JP2020089897A - Solder paste and mounting structure - Google Patents

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JP2020089897A JP2018226444A JP2018226444A JP2020089897A JP 2020089897 A JP2020089897 A JP 2020089897A JP 2018226444 A JP2018226444 A JP 2018226444A JP 2018226444 A JP2018226444 A JP 2018226444A JP 2020089897 A JP2020089897 A JP 2020089897A
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康寛 鈴木
Yasuhiro Suzuki
康寛 鈴木
日野 裕久
Hirohisa Hino
裕久 日野
繁 山津
Shigeru Yamatsu
繁 山津
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Abstract

To provide a solder paste which can be applied for even solder connection which requires a high melting point and has excellent coating workability, high adhesion and excellent solder connection reliability, and a mounting structure in which an electronic component is mounted by use of the solder paste.SOLUTION: A solder paste contains solder powder and flux, the flux contains an epoxy resin, a phenol resin, a benzoxazine compound and an activator, the phenol resin is contained at a ratio less than 58.9% by mass to total mass of the flux, and the activator is contained at a ratio more than 1.3% by mass to total mass of the flux. A mounting structure, in which an electronic component is mounted on a circuit board by use of the solder paste, comprises a conductive part in which the electronic component and the circuit board are metal-joined, and a reinforcement part which is formed in sucha manner that a circumference of the conductive part is covered with the hardened flux.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、主として回路基板に半導体部品または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および実装構造体に関するものである。 The present invention mainly relates to a solder paste containing a epoxy component as a flux component among solder pastes used for soldering semiconductor components or electronic components to a circuit board, and a mounting structure.

近年、携帯電話またはPDA(Personal Digital Assistant)など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)またはCSP(Chip Scale 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)では、そのリード部分において、衝撃を吸収する。しかし、衝撃を緩和するリードを持たないBGAまたはCSPなどでは、耐衝撃信頼性を確保することが重要となってきている。特に、近年の導体デバイスの高機能化やハイパワー化に伴い、耐ヒートサイクル性や耐熱性が重要になってきている。車載用途では、厳しい耐振動性やエンジンルール内への半導体デバイスの搭載による耐熱性が必要となる。そのため、デバイス実装での高いはんだ接続信頼性が必須となってきており、それを実現できる構造的な手法およびはんだ材料が望まれている。 In recent years, mobile devices such as mobile phones and PDAs (Personal Digital Assistants) are becoming smaller and more sophisticated. As a mounting technique capable of coping with this, a mounting structure such as BGA (Ball Grid Array) or CSP (Chip Scale Package) is often used. Mobile devices are easily exposed to mechanical loads such as drop impact. In the QFP (Quad Flat Package), the lead portion absorbs impact. However, it is becoming important to secure impact resistance reliability in BGA or CSP which does not have a lead for cushioning impact. In particular, heat cycle resistance and heat resistance have become important with the recent trend toward higher functionality and higher power of conductor devices. For automotive applications, strict vibration resistance and heat resistance due to the mounting of semiconductor devices within the engine rules are required. Therefore, high solder connection reliability in device mounting has become essential, and a structural method and a solder material that can realize it are desired.

はんだの接続信頼性を高める構造的な手法として、BGAやCSPの実装に、アンダーフィル材を用いることが行われている。アンダーフィル材を用いた実装構造とは、電子部品と回路基板との間をはんだボール(例えばSn−Ag−Cu系はんだボール)の溶解で接続し、そのはんだの周囲をエポキシ樹脂などで充填する手法である。アンダーフィルを施した電子部品は、はんだの周囲が樹脂で覆われていることによって、熱膨張および収縮や振動および落下ストレスなどの外力を、はんだに集中させずに周囲の樹脂に分散させることができる。そのため、高い接続信頼性を発揮させることができる。しかしながら、かかる実装方法は、毛細管の力でアンダーフィル材を数十ミクロン程の電子部品と回路基板との隙間へ充填する必要がある。そのために、1デバイス当たりの実装時間が長くなる。しかも、充填後、アンダーフィル材を熱硬化させるため、さらにプロセスが長くなり、それに伴いコストも嵩んでしまう。 As a structural method for improving solder connection reliability, an underfill material is used for mounting BGA and CSP. In the mounting structure using the underfill material, the electronic component and the circuit board are connected by melting solder balls (for example, Sn—Ag—Cu solder balls), and the periphery of the solder is filled with epoxy resin or the like. It is a technique. The underfilled electronic parts are covered with resin around the solder, which allows external forces such as thermal expansion and contraction, vibration, and drop stress to be dispersed in the surrounding resin instead of being concentrated on the solder. it can. Therefore, high connection reliability can be exhibited. However, in such a mounting method, it is necessary to fill the gap between the electronic component and the circuit board of about several tens of microns with the underfill material by the force of the capillary tube. Therefore, the mounting time per device becomes long. Moreover, since the underfill material is thermally cured after the filling, the process is further lengthened and the cost is increased accordingly.

そこで、さらなる対策として、フラックスに熱硬化性樹脂を含むはんだペースト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(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, as a further measure, a semiconductor mounting structure using a solder paste containing a thermosetting resin for the flux and a method for manufacturing the same have been proposed (for example, refer to Patent Document 1).

熱硬化性樹脂を含むはんだペースト(以下、単にはんだペーストともいう)は、加熱してはんだが溶融接続する工程で、フラックス中に含まれる樹脂とはんだが分離して、はんだの周辺を樹脂が覆う補強構造を形成し得る。その補強の結果、はんだの接続部の強度を高くすることが可能になる。 A solder paste containing a thermosetting resin (hereinafter, also simply referred to as a solder paste) separates the resin contained in the flux from the solder in the process of heating and melting and connecting the solder, and the resin covers the periphery of the solder. A reinforcing structure may be formed. As a result of the reinforcement, it becomes possible to increase the strength of the solder connection portion.

はんだペーストを用いた実装工程では、メタルマスクを用いて回路基板の配線電極などを所定の位置に印刷後、リフロー炉で加熱される。その際、フラックスによって、はんだ付けされる金属表面の酸化膜およびはんだ粉末の表面の酸化膜を還元反応で化学的に除去する作用、すなわちフラックス作用が働き、はんだの溶融接続が可能となる。その後、引き続きエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の硬化が進み、回路基板の配線電極と電子部品の接合および樹脂での補強が、1回の加熱リフロー工程で行われる。 In the mounting process using the solder paste, the wiring electrodes of the circuit board are printed at predetermined positions using a metal mask, and then heated in a reflow oven. At that time, the flux acts to chemically remove 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, to act as a flux, thereby enabling the melt connection of the solder. Then, the thermosetting resin such as epoxy resin is further cured, and the wiring electrode of the circuit board and the electronic component are bonded and the resin is reinforced in one heating reflow process.

一方、はんだ材料として、従来は代表的にPb共晶はんだが利用されていたが、昨今では環境への配慮から鉛フリーはんだが利用されている。例えば、鉛フリーはんだには、Sn−Bi系はんだ、Sn−Ag−Cu系はんだ(以下、単にSACはんだともいう)、Sn−Cu系はんだなどがある。SACはんだなどを用いた実装では、高接続信頼性の実現の対策として、金属組成の異なるIn入りのはんだなども実用化されてきている。SACはんだは、その代表格として、SAC305(Sn−3.0Ag−0.5Cu)はんだ(以下、単にSAC305はんだともいう)およびより銀比率の低いSAC105(Sn−1.0Ag−0.5Cu)はんだ(銀比率1%)(以下、単にSAC105はんだともいう)が検討されて、徐々に実用化されてきている。 On the other hand, as a solder material, Pb eutectic solder has conventionally been typically used, but nowadays lead-free solder is used in consideration of the environment. For example, lead-free solders include Sn-Bi solders, Sn-Ag-Cu solders (hereinafter also simply referred to as SAC solders), Sn-Cu solders, and the like. In mounting using SAC solder or the like, In-containing solder having a different metal composition has been put into practical use as a measure for achieving high connection reliability. Typical examples of the SAC solder include SAC305 (Sn-3.0Ag-0.5Cu) solder (hereinafter also simply referred to as SAC305 solder) and SAC105 (Sn-1.0Ag-0.5Cu) solder having a lower silver ratio. (Silver ratio 1%) (hereinafter, also simply referred to as SAC105 solder) has been studied and gradually put into practical use.

特許第5204241号公報Japanese Patent No. 5204241

前述したように、フラックスに熱硬化性樹脂を含むはんだペーストによると、プロセスの遅延およびコストの問題が生じることなく、樹脂で形成された補強構造によって接続信頼性を高めることができる。しかしながら、このようなはんだペーストで実用化されているものは、特許文献1に示されるような、Sn−Bi系はんだなどの低融点はんだを用いたものである。例えば、SACはんだなどの高融点はんだを用いた熱硬化性樹脂を含むはんだペーストは、ほとんど実用化されていない。 As described above, according to the solder paste containing the thermosetting resin in the flux, the connection reliability can be improved by the reinforcing structure formed of the resin without causing the problems of the process delay and the cost. However, what has been put into practical use as such a solder paste is one that uses a low melting point solder such as Sn—Bi solder as shown in Patent Document 1. For example, a solder paste containing a thermosetting resin using a high melting point solder such as SAC solder has hardly been put into practical use.

具体的には、特許文献1に示されているような低融点のSn−Bi系はんだであれば、融点が約139℃であるため、はんだが溶融した後に、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂の硬化が起こる。そのため、はんだ接合部分(導電部)および樹脂補強部分を好適に形成することが可能である。一方、例えば、融点が約219℃であるSAC305はんだをリフロープロファイルにおいて十分に溶融させるためには、実装のリフロー炉のピーク温度を240〜260℃まで上げる必要がある。一般的に、はんだペーストのフラックス中の熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂は、通常100〜150℃で硬化反応を開始する。そのため、リフロープロファイルにおいて、はんだペースト中に分散しているはんだ粒子が溶融して凝集する前に、エポキシ樹脂が硬化を始めて増粘してしまい、はんだ接合部分等の好適な形成が困難となる。さらに、エポキシ樹脂は、200℃付近の高い温度では、150℃付近の温度と比べて非常に硬化速度が速く、短時間で固化してしまう。そのため、特に高融点のはんだの場合、熱硬化性樹脂を含むはんだペーストでのはんだ接合部分および樹脂補強部分の形成は、非常に困難となってしまう。 Specifically, in the case of Sn—Bi solder having a low melting point as shown in Patent Document 1, since the melting point is about 139° C., the epoxy resin, which is a thermosetting resin after the solder is melted Hardening occurs. Therefore, the solder joint portion (conductive portion) and the resin reinforcing portion can be preferably formed. On the other hand, for example, in order to sufficiently melt the SAC305 solder having a melting point of about 219° C. in the reflow profile, it is necessary to raise the peak temperature of the mounting reflow furnace to 240 to 260° C. Generally, the epoxy resin, which is a thermosetting resin in the flux of the solder paste, usually starts the curing reaction at 100 to 150°C. Therefore, in the reflow profile, before the solder particles dispersed in the solder paste are melted and aggregated, the epoxy resin starts to harden and thickens, which makes it difficult to suitably form a solder joint portion or the like. Further, the epoxy resin has a very high curing speed at a high temperature of around 200° C. as compared with a temperature of around 150° C., and is solidified in a short time. Therefore, particularly in the case of solder having a high melting point, it becomes very difficult to form the solder joint portion and the resin reinforcing portion with the solder paste containing the thermosetting resin.

このように、たとえ高融点を通るリフロープロファイルを行っても、はんだ接合部分および樹脂補強部分を好適に形成することができるはんだペーストが望まれている。 As described above, there is a demand for a solder paste capable of suitably forming a solder joint portion and a resin reinforcing portion even if a reflow profile that passes through a high melting point is performed.

そこで、本発明は、高融点を要するはんだ接続にも適用することができ、かつ優れた塗布作業性、高い密着性および優れたはんだ接続信頼性を有するはんだペーストおよびそれを用いて電子部品を実装した実装構造体を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can be applied to a solder connection requiring a high melting point, and has a solder paste having excellent coating workability, high adhesion, and excellent solder connection reliability, and an electronic component mounted using the same. The purpose of the present invention is to provide a mounting structure.

一般的に利用される硬化促進剤を含ませず、エポキシ樹脂とフェノール樹脂とのみを含む混合物を、例えば約240℃程度の高温で1時間加熱しても、樹脂硬化はほとんど進まない。しかし、該混合物に適量のベンゾオキサジン化合物を加えることによって、約240℃程度の高温かつ数分程度の短時間で、樹脂硬化が起こることが分かった。また、フラックス作用を働かせるために、ベンゾオキサジン化合物を加えた該混合物にさらに適量の活性剤を加えることによって、好適なはんだペーストが得られることが分かった。 Even if a mixture containing only the epoxy resin and the phenol resin, which does not contain a commonly used curing accelerator, is heated at a high temperature of about 240° C. for 1 hour, the resin curing hardly progresses. However, it was found that by adding an appropriate amount of the benzoxazine compound to the mixture, resin curing occurs at a high temperature of about 240° C. and a short time of about several minutes. Further, it has been found that a suitable solder paste can be obtained by further adding an appropriate amount of activator to the mixture containing the benzoxazine compound in order to exert the flux effect.

本発明の第1の要旨によれば、はんだ粉末とフラックスとを含むはんだペーストであって、
前記フラックスは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン化合物および活性剤を含み、
前記フェノール樹脂は、前記フラックスの全質量に対して、58.9質量%未満の割合で含まれ、
前記活性剤は、前記フラックスの全質量に対して、1.3質量%より大きい割合で含まれる、
はんだペーストが提供される。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a solder paste containing a solder powder and a flux,
The flux contains an epoxy resin, a phenol resin, a benzoxazine compound and an activator,
The phenol resin is contained in a ratio of less than 58.9% by mass with respect to the total mass of the flux,
The activator is contained in a ratio of more than 1.3% by mass based on the total mass of the flux,
Solder paste is provided.

本発明の第1の要旨の1つの態様において、前記はんだ粉末は、融点が200℃以上の、Sn−Ag−Cu系はんだまたはSn−Cu系はんだであり得る。 In one aspect of the first aspect of the present invention, the solder powder may be Sn—Ag—Cu based solder or Sn—Cu based solder having a melting point of 200° C. or higher.

本発明の第1の要旨の1つの態様において、前記エポキシ樹脂は、前記フラックスの全質量に対して、20質量%以上60質量%以下の割合で含まれ、
前記フェノール樹脂は、前記フラックスの全質量に対して、10質量%以上40質量%以下の割合で含まれ、
前記ベンゾオキサジン化合物は、前記フラックスの全質量に対して、5質量%以上30質量%以下の割合で含まれ、
前記活性剤は、前記フラックスの全質量に対して、3質量%以上40質量%以下の割合で含まれ得る。
In one aspect of the first aspect of the present invention, the epoxy resin is contained in a proportion of 20% by mass or more and 60% by mass or less based on the total mass of the flux,
The phenol resin is contained in a proportion of 10% by mass or more and 40% by mass or less based on the total mass of the flux,
The benzoxazine compound is contained in a proportion of 5% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total mass of the flux,
The activator may be included in a ratio of 3% by mass or more and 40% by mass or less based on the total mass of the flux.

本発明の第1の要旨の1つの態様において、前記活性剤は、有機酸であり得る。 In one aspect of the first aspect of the present invention, the activator may be an organic acid.

本発明の第1の要旨の上記態様において、前記有機酸は、融点が130℃以上220℃以下であり得る。 In the aspect of the first aspect of the present invention, the organic acid may have a melting point of 130°C or higher and 220°C or lower.

本発明の第1の要旨の1つの態様において、前記フェノール樹脂は、軟化点が60℃以上110℃以下、水酸基当量が70g/eq以上150g/eq以下のフェノールノボラック樹脂であり得る。 In one aspect of the first aspect of the present invention, the phenol resin may be a phenol novolac resin having a softening point of 60° C. or higher and 110° C. or lower and a hydroxyl equivalent of 70 g/eq or higher and 150 g/eq or lower.

本発明の第1の要旨の1つの態様において、前記ベンゾオキサジン化合物は、分子内に複数のオキサジン環をもつ多価オキサジンであり得る。 In one aspect of the first aspect of the present invention, the benzoxazine compound may be a polyvalent oxazine having a plurality of oxazine rings in the molecule.

本発明の第1の要旨の1つの態様において、前記はんだ粉末は、該はんだペーストの全質量に対して、50質量%以上95質量%以下の割合で含まれ得る。 In one aspect of the first aspect of the present invention, the solder powder may be contained in a ratio of 50% by mass or more and 95% by mass or less with respect to the total mass of the solder paste.

本発明の第2の要旨によれば、回路基板に、上記第1の要旨の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、
実装構造体が提供される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a mounting structure in which an electronic component is mounted on a circuit board using the solder paste according to the first aspect,
A conductive portion in which the electronic component and the circuit board are metal-bonded, and a reinforcing portion formed by covering the periphery of the conductive portion with a cured product of the flux,
A mounting structure is provided.

本発明のはんだペーストによれば、高融点を要するはんだ接続にも適用することができ、かつ優れた塗布作業性、高い密着性および優れたはんだ接続信頼性を有する。 The solder paste of the present invention can be applied to solder connection requiring a high melting point, and has excellent coating workability, high adhesion, and excellent solder connection reliability.

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のはんだ接合部分の断面図である。It is sectional drawing of the solder joint 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 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 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 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密着力測定方法を示した断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which showed the shear adhesive force measuring method of a chip component.

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.

本発明の実施の形態におけるはんだペーストは、はんだ粉末とフラックスとを含む。図1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CSPのはんだ接合部分の断面図である。図1に示すように、CSP基板1に設けた電極2と回路基板3に設けた電極4との間が、はんだボールの溶融部分とはんだ粉末由来の部分とから構成される導電部5で金属的に接合され、その周囲がフラックス由来の硬化後の固体エポキシ樹脂である補強部6bで補強された構造となっている。 The solder paste in the embodiment of the present invention includes solder powder and flux. FIG. 1 is a sectional view of a solder joint portion of a CSP joined by using a solder paste according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, between the electrode 2 provided on the CSP substrate 1 and the electrode 4 provided on the circuit substrate 3 is a conductive portion 5 composed of a molten portion of the solder ball and a portion derived from the solder powder. Are joined together, and the periphery thereof is reinforced by a reinforcing portion 6b which is a solid epoxy resin after curing derived from flux.

本発明の実施の形態におけるはんだペーストの組成について、以下、詳細に説明する。 The composition of the solder paste in the embodiment of the present invention will be described in detail below.

本発明の実施の形態におけるはんだペーストは、はんだ粉末とフラックスとを含み、必要に応じてその他の成分を含んでもよい。フラックスは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン化合物および活性剤を含む。 The solder paste according to the embodiment of the present invention contains solder powder and flux, and may contain other components as necessary. The flux contains an epoxy resin, a phenolic resin, a benzoxazine compound and an activator.

<フラックス>
本発明の実施の形態におけるはんだペースト中のフラックスには、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン化合物および活性剤が含まれる。はんだペーストの全質量に対するフラックスの量は、好ましくは1質量%以上65質量%以下、より好ましくは1質量%以上55質量%以下、さらに好ましくは5質量%以上50質量%以下の範囲にある。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、接合部分の高い接続信頼性とペーストの優れた印刷作業性および安定した導電性を効果的に実現することができる。以下に、フラックスに含まれる各必須成分についてさらに詳細に記載する。
<Flux>
The flux in the solder paste according to the embodiment of the present invention contains an epoxy resin, a phenol resin, a benzoxazine compound and an activator. The amount of the flux with respect to the total mass of the solder paste is preferably 1% by mass or more and 65% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 55% by mass or less, and further preferably 5% by mass or more and 50% by mass or less. When the content of the flux in the solder paste of the present invention is within the above range, it is possible to effectively realize high connection reliability of the joint portion, excellent printing workability of the paste, and stable conductivity. Hereinafter, each essential component contained in the 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う。本発明の実施の形態においてフラックスに含まれるエポキシ樹脂(ベースエポキシ樹脂)は、常温で液状のものである。このようなエポキシ樹脂を配合することで、はんだ粒子などの他の成分を容易に分散することができる。本明細書において「常温で液状」とは、大気圧下での5℃以上28℃以下の温度範囲、特に室温20℃前後において流動性を持つことを意味する。あるいは、常温では固体のエポキシ樹脂を液体のエポキシ樹脂と混合することで液体化したり、反応性エポキシ希釈材や溶剤を添加することで液状化してもよい。
(Epoxy resin)
Epoxy resin generally refers to a thermosetting resin that has an epoxy group in its structure and can be cured by heating. In the embodiment of the present invention, the epoxy resin (base epoxy resin) contained in the flux is liquid at room temperature. By blending such an epoxy resin, other components such as solder particles can be easily dispersed. In the present specification, "liquid at normal temperature" means that the material has fluidity in a temperature range of 5°C or more and 28°C or less under atmospheric pressure, particularly around 20°C at room temperature. Alternatively, at normal temperature, a solid epoxy resin may be liquefied by mixing with a liquid epoxy resin, or may be liquefied by adding a reactive epoxy diluent or solvent.

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つ以上有するものであれば、その分子量および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またはオレフィン酸化型(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、または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。具体的に市販されている商品として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱ケミカル(株)製:品番jER828)およびビスフェノールF型エポキシ樹脂(三菱ケミカル(株)製:品番jER806)などを挙げることができる。 The epoxy resin which is liquid at room temperature is not particularly limited in its molecular weight and molecular structure as long as it has two or more epoxy groups in one molecule, and various resins 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 A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin or other bisphenol type epoxy resin, hydrogenated bisphenol A type epoxy resin, hydrogenated bisphenol F type epoxy resin or other hydrogenated bisphenol type epoxy resin, 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 resin and hydrogenated bisphenol-type epoxy resin are preferable as the liquid epoxy resin at room temperature in view of lowering the viscosity of the liquid epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and improving the physical properties of the cured product. Specific examples of commercially available products include a bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: product number jER828) and a bisphenol F type epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: product number jER806).

エポキシ樹脂は、フラックスの全質量に対して、好ましくは10質量%以上90質量%以下、より好ましくは20質量%以上70質量%以下、さらに好ましくは20質量%以上60質量%以下の割合で含ま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、接合部分の接続信頼性を効果的に向上させることができる。 The epoxy resin is contained in a proportion of preferably 10% by mass or more and 90% by mass or less, more preferably 20% by mass or more and 70% by mass or less, and further preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less with respect to the total mass of the flux. Preferably. When the content of the epoxy resin in the flux of the present invention is within the above range, the connection reliability of the joint portion can be effectively improved.

(フェノール樹脂)
フェノール樹脂は、エポキシ樹脂のエポキシ基と反応し得るフェノール性水酸基を分子中に2個以上有するものであれば、特に制限されない。例えば、ビスフェノールA、フェノールノボラック、またはクレゾールノボラック等の、フェノール性水酸基を分子内に2個以上有する多官能フェノール類を挙げることができる。特に、分子中に2個以上存在するフェノール性水酸基のエポキシ樹脂などの他の成分への溶解性の点から、該フェノール樹脂は、好ましくは、軟化点が60℃以上110℃以下、水酸基当量が70g/eq以上150g/eq以下である。本開示において、軟化点とはフェノール樹脂が温度の上昇によって軟化し、変形を始めるときの温度をいい、環球式軟化点測定法を用いて計測した温度を指す。さらに、本開示において、水酸基当量とは、JIS K 0070に準拠した中和滴定法によって測定した数値を指す。具体的に市販されている商品として、例えば、フェノールノボラック樹脂(明和化成(株)製:品番HF−1M)、フェノールアラルキル樹脂(明和化成(株)製:品番MEH−7800)、およびビフェニルアラルキル樹脂(明和化成(株)製:品番MEH−7851SS)などを挙げることができる。フェノール樹脂の形態は、固体でも液体でもよい。さらに、フェノール性水酸基が分子中に1個しかないフェノール樹脂を併用することも可能である。
(Phenolic resin)
The phenol resin is not particularly limited as long as it has two or more phenolic hydroxyl groups capable of reacting with the epoxy groups of the epoxy resin in the molecule. Examples thereof include polyfunctional phenols having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule, such as bisphenol A, phenol novolac, and cresol novolac. In particular, from the viewpoint of the solubility of two or more phenolic hydroxyl groups present in the molecule in other components such as epoxy resin, the phenol resin preferably has a softening point of 60° C. or more and 110° C. or less, and a hydroxyl group equivalent. It is 70 g/eq or more and 150 g/eq or less. In the present disclosure, the softening point refers to a temperature at which a phenol resin is softened by an increase in temperature and starts to deform, and refers to a temperature measured using a ring and ball softening point measuring method. Further, in the present disclosure, the hydroxyl group equivalent refers to a numerical value measured by the neutralization titration method based on JIS K0070. Specific commercially available products include, for example, phenol novolac resin (manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.: product number HF-1M), phenol aralkyl resin (manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.: product number MEH-7800), and biphenylaralkyl resin. (Maywa Kasei Co., Ltd. product number MEH-7851SS). The form of the phenol resin may be solid or liquid. Further, it is also possible to use a phenol resin having only one phenolic hydroxyl group in the molecule.

フェノール樹脂は、フラックスの全質量に対して、58.9質量%未満の割合で含まれる。含有量の下限は、特に制限されないが、フェノール樹脂は、フラックスの全質量に対して、好ましくは10質量%以上58.9質量%未満、より好ましくは10質量%以上50質量%以下、さらに好ましくは10質量%以上40質量%以下の割合で含まれる。フェノール樹脂の割合をこのような特定の範囲内の割合とすることによって、適切な粘度とすることができ、樹脂の硬化反応を適切に進めることができる。 The phenol resin is contained in a ratio of less than 58.9% by mass with respect to the total mass of the flux. The lower limit of the content is not particularly limited, but the phenol resin is preferably 10% by mass or more and less than 58.9% by mass, more preferably 10% by mass or more and 50% by mass or less, and further preferably, the total mass of the flux. Is contained in a proportion of 10% by mass or more and 40% by mass or less. By setting the proportion of the phenol resin within such a specific range, it is possible to obtain an appropriate viscosity and the curing reaction of the resin can proceed appropriately.

(ベンゾオキサジン化合物)
ベンゾオキサジン化合物は、ジヒドロベンゾオキサジン環を含有する化合物であれば、特に限定されない。例えば、各種のフェノール、アミンおよびホルムアルデヒドなどから合成することが可能である。
(Benzoxazine compound)
The benzoxazine compound is not particularly limited as long as it is a compound containing a dihydrobenzoxazine ring. For example, it can be synthesized from various phenols, amines and formaldehyde.

ベンゾオキサジン化合物は、常態下では、ジヒドロベンゾオキサジン環は化学的に安定であり、重合反応は進まない。しかし、約170℃以上に加熱することで、ジヒドロベンゾオキサジン環が開環して、フェノール性水酸基と塩基性アミノ基とからなるジアミノジフェニル構造を有するポリベンゾオキサジン化合物に変異する。この開環によって形成されたジアミノジフェニル構造に存在する塩基性アミノ基が、前述のエポキシ樹脂と前述のフェノール樹脂との、高温におけるはんだ粉末の融点(例えばSACはんだの場合、約219℃)以上での反応を促進し、硬化促進剤として働くことによって、はんだ溶融後に樹脂硬化を加速するものと考えられる。加えて、ベンゾオキサジン化合物のジヒドロベンゾオキサジン環は、170℃になるまで開環することはなく、従って、エポキシ樹脂とフェノール樹脂との反応も進まないため、後述するようなはんだの溶融および凝集を阻害しない。加えて、開環後、フェノール性水酸基は、副生成物を生じることなく自己重合したり、前述のエポキシ樹脂等と反応し得る。このように、はんだ溶融後には、ジヒドロベンゾオキサジン環の開環によって、フラックスは急激に反応することになる。 In the benzoxazine compound, the dihydrobenzoxazine ring is chemically stable under normal conditions, and the polymerization reaction does not proceed. However, by heating to about 170° C. or higher, the dihydrobenzoxazine ring is opened and mutated to a polybenzoxazine compound having a diaminodiphenyl structure composed of a phenolic hydroxyl group and a basic amino group. The basic amino group present in the diaminodiphenyl structure formed by this ring opening is higher than the melting point of the solder powder at a high temperature (for example, about 219° C. in the case of SAC solder) between the above epoxy resin and the above phenol resin. It is considered that the resin hardening is accelerated after the solder is melted by accelerating the reaction of (1) and acting as a hardening accelerator. In addition, the dihydrobenzoxazine ring of the benzoxazine compound does not open until it reaches 170° C. Therefore, the reaction between the epoxy resin and the phenol resin does not proceed, so that the melting and agglomeration of the solder as described later is prevented. Do not block. In addition, after ring-opening, the phenolic hydroxyl group can self-polymerize without reacting with by-products or react with the above-mentioned epoxy resin or the like. As described above, after the solder is melted, the flux reacts rapidly due to the opening of the dihydrobenzoxazine ring.

ここで、例えば、ベンゾオキサジン化合物とエポキシ樹脂とを主体とした組成物に、硬化促進剤とフェノール樹脂とを添加することで、樹脂の反応温度を約150℃以下の低温域に下げることができる技術については、例えば特開2000−248151号公報および特開2002−047391号公報に開示されている。該技術を本実施の形態のはんだペーストに適用すると、樹脂の硬化温度が低くなり、高融点まで達する前に増粘してしまい、後述のはんだの溶融および凝集を阻害してしまうことになる。しかし、本発明の実施の形態のはんだペーストによると、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂を主体として、その他適切な量においてベンゾオキサジン化合物(および活性剤)を含んでいるため、高融点まで達する前に増粘することなく、優れたはんだ接続を行うことができる。 Here, for example, the reaction temperature of the resin can be lowered to a low temperature range of about 150° C. or lower by adding the curing accelerator and the phenol resin to the composition mainly containing the benzoxazine compound and the epoxy resin. The technology is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-248151 and 2002-047391. When this technique is applied to the solder paste of the present embodiment, the curing temperature of the resin becomes low, and the viscosity increases before reaching the high melting point, which hinders the melting and agglomeration of the solder described later. However, according to the solder paste of the embodiment of the present invention, since the epoxy resin and the phenol resin are the main components and the benzoxazine compound (and the activator) are contained in an appropriate amount, the viscosity is increased before reaching the high melting point. Excellent soldering connection can be made without

硬化促進剤としての機能をより高めるため、好ましくは、ベンゾオキサジン化合物は、分子内に複数のオキサジン環をもつ多価オキサジンである。 In order to further enhance the function as a curing accelerator, the benzoxazine compound is preferably a polyvalent oxazine having a plurality of oxazine rings in the molecule.

ベンゾオキサジン化合物は、フラックスの全質量に対して、好ましくは1質量%以上50質量%以下、より好ましくは1質量%以上40質量%以下、さらに好ましくは5質量%以上30質量%以下の割合で含まれる。ベンゾオキサジン化合物を、このような割合で含むことによって、エポキシ樹脂とフェノール樹脂との硬化を十分に好適に進めることができる。 The benzoxazine compound is preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 40% by mass or less, and further preferably 5% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total mass of the flux. included. By containing the benzoxazine compound in such a ratio, the curing of the epoxy resin and the phenol resin can be sufficiently favorably proceeded.

ベンゾオキサジン化合物は、原材料の種類によって、生成されるベンゾオキサジン化合物の構造は異なる。本発明では、様々な原材料から合成されたベンゾオキサジン化合物を用いることができる。または、市販のものを用いることもできる。 The structure of the benzoxazine compound produced differs depending on the type of raw material. In the present invention, a benzoxazine compound synthesized from various raw materials can be used. Alternatively, a commercially available product may be used.

市販の代表的な化合物としては、次の化合物が挙げられる。
P−d型ベンゾオキサジン化合物:フェノールとジアミノジフェニルメタンとホルムアルデヒドとの重合物(四国化成工業(株)製)

Figure 2020089897
(式中、Rは、水素またはアリル基を示す。) Typical commercially available compounds include the following compounds.
Pd type benzoxazine compound: Polymer of phenol, diaminodiphenylmethane and formaldehyde (manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd.)
Figure 2020089897
(In the formula, R represents hydrogen or an allyl group.)

さらに、樹脂骨格の異なる次の化合物も挙げることができる。
F−a型ベンゾオキサジン化合物:ビスフェノールFとアニリンとホルムアルデヒドとの重合物(四国化成工業(株)製)

Figure 2020089897
Further, the following compounds having different resin skeletons can also be mentioned.
Fa type benzoxazine compound: a polymer of bisphenol F, aniline and formaldehyde (manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd.)
Figure 2020089897

(活性剤)
活性剤の種類は、金属酸化膜を除去する機能を有する限り任意の適切なものであり得、種類は限定されない。例えば、はんだペーストを加熱する温度域において、被接合部材である電子部品の電極、配線および/またははんだ粉末表面に存在し得る酸化膜を除去する還元力を有する有機酸、ハロゲンまたはアミン塩などが用いられ得る。これらのうち、活性剤は、好ましくは、絶縁性の耐劣化特性に優れる有機酸である。有機酸は、特に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、および、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。有機酸の種類は、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る。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。
(Activator)
The type of activator may be any appropriate type as long as it has a function of removing the metal oxide film, and the type is not limited. For example, in a temperature range where the solder paste is heated, an organic acid, halogen, or amine salt having a reducing power for removing an oxide film that may be present on the electrode, wiring and/or the surface of the solder powder, which is a member to be joined, Can be used. Of these, the activator is preferably an organic acid having excellent insulation resistance and deterioration resistance. The organic acid has a particularly excellent flux action (where, the flux action is a reducing action of removing an oxide film formed on the metal surface to which the solder paste is applied, and a reduction of the surface tension of the molten solder, It means the function of promoting the wettability of the solder to the surface of the joining metal). The type of organic acid is not particularly limited, and an acid of any organic compound can be used. For example, rosin component materials typified by abietic acid, various amines and salts thereof, sebacin salts, adipic acid, glutaric acid, succinic acid, malonic acid, citric acid, pimelic acid, etc. can be used.

本発明は、融点が200℃付近または200℃以上の高融点であるはんだ(はんだ粉末)(例えば、SACはんだまたはSn−Cu系はんだ)が用いられる場合に、より効率的にその効果を発揮する。有機酸は、そのカルボキシル基が、200℃以下でもエポキシ基と反応するため、はんだペースト中のフラックスの増粘に関与する。そのため、活性剤として有機酸を用いる場合、該有機酸は、融点が、好ましくは130℃以上220℃以下、より好ましくは130℃以上200℃以下、さらに好ましくは133℃以上186℃以下である。これは、かかる高融点を有する2塩基酸の有機酸を用いることによって、後述するようなはんだの溶融および凝集を阻害し難いということが分かったためである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention more efficiently exerts its effect when a solder (solder powder) having a high melting point of around 200° C. or 200° C. or higher (for example, SAC solder or Sn—Cu based solder) is used. .. Since the carboxyl group of the organic acid reacts with the epoxy group even at 200° C. or lower, it contributes to the thickening of the flux in the solder paste. Therefore, when an organic acid is used as the activator, the melting point of the organic acid is preferably 130°C or higher and 220°C or lower, more preferably 130°C or higher and 200°C or lower, and further preferably 133°C or higher and 186°C or lower. This is because it has been found that the use of such a dibasic organic acid having a high melting point does not easily hinder the melting and agglomeration of solder as described below.

具体的には、高融点の例えばSACはんだのようなはんだに対しては、130℃以下の低温域では活性力(すなわち、はんだ表面の酸化膜の除去という還元作用)は小さく、高温域で活性力を発現することが望ましい。融点が130℃以上220℃以下である有機酸としては、例えば、2塩基酸の一種であるコハク酸(融点186℃)、アジピン酸(融点152℃)、コルク酸(融点142℃)、セバシン酸(融点133℃)などを挙げることができる。なお、シュウ酸無水和物は、融点が189℃と高いが、吸湿性が高く、吸湿により低融点(融点101℃)の2水和物になる。また、イソフタル酸(融点340℃)のようにSACはんだの融点よりも高い融点の有機酸は、はんだの酸化膜を除去する働きが通常期待できない。しかしながら、本発明に利用可能な有機酸から、融点が130℃未満または220℃超であるこれら有機酸を排除する趣旨ではなく、実際に使用するはんだおよびリフロー温度等に応じて適宜使用されてもよい。これらの有機酸は、1種類の成分であってもよく、2種類以上の成分を混合してもよい。 Specifically, for a solder having a high melting point, such as SAC solder, the activating power (that is, the reducing action of removing the oxide film on the solder surface) is small in a low temperature range of 130° C. or less, and the solder is active in a high temperature range. It is desirable to develop power. Examples of the organic acid having a melting point of 130° C. or higher and 220° C. or lower include succinic acid (melting point 186° C.), adipic acid (melting point 152° C.), corkic acid (melting point 142° C.), sebacic acid, which are one of dibasic acids. (Melting point 133° C.) and the like. Although oxalic acid anhydride has a high melting point of 189° C., it has high hygroscopicity and becomes a low-melting point (melting point 101° C.) dihydrate due to moisture absorption. Further, an organic acid having a melting point higher than that of SAC solder, such as isophthalic acid (melting point 340° C.), cannot usually be expected to have a function of removing the oxide film of the solder. However, these organic acids having a melting point of less than 130° C. or more than 220° C. are not excluded from the organic acids that can be used in the present invention, and may be appropriately used depending on the solder to be actually used and the reflow temperature. Good. These organic acids may be one type of component or a mixture of two or more types of components.

活性剤は、フラックスの全質量に対して、1.3質量%より大きい割合で含まれ、好ましくは1.5質量%以上60質量%以下、より好ましくは2質量%以上50質量%以下、さらに好ましくは3質量%以上40質量%以下の割合で含まれる。活性剤(特に有機酸)の含有量が上記範囲にあることにより、フラックス作用が適切に働き、好適な接続信頼性を得ることができる。 The activator is contained in a ratio of more than 1.3% by mass with respect to the total mass of the flux, preferably 1.5% by mass or more and 60% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 50% by mass or less, and It is preferably contained in a proportion of 3% by mass or more and 40% by mass or less. When the content of the activator (particularly organic acid) is within the above range, the flux function works properly, and suitable connection reliability can be obtained.

(その他の成分)
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(例えばロジン)、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、硬化ヒマシ油またはステアリン酸アミドなどを添加することも有効である。
(Other ingredients)
Examples of other components of the flux contained in the solder paste include modifiers (e.g., rosin) and additives that are commonly used. Further, for the purpose of reducing the viscosity of the solder paste and imparting fluidity, a low boiling point solvent or diluent may be added. Furthermore, it is also effective to add hydrogenated castor oil, stearic acid amide, or the like as a thixotropy imparting agent for maintaining the printed shape.

なお、本発明のはんだペーストのフラックスに、粘度低下のための溶剤を添加した場合、フラックスの全質量に対する各成分の配合比率の換算においては、溶剤は考慮していない。その理由は、溶剤は、はんだペーストの状態ではペースト中に存在するが、リフロー加熱工程では、樹脂とは反応せず、ほとんどが揮発してしまい、樹脂硬化物中には存在しないか、極めて少量のみの存在となるためである。 When a solvent for reducing the viscosity is added to the flux of the solder paste of the present invention, the solvent is not taken into consideration in the conversion of the compounding ratio of each component with respect to the total mass of the flux. The reason is that the solvent is present in the paste in the state of the solder paste, but in the reflow heating step, it does not react with the resin and most of it volatilizes, and it does not exist in the resin cured product, or there is an extremely small amount. This is because there is only one.

<はんだ粉末>
本発明のはんだペーストに含まれるはんだ粉末は、特に限定されないが、融点が180℃以上、特に200℃以上のはんだ粉末が用いられることが好ましい。はんだ粉末の組成は、特に限定されないが、はんだ合金の形態であってもよい。例えば、Snをベースとした、SACはんだ、Sn−Cu系はんだまたはSn−Ag系はんだの合金などを用いることができる。SACはんだは、例えば、融点が219℃であるSAC305(Sn−3.0Ag−0.5Cu)はんだ、融点が220℃であるSAC405(Sn−4.0Ag−0.05Cu)はんだ、融点が225℃であるSAC105(Sn−1.0Ag−0.5Cu)はんだなどを挙げることができる。Sn−Ag系はんだとしては、例えば融点が221℃であるSn−3.5Agはんだなど、Sn−Cu系はんだとしては、例えば融点が227℃であるSn−0.7Cuはんだなどを挙げることができる。これらのはんだ合金のうち、好ましくは、SAC305はんだである。これは、現在、SAC305はんだは、民生電子機器に汎用的に用いられており、高い接続信頼性と低コストを実現しているため、および、CSPやBGAパッケージのはんだボール用としても汎用的に用いられているためである。
<Solder powder>
The solder powder contained in the solder paste of the present invention is not particularly limited, but it is preferable to use solder powder having a melting point of 180° C. or higher, particularly 200° C. or higher. The composition of the solder powder is not particularly limited, but may be in the form of a solder alloy. For example, Sn-based SAC solder, Sn—Cu based solder, Sn—Ag based solder alloy, or the like can be used. Examples of the SAC solder include SAC305 (Sn-3.0Ag-0.5Cu) solder having a melting point of 219°C, SAC405 (Sn-4.0Ag-0.05Cu) solder having a melting point of 220°C, and a melting point of 225°C. SAC105 (Sn-1.0Ag-0.5Cu) solder which is Examples of the Sn-Ag solder include Sn-3.5Ag solder having a melting point of 221°C, and examples of the Sn-Cu solder include Sn-0.7Cu solder having a melting point of 227°C. .. Of these solder alloys, SAC305 solder is preferable. This is because the SAC305 solder is currently widely used in consumer electronic devices, has achieved high connection reliability and low cost, and is also commonly used as solder balls for CSP and BGA packages. This is because it is used.

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、好ましくは35質量%以上95質量%以下、より好ましくは40質量%以上95質量%以下、さらに好ましくは50質量%以上95質量%以下の範囲にある。はんだ粉末の含有量が上記範囲にあることにより、接合部分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。該はんだ粉末の含有量が、35質量%程度より少ないと十分な接続を確保することができない場合がある。また、95質量%よりも多いと高粘度となり、ペーストとしての適正な粘性を確保することができなくなり得、かつフラックス分が少なくなるため、十分な補強効果も得られなくなり得る。 The content of the solder powder with respect to the total mass of the solder paste of the present invention is preferably 35% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 40% by mass or more and 95% by mass or less, and further preferably 50% by mass or more and 95% by mass or less. Is in the range. When the content of the solder powder is within the above range, it is possible to effectively realize high connection reliability of the joint portion and excellent workability of the paste. If the content of the solder powder is less than about 35% by mass, sufficient connection may not be secured. On the other hand, if the content is more than 95% by mass, the viscosity becomes high, and it may not be possible to secure an appropriate viscosity as a paste, and the flux content may be reduced, so that a sufficient reinforcing effect may not be obtained.

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%(=質量%)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、Ge、Zn、Sb、Cuなど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 the element symbols of the elements contained in the solder powder with a hyphen. In the present specification, in order to describe the metal composition of the solder powder, a numerical value or numerical range may be shown immediately before the metal element, which is a metal as generally used in the technical field. The mass% (=mass%) of each element in the composition is shown by a numerical value or numerical range. The solder powder may contain trace metals inevitably mixed in, such as Ni, Ge, Zn, Sb, and Cu, as long as they are substantially composed of the listed elements.

本明細書におけるはんだ粉末(またははんだ)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 (or solder) in this specification refers to the temperature at the end of melting when observing the state change in the heating and heating process of the sample, and should be measured using DSC, TG-DTA, or the like. You can

次に、上述した本発明の実施の形態におけるはんだペーストの調製方法、および当該はんだペーストを用いて回路基板に電子部品を実装して実装構造体を作製(または製造)する具体的な方法の1例を示す。 Next, 1 of the above-described method for preparing a solder paste in the embodiment of the present invention and a specific method for manufacturing (or manufacturing) a mounting structure by mounting an electronic component on a circuit board using the solder paste Here is an example:

まず、前述したエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン化合物および活性剤を秤量し混合して、フラックスを作成する。そのフラックスに、はんだ粉末を添加して混合・混練する。 First, the above-mentioned epoxy resin, phenol resin, benzoxazine compound and activator are weighed and mixed to form a flux. Solder powder is added to the flux and mixed and kneaded.

本発明の実施の形態における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することができる。本発明の実施の形態における実装構造体、例えば半導体装置は、前述したはんだペーストを用いて半導体部品の端子と回路基板の電極とが接合された接合部分を備えている。はんだペーストの塗布は、例えば、電極と同じ位置に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離すと、電極ごとにはんだペーストが塗布された回路基板を得ることができる。 The solder paste according to the embodiment of the present invention can be used to mount a semiconductor component on a circuit board having conductor wiring. The mounting structure, for example, a semiconductor device, according to the embodiment of the present invention includes a joint portion in which the terminal of the semiconductor component and the electrode of the circuit board are joined by using the solder paste described above. The solder paste is applied by, for example, overlaying a circuit board with a metal mask having a through hole at the same position as the electrode, supplying the solder paste to the surface of the metal mask, and filling the through hole with a squeegee. You can After that, when the metal mask is separated from the circuit board, a circuit board in which the solder paste is applied to each electrode can be obtained.

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、チップ抵抗またはチップコンデンタなどが搭載され得る。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もしくは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、または、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)などを用いることができる。 Next, while the solder paste is in an uncured state, the chip component or the semiconductor component is overlaid on the circuit substrate using a chip mounter or the like so that the terminals of the chip component or the semiconductor component and the electrodes of the circuit substrate face each other. Here, a chip resistor, a chip contactor, or the like may be mounted as the chip component. As the semiconductor component, a CSP or BGA formed by providing a solder ball as a terminal, a semiconductor package such as QFP formed by providing a lead as a terminal, or a terminal provided without being housed in the package is formed. A semiconductor element (bare chip) or the like 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。このような方法で、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本発明の実施の形態におけるはんだペーストを介して接続された導電部を備える、本発明のもう1つの実施の形態における半導体装置を製造することができる。この導電部は、はんだ粉末とはんだボールが溶融一体化したはんだ接合部分(導電部)と、この周囲がフラックスの硬化物で覆われることにより形成された部分、すなわちエポキシ樹脂硬化部(補強部)とを備える。このように、本発明の実施の形態における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作製することができる。 In this state, the printed wiring board on which the chip parts are arranged is heated to a predetermined heating temperature in a reflow furnace. According to another embodiment of the present invention, in such a method, the terminals of the chip component or the semiconductor component and the electrodes of the circuit board are provided with the conductive portion connected via the solder paste according to the embodiment of the present invention. A semiconductor device can be manufactured. This conductive portion is a solder joint portion (conductive portion) in which solder powder and solder balls are melted and integrated, and a portion formed by covering the periphery with a cured product of flux, that is, an epoxy resin cured portion (reinforcement portion). With. As described above, according to the solder paste in the embodiment of the present invention, it is possible to fabricate a mounting structure in which the conductive portion electrically connects the component and the board, and the reinforcing portion mechanically reinforces the mounting structure. it can.

リフロー工程では、はんだ粉末が十分に溶融し、さらには、フラックスの樹脂成分の硬化反応が充分かつ適切に進行する必要がある。詳細には、リフロー工程において、はんだ粉末が完全に溶融する前に、はんだペースト中のフラックス成分であるエポキシ樹脂の硬化反応が進行してしまうと、フラックスが増粘してしまう。すると、はんだ粒子の凝集および溶融が阻害されて、適切な金属導通が取れなくなる。このような事態を避けるために、リフロー炉の温度は、使用するはんだ粉末の融点に昇温するまでは樹脂の硬化反応が遅く、かつ、はんだ粉末が溶融し、例えば半導体部品のはんだボールと溶融合体し、回路部品の電極金属と溶融接合した後は、フラックスの樹脂が短時間(例えば数分程度)で硬化反応を完了することが必要である。 In the reflow step, it is necessary that the solder powder is sufficiently melted, and further that the curing reaction of the resin component of the flux proceeds sufficiently and appropriately. Specifically, in the reflow step, if the curing reaction of the epoxy resin, which is the flux component in the solder paste, proceeds before the solder powder is completely melted, the flux thickens. Then, agglomeration and melting of the solder particles are hindered, and proper metal conduction cannot be obtained. In order to avoid such a situation, the temperature of the reflow furnace is such that the curing reaction of the resin is slow until the temperature rises to the melting point of the solder powder to be used, and the solder powder melts, for example, the solder balls of the semiconductor component and the melting. After they are combined and melt-bonded to the electrode metal of the circuit component, it is necessary that the resin of the flux completes the curing reaction in a short time (for example, about several minutes).

本発明の実施の形態におけるはんだペーストは、フラックスの組成が、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂を主体として含み、かつ適量のベンゾオキサジン化合物(および活性剤)をさらに含むことによって、リフロー炉の温度がはんだペースト中のはんだ粉末の融点(特に、汎用されているSAC305はんだの融点である約219℃)まで昇温する間、フラックスが増粘し難くなっている。加えて、フラックスの組成においてさらに適量の活性剤を併用することによって、優れたはんだ溶融性と、はんだ溶融後の樹脂フラックスの短時間硬化とを可能にする。好ましくは、はんだペースト中のフラックスの組成は、エポキシ樹脂がフラックスの全質量に対して20質量%以上60質量%以下の割合で含まれ、フェノール樹脂がフラックスの全質量に対して10質量%以上40質量%以下の割合で含まれ、ベンゾオキサジン化合物がフラックスの全質量に対して5質量%以上30質量%以下の割合で含まれ、活性剤がフラックスの全質量に対して3質量%以上40質量%以下の割合で含まれる。 In the solder paste according to the embodiment of the present invention, the composition of the flux mainly contains an epoxy resin and a phenol resin, and further contains an appropriate amount of a benzoxazine compound (and an activator), so that the temperature of the reflow furnace is the solder paste. It is difficult for the flux to thicken while the temperature is raised to the melting point of the inside solder powder (particularly about 219° C. which is the melting point of the commonly used SAC305 solder). In addition, by additionally using an appropriate amount of activator in the composition of the flux, excellent solder meltability and short-time curing of the resin flux after melting the solder are made possible. The composition of the flux in the solder paste is preferably such that the epoxy resin is contained in a proportion of 20% by mass or more and 60% by mass or less with respect to the total mass of the flux, and the phenol resin is 10% by mass or more with respect to the total mass of the flux. 40 mass% or less, the benzoxazine compound is contained in a ratio of 5 mass% or more and 30 mass% or less with respect to the total mass of the flux, and the activator is 3 mass% or more 40 with respect to the total mass of the flux. It is contained in a proportion of not more than mass %.

他の実施の形態において、リフロー炉のプロファイルで、はんだ溶融後、温度を150〜200℃に下げて、マイルドな硬化にするような二段階プロファイルとしてもよい。その場合は、開環したベンゾオキサジン化合物と活性剤だけでは、硬化速度が遅くなるため、はんだ溶融を阻害しない程度に硬化促進剤を適量併用することも可能である。硬化促進剤の種類としては、イミダゾール類、3級アミン類、DBU塩などの環状アミン類、TPP塩等のトリアリールホスフィン類、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などが挙げられる。これらのうち、高温反応系のものが適している。 In another embodiment, the reflow oven profile may be a two-step profile in which after melting the solder, the temperature is reduced to 150-200° C. for a mild cure. In that case, since the curing rate is slowed only by the ring-opened benzoxazine compound and the activator, it is also possible to use an appropriate amount of a curing accelerator so long as it does not hinder solder melting. Examples of the type of the curing accelerator include imidazoles, tertiary amines, cyclic amines such as DBU salts, triarylphosphines such as TPP salts, quaternary phosphonium salts, and metal complexes such as Fe acetylacetonate. .. Of these, those of high temperature reaction type are suitable.

図2A〜図2Cは、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。図2A〜図2Cに示すように、CSP基板1に設けた電極2と回路基板3に設けた電極4との間を、はんだボール8とはんだペースト7で接合し、その後、乾燥機9で加熱硬化して、完成となる。形成された導電部5の周囲は、硬化後の固体エポキシ樹脂である補強部6bで補強された構造となる。 2A to 2C are cross-sectional explanatory views schematically showing a step of joining the ball portions of the CSP using the solder paste according to the embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 2A to 2C, the electrodes 2 provided on the CSP substrate 1 and the electrodes 4 provided on the circuit board 3 are joined with solder balls 8 and a solder paste 7, and then heated with a drier 9. It is cured and completed. The periphery of the formed conductive portion 5 has a structure reinforced by a reinforcing portion 6b which is solid epoxy resin after curing.

図3A〜図3Cは、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。図3A〜図3Cに示すように、回路基板3に設けた電極4上に塗布されたはんだペースト7の上に、チップ部品10を搭載して、乾燥機9で加熱硬化する。すると、はんだが溶融接続して導電部11を形成し、はんだの凝集力で押し出された液体のエポキシ樹脂6aが、はんだの周囲および/またはチップ部品10下部を覆う構造を形成する。その後、加熱により固体エポキシ樹脂である補強部6bへと硬化して、完成する。このようにして、チップ部品10と回路基板3とが金属接合(原料のはんだペースト中のはんだ粉末に由来する金属を含む金属接合)された導電部11と、導電部11の周囲の補強部6b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 step of joining chip components using the solder paste according to the embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 3A to 3C, the chip component 10 is mounted on the solder paste 7 applied on the electrodes 4 provided on the circuit board 3, and is cured by heating in a dryer 9. Then, the solder is melted and connected to form the conductive portion 11, and the liquid epoxy resin 6a extruded by the cohesive force of the solder forms a structure that covers the periphery of the solder and/or the lower part of the chip component 10. After that, it is cured by heating to the reinforcing portion 6b which is a solid epoxy resin, and is completed. In this way, the chip part 10 and the circuit board 3 are metal-bonded (metal bond containing metal derived from solder powder in the solder paste of the raw material), and the reinforcing part 6b around the conductive part 11. A mounting structure having is manufactured.

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。実施例および比較例中、「部」および「%」は、言及のない限り、質量基準による。 Examples and comparative examples of the present invention will be shown below. The following embodiments and comparative examples of the present invention are merely examples and do not limit the present invention. In Examples and Comparative Examples, "parts" and "%" are based on mass unless otherwise specified.

<はんだペーストの作成>
はじめに、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂と、ベンゾオキサジン化合物とを、はんだペースト合計質量(但し溶剤は除く)100質量部に対して、以下に示す表1および表2に記載の質量部を占めるような割合となるようにそれぞれ秤量し、80℃に加熱溶融して、均一な樹脂混合物を作成した。室温に冷却後、秤量した有機酸をさらに加えて混合して、実施例1〜9および比較例1〜4のフラックスを作成した。さらに、適宜表1および表2に示すように溶剤を加えた後、プラネタリーミキサーを用いて混合物を均一に分散させた。なお、以下、phrは、はんだペーストの全フラックスの質量(エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン化合物および有機酸の合計質量)に対して占める質量%である。ただし溶剤の量は全フラックス量に含まれない。
<Creating solder paste>
First, the epoxy resin, the phenol resin, and the benzoxazine compound occupy 100 parts by mass of the total mass of the solder paste (excluding the solvent), but occupy parts by mass shown in Tables 1 and 2 below. Each of them was weighed in a ratio and heated and melted at 80° C. to prepare a uniform resin mixture. After cooling to room temperature, the weighed organic acid was further added and mixed to prepare the fluxes of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4. Further, after appropriately adding a solvent as shown in Tables 1 and 2, the mixture was uniformly dispersed using a planetary mixer. In the following, phr is a mass% with respect to the mass of the total flux of the solder paste (total mass of epoxy resin, phenol resin, benzoxazine compound and organic acid). However, the amount of solvent is not included in the total amount of flux.

エポキシ樹脂には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱ケミカル(株)製:品番jER828)またはビスフェノールF型エポキシ樹脂(三菱ケミカル(株)製:品番jER806)を用いた。フェノール樹脂には、フェノールノボラック(明和化成(株)製:品番HF−1MまたはH−4)を用いた。ベンゾオキサジン化合物には、P−d型ベンゾオキサジン(四国化成工業(株)製)またはF−a型ベンゾオキサジン(四国化成工業(株)製)を用いた。活性剤としての有機酸には、アジピン酸(東京化成工業(株)製)またはコハク酸(東京化成工業(株)製)を用いた。溶剤は、HeDG(ヘキシルジグリコール)(日本乳化剤(株)製)を用いた。 As the epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.: product number jER828) or bisphenol F type epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.: product number jER806) was used. Phenol novolac (manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.: product number HF-1M or H-4) was used as the phenol resin. As the benzoxazine compound, Pd type benzoxazine (manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd.) or Fa type benzoxazine (manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd.) was used. As the organic acid as an activator, adipic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) or succinic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was used. HeDG (hexyl diglycol) (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) was used as the solvent.

次に、上述のようにして得られた実施例1〜9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および表2に示す質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製した。はんだ粉末には、SAC305はんだ粉末(Sn−3.0Ag−0.5Cu)(平均粒径:10〜25μm、融点:219℃(三井金属鉱業(株)製))またはSAC105はんだ粉末(Sn−1.0Ag−0.5Cu)(平均粒径:10〜25μm、融点:225℃(三井金属鉱業(株)製))を用いた。 Next, solder powders were added to the fluxes of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4 obtained as described above in proportions so as to occupy parts by mass shown in Table 1 and Table 2, respectively, Further kneading was performed to prepare a solder paste. As the solder powder, SAC305 solder powder (Sn-3.0Ag-0.5Cu) (average particle size: 10 to 25 μm, melting point: 219° C. (manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.)) or SAC105 solder powder (Sn-1) 0.0Ag-0.5Cu) (average particle size: 10 to 25 μm, melting point: 225° C. (manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.)).

<密着性の評価素子の作製>
上述のとおりに調製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。
<Production of adhesion evaluation element>
The solder paste prepared as described above is printed on a Au-plated electrode on a circuit board (FR-4 board) using a metal mask so as to have a thickness of 0.1 mm, and the solder paste is printed. A paste print section 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240℃で6分加熱することにより接合部分を形成し、評価素子を作製した。 Then, a chip resistor (tin electrode) having a size of 3.2 mm×1.6 mm was mounted on the solder paste printed portion on the circuit board using a chip mounter. In addition, the electrode material of the circuit board was copper, and the board material was a glass epoxy material. After that, a joint portion was formed by heating at 240° C. for 6 minutes using a reflow device, and an evaluation element was produced.

<評価>
実施例1〜9および比較例1〜4について、以下の項目について評価した。評価結果は、各例におけるはんだペーストの特性として表1および表2に併せて示した。
<Evaluation>
The following items were evaluated for Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4. The evaluation results are also shown in Tables 1 and 2 as the characteristics of the solder paste in each example.

(印刷性)
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。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できているものを○、形状に不具合(ダレや尖がりの発生)があるが使用可能であるものを△、非常に形状が悪いものを×とした。
(Printability)
The printability of the solder paste was evaluated by observing the shape of the solder paste printed using a metal mask. The observation was visually performed with respect to the state of fitting in the electrode area, the shape of sagging, and the pointed shape. The printability was evaluated by the shape when the paste was transferred to the electrodes of the circuit board through the through holes of the mask. If the electrode part retains its shape, it is evaluated as O, if there is a defect in the shape (occurrence of sagging or sharpness), it can be used, and if it is very bad, it is evaluated as x.

(密着性)
図4は、チップ部品のせん断密着力測定方法を示した断面模式図である。チップ部品10を加熱可能なステージ13に固定し、せん断冶具12を用いて、水平に押すことで、密着強度を測定する。このような方法で測定がなされるボンドテスター装置(DAGE社製、Series4000)を用いて、上記のように作製し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、はんだペーストの密着性の評価を行った。密着性の評価は、接合部分に掛かる荷重が、20Kg/チップを越えても破損しなかった物を◎、15〜20Kg/チップの範囲で破損が生じたものを○、10〜15Kg/チップの範囲で破損が生じたものを△、10Kg/チップ未満の範囲で破損を生じたものを×とした。
(Adhesion)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a method for measuring the shear adhesion force of a chip component. The chip component 10 is fixed to a heatable stage 13, and the shearing jig 12 is used to horizontally push the chip component 10 to measure the adhesion strength. By using a bond tester device (Series 4000, manufactured by DAGE), which is measured by such a method, to measure the shear adhesive force at room temperature of 20° C. of the adhesiveness evaluation element produced as described above, the solder paste is obtained. Was evaluated. Adhesion was evaluated as follows: ◎ for a load not applied even if the load applied to the joint exceeds 20 Kg/chip, ⊚, for those with damage in the range of 15-20 Kg/chip, ∘, 10-15 Kg/chip When the damage occurred in the range, it was designated as Δ, and when the damage occurred in the range of less than 10 kg/chip, it was designated as x.

(メタライズ性)
メタライズ性(はんだ接続信頼性)の評価を、下記のJIS Z3284−4 ソルダボール試験に準拠して実施した。はんだの凝集度合がレベル1であったものを◎、はんだの凝集度合がレベル2であったものを○、はんだの凝集度合がレベル3であったものを△、はんだの凝集度合がレベル4であったものを×とした。はんだの凝集度合の各レベルの詳細は、以下の通りである。
レベル1:はんだ(粉末)が溶融して、はんだは一つの大きな球となり、周囲にソルダボールがない。
レベル2:はんだ(粉末)が溶融して、はんだは一つの大きな球となり、周囲に直径75μm以下のソルダボールが三つ以下ある。
レベル3:はんだ(粉末)が溶融して、はんだは一つの大きな球となり、周囲に直径75μm以下のソルダボールが四つ以上あり、半連続の環状に並んではいない。
レベル4:はんだ(粉末)が溶融して、はんだは一つの大きな球となり、周囲に多数の細かい球が半連続の環状に並んでいる。
(Metallizing property)
The metallization property (solder connection reliability) was evaluated according to the following JIS Z3284-4 solder ball test. A solder cohesion degree of level 1 is ⊚, a solder cohesion degree of level 2 is ◯, a solder cohesion degree of level 3 is Δ, and a solder cohesion degree is level 4. What was there was marked with x. The details of each level of solder cohesion are as follows.
Level 1: The solder (powder) is melted, the solder becomes one large sphere, and there is no solder ball around.
Level 2: Solder (powder) is melted, the solder becomes one large sphere, and there are three or less solder balls with a diameter of 75 μm or less in the periphery.
Level 3: Solder (powder) is melted, the solder becomes one large sphere, and there are four or more solder balls with a diameter of 75 μm or less in the periphery, and they are not arranged in a semi-continuous ring shape.
Level 4: The solder (powder) is melted, the solder becomes one large sphere, and a large number of fine spheres are arranged in a semi-continuous ring around the periphery.

(総合判定)
印刷性、密着性およびメタライズ性の3つの評価で、全項目が○のものを○、1個でも△があるものを△、1個でも×があるものを×として、総合的な評価を行った。
(Comprehensive judgment)
Of the three evaluations of printability, adhesion, and metallization, a comprehensive evaluation is made by using ○ if all items are ○, △ if there is 1 or Δ, and × if there is 1 or X. It was

以下の表1および表2に示す配合量は質量部を表す。

Figure 2020089897
The blending amounts shown in Tables 1 and 2 below are parts by mass.
Figure 2020089897

Figure 2020089897
Figure 2020089897

例えば、表1に示すとおり、実施例1では、はんだ粉末の種類は、SAC305はんだを用いた。はんだペースト100質量部(ただし、溶剤は含まない)に対して、はんだ粉末は50質量部とし、はんだ比率も50質量%とした。フラックスにおけるエポキシ樹脂は、jER828とし、添加量ははんだペースト全量に対して23.5質量部、全フラックス量に対して47.0phrとした。フェノール樹脂は、HF−1Mとし、添加量ははんだペースト全量に対して15.0質量部、全フラックス量に対して30.0phrとした。ベンゾオキサジン化合物は、P−d型とし、添加量ははんだペースト全量に対して10.0質量部、全フラックス量に対して20.0phrとした。有機酸は、アジピン酸とし、添加量ははんだペースト全量に対して1.5質量部、全フラックス量に対して3.0phrとした。溶剤は添加しなかった。このような実施例1のはんだペーストの評価結果では、印刷性は、若干ダレが発生しており、△判定であった。密着性は、12Kg/チップでやや優れており、△判定であった。メタライズ性は、レベル3でやや良好であり、△であった。その結果、総合判定は、△であった。はんだ粉末、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン化合物および有機酸の種類および量を種々変更した実施例2〜9のはんだペーストについても、上記表1に示すとおり、同様に良好なまたは使用可能なレベルの印刷性、密着性およびメタライズ性の評価を確認できた。 For example, as shown in Table 1, in Example 1, the type of solder powder was SAC305 solder. With respect to 100 parts by mass of the solder paste (however, the solvent was not included), the amount of the solder powder was 50 parts by mass, and the solder ratio was also 50% by mass. The epoxy resin in the flux was jER828, and the addition amount was 23.5 parts by mass with respect to the total amount of solder paste and 47.0 phr with respect to the total amount of flux. The phenol resin was HF-1M, and the addition amount was 15.0 parts by mass with respect to the total amount of solder paste and 30.0 phr with respect to the total amount of flux. The benzoxazine compound was a Pd type, and the addition amount was 10.0 parts by mass with respect to the total amount of the solder paste and 20.0 phr with respect to the total flux amount. The organic acid was adipic acid, and the addition amount was 1.5 parts by mass with respect to the total amount of solder paste and 3.0 phr with respect to the total flux amount. No solvent was added. In the evaluation result of the solder paste of Example 1 as described above, the printability was slightly sagging, and was judged as Δ. The adhesiveness was 12 Kg/chip, which was slightly excellent, and was evaluated as Δ. The metallization property was slightly good at level 3, and was Δ. As a result, the overall judgment was Δ. As for the solder pastes of Examples 2 to 9 in which the kinds and amounts of the solder powder, the epoxy resin, the phenol resin, the benzoxazine compound and the organic acid were variously changed, as shown in Table 1 above, similarly good or usable levels were obtained. The printability, adhesiveness, and metallization of the can be confirmed.

比較例1は、はんだ比率が30%のはんだペーストを用いた。その評価結果では、印刷性は、かなりのダレが発生し、判定は×であった。密着性も、7Kg/チップと弱く、判定は×であった。メタライズ性も、レベル4であり、判定×であった。その結果から、総合判定としては、×であった。 In Comparative Example 1, a solder paste having a solder ratio of 30% was used. As a result of the evaluation, the printability was significantly sagging, and the judgment was x. The adhesion was also weak, 7 Kg/chip, and the evaluation was x. The metallization was also level 4 and was judged to be bad. From the result, the comprehensive judgment was x.

比較例2は、ベンゾオキサジン化合物が含まれていないはんだペーストを用いた。その評価結果では、密着性が弱く、総合判定としては、×であった。これは、ベンゾオキサジン化合物が含まれていなかったため、エポキシ樹脂とフェノール樹脂との硬化が、十分に進まなかったためと推察される。 In Comparative Example 2, a solder paste containing no benzoxazine compound was used. As a result of the evaluation, the adhesiveness was weak, and the overall judgment was “x”. It is presumed that this is because the benzoxazine compound was not contained and the curing of the epoxy resin and the phenol resin did not proceed sufficiently.

比較例3は、フェノール樹脂であるフェノールノボラックの比率が58.9phrであるはんだペーストを用いた。その評価結果では、粘度が高く、密着性やメタライズ性についても良好ではなかった。これは、フェノールノボラックが過剰な量であったため、硬化反応が十分に進まなかったものと推察される。 In Comparative Example 3, a solder paste in which the ratio of phenol novolac, which is a phenol resin, was 58.9 phr was used. As a result of the evaluation, the viscosity was high, and the adhesion and metallization were not good either. It is speculated that this is because the curing reaction did not proceed sufficiently because the amount of phenol novolac was excessive.

比較例4は、有機酸を含んでいないはんだペーストを用いた。その評価結果では、密着性やメタライズ性が悪い結果となった。これは、有機酸を含んでいないため、はんだのメタライズが進まなかったためと推察される。 In Comparative Example 4, a solder paste containing no organic acid was used. As a result of the evaluation, the adhesion and metallization were poor. This is presumably because the metallization of the solder did not proceed because it did not contain an organic acid.

表1および表2の結果から考察すると、フラックス成分として、エポキシ樹脂とフェノール樹脂を主体に、さらにベンゾオキサジン化合物を適宜添加したはんだペーストが、240℃のリフロー処理において、優れたメタライズ性と高い密着性を有している。これは、ベンゾオキサジン化合物が、170℃以上の加熱で、ジヒドロベンゾオキサジン環が開環して、ジアミノジフェニル構造を有するポリベンゾオキサジン化合物に変異し、この開環により形成されたジアミノジフェニル構造に存在する塩基性アミノ基が、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の反応を促進するためと推察される。その上、自身の水酸基がエポキシ樹脂と反応して架橋構造を形成することによっても、優れた密着性を確保すると推察される。 Considering from the results of Table 1 and Table 2, a solder paste mainly composed of an epoxy resin and a phenol resin as a flux component and further appropriately added with a benzoxazine compound has excellent metallization property and high adhesion in a reflow treatment at 240°C. Have sex. This is because the benzoxazine compound is heated to 170° C. or higher, and the dihydrobenzoxazine ring is opened to mutate into a polybenzoxazine compound having a diaminodiphenyl structure, which is present in the diaminodiphenyl structure formed by the ring opening. It is presumed that the basic amino group which is formed accelerates the reaction between the epoxy resin and the phenol resin. In addition, it is presumed that excellent adhesiveness is secured by the fact that the hydroxyl group of itself reacts with the epoxy resin to form a crosslinked structure.

そのようなポリベンゾオキサジン化合物への変異は、SACはんだの溶融後に起こるため、SACはんだの溶融前にはフラックスは増粘し難い。そのため、はんだの溶融および接合において、非常に好適となることが推察される。また、ベンゾオキサジン化合物のジヒドロベンゾオキサジン環の開環は、低温ではほとんど起こらないため、当該はんだペーストの室温保存性は、すこぶる安定であり、長時間の室温可使時間がある。 Since such a mutation to the polybenzoxazine compound occurs after the SAC solder is melted, the flux is unlikely to thicken before the SAC solder is melted. Therefore, it is presumed that it is very suitable for melting and joining the solder. Further, the ring opening of the dihydrobenzoxazine ring of the benzoxazine compound hardly occurs at low temperatures, so that the room temperature storability of the solder paste is extremely stable and has a long room temperature pot life.

表1および表2の結果からさらに考察すると、はんだペーストのフラックスに含まれるエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン化合物および有機酸(同じ作用を有する他の活性剤も同様)の構成比率について、エポキシ樹脂が20phr以上60phr以下、フェノール樹脂が10phr以上40phr以下、ベンゾオキサジン化合物が5phr以上30phr以下、有機酸(同じ作用を有する他の活性剤も同様)が3phr以上40phr以下であると、好適であることも分かる。 When further considering from the results of Table 1 and Table 2, the epoxy resin, the phenol resin, the benzoxazine compound and the organic acid (the same applies to other activators having the same effect) contained in the flux of the solder paste are included in the epoxy resin. Is preferably 20 phr or more and 60 phr or less, the phenol resin is 10 phr or more and 40 phr or less, the benzoxazine compound is 5 phr or more and 30 phr or less, and the organic acid (as well as other activators having the same action) is 3 phr or more and 40 phr or less. I also understand.

本発明のはんだペーストおよび実装構造体は、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、チップ部品など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る。さらに、例えば、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、デジタルカメラなどに使用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The solder paste and mounting structure of the present invention can be used for a wide range of applications in the field of electric/electronic circuit forming technology. For example, it can be used for connecting electronic components such as CCD devices, holographic devices, and chip components and for bonding them to a substrate. Furthermore, it can be used, for example, in products incorporating these elements, components, or substrates, such as DVDs, mobile phones, portable AV devices, digital cameras, and the like.

1 CSP基板
2 電極
3 回路基板
4 電極
5 導電部
6a エポキシ樹脂(未硬化液体)
6b 補強部
7 はんだペースト
8 はんだボール
9 乾燥機
10 チップ部品
11 導電部
12 せん断冶具
13 ステージ
1 CSP board 2 electrode 3 circuit board 4 electrode 5 conductive part 6a epoxy resin (uncured liquid)
6b Reinforcement part 7 Solder paste 8 Solder ball 9 Dryer 10 Chip part 11 Conductive part 12 Shear jig 13 Stage

Claims (9)

はんだ粉末とフラックスとを含むはんだペーストであって、
前記フラックスは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン化合物および活性剤を含み、
前記フェノール樹脂は、前記フラックスの全質量に対して、58.9質量%未満の割合で含まれ、
前記活性剤は、前記フラックスの全質量に対して、1.3質量%より大きい割合で含まれる、
はんだペースト。
A solder paste containing solder powder and flux,
The flux contains an epoxy resin, a phenol resin, a benzoxazine compound and an activator,
The phenol resin is contained in a ratio of less than 58.9% by mass with respect to the total mass of the flux,
The activator is contained in a ratio of more than 1.3% by mass based on the total mass of the flux,
Solder paste.
前記はんだ粉末は、融点が200℃以上の、Sn−Ag−Cu系はんだまたはSn−Cu系はんだである、請求項1に記載のはんだペースト。 The solder paste according to claim 1, wherein the solder powder is a Sn-Ag-Cu solder or a Sn-Cu solder having a melting point of 200°C or higher. 前記エポキシ樹脂は、前記フラックスの全質量に対して、20質量%以上60質量%以下の割合で含まれ、
前記フェノール樹脂は、前記フラックスの全質量に対して、10質量%以上40質量%以下の割合で含まれ、
前記ベンゾオキサジン化合物は、前記フラックスの全質量に対して、5質量%以上30質量%以下の割合で含まれ、
前記活性剤は、前記フラックスの全質量に対して、3質量%以上40質量%以下の割合で含まれる、
請求項1または2に記載のはんだペースト。
The epoxy resin is contained in a proportion of 20% by mass or more and 60% by mass or less with respect to the total mass of the flux,
The phenol resin is contained in a proportion of 10% by mass or more and 40% by mass or less based on the total mass of the flux,
The benzoxazine compound is contained in a proportion of 5% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total mass of the flux,
The activator is contained in a proportion of 3% by mass or more and 40% by mass or less based on the total mass of the flux.
The solder paste according to claim 1 or 2.
前記活性剤は、有機酸である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のはんだペースト。 The solder paste according to claim 1, wherein the activator is an organic acid. 前記有機酸は、融点が130℃以上220℃以下である、請求項4に記載のはんだペースト。 The solder paste according to claim 4, wherein the organic acid has a melting point of 130°C or higher and 220°C or lower. 前記フェノール樹脂は、軟化点が60℃以上110℃以下、水酸基当量が70g/eq以上150g/eq以下のフェノールノボラック樹脂である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のはんだペースト。 The solder paste according to claim 1, wherein the phenol resin is a phenol novolac resin having a softening point of 60° C. or more and 110° C. or less and a hydroxyl equivalent of 70 g/eq or more and 150 g/eq or less. 前記ベンゾオキサジン化合物は、分子内に複数のオキサジン環をもつ多価オキサジンである、請求項1〜6のいずれか1項に記載のはんだペースト。 The solder paste according to claim 1, wherein the benzoxazine compound is a polyvalent oxazine having a plurality of oxazine rings in the molecule. 前記はんだ粉末は、該はんだペーストの全質量に対して、50質量%以上95質量%以下の割合で含まれる、請求項1〜7のいずれか1項に記載のはんだペースト。 The said solder powder is a solder paste of any one of Claims 1-7 contained in the ratio of 50 mass% or more and 95 mass% or less with respect to the total mass of this solder paste. 回路基板に、請求項1〜8のいずれか1項に記載の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、
実装構造体。
A mounting structure in which an electronic component is mounted on a circuit board using the solder paste according to claim 1.
A conductive portion in which the electronic component and the circuit board are metal-bonded, and a reinforcing portion formed by covering the periphery of the conductive portion with a cured product of the flux,
Mounting structure.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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