JP2022155411A - Flux composition and solder composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フラックス組成物及びはんだ組成物に関する。 The present invention relates to flux compositions and solder compositions.
従来から、プリント配線板やシリコンウエハといった基板上に形成される電子回路と電子部品とを接合する接合材料として、はんだ合金が広く用いられている。はんだ合金を用いた接合方法としては、例えば、はんだ合金からなる成形はんだを用いる方法、はんだ合金粉末とフラックス組成物とを混合したはんだ組成物を用いる方法、はんだ合金からなるはんだバンプを用いる方法等が存在する。
なお、成形はんだやはんだバンプを用いる場合においても、成形はんだやはんだバンプ表面にフラックス組成物やはんだ組成物を塗布し、はんだ接合を行うことも少なくない。
Conventionally, solder alloys have been widely used as bonding materials for bonding electronic circuits and electronic components formed on substrates such as printed wiring boards and silicon wafers. The bonding method using a solder alloy includes, for example, a method using molded solder made of a solder alloy, a method using a solder composition in which a solder alloy powder and a flux composition are mixed, a method using solder bumps made of a solder alloy, and the like. exists.
Even when molded solder or solder bumps are used, it is not uncommon to apply a flux composition or a solder composition to the surfaces of molded solder or solder bumps for soldering.
そして上述したはんだ接合方法にてはんだ接合を行う場合、例えばはんだ組成物を用いてはんだ接合を行う場合においては、一般的には、基板上にはんだ組成物を所定のパターンとなるように印刷し、これを所定の温度にて加熱する（プリヒート及びリフロー）ことにより行われる。 When performing solder bonding by the solder bonding method described above, for example, when performing solder bonding using a solder composition, generally, the solder composition is printed on the substrate so as to form a predetermined pattern. , by heating it at a predetermined temperature (preheating and reflow).
しかしこの場合、加熱時において、はんだ組成物に含まれるフラックスやフラックスの揮発により発生するガスが、溶融したはんだ合金内に取り込まれたまま排出されないことがある。排出されないままはんだ接合部内に取り残されたフラックスやガスはボイドと呼ばれ、はんだ接合部の信頼性を低下させる虞がある。またボイドの存在は、半導体や電子機器の信頼性の低下にも繋がる虞がある。 In this case, however, the flux contained in the solder composition and the gas generated by volatilization of the flux during heating may remain trapped in the molten solder alloy and not be discharged. Flux or gas that remains in the solder joint without being discharged is called a void, and may reduce the reliability of the solder joint. In addition, the presence of voids may lead to deterioration in the reliability of semiconductors and electronic devices.
このようなボイドの発生を抑制する方法として、樹脂成分を選択するソルダペーストやフラックス組成物、例えばアクリル系樹脂と共に酸価及び軟化点の両方において低水準と高水準であって当該両方に一致点がない２種類のロジン系樹脂を含有する回路基板のリフローはんだ付用ソルダーペースト（特許文献１参照）や、集中的ガス放出防止剤として変性ロジンを含有するフラックス組成物（特許文献２参照）、ロジン系ベース樹脂としてロジンテトラオールエステルを含み、活性剤及び溶剤が所定の成分である鉛フリーはんだペースト用フラックス（特許文献３参照）、ロジン系樹脂として軟化点が１２０℃以上であり酸価が２２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であるロジン系樹脂を所定量と、軟化点が１００℃以下であり酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるロジン系樹脂とを含み、所定の溶剤を含むフラックス組成物（特許文献４参照）、ロジン系樹脂として、酸価が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であるロジン系樹脂と、酸価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるロジンエステルを所定量含むフラックス組成物（特許文献５参照）が挙げられる。 As a method for suppressing the generation of such voids, a solder paste or flux composition that selects a resin component, such as an acrylic resin, has both a low level and a high level in terms of acid value and softening point. A solder paste for reflow soldering of a circuit board containing two types of rosin-based resins (see Patent Document 1), a flux composition containing a modified rosin as an intensive gas release inhibitor (see Patent Document 2), A flux for lead-free solder paste containing rosin tetraol ester as a rosin-based base resin and having an activator and a solvent as predetermined components (see Patent Document 3). A flux composition containing a predetermined amount of a rosin resin of 220 mgKOH/g or more, a rosin resin having a softening point of 100° C. or less and an acid value of 20 mgKOH/g or less, and a predetermined solvent (Patent Document 4: ), and examples of the rosin-based resin include a flux composition containing a rosin-based resin having an acid value of 200 mgKOH/g or more and a predetermined amount of a rosin ester having an acid value of 50 mgKOH/g or less (see Patent Document 5).
そして、はんだ接合部内でのボイド発生の抑制及びはんだ接合部の信頼性低下の抑制は、今後もフラックス組成物及びはんだ組成物に求められる課題の１つである。
またボイドの発生を抑制するために、フラックス組成物に配合させる樹脂や活性剤の含有量を減少させる方法もあるが、この場合はフラックス組成物を用いたはんだ組成物や、はんだ接合に使用するはんだボール等のぬれ性が低下する虞があった。
Further, suppression of void generation in solder joints and suppression of deterioration in reliability of solder joints will continue to be one of the tasks required for flux compositions and solder compositions.
In order to suppress the generation of voids, there is also a method of reducing the content of resins and activators to be blended in the flux composition. There is a possibility that the wettability of the solder ball or the like may deteriorate.
本発明の解決しようとする課題は、はんだ接合時において、ぬれ性の低下及びボイドの発生を抑制し得るフラックス組成物及びはんだ組成物を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a flux composition and a solder composition that can suppress the decrease in wettability and the generation of voids during soldering.
本発明の一態様に係るフラックス組成物は、（Ａ）ロジン系樹脂と、（Ｂ）活性剤と、（Ｃ）溶剤とを含有し、前記（Ａ）ロジン系樹脂は、（Ａ－１）軟化点が１００℃以上１５０℃以下であって酸価が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上のロジン系樹脂と、（Ａ－２）軟化点が１００℃以下であって酸価が１４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満のロジン系樹脂と、（Ａ－３）軟化点が１００℃以下であって酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下のロジン系樹脂とを含有し、前記（Ａ－１）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１０質量％以上１５質量％以下であり、前記（Ａ－２）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１５質量％以上２０質量％以下であり、前記（Ａ－３）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１０質量％以上１５質量％以下である。 A flux composition according to an aspect of the present invention contains (A) a rosin-based resin, (B) an activator, and (C) a solvent, and the (A) rosin-based resin comprises (A-1) (A-2) a rosin-based resin having a softening point of 100° C. or higher and 150° C. or lower and an acid value of 200 mgKOH/g or higher; and (A-3) a rosin resin having a softening point of 100° C. or less and an acid value of 20 mgKOH/g or less, and the blending amount of the rosin resin (A-1) is It is 10% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition, and the amount of the rosin-based resin (A-2) is 15% by mass or more and 20% by mass with respect to 100% by mass of the flux composition. The amount of the rosin-based resin (A-3) is 10% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition.
本発明の一態様に係るはんだ組成物は、上記フラックス組成物と、（Ｄ）はんだ合金粉末を含み、前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金の液相線温度は、２２５℃以上である。 A solder composition according to an aspect of the present invention comprises the flux composition and (D) a solder alloy powder, and the liquidus temperature of the solder alloy constituting the (D) solder alloy powder is 225° C. or higher. be.
前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金は、Ａｇを１質量％以上４質量％以下と、Ｃｕを１質量％以下と、Ｓｂを３質量％以上５質量％以下とを含み、残部がＳｎからなることが好ましい。 The solder alloy constituting the (D) solder alloy powder contains 1% by mass or more and 4% by mass or less of Ag, 1% by mass or less of Cu, 3% by mass or more and 5% by mass or less of Sb, and the balance is It is preferably made of Sn.
前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金は、（Ｄ－１）Ｎｉを０．０１質量％以上０．２５質量％以下、（Ｄ－２）Ｃｏを０．００１質量％以上０．２５質量％以下、（Ｄ－３）Ｉｎを６質量％以下、（Ｄ－４）Ｐ、Ｇａ及びＧｅの少なくとも１種を合計で０．００１質量％以上０．０５質量％以下及び（Ｄ－５）Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＭｏの少なくとも１種を合計で０．００１質量％以上０．０５質量％以下、から選ばれる少なくともいずれかを更に含むことが好ましい。 The solder alloy constituting the (D) solder alloy powder contains (D-1) 0.01% by mass or more and 0.25% by mass or less of Ni, and (D-2) 0.001% by mass or more and 0.25% of Co. (D-3) 6% by mass or less of In, (D-4) 0.001% by mass or more and 0.05% by mass or less in total of at least one of P, Ga and Ge and (D-5 ) at least one of Fe, Mn, Cr and Mo in total of 0.001% by mass or more and 0.05% by mass or less.
また本発明の他の態様に係るはんだ組成物は、（Ａ）ロジン系樹脂と（Ｂ）活性剤と（Ｃ）溶剤とを含有するフラックス組成物と、（Ｄ）はんだ合金粉末を含むはんだ組成物であって、ＢＧＡはんだ接合に用いられるはんだ組成物であり、前記（Ａ）ロジン系樹脂は、（Ａ－１）軟化点が１００℃以上１５０℃以下であって酸価が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上のロジン系樹脂と、（Ａ－２）軟化点が１００℃以下であって酸価が１４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満のロジン系樹脂と、（Ａ－３）軟化点が１００℃以下であって酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下のロジン系樹脂とを含有し、前記（Ａ－１）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１０質量％以上１５質量％以下であり、前記（Ａ－２）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１５質量％以上２０質量％以下であり、前記（Ａ－３）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１０質量％以上１５質量％以下であり、前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金の液相線温度は、ＢＧＡはんだ接合に用いるＢＧＡを構成するはんだボールの液相線温度よりも高い。 A solder composition according to another aspect of the present invention includes (A) a flux composition containing a rosin resin, (B) an activator, and (C) a solvent, and (D) a solder composition containing a solder alloy powder A solder composition used for BGA soldering, wherein the (A) rosin-based resin (A-1) has a softening point of 100° C. or more and 150° C. or less and an acid value of 200 mgKOH/g or more. (A-2) a rosin resin having a softening point of 100° C. or less and an acid value of 140 mgKOH/g or more and less than 200 mgKOH/g; and (A-3) a softening point of 100° C. or less. and a rosin-based resin having an acid value of 20 mgKOH/g or less, and the amount of the (A-1) rosin-based resin to be blended is 10% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition. , The amount of the (A-2) rosin-based resin is 15% by mass or more and 20% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition, and the amount of the (A-3) rosin-based resin is the amount of the flux It is 10% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the composition, and the liquidus temperature of the solder alloy that constitutes the (D) solder alloy powder is the temperature of the solder ball that constitutes the BGA used for BGA soldering. higher than the liquidus temperature.
前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金の液相線温度は、２２５℃以上であることが好ましい。 The liquidus temperature of the solder alloy constituting the (D) solder alloy powder is preferably 225° C. or higher.
前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金は、Ａｇを１質量％以上４質量％以下と、Ｃｕを１質量％以下と、Ｓｂを３質量％以上５質量％以下とを含み、残部がＳｎからなることが好ましい。 The solder alloy constituting the (D) solder alloy powder contains 1% by mass or more and 4% by mass or less of Ag, 1% by mass or less of Cu, 3% by mass or more and 5% by mass or less of Sb, and the balance is It is preferably made of Sn.
前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金は、（Ｄ－１）Ｎｉを０．０１質量％以上０．２５質量％以下、（Ｄ－２）Ｃｏを０．００１質量％以上０．２５質量％以下、（Ｄ－３）Ｉｎを６質量％以下、（Ｄ－４）Ｐ、Ｇａ及びＧｅの少なくとも１種を合計で０．００１質量％以上０．０５質量％以下及び（Ｄ－５）Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＭｏの少なくとも１種を合計で０．００１質量％以上０．０５質量％以下、から選ばれる少なくともいずれかを更に含むことが好ましい。 The solder alloy constituting the (D) solder alloy powder contains (D-1) 0.01% by mass or more and 0.25% by mass or less of Ni, and (D-2) 0.001% by mass or more and 0.25% of Co. (D-3) 6% by mass or less of In, (D-4) 0.001% by mass or more and 0.05% by mass or less in total of at least one of P, Ga and Ge and (D-5 ) at least one of Fe, Mn, Cr and Mo in total of 0.001% by mass or more and 0.05% by mass or less.
本発明のフラックス組成物及びはんだ組成物は、はんだ接合時におけるぬれ性の低下及びボイドの発生を抑制し得る。 The flux composition and solder composition of the present invention can suppress the deterioration of wettability and the generation of voids during solder joint.
以下、本発明のフラックス組成物及びはんだ組成物の一実施形態を詳述する。なお、本発明が以下の実施形態に限定されるものではないことはもとよりである。 Hereinafter, one embodiment of the flux composition and solder composition of the present invention will be described in detail. It goes without saying that the present invention is not limited to the following embodiments.
１．フラックス組成物
本実施形態のフラックス組成物は、（Ａ）ロジン系樹脂と、（Ｂ）活性剤と、（Ｃ）溶剤とを含有する。
1. Flux Composition The flux composition of the present embodiment contains (A) a rosin-based resin, (B) an activator, and (C) a solvent.
（Ａ）ロジン系樹脂
前記（Ａ）ロジン系樹脂としては、例えばトール油ロジン、ガムロジン、ウッドロジン等のロジン類；水添ロジン（部分水添、完全水添）、重合ロジン、不均一化ロジン、アクリル酸変性ロジン、マレイン酸変性ロジン、ホルミル化ロジン等のロジン系変性樹脂；並びにこれらの誘導体等が挙げられる。これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
(A) rosin-based resin Examples of the (A) rosin-based resin include rosins such as tall oil rosin, gum rosin, and wood rosin; rosin-based modified resins such as acrylic acid-modified rosin, maleic acid-modified rosin, and formylated rosin; and derivatives thereof. These can be used singly or in combination.
また本実施形態のフラックス組成物は、前記（Ａ）ロジン系樹脂として、（Ａ－１）軟化点が１００℃以上１５０℃以下であって酸価が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上のロジン系樹脂と、（Ａ－２）軟化点が１００℃以下であって酸価が１４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満のロジン系樹脂と、（Ａ－３）軟化点が１００℃以下であって酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下のロジン系樹脂とを含有する。
なお、これらのロジン系樹脂の軟化点は、環球法を用いて測定し得る。
In the flux composition of the present embodiment, the (A) rosin-based resin includes (A-1) a rosin-based resin having a softening point of 100° C. or higher and 150° C. or lower and an acid value of 200 mgKOH/g or higher; A-2) a rosin-based resin having a softening point of 100° C. or less and an acid value of 140 mgKOH/g or more and less than 200 mgKOH/g; and (A-3) a softening point of 100° C. or less and an acid value of 20 mgKOH/g. Contains the following rosin-based resins.
The softening point of these rosin-based resins can be measured using the ring and ball method.
（Ａ－１）軟化点が１００℃以上１５０℃以下であって酸価が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上のロジン系樹脂
前記（Ａ－１）ロジン系樹脂としては、例えばα，β不飽和カルボン酸（アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸等）で変性したα，β不飽和カルボン酸変性ロジン系樹脂が好ましく用いられ、その中でもアクリル酸変性ロジンに水素添加したアクリル酸変性水添ロジンが好ましく用いられる。なお前記（Ａ－１）ロジン系樹脂は、単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
前記（Ａ－１）ロジン系樹脂の軟化点は、１００℃以上１５０℃以下である。また好ましいその軟化点は、１２０℃以上１４０℃以下である。この軟化点は、例えばロジン類の重合度の調整、α，β不飽和カルボン酸の種類や変性の方法の調整、ロジン類の分子量の調整等、公知の方法にて調整することができる。
前記（Ａ－１）ロジン系樹脂の酸価は、２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上である。この酸価は、例えばα，β不飽和カルボン酸の種類や変性の方法の調整等、公知の方法にて調整することができる。
前記（Ａ－１）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１０質量％以上１５質量％以下である。好ましいその配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１１質量％以上１４質量％以下であり、１２質量％以上１３質量％以下であることがより好ましい。
(A-1) Rosin-based resin having a softening point of 100° C. or higher and 150° C. or lower and an acid value of 200 mgKOH/g or higher. acid, methacrylic acid, fumaric acid, maleic acid, etc.) is preferably used, and among them, acrylic acid-modified hydrogenated rosin obtained by hydrogenating acrylic acid-modified rosin is preferably used be done. The (A-1) rosin-based resin can be used alone or in combination.
The softening point of the rosin-based resin (A-1) is 100° C. or higher and 150° C. or lower. Moreover, the softening point thereof is preferably 120° C. or higher and 140° C. or lower. The softening point can be adjusted by known methods such as adjusting the degree of polymerization of rosins, adjusting the type of α,β-unsaturated carboxylic acid and modification method, and adjusting the molecular weight of rosins.
The acid value of the rosin-based resin (A-1) is 200 mgKOH/g or more. This acid value can be adjusted by a known method such as adjusting the type of α,β unsaturated carboxylic acid and the modification method.
The amount of the rosin-based resin (A-1) to be blended is 10% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition. A preferable blending amount thereof is 11% by mass or more and 14% by mass or less, more preferably 12% by mass or more and 13% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition.
（Ａ－２）軟化点が１００℃以下であって酸価が１４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満のロジン系樹脂
前記（Ａ－２）ロジン系樹脂としては、例えばロジン類に水素添加した水添ロジンが好ましく用いられ、その中でも完全水添ロジンが好ましく用いられる。なお前記（Ａ－２）ロジン系樹脂は、単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
前記（Ａ－２）ロジン系樹脂の軟化点は、１００℃以下である。また好ましいその軟化点は、９０℃以下である。この軟化点は、例えばロジン類の重合度の調整、ロジン類の分子量の調整等、公知の方法にて調整することができる。
前記（Ａ－２）ロジン系樹脂の酸価は、１４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満である。また好ましいその酸価は、１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満であり、１６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることがより好ましい。この酸価は、公知の方法にて調整することができる。
前記（Ａ－２）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１５質量％以上２０質量％以下である。好ましいその配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１７質量％以上２０質量％以下であり、１７質量％以上１９質量％以下であることがより好ましい。
(A-2) A rosin-based resin having a softening point of 100° C. or lower and an acid value of 140 mgKOH/g or more and less than 200 mgKOH/g. Rosin is preferably used, and among them, fully hydrogenated rosin is preferably used. The rosin resin (A-2) can be used alone or in combination.
The softening point of the rosin-based resin (A-2) is 100° C. or lower. Moreover, its softening point is preferably 90° C. or lower. This softening point can be adjusted by known methods such as adjusting the degree of polymerization of rosins and adjusting the molecular weight of rosins.
The acid value of the rosin-based resin (A-2) is 140 mgKOH/g or more and less than 200 mgKOH/g. Moreover, its acid value is preferably 150 mgKOH/g or more and less than 200 mgKOH/g, and more preferably 160 mgKOH/g or more and 180 mgKOH/g or less. This acid value can be adjusted by a known method.
The amount of the (A-2) rosin-based resin is 15% by mass or more and 20% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition. A preferable blending amount thereof is 17% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 17% by mass or more and 19% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition.
（Ａ－３）軟化点が１００℃以下であって酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下のロジン系樹脂
前記（Ａ－３）ロジン系樹脂は、例えばロジン類と各種アルコールとを脱水縮合して得られるロジンエステルが好ましく用いられる。なお前記（Ａ－３）ロジン系樹脂は、単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
前記（Ａ－３）ロジン系樹脂の軟化点は、１００℃以下である。また好ましいその軟化点は、９０℃以下である。この軟化点は、例えばロジン類の重合度の調整、ロジン類の分子量の調整等、公知の方法にて調整することができる。
前記（Ａ－３）ロジン系樹脂の酸価は、２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。また好ましいその酸価は、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。この酸価は、公知の方法にて調整することができる。
前記（Ａ－３）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１０質量％以上１５質量％以下である。好ましいその配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１１質量％以上１５質量％以下であり、１２質量％以上１４質量％以下であることがより好ましい。
(A-3) Rosin-based resin having a softening point of 100° C. or lower and an acid value of 20 mgKOH/g or lower The (A-3) rosin-based resin is obtained, for example, by dehydration condensation of rosins and various alcohols. Rosin esters are preferably used. The rosin resin (A-3) can be used alone or in combination.
The softening point of the rosin-based resin (A-3) is 100° C. or lower. Moreover, its softening point is preferably 90° C. or lower. This softening point can be adjusted by known methods such as adjusting the degree of polymerization of rosins and adjusting the molecular weight of rosins.
The acid value of the rosin-based resin (A-3) is 20 mgKOH/g or less. Moreover, its acid value is preferably 10 mgKOH/g or less. This acid value can be adjusted by a known method.
The amount of the rosin-based resin (A-3) is 10% by mass or more and 15% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition. A preferable blending amount thereof is 11% by mass or more and 15% by mass or less, more preferably 12% by mass or more and 14% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition.
その他のロジン系樹脂
本実施形態のフラックス組成物には、前記（Ａ）ロジン系樹脂として、前記（Ａ－１）ロジン系樹脂、前記（Ａ－２）ロジン系樹脂及び前記（Ａ－３）ロジン系樹脂以外のロジン系樹脂を適宜添加することもできるが、（Ａ－１）ロジン系樹脂、前記（Ａ－２）ロジン系樹脂及び前記（Ａ－３）ロジン系樹脂の使用が好ましい。なおその他のロジン系樹脂は、単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
Other rosin-based resins In the flux composition of the present embodiment, the (A) rosin-based resin includes the (A-1) rosin-based resin, the (A-2) rosin-based resin and the (A-3) Although rosin-based resins other than rosin-based resins can be added as appropriate, use of (A-1) rosin-based resin, (A-2) rosin-based resin, and (A-3) rosin-based resin is preferred. Other rosin-based resins may be used alone or in combination.
前記（Ａ）ロジン系樹脂全体の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して３５質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。より好ましいその配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して３９質量％以上４９質量％以下であり、４１質量％以上４６質量％以下であることが特に好ましい。 The amount of the (A) rosin-based resin as a whole is preferably 35% by mass or more and 50% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition. A more preferable blending amount thereof is 39% by mass or more and 49% by mass or less, and particularly preferably 41% by mass or more and 46% by mass or less, based on 100% by mass of the flux composition.
本実施形態のフラックス組成物は、上述のように前記（Ａ）ロジン系樹脂として前記（Ａ－１）ロジン系樹脂、前記（Ａ－２）ロジン系樹脂及び前記（Ａ－３）ロジン系樹脂をそれぞれ所定量含有する。そしてこれにより、本実施形態のフラックス組成物を含むはんだ組成物を用いたはんだ接合時や、はんだボール上にフラックス組成物を塗布して行うはんだ接合時において、そのぬれ性の低下を抑制し、また形成されるはんだ接合部内でのボイドの発生を抑制することができる。
これは、本実施形態のフラックス組成物が、前記（Ａ）ロジン系樹脂として前記（Ａ－１）ロジン系樹脂、前記（Ａ－２）ロジン系樹脂及び前記（Ａ－３）ロジン系樹脂をそれぞれ所定量含有することにより、はんだ接合時におけるフラックス組成物の流動性を確保でき、これにより溶融したはんだ合金内からフラックス組成物が排出され易くなると共に、はんだぬれ性の低下を抑制することができるものと考えられる。
As described above, the flux composition of the present embodiment includes the (A) rosin-based resin as the (A-1) rosin-based resin, the (A-2) rosin-based resin, and the (A-3) rosin-based resin. each contains a predetermined amount. And as a result, during soldering using a solder composition containing the flux composition of the present embodiment, or during soldering by applying the flux composition on the solder ball, the wettability is suppressed from decreasing, Moreover, it is possible to suppress the generation of voids in the formed solder joints.
This is because the flux composition of the present embodiment contains the (A-1) rosin-based resin, the (A-2) rosin-based resin, and the (A-3) rosin-based resin as the (A) rosin-based resin. By containing a predetermined amount of each, it is possible to ensure the fluidity of the flux composition during soldering, thereby facilitating the discharge of the flux composition from the melted solder alloy and suppressing the deterioration of solder wettability. It is considered possible.
（Ｂ）活性剤
前記（Ｂ）活性剤としては、例えば有機酸、ハロゲンを含む化合物、アミン系活性剤等が挙げられる。これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
(B) Activator Examples of the (B) activator include organic acids, halogen-containing compounds, and amine-based activators. These can be used singly or in combination.
有機酸としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸、その他の有機酸が挙げられる。 Organic acids include monocarboxylic acids, dicarboxylic acids, and other organic acids.
モノカルボン酸としては、例えばプロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、グリコール酸等が挙げられる。 Examples of monocarboxylic acids include propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, pentadecyl acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, tuberculostearic acid, arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, glycolic acid and the like.
ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、エイコサン二酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、ジグリコール酸、１，４－シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。 Dicarboxylic acids include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, eicosanedioic acid, fumaric acid, maleic acid, tartaric acid, diglycol acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid and the like.
その他の有機酸としては、ダイマー酸、レブリン酸、乳酸、アクリル酸、安息香酸、サリチル酸、アニス酸、クエン酸、ピコリン酸、アントラニル酸等が挙げられる。 Other organic acids include dimer acid, levulinic acid, lactic acid, acrylic acid, benzoic acid, salicylic acid, anisic acid, citric acid, picolinic acid, anthranilic acid and the like.
ハロゲンを含む化合物としては、例えば非解離性のハロゲン化合物（非解離型活性剤）及び解離性のハロゲン化合物（解離型活性剤）が挙げられる。
非解離型活性剤としては、ハロゲン原子が共有結合により結合した非塩系の有機化合物が挙げられる。当該有機化合物は、例えば塩素化物、臭素化物、ヨウ素化物、フッ化物のように塩素、臭素、ヨウ素、フッ素の各単独元素が共有結合した化合物でもよく、また２以上の異なるハロゲン原子が共有結合で結合した化合物でもよい。また当該有機化合物は水性溶媒に対する溶解性を向上させるために、例えばハロゲン化アルコールのように水酸基等の極性基を有することが好ましい。
Compounds containing halogen include, for example, non-dissociative halogen compounds (non-dissociative activators) and dissociative halogen compounds (dissociative activators).
The non-dissociation type activator includes non-salt organic compounds to which halogen atoms are covalently bonded. The organic compound may be a compound in which each single element of chlorine, bromine, iodine, and fluorine is covalently bonded, such as chloride, bromide, iodide, and fluoride, and two or more different halogen atoms are covalently bonded. It may also be a bound compound. Moreover, the organic compound preferably has a polar group such as a hydroxyl group, such as a halogenated alcohol, in order to improve the solubility in an aqueous solvent.
アミン系活性剤としては、例えば有機アミン、有機アミンのハロゲン化水素塩等のアミン塩（無機酸塩や有機酸塩）、有機酸塩、有機アミン塩等が挙げられる。 Examples of the amine-based activator include organic amines, amine salts (inorganic acid salts and organic acid salts) such as organic amine hydrohalide salts, organic acid salts, organic amine salts, and the like.
前記（Ｂ）活性剤の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して５質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。好ましいその配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して７質量％以上１３質量％以下であり、９質量％以上１１質量％以下であることがより好ましい。 The content of the activator (B) is preferably 5% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition. A preferable blending amount thereof is 7% by mass or more and 13% by mass or less, more preferably 9% by mass or more and 11% by mass or less based on 100% by mass of the flux composition.
（Ｃ）溶剤
前記（Ｃ）溶剤としては、例えばアルコール系、エタノール系、アセトン系、トルエン系、キシレン系、酢酸エチル系、エチルセロソルブ系、ブチルセロソルブ系、グリコールエーテル系、エステル系等が挙げられる。これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
前記（Ｃ）溶剤の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して２０質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。より好ましいその配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して２０質量％以上４０質量％以下であり、３５質量％以上４０質量％以下であることが特に好ましい。
(C) Solvent Examples of the solvent (C) include alcohols, ethanols, acetones, toluenes, xylenes, ethyl acetates, ethyl cellosolves, butyl cellosolves, glycol ethers, and esters. These can be used singly or in combination.
The blending amount of the solvent (C) is preferably 20% by mass or more and 50% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition. A more preferable blending amount thereof is 20% by mass or more and 40% by mass or less, and particularly preferably 35% by mass or more and 40% by mass or less, based on 100% by mass of the flux composition.
チクソ剤
本実施形態に係るフラックス組成物には、チクソ剤を配合することができる。前記チクソ剤としては、例えば硬化ひまし油、ビスアマイド系チクソ剤（飽和脂肪酸ビスアマイド、不飽和脂肪酸ビスアマイド、芳香族ビスアマイド等）、ジメチルジベンジリデンソルビトール等が挙げられる。これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
Thixotropic agent A thixotropic agent can be blended in the flux composition according to the present embodiment. Examples of the thixotropic agents include hydrogenated castor oil, bisamide-based thixotropic agents (saturated fatty acid bisamides, unsaturated fatty acid bisamides, aromatic bisamides, etc.), dimethyldibenzylidene sorbitol, and the like. These can be used singly or in combination.
前記チクソ剤の配合量はフラックス組成物１００質量％に対して３質量％以上１５質量％以下であることが好ましく、５質量％以上１０質量％以下であることが更に好ましい。 The content of the thixotropic agent is preferably 3% by mass or more and 15% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 10% by mass or less, relative to 100% by mass of the flux composition.
本実施形態のフラックス組成物には、酸化防止剤を配合することができる。
前記酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ビスフェノール系酸化防止剤、ポリマー型酸化防止剤等が挙げられる。これらの中でも特にヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましく用いられる。
前記酸化防止剤はこれらに限定されるものではなく、またその配合量は特に限定されるものではない。その一般的な配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して０．５質量％から５質量％程度である。
An antioxidant can be added to the flux composition of the present embodiment.
Examples of the antioxidant include hindered phenol-based antioxidants, phenol-based antioxidants, bisphenol-based antioxidants, polymer-type antioxidants, and the like. Among these, hindered phenol-based antioxidants are particularly preferably used.
The antioxidants are not limited to these, and the amount thereof is not particularly limited. The general blending amount thereof is about 0.5% by mass to 5% by mass with respect to 100% by mass of the flux composition.
本実施形態のフラックス組成物には、更につや消し剤、消泡剤等の添加剤を加えてもよい。前記添加剤の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１０質量％以下であることが好ましく、更に好ましい配合量は５質量％以下である。 Additives such as a matting agent and an antifoaming agent may be further added to the flux composition of the present embodiment. The amount of the additive compounded is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on 100% by mass of the flux composition.
また本実施形態のフラックス組成物には、前記（Ａ）ロジン系樹脂以外の樹脂として、例えばアクリル樹脂；エポキシ樹脂；フェノール樹脂等を配合してもよいが、前記（Ａ）ロジン系樹脂の使用が好ましい。これらのその他の樹脂は単独でまたは複数を組合せて用いることができる。前記（Ａ）ロジン系樹脂以外の樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１０質量％以下であることが好ましく、更に好ましい配合量は５質量％以下である。 In the flux composition of the present embodiment, as resins other than the (A) rosin-based resin, for example, an acrylic resin; an epoxy resin; a phenolic resin, etc. may be blended. is preferred. These other resins can be used alone or in combination. The amount of the resin (A) other than the rosin-based resin is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on 100% by mass of the flux composition.
本実施形態のフラックス組成物は、後述するはんだ組成物に使用し得る他に、例えば、はんだ接合時においてはんだボールや成形はんだの表面に塗布する用途、ヤニ入りはんだ等の用途にも使用することができる。またはんだ組成物を用いたはんだボールの作製にも使用することができる。 The flux composition of the present embodiment can be used not only for the solder composition described later, but also for applications such as application to the surface of solder balls and molded solder during soldering, resin-containing solder, and the like. can be done. Alternatively, the solder composition can be used to make solder balls.
２．はんだ組成物
本実施形態のはんだ組成物は、前記フラックス組成物と、（Ｄ）はんだ合金粉末とを含む。
2. Solder Composition The solder composition of the present embodiment includes the flux composition and (D) solder alloy powder.
（Ｄ）はんだ合金粉末
前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金（以下、単に「はんだ合金」という。）の液相線温度は、２２５℃以上であることが好ましい。
前記はんだ合金としては、Ａｇを１質量％以上４質量％以下と、Ｃｕを１質量％以下と、Ｓｂを３質量％以上５質量％以下とを含み、残部がＳｎからなるはんだ合金が好ましく用いられる。
(D) Solder Alloy Powder The liquidus temperature of the solder alloy (hereinafter simply referred to as "solder alloy") constituting the (D) solder alloy powder is preferably 225° C. or higher.
As the solder alloy, a solder alloy containing 1% by mass or more and 4% by mass or less of Ag, 1% by mass or less of Cu, 3% by mass or more and 5% by mass or less of Sb, and the balance being Sn is preferably used. be done.
Ａｇの含有量は、２質量％以上３．８質量％以下であることが好ましく、２．５質量％以上３．８質量％以下であることがより好ましい。 The Ag content is preferably 2% by mass or more and 3.8% by mass or less, more preferably 2.5% by mass or more and 3.8% by mass or less.
Ｃｕの含有量は、０．５質量％以上１質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上０．７質量％以下であることがより好ましい。 The Cu content is preferably 0.5% by mass or more and 1% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or more and 0.7% by mass or less.
Ｓｂの含有量は、３．５質量％以上５質量％以下であることが好ましい。 The content of Sb is preferably 3.5% by mass or more and 5% by mass or less.
前記はんだ合金は、以下の（Ｄ－１）、（Ｄ－２）、（Ｄ－３）、（Ｄ－４）及び（Ｄ－５）から選ばれる少なくともいずれかを更に含むことが好ましい。
（Ｄ－１）Ｎｉを０．０１質量％以上０．２５質量％以下
（Ｄ－２）Ｃｏを０．００１重量％以上０．２５重量％以下
（Ｄ－３）Ｉｎを６重量％以下
（Ｄ－４）Ｐ、Ｇａ及びＧｅの少なくとも１種を合計で０．００１重量％以上０．０５重量％以下
（Ｄ－５）Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＭｏの少なくとも１種を合計で０．００１重量％以上０．０５重量％以下
The solder alloy preferably further contains at least one selected from the following (D-1), (D-2), (D-3), (D-4) and (D-5).
(D-1) 0.01 wt% or more and 0.25 wt% or less of Ni (D-2) 0.001 wt% or more and 0.25 wt% or less of Co (D-3) 6 wt% or less of In ( D-4) 0.001% by weight or more and 0.05% by weight or less in total of at least one of P, Ga and Ge (D-5) 0.001% in total of at least one of Fe, Mn, Cr and Mo % by weight or more and 0.05% by weight or less
前記（Ｄ－１）のＮｉの含有量は、０．０１質量％以上０．１５質量％以下であることが好ましい。
また前記（Ｄ－２）のＣｏの含有量は、０．００１質量％以上０．１５質量％以下であることが好ましい。
また前記（Ｄ－３）のＩｎの含有量は、４質量％以下であることが好ましく、１質量％以上２質量％以下であることがより好ましい。
The content of Ni in (D-1) is preferably 0.01% by mass or more and 0.15% by mass or less.
Also, the content of Co in (D-2) is preferably 0.001% by mass or more and 0.15% by mass or less.
The In content of (D-3) is preferably 4% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 2% by mass or less.
なお、前記はんだ合金には、その効果を阻害しない範囲において、他の成分（元素）、例えばＣｄ、Ｔｌ、Ｓｅ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｉ等を含有させることができる。また前記はんだ合金には、当然ながら不可避不純物も含まれるものである。 The solder alloy may contain other components (elements), such as Cd, Tl, Se, Au, Ti, Si, Al, Mg, Zn, Bi, etc., within a range that does not impede its effect. . In addition, the solder alloy naturally contains unavoidable impurities.
本実施形態のはんだ組成物は、例えば粉末状にした前記はんだ合金（即ち、前記（Ｄ）はんだ合金粉末）と前記フラックス組成物とを混練しペースト状にすることにより作製される。 The solder composition of the present embodiment is produced, for example, by kneading the powdered solder alloy (that is, the (D) solder alloy powder) and the flux composition to form a paste.
前記（Ｄ）はんだ合金粉末とフラックス組成物との配合比率は、前記（Ｄ）はんだ合金粉末：フラックス組成物の比率で６５：３５から９５：５であることが好ましい。より好ましい配合比率は８５：１５から９３：７であり、特に好ましい配合比率は８７：１３から９２：８である。 The mixing ratio of the (D) solder alloy powder and the flux composition is preferably from 65:35 to 95:5 in terms of the (D) solder alloy powder:flux composition ratio. A more preferred mixing ratio is from 85:15 to 93:7, and a particularly preferred mixing ratio is from 87:13 to 92:8.
本実施形態のはんだ組成物は、前記はんだ合金、即ち前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金の液相線温度が２２５℃以上であることが好ましい。ここで、このようなはんだ合金からなるはんだ合金粉末を用いたはんだ組成物は、はんだ接合時の加熱温度のピークを２２５℃以上とする必要がある。このような加熱条件においては、フラックス組成物の流動性が下がり（粘度が上昇し）易いため、溶融したはんだ合金内からフラックス組成物が排出され難くなる虞があり、形成されるはんだ接合部内にボイドが発生し易くなる。 In the solder composition of the present embodiment, the liquidus temperature of the solder alloy, that is, the solder alloy constituting the (D) solder alloy powder is preferably 225° C. or higher. Here, a solder composition using a solder alloy powder made of such a solder alloy needs to have a heating temperature peak of 225° C. or higher during solder bonding. Under such heating conditions, the fluidity of the flux composition tends to decrease (viscosity increases), so there is a risk that the flux composition will be difficult to discharge from the molten solder alloy. Voids are likely to occur.
しかし本実施形態のはんだ組成物は、上述のように、これに使用するフラックス組成物が前記（Ａ）ロジン系樹脂として前記（Ａ－１）ロジン系樹脂、前記（Ａ－２）ロジン系樹脂及び前記（Ａ－３）ロジン系樹脂をそれぞれ所定量含有することから、前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金の液相線温度が２２５℃以上である場合にも、はんだ接合時におけるフラックス組成物の流動性を確保できる。そのため、溶融したはんだ合金内からフラックス組成物が排出され易くなり、形成されるはんだ接合部内のボイドの発生が抑制され得る。またこのようなはんだ組成物は、そのぬれ性の低下を抑制することができるため、信頼性の高いはんだ接合部を提供し得る。 However, in the solder composition of the present embodiment, as described above, the flux composition used therein includes the (A) rosin-based resin, the (A-1) rosin-based resin, and the (A-2) rosin-based resin. and the (A-3) rosin-based resin each containing a predetermined amount, even when the liquidus temperature of the solder alloy constituting the (D) solder alloy powder is 225 ° C. or higher, during soldering Fluidity of the flux composition can be secured. Therefore, the flux composition is easily discharged from the melted solder alloy, and the formation of voids in the formed solder joint can be suppressed. Moreover, since such a solder composition can suppress a decrease in wettability, it can provide a highly reliable solder joint.
また本実施形態のはんだ組成物は、ＢＧＡはんだ接合にも好適に用いることができる。特に本実施形態のはんだ組成物は、前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金の液相線温度が、ＢＧＡはんだ接合に用いるＢＧＡを構成するはんだボールの液相線温度よりも高い場合のＢＧＡはんだ接合にも好適に用いることができる。 Moreover, the solder composition of the present embodiment can be suitably used for BGA soldering. In particular, the solder composition of the present embodiment is used when the liquidus temperature of the solder alloy constituting the (D) solder alloy powder is higher than the liquidus temperature of the solder balls constituting the BGA used for BGA soldering. It can also be suitably used for BGA solder joints.
ＢＧＡは、一定間隔ではんだボールが並列された外部電極端子を有する電子部品であり、このはんだボールは例えばＳｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕはんだ合金（液相線温度：２２０℃）からなるものが一般的である。
例えば、Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕはんだ合金からなるはんだボールを有するＢＧＡを、その液相線温度が２２０℃を超えるはんだ合金からなるはんだ合金粉末を含むはんだ組成物を用いてはんだ接合する場合、図１に示すような現象が生じ得る。
BGA is an electronic component having external electrode terminals in which solder balls are arranged in parallel at regular intervals, and the solder balls are made of, for example, Sn-3.0Ag-0.5Cu solder alloy (liquidus temperature: 220° C.). is common.
For example, a BGA having solder balls made of a Sn-3.0Ag-0.5Cu solder alloy is soldered using a solder composition containing a solder alloy powder made of a solder alloy whose liquidus temperature exceeds 220 ° C. In this case, a phenomenon as shown in FIG. 1 may occur.
即ち、ＢＧＡのはんだ接合においては、まず絶縁層２１、電極２２を有する基板２０の電極２２上にはんだ組成物を任意の方法にて塗布し、ＢＧＡ１０に設けられるはんだボール１１がはんだ組成物３０と接するようにＢＧＡ１０を基板２０上に載置する（図１（ａ）参照）。
なお、この例においては、はんだボール１１は、Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕはんだ合金からなり、はんだ組成物３０に含まれるはんだ合金粉末を構成するはんだ合金の液相線温度は、２２０℃を超えるものとする。
That is, in soldering the BGA, first, a solder composition is applied on the
In this example, the
次いで、ＢＧＡ１０が載置された基板２０を加熱する。上述のようにはんだ組成物３０に含まれるはんだ合金粉末（はんだ合金）の液相線温度は、はんだボール１１の液相線温度よりも高い。そのため加熱時においては、はんだ組成物３０に含まれるはんだ合金粉末よりもはんだボール１１が先に溶融する（図１（ｂ）参照）。またこの際、はんだボール１１の溶融により、ＢＧＡ１０はその自重によって基板２０側に下降し易くなる。
Next, the
その後、はんだ組成物３０に含まれるはんだ合金粉末が溶融する（図１（ｃ）参照）。この際、上述したようにＢＧＡ１０はその自重によって基板２０側に下降し易くなるため、はんだ組成物３０に含まれるフラックス組成物や、フラックス組成物の揮発により発生したガスは、先に溶融したはんだボール１１側、即ち図１（ｃ）に示す矢印Ｎの方向に流入し易くなり、外部に排出され難くなる。そのため、溶融したはんだボール１１側に流入したフラックス組成物やガスはそのまま内部に残り易く、形成されるはんだ接合部にはボイドが発生し易くなる。
After that, the solder alloy powder contained in the
しかし本実施形態のはんだ組成物は、上述のように、これに使用するフラックス組成物が前記（Ａ）ロジン系樹脂として前記（Ａ－１）ロジン系樹脂、前記（Ａ－２）ロジン系樹脂及び前記（Ａ－３）ロジン系樹脂をそれぞれ所定量含有する。そのため本実施形態のはんだ組成物は、ＢＧＡはんだ接合時おいてもフラックス組成物の流動性を確保し得る。よって、はんだ接合時（加熱時）においてもフラックス組成物は図１（ｃ）に示す矢印Ｎ側に流入され難く、またいったんこれに取り込まれた場合であっても外側に排出され易い。またこの流動性により、本実施形態のはんだ組成物は、そのぬれ性の低下を抑制することができる。
そのため本実施形態のはんだ組成物は、上述のような特にボイドが発生し易い条件下でのはんだ接合においても、形成されるはんだ接合部内のボイドの発生を抑制し、また信頼性の高いはんだ接合部を提供し得る。
このように本実施形態のはんだ組成物は、前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金の液相線温度が、ＢＧＡはんだ接合に用いるＢＧＡを構成するはんだボールの液相線温度よりも高い場合のＢＧＡはんだ接合にも好適に用いることができる。
However, in the solder composition of the present embodiment, as described above, the flux composition used therein includes the (A) rosin-based resin, the (A-1) rosin-based resin, and the (A-2) rosin-based resin. and (A-3) the rosin-based resin in predetermined amounts. Therefore, the solder composition of the present embodiment can ensure fluidity of the flux composition even during BGA soldering. Therefore, even during soldering (during heating), the flux composition is less likely to flow in the direction of arrow N shown in FIG. In addition, due to this fluidity, the solder composition of the present embodiment can suppress a decrease in wettability.
Therefore, the solder composition of the present embodiment suppresses the generation of voids in the formed solder joints even in solder joints under the conditions where voids are particularly likely to occur as described above, and achieves highly reliable solder joints. part can be provided.
Thus, in the solder composition of the present embodiment, the liquidus temperature of the solder alloy constituting the (D) solder alloy powder is higher than the liquidus temperature of the solder balls constituting the BGA used for BGA soldering. It can also be suitably used for BGA solder joints.
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳述する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples.
フラックス組成物の作製
表１に示す組成及び配合にて各成分を混練し、実施例及び比較例に係る各フラックス組成物を作製した。なお、表１のうち、組成を表すものに係る数値の単位は、特に断り書きがない限り質量部である。
Preparation of Flux Composition Each component was kneaded according to the composition and formulation shown in Table 1 to prepare each flux composition according to Examples and Comparative Examples. In addition, in Table 1, the units of numerical values representing compositions are parts by mass unless otherwise specified.
※１ アクリル変性水添ロジン 荒川化学工業（株）製（軟化点：１２４℃～１３４℃、酸価：２３７．５ｍｇＫＯＨ／ｇ）
※２ 完全水添ロジン イーストマン・ケミカル社製（軟化点：７９℃～８８℃、酸価：１６５ｍｇＫＯＨ／ｇ）
※３ ロジンエステル ハリマ化成（株）製（軟化点：８０℃～９０℃、酸価：８ｍｇＫＯＨ／ｇ）
※４ ダイマー酸 クレイトンコーポレーション社製
※５ １２－ヒドロキシステアリン酸トリグリセライド ケイエフ・トレーディング（株）製
※６ ヒンダードフェノール系酸化防止剤 ＢＡＳＦジャパン（株）製
*1 Acrylic-modified hydrogenated rosin, manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd. (softening point: 124°C to 134°C, acid value: 237.5 mgKOH/g)
*2 Fully hydrogenated rosin manufactured by Eastman Chemical Co. (softening point: 79°C to 88°C, acid value: 165 mgKOH/g)
*3 Rosin ester Harima Kasei Co., Ltd. (softening point: 80°C to 90°C, acid value: 8 mgKOH/g)
*4 Dimer acid Manufactured by Clayton Corporation *5 12-Hydroxystearic acid triglyceride Manufactured by KF Trading Co., Ltd. *6 Hindered phenolic antioxidant Manufactured by BASF Japan Ltd.
はんだ組成物の作製
表１に記載の各フラックス組成物１０．７質量％と、Ｓｎ－４．０Ａｇ―０．９Ｃｕ－３．１Ｓｂ－０．０５Ｎｉはんだ合金（液相線温度：２２５℃）の粉末（粉末粒径２０μｍから３６μｍ）８９．３質量％とを混合し、実施例及び比較例に係る各はんだ組成物を作製した。
Preparation of solder composition 10.7% by mass of each flux composition shown in Table 1 and Sn-4.0Ag-0.9Cu-3.1Sb-0.05Ni solder alloy (liquidus temperature: 225 ° C.) 89.3% by mass of powder (
（１）ボイド試験
以下の用具を準備した。
・ガラスエポキシ基板（ＦＲ－４基板）
以下のＢＧＡに対応する電極パターン（Ｃｕランド：Φ０．４１ｍｍ）と絶縁層を備える。
・メタルマスク
上記電極パターンに対応する開口部を備える（厚み：１５０μｍ）
・ＢＧＡ
０．８ｍｍピッチ（はんだボール（ピン）数：２５７個）、はんだボール組成：Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕはんだ合金（液相線温度：２２０℃）
(1) Void test The following tools were prepared.
・Glass epoxy board (FR-4 board)
It has an electrode pattern (Cu land: Φ0.41 mm) and an insulating layer corresponding to the following BGA.
・Metal mask with openings corresponding to the above electrode patterns (thickness: 150 μm)
・BGA
0.8mm pitch (number of solder balls (pins): 257), solder ball composition: Sn-3.0Ag-0.5Cu solder alloy (liquidus temperature: 220°C)
前記メタルマスクを用い、以下の印刷条件にて、各はんだ組成物を印刷機（製品名：ＳＰ６０Ｐ－Ｌ、パナソニック（株）製）を用いて前記各ガラスエポキシ基板上に印刷した。そして前記ＢＧＡを表面実装機（製品名：ＹＶ１００Ｘｇ－Ｓ、ヤマハ発動機（株）製、押し込み量：０．０ｍｍに設定）を用いて前記各ガラスエポキシ基板上に載置した。
・スキージ速度：３０ｍｍ／ｓ
・スキージ長さ：３５０ｍｍ
・印圧：３５×１０－２Ｎ／ｍｍ
・スキージ角度：６０°
・版離れ速度：３ｍｍ／ｓ
・印刷機内条件：室温（２０℃から２５℃）
次いで、前記ＢＧＡを載置した前記各ガラスエポキシ基板を以下の条件下でリフローし、はんだ接合部を有する各試験基板を作製した。
リフロー炉：ＴＮＶ３０－５０８ＥＭ２－Ｘ、（株）タムラ製作所製
酸素濃度：１００ｐｐｍ
１５０℃から２００℃：９０秒から１２０秒
２２７℃以上：７０秒
ピーク温度：２４０℃
Using the metal mask, each solder composition was printed on each glass epoxy substrate using a printing machine (product name: SP60P-L, manufactured by Panasonic Corporation) under the following printing conditions. Then, the BGA was placed on each of the glass epoxy substrates using a surface mounter (product name: YV100Xg-S, manufactured by Yamaha Motor Co., Ltd., pushing depth: set to 0.0 mm).
・Squeegee speed: 30mm/s
・Squeegee length: 350 mm
・Printing pressure: 35×10 −2 N/mm
・Squeegee angle: 60°
・Plate separation speed: 3mm/s
・In-machine conditions: Room temperature (20°C to 25°C)
Then, each glass epoxy substrate on which the BGA was mounted was reflowed under the following conditions to prepare each test substrate having solder joints.
Reflow furnace: TNV30-508EM2-X, manufactured by Tamura Manufacturing Co., Ltd. Oxygen concentration: 100 ppm
150°C to 200°C: 90 seconds to 120 seconds 227°C or higher: 70 seconds Peak temperature: 240°C
次いで前記各試験基板の表面状態をＸ線検査装置（製品名：ＮＬＸ－５０００、名古屋電機工業（株）製）で観察し、前記各試験基板の各はんだ接合部（２５７箇所）に発生したボイドの面積を測定した。そして前記試験基板毎に、１）ボイド面積率が最大となったはんだ接合部のボイド面積率（最大ボイド面積率）、２）平均ボイド面積率を算出した。なお、ボイド面積率及び平均ボイド面積率は以下の方法にて求めた。 Next, the surface condition of each test substrate was observed with an X-ray inspection device (product name: NLX-5000, manufactured by Nagoya Denki Kogyo Co., Ltd.), and voids generated in each solder joint (257 locations) of each test substrate was measured. For each test substrate, 1) the void area ratio (maximum void area ratio) and 2) the average void area ratio of the solder joint with the maximum void area ratio were calculated. In addition, the void area ratio and the average void area ratio were obtained by the following methods.
・ボイド面積率
１つのはんだ接合部に発生したボイドの面積の合計（ボイド面積）と、そのはんだ接合部の面積とを測定し、以下の式に基づき算出した。
ボイド面積率（％）：１００×（（ボイド面積）／（はんだ接合部の面積））
Void area ratio The total area of voids generated in one solder joint (void area) and the area of the solder joint were measured and calculated based on the following formula.
Void area ratio (%): 100 x ((void area)/(area of solder joint))
なお、はんだ接合部のボイド面積率の算出例を図２を用いて説明する。
図２に示すように、はんだ接合部Ａの面積を「はんだ接合部の面積」とし、はんだ接合部Ａに発生した３つのボイド１から３の各面積（ボイド１の面積Ｓ１、ボイド２の面積Ｓ２及びボイド３の面積Ｓ３）の合計を「ボイド面積」とする。
例えばはんだ接合部Ａの面積が０．１３ｍｍ２、面積Ｓ１が０．０２ｍｍ２、面積Ｓ２が０．０１ｍｍ２、面積Ｓ３が０．００５ｍｍ２である場合、ボイド面積は０．０３５ｍｍ２となる。従って、はんだ接合部Ａにおけるボイド面積率は、１００×（０．０３５／０．１３）＝２６．９％（小数点第２位切り捨て）となる。
A calculation example of the void area ratio of the solder joint will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the area of the solder joint A is defined as "the area of the solder joint", and the area of each of the three voids 1 to 3 generated in the solder joint A (area S1 of void 1, area of void 2 The sum of S2 and the area S3) of the void 3 is defined as the "void area".
For example, when the area of the solder joint A is 0.13 mm 2 , the area S1 is 0.02 mm 2 , the area S2 is 0.01 mm 2 , and the area S3 is 0.005 mm 2 , the void area is 0.035 mm 2 . Therefore, the void area ratio in the solder joint A is 100×(0.035/0.13)=26.9% (rounded down to the second decimal place).
１）最大ボイド面積率
そして、各試験基板について、そのはんだ接合部のうちボイド面積率が最大となったものの値を最大ボイド面積率とし、以下の基準に従い評価した。その結果を表２に示す。
○：最大ボイド面積率が１５％以下
×：最大ボイド面積率が１５％超え
1) Maximum void area ratio For each test substrate, the value of the solder joint with the maximum void area ratio was defined as the maximum void area ratio and evaluated according to the following criteria. Table 2 shows the results.
○: Maximum void area ratio is 15% or less ×: Maximum void area ratio exceeds 15%
２）平均ボイド面積率
試験基板毎に、全てのはんだ接合部（２５７個）の面積の合計（はんだ接合部の合計面積）と、全てのはんだ接合部に発生した全てのボイドの面積の合計（ボイド総面積）を測定し、以下の式に基づき算出した。
平均ボイド面積率（％）：１００×（（ボイド総面積）／（はんだ接合部の合計面積））／２５７
そして、各試験基板の平均ボイド面積率について、以下の基準に従い評価した。その結果を表２に示す。
○：平均ボイド面積率が７％以下
×：平均ボイド面積率が７％超え
2) Average void area ratio For each test board, the total area of all solder joints (257 pieces) (total area of solder joints) and the total area of all voids generated in all solder joints ( Void total area) was measured and calculated based on the following formula.
Average void area ratio (%): 100 x ((total area of voids)/(total area of solder joints))/257
Then, the average void area ratio of each test substrate was evaluated according to the following criteria. Table 2 shows the results.
○: Average void area ratio is 7% or less ×: Average void area ratio exceeds 7%
（２）ぬれ性確認試験
以下の用具を準備した。
・ガラスエポキシ基板（ＦＲ－４基板）
以下のＢＧＡに対応する電極パターン（Ｃｕランド：Φ０．４０ｍｍ）と絶縁層を備える。
・メタルマスク
上記電極パターンに対応する開口部を備える（厚み：１５０μｍ）
・ＢＧＡ
０．８ｍｍピッチ（はんだボール（ピン）数：２０８個）、はんだボール組成：Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕはんだ合金（液相線温度：２２０℃）。８５℃／８５％ＲＨの条件下で２４時間劣化処理を施したもの。
(2) Wettability Confirmation Test The following tools were prepared.
・Glass epoxy board (FR-4 board)
It has an electrode pattern (Cu land: Φ0.40 mm) and an insulating layer corresponding to the following BGA.
・Metal mask with openings corresponding to the above electrode patterns (thickness: 150 μm)
・BGA
0.8 mm pitch (number of solder balls (pins): 208), solder ball composition: Sn-3.0Ag-0.5Cu solder alloy (liquidus temperature: 220°C). Deteriorated for 24 hours under conditions of 85°C/85% RH.
前記メタルマスクを用い、以下の印刷条件にて、各はんだ組成物を印刷機（製品名：ＳＰ６０Ｐ－Ｌ、パナソニック（株）製）を用いて前記各ガラスエポキシ基板上に印刷した。そして前記ＢＧＡを表面実装機（製品名：ＹＶ１００Ｘｇ－Ｓ、（ヤマハ発動機（株）製、押し込み量：０．０ｍｍに設定）を用いて前記各ガラスエポキシ基板上に載置した。
・スキージ速度：３０ｍｍ／ｓ
・スキージ長さ：３５０ｍｍ
・印圧：３５×１０－２Ｎ／ｍｍ
・スキージ角度：６０°
・版離れ速度：３ｍｍ／ｓ
・印刷機内条件：室温（２０℃から２５℃）
次いで、前記ＢＧＡを載置した前記各ガラスエポキシ基板を以下の条件下でリフローし、各試験基板を作製した。
リフロー炉：ＴＮＶ３０－５０８ＥＭ２－Ｘ、（株）タムラ製作所製
酸素濃度：１００ｐｐｍ
２００℃から２２０℃：１６０秒
２２７℃以上：６０秒
ピーク温度：２４０℃
Using the metal mask, each solder composition was printed on each glass epoxy substrate using a printing machine (product name: SP60P-L, manufactured by Panasonic Corporation) under the following printing conditions. Then, the BGA was placed on each of the glass epoxy substrates using a surface mounter (product name: YV100Xg-S, manufactured by Yamaha Motor Co., Ltd., pushing depth: set to 0.0 mm).
・Squeegee speed: 30mm/s
・Squeegee length: 350mm
・Printing pressure: 35×10 −2 N/mm
・Squeegee angle: 60°
・Plate separation speed: 3mm/s
・In-machine conditions: Room temperature (20°C to 25°C)
Then, each glass epoxy substrate on which the BGA was mounted was reflowed under the following conditions to prepare each test substrate.
Reflow furnace: TNV30-508EM2-X, manufactured by Tamura Manufacturing Co., Ltd. Oxygen concentration: 100 ppm
200°C to 220°C: 160 seconds 227°C or higher: 60 seconds Peak temperature: 240°C
作製した前記各試験基板から実装したＢＧＡを手で剥がし、ＢＧＡ不濡れ箇所の確認を行った。
即ち、前記各試験基板上のＣｕランド上に塗布された各はんだ組成物とＢＧＡのはんだボールとが、上記リフロー条件にて加熱を行ったが融合できず、はんだボールがＢＧＡ側に残ったままの状態となった箇所（ＢＧＡ不濡れ箇所という。）の有無を目視にて確認し、以下の基準に従い評価した。図３にＢＧＡ不濡れ箇所の一例を示す（丸で囲った部分）。なお、上記リフロー条件にて加熱を行い、各はんだ組成物とＢＧＡのはんだボールが確実に融合しているにもかかわらず、ＢＧＡを剥がした際に加わった力によってはんだボールが各試験基板上から剥がれた箇所は除くものとする。
またその結果を表２に示す。
○：ＢＧＡ不濡れ箇所がない
×：ＢＧＡ不濡れ箇所が１つ以上ある
The BGA mounted on each of the prepared test substrates was peeled off by hand, and the non-wetting portions of the BGA were confirmed.
That is, each solder composition applied on the Cu land on each test substrate and the BGA solder ball were heated under the above reflow conditions, but could not be fused, and the solder ball remained on the BGA side. The presence or absence of a portion in the state of (referred to as a BGA non-wetting portion) was visually confirmed and evaluated according to the following criteria. FIG. 3 shows an example of a BGA non-wet portion (encircled portion). It should be noted that although the solder composition and the solder balls of the BGA were reliably fused by heating under the above reflow conditions, the solder balls were removed from the test substrates by the force applied when the BGA was peeled off. Any parts that have been torn off shall be removed.
Table 2 shows the results.
○: There is no BGA non-wetting area ×: One or more BGA non-wetting areas
以上に示す通り、実施例に係るはんだ組成物は、はんだ接合部内にボイドが発生し易い条件下においても、そのボイドの発生を抑制でき、また信頼性の高いはんだ接合部を提供することができる。
As described above, the solder compositions according to the examples can suppress the generation of voids even under conditions where voids are likely to occur in the solder joints, and can provide highly reliable solder joints. .
１０ ＢＧＡ
１１ はんだボール
２０ 基板
２１ 絶縁層
２２ 電極
３０ はんだ組成物
10 BGA
11
Claims (8)
前記（Ａ）ロジン系樹脂は、
（Ａ－１）軟化点が１００℃以上１５０℃以下であって酸価が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上のロジン系樹脂と、
（Ａ－２）軟化点が１００℃以下であって酸価が１４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満のロジン系樹脂と、
（Ａ－３）軟化点が１００℃以下であって酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下のロジン系樹脂とを含有し、
前記（Ａ－１）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１０質量％以上１５質量％以下であり、
前記（Ａ－２）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１５質量％以上２０質量％以下であり、
前記（Ａ－３）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１０質量％以上１５質量％以下であるフラックス組成物。 A flux composition containing (A) a rosin-based resin, (B) an activator, and (C) a solvent,
The (A) rosin-based resin is
(A-1) a rosin-based resin having a softening point of 100° C. or higher and 150° C. or lower and an acid value of 200 mgKOH/g or higher;
(A-2) a rosin-based resin having a softening point of 100° C. or less and an acid value of 140 mgKOH/g or more and less than 200 mgKOH/g;
(A-3) a rosin-based resin having a softening point of 100° C. or less and an acid value of 20 mgKOH/g or less;
The amount of the rosin-based resin (A-1) is 10% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition,
The amount of the rosin-based resin (A-2) is 15% by mass or more and 20% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition,
(A-3) A flux composition in which the content of the rosin-based resin is 10% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition.
前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金の液相線温度は、２２５℃以上であるはんだ組成物。 A solder composition comprising the flux composition according to claim 1 and (D) a solder alloy powder,
The solder composition, wherein the liquidus temperature of the solder alloy constituting the (D) solder alloy powder is 225° C. or higher.
（Ｄ－１）Ｎｉを０．０１質量％以上０．２５質量％以下、
（Ｄ－２）Ｃｏを０．００１質量％以上０．２５質量％以下、
（Ｄ－３）Ｉｎを６質量％以下、
（Ｄ－４）Ｐ、Ｇａ及びＧｅの少なくとも１種を合計で０．００１質量％以上０．０５質量％以下及び
（Ｄ－５）Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＭｏの少なくとも１種を合計で０．００１質量％以上０．０５質量％以下、
から選ばれる少なくともいずれかを更に含む請求項２または請求項３に記載のはんだ組成物。 The solder alloy constituting the (D) solder alloy powder is
(D-1) 0.01% by mass or more and 0.25% by mass or less of Ni,
(D-2) 0.001% by mass or more and 0.25% by mass or less of Co;
(D-3) 6% by mass or less of In,
(D-4) At least one of P, Ga and Ge totaling 0.001% by mass or more and 0.05% by mass or less and (D-5) At least one of Fe, Mn, Cr and Mo totaling 0 .001% by mass or more and 0.05% by mass or less,
The solder composition according to claim 2 or 3, further comprising at least one selected from.
ＢＧＡはんだ接合に用いられるはんだ組成物であり、
前記（Ａ）ロジン系樹脂は、
（Ａ－１）軟化点が１００℃以上１５０℃以下であって酸価が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上のロジン系樹脂と、
（Ａ－２）軟化点が１００℃以下であって酸価が１４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満のロジン系樹脂と、
（Ａ－３）軟化点が１００℃以下であって酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下のロジン系樹脂とを含有し、
前記（Ａ－１）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１０質量％以上１５質量％以下であり、
前記（Ａ－２）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１５質量％以上２０質量％以下であり、
前記（Ａ－３）ロジン系樹脂の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して１０質量％以上１５質量％以下であり、
前記（Ｄ）はんだ合金粉末を構成するはんだ合金の液相線温度は、ＢＧＡはんだ接合に用いるＢＧＡを構成するはんだボールの液相線温度よりも高いはんだ組成物。 A flux composition containing (A) a rosin-based resin, (B) an activator, and (C) a solvent, and (D) a solder composition containing a solder alloy powder,
A solder composition used for BGA solder joints,
The (A) rosin-based resin is
(A-1) a rosin-based resin having a softening point of 100° C. or higher and 150° C. or lower and an acid value of 200 mgKOH/g or higher;
(A-2) a rosin-based resin having a softening point of 100° C. or less and an acid value of 140 mgKOH/g or more and less than 200 mgKOH/g;
(A-3) a rosin-based resin having a softening point of 100° C. or less and an acid value of 20 mgKOH/g or less;
The amount of the rosin-based resin (A-1) is 10% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition,
The amount of the rosin-based resin (A-2) is 15% by mass or more and 20% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition,
The amount of the rosin-based resin (A-3) is 10% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition,
A solder composition in which the liquidus temperature of the solder alloy constituting the (D) solder alloy powder is higher than the liquidus temperature of the solder balls constituting the BGA used for BGA soldering.
（Ｄ－１）Ｎｉを０．０１質量％以上０．２５質量％以下、
（Ｄ－２）Ｃｏを０．００１質量％以上０．２５質量％以下、
（Ｄ－３）Ｉｎを６質量％以下、
（Ｄ－４）Ｐ、Ｇａ及びＧｅの少なくとも１種を合計で０．００１質量％以上０．０５質量％以下及び
（Ｄ－５）Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＭｏの少なくとも１種を合計で０．００１質量％以上０．０５質量％以下、
から選ばれる少なくともいずれかを更に含む請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のはんだ組成物。 The solder alloy constituting the (D) solder alloy powder is
(D-1) 0.01% by mass or more and 0.25% by mass or less of Ni,
(D-2) 0.001% by mass or more and 0.25% by mass or less of Co;
(D-3) 6% by mass or less of In,
(D-4) At least one of P, Ga and Ge totaling 0.001% by mass or more and 0.05% by mass or less and (D-5) At least one of Fe, Mn, Cr and Mo totaling 0 .001% by mass or more and 0.05% by mass or less,
The solder composition according to any one of claims 5 to 7, further comprising at least one selected from.
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