JP2008012576A - ソルダーペースト組成物及びそれを用いたプリント配線基板への電子部品実装方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくともSn原子を含む無鉛系はんだ粉末と、熱硬化性エポキシ樹脂成分と、硬化剤と、活性剤とを含有し、前記硬化剤として、分子構造にトリアジン骨格を有しアミノ基を少なくとも二つ以上有する下記一般式(1)で示される化合物を含有するソルダーペースト組成物を用いて、リフローハンダ付けを行う。
【化1】
【選択図】なし
Description
本発明によれば、ソルダーペーストに高い温度で反応する上記一般式(1)で示される化合物からなる硬化剤を含有させることで、無鉛系はんだ粉末の溶融温度に達する前に熱硬化性樹脂が硬化し始めることを防止することができるので、リフローはんだ付けをする際に、ソルダーペースト組成物の流動性を良好に維持すると共に、電子部品の端子やプリント配線基板の回路パターンに対する溶融はんだのぬれ性を良好にすることができる。また、はんだ粉末が溶融して電子部品の端子とプリント配線基板の回路パターンとがはんだ付けされた後、熱硬化性樹脂がはんだ接合部の周りを硬化して覆うため、接合強度が高く、電気的接続の信頼性の高いはんだ付けが可能となる。
(ただし、t≦3mm)
これによれば、プリント配線基板のスルーホールの半径、リード端子の半径、プリント配線基板の厚さが上記数式(I)の範囲内にあることで、溶融したソルダーペーストが、プリント配線基板から漏れ出すこともなく、容易にスルーホールに流入することができるので、機械的及び電気的信頼性に優れたはんだ付けが可能となる。
(ただし、t≦3mm)
上記R−rが、0.1t以下の場合は、ソルダーペーストがスルーホールに入り込みにくなり、リード端子とスルーホールとの電気的接続の信頼性が低下する傾向がある。また、上記R−rが、t以上であるとソルダーペーストがスルーホールを通り抜けて流れてしまい、リード端子挿入部にはんだフィレットが充分形成されない為、機械的信頼性が低下する傾向がある。
液状エポキシ樹脂として、ビスフェノールAグリシジルエーテル(旭電化工業製、型式EP4300E、エポキシ当量185(g/eq))を100質量部秤量し、攪拌しながら、硬化剤として、ベンゾグアナミン(和光純薬工業株式会社製、1級試薬)25質量部、有機酸活性剤として、サリチル酸(和光純薬工業株式会社製、1級試薬)30質量部(0.22当量)を混合攪拌することにより、乳白色の樹脂ペーストを得た。
Multimeter(型式:732−02、横河電機株式会社製)を用いて検証した。各試験例について、サンプル数を10とし、電気的導通があった試料の割合を求めた。測定は室温大気中で行った。評価方法として、実装電気導通率が90%以上を◎、実装電気導通率が90%未満だったものを×として示す。
実施例1において、硬化剤ベンゾグアナミンを1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様に評価を行った。
実施例1において、硬化剤ベンゾグアナミンをジシアンジアミド(和光純薬工業株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様に評価を行った。
実施例1において、はんだ粉末の組成をSn−8.0Zn−3.0Biとし、その添加量を343.2質量部に変更し、かつ赤外線加熱炉を使用した加熱に関して、プリント配線基板のスルーホール銅ランド部の表面温度を室温から220℃まで昇温速度20℃/sにて加熱を実施し、220℃で1分温度を保持する方法に変更した以外は、実施例1と同様に評価を行った。
実施例1において、硬化剤ベンゾグアナミンを1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製)に変更し、はんだ粉末の組成をSn−8.0Zn−3.0Biとし、その添加量を343.2質量部に変更し、かつ赤外線加熱炉を使用した加熱に関して、プリント配線基板のスルーホール銅ランド部の表面温度を室温から220℃まで昇温速度20℃/sにて加熱を実施し、220℃で1分温度を保持する方法に変更した以外は、実施例1と同様に評価を行った。
実施例1において、硬化剤ベンゾグアナミンをジシアンジアミド(和光純薬工業株式会社製)に変更し、はんだ粉末の組成をSn−8.0Zn−3.0Biとし、その添加量を343.2質量部に変更し、かつ赤外線加熱炉を使用した加熱に関して、プリント配線基板のスルーホール銅ランド部の表面温度を室温から220℃まで昇温速度20℃/sにて加熱を実施し、220℃で1分温度を保持する方法に変更した以外は、実施例1と同様に評価を行った。
エポキシ樹脂として、ビスフェノールA系2官能エポキシ樹脂(旭電化工業製、型式EP4300E、エポキシ当量185(g/eq))100質量部、硬化剤として、ベンゾグアナミン(和光純薬工業株式会社製、1級試薬)25質量部、有機酸活性剤として、サリチル酸30質量部(サリチル酸0.22当量)、無鉛系はんだ粉末として、組成がSn‐3.0Ag‐0.5Cuで、粒子径30〜40μmのものを356質量部の組成で、これらを攪拌混合することによりソルダーペーストを得た。このソルダーペーストの粘度をスパイラル粘度計(マルコム製)で測定したところ165Pa・s(測定温度25℃、10rpm)であった。
(1)電気導通試験
Digital Multimeter(型式:732−02、横河電機株式会社製)を用いて、スルーホールランド部とリード端子との電気導通を調査した。
評価方法として、導通を確認したものは○、抵抗が無限大だったものを×として示す。
試験片Aを温度−40℃と+125℃に設定した2つの炉を使用し、一方の炉に30分保管した後、10秒以内に他方の炉に移し30分保管する、これを1サイクルとして、合計1000サイクル実施した。Digital Multimeter(型式:732−02、横河電機株式会社製)を用いて、スルーホールランド部とリード端子との電気導通を調査した。
評価方法として、導通を確認したものは○、抵抗が無限大だったものを×として示す。
プリント配線基板(FR−4:耐燃性ガラス基材エポキシ樹脂積層板)の厚さtを1.6mmとし、スルーホール半径(R)を0.7mm(ランド半径1.30mm)とし、IMDのリード端子半径(r)を0.3mmとした他は、実施例3と同様の方法でサンプル作製と評価を実施した。
プリント配線基板(FR−4:耐燃性ガラス基材エポキシ樹脂積層板)の厚さtを1.6mmとし、スルーホール半径(R)を1.0mm(ランド半径1.75mm)とし、IMDのリード端子半径(r)を0.3mmとした他は、実施例3と同様の方法でサンプル作製と評価を実施した。
プリント配線基板(FR−4:耐燃性ガラス基材エポキシ樹脂積層板)の厚さtを1.2mmとし、スルーホール半径(R)を0.55mm(ランド半径1.00mm)とし、IMDのリード端子半径(r)を0.4mmとした他は、実施例3と同様の方法でサンプル作製と評価を実施した。
プリント配線基板(FR−4:耐燃性ガラス基材エポキシ樹脂積層板)の厚さtを2.0mmとし、スルーホール半径(R)を0.55mm(ランド半径1.00mm)とし、IMDのリード端子半径(r)を0.35mmとした他は、実施例3と同様の方法でサンプル作製と評価を実施した。
プリント配線基板(FR−4:耐燃性ガラス基材エポキシ樹脂積層板)の厚さtを3.0mmとし、スルーホール半径(R)を1.3mm(ランド半径2.5mm)とし、IMDのリード端子半径(r)を0.45mmとした他は、実施例3と同様の方法でサンプル作製と評価を実施した。
プリント配線基板(FR−4:耐燃性ガラス基材エポキシ樹脂積層板)の厚さtを1.2mmとし、スルーホール半径(R)を0.9mm(ランド半径1.60mm)とし、IMDのリード端子半径(r)を0.3mmとした他は、実施例3と同様の方法でサンプル作製と評価を実施した。
プリント配線基板(FR−4:耐燃性ガラス基材エポキシ樹脂積層板)の厚さtを1.6mmとし、スルーホール半径(R)を3.3mm(ランド半径4.0mm)とし、IMDのリード端子半径(r)を2.5mmとした他は、実施例3と同様の方法でサンプル作製と評価を実施した。
プリント配線基板(FR−4:耐燃性ガラス基材エポキシ樹脂積層板)の厚さtを1.6mmとし、スルーホール半径(R)を0.3mm(ランド半径1.30mm)とし、IMDのリード端子半径(r)を0.1mmとした他は、実施例3と同様の方法でサンプル作製と評価を実施した。
プリント配線基板(FR−4:耐燃性ガラス基材エポキシ樹脂積層板)の厚さtを1.0mmとし、スルーホール半径(R)を2.0mm(ランド半径3.2mm)とし、IMDのリード端子半径(r)を0.3mmとした他は、実施例3と同様の方法でサンプル作製と評価を実施した。
プリント配線基板(FR−4:耐燃性ガラス基材エポキシ樹脂積層板)の厚さtを1.6mm)とし、スルーホール半径(R)を1.1mm(ランド半径2.0mm)とし、IMDのリード端子半径(r)を1.0mmとした他は、実施例3と同様の方法でサンプル作製と評価を実施した。
以下の組成のソルダーペーストを調製した。
硬化剤として、ベンゾグアナミンを中空の架橋ポリスチレン(JSR(株)製のSX866(A))で、粒径3μmとなるようにマイクロカプセル化した以外は、実施例10と同じ材料、実装方法で、評価を実施した。
硬化剤ベンゾグアナミンをジシアンジアミド(和光純薬工業株式会社製)に変更し、硬化剤をマイクロカプセルで包含しなかった以外は、実施例10と同じ材料、実装方法で、評価を実施した。
2 回路パターン部
3 スルーホール
4 電子部品
5 リード端子
R スルーホール半径
r リード端子半径
t プリント配線基板の厚さ
Claims (12)
- 少なくともSn原子を含む無鉛系はんだ粉末と、熱硬化性エポキシ樹脂成分と、硬化剤と、活性剤とを含有するソルダーペースト組成物において、前記硬化剤として、分子構造にトリアジン骨格を有しアミノ基を少なくとも二つ以上有する下記一般式(1)で示される化合物を含有することを特徴とするソルダーペースト組成物。
(式中、Rは、アミノ基、アルキル基、アルコキシ基、−C(CF3)3、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいナフチル基を表す。) - 前記硬化剤がベンゾグアナミン系化合物である請求項1記載のソルダーペースト組成物。
- 更に、ロジン系樹脂を含有する請求項1又は2に記載のソルダーペースト組成物。
- 前記硬化剤が、有機高分子材料の膜に覆われてマイクロカプセル化されている請求項1〜3のいずれか1つに記載のソルダーペースト組成物。
- 前記無鉛系はんだ粉末の融点が195〜240℃である請求項1〜4のいずれか1つに記載のソルダーペースト組成物。
- 前記無鉛系はんだ粉末が、SnとAgとCuとを含有する合金からなる請求項5記載のソルダーペースト組成物。
- 前記無鉛系はんだ粉末が、SnとAgとCuとNiとGeとAlとを含有する合金からなる請求項6記載のソルダーペースト組成物。
- 前記無鉛系はんだ粉末のはんだ合金が、Ag;3.2〜3.5質量%、Cu;0.6〜0.7質量%、Ni;0.07質量%以下、Ge;0.01質量%以下、Al;0.03質量%以下含み、残部がSnで構成された合金からなる請求項7記載のソルダーペースト組成物。
- プリント配線基板に電子部品をはんだ付けする際に、プリント配線基板の回路パターン部に請求項1〜8のいずれか1つに記載のソルダーペースト組成物を塗布し、該回路パターン部にリード端子が接触するように電子部品を搭載させ、その状態で加熱硬化させることを特徴とするプリント配線基板への電子部品実装方法。
- 前記電子部品には、前記プリント配線基板のスルーホールに実装される挿入実装部品が含まれる請求項9記載のプリント配線基板への電子部品実装方法。
- 前記プリント配線基板のスルーホール半径(R)と基板厚さ(t)との比(R/t)が、0.2〜2であって、スルーホール部の被覆金属層がCu、Ni、Auのいずれか1種から選ばれた材料で形成されている請求項9又は10に記載のプリント配線基板への電子部品実装方法。
- 前記プリント配線基板のスルーホールの半径をR、リード端子の半径をrとし、プリント配線基板の厚さをtとしたとき、下記数式(I)の範囲とされている請求項9〜11のいずれか1つに記載のプリント配線基板への電子部品実装方法。
0.1t<R−r<t …(I)
(ただし、t≦3mm)
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