JP5354139B1 - フラックス及びソルダペースト - Google Patents

フラックス及びソルダペースト Download PDF

Info

Publication number
JP5354139B1
JP5354139B1 JP2013528418A JP2013528418A JP5354139B1 JP 5354139 B1 JP5354139 B1 JP 5354139B1 JP 2013528418 A JP2013528418 A JP 2013528418A JP 2013528418 A JP2013528418 A JP 2013528418A JP 5354139 B1 JP5354139 B1 JP 5354139B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solder
solvent
flux
solder paste
activator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013528418A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2013150635A1 (ja
Inventor
智洋 山亀
大輔 水口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Senju Metal Industry Co Ltd
Original Assignee
Senju Metal Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Senju Metal Industry Co Ltd filed Critical Senju Metal Industry Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of JP5354139B1 publication Critical patent/JP5354139B1/ja
Publication of JPWO2013150635A1 publication Critical patent/JPWO2013150635A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3612Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents
    • B23K35/3613Polymers, e.g. resins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • B23K35/025Pastes, creams, slurries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • B23K35/264Bi as the principal constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/282Zn as the principal constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3612Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/362Selection of compositions of fluxes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

保管中におけるソルダペーストの粘度の上昇を抑えると共に、はんだ合金の溶融性を向上させることが可能なフラックスを提供する。
活性剤と溶剤を含み、粒状のはんだ合金と混合されてソルダペーストを生成するフラックスにおいて、モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤が含まれるフラックスである。モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤は、ブチルプロピレントリグリコールあるいはブチルプロピレンジグリコールであることが好ましい。また、モノアルキルプロピレングリコール系溶剤の含有量は、全溶剤の含有量に対して75%以上100%以下であることが好ましい。

Description

本発明は、粒状のはんだ合金と混合されてソルダペーストを生成するフラックス及びソルダペーストに関し、特に、保管中におけるソルダペーストの増粘防止効果と、はんだ付け時に溶融しないはんだによるはんだボールの発生防止効果を持つフラックス及びソルダペーストに関する。
一般的に、はんだ付けに用いられるフラックスは、はんだが溶解する温度にて、はんだ及びはんだ付け対象の金属表面に存在する金属酸化物を化学的に除去し、両者の境界で金属元素の移動を可能にする効能を持つ。
ソルダペーストは、粒状のはんだ合金とフラックスとを混合させて得られた複合材料である。ソルダペーストは、プリント基板などの基板の電極や端子等のはんだ付け部に、印刷法や吐出法により塗布される。ソルダペーストが塗布されたはんだ付け部には部品が搭載され、リフロー炉と称される加熱炉で基板を加熱してはんだを溶融させて、はんだ付けが行われる。
近年、環境問題から鉛(Pb)を含まない鉛フリーはんだが使用されている。鉛フリーはんだとしてSn,Ag,Cuで組成されたはんだ合金が使用されるソルダペーストでは、Sn,Ag,CuがInと比較して、イオン化エネルギーが高く反応性が低いため、ソルダペーストの保管時には、はんだ合金とフラックス中の活性剤成分との反応が抑制される。このため、ソルダペーストの保管時に粘度が上昇するといった経時変化が抑えられる。
これに対して、鉛フリーはんだにInを添加することにより、はんだの強度及びヒートサイクル性が向上することが判ってきた。そのため、Inを含むはんだを用いて実装した場合、従来のはんだに比べて接合寿命を延ばすことができるので、Inを添加したはんだ材料の開発が進んでいる。
しかし、鉛フリーはんだとしてInが添加されたはんだ合金が使用されるソルダペーストでは、Inのイオン化エネルギーがSn,Ag,Cuに比較して低く反応性が高いため、ソルダペーストの保管時でも、はんだ合金とフラックス中の活性剤成分との反応が進行する。このため、ソルダペーストの保管時に、粘度上昇するといった経時変化が起こり、ソルダペーストの劣化が激しい。
通常、In等の反応性の高い金属元素が添加されたはんだ合金と混合されるフラックスでは、活性剤の活性力を落とすことで、はんだ合金とフラックス中の活性剤との反応を抑えるという対策が考えられる。
一方、Inは酸化しやすく、ソルダペーストの印刷作業時のようなハンダ合金が酸素と接触する環境下でははんだ合金の酸化が進行し、作業時間を経るごとにはんだの溶融性が低下し、チップ部品を実装する際に溶融しないはんだがボール状に残存するはんだボールの増加による実装品質が低下する。
通常、酸化しやすい金属元素が添加されたはんだ合金と混合されるフラックスでは、活性剤の活性力を上げることで、金属酸化膜の除去能力を向上させる対策が取られている。
しかし、In等の反応性の高い金属元素が添加されたはんだ合金と混合されるフラックスで、活性剤の活性力を上げると、はんだ合金とフラックス中の活性剤との反応が促進され、ソルダペーストの劣化を抑えることができない。一方、はんだ合金とフラックス中の活性剤との反応を抑えられるようにするため、活性剤の活性力を落とすと、金属酸化物の除去能力が低下するため、溶融性が悪化する。
このように、In等の反応性の高い金属元素が添加されたはんだ合金と混合されるフラックスでは、相反する課題を解決する必要があった。
従来、このような反応性の高い金属元素の添加によるソルダペーストの劣化及びはんだの溶融性の低下によるはんだボールの発生を抑えられるようにするため、フラックス中に添加物を加える技術が提案され、例えば、非イオン性有機ハロゲン化合物を添加したフラックスが提案されている(特許文献1参照)。
特開2003−1487号公報
しかし、フラックス中にはんだ合金と活性剤成分との反応を抑える働きをする添加物を加えて活性剤の成分を変更すると、ソルダペーストとして使用される際の印刷時やはんだ付け時に必要とされる活性剤の能力を低下させる虞がある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、活性剤の成分を変更することなしに、保管中におけるソルダペーストの粘度の上昇を抑えると共に、はんだ合金の溶融性を向上させることが可能なフラックス及びソルダペーストを提供することを目的とする。
本願の発明者らは、フラックスの成分に含まれる固形分を溶かしてはんだ合金と混合させると共に、はんだ付け時の加熱で揮発する溶剤に着目し、活性剤の成分ではなく、溶剤にはんだ合金と活性剤との反応を抑えられる成分を見出した。
本発明は、活性剤と溶剤を含み、粒状のはんだ合金と混合されてソルダペーストを生成するフラックスにおいて、活性剤とはんだ合金に含まれる金属の反応を抑制して金属塩の生成を抑制するモノアルキルプロピレングリコール系の溶剤が含まれるフラックスである。
モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤は、ブチルプロピレントリグリコールあるいはブチルプロピレンジグリコールであることが好ましい。また、モノアルキルプロピレングリコール系溶剤の含有量は、全溶剤の含有量に対して75%以上100%以下であることが好ましい。
また、本発明は、活性剤と溶剤を含むフラックスと、粒状のはんだ合金と混合されたソルダペーストにおいて、フラックスは、活性剤とはんだ合金に含まれる金属の反応を抑制して金属塩の生成を抑制するモノアルキルプロピレングリコール系の溶剤が含まれるソルダペーストである。はんだ合金は、Inを含むことが好ましい。
モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤は、溶剤分子の主鎖に対して側鎖に1個以上のメチル基を持つため、溶剤1分子に占める空間が、従来から使用されている溶剤の溶剤分子に比べてより大きい。また、溶剤分子が電離した有機酸と配向し得るOH基が、一方の末端にのみ存在する。
このため、活性剤を構成する有機酸が電離しても溶剤分子が配向し難く、溶媒和され難いため、モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤中では活性剤の反応が阻害され、ソルダペーストが非加熱の保管状態では、はんだ合金と活性剤との反応が抑制される。
本発明では、モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤中では活性剤の反応が抑えられ、ソルダペーストが非加熱の保管状態では、はんだ合金と活性剤との反応が抑制される。これにより、ソルダペーストの保管中の粘度上昇を抑えることができ、ソルダペーストの使用期間を延長することができる。
また、ソルダペーストの保管中におけるはんだ合金とフラックス中の活性剤との反応が抑えられることに加え、活性剤が持つ金属酸化膜の除去能力が残存されることで、はんだ合金の溶融性を維持することができる。
これにより、ソルダペーストの印刷時等、ソルダペーストが酸素と接する環境下で、作業時間を経てもはんだの溶融性を維持でき、はんだボールの発生を抑えて実装品質を向上させ、かつ、作業時間を延長することができる。
本発明では、フラックス中の活性剤成分を変えることなく、ソルダペーストの保管状態では、はんだ合金と活性剤との反応を抑制することができるととともに、加熱時にははんだの溶融性を維持することができる。従って、活性剤としては、ソルダペーストとして使用される際の印刷時やはんだ付け時に必要とされる金属酸化膜の除去能力等を備えるものを、はんだ合金の組成に合わせて任意に選定できる。
溶剤の分子構造例を示す模式図である。 溶剤の分子構造例を示す模式図である。 溶剤の分子構造例を示す模式図である。 溶剤の分子構造例を示す模式図である。 有機酸イオンの溶媒和モデルを示す模式図である。 有機酸イオンの溶媒和モデルを示す模式図である。
本実施の形態のフラックスは、固形分であるロジン、チキソ剤、活性剤と溶剤等で組成され、粒状のはんだ合金と混合されてソルダペーストを生成する。本実施の形態のフラックスは、溶剤の分子構造に着目して、ソルダペーストの保管時に活性剤の反応を抑えられるようにしたもので、モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤を含む。
モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤は、ソルダペーストの保管時には、活性剤に含まれる有機酸の電離を、溶剤分子の分子構造によって抑制して、はんだ合金と活性剤との反応を抑える。また、モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤は、はんだ付け時の加熱温度で揮発し、はんだ付け時には、活性剤の能力を阻害しない。モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤としては、沸点を考慮して、ブチルプロピレントリグリコールあるいはブチルプロピレンジグリコールであることが好ましい。
従来、ソルダペーストでは、はんだ合金に対する活性力が高い活性剤が添加されたフラックスが使用されることで、金属酸化膜の除去能力が向上し、はんだ合金の溶融性が向上する。はんだ合金の溶融性が向上することで、はんだ付け時に溶融しないはんだ合金がはんだ付け箇所に残るはんだボールの発生を抑えることができる。
その一方、はんだ合金に対する活性力が高い活性剤が添加されたフラックスが使用されることで、ソルダペーストの保管中にはんだ合金とフラックス中の活性剤とが反応し、ソルダペーストが増粘するといった経時変化を起こし易くなる。また、はんだ合金に含まれる金属の反応性が高い場合も、ソルダペーストの保管中にはんだ合金とフラックス中の活性剤とが反応しソルダペーストが経時変化を起こし易くなる。
また、ソルダペーストの保管中にはんだ合金とフラックス中の活性剤とが反応すると、活性剤が持つ金属酸化膜の除去能力が低下し、はんだ合金の溶融性が低下するので、はんだボールの発生を抑えることができない。
以下に、保管中のソルダペーストが増粘するメカニズムの概要を説明する。
ソルダペーストの増粘は、活性剤に含まれる有機酸と、はんだ合金に含まれる金属が反応して金属塩が生成されることにより起こると考えられる。
金属塩の生成は、以下の(1)式で示される。ここで、Mは、はんだ合金に含まれる金属、RCOOHは、活性剤に含まれる有機酸、(RCOO)Mは、生成された金属塩である。
Figure 0005354139
但し、(1)式の反応で金属塩が生成されるためには、以下の(2)式に示されるように、有機酸が電離しなければならない
Figure 0005354139
有機酸が電離するには、有機酸イオン(RCOO)が溶媒和される必要がある。溶媒和とは、エネルギー的に不安定である正電荷あるいは負電荷の単独のイオンの電荷を打ち消すように、負電荷あるいは正電荷に偏った溶剤分子がイオンの周りに配向することである。溶媒和されたイオンは、単独のイオンに比べると比較的安定となるため、電荷を持った状態が維持される。
溶剤分子は末端にOH基(ヒドロキシ基)を持ち、OH基のHが正電荷に偏っている。この溶剤分子のOH基が、負電荷に偏った有機酸イオン(RCOO)に配向することで溶媒和される。
有機酸(RCOOH)の電離は可逆反応で、有機酸(RCOOH)がそれぞれ単独の有機酸イオン(RCOO)と水素イオン(H)に電離しても、イオンが溶媒和されなければ、再び有機酸(RCOOH)に戻る。よって、溶媒和されにくい環境では金属塩の生成は抑えられる。
しかし、溶媒和されやすい環境では、有機酸イオン(RCOO)に溶剤分子が配向し、電荷を持った状態が維持される。このとき、はんだ合金にInのようなイオン化エネルギーの低い金属元素が存在すると、イオン化された金属(M)と有機酸イオン(RCOO)との反応が起き易くなり、金属塩の生成を抑えることができない。
図1A及び図1Bと、図2A及び図2Bは、溶剤の分子構造例を示す模式図、図3A及び図3Bは、有機酸イオンの溶媒和モデルを示す模式図である。フラックスでは従来からグリコール系の溶剤が使用されているが、従来から使用されているジエチレングリコール系溶剤は、図2Aに示すように、長鎖状で末端にOH基101を持つ分子構造で、溶剤1分子に示す空間が比較的小さい。
このため、図3Bに示すように、有機酸イオン(RCOO)に溶剤分子100が配向しようとする際に、溶剤分子100の距離Lが長いので、溶剤分子100同士の反発力が小さくなる。これにより、有機酸イオン(RCOO)が溶媒和し易い状態となる。
有機酸イオン(RCOO)が溶媒和し易い状態では、有機酸(RCOOH)が電離し易く、金属塩の生成を抑えることができないので、ソルダペーストが増粘すると考えられる。
これに対して、モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤は、末端にOH基11を持つと共に、側鎖に1個以上のメチル基(CH−)12を持つ分子構造であるため、溶剤1分子に占める空間が、ジエチレングリコール系溶剤に比べて大きい。モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤として、ブチルプロピレントリグリコールは、図1Aに示すように3個のメチル基12を持ち、ブチルプロピレンジグリコールは、図1Bに示すように2個のメチル基12を持つ。
このため、図3Aに示すように、有機酸イオン(RCOO)にモノアルキルプロピレングリコール系の溶剤分子10が配向しようとしても、溶剤1分子に占める空間が大きく溶剤分子10の距離Lが短いので、溶剤分子10同士の反発力が大きくなる。これにより、有機酸イオン(RCOO)が溶媒和し難い状態となる。
有機酸イオン(RCOO)が溶媒和し難い状態では、有機酸(RCOOH)が電離し難く、金属塩の生成を抑えることができる。このように、溶剤分子10の分子構造によって、ソルダペーストの保管中におけるはんだ合金とフラックス中の活性剤との反応を抑えることができるので、ソルダペーストの増粘を抑える効果を得ることができる。
また、ソルダペーストの保管中におけるはんだ合金とフラックス中の活性剤との反応が抑えられることと、活性剤が持つ金属酸化膜の除去能力が残存されることで、はんだ合金の溶融性を維持することができる。これにより、溶剤分子10の分子構造によって、ソルダペーストの保管中におけるはんだ合金とフラックス中の活性剤との反応を抑えることで、はんだボールの発生を抑えることもできる。
なお、メチル基102を持つ溶剤としては、プロピレングリコールの使用も考えられる。しかし、プロピレングリコールは、図2Bに示すように、溶剤分子が電離した有機酸と配向し得るOH基101が、両方の末端に存在する分子構造であるので、有機酸イオン(RCOO)が溶媒和し易い状態となり、ソルダペーストの増粘を抑制する効果が十分に得られない。
これに対して、モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤は、図1A,図1Bに示すように、溶剤分子が電離した有機酸と配向し得るOH基11が、一方の末端にのみ存在する。
このため、有機酸イオン(RCOO)が溶媒和し難い状態となり、OH基の配置によっても、ソルダペーストの増粘を抑制する効果が得られる。
ここで、モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤として、ブチルプロピレン(モノ)グリコールの使用も考えられる。ブチルプロピレングリコールを溶剤とした使用したフラックスでも、ソルダペーストの保管中におけるはんだ合金とフラックス中の活性剤との反応が抑えられる。
但し、ブチルプロピレングリコールは、ブチルプロピレンジグリコール及びブチルプロピレントリグリコールと比較して沸点が低く、溶剤成分の揮発によりソルダペーストの粘度変化が発生する可能性がある。このため、モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤としては、ブチルプロピレンジグリコールあるいはブチルプロピレントリグリコールであることが好ましい。
ここで、フラックス中の溶剤の全量をモノアルキルプロピレングリコール系の溶剤としても良いが、フラックス中の溶剤の全量をモノアルキルプロピレングリコール系の溶剤としなくても、ソルダペーストの保管中におけるはんだ合金とフラックス中の活性剤との反応が抑えられる。
但し、従来成分の溶剤と、モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤の比率により、ソルダペーストの増粘率及びはんだボールの発生の有無に変化が見られる。このため、フラックス中の全溶剤に対するモノアルキルプロピレングリコール系溶剤の比率は、質量%で75%以上100%以下であることが好ましい。
以下の表に示す組成で実施例と比較例のフラックスを調合し、実施例及び比較例のフラックスを使用してソルダペーストを調合して、保管中におけるソルダペーストの増粘防止効果と、はんだ付け時のはんだボールの発生防止効果について比較した。
以下の表1に示す組成で実施例と比較例のフラックスを調合した。表1における組成率は質量%である。表1に示す組成で調合した実施例と比較例のフラックスを、所定の粒径の粒状のはんだ合金(組成:Sn-3Ag-3Bi-3In)と混合してソルダペーストを調合した。なお、Sn-3Ag-3Bi-3Inと記載されるはんだ合金の組成は、質量%でAg (銀)が3%、Bi (ビスマス)が3%、In (インジウム)が3%、残部がSn(錫)である。
Figure 0005354139
表1に示すフラックス中の溶剤を、ブチルプロピレントリグリコール、ブチルプロピレンジグリコール、ブチルトリグリコール、及びヘキシルジグリコールとした場合の増粘率の変化を、以下の表2に示す。増粘率は、以下の(3)式で求められる。
Figure 0005354139
Figure 0005354139
ここで、粘度の測定は、マルコム社製PCU−205の粘度計を使用した。測定法は、JIS Z 3284に準拠する。
また、表1に示すフラックス中の溶剤を、ブチルプロピレントリグリコール、ブチルプロピレンジグリコール、ブチルトリグリコール、及びヘキシルジグリコールとした場合のソルダペーストを使用したリフロー時のはんだボールの発生数を、以下の表3に示す。リフローの条件は、大気リフローで、予備加熱の温度を175℃、予備加熱の時間を90秒、本加熱の温度を220℃以上でピーク温度を245℃、本加熱の時間を25秒とした場合にチップコンデンサの周囲に発生するはんだボールの数を計数した。
Figure 0005354139
ソルダペーストの増粘率に着目すると、表2の結果から、Inが添加されたはんだ合金に対してフラックス中の溶剤としてブチルプロピレントリグリコールあるいはブチルプロピレンジグリコールを使用した場合は、ソルダペーストを7日間冷蔵保管した場合でも、30日間冷蔵保管した場合でも、増粘率が5%未満の低い値に抑えられることが判る。
一方、溶剤としてブチルトリグリコールあるいはヘキシルジグリコールを使用した場合は、ソルダペーストを7日間冷蔵保管した段階で、増粘率が10%程度と高くなり、ソルダペーストを30日間冷蔵保管した段階では、増粘率が20%程度まで高くなることが判る。
はんだボールの発生数に着目しても、表3の結果から、溶剤としてブチルプロピレントリグリコールあるいはブチルプロピレンジグリコールを使用した場合は、ソルダペーストの製造初期でも、ソルダペーストの印刷を12時間行った後でも、はんだボールの数は最大で5個程度で、ソルダペーストの印刷を繰り返した後でも、はんだボールの数の増加が5個未満の低い値に抑えられることが判る。
一方、溶剤としてブチルトリグリコールあるいはヘキシルジグリコールを使用した場合は、ソルダペーストの製造初期では、はんだボールの数は5個未満に抑えられるが、ソルダペーストの印刷を12時間行った後では、はんだボールの数が大幅に増加することが判る。
以上の結果から、保管中におけるソルダペーストの増粘防止効果と、はんだ付け時のはんだボールの発生防止効果に対して有効な成分を持つ溶剤としてブチルプロピレントリグリコールを選択し、従来溶剤としてヘキシルジグリコールを選択して、有効溶剤と従来溶剤の比率を変えた場合の増粘率の変化を、以下の表4に示す。表4では、増粘率の変化が5%未満のものを良いと判定して評価を「○」とし、5〜10%までのものをやや良いと判定して評価を「△」とし、10%を越えるものを悪いと判定して評価を「×」とした。
また、上述した有効溶剤と従来溶剤の比率を変えた場合のはんだボールの発生数を、以下の表5に示す。表5では、はんだボールの発生数が+10個未満のものを良いと判定して評価を「○」とし、+10個を越えるものを悪いと判定して評価を「×」とした。表4及び表5における溶剤比率は質量%である。
Figure 0005354139
Figure 0005354139
ソルダペーストの増粘率に着目すると、表4の実施例1に示すように、有効溶剤であるブチルプロピレントリグリコールの比率が100%であると、ソルダペーストを7日間冷蔵保管した場合でも、30日間冷蔵保管した場合でも、増粘率が3%未満の低い値に抑えられることが判る。
また、表4の実施例2に示すように、有効溶剤であるブチルプロピレントリグリコールの比率を75%とし、従来溶剤であるヘキシルジグリコールの比率を25%とすると、ソルダペーストを7日間冷蔵保管した場合でも、30日間冷蔵保管した場合でも、増粘率が2%未満の更に低い値に抑えられることが判る。
一方、表4の比較例1に示すように、有効溶剤であるブチルプロピレントリグリコールの比率を50%とし、従来溶剤であるヘキシルジグリコールの比率を50%とすると、ソルダペーストを7日間冷蔵保管した場合では、増粘率が低く抑えられるが、30日間冷蔵保管した場合では、増粘率が上昇する傾向が見られる。
以下、表4の比較例2及び比較例3に示すように、有効溶剤であるブチルプロピレントリグリコールの比率を減らすと、増粘率が10%を超えることが判り、経時変化が起こることが確認された。
はんだボールの発生数に着目すると、表5の実施例1に示すように、有効溶剤であるブチルプロピレントリグリコールの比率が100%であると、ソルダペーストの製造初期でも、ソルダペーストの印刷を12時間行った後でも、はんだボールの発生は見られなかった。
また、表5の実施例2に示すように、有効溶剤であるブチルプロピレントリグリコールの比率を75%とし、従来溶剤であるヘキシルジグリコールの比率を25%とすると、ソルダペーストの製造初期では、はんだボールの数は2個程度と少なく、ソルダペーストの印刷を12時間行った後でも、はんだボールの数は9個程度と、ソルダペーストの印刷を繰り返した後でも、はんだボールの数の増加は10個未満に抑えられることが判る。
一方、表5の比較例1に示すように、有効溶剤であるブチルプロピレントリグリコールの比率を50%とし、従来溶剤であるヘキシルジグリコールの比率を50%とすると、ソルダペーストの製造初期では、はんだボールの数は少ないが、ソルダペーストの印刷を12時間行った後では、はんだボールの数が大幅に増加することが判る。
以下、表5の比較例2及び比較例3に示すように、有効溶剤であるブチルプロピレントリグリコールの比率を減らすと、ソルダペーストの印刷を繰り返した後では、はんだボールの数が大幅に増加することが判る。
このため、ソルダペーストの増粘率に着目すると、フラックス中の全溶剤に対するモノアルキルプロピレングリコール系溶剤の比率は、質量%で50%以上100%以下であることが好ましく、ソルダペーストの増粘率に加えて、ソルダペーストの印刷を繰り返した後でのはんだボールの数に着目すると、フラックス中の全溶剤に対するモノアルキルプロピレングリコール系溶剤の比率は、質量%で75%以上100%以下であることが好ましいことが判る。
フラックス中の全溶剤に対するモノアルキルプロピレングリコール系溶剤の比率を75%以上100%以下とすれば、ソルダペーストを30日間冷蔵保管した場合でも、粘度の上昇が抑えられ、ソルダペーストの使用期間を延長することができることが判る。
また、ソルダペーストの印刷を12時間行った後でも、はんだの溶融性が低下せずはんだボールの発生が抑えられることから、実装品質を向上させ、かつ、作業時間を延長することができることが判る。
本発明は、In,Bi,Zn等の反応性の高い金属元素が添加されたはんだ合金と混合されてソルダペーストを生成するフラックスに適用して好適である。

Claims (5)

  1. 活性剤と溶剤を含み、粒状のはんだ合金と混合されてソルダペーストを生成するフラックスにおいて、
    活性剤とはんだ合金に含まれる金属の反応を抑制して金属塩の生成を抑制するモノアルキルプロピレングリコール系の溶剤が含まれる
    ことを特徴とするフラックス。
  2. モノアルキルプロピレングリコール系の溶剤は、ブチルプロピレントリグリコールあるいはブチルプロピレンジグリコールである
    ことを特徴とする請求項1に記載のフラックス。
  3. モノアルキルプロピレングリコール系溶剤の含有量は、全溶剤の含有量に対して75%以上100%以下とした
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフラックス。
  4. 活性剤と溶剤を含むフラックスと、粒状のはんだ合金と混合されたソルダペーストにおいて、
    前記フラックスは、活性剤とはんだ合金に含まれる金属の反応を抑制して金属塩の生成を抑制するモノアルキルプロピレングリコール系の溶剤が含まれる
    ことを特徴とするソルダペースト。
  5. はんだ合金は、Inを含む
    ことを特徴とする請求項4に記載のソルダペースト。
JP2013528418A 2012-04-05 2012-04-05 フラックス及びソルダペースト Active JP5354139B1 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/059359 WO2013150635A1 (ja) 2012-04-05 2012-04-05 フラックス及びソルダペースト

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5354139B1 true JP5354139B1 (ja) 2013-11-27
JPWO2013150635A1 JPWO2013150635A1 (ja) 2015-12-14

Family

ID=49300157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013528418A Active JP5354139B1 (ja) 2012-04-05 2012-04-05 フラックス及びソルダペースト

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20150059928A1 (ja)
EP (1) EP2835213B1 (ja)
JP (1) JP5354139B1 (ja)
KR (1) KR101487654B1 (ja)
CN (1) CN104203492B (ja)
WO (1) WO2013150635A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6993594B2 (ja) * 2020-03-27 2022-02-04 千住金属工業株式会社 フラックス及びソルダペースト

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4273593A (en) * 1979-06-25 1981-06-16 Scm Corporation Metal-joining paste and vehicle therefor
JPH0386389A (ja) * 1989-08-31 1991-04-11 Nippon Handa Kk 水溶性クリームはんだ
JP3497222B2 (ja) * 1993-03-08 2004-02-16 東洋アルミニウム株式会社 トーチろう付用アルミニウムろうペースト
JP3438922B2 (ja) * 1993-12-07 2003-08-18 東洋アルミニウム株式会社 炉中ろう付用アルミニウムろうペースト
GB2376439A (en) * 2001-06-07 2002-12-18 Alpha Fry Ltd Improved printing method
US6936115B2 (en) * 2001-06-07 2005-08-30 Fry's Metals, Inc. Soldering flux vehicle additive and fine pitch printing method
GB2376200B (en) * 2001-06-07 2005-03-02 Alpha Fry Ltd Soldering flux vehicle additive
JP2003001487A (ja) 2001-06-15 2003-01-08 Showa Denko Kk ハンダ付けフラックス
JP3788335B2 (ja) * 2001-12-07 2006-06-21 千住金属工業株式会社 ソルダペースト
US7357291B2 (en) * 2002-01-30 2008-04-15 Showa Denko K.K. Solder metal, soldering flux and solder paste
US20030221748A1 (en) * 2002-05-30 2003-12-04 Fry's Metals, Inc. Solder paste flux system
US6796482B2 (en) * 2002-10-31 2004-09-28 Freescale Semiconductor, Inc. Phase separated system for fluxing
US7767032B2 (en) * 2006-06-30 2010-08-03 W.C. Heraeus Holding GmbH No-clean low-residue solder paste for semiconductor device applications
KR101133960B1 (ko) * 2007-11-27 2012-04-05 하리마 카세이 가부시키가이샤 납땜용 플럭스 및 땜납 페이스트 조성물
JP5484722B2 (ja) * 2008-12-29 2014-05-07 株式会社 東北テクノアーチ 廃はんだペーストの成分分離方法および再生方法
TWI428198B (zh) * 2009-04-08 2014-03-01 Ishikawa Metal Co Ltd 焊料糊及其製法
JP2011104638A (ja) * 2009-11-19 2011-06-02 Jsr Corp 水溶性フラックス、導電性ペーストおよび接合部品
JP5224550B2 (ja) * 2010-03-24 2013-07-03 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
CN102198567A (zh) * 2011-05-09 2011-09-28 深圳市同方电子新材料有限公司 基于Sn-Zn的无铅焊锡膏

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140121492A (ko) 2014-10-15
CN104203492B (zh) 2015-09-30
EP2835213A1 (en) 2015-02-11
US20150059928A1 (en) 2015-03-05
EP2835213A4 (en) 2015-12-09
US20170144258A1 (en) 2017-05-25
EP2835213B1 (en) 2017-07-26
JPWO2013150635A1 (ja) 2015-12-14
KR101487654B1 (ko) 2015-01-28
CN104203492A (zh) 2014-12-10
WO2013150635A1 (ja) 2013-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112384325B (zh) 软钎料合金、软钎料粉末、焊膏和使用它们的钎焊接头
CN112384326B (zh) 软钎料合金、软钎料粉末、焊膏和使用它们的钎焊接头
CN111601678B (zh) 助焊剂和焊膏
EP3778107B1 (en) Solder paste
JP2001058286A (ja) チップ部品接合用ソルダペースト
KR102167480B1 (ko) 플럭스 및 솔더 페이스트
US6440228B1 (en) Lead-free zinc-containing solder paste
WO2019208305A1 (ja) フラックス及びソルダペースト
WO2012118076A1 (ja) フラックス
CN104023904A (zh) 焊膏
JP5354139B1 (ja) フラックス及びソルダペースト
JP4800900B2 (ja) はんだペースト組成物
JP6332525B1 (ja) ソルダペースト
JP3876446B2 (ja) ソルダペースト
JP5812122B2 (ja) はんだフラックス
JP6849934B1 (ja) フラックス及びソルダペースト
JP3800964B2 (ja) ソルダペースト
JP2018144076A (ja) はんだバンプ製造用金属粉末、はんだバンプ製造用ペーストおよびはんだバンプの製造方法
JP2012047680A (ja) はんだフラックスの評価方法及びはんだフラックス
JP6721849B1 (ja) ソルダペースト
JP2013248664A (ja) 鉛フリーはんだ合金およびはんだペースト
JP2000271781A (ja) ソルダーペースト
JP2012192435A (ja) フラックス、はんだペースト及び実装基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130730

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5354139

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250