suppressing solder bridges.

以下、本発明が適用されたはんだペースト及びはんだ印刷方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。このはんだペーストは、QFP(quad flat package)やSOP(small outline package)等、パッケージ周囲にL型、ガルウイング型のリード端子が突出された電子部品やフリップチップ等を、インターポーザやマザーボードといった絶縁基板に表面実装する際、これら絶縁基板に形成されたパッドやランド等の電極にはんだプリコートするために印刷されるものである。当該パッドやランドは、近年の電子部品の小型化薄型化の要請に応じて、ピッチが100μm以下とファインピッチ化されている。そして当該パッドやランド上に、たとえばスクリーン印刷等によってはんだペーストが印刷される。   Hereinafter, a solder paste and a solder printing method to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. This solder paste uses QFP (quad flat package), SOP (small outline package), and other electronic components and flip chips with L- and gull-wing lead terminals protruding around the package on insulating substrates such as interposers and motherboards. When the surface mounting is performed, printing is performed to pre-coat the electrodes such as pads and lands formed on the insulating substrate with solder. The pads and lands have a fine pitch of 100 μm or less in response to the recent demand for smaller and thinner electronic components. A solder paste is printed on the pad or land by, for example, screen printing.

本発明が適用されたはんだペーストは、粉末状のはんだ金属と、有機又は無機材料が凝集されてなるフィラーと、フラックスとが配合され、これらを混練して形成される。粉末状のはんだ金属は、その組成は特に問わないが、粒径を10μm以下のものが用いられる。   The solder paste to which the present invention is applied is formed by blending powdered solder metal, a filler formed by agglomerating organic or inorganic materials, and flux, and kneading these. The composition of the powdered solder metal is not particularly limited, but those having a particle size of 10 μm or less are used.

フィラーは、上記はんだ金属の融点よりも高融点を持つ材料であり、たとえば250℃以上においても溶融、分解しない耐熱性を有する樹脂粉、ガラス粉、雲母粉、アルミナ粉等が用いられる。またフィラーは、これらの粉状の材料を周囲に針状の突起を備えた海栗形状に二次凝集、すなわち、不可逆的に凝集されて用いられている。かかるフィラーの形状は、平均粒径が10μm以下であり、フラックスや溶融されたはんだ金属と融合あるいは反応しない組成を有する。なお、このような海栗形状のフィラーとしては、例えば、花王:ルナモスSP等を用いることができる。   The filler is a material having a melting point higher than the melting point of the solder metal. For example, resin powder, glass powder, mica powder, alumina powder or the like having heat resistance that does not melt or decompose even at 250 ° C. or higher is used. Further, the filler is used by secondary agglomeration, that is, irreversibly agglomeration of these powdery materials into a sea chestnut shape having needle-like protrusions around the filler. The filler has an average particle size of 10 μm or less and a composition that does not fuse or react with the flux or the molten solder metal. In addition, as such a sea chestnut-shaped filler, Kao: Lunamos SP etc. can be used, for example.

フラックスは、活性ロジン又は有機酸及びハロゲン系、アミン系活性剤に、チキソ剤や粘調剤が配合された一般的なものが用いられる。なお、熱ダレし難いロジンやチキソ剤が配合されたフラックスによればリフロー工程において、はんだブリッジを効果的に抑制することができる。   As the flux, a general flux in which a thixotropic agent or a thickener is blended with an active rosin or organic acid, a halogen-based or amine-based active agent is used. In addition, according to the flux in which the rosin and the thixotropic agent which are hard to be heated are blended, the solder bridge can be effectively suppressed in the reflow process.

そして本発明が適用されたはんだペーストは、はんだ金属含有量10〜30重量%、凝集されたフィラー含有量40重量%以下、残りはフラックスが含有される。はんだ金属含有量は、活性剤や粘調剤を含むフラックスで調整する。またはんだ金属の組成は不問であり、ユーザの目的にあわせて選択することができる。凝集フィラーの含有量は、フィラーを構成する粉末の粒径や比重、粒度分布によりばらつきがあるが、40重量%より多く含むとフラックスの軟化温度領域でのフラックスの対流が殆どなくなり、はんだ金属が絶縁基板に形成された電極(パッド、ランド)と接触できず、電極に未はんだ領域が形成されてしまうためである。   The solder paste to which the present invention is applied has a solder metal content of 10 to 30% by weight, an agglomerated filler content of 40% by weight or less, and the remainder contains a flux. The solder metal content is adjusted with a flux containing an activator and a thickener. The composition of the solder metal is not required and can be selected according to the purpose of the user. The content of the agglomerated filler varies depending on the particle size, specific gravity, and particle size distribution of the powder constituting the filler. However, if the content is more than 40% by weight, the convection of the flux in the softening temperature region of the flux is almost eliminated, and the solder metal is reduced. This is because the electrode (pad, land) formed on the insulating substrate cannot be contacted, and an unsoldered area is formed on the electrode.

このようなはんだペーストは、スクリーン印刷やディスペンサーによって基板の電極部に一定の厚みで印刷され、リフロー炉で熱処理される。はんだペーストが加熱されることによりはんだペースト中のフィラーがフラックス中に分散し、溶融されたはんだ金属同士が凝集、巨大化するのを防止することができる。従って、比重の軽いフィラーやフラックスの隙間から溶融はんだが沈降し、電極に接触することによりプリコートすることができる。   Such solder paste is printed with a certain thickness on the electrode portion of the substrate by screen printing or a dispenser, and is heat-treated in a reflow furnace. By heating the solder paste, it is possible to prevent the filler in the solder paste from dispersing in the flux and aggregating and enlarging the melted solder metals. Therefore, pre-coating can be performed by allowing molten solder to settle through the gap between the filler or flux having a low specific gravity and contact the electrode.

以下、具体的にインターポーザ基板に形成された部品実装部にはんだペーストを印刷する工程を例に本発明が適用された印刷方法を説明する。図1に示すように、インターポーザ基板1の表面にQFPが実装される実装部2が設けられている。実装部2は、銅箔等をエッチングすることにより、QFPの周囲に突設された端子に応じてインターポーザ基板1側の端子電極となる複数のパッド3が形成されている。パッド3は、QFP等の電子部品や基板の小型化に対応して、パッドピッチが100μm以下とされている。また、インターポーザ基板1は、実装部2を除く領域に、はんだペーストの付着を防止するソルダーレジスト4が塗布されている。   Hereinafter, a printing method to which the present invention is applied will be described by taking as an example a process of printing a solder paste on a component mounting portion specifically formed on an interposer substrate. As shown in FIG. 1, a mounting portion 2 on which QFP is mounted is provided on the surface of an interposer substrate 1. The mounting portion 2 is formed by etching a copper foil or the like to form a plurality of pads 3 serving as terminal electrodes on the side of the interposer substrate 1 according to terminals protruding around the QFP. The pad 3 has a pad pitch of 100 μm or less in accordance with electronic components such as QFP and downsizing of the substrate. The interposer substrate 1 is coated with a solder resist 4 for preventing the solder paste from adhering to the region excluding the mounting portion 2.

このインターポーザ基板1は、本発明が適用されたはんだペースト7を印刷する際、図2、及び図3に示すように、実装部2に対応した開口部6が形成されたメタルスクリーン5が貼着される。次いでインターポーザ基板1は、図4に示すように、メタルスクリーン5上にはんだペースト7が供給され、スキージ8によって引き延ばされることにより開口部6内にはんだペースト7が充填される。この後、インターポーザ基板1は、通常のリフロー工程に付され、リフロー炉で加熱され、パッド3上へのはんだプリコートが行われる。
図5に、はんだ金属の組成の一例として、Sn/3Ag/0.5Cu(3.0%Ag:0.5%Cu:Sn残分)としたはんだペーストを用いた場合の加熱プロファイルを示す。
When this interposer substrate 1 is printed with a solder paste 7 to which the present invention is applied, as shown in FIGS. 2 and 3, a metal screen 5 in which an opening 6 corresponding to the mounting portion 2 is formed is attached. Is done. Next, as shown in FIG. 4, the interposer substrate 1 is supplied with the solder paste 7 on the metal screen 5 and is stretched by the squeegee 8 to fill the opening 6 with the solder paste 7. Thereafter, the interposer substrate 1 is subjected to a normal reflow process, heated in a reflow furnace, and solder pre-coating on the pads 3 is performed.
FIG. 5 shows a heating profile when using a solder paste of Sn / 3Ag / 0.5Cu (3.0% Ag: 0.5% Cu: Sn residue) as an example of the composition of the solder metal.

具体的に、はんだペースト7は、リフロー加熱時にフラックスが軟化温度である80℃前後に達すると液状になり急激な対流を起こす。このときフィラーより比重の重い粉状のはんだ金属がパッド3上とその間に沈降する。次いで100℃〜150℃を一定時間(ここでは90秒〜150秒)保持するプリヒート工程に移ると、フラックスに含まれる揮発成分が抜けて、フィラーとはんだ金属が粘性を増したフラックスに包含され、はんだ金属とフィラーが固定される。すなわち、フィラーとはんだ金属とが粘性を増したフラックスにより移動できなくなり、はんだ金属粉が凝集しはんだの塊になることが抑制される。   Specifically, the solder paste 7 becomes liquid and causes rapid convection when the flux reaches around 80 ° C. which is the softening temperature during reflow heating. At this time, powdery solder metal having a specific gravity heavier than that of the filler settles on and between the pads 3. Next, when moving to a preheating step of holding 100 ° C. to 150 ° C. for a certain time (90 seconds to 150 seconds here), volatile components contained in the flux are lost, and the filler and solder metal are included in the flux with increased viscosity, Solder metal and filler are fixed. That is, the filler and the solder metal cannot be moved by the flux having increased viscosity, and the solder metal powder is prevented from agglomerating to become a solder lump.

またこのとき、海栗形状に凝集されたフィラーの突起同士が絡み合うことにより立体的な網目構造を形成するため、フィラーが緻密に重なることがなく、フラックスが流動できる。したがって、パッド3上に存在するはんだ金属とパッド電極間に沈降したはんだ金属によってプリコートが進行する。次いで、250℃を一定時間(ここでは25秒〜40秒)保持するヒート工程に移る。250℃では、はんだペースト中、はんだ金属は溶融するが、フィラーは溶融しない。そして、パッド3上にプリコートされたはんだ金属のみがパッドと反応して溶融することにより、図6に示すように、パッド3上に選択的に溶融はんだ層を形成する。一方、パッド3に接触できないはんだ金属は、上述したように粘性を増したフラックスに包含され、金属粉が凝集しはんだの塊になることが抑制されていることから、はんだブリッジの発生が抑制される。   At this time, the filler projections aggregated in a sea chestnut shape are entangled with each other to form a three-dimensional network structure, so that the flux can flow without densely overlapping the fillers. Accordingly, the pre-coating proceeds by the solder metal existing on the pad 3 and the solder metal settled between the pad electrodes. Next, the process proceeds to a heating process in which 250 ° C. is maintained for a certain time (here, 25 seconds to 40 seconds). At 250 ° C., the solder metal melts in the solder paste, but the filler does not melt. Then, only the solder metal precoated on the pad 3 reacts with the pad and melts to selectively form a molten solder layer on the pad 3 as shown in FIG. On the other hand, the solder metal that cannot contact the pad 3 is included in the flux having increased viscosity as described above, and the occurrence of solder bridges is suppressed because the metal powder is prevented from agglomerating and becoming a lump of solder. The

さらに、海栗形状に凝集されたフィラーは、表面積が大きいため物質を吸着する能力が大きい。したがって、ヒート工程でフラックスが吸着し、乾燥することにより微小孔が無数に発生し、そこから窒素が進入してフラックスの活性作用を最大限に発揮できるため、プリフラックス処理を行うことなくはんだ濡れ性を確保することができる。   Furthermore, since the filler aggregated in a sea chestnut shape has a large surface area, it has a large ability to adsorb substances. Therefore, in the heat process, the flux is adsorbed and dried to generate innumerable micropores, from which nitrogen enters and the flux's active action can be maximized. Sex can be secured.

ヒート工程の後、インターポーザ基板1はアルコールやグリコールエーテル系の溶剤によって洗浄され、図7に示すように、パッド3上に吸収されずフィラーとともに残存したはんだ金属等の残渣を除去する。以上のようにして基板に形成されたパッドやランド等の電極へ、はんだプリコートが行われる。この後、はんだプリコートされた電極にはQFPやフリップチップ等の電子部品の端子が搭載され、リフロー工程に付されることにより電極にコートされたはんだが溶融、固化し、電子部品が実装される。   After the heating step, the interposer substrate 1 is washed with an alcohol or glycol ether solvent, and as shown in FIG. 7, the residue such as solder metal that is not absorbed on the pad 3 and remains with the filler is removed. Solder pre-coating is performed on electrodes such as pads and lands formed on the substrate as described above. Thereafter, terminals of electronic components such as QFP and flip chip are mounted on the solder precoated electrodes, and the solder coated on the electrodes is melted and solidified by being subjected to a reflow process, and the electronic components are mounted. .

このように、本発明が適用されたはんだペースト及びこのはんだペーストを用いたはんだ印刷方法によれば、はんだペーストが印刷された基板をリフロー炉にて加熱することにより、海栗形状に二次凝集されているフィラーが緻密に重なることなく立体的な網目状に堆積するため、このフィラーの間をフラックスが対流できるとともに、比重の重い粉末状のはんだ金属がパッド電極及びパッド電極間に沈降し、プリコートを進行させることができる。従って、ブリッジの抑制を図りつつはんだ濡れ性を確保し未はんだ領域の発生を防止することができる。   As described above, according to the solder paste to which the present invention is applied and the solder printing method using the solder paste, the substrate on which the solder paste is printed is heated in a reflow furnace, thereby secondary aggregation into a sea chestnut shape. Since the filler being deposited is deposited in a three-dimensional network without densely overlapping, the flux can convect between the fillers, and the powdered solder metal having a high specific gravity settles between the pad electrode and the pad electrode, The precoat can be advanced. Therefore, it is possible to ensure solder wettability while preventing bridges and prevent the occurrence of unsoldered areas.

次いで、本発明が適用されたはんだペースト及びはんだ印刷方法の一実施例について説明する。本実施例では、はんだペーストを構成するはんだ金属の組成、基板、スクリーン版、加熱プロファイル、リフロー炉内雰囲気及び洗浄の各条件として次のものを用いた。
はんだ粉末:Sn/3Ag/0.5Cu(粒径10μm以下のもの 平均粒径7μm)
フィラー:シリカ(海栗形状に二次凝集されたもの 平均粒径2.5μm 比重2.6)
フラックス:RAタイプ
基板:
パッドピッチ 60μm(L/S=30/30)
FR4 銅電極(プリフラックス処理無し 防錆処理無し)
192ピン×8面付け
メタルスクリーン:厚さt=50μm
加熱プロファイル:
プリヒート 150℃/90秒
ヒート 245℃/35秒
リフロー炉内雰囲気:酸素濃度1000ppmの窒素雰囲気
洗浄液:エタノールによる超音波洗浄
以上のような条件下、はんだペーストを構成するはんだ粉末、フィラー、フラックスの構成比を、フィラー含有量15%に固定し、はんだ粉末の含有量を10重量%〜40重量%まで5重量%刻みでパッドにプリコートされたはんだのはんだブリッジ発生率及び未はんだ領域の発生率を測定した。測定結果を次の表1に示す。なお、本測定においてフラックスの含有量は、表1のはんだ粉末及びフィラーの含有量を除く残分とした。また、フィラーの含有量は、当たり試験にてはんだ粉末の凝集が抑えられブリッジが減少した値を採用した。
Next, an embodiment of a solder paste and a solder printing method to which the present invention is applied will be described. In this example, the following were used as the composition of the solder metal constituting the solder paste, the substrate, the screen plate, the heating profile, the atmosphere in the reflow furnace, and the cleaning conditions.
Solder powder: Sn / 3Ag / 0.5Cu (with a particle size of 10 μm or less, average particle size of 7 μm)
Filler: Silica (Agglomerated in chestnut shape, average particle size 2.5 μm, specific gravity 2.6)
Flux: RA type substrate:
Pad pitch 60μm (L / S = 30/30)
FR4 copper electrode (no preflux treatment, no rust treatment)
192-pin × 8-sided metal screen: thickness t = 50 μm
Heating profile:
Preheat 150 ° C./90 seconds Heat 245 ° C./35 seconds Reflow oven atmosphere: nitrogen atmosphere with oxygen concentration of 1000 ppm Cleaning solution: ultrasonic cleaning with ethanol Under the above conditions, the composition of solder powder, filler and flux constituting the solder paste The ratio is fixed at a filler content of 15%, and the solder bridging rate and the unsoldered region rate of solder pre-coated on the pad in 5 wt% increments from 10 wt% to 40 wt% of the solder powder content It was measured. The measurement results are shown in Table 1 below. In this measurement, the flux content was the remainder excluding the solder powder and filler contents in Table 1. Further, as the filler content, a value in which the aggregation of the solder powder was suppressed and the bridge was reduced in the hit test was adopted.

Figure 2006320943
Figure 2006320943

表1に示すように、はんだ粉末の含有量は、はんだブリッジの発生率が急激に減少する30重量%未満において適正値が存在することが認められた。   As shown in Table 1, it was recognized that the content of the solder powder has an appropriate value when the solder bridge generation rate is less than 30% by weight where the generation rate is rapidly decreased.

次いで、はんだブリッジの発生率が0%であるはんだ粉の含有量25%を固定にし、フィラーの含有量の絞り込みを行うため、フィラー含有量を6重量%〜14重量%まで1重量%刻みでパッドにプリコートされたはんだのはんだブリッジ発生率及び未はんだ領域の発生率を測定した。測定結果を次の表2に示す。なお、本測定においてもフラックスの含有量は、表2のはんだ粉末及びフィラーの含有量を除く残分とし、その他のはんだ金属組成、基板、スクリーン版、加熱プロファイル、リフロー内雰囲気及び洗浄の各条件は、上記と同様とした。   Next, in order to fix the content of the solder powder having a solder bridge occurrence rate of 0% and fix the content of the filler, the filler content is reduced from 6 wt% to 14 wt% in increments of 1 wt%. The solder bridge occurrence rate of the solder precoated on the pad and the occurrence rate of the unsoldered area were measured. The measurement results are shown in Table 2 below. In this measurement, the flux content is the remainder excluding the solder powder and filler contents in Table 2, and other solder metal composition, substrate, screen plate, heating profile, reflow atmosphere and cleaning conditions. Was the same as above.

Figure 2006320943
Figure 2006320943

表2に示すように、フィラーの含有量は、未はんだ領域の発生率が低い7重量%〜9重量%の範囲に適正値が存在することが認められた。   As shown in Table 2, it was recognized that the filler content had an appropriate value in the range of 7% by weight to 9% by weight where the occurrence rate of the unsoldered region was low.

以上の結果より、はんだブリッジの発生率及び未はんだ領域の発生率において適正値が認められたはんだ粉末及びフィラーの含有量の配合を踏まえ、次の表3に示す配合比率にてはんだブリッジの発生率及び未はんだ領域の発生率について測定した。なお、本測定においてもフラックスの含有量は、表3のはんだ粉末及びフィラーの含有量を除く残分とし、その他のはんだ金属組成、基板、スクリーン版、加熱プロファイル、リフロー内雰囲気及び洗浄の各条件は、上記と同様とした。   Based on the above results, based on the combination of the content of the solder powder and filler, in which appropriate values were observed in the occurrence rate of solder bridges and the occurrence rate of unsoldered areas, the occurrence of solder bridges at the mixing ratios shown in Table 3 below The rate and the rate of occurrence of unsoldered areas were measured. In this measurement, the flux content is the remainder excluding the solder powder and filler contents in Table 3, and other solder metal composition, substrate, screen plate, heating profile, reflow atmosphere and cleaning conditions. Was the same as above.

Figure 2006320943
Figure 2006320943

表3に示すように、はんだ粉末含有量:26.5±5重量%、フィラー含有量:7.5±5重量%、フラックス:残分、において最適値が得られた。   As shown in Table 3, optimum values were obtained for the solder powder content: 26.5 ± 5 wt%, the filler content: 7.5 ± 5 wt%, and the flux: the remainder.

なお、本実施例では、パッドピッチ60μmの基板で、厚さ50μmのメタルスクリーンを使用したが、はんだ粉末、フィラー及びフラックスの配合比を変化させることにより、異なるパッドピッチの基板や異なる厚みのメタルスクリーンを用いてもはんだブリッジ及び未はんだ領域の発生率を最適化することが可能である。   In this embodiment, a metal screen with a thickness of 50 μm was used with a substrate with a pad pitch of 60 μm. However, by changing the mixing ratio of solder powder, filler and flux, substrates with different pad pitches and metals with different thicknesses were used. Even when a screen is used, it is possible to optimize the occurrence rate of solder bridges and unsoldered areas.

また、スクリーン印刷以外にも、ディスペンス法によって基板上にはんだペーストを供給するようにしてもよい。   In addition to screen printing, a solder paste may be supplied onto the substrate by a dispensing method.

本発明にかかるはんだペーストが印刷される電極が形成された基板を示す平面図である。It is a top view which shows the board | substrate with which the electrode on which the solder paste concerning this invention was printed was formed. 表面にスクリーン版が貼着された基板を示す平面図である。It is a top view which shows the board | substrate with which the screen plate was stuck on the surface. 表面にスクリーン版が貼着された基板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the board | substrate with which the screen plate was stuck on the surface. 実装部にはんだペーストが充填された基板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the board | substrate with which the mounting part was filled with the solder paste. 基板の加熱プロファイルを示すグラフである。It is a graph which shows the heating profile of a board | substrate. パッドにはんだペーストがプリコートされた基板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the board | substrate with which the solder paste was pre-coated on the pad. 実装部内に残る残渣が洗浄された基板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the board | substrate by which the residue which remains in a mounting part was wash | cleaned.

符号の説明Explanation of symbols

1 インターポーザ基板、2 実装部、3 パッド、4 ソルダーレジスト、5 メタルスクリーン、6 開口部、7 はんだペースト、8 スキージ
1 Interposer substrate, 2 mounting part, 3 pad, 4 solder resist, 5 metal screen, 6 opening, 7 solder paste, 8 squeegee

Claims (8)

はんだ粉末と、
上記はんだ粉末の融点よりも高融点でかつ海栗形状に二次凝集されているフィラーと、
フラックスと、
を含有するはんだペースト。
Solder powder,
A filler having a melting point higher than the melting point of the solder powder and secondary agglomerated in a sea chestnut shape;
With flux,
Containing solder paste.
上記はんだ粉末の平均粒径は10μm以下であり、上記フィラーの平均粒径は10μm以下であることを特徴とする請求項1記載のはんだペースト。   The solder paste according to claim 1, wherein the solder powder has an average particle size of 10 μm or less, and the filler has an average particle size of 10 μm or less. 上記はんだ粉末と上記フィラーとの配合比は、はんだ粉末:フィラー=26.0〜27.0重量%:7.0〜8.0重量%であることを特徴とする請求項2記載のはんだペースト。   3. The solder paste according to claim 2, wherein the blending ratio of the solder powder and the filler is solder powder: filler = 26.0-27.0% by weight: 7.0-8.0% by weight. . 上記フィラーは、上記フラックス及び溶融された上記はんだ粉末と融合又は反応しない組成を備えることを特徴とする請求項1記載のはんだペースト。   The solder paste according to claim 1, wherein the filler has a composition that does not fuse or react with the flux and the molten solder powder. 基板に形成された電極上に、はんだ粉末と、上記はんだ粉末の融点よりも高融点で且つ海栗形状に二次凝集されているフィラーと、フラックスとを含有するはんだペーストを印刷し、
上記基板を上記フラックスの融点以上かつ上記はんだ粉末の融点よりも低い温度下に所定時間曝し、
次いで、上記基板を上記はんだ粉末の融点以上かつ上記フィラーの融点よりも低い温度下に所定時間曝し、
次いで、フラックス残渣を除去する、
はんだ印刷方法。
On the electrode formed on the substrate, a solder paste containing a solder powder, a filler having a melting point higher than the melting point of the solder powder and secondarily aggregated in a sea chestnut shape, and a flux is printed.
Exposing the substrate to a temperature above the melting point of the flux and lower than the melting point of the solder powder for a predetermined time;
Next, the substrate is exposed for a predetermined time at a temperature higher than the melting point of the solder powder and lower than the melting point of the filler,
Next, the flux residue is removed.
Solder printing method.
上記はんだ粉末の平均粒径は10μm以下であり、上記フィラーの平均粒径は10μm以下であることを特徴とする請求項5記載のはんだ印刷方法。   6. The solder printing method according to claim 5, wherein the average particle size of the solder powder is 10 [mu] m or less, and the average particle size of the filler is 10 [mu] m or less. 上記はんだ粉末と上記フィラーとの配合比は、はんだ粉末:フィラー=26.0〜27.0重量%:7.0〜8.0重量%であることを特徴とする請求項6記載のはんだ印刷方法。   7. The solder printing according to claim 6, wherein a mixing ratio of the solder powder and the filler is solder powder: filler = 26.0-27.0 wt%: 7.0-8.0 wt%. Method. 上記フィラーは、上記フラックス及び溶融された上記はんだ粉末と融合又は反応しない組成を備えることを特徴とする請求項5記載のはんだ印刷方法。
6. The solder printing method according to claim 5, wherein the filler has a composition that does not fuse or react with the flux and the molten solder powder.
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