JP5887547B2 - 半田接合用フラックスおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
前記混合物を調製する工程は、加熱により前記活性剤を前記樹脂成分または前記溶剤の少なくとも一部に溶解させた後、徐冷により前記活性剤を再結晶化させる工程を含み、
前記再結晶化により、前記金属粉の厚さLcの平均値Lcavより大きい平均粒子径Daを有する前記活性剤の結晶を生成させる、半田接合用フラックスの製造方法に関する。
本発明に係るフラックスは、例えば、複数の半田バンプを有する電子部品を、前記複数の半田バンプに対応する複数の電極が設けられた搭載領域を有する回路部材に搭載する電子部品実装構造体の製造方法であって、前記複数の半田バンプに、フラックスを塗布する工程と、前記フラックスが塗布された複数の半田バンプが、それぞれ対応する前記電極に着地するように、前記電子部品を前記回路部材に搭載する工程と、加熱により前記半田バンプを溶融させて、溶融した半田を前記電極に接触させた後、放冷することにより、前記電子部品を前記回路部材に接合する工程と、を含む製造方法で使用するものである。前記フラックスは、樹脂成分を含む流動性を有する基材と、粒子状の固体成分と、を含み、前記固体成分は、金属酸化物を還元する作用を有する活性剤と、薄片状または鱗片状の金属粉と、を含み、前記活性剤の平均粒子径Daは、前記金属粉の厚さLcの平均値Lcavより大きい。
活性剤の平均粒子径Daは、活性剤の粒子の断面図または側面図を、例えば任意の30個の粒子について撮影し、各断面図または各側面図の最大径をそれぞれ求め、その平均値をDaとして求めればよい。
まず、複数の半田バンプを有する電子部品およびこれを搭載する基板の構造について説明する。
図1は、パッケージの主面に複数の半田バンプを有する電子部品200の一例の正面図である。電子部品200は、複数のバンプ204で基板の電極(ランド)に接続されるボールグリッドアレイ(BGA)型のパッケージを有する。図2は、電子部品200の底面図である。
本実施形態に係る方法は、パッケージの主面に複数の半田バンプを有する電子部品(以下、第1電子部品)を準備する工程、複数の半田バンプに対応する複数の電極が設けられた搭載領域(以下、第1搭載領域)を有する回路部材を準備する工程、複数の半田バンプに、フラックスを塗布する工程、フラックスが塗布された複数の半田バンプが、それぞれ対応する電極に着地するように、電子部品を回路部材に搭載する工程、加熱により半田バンプを溶融させて、溶融した半田を電極に接触させた後、放冷することにより、電子部品を回路部材に接合する工程(リフロー工程)、を含む。
まず、原料である、ベース剤などの樹脂成分、溶剤、活性剤、チキソ性付与剤、及び金属粉を準備する(S1)。次に、それらの原料を予備攪拌する(S2)。その後、加熱攪拌機等を使用して、上記の原料を、50〜200℃の所定温度にまで加熱しながら、ベース剤及び活性剤が全て溶解するまで攪拌する(S3)。なお、加熱温度は、ベース剤及び活性剤が溶解しやすい温度に、適宜設定することができる。
塗膜206aは、上記の間隔L1を適宜に設定することで、第2スキージ部材322bの動きにより、鱗片状または薄片状の金属粉220が塗膜206aの中で水平に寝た状態とすることができる。その状態でフラックスの塗膜206aをバンプ204に転写すると、図15及び図16に示すように、バンプ204に付着したフラックス206の内部でも金属粉が水平に寝た状態となり易い。
電子部品実装ライン300は、複数の装置を基板搬送コンベアで連結したものであり、連結した基板搬送コンベアによって基板を上流から下流へ移動させながら基板へのクリーム半田印刷、電子部品搭載、リフロー等を順次行うものである。
樹脂塗布装置303と第1電子部品搭載装置304とは、各装置のステージを形成する基台に設けられた基板搬送コンベア309a,309bを連結することで、スクリーン印刷装置302から搬送されてきた基板101を搬送するためのラインを構成している。基板搬送コンベア309a,309bは、各装置において、電子部品の搭載や樹脂の塗布を行う作業位置まで基板を搬送して位置決めするための基板保持部として機能する。
なお、図18中の矢印は、電子部品実装ライン300の上流から下流への進行方向を示す。
まず、FR4基板の所定箇所に、第1電極として30個のランドを形成した。ランドは、10個ずつ平行に3列に並べて形成した。真ん中の列のランドは、両側の列のランドよりも若干厚みを小さくした。一方、第1電子部品であるフリップチップBGA型電子部品に、Sn−Ag−Cu系の半田で構成された30個のバンプ(融点約220℃)を、ランドと対応する配置で、3列に形成した。真ん中の列のバンプは、両側の列のバンプよりも若干高さを小さくした。
ベース剤として40重量部のロジンを準備した。溶剤として、15重量部のブチルカルビトールを準備した。チキソ性付与剤として、4重量部のステアリン酸アミドを準備した。活性剤として、6重量部のグルタル酸を準備した。金属粉として、Snのコアを有し、Agからなるコーティングが施された35重量部の鱗片状の金属粉を準備した。顕微鏡により、30個の金属粉をランダムに抽出し、それらの厚さLcを測定したところ、その平均値Lcavは3.4μmであった。
実施例1と同じ原料及び同じ加熱攪拌機を使用して、同じ条件で原料を加熱及び攪拌することで、溶剤にベース剤及び活性剤を完全に溶解させた。その後、加熱及び攪拌した混合物を、17℃/分の冷却速度で25℃まで急冷した。これにより、平均粒子径が0.9μm以下である、小さな活性剤の結晶だけしか含まないフラックスBを作製した。なお、フラックスBの金属粉及び活性剤の含有量はフラックスAと同等である。上記のフラックスBを用いたこと以外は、実施例1と同様の手順で、BGA型電子部品を基板に実装した。
Claims (9)
- 樹脂成分と、前記樹脂成分を溶解する溶剤と、金属酸化物を還元する作用を有する活性剤と、薄片状または鱗片状の金属粉と、を含むフラックス原料の混合物を調製する工程を有し、
前記混合物を調製する工程は、加熱により前記活性剤を前記樹脂成分または前記溶剤の少なくとも一部に溶解させた後、徐冷により前記活性剤を再結晶化させる工程を含み、
前記再結晶化により、前記金属粉の厚さLcの平均値Lcavより大きい平均粒子径Daを有する前記活性剤の結晶を生成させる、半田接合用フラックスの製造方法。 - 前記溶剤および前記金属粉の少なくとも一部を、前記再結晶化の後に、前記原料の他の成分と混合する、請求項1に記載の半田接合用フラックスの製造方法。
- 前記徐冷を0.1℃/分〜10℃/分の冷却速度で行う、請求項1または2に記載の半田接合用フラックスの製造方法。
- さらに、前記混合物を、0〜10℃で静置する工程、を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の半田接合用フラックスの製造方法。
- 前記平均粒子径Daが、1〜50μmである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半田接合用フラックスの製造方法。
- 前記金属粉が、第1金属成分のコアと、前記コアの表面を被覆する第2金属成分のコーティング層とを有し、
前記第1金属成分は、Sn、Cu、Zn、InおよびBiよりなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記第2金属成分は、Au、AgおよびPdよりなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半田接合用フラックスの製造方法。 - 前記活性剤が、融点90℃以上の有機酸である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の半田接合用フラックスの製造方法。
- 前記有機酸が、アビエチン酸、安息香酸、グルタル酸、シュウ酸およびピコリン酸よりなる群から選択される少なくとも1種である、請求項7に記載の半田接合用フラックスの製造方法。
- 前記金属粉が、長軸La、前記長軸に垂直な短軸Lbおよび厚さLcを有し、
前記長軸Laは、前記金属粉の最大径であり、
前記短軸Lbは、前記長軸Laの中間点における直径であり、
前記厚さLcは、前記長軸Laと前記短軸Lbとの交点における厚さであり、
前記厚さLcの平均値Lcavと前記活性剤の平均粒子径Daとが、0.8×Da≧Lcavを満たす、請求項1〜8のいずれか1項に記載の半田接合用フラックスの製造方法。
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