JP2007083253A - Solder paste composition - Google Patents

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Kazuteru Ikeda
一輝 池田
Satoshi Kumamoto
聖史 隈元
Hitoshi Sakurai
均 櫻井
Masaki Nakanishi
正樹 中西
Yoshihiro Kinoshita
順弘 木下
Hideyoshi Hata
英恵 秦
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Harima Chemical Inc
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Harima Chemical Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solder paste composition capable of uniformly sticking solder to the surface of an electrode. <P>SOLUTION: The solder paste composition is used in a solder precoat process where the surface of an electronic circuit board is painted with a solder paste composition all over, the solder paste composition painted all over is heated, and the solder is stuck to the surface of an electrode in the electronic circuit board. The solder paste composition comprises flux, and the flux includes a solvent having a specific gravity higher than 1. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子部品を電子回路基板に実装する前段階において、当該基板上にベタ塗りしてはんだをプリコートするのに適したはんだペースト組成物に関する。   The present invention relates to a solder paste composition suitable for pre-coating solder by solid coating on an electronic component board before the electronic component is mounted on the board.

従来から、電極上にはんだをプリコートする際において、種々のはんだペースト組成物が使用されている。例えば特許文献1および特許文献2には、セルロールを所定の割合で含有したクリームはんだ(はんだペースト組成物)が記載されている。これらの文献によると、該セルロースは、はんだペースト組成物に含有されるはんだ粉末同士が結合するのを妨げる、結合抑制剤として機能すると記載されている。そして、該はんだペースト組成物を0.3mm(300μm)ピッチの電極配列部にベタ塗りした後、加熱して、各電極表面にはんだを析出させている。   Conventionally, various solder paste compositions have been used in pre-coating solder on electrodes. For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 describe cream solder (solder paste composition) containing cellulose in a predetermined ratio. According to these documents, the cellulose is described as functioning as a binding inhibitor that prevents the solder powders contained in the solder paste composition from being bonded to each other. And after soldering this solder paste composition on the electrode arrangement | sequence part of 0.3 mm (300 micrometer) pitch, it heats and the solder is deposited on each electrode surface.

近時、電子機器の小形軽量化に伴い、搭載される電子部品も多ピン狭ピッチ化が進み、電子回路基板の電極にも狭い範囲に多数の電極が極めて狭い間隔で形成されるファインピッチ化(例えば60μm程度)が進行している。   Recently, as electronic devices have become smaller and lighter, the number of mounted electronic components has also become narrower, and the pitch on the electronic circuit board is also reduced to a fine pitch with many electrodes formed in a narrow range. (For example, about 60 μm) is in progress.

ところが、ファインピッチ化された電極を備えた電子回路基板に特許文献1および特許文献2に記載されたはんだペースト組成物を用いると、前記セルロースが、はんだが前記電極表面に均一に付着するのを阻害するという問題が生じていた。このため、このような電極を備えた電子回路基板には、セルロースを抜いたはんだペースト組成物が使用されている。   However, when the solder paste composition described in Patent Document 1 and Patent Document 2 is used for an electronic circuit board having electrodes with fine pitches, the cellulose adheres uniformly to the electrode surface. The problem of inhibiting occurred. For this reason, a solder paste composition from which cellulose is removed is used for an electronic circuit board having such an electrode.

しかしながら、セルロースを抜いたはんだペースト組成物を用いても、必ずしも均一なはんだが得られていないのが現状である。具体的には、リフロー時において、はんだが電極表面に均一に付着できず、その結果、得られるはんだの高さにバラツキが発生したり、はんだが電極表面の途中で切れる、いわゆるはんだ欠落や、はんだが電極間でつながるブリッジが発生して歩留りが低下するという問題がある。   However, even if a solder paste composition from which cellulose is removed is used, a uniform solder is not always obtained. Specifically, at the time of reflow, the solder cannot uniformly adhere to the electrode surface, and as a result, the height of the obtained solder varies, the solder is cut in the middle of the electrode surface, so-called solder loss, There is a problem in that the yield decreases due to the generation of a bridge where the solder is connected between the electrodes.

特開平5−391号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-391 特開平5−96396号公報JP-A-5-96396

本発明の課題は、電極表面に均一にはんだを付着することができるはんだペースト組成物を提供することである。   The subject of this invention is providing the solder paste composition which can adhere a solder uniformly to the electrode surface.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の知見を得た。すなわち、はんだが電極表面に均一に付着できないのは、リフロー時において、はんだペースト組成物に含有されているはんだ粉末が移動、すなわち対流することに起因している。さらに、通常のはんだペースト組成物に含有されているフラックスの溶剤としては、例えばヘキシルカルビトール、ブチルカルビトール、オクチルカルビトール、ミネラルスピリット等が挙げられるが、これら溶剤の比重が全て1以下である。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have obtained the following knowledge. That is, the reason why the solder cannot uniformly adhere to the electrode surface is due to the movement, that is, convection, of the solder powder contained in the solder paste composition during reflow. Furthermore, examples of the flux solvent contained in the normal solder paste composition include hexyl carbitol, butyl carbitol, octyl carbitol, mineral spirit, and the like. The specific gravity of these solvents is all 1 or less. .

そこで、本発明者等は、該フラックスが含有する溶剤として、比重が1より高い溶剤を含有させることにより、はんだ粉末の対流が少なくなり、その結果、電極表面に均一にはんだを付着することができるのではないかと考え、さらに鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。   Therefore, the present inventors can reduce the convection of the solder powder by adding a solvent having a specific gravity higher than 1 as the solvent contained in the flux, and as a result, the solder can be uniformly attached to the electrode surface. As a result of further intensive studies, the present invention was completed.

すなわち、本発明のはんだペースト組成物は、以下の構成からなる。
(1)はんだペースト組成物を電子回路基板上にベタ塗りし、ベタ塗りした前記はんだペースト組成物を加熱し、はんだを前記電子回路基板の電極表面に付着させるはんだプリコート法において使用するはんだペースト組成物であって、該はんだペースト組成物はフラックスを含有し、かつ該フラックスは比重が1より高い溶剤を含有することを特徴とするはんだペースト組成物。
(2)前記溶剤は、グリコール類、カルビトール類、フタル酸エステル類、2−ピロリドン類から選ばれる1種または2種以上である前記(1)記載のはんだペースト組成物。
(3)前記グリコール類はフェニルグリコールであり、前記カルビトール類はフェニルカルビトール、ベンジルカルビトールであり、前記フタル酸エステル類はフタル酸ジブチルであり、前記2−ピロリドン類はN−メチル−2−ピロリドンである前記(2)記載のはんだペースト組成物。
(4)析出型はんだ組成物である前記(1)〜(3)のいずれかに記載のはんだペースト組成物。
That is, the solder paste composition of the present invention has the following configuration.
(1) A solder paste composition used in a solder pre-coating method in which a solder paste composition is solid-coated on an electronic circuit board, the solid-soldered solder paste composition is heated, and solder is adhered to the electrode surface of the electronic circuit board. A solder paste composition, wherein the solder paste composition contains a flux, and the flux contains a solvent having a specific gravity higher than 1.
(2) The solder paste composition according to (1), wherein the solvent is one or more selected from glycols, carbitols, phthalates, and 2-pyrrolidones.
(3) The glycols are phenyl glycol, the carbitols are phenyl carbitol and benzyl carbitol, the phthalates are dibutyl phthalate, and the 2-pyrrolidones are N-methyl-2 -Solder paste composition as described in said (2) which is pyrrolidone.
(4) The solder paste composition according to any one of (1) to (3), which is a precipitation-type solder composition.

本発明によれば、はんだペースト組成物を電子回路基板上にベタ塗りして加熱し、はんだを前記電子回路基板の電極表面に付着させるはんだプリコート法において使用するはんだペースト組成物において、該はんだペースト組成物が含有するフラックスの溶剤の比重を1より高くするので、電極表面に均一にはんだを付着することができ、その結果、付着したはんだの高さが均一になると共に、はんだ欠落が抑制されて歩留りが向上するという効果がある。さらに、微細なピッチでも正確に電極上にはんだを付着することができ、かつボイドの発生を抑制することができる。   According to the present invention, in the solder paste composition used in the solder pre-coating method in which the solder paste composition is solid-coated on the electronic circuit board and heated to adhere the solder to the electrode surface of the electronic circuit board, the solder paste composition Since the specific gravity of the solvent of the flux contained in the composition is higher than 1, the solder can be uniformly attached to the electrode surface. As a result, the height of the attached solder becomes uniform and the solder loss is suppressed. This has the effect of improving yield. Furthermore, it is possible to accurately deposit solder on the electrode even with a fine pitch, and to suppress the generation of voids.

本発明のはんだペースト組成物は、該組成物を電子回路基板上にベタ塗りして加熱し、はんだを電極表面に付着させるはんだプリコート法において使用されるものである。具体的には、スクリーン印刷等によるはんだペースト組成物の印刷において使用するスクリーンマスクは、電子回路基板上の個々の電極ごとに開口したものではなく、複数の電極を含む広い範囲に開口したものを使用する。   The solder paste composition of the present invention is used in a solder precoat method in which the composition is solid-coated on an electronic circuit board and heated to adhere the solder to the electrode surface. Specifically, the screen mask used in the printing of the solder paste composition by screen printing or the like is not opened for each electrode on the electronic circuit board, but is opened in a wide range including a plurality of electrodes. use.

例えば、クワッドフラットパッケージ(QFP)の場合には、複数の電極を小ピッチで並列させたQFPの各辺ごとの形状に、又はそれらの辺を含むQFP全体の形状に開口したスクリーンマスクを使用し、小ピッチで配列された多数の電極を含む広い範囲に、個々の電極の位置や形状を無視してラフにはんだペースト組成物を印刷する。   For example, in the case of a quad flat package (QFP), a screen mask having an opening in the shape of each side of the QFP in which a plurality of electrodes are arranged in parallel at a small pitch or the shape of the entire QFP including those sides is used. The solder paste composition is printed roughly over a wide range including a large number of electrodes arranged at a small pitch, ignoring the positions and shapes of the individual electrodes.

ついで、上記のようにしてはんだペースト組成物をベタ塗りした基板を、リフロー炉を通過させてはんだペースト組成物を加熱させると、基板の電極部分に熔融したはんだが付着してプリコートされるのである。   Next, when the substrate coated with the solder paste composition as described above is passed through a reflow furnace and the solder paste composition is heated, the molten solder adheres to the electrode portion of the substrate and is precoated. .

本発明では、前記はんだペースト組成物がフラックスを含有し、かつこのフラックスは比重が1より高い溶剤を含有する。これにより、リフロー後の電極表面にはんだを均一に付着させることができる。これに対し、比重が1以下の溶剤を含有したフラックスでは、はんだが均一に付着しない。   In the present invention, the solder paste composition contains a flux, and the flux contains a solvent having a specific gravity higher than 1. Thereby, a solder can be made to adhere uniformly to the electrode surface after reflow. On the other hand, with a flux containing a solvent having a specific gravity of 1 or less, the solder does not adhere uniformly.

上記のように、比重が1より高い溶剤を含有したフラックスを含むはんだペースト組成物が、はんだを均一に付着させることができる理由については、必ずしも明確ではないが、リフロー中において、該はんだペースト組成物に含まれる後述するはんだ粉末の対流が、比重が1以下の溶剤を含有した場合に対して少なくなり、電極上にはんだ粒子が均一に分散しているのが観察されており、このはんだ粉末の対流が少なくなって、はんだ粒子が均一に分散していることが、はんだが均一に付着できる理由と推察される。   As described above, the reason why the solder paste composition containing the flux containing the solvent having a specific gravity higher than 1 can uniformly adhere the solder is not necessarily clear, but during reflow, the solder paste composition It is observed that the convection of the solder powder described later contained in the product is less than that in the case of containing a solvent having a specific gravity of 1 or less, and that the solder particles are uniformly dispersed on the electrode. The reason that the solder can uniformly adhere is presumed that the convection of the solder is reduced and the solder particles are uniformly dispersed.

比重が1より高い溶剤としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、フェニルグリコール、ベンジルグリコール、フェニルプロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール等のグリコール類;メチルカルビトール、フェニルカルビトール、ベンジルカルビトール等のカルビトール類;ペンタエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル(フェニルセロソルブ)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル等のその他のグリコールエーテル類;フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル等のフタル酸エステル類;マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル等のマレイン酸エステル類;N−メチル−2−ピロリドン等の2−ピロリドン類等の1種又は2種以上を用いることができる。   Examples of the solvent having a specific gravity higher than 1 include glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, phenyl glycol, benzyl glycol, phenylpropylene glycol, and 1,3-butylene glycol; methyl carbitol and phenyl carbitol. Carbitols such as benzyl carbitol; other glycol ethers such as pentaethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monophenyl ether (phenyl cellosolve), triethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol phenyl ether; dimethyl phthalate, phthalic acid Phthalic acid esters such as diethyl and dibutyl phthalate; maleic acid such as dimethyl maleate and diethyl maleate Ester compounds; may be used alone or two or more, such as 2-pyrrolidone such as N- methyl 2-pyrrolidone.

本発明では、PRTR法(化学物質排出把握管理促進法)等の環境問題の観点から、上記で例示したもののうち、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、フェニルグリコール、ベンジルグリコール、メチルカルビトール、フェニルカルビトール、ベンジルカルビトール、ペンタエチレングリコールモノブチルエーテル、フェニルプロピレングリコール、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、1,3−ブチレングリコール、N−メチル−2−ピロリドンが好ましい。
これらの中でも、特に、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、フェニルグリコール、ベンジルグリコール、フェニルカルビトール、ベンジルカルビトール、N−メチル−2−ピロリドンが好ましい。
In the present invention, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, phenyl glycol, benzyl glycol, methyl carbitol, phenyl, among those exemplified above from the viewpoint of environmental problems such as PRTR method (chemical substance emission grasp management promotion method) Carbitol, benzyl carbitol, pentaethylene glycol monobutyl ether, phenylpropylene glycol, dimethyl maleate, diethyl maleate, 1,3-butylene glycol, and N-methyl-2-pyrrolidone are preferred.
Among these, diethylene glycol, triethylene glycol, phenyl glycol, benzyl glycol, phenyl carbitol, benzyl carbitol, and N-methyl-2-pyrrolidone are particularly preferable.

前記溶剤の沸点としては、特に限定されるものではなく、例えば180〜350℃、好ましくは220〜320℃程度であるのがよい。また、前記溶剤の含有量は、フラックス総量に対して5〜50重量%、好ましくは10〜30重量%の範囲であるのが好ましい。   The boiling point of the solvent is not particularly limited and is, for example, about 180 to 350 ° C, preferably about 220 to 320 ° C. The content of the solvent is preferably 5 to 50% by weight, preferably 10 to 30% by weight, based on the total amount of flux.

本発明にかかるフラックスは、上記した所定の溶剤に加えて、ベース樹脂およびチキソトロピー剤等を含有する。ベース樹脂としては、例えばロジンまたはアクリル樹脂等を用いることができる。前記ロジンとしては、従来からフラックス用途で用いられているロジンおよびその誘導体を使用することができる。ロジンおよびその誘導体としては、例えば通常のガム、トール、ウッドロジンが用いられ、その誘導体として熱処理した樹脂、重合ロジン、水素添加ロジン、ホルミル化ロジン、ロジンエステル、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性アルキド樹脂等が挙げられる。なお、ロジンの等級は特に限定されるものではなく、例えばWW級等が挙げられる。   The flux according to the present invention contains a base resin, a thixotropic agent and the like in addition to the above-described predetermined solvent. As the base resin, for example, rosin or acrylic resin can be used. As the rosin, rosin and its derivatives that have been conventionally used for flux can be used. Examples of rosin and derivatives thereof include ordinary gum, toll, and wood rosin, and heat-treated resin, polymerized rosin, hydrogenated rosin, formylated rosin, rosin ester, rosin-modified maleic resin, and rosin-modified phenol resin. And rosin-modified alkyd resin. In addition, the grade of rosin is not specifically limited, For example, WW grade etc. are mentioned.

前記アクリル樹脂としては、分子量が10,000以下、好ましくは3,000〜8,000であるのがよい。分子量が10,000を超えると、耐亀裂性や耐剥離性が低下するおそれがある。また、活性作用を助長するために、酸価は30以上のものを使用するのが好ましく、はんだ付け時には軟化している必要があるため、軟化点は230℃以下であるのが好ましい。そのため、重合性不飽和基を有するモノマー、例えば(メタ)アクリル酸、その各種エステル、クロトン酸、イタコン酸、(無水)マレイン酸およびそのエステル、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、塩化ビニル、酢酸ビニル等を使用し、過酸化物等の触媒を用いて、塊状重合法、液状重合法、懸濁重合法、乳化重合法等のラジカル重合により重合されたものを使用するのがよい。   The acrylic resin has a molecular weight of 10,000 or less, preferably 3,000 to 8,000. If the molecular weight exceeds 10,000, crack resistance and peel resistance may be reduced. Moreover, in order to promote an active effect | action, it is preferable to use an acid value 30 or more, and since it needs to be softened at the time of soldering, it is preferable that a softening point is 230 degrees C or less. Therefore, monomers having a polymerizable unsaturated group, such as (meth) acrylic acid, various esters thereof, crotonic acid, itaconic acid, (anhydrous) maleic acid and esters thereof, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylamide, vinyl chloride, It is preferable to use a polymer obtained by radical polymerization such as bulk polymerization, liquid polymerization, suspension polymerization or emulsion polymerization using vinyl acetate or the like and a catalyst such as peroxide.

上記したこれらのベース樹脂は併用することができ、例えば前記ロジンとアクリル樹脂を混合して使用することもできる。ベース樹脂の含有量は、フラックス総量に対して0.5〜80重量%、好ましく20〜80重量%であるのがよい。   These base resins described above can be used in combination. For example, the rosin and the acrylic resin can be mixed and used. The content of the base resin is 0.5 to 80% by weight, preferably 20 to 80% by weight, based on the total flux.

前記チキソトロピー剤としては、例えば硬化ひまし油、水素添加ひまし油、蜜ロウ、カルナバワックス等があげられる。チキソ剤の含有量は、フラックス総量に対して1〜50重量%であるのがよい。   Examples of the thixotropic agent include hardened castor oil, hydrogenated castor oil, beeswax, carnauba wax and the like. The thixotropic agent content is preferably 1 to 50% by weight with respect to the total flux.

さらに、本発明にかかるフラックスは、必要に応じて活性剤を含有してもよい。該活性剤としては、例えばエチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、アニリン等のハロゲン化水素酸塩、乳酸、クエン酸、ステアリン酸、アジピン酸、ジフェニル酢酸、安息香酸等の有機カルボン酸等が挙げられる。活性剤の含有量は、フラックス総量に対して0.1〜30重量%であるのがよい。   Furthermore, the flux concerning this invention may contain an activator as needed. Examples of the activator include hydrohalates such as ethylamine, propylamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, and aniline, and organic carboxylic acids such as lactic acid, citric acid, stearic acid, adipic acid, diphenylacetic acid, and benzoic acid. Can be mentioned. The content of the activator is preferably 0.1 to 30% by weight with respect to the total flux.

また、本発明のフラックスは、従来からフラックスのベース樹脂として公知のポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、テルベン樹脂等の合成樹脂等を併用することや、酸化防止剤、防黴剤、つや消し剤等の添加剤を添加することもできる。はんだペースト組成物が、後述する析出型はんだ組成物である場合には、該フラックス中に、後述する金属の塩または錯体を含有させてもよい。   In addition, the flux of the present invention may be used in combination with conventionally known synthetic resins such as polyester resin, phenoxy resin, and terbene resin as a base resin of the flux, and additives such as antioxidants, antifungal agents, and matting agents. Can also be added. When the solder paste composition is a precipitation type solder composition described later, a metal salt or complex described later may be contained in the flux.

本発明にかかるはんだペースト組成物は、上記したフラックスに加えて、はんだ粉末を含有する。前記はんだ粉末の組成としては、各種の公知のはんだ粉末が採用可能であり、例えば錫(Sn)−鉛(Pb)系、Sn−Ag(銀)系、Sn−Cu(銅)系等のはんだ合金粉末の他、Sn−Ag−In(インジウム)系、Sn−Ag−Bi(ビスマス)系、Sn−Ag−Cu系等の無鉛合金粉末が挙げられる。また、これらのはんだ粉末は、それぞれ単独で使用できるほか、2種以上をブレンドして用いてもよく、例えばSn−Ag−In系とSn−Ag−Bi系とをブレンドし、Sn−Ag−In−Bi系等としてもよい。   The solder paste composition according to the present invention contains solder powder in addition to the above-described flux. As the composition of the solder powder, various known solder powders can be used. For example, tin (Sn) -lead (Pb) -based, Sn-Ag (silver) -based, Sn-Cu (copper) -based solder, etc. In addition to alloy powder, lead-free alloy powders such as Sn—Ag—In (indium), Sn—Ag—Bi (bismuth), and Sn—Ag—Cu can be used. These solder powders can be used alone or in combination of two or more. For example, Sn—Ag—In and Sn—Ag—Bi are blended, and Sn—Ag— An In-Bi system or the like may be used.

前記Sn−Ag系のはんだ合金粉末は、その組成中、Agの含有量は0.5〜5.0重量%であり、残部がSnであるのが好ましい。また、SnおよびAg以外の成分(In、Bi、Cu等)の含有量は0.1〜15重量%であるのがよい。   In the Sn—Ag solder alloy powder, the Ag content is preferably 0.5 to 5.0% by weight and the balance is Sn. The content of components (In, Bi, Cu, etc.) other than Sn and Ag is preferably 0.1 to 15% by weight.

はんだ粉末の平均粒子径は0.5〜30μm、好ましくは1〜10μmであるのがよい。前記平均粒子径は、粒度分布測定装置で測定して得られる値である。また、本発明のはんだペースト組成物におけるフラックスと、はんだ粉末との重量比(フラックス:はんだ粉末)は、30:70〜80:20程度であるのがよい。   The average particle size of the solder powder is 0.5 to 30 μm, preferably 1 to 10 μm. The average particle diameter is a value obtained by measurement with a particle size distribution measuring device. The weight ratio of the flux to the solder powder (flux: solder powder) in the solder paste composition of the present invention is preferably about 30:70 to 80:20.

ここで、本発明のはんだペースト組成物は、微細なピッチでも正確に電極上にはんだを形成することができ、かつボイドの発生を抑制することができるうえで、析出型はんだ組成物であるのがより好ましい。   Here, the solder paste composition of the present invention is a precipitation type solder composition in which solder can be accurately formed on an electrode even at a fine pitch and generation of voids can be suppressed. Is more preferable.

析出型はんだ組成物とは、例えばはんだ粉末として錫粉末と、有機酸の鉛塩などとを含むものであり、該組成物を加熱すると、有機酸鉛塩の鉛原子が錫原子と置換して遊離し、過剰の錫金属粉末中に拡散しSn‐Pb合金を形成するものである。   The precipitation-type solder composition includes, for example, tin powder as a solder powder and a lead salt of an organic acid, and when the composition is heated, the lead atom of the organic acid lead salt is replaced with a tin atom. It is liberated and diffuses into excess tin metal powder to form a Sn-Pb alloy.

本発明にかかる析出型はんだ組成物は、上記した本発明にかかるフラックスを含有し、かつ(a)錫粉末と、鉛、銅、銀等の金属塩とを含有した析出型はんだ組成物、あるいは(b)錫粉末と;銀イオン及び銅イオンから選ばれる少なくとも一種と、アリールホスフィン類、アルキルホスフィン類及びアゾール類から選ばれる少なくも一種との錯体とを含有した析出型はんだ組成物が挙げられる。上記(a)の金属塩と(b)の錯体とは混合して使用することもできる。本発明では、特に鉛を含有しない鉛フリーの析出型はんだ組成物を使用するのが好ましい。
なお、本発明において錫粉末というときは、金属錫粉末の他、例えば銀を含有する錫−銀系の錫合金粉末や銅を含有する錫−銅系の錫合金粉末なども含むものとする。
The precipitation type solder composition according to the present invention contains the above-described flux according to the present invention, and (a) a precipitation type solder composition containing tin powder and a metal salt such as lead, copper, silver, or the like. (B) Precipitated solder compositions containing a tin powder and a complex of at least one selected from silver ions and copper ions and at least one selected from arylphosphines, alkylphosphines and azoles. . The metal salt of (a) and the complex of (b) can be mixed and used. In the present invention, it is particularly preferable to use a lead-free precipitation-type solder composition containing no lead.
In the present invention, the term “tin powder” includes, in addition to metal tin powder, for example, tin-silver tin alloy powder containing silver, tin-copper tin alloy powder containing copper, and the like.

前記金属塩としては、例えば有機カルボン酸塩、有機スルホン酸塩などが挙げられる。有機カルボン酸としては、炭素数1〜40のモノまたはジカルボン酸を使用することができる。これを例示すると、ギ酸、酢酸、プロピオン酸などの低級脂肪酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸などの動植物油脂から得られる脂肪酸、2,2−ジメチルペンタン酸、2−エチルヘキサン酸、イソノナン酸、2,2−ジメチルオクタン酸、n−ウンデカン酸などの有機合成反応から得られる各種合成酸、ピマル酸、アビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸などの樹脂酸、石油から得られるナフテン酸などのモノカルボン酸とトール油脂肪酸または大豆脂肪酸から合成して得られるダイマー酸、ロジンを二量化させた重合ロジンなどのジカルボン酸などであり、これらを二種以上含むものでもよい。   Examples of the metal salt include organic carboxylates and organic sulfonates. As the organic carboxylic acid, a mono- or dicarboxylic acid having 1 to 40 carbon atoms can be used. Illustrative examples include lower fatty acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, caproic acid, caprylic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid and other fatty acids obtained from animal and vegetable oils and fats, 2, Various synthetic acids obtained from organic synthesis reactions such as 2-dimethylpentanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, isononanoic acid, 2,2-dimethyloctanoic acid, n-undecanoic acid, pimaric acid, abietic acid, dehydroabietic acid, dihydro Resin acids such as abietic acid, monocarboxylic acids such as naphthenic acid obtained from petroleum and dimer acid obtained by synthesis from tall oil fatty acid or soybean fatty acid, dicarboxylic acids such as polymerized rosin obtained by dimerizing rosin, etc. Two or more of these may be included.

また有機スルホン酸としては、例えばメタンスルホン酸、2−ヒドロキシエタンスルホン酸、2−ヒドロキシプロパン−1−スルホン酸、トリクロロメタンスルホン酸、トリフロロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、フェノールスルホン酸、クレゾールスルホン酸、アニソールスルホン酸、ナフタレンスルホン酸などが挙げられ、これらを二種以上含むものでもよい。   Examples of the organic sulfonic acid include methanesulfonic acid, 2-hydroxyethanesulfonic acid, 2-hydroxypropane-1-sulfonic acid, trichloromethanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, and phenolsulfone. Examples thereof include acids, cresol sulfonic acids, anisole sulfonic acids, naphthalene sulfonic acids, and the like, which may include two or more of these.

また、前記した銀や銅の錯体としては、銀イオンおよび/または銅イオンと、アリールホスフィン類、アルキルホスフィン類およびアゾール類から選ばれる少なくとも一種との錯体が挙げられる。   Examples of the silver or copper complex include a complex of silver ion and / or copper ion and at least one selected from arylphosphines, alkylphosphines and azoles.

前記ホスフィン類としては、例えば5−メルカプト−1−フェニルテトラゾール、3−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、2−オクチルベンズイミダゾール、2−メルカプトベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール等が好適に用いられる。   Examples of the phosphines include 5-mercapto-1-phenyltetrazole, 3-mercapto-1,2,4-triazole, benzotriazole, tolyltriazole, carboxybenzotriazole, imidazole, benzimidazole, 2-octylbenzimidazole, 2 -Mercaptobenzimidazole, benzothiazole, 2-mercaptobenzothiazole, benzoxazole, 2-mercaptobenzoxazole and the like are preferably used.

アリールホスフィン類またはアルキルホスフィン類との錯体は、カチオン性であるので、カウンターアニオンが必要である。このカウンターアニオンとしては、有機スルホン酸イオン、有機カルボン酸イオン、ハロゲンイオン、硝酸イオンまたは硫酸イオンが適当である。これらは、単独であるいは二種以上を併用して使用することができる。   Since complexes with aryl phosphines or alkyl phosphines are cationic, a counter anion is required. As the counter anion, organic sulfonate ions, organic carboxylate ions, halogen ions, nitrate ions or sulfate ions are suitable. These can be used alone or in combination of two or more.

カウンターアニオンとして使用される有機スルホン酸としては、例えばメタンスルホン酸、トルエンスルホン酸、フェノールスルホン酸等が好適である。また、カウンターアニオンとして使用される有機カルボン酸としては、例えばギ酸、酢酸、シュウ酸、乳酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸又はパーフルオロプロピオン酸が好適であり、酢酸、乳酸、トリフルオロ酢酸等が好適に用いられる。   As the organic sulfonic acid used as the counter anion, for example, methanesulfonic acid, toluenesulfonic acid, phenolsulfonic acid and the like are suitable. As the organic carboxylic acid used as the counter anion, for example, formic acid, acetic acid, oxalic acid, lactic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, or perfluoropropionic acid is preferable, and acetic acid, lactic acid, trifluoroacetic acid, and the like are preferable. Used for.

前記アゾール類としては、例えばテトラゾール、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ピラゾール、インダゾール、チアゾール、ベンゾチアゾール、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、ピロール、インドール又はこれらの誘導体の一種又は二種以上の混合物を使用することができる。これらの中でも、5−メルカプト−1−フェニルテトラゾール、3−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、2−オクチルベンズイミダゾール、2−メルカプトベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール等が好適に用いられる。   Examples of the azoles include tetrazole, triazole, benzotriazole, imidazole, benzimidazole, pyrazole, indazole, thiazole, benzothiazole, oxazole, benzoxazole, pyrrole, indole, or a mixture of two or more of these derivatives. can do. Among these, 5-mercapto-1-phenyltetrazole, 3-mercapto-1,2,4-triazole, benzotriazole, tolyltriazole, carboxybenzotriazole, imidazole, benzimidazole, 2-octylbenzimidazole, 2-mercaptobenz Imidazole, benzothiazole, 2-mercaptobenzothiazole, benzoxazole, 2-mercaptobenzoxazole and the like are preferably used.

前記組成物中の前記錫粉末と、前記金属の塩または錯体との比率(錫粉末の重量:金属の塩または錯体の重量)は99:1〜50:50程度、好ましくは97:3〜60:40程度とするのがよい。   The ratio of the tin powder to the metal salt or complex in the composition (weight of tin powder: weight of metal salt or complex) is about 99: 1 to 50:50, preferably 97: 3 to 60. : It should be about 40.

上記した本発明のはんだペースト組成物は、スクリーン印刷等で基板上にベタ塗りで塗布される。そして、塗布後、例えば150〜200℃程度でプリヒートを行い、最高温度170〜280℃程度でリフローを行う。基板上への塗布およびリフローは、大気中で行ってもよく、N2、Ar、He等の不活性雰囲気中で行ってもよい。 The above-described solder paste composition of the present invention is applied by solid coating on a substrate by screen printing or the like. And after application | coating, preheating is performed at about 150-200 degreeC, for example, and reflow is performed at the maximum temperature of about 170-280 degreeC. Application and reflow on the substrate may be performed in the air or in an inert atmosphere such as N 2 , Ar, or He.

本発明のはんだペースト組成物を用いて形成されたはんだは、高さが通常10〜20μm程度であり、この高さのバラツキが少ない。また、本発明のはんだペースト組成物を用いれば、このはんだを狭ピッチで配列することが可能であり、約40〜60μm程度のピッチにも対応することができる。   The solder formed using the solder paste composition of the present invention usually has a height of about 10 to 20 μm, and there is little variation in the height. Moreover, if the solder paste composition of the present invention is used, this solder can be arranged at a narrow pitch, and can correspond to a pitch of about 40 to 60 μm.

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[実施例1〜5および比較例1,2]
(フラックスの調製)
WW級トールロジン、表1に示す比重を有する溶剤および水素添加ひまし油を下記の割合で混合して120℃で加熱熔融させ、室温に冷却して粘性を有する各フラックスを調製した。
WW級トールロジン 70重量%
溶剤 20重量%
水素添加ひまし油(チキソトロピー剤) 10重量%
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to a following example.
[Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2]
(Flux preparation)
WW class tall rosin, a solvent having a specific gravity shown in Table 1 and hydrogenated castor oil were mixed in the following proportions, heated and melted at 120 ° C., and cooled to room temperature to prepare viscous fluxes.
WW class tall rosin 70% by weight
20% by weight of solvent
Hydrogenated castor oil (thixotropic agent) 10% by weight

(はんだペースト組成物の調製)
Sn−3.5Ag合金粉末と、上記で調製した各フラックスとを下記に示す割合でコンディショニングミキサー[(株)シンキー製の「あわとり練太郎」]を用いて混練し、各はんだペースト組成物を得た。
Sn−3.5Ag合金粉末 35重量%
フラックス 65重量%
(Preparation of solder paste composition)
The Sn-3.5Ag alloy powder and each of the above-prepared fluxes were kneaded at a ratio shown below using a conditioning mixer [“Awatori Netaro” manufactured by Shinkey Co., Ltd.], and each solder paste composition was kneaded. Obtained.
Sn-3.5Ag alloy powder 35% by weight
Flux 65 wt%

Figure 2007083253
Figure 2007083253

(はんだペースト組成物の評価)
上記で得られた各はんだペースト組成物を用いて、はんだの均一性、はんだの高さ、そのバラツキ、はんだの欠落およびブリッジについて評価した。各評価方法を以下に示すと共に、その結果を表2に併せて示す。
(Evaluation of solder paste composition)
Using each solder paste composition obtained above, the uniformity of solder, the height of solder, its variation, the lack of solder and the bridge were evaluated. Each evaluation method is shown below, and the results are also shown in Table 2.

(はんだの均一性)
60μmピッチで電極が形成されている半導体パッケージ基板上に、上記で得られた各はんだペースト組成物を厚さ100μmでベタ状に印刷し、最高温度260℃の高温観察炉中で加熱し、はんだの溶融状態を前記観察炉内の上面に設置したカメラ(倍率:100倍)で観察した。なお、評価基準は以下のように設定した。
○:電極上にはんだ粒子が均一に分散している
×:電極上にはんだ粒子が均一に分散していない
(Solder uniformity)
Each solder paste composition obtained above is printed in a solid form with a thickness of 100 μm on a semiconductor package substrate on which electrodes are formed at a pitch of 60 μm, and heated in a high-temperature observation furnace having a maximum temperature of 260 ° C. The molten state was observed with a camera (magnification: 100 times) installed on the upper surface in the observation furnace. The evaluation criteria were set as follows.
○: Solder particles are uniformly dispersed on the electrode ×: Solder particles are not uniformly dispersed on the electrode

(はんだの高さおよびバラツキ)
60μmピッチで電極が形成されている半導体パッケージ基板上に、上記で得られた各はんだペースト組成物を厚さ100μmでベタ状に印刷し、窒素雰囲気のリフロー炉を使用して最高温度260℃で加熱した。次いで、該基板を60℃のブチルカルビトール溶液を入れた超音波洗浄機に浸漬し、フラックスを除去した。その後、電極上のはんだ高さを焦点深度計[(株)キーエンス製]により20点測定し、その平均高さを算出するとともに、高さのバラツキ(標準偏差)を算出した。
(Solder height and variation)
Each solder paste composition obtained above is printed in a solid form with a thickness of 100 μm on a semiconductor package substrate on which electrodes are formed at a pitch of 60 μm, and the maximum temperature is 260 ° C. using a reflow oven in a nitrogen atmosphere. Heated. Next, the substrate was immersed in an ultrasonic cleaner containing a butyl carbitol solution at 60 ° C. to remove the flux. Thereafter, the solder height on the electrode was measured at 20 points with a depth of focus meter (manufactured by Keyence Co., Ltd.), the average height was calculated, and the height variation (standard deviation) was calculated.

(はんだの欠落およびブリッジ)
上記はんだの高さおよびバラツキにおいて得られたはんだについて、はんだの欠落およびブリッジの有無を顕微鏡で観察した。なお、評価基準は以下のように設定した。
○:はんだが電極表面の途中で切れておらず、かつブリッジしていない
×:はんだが電極表面の途中で切れたりブリッジしている
(Solder missing and bridge)
With respect to the solder obtained in the height and variation of the solder, the lack of solder and the presence or absence of bridges were observed with a microscope. The evaluation criteria were set as follows.
○: Solder is not cut in the middle of the electrode surface and is not bridged ×: Solder is cut or bridged in the middle of the electrode surface

Figure 2007083253
Figure 2007083253

表2から明らかなように、実施例1〜5のはんだペースト組成物を用いて形成されたはんだは、均一に電極表面に付着しており、高さのバラツキが小さく、はんだの欠落およびブリッジの評価に優れているのがわかる。これに対し、比較例1,2のはんだペースト組成物を用いて形成されたはんだは、均一性、高さのバラツキおよびはんだの欠落が劣る結果を示した。   As is apparent from Table 2, the solder formed using the solder paste compositions of Examples 1 to 5 is uniformly attached to the electrode surface, has a small height variation, and lack of solder and bridges. It turns out that it is excellent in evaluation. On the other hand, the solder formed using the solder paste composition of Comparative Examples 1 and 2 showed the result that the uniformity, the variation in height, and the lack of solder were inferior.

Claims (4)

はんだペースト組成物を電子回路基板上にベタ塗りし、ベタ塗りした前記はんだペースト組成物を加熱し、はんだを前記電子回路基板の電極表面に付着させるはんだプリコート法において使用するはんだペースト組成物であって、
該はんだペースト組成物はフラックスを含有し、かつ該フラックスは比重が1より高い溶剤を含有することを特徴とするはんだペースト組成物。
A solder paste composition used in a solder pre-coating method in which a solder paste composition is solid-coated on an electronic circuit board, the solid solder paste composition is heated, and solder is attached to the electrode surface of the electronic circuit board. And
The solder paste composition contains a flux, and the flux contains a solvent having a specific gravity higher than 1.
前記溶剤は、グリコール類、カルビトール類、フタル酸エステル類、2−ピロリドン類から選ばれる1種または2種以上である請求項1記載のはんだペースト組成物。   The solder paste composition according to claim 1, wherein the solvent is one or more selected from glycols, carbitols, phthalates, and 2-pyrrolidones. 前記グリコール類はフェニルグリコールであり、前記カルビトール類はフェニルカルビトール、ベンジルカルビトールであり、前記フタル酸エステル類はフタル酸ジブチルであり、前記2−ピロリドン類はN−メチル−2−ピロリドンである請求項2記載のはんだペースト組成物。   The glycols are phenyl glycol, the carbitols are phenyl carbitol and benzyl carbitol, the phthalates are dibutyl phthalate, and the 2-pyrrolidones are N-methyl-2-pyrrolidone. The solder paste composition according to claim 2. 析出型はんだ組成物である請求項1〜3のいずれかに記載のはんだペースト組成物。

The solder paste composition according to claim 1, which is a precipitation type solder composition.

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