JP2021058899A - ソルダペースト - Google Patents
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Abstract
Description
(1)ロジン、活性剤、溶剤、ポリエチレングリコールを含むチキソ剤を含有するフラックスであって、ポリエチレングリコールの含有量が前記フラックスの全質量に対して10〜20質量%であり、ポリエチレングリコールを除くチキソ剤の含有量がフラックスの全質量に対して5質量%以下であることを特徴とするフラックス。
(3)上記(1)または上記(2)に記載のフラックスと、はんだ粉末を含むソルダペースト。
1.ロジン
本発明に係るフラックスは金属酸化物を除去するためにロジンを含有する。本発明で用いられるロジンとしては、以下に例示されるものが挙げられる。例えば、ガムロジン、ウッドロジン及びトール油ロジン等の原料ロジン、並びに該原料ロジンから得られる誘導体が挙げられる。該誘導体としては、例えば、精製ロジン、水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン及びα,β不飽和カルボン酸変性物(アクリル化ロジン、マレイン化ロジン、フマル化ロジン等)、並びに該重合ロジンの精製物、水素化物及び不均化物、並びに該α,β不飽和カルボン酸変性物の精製物、水素化物及び不均化物等が挙げられ、これらの中で二種以上を同時に含有してもよい。
ロジンの含有量は、フラックスの全質量に対して15〜50%であることが好ましい。
本発明に係るフラックスは、金属酸化物を除去するために活性剤を含有する。本発明で用いられる活性剤としては、有機酸、有機ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩などが挙げられる。
アミンハロゲン化水素酸塩は、アミンとハロゲン化水素を反応させた化合物であり、アニリン塩化水素、アニリン臭化水素等が挙げられる。アミンハロゲン化水素酸塩のアミンとしては、エチルアミン、エチレンジアミン、トリエチルアミン、メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、ジフェニルグアニジン、ジトリルグアニジン等が挙げられ、ハロゲン化水素としては、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素の水素化物(塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素、フッ化水素)などが挙げられる。
活性剤の含有量は、フラックスの全質量に対して1〜10%であることが好ましい。
本発明に係るフラックスはロジンなどを溶融して均一に分散させるために溶剤を含有する。本発明で用いる溶剤としては、以下に例示されるものが挙げられる。例えば、アルコール系溶剤、エステル系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、テルピネオール類等が挙げられる。エステル系溶剤としては、脂肪酸アルキル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸2−エチルヘキシル、ステアリン酸イソトリデシル、オレイン酸メチル、オレイン酸イソブチル、ヤシ脂肪酸メチル、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸2−エチルヘキシル、ミリスチン酸オクチルドデシル等が挙げられる。アルコール系溶剤としてはイソプロピルアルコール、1,2−ブタンジオール、イソボルニルシクロヘキサノール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、2,5−ジメチル−3−ヘキシン−2,5−ジオール、2,3−ジメチル−2,3−ブタンジオール、1,1,1−トリス(ヒドロキシメチル)エタン、2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール、2,2′−オキシビス(メチレン)ビス(2−エチル−1,3−プロパンジオール)、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール、1,2,6−トリヒドロキシヘキサン、ビス[2,2,2−トリス(ヒドロキシメチル)エチル]エーテル、1−エチニル−1−シクロヘキサノール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、エリトリトール、トレイトール、グアヤコールグリセロールエーテル、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール等が挙げられる。グリコールエーテル系溶剤としては、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、2−メチルペンタン−2,4−ジオール、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、1,3−ブチレングリコール、フェニルグリコール、へキシレングリコール等が挙げられる。これらの中で二種以上を同時に含有してもよい。
溶剤の含有量は、フラックスの全質量に対して20〜50%であることが好ましい。
本発明に係るフラックスはPEGを含むチキソ剤を含有する。PEGは240℃以上の温度域で液体となる。また、沸点が350℃程度と高温であるため、高融点はんだと呼ばれるはんだ合金が溶融する温度で液体状態を維持することができる。加熱時に液体状態が維持されると、液状のPEGが流動しているためにチキソ剤に起因する焦げの付着が抑制され、環境負荷が小さく洗浄力が低い洗浄液でも容易に残渣を洗浄することができる。また、PEGはチキソ性を有するため、焦げ付きの原因となるチキソ剤の代替物質となり、チキソ剤の含有量を低減できることにより焦げの付着量が抑制され、上述の洗浄液により残渣を容易に洗浄することができる。さらに、加熱時間が長くなることにより加熱時のピーク温度が上昇しても残渣を容易に洗浄することができるため、その結果としてボイド発生率を低減することにも繋がる。これに加えて、PEGは常温で固体であり、チキソ剤と同様に常温でのソルダペーストの流動性を調整することができるため、はんだ粉末とフラックスとの分離をも抑制することが可能になる。
本発明に係るソルダペーストは、アミン類を含有してもよい。
アミン類としては、脂肪族アミン、アミノアルコール、イミダゾール等を使用することができる。
本発明に係るソルダペーストは、上記フラックスとはんだ粉末を含有する。
はんだ粉末としては特に限定されず、Sn−3Ag−0.5Cu、Pb−10Sn、Sn−Sb系はんだ合金など、種々のはんだ合金組成を有するはんだ粉末を用いることができる。本発明に係るソルダペーストは上記フラックスを用いるため、高融点はんだ粉末を用いた場合であっても、従来のフラックスと高融点はんだ粉末とを混合したソルダペーストにおいて発生する課題を解決することができる。本発明に係るソルダペーストは、はんだ粉末の融点が240℃以上、または280℃以上であっても、PEGを所定量含有するために、焦げ付きによる洗浄不良やはんだ粉末とフラックスとの分離、さらにはボイドの発生を抑制することができる。
1)印刷
50×50mmのCu板状に、5×5mmの開口サイズ、厚さ0.4mmのメタルマスクを用いて上述のように調整したソルダペーストを印刷した。
・Sn−3.0Ag−0.5Cuの場合
プリヒート温度を150〜180℃として200秒間保持し、プリヒート温度からピーク温度までの昇温速度を1.34℃/秒、ピーク温度を250℃、220℃以上の加熱時間を250秒、酸素濃度を2000ppmとして加熱し、その後室温にて冷却した。
室温からピーク温度までの昇温速度を4℃/秒、ピーク温度を380℃、302℃以上の加熱時間を50秒、酸素濃度100ppm以下として加熱し、その後室温にて冷却した。
・水系洗浄液の場合
商品名「VIGON A200」(Zestron社製)の洗浄剤を用い、浄剤:イオン交換水=30:70(質量比)にて希釈して洗浄液を得た。その後、以下の手順で洗浄した。
(1)洗浄液を満たした超音波槽中で超音波洗浄(50℃、10分)
(2)イオン交換水を満たした超音波槽中でリンス(常温、3分を2回)
(3)50℃の恒温槽中で10分乾燥
商品名「クリンスルー750J」(花王株式会社製)の洗浄液を用い、以下の手順で洗浄した。
(1)洗浄液を満たした超音波槽中で超音波洗浄(40℃、10分)
(2)イオン交換水を満たした超音波槽中でリンス(常温、3分)
(3)50℃の恒温槽中で10分乾燥
乾燥後の試験片を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察した。洗浄残渣が見られない場合には「○」とし、洗浄残渣が見られる場合には「×」とした。
常温にて3日間放置し、放置後、目視によりペーストの表面状態を確認した。分離が見られない場合には「〇」とし、分離が見られる(分離によりフラックスの浮き出しが見られる)場合には「×」とした。
1)印刷
50×50mmのCu板状に、5×5mmの開口サイズ、厚さ0.4mmのメタルマスクを用いて上述のように調整したソルダペーストを印刷した。
・Sn−3.0Ag−0.5Cuの場合
プリヒート温度を150〜180℃として200秒間保持し、プリヒート温度からピーク温度までの昇温速度を1.34℃/秒、ピーク温度を250℃、220℃以上の加熱時間を250秒、酸素濃度を2000ppmとして加熱し、その後室温にて冷却した。
室温からピーク温度までの昇温速度を4℃/秒、ピーク温度を380℃、302℃以上の加熱時間を50秒、酸素濃度100ppm以下として加熱し、その後室温にて冷却した。
リフロー後のはんだ付け部の透過画像をUNi−HiTE SYSTEM社製Microfocus X−ray System XVR−160を用いて観察し、ボイド発生率を求めた。
ボイド率が3%以上である場合には「×」とし、ボイド率が3%以下である場合には「〇」とし、ボイド率が1%以下である場合には「◎」とした。
評価した結果を表2および4に示す。
(1)ロジン、活性剤、溶剤、ポリエチレングリコールを含むチキソ剤を含有するフラックスと、はんだ粉末とを含むソルダペーストであって、ポリエチレングリコールの含有量がフラックスの全質量に対して10〜20質量%であり、ポリエチレングリコールを除くチキソ剤の含有量がフラックスの全質量に対して5質量%以下であり、ロジンの含有量がフラックスの全質量に対して15質量%超え50質量%以下であることを特徴とするソルダペースト。
1.ロジン
本発明に係るフラックスは金属酸化物を除去するためにロジンを含有する。本発明で用いられるロジンとしては、以下に例示されるものが挙げられる。例えば、ガムロジン、ウッドロジン及びトール油ロジン等の原料ロジン、並びに該原料ロジンから得られる誘導体が挙げられる。該誘導体としては、例えば、精製ロジン、水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン及びα,β不飽和カルボン酸変性物(アクリル化ロジン、マレイン化ロジン、フマル化ロジン等)、並びに該重合ロジンの精製物、水素化物及び不均化物、並びに該α,β不飽和カルボン酸変性物の精製物、水素化物及び不均化物等が挙げられ、これらの中で二種以上を同時に含有してもよい。
ロジンの含有量は、フラックスの全質量に対して15〜50%である。
Claims (3)
- ロジン、活性剤、溶剤、ポリエチレングリコールを含むチキソ剤を含有するフラックスであって、
前記ポリエチレングリコールの含有量が前記フラックスの全質量に対して10〜20質量%であり、前記ポリエチレングリコールを除くチキソ剤の含有量が前記フラックスの全質量に対して5質量%以下であることを特徴とするフラックス。 - 前記ポリエチレングリコールは常温で固体である、請求項1に記載のフラックス。
- 請求項1または2に記載のフラックスと、はんだ粉末を含むソルダペースト。
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