JP2015127060A - Soldering flux and solder composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、はんだ付け性に優れ、フラックスの残渣が極めて少ないはんだ用フラックス及びそれを用いたソルダペーストに関するものである。 The present invention relates to a solder flux excellent in solderability and having very little flux residue, and a solder paste using the same.
近年、ソルダペーストは、プリント基板等の表面実装の主流になってきている。
従来、ソルダペーストは、はんだ粉末と基材としてのロジン等の樹脂、金属表面の洗浄清浄等目的の有機酸等の活性剤、粘度調製剤としてのチクソ剤、及び溶剤等からなるフラックスとを混合したペースト状のものであった。
そして、プリント基板上の電子部品等と接合したい部分にスクリーン印刷等にて塗布され、はんだ付けに用いられている。
In recent years, solder paste has become mainstream for surface mounting of printed circuit boards and the like.
Conventionally, solder paste is a mixture of solder powder and a resin such as rosin as a base material, an activator such as an organic acid for cleaning and cleaning a metal surface, a thixotropic agent as a viscosity modifier, and a solvent. Pasty.
And it is apply | coated by the screen printing etc. to the part to join with the electronic component etc. on a printed circuit board, and is used for soldering.
そして、プリント基板と電子部品が、ソルダペーストを用いてはんだ接合した場合、ソルダペースト中に含有するフラックス組成の一部がはんだ接合後にプリント基板並びにはんだ接合部に残存する場合があり、プリント基板や電子部品に対し不具合を発生させることが問題となっている。 And when a printed circuit board and an electronic component are soldered using a solder paste, a part of the flux composition contained in the solder paste may remain in the printed circuit board and the soldered part after soldering. There is a problem in causing defects to electronic components.
そこで、はんだ付けの際に残存するフラックス残渣を低減したソルダペーストが検討されている。
例えば、特許文献１では、常温付近で液状となる揮発性脂肪族カルボン酸を揮発性の有機溶媒に溶解した金錫合金ハンダフラックスが開示されている。
また、特許文献２では、特定のロジン類を用いることにより、フラックス残渣を低減したフラックスが開示されている。
そして、特許文献３では、ポリアルキルメタクリレート及びステアリン酸アミドを含有させたフラックスを用いることにより、無残渣となるソルダペーストが開示されている。
Therefore, a solder paste in which a flux residue remaining at the time of soldering is reduced has been studied.
For example, Patent Document 1 discloses a gold-tin alloy solder flux obtained by dissolving a volatile aliphatic carboxylic acid that is liquid near normal temperature in a volatile organic solvent.
Moreover, in patent document 2, the flux which reduced the flux residue is disclosed by using specific rosins.
And in patent document 3, the solder paste used as a residue is disclosed by using the flux containing polyalkylmethacrylate and stearic acid amide.
本発明の課題は、プリント基板や電子部品に対し不具合を発生させるはんだ付け後のフラックス残渣が極めて少ないフラックス組成物ならびに当該フラックス組成物を含有したソルダペーストの提供をすることである。 An object of the present invention is to provide a flux composition with very little flux residue after soldering that causes defects on printed circuit boards and electronic components, and a solder paste containing the flux composition.
発明者らは、ソルダペーストに含有されるフラックス組成物の組成に着目し検討したところ、活性剤にカルボキシル基を２個有する化合物及びサリチル酸及び安息香酸から選ばれる１種又は２種以上を組み合わせて用いることにより、課題であるはんだ付け後のフラックス残渣を極めて少なくなるように低減させることを見出し、本発明の完成に至った。 The inventors have studied paying attention to the composition of the flux composition contained in the solder paste, and as a result, combined the compound having two carboxyl groups in the active agent and one or more selected from salicylic acid and benzoic acid. By using it, it discovered that the flux residue after the soldering which is a subject was reduced so that it might become very small, and came to completion of this invention.
即ち、本発明は（１）フラックス組成物としての活性剤にカルボキシル基を２個有する化合物及びサリチル酸及び安息香酸から選ばれる１種又は２種以上を組み合わせて用いること、（２）ソルダペーストに含有されるはんだ粉末以外の成分が、はんだの溶融する温度以下で揮発することの２つの条件を満たすフラックス組成物を用いたソルダペーストにすることにより、はんだ付け後のフラックス残渣量を極めて少なくすることを可能とした。 That is, the present invention uses (1) a compound having two carboxyl groups and one or more selected from salicylic acid and benzoic acid as an active agent as a flux composition, and (2) contained in a solder paste. The amount of flux residue after soldering should be extremely reduced by using a solder paste that uses a flux composition that satisfies the two conditions that components other than the solder powder to be volatilized below the solder melting temperature. Made possible.
本発明のソルダペーストは、はんだ付け後のフラックス残渣を極めて少なくなるように低減しているため、極めて良好なはんだ付けが可能となる。 Since the solder paste of the present invention reduces the flux residue after soldering so as to be extremely small, extremely good soldering is possible.
本発明のはんだ用フラックス並びにそれを用いたソルダペーストについて、以下に説明する。
本発明のはんだ用フラックスは、基本組成が、活性剤及び溶剤からなり、当該活性剤としてカルボキシル基を２個以上有する化合物及びサリチル酸及び安息香酸から選ばれる１種又は２種以上を組み合わせて含有することを特徴としている。
そして、カルボキシル基を２個有する特定の化合物としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、クエン酸、及び酒石酸が好ましく、特にグルタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、及び酒石酸が好ましい。
また、カルボキシル基を２個以上有する化合物及びサリチル酸及び安息香酸の含有量としては、本発明の効果を有する範囲に於いて特に限定されないが、フラックス量１００ｇに対して、０．４５ｍｍｏｌ〜９．０ｍｍｏｌが好ましい。
The solder flux of the present invention and the solder paste using the same will be described below.
The solder flux of the present invention comprises a basic composition comprising an activator and a solvent, and a compound having two or more carboxyl groups as the activator and one or more selected from salicylic acid and benzoic acid in combination. It is characterized by that.
And as the specific compound having two carboxyl groups, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, maleic acid, citric acid, and tartaric acid are preferable, in particular glutaric acid, Azelaic acid, sebacic acid, maleic acid, and tartaric acid are preferred.
Further, the content of the compound having two or more carboxyl groups and the contents of salicylic acid and benzoic acid are not particularly limited within the range having the effects of the present invention, but 0.45 mmol to 9.0 mmol with respect to 100 g of flux. Is preferred.
本発明のはんだ用フラックスに用いる溶剤は、本発明の効果を有する範囲に於いて特に制限はないが、エタノール、イソプロパノール，イソブタノール等のアルコール類、ブチルカルビトール，ヘキシルカルビトール等のグリコールエーテル類、エチレングリコール、ジエチレングリコール等のグリコール類、プロピオン酸エチル、安息香酸ブチル等のエステル類、ｎ−ヘキサン、ドデカン等の炭化水素類等、１，８−テルピンモノアセテート、１，８−テルピンジアセテート等のテルペン誘導体、イソボロニルシクロヘキサノール等が例示でき、特に、イソボロニルシクロヘキサノールやテルペン誘導体が好ましい。
また、配合量も発明の効果を有する範囲に於いて特に制限はない。
The solvent used for the solder flux of the present invention is not particularly limited within the range having the effects of the present invention, but alcohols such as ethanol, isopropanol and isobutanol, and glycol ethers such as butyl carbitol and hexyl carbitol. , Glycols such as ethylene glycol and diethylene glycol, esters such as ethyl propionate and butyl benzoate, hydrocarbons such as n-hexane and dodecane, 1,8-terpine monoacetate, 1,8-terpindi Examples include terpene derivatives such as acetate, isobornylcyclohexanol and the like, and isobornylcyclohexanol and terpene derivatives are particularly preferable.
Further, the blending amount is not particularly limited as long as it has the effect of the invention.
本発明のソルダペーストに用いるはんだ粉末は、本発明の効果を有する範囲に於いて特に制限はないが、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系鉛フリー合金、Ｓｎ-Ａｇ-Ｃｕ系鉛フリー合金、Ｓｎ-Ｚｎ系鉛フリー合金等に加えＰｂ含有はんだ合金が例示でき、更に前記鉛フリーはんだ合金に、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｐ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐ、Ａｕ等の元素を添加したものも使用可能である。
また、本発明のソルダペーストに用いるはんだ粉末の粒径サイズも本発明の効果を有する範囲に於いて特に制限はなく、用途に応じ適宜粒径サイズを指定でき、複数の粒径サイズのはんだ粉末を混合してもよい。
The solder powder used in the solder paste of the present invention is not particularly limited as long as it has the effects of the present invention, but is not limited to Sn—Cu—Ni based lead free alloy, Sn—Ag—Cu based lead free alloy, Sn—Zn. Pb-containing solder alloys can be exemplified in addition to lead-free alloys such as Bi, In, Sb, Ge, P, Ga, Co, Mn, Mo, Ti, Al, P, Au, etc. Those added with elements can also be used.
Further, the particle size of the solder powder used in the solder paste of the present invention is not particularly limited within the range having the effect of the present invention, and the particle size can be appropriately specified according to the use, and the solder powder having a plurality of particle sizes can be specified. May be mixed.
本発明のソルダペーストは、上記はんだ用フラックスと上記はんだ粉末を混合したものであるが、其々の配合比率は本発明の効果を有する範囲に於いて特に制限はなく、用途や目的に応じ適宜調製することができる。 The solder paste of the present invention is a mixture of the above-mentioned solder flux and the above-mentioned solder powder, but there are no particular restrictions on the blending ratio within the range having the effects of the present invention, and the solder paste is appropriately selected according to the application and purpose. Can be prepared.
本発明のソルダペーストには、上記のはんだ用フラックス及びはんだ粉末の他に、ロジン等の樹脂成分、ステアリン酸アミド等のチクソ剤や粘度調製剤等、通常のソルダペーストに添加可能な成分を本発明の効果を有する範囲に於いて添加しても構わない。 In addition to the above solder flux and solder powder, the solder paste of the present invention includes components that can be added to ordinary solder paste, such as resin components such as rosin, thixotropic agents such as stearamide, and viscosity modifiers. You may add in the range which has the effect of invention.
本発明に関し、実施例を基に更に詳しく説明する。
ただし、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail based on examples.
However, the present invention is not limited to the following examples.
実施例に用いたソルダペーストは、以下の通りである。
（はんだ用フラックス）
表１及び表３に示す組成のフラックスを加熱溶解し調整した。
また、フラックス組成に対する活性剤組成の添加量のモル濃度を表２及び表４に示す。
なお、表１及び表３に記載の溶剤Ａは日本テルペン社製テルソルブルＴＨＡ-９０、溶剤Ｂはイソボロニルシクロヘキサノールを使用した。
（はんだ粉末）
日本スペリア社製ＳＮ１００Ｃはんだ合金の粒径１０〜２５μｍのものを使用。
（ソルダペースト）
上記はんだ用フラックスを９質量％、はんだ粉末９１質量％混合し、ソルダペーストとし、評価に用いた。
The solder paste used in the examples is as follows.
(Solder flux)
Fluxes having the compositions shown in Tables 1 and 3 were prepared by heating and dissolving.
Tables 2 and 4 show the molar concentration of the added amount of the activator composition relative to the flux composition.
In addition, the solvent A of Table 1 and Table 3 used tersolble THA-90 by Nippon Terpene, and the solvent B used isoboronyl cyclohexanol.
(Solder powder)
Use of SN100C solder alloy made by Nippon Superior Co., Ltd. with a particle size of 10-25 μm.
(Solder paste)
9% by mass of the solder flux and 91% by mass of solder powder were mixed to obtain a solder paste, which was used for evaluation.
各ソルダペーストの評価は、以下のように実施した。
各ソルダペーストを、エーディーワイ株式会社社製基板に印刷後、表５に示す１、２、及び４の各チップ部品を１２個、３及び５の各チップ部品を１５個をそれぞれマイクロニック・マイデータ株式会社製マウンターにてマウントし、リフロー炉にて１９０℃２分間加熱して、チップを基板に接着させた試料を作製し、評価した。
Each solder paste was evaluated as follows.
After each solder paste is printed on the substrate made by ADW Corporation, 12 chip components of 1, 2, and 4 shown in Table 5 and 15 chip components of 3, 3 and 5 are each Micronic My The sample was mounted with a mounter manufactured by Data Co., Ltd. and heated at 190 ° C. for 2 minutes in a reflow furnace to prepare and evaluate a sample in which the chip was adhered to the substrate.
各試料の評価方法は以下の通りである。
（マウント後）
各チップ部品が既定の位置にマウントされているかを目視にて確認。
（リフロー炉加熱後）
リフロー炉にて上記所定の条件にて加熱後、基板を９０度傾け、部品の脱落等の装着性を目視にて確認。
また、評価基準を表６に、評価結果を表７及び表８に其々示す。
The evaluation method for each sample is as follows.
(After mounting)
Visually check whether each chip component is mounted at a predetermined position.
(After reflow oven heating)
After heating in the reflow oven under the above specified conditions, the substrate is tilted 90 degrees, and the mounting property such as part dropout is visually confirmed.
The evaluation criteria are shown in Table 6, and the evaluation results are shown in Table 7 and Table 8, respectively.
本発明の実施例の結果を表７に示す。
何れの試料も、マウント後はチップ部品が既定の位置にマウントされおり、更にリフロー炉加熱後に於いても何れの試料もチップ部品の脱落がみられなかった。
その後、ピーク温度２４０℃で５０秒間のリフロー条件にてはんだ付けを行ったが、全て良好なはんだ付け性を示した。
そして、本発明の実施例１〜１８は、基板上並びにはんだ付けされたチップ部品の周囲にはフラックス残渣がみられなかった。
The results of the examples of the present invention are shown in Table 7.
In each sample, the chip component was mounted at a predetermined position after mounting, and no chip component was dropped in any sample even after heating in the reflow furnace.
Thereafter, soldering was performed under a reflow condition of 50 seconds at a peak temperature of 240 ° C., but all showed good solderability.
In Examples 1 to 18 of the present invention, no flux residue was observed on the substrate and around the soldered chip components.
一方、表８に示す比較例では、比較例７〜比較例１２がマウント後の接着性に於いて位置ずれが発生し、マウント後の接着性が良好であった比較例１〜比較例６及び比較例１３〜比較例１４もリフロー炉での加熱後に於いて、チップ部品の脱落が生じた。 On the other hand, in the comparative examples shown in Table 8, the comparative examples 7 to 12 were misaligned in the adhesiveness after mounting, and the comparative examples 1 to 6 and the adhesiveness after mounting were good. In Comparative Examples 13 to 14, chip parts were dropped after heating in the reflow furnace.
このように、本発明のカルボキシル基を２個以上有する化合物及びサリチル酸及び安息香酸から選ばれる１種又は２種以上である活性剤及び溶剤を含有するフラックス組成物並びにそれを用いたソルダペーストは、良好なはんだ付け特性を有し、更にはんだ付けの際のフラックス残渣を極めて少なくすることを可能とした。 Thus, the flux composition containing the compound having two or more carboxyl groups of the present invention and one or more activators selected from salicylic acid and benzoic acid and a solvent, and a solder paste using the flux composition, It has good soldering characteristics, and it has made it possible to extremely reduce the flux residue during soldering.
本発明のフラックス組成物及びそれを用いたソルダペーストは、はんだ付け特性に優れ、しかもはんだ付け時のフラックス残渣が極めて少ないことから、フラックス残渣による不具合も解消されるため、広く電子部品等のはんだ付けに応用が期待される。 Since the flux composition of the present invention and the solder paste using the same are excellent in soldering characteristics and have very few flux residues at the time of soldering, defects due to the flux residue are also eliminated, so that a wide variety of solder for electronic components, etc. Application is expected for attaching.
Claims (3)
The compound having two or more carboxyl groups is one or more selected from malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, maleic acid, citric acid, and tartaric acid. The flux composition according to claim 2.
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