JP2018126787A - Solder paste and mounting structure acquired with the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solder paste that solves existing problems and strikes a balance between excellent repairing property and high-adhesion maintained at service temperature of a semiconductor component, and to provide a mounting structure.SOLUTION: A solder paste is constituted of solder powder and flux. The flux contains an epoxy resin, a hardening agent, a rubber modified epoxy resin and an organic acid. The solder paste includes 3 wt.% to 35 wt.% the rubber modified epoxy resin based on the total weight of the flux.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、主として回路基板に半導体部品や電子部品などをはんだ付けする際に用いられるはんだペーストのうち、フラックス成分にエポキシ樹脂を含むはんだペーストと、それにより得られる実装構造体とに関するものである。   The present invention mainly relates to a solder paste containing an epoxy resin in a flux component among solder pastes used when soldering a semiconductor component or an electronic component to a circuit board, and a mounting structure obtained thereby. .

近年、携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)等のモバイル機器の小型化、高機能化が進んでいる。これに対応できる実装技術として、BGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Scale/Size Package)などの実装構造が多く用いられている。モバイル機器は、落下衝撃などの機械的負荷にさらされやすい。QFP(Quad Flat Package)は、そのリード部分で、衝撃を吸収するために使用される。衝撃を緩和するリードを持たないBGAやCSP等においても、耐衝撃信頼性を確保することが重要となってきている。   In recent years, mobile devices such as mobile phones and PDAs (Personal Digital Assistants) are becoming smaller and more functional. As mounting technology that can cope with this, mounting structures such as BGA (Ball Grid Array) and CSP (Chip Scale / Size Package) are often used. Mobile devices are subject to mechanical loads such as drop impacts. A QFP (Quad Flat Package) is used to absorb an impact at the lead portion. It has become important to ensure impact resistance reliability even in BGA, CSP, and the like that do not have a lead that reduces impact.

従来の代表的なはんだであるSn−Pb共晶はんだの融点は183℃であるが、昨今の代表的な鉛フリーはんだであるAg−Sn−Cu系はんだの融点は、Sn−Pb共晶はんだよりも30℃程度高いものになっており、リフロー炉のプロファイルの最高温度は、220〜260℃まで高くなっている。このため、高温耐性の弱い部品を回路基板に実装する場合は、その部品のみ別工程でスポットはんだ接合するなどされ、著しく生産性が低くなっていた。   The melting point of Sn-Pb eutectic solder, which is a conventional representative solder, is 183 ° C, but the melting point of Ag-Sn-Cu based solder, which is a typical lead-free solder, is Sn-Pb eutectic solder. The maximum temperature of the profile of the reflow furnace is as high as 220 to 260 ° C. For this reason, when a component with low resistance to high temperature is mounted on a circuit board, only that component is spot soldered in a separate process, and the productivity is significantly reduced.

そこで、Sn−Ag−Cu系はんだ(以下、SACはんだ、と称する)のよりも融点が低いSn−Zn系、Sn−Ag−In系、Sn−Bi系等の低融点Pbフリーはんだが使用され始めている。ところが、Sn−Zn系、Sn−Ag−In系、Sn−Bi系はんだを用いたBGA接続のはんだ接続部の接続信頼性、特に、耐衝撃信頼性などは、まだ十分には確立されていない。   Therefore, low melting point Pb-free solders such as Sn—Zn, Sn—Ag—In, and Sn—Bi, which have a lower melting point than Sn—Ag—Cu solder (hereinafter referred to as SAC solder), are used. I'm starting. However, the connection reliability of the solder connection portion of the BGA connection using Sn—Zn, Sn—Ag—In, and Sn—Bi solder, in particular, the shock resistance reliability has not been sufficiently established yet. .

そこで、特許文献1および2に記載されるような、接続部の耐衝撃信頼性を高めるためにフラックスに熱硬化性樹脂を含有させた樹脂フラックスはんだペースト(以下、単にはんだペーストとも称する)を用いた半導体実装構造体およびその製造方法が提案されている。特許文献1および2に記載されるような従来のはんだペーストは、はんだを溶融接続するために加熱する工程において、樹脂とはんだとが分離することにより、はんだの周辺を樹脂が覆う補強構造を形成することができ、この補強の結果として、はんだの接続部の強度を高め、耐衝撃信頼性を向上させることができる。このような実装工程は実際には、はんだペーストをメタルマスク等を用いて回路基板の配線電極等の所定の位置に印刷した後に、リフロー炉で加熱することによって行われる。この際、樹脂フラックスは、はんだ付けされる金属表面の酸化膜と、はんだ粉末の表面の酸化膜とを還元反応で化学的に除去する作用、つまりフラックス作用を発現し、加えて接続部分を溶融接続する。その後、引き続きエポキシ樹脂の硬化が進むため、回路基板の配線電極と部品の接合と、樹脂補強とを一回の加熱リフロー工程で行うことを可能にしている。   Therefore, as described in Patent Documents 1 and 2, a resin flux solder paste (hereinafter also simply referred to as a solder paste) in which a thermosetting resin is contained in a flux in order to increase the impact resistance reliability of the connection portion is used. A semiconductor mounting structure and a method for manufacturing the same have been proposed. Conventional solder pastes as described in Patent Documents 1 and 2 form a reinforcing structure in which the periphery of the solder is covered with the resin by separating the resin and the solder in the process of heating to melt and connect the solder. As a result of this reinforcement, the strength of the solder connection portion can be increased and the impact resistance reliability can be improved. Such a mounting process is actually performed by printing a solder paste on a predetermined position such as a wiring electrode of a circuit board using a metal mask or the like and then heating in a reflow furnace. At this time, the resin flux expresses the action of chemically removing the oxide film on the surface of the metal to be soldered and the oxide film on the surface of the solder powder by a reduction reaction, that is, the flux action, and in addition, melts the connection part Connecting. Thereafter, since the curing of the epoxy resin proceeds, it is possible to perform the bonding of the circuit board wiring electrode and the component and the resin reinforcement in one heating reflow process.

特許第5373464号公報Japanese Patent No. 5373464 特許第5357784号公報Japanese Patent No. 5357784

はんだペーストは、実装した半導体部品を検査後に、再度取り外すこと、つまりリペアが可能なことが好ましい。これは、高価な半導体部品の実装で接続不良等が起きた場合、基板ごと廃棄するのではなく、不良の半導体部品のみを取り外して、新たな半導体部品を再度実装することが、コストダウンに関して重要であるためである。しかしながら、特許文献1または2に記載されるはんだペーストは、はんだ被覆部の補強エポキシ樹脂に熱硬化性樹脂を用いているため、はんだのように熱で溶かして外すことが出来ないと考えられる。特許文献1または2に記載されるはんだペーストにより形成された接合部は、ガラス転移温度Tg以上に加熱することで若干軟化するため、Tg以上の温度において機械的に強い力を掛けることで、取り外すことは可能であると考えられるが、その取り外しは非常に時間が掛かるものであると考えられる。また従来のはんだペーストは、一般的なビスフェノール系エポキシを用いているものが多いため、Tg以上においても高密着であるため、引き剥がす際の力で、回路基板のソルダーレジストと一緒に剥がれたりして、良品の半導体素子の再実装(リペア)が非常に困難であった。   It is preferable that the solder paste can be removed, that is, repaired after the mounted semiconductor component is inspected. It is important for cost reduction to remove only defective semiconductor components and re-install new semiconductor components instead of discarding the entire board when a connection failure occurs due to the mounting of expensive semiconductor components. This is because. However, since the solder paste described in Patent Document 1 or 2 uses a thermosetting resin for the reinforcing epoxy resin of the solder coating portion, it is considered that it cannot be removed by being melted with heat like solder. Since the joint formed by the solder paste described in Patent Document 1 or 2 is slightly softened by heating to a glass transition temperature Tg or higher, it is removed by applying a mechanically strong force at a temperature of Tg or higher. It is considered possible, but its removal is considered to be very time consuming. Also, since many conventional solder pastes use general bisphenol-based epoxies, they have high adhesion even at Tg or higher, so they can be peeled off together with the solder resist on the circuit board due to the force of peeling. Therefore, it is very difficult to re-mount (repair) a good semiconductor element.

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、半導体部品の使用温度である室温において高い密着性を有しながら、高温における優れたリペア性を有するはんだペースト及び実装構造体を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a solder paste and a mounting structure that have excellent repair properties at high temperatures while having high adhesion at room temperature, which is the operating temperature of semiconductor components. With the goal.

本発明のはんだペーストは、はんだ粉末とフラックスとで構成され、前記フラックスには、エポキシ樹脂、硬化剤、ゴム変性エポキシ樹脂、及び有機酸が含まれ、前記ゴム変性エポキシ樹脂は、前記フラックスの全重量に対して3重量%〜35重量%の割合で含まれる。本発明の実装構造体は、前記はんだペーストを用いて電子部品を実装した実装構造体であって、前記電子部品と前記回路基板とが金属接合された導電部と、前記導電部の周囲が前記フラックスの硬化物で覆われることにより形成された補強部とを備える。   The solder paste of the present invention is composed of solder powder and a flux, and the flux contains an epoxy resin, a curing agent, a rubber-modified epoxy resin, and an organic acid, and the rubber-modified epoxy resin is the whole of the flux. It is contained at a ratio of 3% to 35% by weight with respect to the weight. The mounting structure of the present invention is a mounting structure in which an electronic component is mounted using the solder paste, wherein the electronic component and the circuit board are metal-bonded, and the periphery of the conductive portion is the And a reinforcing part formed by being covered with a cured product of flux.

本発明のはんだペーストによれば、半導体部品の使用温度である室温において高い密着性を有しながら、高温において容易に取り外すことが可能な接合部を形成することができる。   According to the solder paste of the present invention, it is possible to form a joint that can be easily removed at high temperatures while having high adhesion at room temperature, which is the operating temperature of the semiconductor component.

本発明の実施の形態におけるはんだペーストを用いて接合されたCSPのボール部の断面図である。It is sectional drawing of the ball | bowl part of CSP joined using the solder paste in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるはんだペーストを用いたCSPのボール部の接合工程を模式的に示した断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which showed typically the joining process of the ball | bowl part of CSP using the solder paste in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるはんだペーストを用いたCSPのボール部の接合工程を模式的に示した断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which showed typically the joining process of the ball | bowl part of CSP using the solder paste in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるはんだペーストを用いたCSPのボール部の接合工程を模式的に示した断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which showed typically the joining process of the ball | bowl part of CSP using the solder paste in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるはんだペーストを用いたチップ部品の接合工程を模式的に示した断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which showed typically the joining process of the chip components using the solder paste in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるはんだペーストを用いたチップ部品の接合工程を模式的に示した断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which showed typically the joining process of the chip components using the solder paste in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるはんだペーストを用いたチップ部品の接合工程を模式的に示した断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which showed typically the joining process of the chip components using the solder paste in embodiment of this invention. チップ部品のせん断強度測定方法を示した断面模式図である。It is the cross-sectional schematic diagram which showed the shear strength measuring method of chip components.

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明のはんだペーストは、はんだ粉末とフラックスとを含むものであり、必要に応じてその他の成分を含有し得る。図1は、本発明のはんだペーストを用いて接合されたCSPの断面図である。回路基板1と3とを接合するはんだにはんだ粉末とフラックスとが含有されることにより、はんだバンプ5と回路基板3とを金属的に接合する、はんだ粉末部分由来の導電部9と、導電部の周囲がフラックスの硬化物によって覆われることにより形成される補強部6bとから成る接合部が得られる。このように、金属的に接合する導電部9の周りにフラックス由来の補強部6bが存在することにより、はんだ接合部の強度を高め、耐衝撃信頼性を向上させることができる。   The solder paste of the present invention contains solder powder and flux, and may contain other components as necessary. FIG. 1 is a cross-sectional view of a CSP bonded using the solder paste of the present invention. The solder for joining the circuit boards 1 and 3 contains solder powder and flux so that the solder bumps 5 and the circuit board 3 are joined metallically, and the conductive part 9 derived from the solder powder part, and the conductive part The joint part which consists of the reinforcement part 6b formed by the circumference | surroundings being covered with the hardened | cured material of flux is obtained. As described above, the presence of the flux-derived reinforcing portion 6b around the conductive portion 9 to be joined metallically can increase the strength of the solder joint portion and improve the impact resistance reliability.

本発明のはんだペーストに含まれるフラックスは、エポキシ樹脂、硬化剤、ゴム変性エポキシ樹脂、及び有機酸を含み、必要に応じてその他の成分を含み得る。本発明のはんだペーストに含まれるフラックスにゴム変性エポキシ樹脂が含まれることにより、はんだペーストが強靭性を有するようになる。また、ゴム変性エポキシ樹脂は、硬化することにより反応架橋してジャングルジム構造を形成する。この構造においてゴム変性エポキシ樹脂はバネ状の分子振動を起こし易いため、高温時に低弾性率を示すようになる。そのため、本発明のはんだペーストにより形成されるはんだ接合部は、高温においてわずかな外力で取り外すことができ、優れたリペア性を有する。ゴム変性エポキシ樹脂は、フラックスの全重量に対して3重量%〜35重量%の割合で使用される。ゴム変性エポキシ樹脂が、このような範囲の含有率で使用されることにより、高温において特に優れたリペア性を有する接合部を形成することができる。   The flux contained in the solder paste of the present invention contains an epoxy resin, a curing agent, a rubber-modified epoxy resin, and an organic acid, and may contain other components as necessary. When the rubber-modified epoxy resin is contained in the flux contained in the solder paste of the present invention, the solder paste has toughness. Further, the rubber-modified epoxy resin is reacted and crosslinked to form a jungle gym structure. In this structure, the rubber-modified epoxy resin tends to cause a spring-like molecular vibration, and thus exhibits a low elastic modulus at a high temperature. Therefore, the solder joint formed by the solder paste of the present invention can be removed with a slight external force at a high temperature and has excellent repairability. The rubber-modified epoxy resin is used in a proportion of 3% to 35% by weight with respect to the total weight of the flux. By using the rubber-modified epoxy resin in such a range of content, it is possible to form a joint having particularly excellent repair properties at high temperatures.

さらに、ゴム変性エポキシ樹脂としてブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂を用いることで、はんだペーストの高温時の密着性を、ブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂を含まないものと比較して低減させ、取り外しを容易にすることができ、リペアプロセスをより容易にすることが可能になる。ブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂は、他の成分に対して任意の割合で使用することができるが、好ましくは、フラックスの全重量に対して2重量%〜30重量%の割合で使用される。ブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂が、このような範囲の含有率で使用されることにより、はんだペーストの高温時の密着性をより効果的に低減することができる。   Furthermore, by using an epoxy resin having a butadiene skeleton as the rubber-modified epoxy resin, the adhesiveness of the solder paste at a high temperature is reduced as compared with those not containing an epoxy resin having a butadiene skeleton, thereby facilitating removal. And the repair process can be made easier. The epoxy resin having a butadiene skeleton can be used in an arbitrary ratio with respect to the other components, but is preferably used in a ratio of 2 wt% to 30 wt% with respect to the total weight of the flux. By using the epoxy resin having a butadiene skeleton in such a content range, the adhesiveness of the solder paste at a high temperature can be more effectively reduced.

また、ゴム変性エポキシ樹脂としてウレタン骨格を有するエポキシ樹脂を用いることで、はんだペーストの室温時の密着性を、ウレタン骨格を有するエポキシ樹脂を含まない物と比較して向上させることができ、半導体部品の接続信頼性を向上させることが可能になる。ウレタン骨格を有するエポキシ樹脂は、他の成分に対して任意の割合で使用することができるが、好ましくは、フラックスの全重量に対して1重量%〜20重量%の割合で使用される。ウレタン骨格を有するエポキシ樹脂が、このような範囲の含有率で使用されることにより、はんだペーストの室温時の密着性をより効果的に向上させることができる。   In addition, by using an epoxy resin having a urethane skeleton as a rubber-modified epoxy resin, the adhesion of the solder paste at room temperature can be improved as compared with a product that does not contain an epoxy resin having a urethane skeleton. It becomes possible to improve the connection reliability. The epoxy resin having a urethane skeleton can be used in an arbitrary ratio with respect to the other components, but is preferably used in a ratio of 1% by weight to 20% by weight with respect to the total weight of the flux. When the epoxy resin having a urethane skeleton is used in such a content ratio, the adhesion of the solder paste at room temperature can be more effectively improved.

ゴム変性エポキシ樹脂としてブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂と、ウレタン骨格を有するエポキシ樹脂の両方を使用することもでき、これにより上記室温の高密着性と、高温での低密着性とを併せ持つはんだペーストが得られる。ブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂は、他の成分に対して任意の割合で使用することができるが、好ましくは、フラックスの全重量に対して2重量%〜20重量%の割合で使用される。ウレタン骨格を有するエポキシ樹脂は、他の成分に対して任意の割合で使用することができるが、好ましくは、フラックスの全重量に対して1重量%〜15重量%の割合で使用される。ゴム変性エポキシ樹脂が、このような範囲の含有率で使用されることにより、室温での高い密着性と高温での優れたリペア性とを効果的に実現することができる。   As the rubber-modified epoxy resin, both an epoxy resin having a butadiene skeleton and an epoxy resin having a urethane skeleton can be used. As a result, a solder paste having both high adhesion at room temperature and low adhesion at high temperature can be obtained. can get. The epoxy resin having a butadiene skeleton can be used in any ratio with respect to the other components, but is preferably used in a ratio of 2 wt% to 20 wt% with respect to the total weight of the flux. The epoxy resin having a urethane skeleton can be used in an arbitrary ratio with respect to other components, but is preferably used in a ratio of 1% by weight to 15% by weight with respect to the total weight of the flux. When the rubber-modified epoxy resin is used in such a content range, high adhesion at room temperature and excellent repairability at high temperature can be effectively realized.

本発明のはんだペーストに含まれるはんだ粉末としては、Snを含有する任意のはんだ粉末であって、22重量%〜68重量%のBiと0重量%〜2重量%のAgと、0重量%〜73重量%のInとを含み、残部がSnであるはんだ粉末を用いることができる。具体的には、42Sn−58Bi、42Sn−57Bi−1.0Ag、および16Sn−56Bi−28In等を用いることができるが、これに限定されない。はんだ粉末の各成分の割合が上記範囲にあることにより、本発明のはんだペーストに用いられるはんだ粉末の融点が200℃を下回る。   The solder powder contained in the solder paste of the present invention is an arbitrary solder powder containing Sn, and is 22 wt% to 68 wt% Bi, 0 wt% to 2 wt% Ag, and 0 wt% to A solder powder containing 73 wt% In and the balance being Sn can be used. Specifically, 42Sn-58Bi, 42Sn-57Bi-1.0Ag, 16Sn-56Bi-28In, and the like can be used, but are not limited thereto. When the ratio of each component of the solder powder is in the above range, the melting point of the solder powder used in the solder paste of the present invention is lower than 200 ° C.

本発明のはんだペーストに含まれるフラックスの、その他の成分の例としては、通常用いられる改質剤、添加剤などが挙げられる。また、はんだペーストの粘度を低減し、流動性を付与する目的で、低沸点の溶剤や希釈剤を加えることもできる。さらに、印刷形状を保持するためのチクソ性付与剤として、硬化ヒマシ油やステアリン酸アミドなどを添加することも有効である。   Examples of other components of the flux contained in the solder paste of the present invention include commonly used modifiers and additives. Moreover, a solvent or diluent having a low boiling point can be added for the purpose of reducing the viscosity of the solder paste and imparting fluidity. Furthermore, it is also effective to add hardened castor oil or stearamide as a thixotropic agent for maintaining the printed shape.

以下に、本発明のはんだペーストの成分についてより詳細に説明する。   Below, the component of the solder paste of this invention is demonstrated in detail.

<はんだ粉末>
本発明の一実施形態のはんだペーストにおいて、はんだ粉末として融点200℃以下のはんだ粉末が用いられることが好ましい。はんだ粒子の融点の下限は特に限定されるものではないが、130℃以上であることが好ましい。はんだ粉末の融点が200℃以下であることで、BGA,CSP半導体のはんだボールに使用される錫―銀―銅(SAC)はんだ粉末の融点(220℃)よりも融点が低いはんだ粉末がはんだペーストに用いられることとなり、SACはんだ粉末の再溶融を防ぐことができる。はんだ粉末の組成は、特に限定されないが、例えば、Snをベースとした合金などを用いることができ、22重量%〜68重量%のBiと0重量%〜2重量%のAgと、0重量%〜73重量%のInとを含み、残部がSnであるはんだ粉末を用いることができる。具体的には、SnBi系の42Sn−58Bi、42Sn−57Bi−1.0Ag、16Sn−56Bi−28In等が好ましく用いられる。本発明のはんだペーストの全質量に対するはんだ粉末の含有量は40重量%〜95重量%、より好ましくは78重量%〜85重量%の範囲にある。本発明のはんだペーストにおけるはんだ粉末の含有量が上記範囲にあることにより、接合部の高い接続信頼性とペーストの優れた印刷作業性とを効果的に実現することができる。
<Solder powder>
In the solder paste of one embodiment of the present invention, it is preferable to use a solder powder having a melting point of 200 ° C. or lower as the solder powder. Although the minimum of melting | fusing point of a solder particle is not specifically limited, It is preferable that it is 130 degreeC or more. When the melting point of the solder powder is 200 ° C. or less, the solder paste has a lower melting point than the melting point (220 ° C.) of the tin-silver-copper (SAC) solder powder used for the solder balls of BGA and CSP semiconductors. Therefore, the remelting of the SAC solder powder can be prevented. The composition of the solder powder is not particularly limited. For example, an alloy based on Sn can be used, and 22 wt% to 68 wt% Bi, 0 wt% to 2 wt% Ag, and 0 wt%. A solder powder containing ˜73 wt% In and the balance being Sn can be used. Specifically, SnBi-based 42Sn-58Bi, 42Sn-57Bi-1.0Ag, 16Sn-56Bi-28In, and the like are preferably used. The content of the solder powder with respect to the total mass of the solder paste of the present invention is in the range of 40 wt% to 95 wt%, more preferably 78 wt% to 85 wt%. When the content of the solder powder in the solder paste of the present invention is in the above range, it is possible to effectively realize high connection reliability of the joint and excellent printing workability of the paste.

本明細書におけるはんだ粉末の組成は、はんだ粉末に含まれる元素の元素記号をハイフンで結んで表記している。本明細書中、はんだ粉末の金属組成を説明するのに、金属元素の直前に数値または数値範囲を示すことがあるが、これは、当該技術分野において一般的に使用されているように、金属組成中に占める各元素の質量%(=重量%)を数値または数値範囲で示すものである。はんだ粉末は、列挙した元素で実質的に構成されている限り、不可避的に混入する微量金属であって、例えばNi、Zn、Sb、Cu等である金属を含んでいてもよい。   The composition of the solder powder in this specification is expressed by connecting element symbols of elements contained in the solder powder with hyphens. In the present specification, to describe the metal composition of the solder powder, a numerical value or a numerical range may be indicated immediately before the metal element, which is generally used in the art. The mass% (=% by weight) of each element in the composition is indicated by a numerical value or a numerical range. As long as the solder powder is substantially composed of the elements listed, the solder powder is inevitably mixed in and may contain a metal such as Ni, Zn, Sb, or Cu.

本明細書におけるはんだ粉末の融点は、試料の加熱昇温過程での状態変化を観察したときの、融け終わりの温度をいい、DSC、TG−DTAなどを使用して測定することができる。   The melting point of the solder powder in this specification refers to the temperature at the end of melting when a change in the state of the sample in the process of heating and heating is observed, and can be measured using DSC, TG-DTA, or the like.

<フラックス>
本発明におけるフラックスには、エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂、硬化剤および有機酸(活性剤)が含まれる。また、本発明におけるフラックスは、樹脂成分としてエポキシ樹脂および硬化剤の他に、必要に応じて、硬化促進剤も含み得る。本発明のはんだペーストの全質量に対するフラックスの含有量は5重量%〜60重量%、より好ましくは22重量%〜15重量%の範囲にある。本発明のはんだペーストにおけるフラックスの含有量が上記範囲にあることにより、接合部の高い接続信頼性とペーストの優れた印刷作業性とを効果的に実現することができる。以下に樹脂フラックスに含まれる各成分についてさらに詳細に記載する。
<Flux>
The flux in the present invention includes an epoxy resin, a rubber-modified epoxy resin, a curing agent, and an organic acid (activator). Moreover, the flux in this invention can also contain a hardening accelerator other than an epoxy resin and a hardening | curing agent as a resin component as needed. The content of the flux with respect to the total mass of the solder paste of the present invention is in the range of 5% to 60% by weight, more preferably 22% to 15% by weight. When the content of the flux in the solder paste of the present invention is within the above range, high connection reliability of the joint and excellent printing workability of the paste can be effectively realized. Hereinafter, each component contained in the resin flux will be described in more detail.

(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂とは、一般に、構造内にエポキシ基を有することにより、加熱による硬化が可能である熱硬化性樹脂をいい、本発明においては、常温で液状のエポキシ樹脂が使用される。エポキシ樹脂が常温で液状であることにより、はんだ粉末など他の成分を容易に分散させることができる。なお、本明細書において「常温で液状」とは、大気圧下での5〜28℃の温度範囲、特に室温20℃前後において流動性を持つことを意味する。常温で液状のエポキシ樹脂としては、1分子内にエポキシ基を2個以上有するものであれば、その分子量、分子構造は特に限定されず、各種のものを用いることができる。具体的には、例えば、グリシジルエーテル型、グリシジルアミン型、グリシジルエステル型、オレフィン酸化型(脂環式)などの各種の液状のエポキシ樹脂を用いることができる。さらに具体的には、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールF型エポキシ樹脂などの水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートなどを用いることができる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物の低粘度化と硬化物の物性向上を考慮すると、常温で液状のエポキシ樹脂としてビスフェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。また、常温で固形のエポキシ樹脂を併用することもできる。常温で固形のエポキシ樹脂としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格エポキシ樹脂などを用いることができる。エポキシ樹脂は、フラックスの全質量に対して50質量%〜90質量%の範囲で、特に66質量%〜82質量%の範囲で使用されることが好ましい。本発明のフラックスにおけるエポキシ樹脂の含有量が上記範囲にあることにより、接合部の接続信頼性を効果的に向上させることができる。
(Epoxy resin)
The epoxy resin generally refers to a thermosetting resin that has an epoxy group in the structure and can be cured by heating. In the present invention, an epoxy resin that is liquid at room temperature is used. When the epoxy resin is liquid at room temperature, other components such as solder powder can be easily dispersed. In the present specification, the term “liquid at normal temperature” means having fluidity in a temperature range of 5 to 28 ° C. under atmospheric pressure, particularly around 20 ° C. at room temperature. The epoxy resin that is liquid at room temperature is not particularly limited as long as it has two or more epoxy groups in one molecule, and various types can be used. Specifically, for example, various liquid epoxy resins such as glycidyl ether type, glycidyl amine type, glycidyl ester type, and olefin oxidation type (alicyclic) can be used. More specifically, for example, bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resins and bisphenol F type epoxy resins, hydrogenated bisphenol type epoxy resins such as hydrogenated bisphenol A type epoxy resins and hydrogenated bisphenol F type epoxy resins, Biphenyl type epoxy resin, naphthalene ring-containing epoxy resin, alicyclic epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, aliphatic epoxy resin, tri Glycidyl isocyanurate or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, bisphenol-type epoxy resins and hydrogenated bisphenol-type epoxy resins are preferred as liquid epoxy resins at room temperature in consideration of lowering the viscosity of the liquid epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and improving the physical properties of the cured product. Moreover, a solid epoxy resin can also be used together at normal temperature. As an epoxy resin that is solid at room temperature, for example, a biphenyl type epoxy resin, a dicyclopentadiene type epoxy resin, a triazine skeleton epoxy resin, or the like can be used. The epoxy resin is preferably used in the range of 50% by mass to 90% by mass, particularly in the range of 66% by mass to 82% by mass with respect to the total mass of the flux. When the content of the epoxy resin in the flux of the present invention is in the above range, the connection reliability of the joint can be effectively improved.

一般的に、エポキシ樹脂は、高接着や絶縁性等のメリットから、接着剤、塗料、電気電子材料等に使用されているが、本質的な欠点として靭性の不足が上げられる。剛直であるがために、機械的な加重によって、割れ等が起こり易い。具体的には、部品の接続部に機械的な加重が掛かる場合に部品が剥がれてしまうため、信頼性寿命が短くなることが起こっている。エポキシ樹脂に強靭性を持たせる方法には、可撓性樹脂のポリマーアロイ(IPN相互侵入網目高分子、つまり強靭な熱可塑性ポリマーを添加し、さまざまな入り混じり形態を形成したもの)や海島構造を形成すること、各種ゴム骨格を導入することなどが挙げられ、例えば、エポキシ樹脂とアクリル樹脂とのポリマーアロイを形成すること、およびエポキシ樹脂とシリコーン樹脂の海島構造を形成することなどが考えられる。これらは複数の異なる種類の樹脂のミクロな局在化状態を作り出すことで、特殊な低弾性の特性を出す手法であるが、その分散状態を安定して作り出すのはかなり難しい。そこで、本発明のはんだペーストには、その構造の中に架橋性を持たせる官能基であるエポキシ基と、はんだペーストに強靭性を持たせる官能基とを含む、ゴム変性エポキシ樹脂が添加されている。   In general, epoxy resins are used for adhesives, paints, electrical and electronic materials and the like because of their advantages such as high adhesion and insulating properties. However, an essential drawback is a lack of toughness. Since it is rigid, cracks and the like are likely to occur due to mechanical load. Specifically, since the parts are peeled off when a mechanical load is applied to the connection parts of the parts, the reliability life is shortened. To make the epoxy resin tough, flexible resin polymer alloy (IPN interpenetrating network polymer, that is, tough thermoplastic polymer added to form various mixed forms) or sea-island structure Forming various rubber skeletons, for example, forming a polymer alloy of an epoxy resin and an acrylic resin, and forming a sea-island structure of an epoxy resin and a silicone resin, etc. . These are techniques for producing special low-elasticity properties by creating micro-localized states of a plurality of different types of resins, but it is quite difficult to stably produce the dispersed state. Therefore, the solder paste of the present invention is added with a rubber-modified epoxy resin containing an epoxy group that is a functional group that imparts crosslinkability in the structure and a functional group that imparts toughness to the solder paste. Yes.

(ゴム変性エポキシ樹脂)
本発明におけるゴム変性エポキシ樹脂には、エポキシ基と、はんだペーストに強靭性を持たせる官能基とを含む構造を有するエポキシ樹脂が使用される。はんだペーストに強靭性を持たせる官能基とは、機械的刺激や熱的刺激に対して伸縮性に優れた官能基であって、それによりエポキシ樹脂に高い靱性を付与するために、はんだペーストの硬化物に強靭性を持たせることができる官能基をいう。はんだペーストの硬化物に強靭性を持たせる官能基としては、伸縮性を向上させることができる構造を有するものであり、その一例としては一定の角度に屈曲した構造などが挙げられる。当該官能基としては、例えばブタジエン基、ウレタン基、アルキレンエーテル基、脂肪酸基等を選択することができるが、これに限定されない。本発明におけるゴム変性エポキシ樹脂は上記構造を有することにより、室温ではバネ状の伸縮性を示すが、高温時の、特にTg以上では、分子の運動性が非常に大きくなり低弾性となる。そのため、本発明のはんだペーストが上記構造を有するゴム変性エポキシ樹脂を含むことにより、形成される接合部がわずかな外力により取り外すことが可能になるため、高温における優れたリペア性を有する接合部を形成することができるようになる。
(Rubber-modified epoxy resin)
As the rubber-modified epoxy resin in the present invention, an epoxy resin having a structure including an epoxy group and a functional group that imparts toughness to the solder paste is used. The functional group that imparts toughness to the solder paste is a functional group that is excellent in elasticity against mechanical and thermal stimuli, and in order to impart high toughness to the epoxy resin, A functional group capable of imparting toughness to a cured product. The functional group for imparting toughness to the hardened product of the solder paste has a structure capable of improving stretchability, and an example thereof is a structure bent at a certain angle. Examples of the functional group include, but are not limited to, a butadiene group, a urethane group, an alkylene ether group, and a fatty acid group. The rubber-modified epoxy resin in the present invention has the above-described structure, and thus exhibits a spring-like stretchability at room temperature. However, at a high temperature, particularly at Tg or more, the molecular mobility becomes very large and the elasticity becomes low. Therefore, since the solder paste of the present invention includes the rubber-modified epoxy resin having the above structure, the formed joint can be removed by a slight external force, and therefore, the joint having excellent repairability at high temperature can be obtained. Can be formed.

分子内にブタジエン骨格を持つゴム変性エポキシ樹脂は、分子内にブタジエン構造とエポキシ基の両方を有するため、高接着力と強靭性を合わせ持つ。分子内にブタジエン骨格を持つゴム変性エポキシ樹脂中のブタジエン骨格の配置としては、主鎖にある(1,4−ポリブタジエンを含む)ものと、側鎖にある(1,2−ポリブタジエンを含む)ものとが考えられるが、いずれもゴム特性を発現することができ、好適に使用することができる。また二重結合の部分に水素添加されたポリブタジエンも同様のゴム特性を示し、かつ二重結合がないため酸化し難く、優れた耐熱性を示す。フラックス成分として使用するため、液状であることが好ましいが、液状のエポキシ樹脂と一緒に使うことで液状化する、もしくは溶剤を添加することで液状化する、分子内にブタジエン骨格を持つゴム変性エポキシ樹脂を使用することができる。分子内にブタジエン骨格を持つゴム変性エポキシ樹脂が、硬化剤と反応して架橋構造に組み込まれると、室温では比較的硬い構造を取っていても、高温環境(具体時には、160℃など)下においては分子運動が激しくなるために、ブタジエン骨格がゴムのように伸び縮みするようになり、硬化物が非常に低弾性になる。従って、ゴム変性エポキシ樹脂として分子内にブタジエン骨格を持つゴム変性エポキシ樹脂を用いることにより、室温では強固に基材に密着し、高温環境下では密着性が低いはんだペーストが得られる。このはんだペーストは、高温環境下、ヘラ等で物理的な力を掛けると容易に取り外すことが可能となる。分子内にブタジエン骨格を持つゴム変性エポキシ樹脂の一例を化1に示したが、その構造は化1のみに限定されるものではなく、分子内に、ブタジエン骨格とエポキシ基を持つ任意のエポキシ樹脂を使用することができる。具体的な市販材としては、エポリードPB3600、PB4700(いずれもダイセル化学)、日石ポリブタジエンE−1000−3.5(日本石油化学)、R−15EPT、R−45EPT(ナガセケムテック)などが挙げられる。

Figure 2018126787
(X,Yは、繰り返し係数) A rubber-modified epoxy resin having a butadiene skeleton in a molecule has both a butadiene structure and an epoxy group in the molecule, and thus has both high adhesive strength and toughness. The arrangement of the butadiene skeleton in the rubber-modified epoxy resin having a butadiene skeleton in the molecule includes those in the main chain (including 1,4-polybutadiene) and those in the side chain (including 1,2-polybutadiene). However, both can exhibit rubber properties and can be used suitably. In addition, polybutadiene hydrogenated to the double bond portion exhibits similar rubber properties, and since it has no double bond, it is difficult to oxidize and exhibits excellent heat resistance. It is preferably liquid because it is used as a flux component, but it is liquefied by using it together with a liquid epoxy resin, or liquefied by adding a solvent, and is a rubber-modified epoxy having a butadiene skeleton in the molecule. Resin can be used. When a rubber-modified epoxy resin having a butadiene skeleton in the molecule reacts with a curing agent and is incorporated into a crosslinked structure, even if it has a relatively hard structure at room temperature, in a high temperature environment (specifically, 160 ° C., etc.) Since the molecular motion becomes intense, the butadiene skeleton expands and contracts like rubber, and the cured product becomes very low elastic. Therefore, by using a rubber-modified epoxy resin having a butadiene skeleton in the molecule as the rubber-modified epoxy resin, a solder paste that adheres firmly to the substrate at room temperature and has low adhesion under a high temperature environment can be obtained. This solder paste can be easily removed by applying a physical force with a spatula or the like in a high-temperature environment. An example of a rubber-modified epoxy resin having a butadiene skeleton in the molecule is shown in Chemical Formula 1, but the structure is not limited to Chemical Formula 1. Any epoxy resin having a butadiene skeleton and an epoxy group in the molecule. Can be used. Specific examples of commercially available materials include Epolide PB3600, PB4700 (both are Daicel Chemical), Nisseki Polybutadiene E-1000-3.5 (Nippon Petrochemical), R-15EPT, R-45EPT (Nagase Chemtech), and the like. It is done.
Figure 2018126787
(X and Y are repetition factors)

分子内にウレタン骨格を持つゴム変性エポキシ樹脂は、分子内にウレタン構造とエポキシ基の両方を持つことにより、高接着力と強靭性を合わせ持つ。その一例を化2に示したが、その構造は化2のみに限定されるものではなく、分子内に、ウレタン骨格とエポキシ基を持つ任意エポキシ樹脂を使用することができる。ウレタン骨格は、一般的にはポリオールとポリイソシアネートとの反応によって形成され、さらにそこにエポキシ基を導入して作成されるものであるが、その作成プロセスは特に限定されない。ウレタン骨格とエポキシ基の両方を持っていれば、それ以外の主鎖骨格に各種の構造(例えば、肪族骨格等)を保有していてもよい。またフラックス成分として使用するため、液状であることが好ましいが、液状のエポキシ樹脂と一緒に使うことで液状化する、もしくは溶剤を添加することで液状化する、分子内にウレタン骨格を持つゴム変性エポキシ樹脂を使用することができる。分子内にウレタン骨格を持つゴム変性エポキシ樹脂が、硬化剤と反応して架橋構造に組み込まれると、そのウレタン骨格の強靭な構造により、室温下で高いせん断密着力を示すようになる。従って、ゴム変性エポキシ樹脂として分子内にウレタン骨格を持つゴム変性エポキシ樹脂を用いることにより、室温においてチップ部品等にせん断力が掛かっても、ウレタン骨格の粘りによって、簡単にはクラックが入らず、容易に剥がれない特性を有するはんだペーストが得られる。このように、ウレタン骨格を有するゴム変性エポキシ樹脂の硬化物は、高い耐せん断剥離信頼性を発揮することが可能となる。具体的な市販材としては、EPU−7N,EPU−73B(ADEKA)などが挙げられる。

Figure 2018126787
(Rはアルキル基、Zは脂肪族骨格、m,nは繰り返し係数) A rubber-modified epoxy resin having a urethane skeleton in the molecule has both high adhesive strength and toughness by having both a urethane structure and an epoxy group in the molecule. One example is shown in Chemical Formula 2, but the structure is not limited to Chemical Formula 2, and any epoxy resin having a urethane skeleton and an epoxy group in the molecule can be used. The urethane skeleton is generally formed by a reaction between a polyol and a polyisocyanate, and is further prepared by introducing an epoxy group therein, but the preparation process is not particularly limited. As long as it has both a urethane skeleton and an epoxy group, other main chain skeletons may have various structures (for example, an aliphatic skeleton). Also, it is preferably liquid because it is used as a flux component, but it is liquefied by using it together with a liquid epoxy resin, or liquefied by adding a solvent. Epoxy resins can be used. When a rubber-modified epoxy resin having a urethane skeleton in a molecule reacts with a curing agent and is incorporated into a cross-linked structure, a high shear adhesive force is exhibited at room temperature due to the tough structure of the urethane skeleton. Therefore, by using a rubber-modified epoxy resin having a urethane skeleton in the molecule as a rubber-modified epoxy resin, even if a shearing force is applied to a chip component or the like at room temperature, the urethane skeleton does not easily crack, A solder paste having characteristics that do not easily peel off can be obtained. As described above, the cured product of the rubber-modified epoxy resin having a urethane skeleton can exhibit high shear peeling resistance. Specific examples of commercially available materials include EPU-7N and EPU-73B (ADEKA).
Figure 2018126787
(R is an alkyl group, Z is an aliphatic skeleton, m and n are repetition coefficients)

ゴム変性エポキシ樹脂は、フラックスの全重量に対して3重量%〜35重量%の割合で、はんだペーストに含まれていることが好ましい。ゴム変性エポキシ樹脂がフラックスの全重量に対してこのような割合を有するようにはんだペーストに含まれることにより、形成される接合部の部品の接続信頼性と、高温におけるリペア性とを効果的に高めることができる。   The rubber-modified epoxy resin is preferably contained in the solder paste at a ratio of 3% to 35% by weight with respect to the total weight of the flux. By including the rubber-modified epoxy resin in the solder paste so as to have such a ratio with respect to the total weight of the flux, it is possible to effectively improve the connection reliability of the formed joint part and the repair property at high temperature. Can be increased.

上述したブタジエン骨格を含有しているゴム変性エポキシ樹脂を用いたはんだペーストを用いて、チップ部品を回路基板に実装接続した場合の密着強度は、樹脂フラックスのTg以上での高温域では、ゴム変性エポキシ樹脂を含まないはんだペーストを用いた場合と比較して有意に低減される。すなわち、上述したブタジエン骨格を含むゴム変性エポキシ樹脂を用いたはんだペーストにより形成された接合部は、高温にすることで容易に取り外すことが出来る。さらに、はんだペーストに、ゴム変性エポキシ樹脂としてブタジエン骨格を含有しているエポキシ樹脂が用いられ、その含有率がフラックスの全重量に対して2重量%〜30重量%である場合には、優れた印刷性等も併せて示した。   The adhesion strength when the chip component is mounted and connected to the circuit board using the solder paste using the rubber-modified epoxy resin containing the butadiene skeleton described above is rubber-modified in the high temperature range above Tg of the resin flux. This is significantly reduced as compared with the case where a solder paste not containing an epoxy resin is used. That is, the joint formed by the solder paste using the rubber-modified epoxy resin containing the butadiene skeleton described above can be easily removed by raising the temperature. Furthermore, when the epoxy resin containing a butadiene skeleton is used as the rubber-modified epoxy resin in the solder paste and the content is 2 wt% to 30 wt% with respect to the total weight of the flux, the solder paste is excellent. The printability is also shown.

本発明のウレタン骨格を含有しているゴム変性エポキシ樹脂を用いたはんだペーストを用いて、チップ部品を回路基板に実装接続した場合の密着強度は、室温においては、ゴム変性エポキシ樹脂を含まないはんだペーストを用いた場合と比較して高くなる。はんだペーストに、ゴム変性エポキシ樹脂としてウレタン骨格を含有しているエポキシ樹脂が用いられ、特に、その含有率がフラックスの全重量に対して1重量%〜20重量%である場合に、優れた印刷性等を示した。これに対して、上述したウレタン骨格を含むゴム変性エポキシ樹脂を用いたはんだペーストを用いて、チップ部品を回路基板に実装接続した場合の密着強度は、樹脂フラックスのTg以上での高温域では、ゴム変性エポキシ樹脂を含まないはんだペーストと用いた場合と比較して有意に低減される。すなわち、上述したブタジエン骨格を含有しているゴム変性エポキシ樹脂を用いたはんだペーストは、高温にすることで容易に取り外すことが出来るものである。   The adhesion strength when a chip component is mounted and connected to a circuit board using a solder paste using a rubber-modified epoxy resin containing a urethane skeleton of the present invention is a solder that does not contain a rubber-modified epoxy resin at room temperature. It becomes high compared with the case where a paste is used. An epoxy resin containing a urethane skeleton as a rubber-modified epoxy resin is used for the solder paste, and particularly when the content is 1 wt% to 20 wt% with respect to the total weight of the flux, excellent printing The sex etc. were shown. On the other hand, the adhesion strength when the chip component is mounted and connected to the circuit board using the solder paste using the rubber-modified epoxy resin containing the urethane skeleton described above is in a high temperature range above Tg of the resin flux. Compared with the case of using a solder paste containing no rubber-modified epoxy resin, it is significantly reduced. That is, the solder paste using the rubber-modified epoxy resin containing the butadiene skeleton described above can be easily removed by raising the temperature.

さらに、ブタジエン骨格を含有しているゴム変性エポキシ樹脂と、ウレタン骨格を含有しているゴム変性エポキシ樹脂の両方を併用することも可能である。ブタジエン骨格を含有しているエポキシ樹脂の含有率が、フラックスの全重量に対して2重量%〜20重量%であり、かつウレタン骨格を含有しているエポキシ樹脂の含有率が、フラックスの全重量に対して1重量%〜15重量%であるはんだペーストを用いて、チップ部品を回路基板に実装接続した場合の密着強度は、樹脂フラックスのTg以上での高温域では、ゴム変性エポキシ樹脂を含まないはんだペーストと比べて低く、さらには、室温でゴム変性エポキシ樹脂を含まないはんだペーストと比べて、高くなることが判明した。すなわち、上記2種のゴム変性エポキシ樹脂の含有率を調整することにより、室温における高密着特性と、高温における低密着特性とを実現することが可能であることが明らかになった。   Further, both a rubber-modified epoxy resin containing a butadiene skeleton and a rubber-modified epoxy resin containing a urethane skeleton can be used in combination. The content of the epoxy resin containing the butadiene skeleton is 2% by weight to 20% by weight with respect to the total weight of the flux, and the content of the epoxy resin containing the urethane skeleton is the total weight of the flux. The adhesion strength when the chip component is mounted and connected to the circuit board using a solder paste of 1% to 15% by weight with respect to the solder paste includes a rubber-modified epoxy resin in the high temperature range above the Tg of the resin flux. It has been found that it is low compared to a solder paste that does not contain rubber-modified epoxy resin at room temperature. That is, it has been clarified that by adjusting the content ratios of the two kinds of rubber-modified epoxy resins, it is possible to realize a high adhesion property at room temperature and a low adhesion property at high temperature.

(硬化剤)
硬化剤としては、一般的なエポキシ樹脂硬化剤を使用することができ、例えば酸無水物、フェノールノボラック、各種チオール化合物、各種アミン類、ジシアンジアミド、イミダゾール類、金属錯体およびそれらのアダクト化合物であって、例えばポリアミンのアダクト変性物などを使用することができるが、これらに限定されない。特に、各種イミダゾール類は、一液性とはんだ溶融性の両立に優れていることから好ましく使用され得る。イミダゾール類としては、例えば、2MZ、C11Z、2PZ、2E4MZ、2P4MZ、1B2MZ、1B2PZ、2MZ−CN、2E4MZ−CN、2PZ−CN、C11Z−CN、2PZ−CNS、C11Z−CNS、2MZ−A、C11Z−A、2E4MZ−A、2P4MHZ、2PHZ、2MA−OK、2PZ−OK(四国化成工業株式会社製、製品名)や、これらのイミダゾール類をエポキシ樹脂と付加させた化合物を使用することができるが、これらに限定されない。また、これら硬化剤をポリウレタン系、ポリエステル系の高分子物質などで被覆してマイクロカプセル化したものを用いることもできる。硬化剤の使用量は適宜設定され得るが、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。硬化剤の含有量が上記範囲にあることにより、形成される接合部の部品の接続信頼性と、高温におけるリペア性とを効果的に高めることができる。
(Curing agent)
As the curing agent, general epoxy resin curing agents can be used, such as acid anhydrides, phenol novolacs, various thiol compounds, various amines, dicyandiamide, imidazoles, metal complexes and their adduct compounds. For example, an adduct modification product of polyamine can be used, but it is not limited thereto. In particular, various imidazoles can be preferably used because they are excellent in both compatibility with one component and solder meltability. Examples of imidazoles include 2MZ, C11Z, 2PZ, 2E4MZ, 2P4MZ, 1B2MZ, 1B2PZ, 2MZ-CN, 2E4MZ-CN, 2PZ-CN, C11Z-CN, 2PZ-CNS, C11Z-CNS, 2MZ-A, and C11Z. -A, 2E4MZ-A, 2P4MHZ, 2PHZ, 2MA-OK, 2PZ-OK (manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd., product name) and compounds obtained by adding these imidazoles to an epoxy resin can be used. However, it is not limited to these. In addition, it is also possible to use a microcapsule obtained by coating these curing agents with a polyurethane-based or polyester-based polymer substance. The amount of the curing agent used can be appropriately set, but it is preferable that the stoichiometric equivalent ratio of the curing agent to the epoxy equivalent of the epoxy resin is in the range of 0.8 to 1.2. When the content of the curing agent is in the above range, the connection reliability of the formed joint part and the repair property at a high temperature can be effectively enhanced.

(硬化促進剤)
硬化促進剤としては上記イミダゾール類の他に、例えば3級アミン類、1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7や1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5などの環状アミン類およびそれらのテトラフェニルボレート塩、トリブチルホスフィンなどのトリアルキルホスフィン類、トリフェニルホスフィンなどのトリアリールホスフィン類、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートやテトラ(n−ブチル)ホスホニウムテトラフェニルボレートなどの4級ホスホニウム塩、Feアセチルアセトナートなどの金属錯体およびそれらのアダクト化合物を用いることができる。これらの硬化促進剤の配合量はゲル化時間や保存安定性を考慮して適宜設定される。本発明のフラックスにおける硬化促進剤の含有量が上記範囲にあることにより、形成される接合部の部品の接続信頼性と、高温におけるリペア性とを効果的に高めることができる。
(Curing accelerator)
As the curing accelerator, in addition to the imidazoles, for example, tertiary amines, 1,8-diazabicyclo (5.4.0) undecene-7, 1,5-diazabicyclo (4.3.0) nonene-5, etc. Cyclic amines and their tetraphenylborate salts, trialkylphosphines such as tributylphosphine, triarylphosphines such as triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate and tetra (n-butyl) phosphonium tetraphenylborate Metal complexes such as quaternary phosphonium salts and Fe acetylacetonate and their adduct compounds can be used. The blending amount of these curing accelerators is appropriately set in consideration of gelation time and storage stability. When the content of the curing accelerator in the flux of the present invention is in the above range, the connection reliability of the formed joint part and the repair property at high temperatures can be effectively enhanced.

(有機酸)
有機酸(活性剤)の種類は特に限定されるものではなく、任意の有機化合物の酸を用いることができ、例えばアビエチン酸に代表されるロジン成分材料、各種アミンおよびその塩、セバシン塩、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、マロン酸、クエン酸、ピメリン酸、などを用いることができる。特に、有機酸は、優れたフラックス作用(ここで、フラックス作用とは、はんだペーストが塗布される金属表面に生じた酸化皮膜を除去するという還元作用、及び、溶融はんだの表面張力を低下させて、はんだの接合金属表面への濡れ性を促進する作用を意味する)を有する。これらの有機酸は、一種類の成分であってもよく、二種類以上の成分を混合してもよい。そしてこれらの有機酸の中でも、アジピン酸、グルタル酸は、フラックス作用に優れ、化合物としての安定性が高いため、好ましい。有機酸の使用量は適宜設定され得るが、エポキシ樹脂のエポキシ当量に対する有機酸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。有機酸の含有量が上記範囲にあることにより、形成される接合部の部品の接続信頼性と、高温におけるリペア性とを効果的に高めることができる。
(Organic acid)
The kind of organic acid (activator) is not particularly limited, and any organic compound acid can be used. For example, rosin component materials represented by abietic acid, various amines and salts thereof, sebacin salt, adipine Acid, glutaric acid, succinic acid, malonic acid, citric acid, pimelic acid, and the like can be used. In particular, the organic acid has an excellent flux action (here, the flux action is a reduction action that removes the oxide film formed on the metal surface to which the solder paste is applied, and the surface tension of the molten solder is reduced. , Meaning the action of promoting the wettability of the solder to the metal surface. These organic acids may be one type of component or a mixture of two or more types of components. Of these organic acids, adipic acid and glutaric acid are preferable because they are excellent in fluxing action and have high stability as compounds. The amount of the organic acid used can be appropriately set, but it is preferable that the stoichiometric equivalent ratio of the organic acid to the epoxy equivalent of the epoxy resin is in the range of 0.8 to 1.2. When the content of the organic acid is in the above range, the connection reliability of the formed joint part and the repair property at high temperatures can be effectively enhanced.

上述した本発明のはんだペーストの調整方法および実装構造体の製造方法の一例を以下に示す。   An example of the method for adjusting a solder paste and the method for manufacturing a mounting structure according to the present invention will be described below.

はじめに、エポキシ樹脂、硬化剤、ゴム変性エポキシ樹脂および有機酸、ならびに任意で硬化促進剤、を秤量し混合して、フラックスを作成する。さらに作成したフラックスに、はんだ粉末を添加して混合・混練することにより、本発明のはんだペーストが得られる。   First, an epoxy resin, a curing agent, a rubber-modified epoxy resin and an organic acid, and optionally a curing accelerator are weighed and mixed to create a flux. Furthermore, the solder paste of this invention is obtained by adding and mixing and kneading solder powder to the created flux.

得られた本発明のはんだペーストを用いて、導体配線を有する回路基板などに半導体部品を実装して、本発明の実装構造体を製造することができる。はんだペーストの回路基板への塗布は、例えば、回路基板上の各電極と同じ位置に複数の貫通孔を設けたメタルマスクを回路基板に重ねた後、メタルマスクの表面に本発明のはんだペーストを供給し、スキージで貫通孔に充填することによって行うことができる。その後、メタルマスクを回路基板から外すことにより、電極ごとにはんだペーストが塗布された回路基板が得られる。   Using the obtained solder paste of the present invention, a semiconductor component can be mounted on a circuit board or the like having a conductor wiring, and the mounting structure of the present invention can be manufactured. The solder paste is applied to the circuit board by, for example, stacking a metal mask having a plurality of through holes at the same position as each electrode on the circuit board on the circuit board, and then applying the solder paste of the present invention to the surface of the metal mask. It can be performed by supplying and filling the through hole with a squeegee. Thereafter, the metal mask is removed from the circuit board to obtain a circuit board on which a solder paste is applied to each electrode.

次に、はんだペーストが未硬化状態のまま、チップ部品または半導体部品の端子と回路基板の電極とが対向するように、チップマウンターなどを用いてチップ部品または半導体部品を回路基板とを重ねる。ここで、チップ部品としては、チップ抵抗やチップコンデンサなどが搭載される。また半導体部品としては、端子としてはんだボールを設けて形成されたCSP、BGA、端子としてリードを設けて形成されたQFPなどの半導体パッケージのほか、パッケージに収容されずに端子を設けて形成された半導体素子(ベアチップ)を用いることができる。   Next, the chip component or the semiconductor component is stacked on the circuit board using a chip mounter or the like so that the terminal of the chip component or the semiconductor component and the electrode of the circuit board face each other while the solder paste is in an uncured state. Here, chip resistors, chip capacitors, and the like are mounted as chip components. In addition to semiconductor packages such as CSP and BGA formed by providing solder balls as terminals and QFP formed by providing leads as terminals, the semiconductor components were formed by providing terminals without being accommodated in the package. A semiconductor element (bare chip) can be used.

この状態で、チップ部品が配置されたプリント配線板をリフロー炉で所定の加熱温度まで加熱する。加熱温度は、はんだ粉末が十分に溶融し、かつ樹脂成分の硬化反応が充分に進行する温度に適宜設定され得る。なお、この加熱温度は、はんだ粉末が溶融しきる前にエポキシ樹脂の硬化反応が進行し、はんだ粒子の凝集および溶融が阻害されることがないように設定されることが好ましい。そのための好ましい加熱温度は、はんだ粉末の融点以上かつ樹脂を含むフラックスの硬化温度以上であり、具体的には、はんだ粉末の融点よりも10℃以上高い温度であり、且つはんだ粉末の融点を60℃以上上回らない温度である。   In this state, the printed wiring board on which the chip components are arranged is heated to a predetermined heating temperature in a reflow furnace. The heating temperature can be appropriately set to a temperature at which the solder powder is sufficiently melted and the curing reaction of the resin component sufficiently proceeds. The heating temperature is preferably set so that the curing reaction of the epoxy resin proceeds before the solder powder is completely melted and the aggregation and melting of the solder particles are not hindered. A preferable heating temperature for this is equal to or higher than the melting point of the solder powder and equal to or higher than the curing temperature of the flux containing the resin. Specifically, the heating temperature is 10 ° C. higher than the melting point of the solder powder. The temperature does not exceed ℃.

上記工程により、半導体部品の端子と回路基板の電極とが本発明のはんだペーストを介して接続された接合部を備える、本発明の半導体装置を製造することができる。この接合部は、はんだ粉末と、はんだボールが溶融一体化した導電部と、導電部の周囲を被覆するエポキシ樹脂硬化部である補強部とを含む。このように、本発明のはんだペーストによれば、導電部により部品と基板との電機的接合がなされ、かつ、補強部により機械的補強がなされた実装構造体を製造することができる。   Through the above-described steps, the semiconductor device of the present invention can be manufactured that includes a joint portion in which the terminals of the semiconductor component and the electrodes of the circuit board are connected via the solder paste of the present invention. The joint portion includes a solder powder, a conductive portion in which the solder balls are fused and integrated, and a reinforcing portion that is a cured epoxy resin portion that covers the periphery of the conductive portion. As described above, according to the solder paste of the present invention, it is possible to manufacture a mounting structure in which a component and a substrate are electrically joined by a conductive portion and mechanically reinforced by a reinforcing portion.

図2A〜Cは、本発明の実施の形態におけるCSPのボール部の接続工程を模式的に示した断面説明図である。図2Aに示されるように、回路基板1に設けられた電極2と、回路基板3に設けられた電極4との間をはんだバンプ5と、はんだペースト7により接合し、その後、図2Bに示されるように乾燥機8で加熱硬化することにより、図2Cに示されるような、補強部6bと導電部9とを有する実装構造体が製造される。   2A to 2C are cross-sectional explanatory views schematically showing a process of connecting the CSP ball portion in the embodiment of the present invention. 2A, the electrode 2 provided on the circuit board 1 and the electrode 4 provided on the circuit board 3 are joined with a solder bump 5 and a solder paste 7, and then shown in FIG. 2B. As shown in FIG. 2C, the mounting structure having the reinforcing portion 6b and the conductive portion 9 is manufactured by heat curing with the dryer 8 as described above.

図3A〜Cは、本発明の実施の形態におけるはんだペーストを用いて接合されたチップ部品の接合工程を模式的に示した断面説明図である。図3Aに示されるように、回路基板1に設けた電極4上に塗布したはんだペースト7の上に、チップ部品10を搭載し、乾燥機8で加熱硬化することにより、はんだペーストに含まれるはんだ粉末が溶融および/または凝集し、はんだ粉末の表面張力および/または凝集力によって押し出されたエポキシ樹脂6aではんだの周囲やチップ下部が覆われている、図3Bに示されるような構造が形成される。その後、乾燥機8で加熱硬化することにより、エポキシ樹脂6aが硬化し、図3Cに示されるような、補強部6bと導電部9とを有する実装構造体が製造される。   3A to 3C are cross-sectional explanatory views schematically showing a joining process of chip components joined using the solder paste in the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3A, a chip component 10 is mounted on a solder paste 7 applied on an electrode 4 provided on a circuit board 1 and is heated and cured by a dryer 8, whereby solder contained in the solder paste. A structure as shown in FIG. 3B is formed in which the powder is melted and / or agglomerated and the periphery of the solder and the lower part of the chip are covered with the epoxy resin 6a extruded by the surface tension and / or agglomeration force of the solder powder. The Thereafter, the epoxy resin 6a is cured by heating and curing with the dryer 8, and a mounting structure having the reinforcing portion 6b and the conductive portion 9 as shown in FIG. 3C is manufactured.

図4は、図3で示した本発明のはんだペーストを用いて接合されたチップ部品のせん断強度の測定方法を示した模式図である。チップ部品を加熱可能なホットプレートステージ12に固定し、せん断冶具11を用いて、水平に押すことにより、密着強度を測定している。   FIG. 4 is a schematic view showing a method for measuring the shear strength of chip components joined using the solder paste of the present invention shown in FIG. The chip parts are fixed to a heatable hot plate stage 12 and are pressed horizontally using a shearing jig 11 to measure the adhesion strength.

以下に本発明の実施例および比較例を示す。下記の本発明の実施例および比較例の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。   Examples of the present invention and comparative examples are shown below. The following embodiments of the present invention and comparative examples are merely illustrative, and do not limit the present invention.

(はんだペーストの作成)
はじめに、エポキシ樹脂と、ゴム変性エポキシ樹脂と、有機酸と、硬化剤とを、はんだペーストにおいて表1に記載の重量部を占めるような割合となるようにそれぞれ秤量し、プラネタリーミキサーに入れて各成分を混練し、エポキシ樹脂中に均一に分散させて、実施例1〜10および比較例1〜4のフラックスを作成した。エポキシ樹脂には、ジャパンエポキシレジン株式会社製のビスフェノールF型エポキシ樹脂であるjER806を用いた。ゴム変性エポキシ樹脂には、ナガセケムテック株式会社製のポリブタジエン変性エポキシ樹脂であるR−15EPTと、ADEKA株式会社製のウレタン変性エポキシ樹脂であるEPU−7Nとを適宜用いた。有機酸には、関東化学株式会社製のグルタル酸を用いた。硬化剤には、四国化成工業株式会社製のイミダゾール系硬化剤である2P4MHZ(2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール)を用いた。
(Creation of solder paste)
First, the epoxy resin, the rubber-modified epoxy resin, the organic acid, and the curing agent are respectively weighed so as to occupy the weight parts shown in Table 1 in the solder paste, and put in a planetary mixer. Each component was kneaded and uniformly dispersed in the epoxy resin to prepare fluxes of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4. As the epoxy resin, jER806, which is a bisphenol F type epoxy resin manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., was used. As the rubber-modified epoxy resin, R-15EPT, which is a polybutadiene-modified epoxy resin manufactured by Nagase Chemtech Co., Ltd., and EPU-7N, which is a urethane-modified epoxy resin manufactured by ADEKA Corporation, were appropriately used. As the organic acid, glutaric acid manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. was used. As a curing agent, 2P4MHZ (2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole), which is an imidazole-based curing agent manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd., was used.

次に、上述のようにして得られた実施例1〜10および比較例1〜4のフラックスに、はんだ粉末を、それぞれ表1の記載の重量部を占めるような割合で添加して、さらに混練することにより、はんだペーストを調整した。実施例1〜6、および8〜10のはんだ粉末には、JIS H42B:58Aに規定されたはんだ組成42Sn−58Biを有するものを用い、実施例7のはんだ粉末には、42Sn−57Bi−1.0Agを用いた。はんだ粉末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。   Next, the solder powder is added to the fluxes of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 obtained as described above in such a ratio as to occupy parts by weight described in Table 1, and further kneaded. By doing so, the solder paste was adjusted. For the solder powders of Examples 1 to 6 and 8 to 10, those having the solder composition 42Sn-58Bi defined in JIS H42B: 58A were used, and for the solder powder of Example 7, 42Sn-57Bi-1. 0 Ag was used. Solder powder was produced according to a conventional method. The solder particles had an average particle size of 15 μm and a melting point of 139 ° C.

本明細書において平均粒径とは、体積基準で粒度分布を求め、全体積を100%とした累積曲線において、累積値が50%となる点の粒径(D50)である。かかる平均粒径は、レーザー回折・散乱式 粒子径・粒度分布測定装置または電子走査顕微鏡を用いて測定することができる。   In the present specification, the average particle size is a particle size (D50) at which the cumulative value is 50% in a cumulative curve obtained by obtaining a particle size distribution on a volume basis and setting the total volume to 100%. The average particle diameter can be measured using a laser diffraction / scattering particle diameter / particle size distribution measuring apparatus or an electronic scanning microscope.

(密着性の評価素子の作成)
上述のとおりに作成されたはんだペーストを、メタルマスクを用いて、厚さが0.1mmとなるように、回路基板(FR−4基板)上のAuメッキされた電極上に印刷して、はんだペースト印刷部を形成した。
(Creation of adhesion evaluation element)
The solder paste prepared as described above is printed on the Au-plated electrode on the circuit board (FR-4 board) using a metal mask so that the thickness becomes 0.1 mm, and solder A paste printing part was formed.

そして、3.2mm×1.6mmサイズのチップ抵抗(錫電極)をチップマウンターを用いて回路基板上のはんだペースト印刷部にマウントした。なお、回路基板は、電極材質が銅で、基板材質はガラスエポキシ材であった。その後、リフロー装置を用いて160℃で6分加熱することにより接合部を形成し、評価素子を作成した。   Then, a chip resistor (tin electrode) having a size of 3.2 mm × 1.6 mm was mounted on a solder paste printing portion on the circuit board using a chip mounter. The circuit board was made of copper as the electrode material and glass epoxy material as the board material. Then, the junction part was formed by heating at 160 degreeC for 6 minute (s) using the reflow apparatus, and the evaluation element was created.

(評価)
メタルマスクを用いて印刷したはんだペーストの形状を観察することによって、はんだペーストの印刷性の評価を行った。観察は、目視にて、電極エリアへの収まり状態、ダレや尖がり形状に対して行った。実施例1〜10および比較例1〜4の評価の結果は、各例におけるはんだペーストの特性として表1に併せて示した。表中、印刷性の評価は、ペーストをマスクの貫通孔を通過させて回路基板の電極上に転写した時の形状で判定した。電極部に形状が保持され実装が可能なものを○、電極間にブリッジが発生している、または電極が露出しているものを×、実装は可能だが形状が一部崩れている(ダレや尖りが発生)ものを△とした。
(Evaluation)
The printability of the solder paste was evaluated by observing the shape of the solder paste printed using a metal mask. The observation was performed on the state of fitting in the electrode area, the sagging, and the sharp shape by visual observation. The evaluation results of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 1 as the characteristics of the solder paste in each example. In the table, the evaluation of printability was determined by the shape when the paste was transferred onto the electrode of the circuit board through the through hole of the mask. ○ that the shape is held in the electrode part and that can be mounted is ○, that there is a bridge between the electrodes, or that the electrode is exposed ×, that the mounting is possible but the shape is partly collapsed (sag or Those with sharp edges) were marked △.

図4に模式的に示したようなボンドテスターであるDAGE社製のSeries4000を用いて、上記のように作成された密着性の評価素子の室温20℃におけるせん断密着力を測定することによって、はんだペーストの室温密着性の評価を行った。実施例1〜10および比較例1〜4の評価の結果は、各例におけるはんだペーストの特性として表1に併せて示した。表中、接合部に掛かる荷重が20kgf(196N)を越えても接合部が破損しなかった物を○、接合部に掛かる荷重が20kgf以下14kgf以上(196N以下137.2N以上)の範囲で破損を生じたものを△、接合部に掛かる荷重が14kgf(137.2N)未満の範囲で破損を生じたものを×とした。   By measuring the shear adhesion force at 20 ° C. of the adhesive evaluation element prepared as described above using DAGE's Series 4000 which is a bond tester schematically shown in FIG. The paste was evaluated for room temperature adhesion. The evaluation results of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 1 as the characteristics of the solder paste in each example. In the table, if the load applied to the joint exceeds 20 kgf (196 N), the product where the joint did not break is broken, and the load applied to the joint is damaged within the range of 20 kgf or less, 14 kgf or more (196 N or less, 137.2 N or more) △ was given to cause the damage, and x was given to the case where the load applied to the joint was less than 14 kgf (137.2 N).

さらに、図4に示されるように評価素子がホットプレートステージ12に固定された状態でホットプレートを加熱し、評価素子を160℃まで加熱したうえで、上記と同様にせん断密着力を測定することによって、はんだペーストの高温密着性の評価を行った。実施例1〜10および比較例1〜4の評価の結果は、各例におけるはんだペーストの特性として表1に併せて示した。表中、接合部に掛かる荷重が3kgf(29.4N)以下で接合部を外すことができた場合を○、接合部に掛かる荷重が4kgf以上7kgf以下(19.6N以下68.6N以上)の範囲で接合部を外すことができたものを△、接合部に掛かる荷重が8kgf(78.4N)以上の荷重がかからないと接合部がはずれなかったものを×とした。   Further, as shown in FIG. 4, the hot plate is heated in a state where the evaluation element is fixed to the hot plate stage 12, the evaluation element is heated to 160 ° C., and the shear adhesion is measured in the same manner as described above. Thus, the high temperature adhesion of the solder paste was evaluated. The evaluation results of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 1 as the characteristics of the solder paste in each example. In the table, when the load applied to the joint is 3 kgf (29.4 N) or less and the joint can be removed, the load applied to the joint is 4 kgf or more and 7 kgf or less (19.6 N or less and 68.6 N or more). The case where the joint part could be removed within the range was indicated by Δ, and the part where the joint part did not come off unless a load applied to the joint part was 8 kgf (78.4 N) or more.

上記3種類の評価が全て○であれば総合評価◎、○が2つであれば総合判定○、○が1つの場合は総合判定△、×が1つでもあれば総合判定×とした。   A comprehensive evaluation ◎ if all three types of evaluations were ◯, a comprehensive determination ◯ if there were two ◯, a comprehensive determination Δ if there was one ◯, and a comprehensive determination × if there was even one x.

Figure 2018126787
Figure 2018126787

実施例1において、はんだ粉末の種類は、42Sn−58Bi(表中SBと示した)を用いており、はんだペースト100重量部中、はんだ粉末が80重量部を占めるように使用した。ポリブタジエン変性エポキシ樹脂は、フラックスの重量(はんだペーストのはんだ粉末以外の成分の重量の合計)を100重量部としたときに、その30重量部を占める(30phr)ように使用される。また、ウレタン変性エポキシ樹脂は含まれていない。活性剤および硬化剤は、エポキシ樹脂(ゴム変性エポキシ樹脂は含まない)の重量を100としたとき、それぞれ40重量%および20重量%となるように含まれている。   In Example 1, 42Sn-58Bi (shown as SB in the table) was used as the type of solder powder, and the solder powder was used so that 80 parts by weight of solder paste was 100 parts by weight. The polybutadiene-modified epoxy resin is used so as to occupy 30 parts by weight (30 phr) when the weight of the flux (the total weight of components other than the solder powder of the solder paste) is 100 parts by weight. Further, urethane-modified epoxy resin is not included. The activator and the curing agent are contained so as to be 40% by weight and 20% by weight, respectively, when the weight of the epoxy resin (not including the rubber-modified epoxy resin) is 100.

実施例1の印刷性は、形状にわずかに尖りが認められたため、△とした。実施例1の接合部の密着性が、室温においては14kgfであるところ、160℃においては0.5kgfまで著しく低減されていることから、実施例1は高温における優れたリペア性を有するといえた。   The printability of Example 1 was determined to be Δ because the shape was slightly sharpened. Since the adhesiveness of the joint part of Example 1 was 14 kgf at room temperature, it was remarkably reduced to 0.5 kgf at 160 ° C. Therefore, it can be said that Example 1 has excellent repairability at high temperatures. .

実施例2において、はんだ粉末の種類は、実施例1と同様に42Sn−58Biを用いており、はんだペースト100重量部に対するはんだ比率は82重量%とした。ポリブタジエン変性エポキシ樹脂の割合を15phr、ウレタン変性エポキシ樹脂の割合を5phrとした。活性剤および硬化剤は、エポキシ樹脂の重量に対する比率が、実施例1と同じく、それぞれ40重量%および20重量%とになるように使用した。   In Example 2, the kind of solder powder used was 42Sn-58Bi as in Example 1, and the solder ratio with respect to 100 parts by weight of the solder paste was 82% by weight. The ratio of polybutadiene-modified epoxy resin was 15 phr, and the ratio of urethane-modified epoxy resin was 5 phr. The activator and the curing agent were used so that the ratio to the weight of the epoxy resin was 40% by weight and 20% by weight, respectively, as in Example 1.

実施例2のペーストの印刷性は良好であったため○とした。また、室温密着性は、比較例1のゴム変性エポキシを含まないものに比べて高くなっているが、160℃における密着性が室温密着性に比べて低減されていることから優れたリペア性を有すると言えた。   Since the printability of the paste of Example 2 was good, it was evaluated as “Good”. Moreover, although room temperature adhesiveness is high compared with the thing which does not contain the rubber modification epoxy of the comparative example 1, since the adhesiveness in 160 degreeC is reduced compared with room temperature adhesiveness, it has excellent repair property. I could say I have it.

実施例3〜6、および8〜10についても、はんだペースト100重量部に対するはんだ粉末等の比率を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてはんだペーストを調整した。印刷性や密着性の結果は表1に示されるとおりであった。   For Examples 3 to 6 and 8 to 10, the solder paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the solder powder and the like to 100 parts by weight of the solder paste was changed as shown in Table 1. The printability and adhesion results were as shown in Table 1.

実施例7においては、はんだ粉末の種類を42Sn−57Bi−1.0Ag(表中SBAと示した)とした以外は、実施例3と同じ条件ではんだペーストを調整した。印刷性や密着性の結果は表1に示されるとおりであった。   In Example 7, the solder paste was adjusted under the same conditions as Example 3 except that the type of solder powder was 42Sn-57Bi-1.0Ag (shown as SBA in the table). The printability and adhesion results were as shown in Table 1.

比較例1においては、ゴム変性エポキシ樹脂を用いずにはんだペーストを調整した。はんだペースト100重量部に対するはんだ粉末等の比率は表1に示されるとおりであった。比較例1のはんだペーストの印刷性には特に問題がなかったが、15kgf(147N)を下回る荷重により破損を生じたため室温密着性が×となり、総合判定は×となった。   In Comparative Example 1, a solder paste was prepared without using a rubber-modified epoxy resin. The ratio of solder powder to 100 parts by weight of the solder paste is as shown in Table 1. Although there was no particular problem in the printability of the solder paste of Comparative Example 1, the room temperature adhesion was x because the breakage occurred due to a load below 15 kgf (147 N), and the overall judgment was x.

比較例2において、ポリブタジエン変性エポキシ樹脂を、その割合が50phrとなるように使用し、ウレタン変性エポキシ樹脂を用いずに、はんだ比率が78重量%となるように、はんだペーストを調整した。比較例2のはんだペーストは、尖りが確認され、かつ15kgfを下回る5kgfの荷重により破損を生じたため、印刷性と室温密着性とが×となり、総合判定は×となった。   In Comparative Example 2, a polybutadiene-modified epoxy resin was used so that the ratio was 50 phr, and the solder paste was adjusted so that the solder ratio was 78% by weight without using the urethane-modified epoxy resin. The solder paste of Comparative Example 2 was confirmed to be sharp and was damaged by a load of 5 kgf lower than 15 kgf. Therefore, the printability and the room temperature adhesion were x, and the overall judgment was x.

比較例3において、ウレタン変性エポキシ樹脂を、その割合が40phrとなるように使用し、ポリブタジエン変性エポキシ樹脂を用いずに、はんだ比率が80重量%となるように、はんだペーストを調整した。比較例3のはんだペーストは、尖りが確認されたため、印刷性が×となり、総合判定は×となった。   In Comparative Example 3, the urethane-modified epoxy resin was used so that the ratio became 40 phr, and the solder paste was adjusted so that the solder ratio became 80% by weight without using the polybutadiene-modified epoxy resin. Since the solder paste of Comparative Example 3 was confirmed to be sharp, the printability was x, and the comprehensive judgment was x.

比較例4において、ポリブタジエン変性エポキシ樹脂およびウレタン変性エポキシ樹脂を、フラックス全体の重量に対して、それぞれ30重量%および20重量%となるように使用した。はんだペースト100重量部に対するはんだ粉末等の比率は表1に示されるとおりであった。比較例4のはんだペーストは、尖りが確認されたため、印刷性が×となり、総合判定は×となった。   In Comparative Example 4, the polybutadiene-modified epoxy resin and the urethane-modified epoxy resin were used so as to be 30% by weight and 20% by weight, respectively, with respect to the total weight of the flux. The ratio of solder powder to 100 parts by weight of the solder paste is as shown in Table 1. Since the solder paste of Comparative Example 4 was confirmed to be sharp, the printability was x, and the comprehensive judgment was x.

表1の結果から、エポキシ樹脂、硬化剤、有機酸、及び、はんだ粉末を含むはんだペーストに、ゴム変性エポキシ樹脂を、フラックスの全重量の3重量%〜35重量%含ませることにより、半導体部品の使用温度である室温下において高い密着性を有しながら、高温下で容易に取り外すことが可能な接合部を形成可能な、はんだペーストが得られることが明らかになった。   From the results shown in Table 1, by including 3 wt% to 35 wt% of the rubber-modified epoxy resin in the solder paste containing the epoxy resin, the curing agent, the organic acid, and the solder powder, the semiconductor component It has been clarified that a solder paste can be obtained that can form a joint that can be easily removed at a high temperature while having high adhesion at room temperature, which is the temperature of use.

より詳細には、ゴム変性エポキシ樹脂が、ブタジエン骨格を含有しているエポキシ樹脂であり、全フラックス中に2重量%〜30重量%含まれている場合には、チップ部品の密着強度は、樹脂フラックスのTg以上での高温域では、ゴム変性エポキシ樹脂を含まないはんだペーストと比べて、低くなることが判明した。また、ゴム変性エポキシ樹脂が、ウレタン骨格を含有しているエポキシ樹脂であり、全フラックス中に1重量%〜20重量%含まれている場合には、チップ部品の密着強度は、室温でゴム変性エポキシ樹脂を含まないはんだペーストと比べて、高くなることが判明した。   More specifically, when the rubber-modified epoxy resin is an epoxy resin containing a butadiene skeleton and is contained in 2% to 30% by weight in the total flux, the adhesion strength of the chip component is the resin. It has been found that the temperature is lower in the high temperature region above the Tg of the flux as compared with the solder paste not containing the rubber-modified epoxy resin. Further, when the rubber-modified epoxy resin is an epoxy resin containing a urethane skeleton and is contained in 1% to 20% by weight in the total flux, the adhesion strength of the chip component is rubber-modified at room temperature. It was found to be higher than the solder paste that does not contain epoxy resin.

また更には、ゴム変性エポキシ樹脂として、ブタジエン骨格を含有しているエポキシ樹脂とウレタン骨格を含有しているエポキシ樹脂の両方を含むものについても、密着性の向上が見られた。より詳細には、ブタジエン骨格を含有しているエポキシ樹脂が、全フラックス中に2重量%〜20重量%含まれ、ウレタン骨格を含有しているエポキシ樹脂全フラックス中に1重量%〜15重量%含まれるはんだペーストは、樹脂フラックスのTg以上での高温域では、ゴム変性エポキシ樹脂を含まないはんだペーストと比べて低い密着性を示し、室温ではゴム変性エポキシ樹脂を含まないはんだペーストと比べて高い密着性を示し、室温の高密着と、高温での低密着の両立が可能であることが判明した。   Furthermore, as a rubber-modified epoxy resin, an improvement in adhesion was also observed for those containing both an epoxy resin containing a butadiene skeleton and an epoxy resin containing a urethane skeleton. More specifically, the epoxy resin containing a butadiene skeleton is contained in an amount of 2 to 20% by weight in the total flux, and 1 to 15% by weight in the total epoxy resin flux containing a urethane skeleton. The solder paste contained shows lower adhesion than the solder paste not containing the rubber-modified epoxy resin in the high temperature range above the Tg of the resin flux, and higher than the solder paste not containing the rubber-modified epoxy resin at room temperature. It has been shown that it can exhibit both high adhesion at room temperature and low adhesion at high temperatures.

本発明のはんだペースト及び実装構造体は、電気/電子回路形成技術の分野において、広範な用途に使用できる。例えば、CCD素子、フォログラム素子、チップ部品等の電子部品の接続用およびそれらを基板に接合する用途に用いることができ、これらの素子、部品、または基板を内蔵する製品、例えば、DVD、携帯電話、ポータブルAV機器、デジタルカメラ等に使用することができる。   The solder paste and mounting structure of the present invention can be used in a wide range of applications in the field of electric / electronic circuit formation technology. For example, it can be used for connecting electronic parts such as CCD elements, holographic elements, chip parts and the like and joining them to a substrate. Products incorporating these elements, components, or substrates, such as DVDs, mobile phones, etc. It can be used for portable AV devices, digital cameras, and the like.

1 回路基板
2 電極
3 回路基板
4 電極
5 はんだバンプ
6a エポキシ樹脂
6b 補強部
7 はんだペースト
8 乾燥機
9 導電部
10 チップ部品
11 せん断冶具
12 ホットプレートステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Circuit board 2 Electrode 3 Circuit board 4 Electrode 5 Solder bump 6a Epoxy resin 6b Reinforcement part 7 Solder paste 8 Dryer 9 Conductive part 10 Chip component 11 Shearing jig 12 Hot plate stage

Claims (8)

はんだ粉末とフラックスとで構成されたはんだペーストであって、前記フラックスには、エポキシ樹脂、硬化剤、ゴム変性エポキシ樹脂、及び有機酸が含まれ、前記ゴム変性エポキシ樹脂が、前記フラックスの全重量に対して3重量%〜35重量%の割合で含まれる、はんだペースト。   A solder paste composed of solder powder and a flux, wherein the flux includes an epoxy resin, a curing agent, a rubber-modified epoxy resin, and an organic acid, and the rubber-modified epoxy resin is a total weight of the flux. Solder paste, contained in a proportion of 3% to 35% by weight. 前記ゴム変性エポキシ樹脂は、前記フラックスの全重量に対して1重量%〜20重量%の割合で、ウレタン骨格を有するエポキシ樹脂を含む、請求項1に記載のはんだペースト。   2. The solder paste according to claim 1, wherein the rubber-modified epoxy resin includes an epoxy resin having a urethane skeleton at a ratio of 1 wt% to 20 wt% with respect to the total weight of the flux. 前記ゴム変性エポキシ樹脂は、前記フラックスの全重量に対して2重量%〜30重量%の割合で、ブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂を含む、請求項1に記載のはんだペースト。   2. The solder paste according to claim 1, wherein the rubber-modified epoxy resin contains an epoxy resin having a butadiene skeleton at a ratio of 2 wt% to 30 wt% with respect to the total weight of the flux. 前記ゴム変性エポキシ樹脂は、前記フラックスの全重量に対して2重量%〜20重量%の割合でブタジエン骨格を有するエポキシ樹脂を含み、1重量%〜15重量%の割合でウレタン骨格を有するエポキシ樹脂を含む、請求項1に記載のはんだペースト。   The rubber-modified epoxy resin includes an epoxy resin having a butadiene skeleton at a ratio of 2% by weight to 20% by weight with respect to the total weight of the flux, and an epoxy resin having a urethane skeleton at a ratio of 1% by weight to 15% by weight. The solder paste according to claim 1, comprising: 前記はんだ粉末は、22重量%〜68重量%のBiと0重量%〜2重量%のAgと、0重量%〜73重量%のInとを含み、残部がSnである、請求項1〜4の何れか1項に記載のはんだペースト。   The solder powder contains 22 wt% to 68 wt% Bi, 0 wt% to 2 wt% Ag, and 0 wt% to 73 wt% In, with the balance being Sn. The solder paste according to any one of the above. 回路基板に、請求項2または4に記載のはんだペーストを用いて部品を実装した実装構造体であって、室温における前記部品と前記回路基板との密着強度が、前記ゴム変性エポキシ樹脂を含まないはんだペーストと用いた場合と比べて高くなっている、実装構造体。   A mounting structure in which a component is mounted on a circuit board using the solder paste according to claim 2 or 4, wherein the adhesion strength between the component and the circuit board at room temperature does not include the rubber-modified epoxy resin. Mounting structure that is higher than when used with solder paste. 回路基板に、請求項3または4に記載のはんだペーストを用いて部品を実装した実装構造体であって、前記フラックスのガラス転移温度以上の高温域における前記部品と前記回路基板との密着強度が、前記ゴム変性エポキシ樹脂を含まないはんだペーストを用いた場合と比べて低減されている、実装構造体。   A mounting structure in which a component is mounted on a circuit board using the solder paste according to claim 3 or 4, wherein the adhesion strength between the component and the circuit board in a high temperature region above the glass transition temperature of the flux is The mounting structure is reduced as compared with the case where the solder paste not containing the rubber-modified epoxy resin is used. 回路基板に、請求項1〜5の何れか1項に記載のはんだペーストを用いて部品を実装した実装構造体であって、前記部品と前記回路基板とが金属接合された導電部と、前記導電部の周囲が前記フラックスの硬化物で覆われることにより形成された補強部とを備える、実装構造体。   A mounting structure in which a component is mounted on a circuit board using the solder paste according to any one of claims 1 to 5, wherein the component and the circuit board are metal-bonded, and the conductive portion, A mounting structure comprising: a reinforcing portion formed by covering the periphery of the conductive portion with a cured product of the flux.
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