JP2009102545A - Thermosetting resin composition and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、部品実装のための導電ペースト、特に熱硬化性低温はんだペーストとして用いられる熱硬化性樹脂組成物及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a thermosetting resin composition used as a conductive paste for component mounting, particularly a thermosetting low-temperature solder paste, and a method for producing the same.
従来、配線板等に部品を実装するにあたり、クリームはんだと呼ばれる材料が用いられている。クリームはんだは、はんだ粒子、フラックス成分及び溶剤を含む組成物である。このクリームはんだは、リフロー炉中で加熱されると、はんだ粒子が融点以上で溶解すると共に、このはんだ粒子の表面の酸化層がフラックス成分の作用によって除去される。これにより、はんだ粒子が一体化し、部品実装を完遂する。このクリームはんだを用いたはんだリフロープロセスを採用すると、多くの部品を配線板等に一括して接続でき、生産性が高くなる。 Conventionally, a material called cream solder has been used to mount components on a wiring board or the like. Cream solder is a composition containing solder particles, a flux component and a solvent. When this cream solder is heated in a reflow furnace, the solder particles are melted at the melting point or higher, and the oxide layer on the surface of the solder particles is removed by the action of the flux component. Thereby, the solder particles are integrated, and the component mounting is completed. If this solder reflow process using cream solder is adopted, many parts can be connected to a wiring board or the like at a time, and the productivity increases.
クリームはんだに添加されるフラックス成分としては、アビエチン酸に代表されるロジン成分材料、各種アミン及びその塩、セバシン酸、アジピン酸等の高融点有機酸などが知られている。 Known flux components added to cream solder include rosin component materials typified by abietic acid, various amines and salts thereof, and high melting point organic acids such as sebacic acid and adipic acid.
また、はんだ粒子としては、従来、融点１８３℃のＰｂ共晶はんだが用いられていたが、昨今のＰｂ排除の要請から、近年はＡｇ−Ｓｎ−Ｃｕ系はんだを代表とする、いわゆる“Ｐｂフリーはんだ”が使用されるようになってきている。このＰｂフリーはんだは、Ｐｂ共晶はんだよりも融点が３０℃程度高い。このため、配線板等に部品を実装する場合、最高温度２１５−２６０℃という高温のはんだリフロープロセスを採用する必要がある。 As the solder particles, Pb eutectic solder having a melting point of 183 ° C. has been conventionally used. However, in recent years, so-called “Pb-free” typified by Ag—Sn—Cu-based solder has been used due to the recent demand for eliminating Pb. "Solder" is becoming used. This Pb-free solder has a melting point about 30 ° C. higher than that of Pb eutectic solder. For this reason, when components are mounted on a wiring board or the like, it is necessary to employ a high-temperature solder reflow process having a maximum temperature of 215 to 260 ° C.
しかし、高温のはんだリフロープロセスに耐えられないような耐熱性の低い部品を含む複数の部品を配線板等に実装する場合、別工程で、前記耐熱性の低い部品だけをスポットはんだ、銀ペースト等を用いて配線板等に実装する必要がある。このことは、生産性の著しい低下を引き起こす原因となっていた。 However, when mounting multiple components including low heat resistance components that cannot withstand high temperature solder reflow processes on a wiring board, etc., only the low heat resistance components are spot solder, silver paste, etc. It is necessary to mount on a wiring board using This has caused a significant decrease in productivity.
これに対して、Ｐｂフリーはんだの合金組成を変えることで、融点を１８０℃以下にする試みもされている。しかし、このような低融点のＰｂフリーはんだを使用する場合は、以下の２つの問題があった。 In contrast, attempts have been made to lower the melting point to 180 ° C. or less by changing the alloy composition of Pb-free solder. However, the use of such a low melting point Pb-free solder has the following two problems.
（１）前記低融点のＰｂフリーはんだは、Ｐｂ共晶はんだやＡｇ−Ｓｎ−Ｃｕ系はんだと比較して、強度及び靱性が充分でない。このため、配線板等にはんだ接続だけで部品を固定すると、部品の脱落が起こりやすく、また、温度変化や衝撃によりはんだ接続部にクラックが起こりやすい。 (1) The low melting point Pb-free solder has insufficient strength and toughness as compared with Pb eutectic solder and Ag-Sn-Cu solder. For this reason, when a component is fixed to a wiring board or the like only by solder connection, the component is likely to drop off, and cracks are likely to occur in the solder connection portion due to temperature change or impact.
（２）従来のフラックス成分は、高温で解離することで、金属酸化物に対して強い化学的作用を及ぼす。このため、フラックス成分は、低温のリフロー条件では十分なフラックス作用を発揮せず、はんだ粒子が溶融しても一体化が起こりにくい。 (2) Conventional flux components dissociate at a high temperature to exert a strong chemical action on metal oxides. For this reason, the flux component does not exhibit a sufficient flux action under low-temperature reflow conditions, and integration is unlikely to occur even when the solder particles melt.
上記（１）の問題を解決するために、低融点のはんだ粒子及びフラックス成分を熱硬化性樹脂バインダーに分散させた組成物（熱硬化性はんだペースト）を用いてはんだ接続を行うと共に、前記組成物の硬化物によって部品を配線板等に固定することで、強度や靱性を大きく改善することも考えられるが（特許文献１参照）、このような組成物に使用可能な低温で活性を発揮するフラックス成分は知られていない。 In order to solve the above problem (1), solder connection is performed using a composition (thermosetting solder paste) in which low melting point solder particles and a flux component are dispersed in a thermosetting resin binder, and the composition It is conceivable that the strength and toughness can be greatly improved by fixing the component to a wiring board or the like with a cured product (see Patent Document 1), but it exhibits activity at a low temperature that can be used for such a composition. The flux component is not known.
また、上記（２）の問題を解決するためには、Ｂｉのような特殊な低融点金属に対して、良好なフラックス特性を発揮する活性剤が必要となるが、先に挙げたアビエチン酸に代表されるロジン成分材料や各種アミン及びその塩、さらにはセバシン酸、アジピン酸等の高融点有機酸などでは十分な特性が得られていないというのが現状であった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、配線板等への部品実装のための導電ペースト、特に熱硬化性はんだペーストとして使用可能であり、耐熱性の低い部品を含む複数の部品を配線板等に実装するにあたり、低温でのはんだリフロー処理により一括して部品実装が可能であり、且つはんだ接続部に高い強度及び靱性を付与することができる熱硬化性樹脂組成物、及びこの熱硬化性樹脂組成物の製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, and can be used as a conductive paste for mounting a component on a wiring board or the like, particularly a thermosetting solder paste, and includes a plurality of components including low heat resistance components. When mounting components on a wiring board or the like, a thermosetting resin composition that can be mounted in a batch by solder reflow processing at a low temperature, and can impart high strength and toughness to the solder connection portion, and It aims at providing the manufacturing method of this thermosetting resin composition.
請求項１に係る熱硬化性樹脂組成物は、融点１８０℃以下のはんだ粒子、熱硬化性樹脂バインダー及び下記構造式（１）で示されるフラックス成分を含有することを特徴とする。 The thermosetting resin composition according to claim 1 contains solder particles having a melting point of 180 ° C. or less, a thermosetting resin binder, and a flux component represented by the following structural formula (1).
ＨＯＯＣＨ2Ｃ−Ｘ−ＣＨ2ＣＯＯＨ …（１）
但し、上記構造式（１）中の−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ−Ｓ−のうちのいずれかである。
HOOCH 2 C—X—CH 2 COOH (1)
However, -X- in the structural formula (1) is any one of -O-, -S-, and -SS-.
このフラックス成分は、カルボキシル基を両末端に有しているが、室温では溶融しないためフラックス活性はそれ程大きくなく、室温での保存安定性に優れている。一方、この化合物が１００℃以上の温度に加熱されると溶融し、優れた活性力（還元力）が顕在化してカルボキシル基とはんだ粒子表面の金属酸化被膜との反応が促進され、はんだ粒子から酸化被膜を効果的に除去することができるようになる。このため、低温加熱により溶融したはんだ粒子の一体化を促進することができる。 This flux component has a carboxyl group at both ends, but does not melt at room temperature, so the flux activity is not so great and the storage stability at room temperature is excellent. On the other hand, when this compound is heated to a temperature of 100 ° C. or higher, it melts, and an excellent active force (reducing power) is manifested to promote the reaction between the carboxyl group and the metal oxide film on the surface of the solder particles. The oxide film can be effectively removed. For this reason, integration of solder particles melted by low-temperature heating can be promoted.
請求項２に係る発明は、請求項１において、上記熱硬化性樹脂バインダーが、エポキシ樹脂であることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, the thermosetting resin binder is an epoxy resin.
この場合、エポキシ樹脂は比較的低温で硬化すると共に接着性が高いため、従来のはんだリフロー処理より低い温度でも十分な硬化性を発揮して部品実装を可能とすると共に十分な補強効果を発揮することができる。 In this case, since the epoxy resin is cured at a relatively low temperature and has high adhesiveness, it exhibits sufficient curability even at a temperature lower than that of the conventional solder reflow process, enabling component mounting and exhibiting a sufficient reinforcing effect. be able to.
請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、上記フラックス成分の含有量が、上記熱硬化性樹脂バインダーに対して１〜５０ｐｈｒの範囲であることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that, in claim 1 or 2, the content of the flux component is in the range of 1 to 50 phr with respect to the thermosetting resin binder.
この場合、フラックス成分がフラックスとしての十分な作用を発揮すると共に熱硬化性樹脂組成物の硬化物により部品実装時に十分な補強効果を発揮することができる。 In this case, the flux component exhibits a sufficient effect as a flux, and a sufficient reinforcing effect can be exhibited during component mounting by the cured product of the thermosetting resin composition.
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項において、熱硬化性樹脂バインダーとフラックス成分との含有量の合計が、熱硬化性組成物全量に対して５〜３０質量％の範囲であることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the total content of the thermosetting resin binder and the flux component is 5 to 30% by mass with respect to the total amount of the thermosetting composition. It is the range of these.
この場合、熱硬化性樹脂組成物に良好な流動性を付与すると共に、はんだ粒子が一体化した際のボイドの発生を抑制することができ、更に優れた補強作用を発揮するとことができるものであり、また熱硬化性樹脂組成物中に十分な量のはんだ粒子を確保することができ、はんだ粒子の溶融一体化が容易となって、接続部分の接続抵抗を十分に低くすることが可能となる。 In this case, it is possible to give good fluidity to the thermosetting resin composition, to suppress the generation of voids when the solder particles are integrated, and to exhibit a further excellent reinforcing action. In addition, a sufficient amount of solder particles can be secured in the thermosetting resin composition, the solder particles can be easily melted and integrated, and the connection resistance of the connection portion can be sufficiently lowered. Become.
請求項５に係る熱硬化性樹脂組成物の製造方法は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物を製造する方法であって、上記熱硬化性樹脂バインダーとして液状エポキシ樹脂を用い、融点が１８０℃以下のはんだ粒子、液状エポキシ樹脂の一部又は全部、及びフラックス成分を予め混合・混練する工程と、前記工程で得られた混合物に、前記液状エポキシ樹脂の残部、及び硬化剤を添加する工程とを含むことを特徴とする。 The manufacturing method of the thermosetting resin composition which concerns on Claim 5 is a method of manufacturing the thermosetting resin composition as described in any one of Claims 1 thru | or 4, Comprising: As said thermosetting resin binder, Using a liquid epoxy resin, a step of mixing and kneading solder particles having a melting point of 180 ° C. or less, a part or all of the liquid epoxy resin, and a flux component in advance, and a mixture obtained in the step, And a step of adding a remaining part and a curing agent.
この場合、はんだ粒子表面へのフラックス成分の吸着を促進することができ、そのため、熱硬化性樹脂組成物をはんだ粒子が溶融する温度まで加熱した場合に、フラックス成分中のカルボキシル基とはんだ粒子表面の金属酸化被膜との反応を促進することができ、溶融したはんだ粒子の一体化を促進することができる。また、熱硬化性樹脂組成物の硬化物中の、有効に作用しないフラックス成分の濃度を減少させ、硬化物の強度を向上することができる。 In this case, adsorption of the flux component on the surface of the solder particles can be promoted. Therefore, when the thermosetting resin composition is heated to a temperature at which the solder particles melt, the carboxyl group in the flux component and the surface of the solder particles The reaction with the metal oxide film can be promoted, and the integration of the molten solder particles can be promoted. Moreover, the density | concentration of the flux component which does not act effectively in the hardened | cured material of a thermosetting resin composition can be reduced, and the intensity | strength of hardened | cured material can be improved.
請求項６に係る熱硬化性樹脂組成物の製造方法は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物を製造する方法であって、上記熱硬化性樹脂バインダーとして液状エポキシ樹脂を用い、融点が１８０℃以下のはんだ粒子、溶剤、及びフラックス成分を混合した後、乾燥して溶剤を除去する工程と、前記工程で得られた混合物に、液状エポキシ樹脂及び硬化剤を添加する工程とを含むことを特徴とする。 The manufacturing method of the thermosetting resin composition which concerns on Claim 6 is a method of manufacturing the thermosetting resin composition as described in any one of Claims 1 thru | or 4, Comprising: As said thermosetting resin binder Using a liquid epoxy resin, mixing a solder particle having a melting point of 180 ° C. or less, a solvent, and a flux component, then drying to remove the solvent, and adding the liquid epoxy resin and a curing agent to the mixture obtained in the above step And a step of adding.
この場合、はんだ粒子表面へのフラックス成分の吸着を促進することができ、そのため、熱硬化性樹脂組成物をはんだ粒子が溶融する温度まで加熱した場合に、フラックス成分中のカルボキシル基とはんだ粒子表面の金属酸化被膜との反応を促進することができ、溶融したはんだ粒子の一体化を促進することができる。また、熱硬化性樹脂組成物の硬化物中の、有効に作用しないフラックス成分の濃度を減少させ、硬化物の強度を向上することができる。 In this case, adsorption of the flux component on the surface of the solder particles can be promoted. Therefore, when the thermosetting resin composition is heated to a temperature at which the solder particles melt, the carboxyl group in the flux component and the surface of the solder particles The reaction with the metal oxide film can be promoted, and the integration of the molten solder particles can be promoted. Moreover, the density | concentration of the flux component which does not act effectively in the hardened | cured material of a thermosetting resin composition can be reduced, and the intensity | strength of hardened | cured material can be improved.
本発明によれば、熱硬化性樹脂組成物を用いてはんだリフロー処理等により配線板等に部品を実装するにあたり、低融点のはんだ粒子が溶融する温度でフラックス成分が効果的にフラックス作用を発揮することができて、溶融したはんだ粒子の一体化を促進し、配線板等に部品をはんだ接続することができる。しかも、熱硬化性樹脂バインダーの硬化物によって、はんだ接続部の強度及び靱性を向上することができる。このため、耐熱性の低い部品を含む複数の部品を配線板等に一括して実装する場合に有用な材料を得ることができる。 According to the present invention, when a component is mounted on a wiring board or the like by a solder reflow process using a thermosetting resin composition, the flux component effectively exhibits a flux action at a temperature at which low melting point solder particles melt. It is possible to promote integration of molten solder particles, and to solder-connect components to a wiring board or the like. In addition, the strength and toughness of the solder connection portion can be improved by the cured product of the thermosetting resin binder. For this reason, a useful material can be obtained when a plurality of parts including parts having low heat resistance are collectively mounted on a wiring board or the like.
以下、本発明の実施をするための最良の形態について説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
本実施形態では、熱硬化性樹脂組成物は、融点が１８０℃以下のはんだ粒子、熱硬化性樹脂バインダー及びフラックス成分を含有する。 In this embodiment, the thermosetting resin composition contains solder particles having a melting point of 180 ° C. or less, a thermosetting resin binder, and a flux component.
そして、この熱硬化性樹脂組成物中のフラックス成分としては、下記構造式（１）で示される化合物を用いる。 And as a flux component in this thermosetting resin composition, the compound shown by following Structural formula (1) is used.
ＨＯＯＣＨ2Ｃ−Ｘ−ＣＨ2ＣＯＯＨ …（１）
この式中の−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ−Ｓ−のうちのいずれかである。すなわち、フラックス成分として、下記構造式（２）で示されるジグリコール酸、下記構造式（３）で示されるチオジグリコール酸、下記構造式（４）で示されるジチオグリコール酸のうちの少なくとも一種を用いる。
HOOCH 2 C—X—CH 2 COOH (1)
-X- in this formula is any one of -O-, -S-, and -SS-. That is, as the flux component, at least one of diglycolic acid represented by the following structural formula (2), thiodiglycolic acid represented by the following structural formula (3), and dithioglycolic acid represented by the following structural formula (4) Is used.
ＨＯＯＣＨ2Ｃ−Ｏ−ＣＨ2ＣＯＯＨ …（２）
ＨＯＯＣＨ2Ｃ−Ｓ−ＣＨ2ＣＯＯＨ …（３）
ＨＯＯＣＨ2Ｃ−Ｓ−Ｓ−ＣＨ2ＣＯＯＨ …（４）
フラックス成分は、上記のような化合物のうち一種の化合物からなるものであっても良く、二種以上の化合物からなるものであっても良い。また、フラックス成分は、上記化合物に加えて、一般に用いられる他のフラックスを含むものであっても良い。
HOOCH 2 C—O—CH 2 COOH (2)
HOOCH 2 C—S—CH 2 COOH (3)
HOOCH 2 C—S—S—CH 2 COOH (4)
The flux component may be composed of one kind of compounds as described above, or may be composed of two or more kinds of compounds. Further, the flux component may contain other fluxes that are generally used in addition to the above compounds.
この構造式（１）で示される化合物は、カルボキシル基を両末端に有しているが、室温では溶融しないためフラックス活性はそれ程大きくなく、室温での保存安定性に優れている。一方、この化合物が１００℃以上の温度に加熱されると溶融し、優れた活性力（還元力）が顕在化してカルボキシル基とはんだ粒子表面の金属酸化被膜との反応が促進され、はんだ粒子から酸化被膜を効果的に除去することができるようになる。このため、低温加熱により溶融したはんだ粒子の一体化を促進することができる。 The compound represented by the structural formula (1) has a carboxyl group at both ends, but does not melt at room temperature, so the flux activity is not so great, and the storage stability at room temperature is excellent. On the other hand, when this compound is heated to a temperature of 100 ° C. or higher, it melts, and an excellent active force (reducing power) is manifested to promote the reaction between the carboxyl group and the metal oxide film on the surface of the solder particles. The oxide film can be effectively removed. For this reason, integration of solder particles melted by low-temperature heating can be promoted.
尚、カルボキシル基を両末端に有する化合物としては、一般的には脂肪族骨格を有するグルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、セバシン酸、コルク酸等が挙げられる。しかし、これらは１８０℃以下の低温では還元力が不足気味であるため、金属表面の酸化膜に対する十分な還元作用を期待することができず、特にＢｉ、Ｉｎ等の低融点の特殊な金属類を含むはんだに対しては、その還元力は十分に満足出来るレベルではない。 Examples of compounds having carboxyl groups at both ends generally include glutaric acid having an aliphatic skeleton, adipic acid, pimelic acid, sebacic acid, corkic acid and the like. However, since these metals have insufficient reducing power at a low temperature of 180 ° C. or lower, it is not possible to expect a sufficient reducing action on the oxide film on the metal surface. In particular, special metals having a low melting point such as Bi and In are used. For solders containing, the reducing power is not sufficiently satisfactory.
これに対して、上記化学式（２）乃至（４）に示すような、主骨格に酸素原子、又は１個若しくは２個の硫黄原子が結合した構造の化合物は、脂肪族骨格の化合物と比べて、優れた還元力を発揮することができる。その理由は、主骨格の酸素原子及び硫黄原子が電子供与性の原子であるために、金属との配位接合性が高くなり、その結果、脂肪族骨格の化合物と比べて優れた還元力を発揮するためであると、推察される。 On the other hand, a compound having a structure in which an oxygen atom or one or two sulfur atoms are bonded to the main skeleton as shown in the above chemical formulas (2) to (4) is compared with an aliphatic skeleton compound. , Can exhibit excellent reducing power. The reason is that the oxygen atom and sulfur atom of the main skeleton are electron-donating atoms, so that the coordination bond with the metal is high, and as a result, the reducing power is superior to that of the aliphatic skeleton compound. It is guessed that it is to demonstrate.
また、はんだ粒子は、上記の通り融点が１８０℃以下のものであれば良い。はんだ粒子の融点の下限は特に制限されないが、８０℃以上であることが好ましい。前記条件を満たす限り、はんだ粒子の組成は特に制限されないが、具体例として、Ｓｎをベースとする、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｉｎ等の金属との合金を挙げることができる。 The solder particles may have a melting point of 180 ° C. or lower as described above. The lower limit of the melting point of the solder particles is not particularly limited, but is preferably 80 ° C. or higher. As long as the above conditions are satisfied, the composition of the solder particles is not particularly limited, and specific examples include alloys with metals such as Bi, Zn, and In based on Sn.
また、熱硬化性樹脂バインダーとしては、特に制限されず、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアン酸エステル樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ポリエステル樹脂等の適宜の熱硬化性樹脂を使用することができる。このうち、特にエポキシ樹脂を用いることが好ましい。エポキシ樹脂は比較的低温で硬化すると共に接着性が高いため、従来のはんだリフロー処理より低い温度でも十分な硬化性を発揮して部品実装を可能とすると共に十分な補強効果を発揮することができる。 Moreover, it does not restrict | limit especially as a thermosetting resin binder, Appropriate thermosetting resins, such as an epoxy resin, a polyimide resin, a cyanate ester resin, a benzoxazine resin, a polyester resin, can be used. Among these, it is particularly preferable to use an epoxy resin. Epoxy resin cures at a relatively low temperature and has high adhesiveness, so it can exhibit sufficient curability even at lower temperatures than conventional solder reflow treatment to enable component mounting and exhibit a sufficient reinforcing effect. .
熱硬化性樹脂バインダーとしてエポキシ樹脂を用いる場合は、通常は熱硬化性樹脂組成物中に硬化剤を含有させ、或いは更に必要に応じて硬化促進剤を含有させる。 When an epoxy resin is used as the thermosetting resin binder, a curing agent is usually contained in the thermosetting resin composition, or a curing accelerator is further contained as necessary.
硬化剤としては公知公用の適宜のものを使用することができる。例えばフェノールノボラック樹脂、ナフタレン骨格含有フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂等を使用することができる。硬化剤の使用量は適宜設定されるが、エポキシ樹脂のエポキシ当量に対する硬化剤の化学量論上の当量比が０．８〜１．２の範囲となるようにすることが好ましい。また、硬化促進剤を使用する場合も、公知公用の適宜のものを使用することができる。例えばトリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン等の有機リン化合物、２−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリエタノールアミン、ベンジルジメチルアミン等の３級アミン類等が挙げられる。 As the curing agent, a publicly known and appropriate one can be used. For example, a phenol novolac resin, a naphthalene skeleton-containing phenol resin, a dicyclopentadiene type phenol resin, a phenol aralkyl resin, or the like can be used. Although the usage-amount of a hardening | curing agent is set suitably, it is preferable to make it make the stoichiometric equivalent ratio of the hardening | curing agent with respect to the epoxy equivalent of an epoxy resin become the range of 0.8-1.2. Moreover, when using a hardening accelerator, a publicly known appropriate thing can be used. For example, organophosphorus compounds such as triphenylphosphine and trimethylphosphine, imidazoles such as 2-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole and 2-phenylimidazole, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene- 7. Tertiary amines such as triethanolamine and benzyldimethylamine.
熱硬化性樹脂組成物中のフラックス成分の含有量は適宜設定されるが、特に熱硬化性樹脂バインダーの含有量に対してフラックス成分の含有量が１〜５０ｐｈｒの範囲であることが好ましい。このように前記含有量を１ｐｈｒ以上とすることでフラックス成分がフラックスとしての十分な作用を発揮し、また前記含有量が５０ｐｈｒ以下であることで熱硬化性樹脂組成物の硬化物により部品実装時に十分な補強効果を発揮することができる。 Although the content of the flux component in the thermosetting resin composition is appropriately set, the content of the flux component is particularly preferably in the range of 1 to 50 phr with respect to the content of the thermosetting resin binder. Thus, when the content is set to 1 phr or more, the flux component exhibits a sufficient effect as a flux, and when the content is 50 phr or less, the cured product of the thermosetting resin composition is used during component mounting. A sufficient reinforcing effect can be exhibited.
また、熱硬化性樹脂組成物中の熱硬化性樹脂バインダーとフラックス成分の合計量は、前記組成物の全量に対して５〜３０質量％の範囲であることが好ましい。前記含有量を５質量％以上とすることで、熱硬化性樹脂組成物に良好な流動性を付与すると共に、はんだ粒子が一体化した際のボイドの発生を抑制することができ、更に優れた補強作用を発揮するとことができる。また前記含有量を３０質量％以下とすることで、熱硬化性樹脂組成物中に十分な量のはんだ粒子を確保することができ、はんだ粒子の溶融一体化が容易となって、接続部分の接続抵抗を十分に低くすることが可能となる。 The total amount of the thermosetting resin binder and the flux component in the thermosetting resin composition is preferably in the range of 5 to 30% by mass with respect to the total amount of the composition. By making the content 5% by mass or more, it is possible to impart good fluidity to the thermosetting resin composition and to suppress the generation of voids when the solder particles are integrated, which is further excellent It can be said to exert a reinforcing action. Further, by setting the content to 30% by mass or less, a sufficient amount of solder particles can be secured in the thermosetting resin composition, and the solder particles can be easily fused and integrated. The connection resistance can be made sufficiently low.
また、本発明に係る熱硬化性樹脂組成物は、上記必須成分のほか、通常用いられる改質剤、添加剤を含有することができる。また、この熱硬化性樹脂組成物の粘度を低減し、或いは流動性を付与する目的で、低沸点の溶剤や可塑剤を加えることもできる。 Moreover, the thermosetting resin composition which concerns on this invention can contain the modifier and additive normally used besides the said essential component. Moreover, a low boiling-point solvent and a plasticizer can also be added in order to reduce the viscosity of this thermosetting resin composition or to provide fluidity.
本発明に係る熱硬化性樹脂組成物の、好適な製造方法について説明する。この方法では、熱硬化性樹脂バインダーとして液状エポキシ樹脂を用い、硬化剤を併用する。 The suitable manufacturing method of the thermosetting resin composition which concerns on this invention is demonstrated. In this method, a liquid epoxy resin is used as a thermosetting resin binder, and a curing agent is used in combination.
まず、はんだ粒子、熱硬化性樹脂バインダー、及びフラックス成分を予め混合・混練し、予備混合物を調製する。前記予備混合物中に配合する熱硬化性樹脂バインダーは、熱硬化性樹脂組成物に含有させる予定の熱硬化性樹脂バインダー全量（以下、熱硬化性樹脂バインダー全量という）のうち、全部であっても良く、一部であっても良い。この予備混合物を調製することで、はんだ粒子表面へのフラックス成分の吸着を促進することができる。 First, a solder mixture, a thermosetting resin binder, and a flux component are mixed and kneaded in advance to prepare a premix. The thermosetting resin binder to be blended in the preliminary mixture may be all of the total amount of thermosetting resin binder to be included in the thermosetting resin composition (hereinafter referred to as the total amount of thermosetting resin binder). Good or partial. By preparing this premix, adsorption of the flux component to the solder particle surface can be promoted.
上記予備混合物を調製する際の熱硬化性樹脂バインダー（液状エポキシ樹脂）の添加は、はんだ粒子へのフラックス成分の馴染み性を向上するために行われる。この予備混合物の調製に用いられる熱硬化性樹脂バインダーの、熱硬化性樹脂バインダー全量に対する比率は、はんだ粒子の比率やフラックス成分の種類等に依存するため、特に限定されない。但し、はんだ粒子表面へのフラックス成分の馴染み性を充分に向上するためには前記比率が３０質量％以上であることが好ましく、また予備混合物中のフラックス成分の濃度を十分に高く保つことではんだ粒子へのフラックス成分の吸着を促進するためには、前記比率が８０質量％以下であることが好ましい。 Addition of a thermosetting resin binder (liquid epoxy resin) in preparing the preliminary mixture is performed in order to improve the conformability of the flux component to the solder particles. The ratio of the thermosetting resin binder used for the preparation of the premix to the total amount of the thermosetting resin binder is not particularly limited because it depends on the ratio of solder particles, the type of flux component, and the like. However, in order to sufficiently improve the conformability of the flux component to the surface of the solder particles, the ratio is preferably 30% by mass or more, and the concentration of the flux component in the premix is kept high enough to maintain the solder component surface. In order to promote the adsorption of the flux component to the particles, the ratio is preferably 80% by mass or less.
次に、前記予備混合物に硬化剤を添加する。このとき、予備混合物中の熱硬化性樹脂バインダーが、熱硬化性樹脂バインダー全量のうちの一部である場合は、熱硬化性樹脂バインダーの残部も添加する。これにより、本発明に係る熱硬化性樹脂組成物を調製することができる。 Next, a curing agent is added to the preliminary mixture. At this time, when the thermosetting resin binder in the preliminary mixture is a part of the total amount of the thermosetting resin binder, the remainder of the thermosetting resin binder is also added. Thereby, the thermosetting resin composition according to the present invention can be prepared.
次に、本発明に係る熱硬化性組成物の、好適な他の製造方法について説明する。 Next, the other suitable manufacturing method of the thermosetting composition which concerns on this invention is demonstrated.
この方法でも、液状エポキシ樹脂を含有する熱硬化性樹脂バインダーを用い、硬化剤を併用する。また、溶剤を使用する。溶剤としては一般的な適宜の低沸点の溶剤を使用することができるが、例えばＭＥＫ（メチルエチルケトン）等を使用することができる。 Also in this method, a thermosetting resin binder containing a liquid epoxy resin is used and a curing agent is used in combination. Moreover, a solvent is used. As the solvent, a general appropriate low boiling point solvent can be used, and for example, MEK (methyl ethyl ketone) or the like can be used.
まず、はんだ粒子、溶剤及びフラックス成分を混合して予備混合物を調製する。この予備混合物を調製することで、はんだ粒子表面へのフラックス成分の吸着を促進することができる。 First, a premixture is prepared by mixing solder particles, a solvent and a flux component. By preparing this premix, adsorption of the flux component to the solder particle surface can be promoted.
次に、予備混合物を乾燥して溶剤を除去する。その後、乾燥後の予備混合物に熱硬化性樹脂バインダー及び硬化剤を添加することで、熱硬化性樹脂組成物を調製することができる。 Next, the premix is dried to remove the solvent. Then, a thermosetting resin composition can be prepared by adding a thermosetting resin binder and a curing agent to the premix after drying.
上記各製造方法によって熱硬化性樹脂組成物を調製すると、フラックス成分が、はんだ粒子表面にダイレクトに吸着されるため、熱硬化性樹脂組成物をはんだ粒子が溶融する温度まで加熱した場合に、フラックス成分中のカルボキシル基とはんだ粒子表面の金属酸化被膜との反応を促進することができ、溶融したはんだ粒子の一体化を促進することができる。また、熱硬化性樹脂組成物の硬化物中の、有効に作用しないフラックス成分の濃度を減少させ、硬化物の強度を向上することができる。 When the thermosetting resin composition is prepared by each of the above production methods, the flux component is directly adsorbed on the surface of the solder particles, so that when the thermosetting resin composition is heated to a temperature at which the solder particles melt, the flux The reaction between the carboxyl group in the component and the metal oxide film on the surface of the solder particles can be promoted, and the integration of the molten solder particles can be promoted. Moreover, the density | concentration of the flux component which does not act effectively in the hardened | cured material of a thermosetting resin composition can be reduced, and the intensity | strength of hardened | cured material can be improved.
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
（実施例１）
はんだ粒子として、ＪＩＳ Ｈ４２Ｂ：５８Ａに規定されたはんだ組成のものを用いた（Ｓｎ４２Ｂｉ５８）。はんだ粒子は常法に従って作製した。このはんだ粒子の平均粒径は１５μｍ、融点は１３９℃であった。
(Example 1)
As the solder particles, those having a solder composition defined in JIS H42B: 58A were used (Sn42Bi58). Solder particles were produced according to a conventional method. The solder particles had an average particle size of 15 μm and a melting point of 139 ° C.
このはんだ粒子を８５質量部、熱硬化性樹脂バインダーとして液状エポキシ樹脂（東都化成株式会社製、品番「ＹＤ１２８」）を１１質量部、硬化剤（味の素ファインテクノ株式会社製、商品名「アミキュアＰＮ２３」）を２質量部、フラックス成分としてジグリコール酸を２質量部用意した。前記成分を混合し、ディスパーを用いて均一に混練して、ペースト状の熱硬化性樹脂組成物を得た。 85 parts by mass of the solder particles, 11 parts by mass of a liquid epoxy resin (product number “YD128”, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.) as a thermosetting resin binder, a curing agent (trade name “Amicure PN23” manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.) 2 parts by mass, and 2 parts by mass of diglycolic acid as a flux component. The above components were mixed and uniformly kneaded using a disper to obtain a paste-like thermosetting resin composition.
（実施例２）
熱硬化性樹脂組成物に配合するフラックス成分として、チオジグリコール酸を用いた。他の条件は実施例１と同一として、熱硬化性樹脂組成物を得た。
(Example 2)
Thiodiglycolic acid was used as a flux component to be blended in the thermosetting resin composition. Other conditions were the same as in Example 1, and a thermosetting resin composition was obtained.
（実施例３）
熱硬化性樹脂組成物に配合するフラックス成分として、ジチオジグリコール酸を用いた。他の条件は実施例１と同一として、熱硬化性樹脂組成物を得た。
(Example 3)
Dithiodiglycolic acid was used as a flux component to be blended in the thermosetting resin composition. Other conditions were the same as in Example 1, and a thermosetting resin composition was obtained.
（実施例４）
熱硬化性樹脂組成物に配合するフラックス成分として、ジグリコール酸１質量部とグルタル酸１質量部を用いた。他の条件は実施例１と同一として、熱硬化性樹脂組成物を得た。
Example 4
As a flux component mix | blended with a thermosetting resin composition, 1 mass part of diglycolic acid and 1 mass part of glutaric acid were used. Other conditions were the same as in Example 1, and a thermosetting resin composition was obtained.
（実施例５）
熱硬化性樹脂組成物に配合するはんだ粒子の配合量を９５質量部、液状エポキシ樹脂の配合量を３質量部、硬化剤の配合量を０．５質量部、ジグリコール酸の配合量を１．５質量部とした。他の条件は実施例１と同一として、熱硬化性樹脂組成物を得た。
(Example 5)
The amount of solder particles to be blended in the thermosetting resin composition is 95 parts by mass, the amount of liquid epoxy resin is 3 parts by mass, the amount of curing agent is 0.5 parts by mass, and the amount of diglycolic acid is 1 .5 parts by mass. Other conditions were the same as in Example 1, and a thermosetting resin composition was obtained.
（実施例６）
熱硬化性樹脂組成物に配合するはんだ粒子の配合量を７０質量部、液状エポキシ樹脂の配合量を３質量部、硬化剤の配合量を０．５質量部、ジグリコール酸の配合量を１．５質量部とした。他の条件は実施例１と同一として、熱硬化性樹脂組成物を得た。
(Example 6)
70 parts by mass of solder particles to be blended in the thermosetting resin composition, 3 parts by mass of liquid epoxy resin, 0.5 parts by mass of curing agent, and 1 part of diglycolic acid .5 parts by mass. Other conditions were the same as in Example 1, and a thermosetting resin composition was obtained.
（実施例７）
熱硬化性樹脂組成物に配合するはんだ粒子の配合量を８２質量部、液状エポキシ樹脂の配合量を１５質量部、硬化剤の配合量を２．８５質量部、ジグリコール酸の配合量を０．１５質量部とした。他の条件は実施例１と同一として、熱硬化性樹脂組成物を得た。
(Example 7)
82 parts by mass of solder particles to be blended in the thermosetting resin composition, 15 parts by mass of liquid epoxy resin, 2.85 parts by mass of curing agent, and 0 of diglycolic acid .15 parts by mass Other conditions were the same as in Example 1, and a thermosetting resin composition was obtained.
（実施例８）
熱硬化性樹脂組成物を調製するための成分として、実施例１と同様のはんだ粒子を８５質量部、熱硬化性樹脂バインダーとしてシアン酸エステル樹脂（Ｌｏｎｚａ社製、品番「Ｌ−１０」）を１２質量部、硬化剤としてＦｅアセチルアセトナート（Ｆｅ（ａｃａｃ）3）を０．１質量部、フラックス成分としてチオジグリコール酸を２．９質量部用意した。他の条件は実施例１と同一として、熱硬化性樹脂組成物を得た。
(Example 8)
As a component for preparing a thermosetting resin composition, 85 parts by mass of solder particles similar to those in Example 1, and a cyanate ester resin (product number “L-10” manufactured by Lonza) as a thermosetting resin binder are used. 12 parts by mass, 0.1 part by mass of Fe acetylacetonate (Fe (acac) 3 ) as a curing agent, and 2.9 parts by mass of thiodiglycolic acid as a flux component were prepared. Other conditions were the same as in Example 1, and a thermosetting resin composition was obtained.
（実施例９）
実施例１と同様のはんだ粒子を８５質量部、熱硬化性樹脂バインダーとして液状エポキシ樹脂（東都化成株式会社製、品番「ＹＤ１２８」）を６質量部、フラックス成分としてジチオジグリコール酸を２質量部、用意した。前記成分を混合し、ディスパーを用いて均一に混練し、予備混合物を調製した。前記予備混合物を一昼夜放置した。
Example 9
85 parts by mass of the same solder particles as in Example 1, 6 parts by mass of a liquid epoxy resin (manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd., product number “YD128”) as a thermosetting resin binder, and 2 parts by mass of dithiodiglycolic acid as a flux component Prepared. The above components were mixed and uniformly kneaded using a disper to prepare a premix. The preliminary mixture was left overnight.
また、硬化剤（味の素テクノファイン株式会社製、商品名「アミキュアＰＮ２３」）を２質量部、熱硬化性樹脂バインダーとして液状エポキシ樹脂（東都化成株式会社製、品番「ＹＤ１２８」）を５質量部用意し、前記成分を混合して組成物を調製した。 Also, 2 parts by mass of a curing agent (Ajinomoto Techno Fine Co., Ltd., trade name “Amicure PN23”) and 5 parts by mass of a liquid epoxy resin (product number “YD128”, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.) as a thermosetting resin binder And the said component was mixed and the composition was prepared.
この組成物を予備混合物に加え、均一に混合することにより熱硬化性樹脂組成物を調製した。 This composition was added to the premix and mixed uniformly to prepare a thermosetting resin composition.
（実施例１０）
実施例１と同様のはんだ粒子を８５質量部、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）を３０質量部、フラックス成分としてジグリコール酸を２質量部用意した。前記成分を均一に混合して予備混合物を調製した後、この予備混合物を真空乾燥機を用いて乾燥し、ＭＥＫを除去した。この乾燥後の予備混合物に、熱硬化性樹脂バインダーである液状エポキシ樹脂（東都化成株式会社製、品番「ＹＤ１２８」）を１１質量部、硬化剤（味の素テクノファイン株式会社製、商品名「アミキュアＰＮ２３」）を２質量部加え、ディスパーを用いて均一に混練して、熱硬化性樹脂組成物を得た。
(Example 10)
85 parts by mass of the same solder particles as in Example 1, 30 parts by mass of MEK (methyl ethyl ketone), and 2 parts by mass of diglycolic acid as a flux component were prepared. After the components were uniformly mixed to prepare a premix, the premix was dried using a vacuum dryer to remove MEK. 11 parts by mass of a liquid epoxy resin (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., product number “YD128”) as a thermosetting resin binder, a curing agent (manufactured by Ajinomoto Techno-Fine Co., Ltd., trade name “Amicure PN23”) ") Was added in an amount of 2 parts by mass and uniformly kneaded with a disper to obtain a thermosetting resin composition.
（比較例１）
熱硬化性樹脂組成物に配合するフラックス成分として、セバシン酸を２質量部用いた。他の条件は実施例１と同一として、熱硬化性樹脂組成物を得た。
(Comparative Example 1)
As a flux component blended in the thermosetting resin composition, 2 parts by mass of sebacic acid was used. Other conditions were the same as in Example 1, and a thermosetting resin composition was obtained.
（比較例２）
熱硬化性樹脂組成物を調製するにあたって、フラックス成分を用いなかった。他の条件は実施例１と同一として、熱硬化性樹脂組成物を得た。
(Comparative Example 2)
In preparing the thermosetting resin composition, no flux component was used. Other conditions were the same as in Example 1, and a thermosetting resin composition was obtained.
（比較例３）
熱硬化性樹脂組成物を調製するにあたって、熱硬化性樹脂バインダー及び硬化剤を用いなかった。他の条件は実施例１と同一として、はんだ組成物を得た。
(Comparative Example 3)
In preparing the thermosetting resin composition, a thermosetting resin binder and a curing agent were not used. Other conditions were the same as in Example 1, and a solder composition was obtained.
（比較例４）
熱硬化性樹脂組成物に配合するはんだ粒子として、融点９５０℃の銀粒子を８５質量部用いた。他の条件は実施例１と同一として、熱硬化性樹脂組成物を得た。
(Comparative Example 4)
As solder particles to be blended in the thermosetting resin composition, 85 parts by mass of silver particles having a melting point of 950 ° C. were used. Other conditions were the same as in Example 1, and a thermosetting resin composition was obtained.
（評価試験）
各実施例及び比較例で得られた熱硬化性樹脂組成物（比較例３で得られたはんだ組成物を含む）を用いて、次のような評価試験を行った。
(Evaluation test)
The following evaluation tests were performed using the thermosetting resin compositions (including the solder composition obtained in Comparative Example 3) obtained in each Example and Comparative Example.
１．はんだ粒子の一体化性評価
配線板（ＦＲ−４グレード）の表面にＡｕメッキが施された端子（パット）を形成し、前記パットの表面に、通常の方法に従い、熱硬化性樹脂組成物をスクリーン印刷法で塗布した。塗布後の熱硬化性樹脂組成物の厚みは、約７０μｍであった。この配線板をオーブン内で１５０℃で１０分間加熱し、熱硬化性樹脂組成物を熱硬化させた。その後、前記熱硬化性樹脂組成物の硬化物を顕微鏡で観察し、下記評価基準で評価した。
◎：はんだ粒子が一体化した球状の層の周りを、はんだ粒子を含まない樹脂硬化物の層が取り囲み、二層に分離した。
○：はんだ粒子が一体化した球状の層の周りを、若干のはんだ粒子を含んだ樹脂硬化物の層が取り囲み、二層に分離した。
△：中央部でははんだ粒子の密度が高く、周辺部でははんだ粒子の密度が比較的低かった。
×：はんだ粒子の一体化が観察されない。
1. Evaluation of Solder Particle Integration A terminal (pad) plated with Au is formed on the surface of a wiring board (FR-4 grade), and a thermosetting resin composition is applied to the surface of the pad according to a normal method. It applied by the screen printing method. The thickness of the thermosetting resin composition after coating was about 70 μm. This wiring board was heated in an oven at 150 ° C. for 10 minutes to thermally cure the thermosetting resin composition. Thereafter, the cured product of the thermosetting resin composition was observed with a microscope and evaluated according to the following evaluation criteria.
(Double-circle): The layer of the resin cured material which does not contain a solder particle surrounded the spherical layer with which the solder particle was integrated, and it isolate | separated into two layers.
○: The layer of the cured resin containing some solder particles surrounds the spherical layer in which the solder particles are integrated, and is separated into two layers.
(Triangle | delta): The density of the solder particle was high in the center part, and the density of the solder particle was comparatively low in the peripheral part.
X: Integration of solder particles is not observed.
２．表面性状評価
上記の「１．はんだ粒子の一体性評価」で形成された熱硬化性樹脂組成物の硬化物を指触し、粘着感の有無を下記評価基準で評価した。
○：粘着感がない（タックフリー）。
×：粘着感がある。
2. Surface property evaluation The cured product of the thermosetting resin composition formed in the above "1. Evaluation of integrity of solder particles" was touched with a finger, and the presence or absence of tackiness was evaluated according to the following evaluation criteria.
○: No sticky feeling (tack-free)
X: There is a sticky feeling.
３．接続抵抗値評価
上記の「１．はんだ粒子の一体性評価」の場合と同様の方法で配線板のパットに熱硬化性樹脂組成物を塗布した後、このパット上に０Ωの１６０８チップ抵抗器を配置した。この状態で配線板に対し、リフロー炉内で、最高温度１５０℃の条件でリフロー処理を施し、配線板上に前記チップ抵抗器を実装した。
3. Evaluation of connection resistance value After applying the thermosetting resin composition to the pad of the wiring board by the same method as in the case of “1. Evaluation of integrity of solder particles”, a 0Ω 1608 chip resistor is placed on the pad. Arranged. In this state, the wiring board was subjected to a reflow process in a reflow furnace at a maximum temperature of 150 ° C., and the chip resistor was mounted on the wiring board.
処理後のチップ抵抗器の電気抵抗を測定した。 The electrical resistance of the chip resistor after processing was measured.
４．部品シェア強度評価
上記の「３．接続抵抗値評価」の評価において配線板に実装されたチップ抵抗器のシェア強度を測定した。
4). Component shear strength evaluation The shear strength of the chip resistor mounted on the wiring board was measured in the evaluation of "3. Connection resistance value evaluation" described above.
５．評価結果
以上の評価試験による評価結果を下記表１，２に示す。
5). Evaluation results Tables 1 and 2 show the evaluation results of the above evaluation tests.
尚、比較例３では、はんだ組成物は硬化せず、表面性状の評価を行うことができなかった。また、接続抵抗値及び部品シェア強度も評価不能であった。 In Comparative Example 3, the solder composition was not cured and the surface properties could not be evaluated. Further, the connection resistance value and the component share strength could not be evaluated.
Claims (6)
ＨＯＯＣＨ2Ｃ−Ｘ−ＣＨ2ＣＯＯＨ …（１）
但し、構造式（１）中の−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ−Ｓ−のうちのいずれかである。 A thermosetting resin composition comprising solder particles having a melting point of 180 ° C. or less, a thermosetting resin binder, and a flux component represented by the following structural formula (1).
HOOCH 2 C—X—CH 2 COOH (1)
However, -X- in Structural Formula (1) is any one of -O-, -S-, and -SS-.
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