JP6012946B2 - Flux and solder paste composition - Google Patents

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

本発明は、電子機器のプリント基板などの回路基板に対して、回路部品などをはんだ接続する際に使用されるはんだ付け用フラックスおよびそれを用いたはんだペースト組成物に関する。   The present invention relates to a soldering flux used when soldering circuit components to a circuit board such as a printed circuit board of an electronic device, and a solder paste composition using the same.

従来、電子回路部品などをはんだ接続するために、はんだ粉末とフラックスとからなる種々のはんだペースト組成物が使用されている。   Conventionally, various solder paste compositions composed of solder powder and flux are used for soldering electronic circuit components and the like.

ところで、はんだペーストの塗布方法は、印刷法と吐出法とに大別できる。印刷法は、はんだ付部に孔が設けられたメタルマスクやシルクスクリーンなどをプリント基板の上に置いて、その上からはんだペーストを塗布する方法である。一方、吐出法は、ディスペンサーなどを用いてはんだ付部に1箇所ずつはんだペーストを塗布する方法である。ファインピッチのパターンには、吐出法では塗布できないという欠点がある。例えば、ファインピッチの回路基板に電子回路部品などをはんだ接続する場合には、印刷法が用いられる。   By the way, the solder paste application method can be roughly classified into a printing method and a discharge method. The printing method is a method in which a metal mask or a silk screen provided with a hole in a soldering portion is placed on a printed circuit board, and a solder paste is applied thereon. On the other hand, the discharge method is a method in which a solder paste is applied to the soldering portion one by one using a dispenser or the like. The fine pitch pattern has a drawback that it cannot be applied by a discharge method. For example, when an electronic circuit component or the like is solder-connected to a fine pitch circuit board, a printing method is used.

電子機器の小型化によって実装技術も高密度化され、ますますファインピッチ化が進んでいる。そのため、はんだペーストには、従来求められていた特性(安定性、信頼性など)に加え、印刷性(転写性)に優れることが要求されるようになっている。印刷性とは、例えばメタルマスクを用いる場合、メタルマスク開口部の壁面などに付着したはんだペーストを基板へ効率よく転写することである。これまでに、印刷性の向上を実現するため、金属粒径の微細化やワックス量の増加などの手段が提案されている。しかし、金属粒径の微細化では、印刷性が向上するものの、「保存安定性」、「濡れ性の低下」などが見られる。一方、ワックス量の増加では、粘性の調整が難しく濡れ性が低下しやすい。   The packaging technology has been increased due to the downsizing of electronic devices, and fine pitches are increasingly being developed. For this reason, the solder paste is required to have excellent printability (transferability) in addition to conventionally required characteristics (stability, reliability, etc.). For example, when a metal mask is used, the printability is to efficiently transfer the solder paste attached to the wall surface of the metal mask opening to the substrate. So far, in order to realize improvement in printability, means such as refinement of the metal particle size and increase in the amount of wax have been proposed. However, when the metal particle size is made finer, printability is improved, but “storage stability”, “decrease in wettability” and the like are observed. On the other hand, when the amount of wax increases, it is difficult to adjust the viscosity, and the wettability tends to decrease.

このような問題を解決するために、特許文献1および2に記載のはんだペーストが開示されている。特許文献1には、はんだペーストに所定量の流動パラフィンを添加することで、流動性を改善して微細なパターンの印刷を可能にすることが記載されている。特許文献2には、はんだペーストに用いられるフラックスに、流動パラフィンまたはパラフィンワックスを添加すると、はんだ付けされたCuランドのプリント基板が高温高湿下の環境に曝されても、接合強度を低下させないことが記載されている。   In order to solve such a problem, solder pastes described in Patent Documents 1 and 2 are disclosed. Patent Document 1 describes that by adding a predetermined amount of liquid paraffin to the solder paste, the fluidity is improved and a fine pattern can be printed. In Patent Document 2, when liquid paraffin or paraffin wax is added to the flux used in the solder paste, even if the soldered Cu land printed circuit board is exposed to an environment of high temperature and high humidity, the bonding strength is not reduced. It is described.

近年、上記の特性以外にも、残渣の耐亀裂性が求められている。残渣の亀裂を防止するために、フラックスのベース樹脂として、低いガラス転移温度(Tg)を有する樹脂が用いられている(特許文献3)。しかし、低Tgを有する樹脂は、残渣の亀裂防止には有用であるものの、リフロー後に残渣がべとつくという問題がある。また、特許文献1および2にも、リフロー後の残渣のべとつきを改善することについて言及されていない。   In recent years, in addition to the above properties, the crack resistance of the residue has been demanded. In order to prevent cracking of the residue, a resin having a low glass transition temperature (Tg) is used as a base resin for the flux (Patent Document 3). However, although a resin having a low Tg is useful for preventing cracking of the residue, there is a problem that the residue becomes sticky after reflow. Also, Patent Documents 1 and 2 do not mention improving the stickiness of the residue after reflow.

特開平7−132395号公報JP 7-132395 A 特開2005−21958号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-21958 特開2010−75960号公報JP 2010-75960 A

本発明の課題は、印刷性、濡れ性および電気的信頼性(絶縁抵抗)を損なわずに、残渣亀裂を防止し、かつリフロー後の残渣のべとつきを改善することができるはんだ付け用フラックスを提供することである。   An object of the present invention is to provide a soldering flux capable of preventing residual cracking and improving the stickiness of the residue after reflow without impairing printability, wettability, and electrical reliability (insulation resistance). It is to be.

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、以下の構成からなる解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
(1)合成樹脂、活性剤、有機溶剤および60℃以上の融点を有するパラフィンワックスを含有することを特徴とする、はんだ付け用フラックス。
(2)前記パラフィンワックスが、炭素および水素のみを構成元素とする、(1)に記載のはんだ付け用フラックス。
(3)前記パラフィンワックスが、フラックス総量に対して3〜8質量%の割合で含有される、(1)または(2)に記載のはんだ付け用フラックス。
(4)前記合成樹脂が、アクリル樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂およびポリアルキレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項(1)〜(3)のいずれかの項に記載のはんだ付け用フラックス。
(5)前記合成樹脂が、−30〜−100℃のガラス転移温度を有する、請求項(1)〜(4)のいずれかの項に記載のはんだ付け用フラックス。
(6)上記(1)〜(5)のいずれかの項に記載のはんだ付け用フラックスと、はんだ合金粉末とを含有する、はんだペースト組成物
(7)前記はんだ付け用フラックスと前記はんだ合金粉末とが、8:92〜15:85の質量比で含有される、(6)に記載のはんだペースト組成物。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found a solution means having the following configuration, and have completed the present invention.
(1) A soldering flux comprising a synthetic resin, an activator, an organic solvent, and paraffin wax having a melting point of 60 ° C. or higher.
(2) The soldering flux according to (1), wherein the paraffin wax contains only carbon and hydrogen as constituent elements.
(3) The soldering flux according to (1) or (2), wherein the paraffin wax is contained in a proportion of 3 to 8% by mass with respect to the total amount of the flux.
(4) The synthetic resin is at least one selected from the group consisting of acrylic resin, styrene-maleic acid resin, epoxy resin, urethane resin, polyester resin, phenoxy resin, terpene resin and polyalkylene carbonate. The soldering flux according to any one of (1) to (3).
(5) The soldering flux according to any one of claims (1) to (4), wherein the synthetic resin has a glass transition temperature of -30 to -100 ° C.
(6) A solder paste composition containing the soldering flux according to any one of (1) to (5) above and a solder alloy powder. (7) The soldering flux and the solder alloy powder. Is contained in a mass ratio of 8:92 to 15:85. The solder paste composition according to (6).

本発明によれば、はんだ付け用フラックスにおいて、印刷性、濡れ性および電気的信頼性(絶縁抵抗)を損なわずに、残渣亀裂を防止し、かつリフロー後の残渣のべとつきを改善することができるという効果が得られる。   According to the present invention, in the soldering flux, it is possible to prevent residue cracking and improve the stickiness of the residue after reflow without impairing printability, wettability, and electrical reliability (insulation resistance). The effect is obtained.

(はんだ付け用フラックス)
本発明のはんだ付け用フラックス(以下、単に「フラックス」と記載する場合がある)は、合成樹脂、活性剤、有機溶剤および60℃以上の融点を有するパラフィンワックスを含有する。
(Soldering flux)
The soldering flux of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “flux”) contains a synthetic resin, an activator, an organic solvent, and a paraffin wax having a melting point of 60 ° C. or higher.

本発明のフラックスには、ベース樹脂として合成樹脂が含有される。合成樹脂であれば特に限定されず、例えば、アクリル樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂およびポリアルキレンカーボネートなどが挙げられる。   The flux of the present invention contains a synthetic resin as a base resin. If it is a synthetic resin, it will not specifically limit, For example, an acrylic resin, a styrene-maleic acid resin, an epoxy resin, a urethane resin, a polyester resin, a phenoxy resin, a polyalkylene carbonate, etc. are mentioned.

アクリル樹脂としては、アルキル部分が炭素数1〜23のアルキル(メタ)アクリレートの単独重合体や、このアルキル(メタ)アクリレートを主成分とする共重合体などが挙げられる。具体的には、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチル(メタ)アクリレート、ポリブチル(メタ)アクリレート、ポリ2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート−(メタ)アクリル酸共重合体、エチル(メタ)アクリレート−(メタ)アクリル酸共重合体、ブチル(メタ)アクリレート−(メタ)アクリル酸共重合体、メチル(メタ)アクリレート−スチレン共重合体、エチル(メタ)アクリレート−スチレン共重合体、ブチル(メタ)アクリレート−スチレン共重合体、メチル(メタ)アクリレート−エチル(メタ)アクリレート共重合体、メチル(メタ)アクリレート−ブチル(メタ)アクリレート共重合体、エチル(メタ)アクリレート−ブチル(メタ)アクリレート共重合体などが挙げられる。なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートまたはメタクリレートを意味し、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味する。   Examples of the acrylic resin include a homopolymer of an alkyl (meth) acrylate having an alkyl portion of 1 to 23 carbon atoms, and a copolymer having the alkyl (meth) acrylate as a main component. Specifically, polymethyl (meth) acrylate, polyethyl (meth) acrylate, polybutyl (meth) acrylate, poly-2-ethylhexyl (meth) acrylate, methyl (meth) acrylate- (meth) acrylic acid copolymer, ethyl (meth ) Acrylate- (meth) acrylic acid copolymer, butyl (meth) acrylate- (meth) acrylic acid copolymer, methyl (meth) acrylate-styrene copolymer, ethyl (meth) acrylate-styrene copolymer, butyl (Meth) acrylate-styrene copolymer, methyl (meth) acrylate-ethyl (meth) acrylate copolymer, methyl (meth) acrylate-butyl (meth) acrylate copolymer, ethyl (meth) acrylate-butyl (meth) An acrylate copolymer etc. are mentioned. In the present specification, “(meth) acrylate” means acrylate or methacrylate, and “(meth) acrylic acid” means acrylic acid or methacrylic acid.

エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、臭素化ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールS型、ビスフェノールAF型、ビフェニル型、ナフタレン型、フルオレン型などの、各種のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂や、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂などが挙げられる。   Epoxy resins include bisphenol A type, bisphenol F type, brominated bisphenol A type, hydrogenated bisphenol A type, bisphenol S type, bisphenol AF type, biphenyl type, naphthalene type, fluorene type, and various glycidyl ether type epoxies. Examples thereof include resins, glycidyl ester type epoxy resins, glycidyl amine type epoxy resins, and alicyclic epoxy resins.

ウレタン樹脂としては、ジフェニルメタンジイソシアネートやトリレンジイソシアネートとポリオール(エチレングリコール、プロピレングリコールなど)との縮合物などが挙げられる。   Examples of the urethane resin include diphenylmethane diisocyanate and a condensate of tolylene diisocyanate and a polyol (such as ethylene glycol and propylene glycol).

ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどが挙げられる。   Examples of the polyester resin include polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate.

フェノキシ樹脂としては、ビスフェノールA型フェノキシ樹脂、ビスフェノールF型フェノキシ樹脂などが挙げられる。   Examples of the phenoxy resin include bisphenol A type phenoxy resin and bisphenol F type phenoxy resin.

ポリアルキレンカーボネートとしては、ポリプロピレンカーボネート、ポリブチレンカーボネートなどが挙げられる。   Examples of the polyalkylene carbonate include polypropylene carbonate and polybutylene carbonate.

これらの合成樹脂は、低いガラス転移温度(Tg)を有するものが好ましく、例えば、−30〜−100℃のTgを有する合成樹脂が好ましい。高いTgを有する樹脂を用いた場合、べとつきにくくなるが、残渣に亀裂が生じやすくなる。また、樹脂の酸価は特に限定されないが、0〜100mgKOH/g程度であることが好ましい。   These synthetic resins preferably have a low glass transition temperature (Tg), and for example, synthetic resins having a Tg of −30 to −100 ° C. are preferable. When a resin having a high Tg is used, it becomes difficult to stick, but cracks are likely to occur in the residue. Moreover, although the acid value of resin is not specifically limited, It is preferable that it is about 0-100 mgKOH / g.

本発明のフラックスは、さらにロジンを含んでいてもよい。ロジンとしては、ガムロジン、トールロジン、ウッドロジン、これらの誘導体などが挙げられる。これらの誘導体としては、重合ロジン、アクリル化ロジン、水素添加ロジン、不均化ロジン、ホルミル化ロジン、ロジンエステル、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性アルキド樹脂などが挙げられる。   The flux of the present invention may further contain rosin. Examples of rosins include gum rosin, tall rosin, wood rosin, and derivatives thereof. Examples of these derivatives include polymerized rosin, acrylated rosin, hydrogenated rosin, disproportionated rosin, formylated rosin, rosin ester, rosin modified maleic resin, rosin modified phenolic resin, rosin modified alkyd resin and the like.

本発明に用いられるパラフィンワックスは、60℃以上の融点を有するパラフィンワックス(以下、「特定のパラフィンワックス」と記載する場合がある)である。60℃未満の融点を有するパラフィンワックス(すなわち、60℃未満で液状のパラフィンワックス)を用いた場合、べとつき改善の効果が得られない。   The paraffin wax used in the present invention is a paraffin wax having a melting point of 60 ° C. or higher (hereinafter sometimes referred to as “specific paraffin wax”). When a paraffin wax having a melting point of less than 60 ° C. (that is, a paraffin wax that is liquid at a temperature of less than 60 ° C.) is used, the effect of improving stickiness cannot be obtained.

特定のパラフィンワックスの中でも、70〜80℃の融点を有するパラフィンワックスが好ましい。また、100℃以上の融点を有するパラフィンワックスを用いてもよいが、コスト面と効果とのバランスを考慮すると、上限は100℃程度が好ましい。   Among the specific paraffin waxes, paraffin wax having a melting point of 70 to 80 ° C. is preferable. Paraffin wax having a melting point of 100 ° C. or higher may be used, but the upper limit is preferably about 100 ° C. in consideration of the balance between cost and effect.

特定のパラフィンワックスは、単純な炭化水素系のもの(すなわち、炭素および水素のみを構成元素とするもの)でもよく、酸やアルコール変性されたものであってもよい。しかし、べとつきをより改善し得る点で、単純な炭化水素系のものが好ましい。   The specific paraffin wax may be a simple hydrocarbon-based one (that is, one containing only carbon and hydrogen as constituent elements), or may be one modified with acid or alcohol. However, a simple hydrocarbon-based one is preferable in that the stickiness can be further improved.

パラフィンワックスは、構成するパラフィン(炭化水素)の形状によって、ノルマル体(直鎖状)、イソ体(分岐状)およびシクロ体(環状)に分類されるが、いずれであってもよい。また、ノルマル体、イソ体およびシクロ体の混合物であってもよい。   The paraffin wax is classified into a normal form (linear form), an iso form (branched form), and a cyclo form (cyclic form) depending on the shape of the paraffin (hydrocarbon) constituting the paraffin wax. Moreover, the mixture of a normal body, an iso body, and a cyclo body may be sufficient.

本発明に用いられる活性剤は、従来用いられている活性剤であれば、特に限定されない。活性剤としては、例えば、アミン類(ジフェニルグアニジン、ナフチルアミン、ジフェニルアミン、トリエタノールアミン、モノエタノールアミンなど)、アミン塩類(エチレンジアミンなどのポリアミンや、シクロヘキシルアミン、エチルアミン、ジエチルアミンなどのアミンの有機酸塩や無機酸(塩酸、硫酸などの鉱酸)塩など)、有機酸類(コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、セバシン酸、マレイン酸などのジカルボン酸;ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸などの脂肪酸;乳酸、ジメチロールプロピオン酸、リンゴ酸などのヒドロキシカルボン酸;安息香酸、フタル酸、トリメリット酸など)、アミノ酸類(グリシン、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、バリンなど)、アニリンのハロゲン化水素酸塩(アニリン臭化水素酸塩など)などが挙げられる。   The activator used in the present invention is not particularly limited as long as it is a conventionally used activator. Examples of the activator include amines (diphenylguanidine, naphthylamine, diphenylamine, triethanolamine, monoethanolamine, etc.), amine salts (polyamines such as ethylenediamine, and organic acid salts of amines such as cyclohexylamine, ethylamine, and diethylamine) Inorganic acids (mineral acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid) salts, organic acids (dicarboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, glutaric acid, sebacic acid, maleic acid; myristic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, etc. Fatty acids: Hydroxycarboxylic acids such as lactic acid, dimethylolpropionic acid, malic acid; benzoic acid, phthalic acid, trimellitic acid, etc.), amino acids (glycine, alanine, aspartic acid, glutamic acid, valine, etc.), hydrogen halides of aniline acid (Such as aniline hydrobromide) and the like.

本発明に用いられる有機溶剤は特に限定されず、例えば、アルコール系溶剤(エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチルセロソルブ、ブチルカルビトールなど)、エステル系溶剤(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、炭化水素系溶剤(トルエン、テレピン油など)などが挙げられる。これらの中でも、イソプロピルアルコール、ブチルカルビトールなどが好ましい。イソプロピルアルコールは、揮発性や活性剤の溶解性に優れ、例えば液状のフラックスなどに好ましく用いられる。一方、フラックスを、はんだ合金粉末と混合して、はんだペースト組成物として用いる場合は、ブチルカルビトールなどのような高沸点を有する多価アルコールのエーテルが好ましく用いられる。   The organic solvent used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include alcohol solvents (ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethyl cellosolve, butyl carbitol, etc.), ester solvents (ethyl acetate, butyl acetate, etc.), hydrocarbon solvents. (Toluene, turpentine oil, etc.). Among these, isopropyl alcohol, butyl carbitol and the like are preferable. Isopropyl alcohol is excellent in volatility and solubility of the active agent, and is preferably used for, for example, a liquid flux. On the other hand, when the flux is mixed with the solder alloy powder and used as a solder paste composition, an ether of a polyhydric alcohol having a high boiling point such as butyl carbitol is preferably used.

上記の4成分(合成樹脂、活性剤、有機溶剤および特定のパラフィンワックス)は、フラックスを構成し得る割合であれば、その含有量は特に限定されず、例えば以下の割合(フラックス総量に対する割合)で含有される。なお、これらの含有量は、あくまで好適な範囲であり、効果に影響を与えないのであれば、少なくとも1つの成分がこの範囲外であっても差し支えない。   The content of the above four components (synthetic resin, activator, organic solvent and specific paraffin wax) is not particularly limited as long as it can constitute a flux. For example, the following ratio (ratio to the total flux): Contained. In addition, these content is a suitable range to the last, and as long as an effect is not affected, at least 1 component may be outside this range.

合成樹脂 :20〜80質量%、好ましくは30〜60質量%、
特定のパラフィンワックス:3〜8質量%、好ましくは5〜8質量%、
活性剤 :5〜25質量%、好ましくは10〜20質量%、
有機溶剤 :5〜50質量%、好ましくは10〜30質量%。
Synthetic resin: 20 to 80% by mass, preferably 30 to 60% by mass,
Specific paraffin wax: 3 to 8% by mass, preferably 5 to 8% by mass,
Activator: 5 to 25% by mass, preferably 10 to 20% by mass,
Organic solvent: 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass.

一般的に、フラックスにはチキソ剤が含有されるが、本発明のフラックスにもチキソ剤が含有されていてもよい。チキソ剤としては、例えば、硬化ひまし油、蜜ロウ、カルナバワックス、ステアリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸エチレンビスアミドなどが挙げられる。チキソ剤の含有量は、フラックス総量に対して、通常2〜10質量%程度である。   Generally, the thixotropic agent is contained in the flux, but the thixotropic agent may also be contained in the flux of the present invention. Examples of the thixotropic agent include hydrogenated castor oil, beeswax, carnauba wax, stearamide, hydroxystearic acid ethylenebisamide, and the like. The content of the thixotropic agent is usually about 2 to 10% by mass with respect to the total flux.

さらに、本発明のフラックスは、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて酸化防止剤、キレート剤、防錆剤などの添加剤を含んでいてもよい。なお、これらの添加剤は、例えば、フラックスとはんだ合金粉末とを混合する際に添加してもよい。   Furthermore, the flux of the present invention may contain additives such as an antioxidant, a chelating agent, and a rust preventive agent as necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired. In addition, you may add these additives, for example when mixing a flux and solder alloy powder.

(はんだペースト組成物)
本発明のはんだペースト組成物は、本発明のフラックスとはんだ合金粉末とを含有する。はんだ合金粉末は特に限定されず、例えば、Sn−Pb合金や、Sn−Pb合金に銀、ビスマス、インジウムなどを添加した合金、Sn−Ag系合金、Sn−Cu系合金、Sn−Ag−Cu系合金などが挙げられる。環境への影響を考慮すると、Sn−Ag系合金、Sn−Cu系合金、Sn−Ag−Cu系合金などの鉛フリー合金が好ましい。はんだ合金粉末の平均粒子径は特に限定されないが、例えば10〜40μm程度が好ましい。
(Solder paste composition)
The solder paste composition of the present invention contains the flux of the present invention and a solder alloy powder. The solder alloy powder is not particularly limited. For example, an Sn—Pb alloy, an alloy obtained by adding silver, bismuth, indium or the like to an Sn—Pb alloy, an Sn—Ag alloy, an Sn—Cu alloy, an Sn—Ag—Cu Based alloys. Considering the influence on the environment, lead-free alloys such as Sn—Ag alloys, Sn—Cu alloys, Sn—Ag—Cu alloys are preferable. Although the average particle diameter of solder alloy powder is not specifically limited, For example, about 10-40 micrometers is preferable.

フラックスとはんだ合金粉末との質量比(フラックス:はんだ合金粉末)は、はんだペーストの用途などに応じて適宜設定すればよく特に限定されないが、例えば8:92〜15:85程度が好ましい。   The mass ratio between the flux and the solder alloy powder (flux: solder alloy powder) is not particularly limited as long as it is appropriately set according to the use of the solder paste, but is preferably about 8:92 to 15:85.

本発明のはんだペースト組成物は、電子機器部品などをはんだ接続する際に、ディスペンサーやスクリーン印刷などによって基板上に塗布される。塗布後、150〜200℃程度でプリヒートを行い、最高温度170〜250℃程度でリフローを行う。基板上への塗布およびリフローは、大気中で行ってもよく、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性雰囲気中で行ってもよい。   The solder paste composition of the present invention is applied onto a substrate by a dispenser, screen printing, or the like when soldering an electronic device component or the like. After application, preheating is performed at about 150 to 200 ° C., and reflow is performed at a maximum temperature of about 170 to 250 ° C. The application and reflow on the substrate may be performed in the air or in an inert atmosphere such as nitrogen, argon, helium.

以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
<フラックスの調製>
表1に記載の成分を表1に記載の割合で混合して均一に溶解するまで加熱し、溶解後、冷却してフラックスを得た。アクリル樹脂としては、2−エチルヘキシルアクリレートとラウリルメタクリレートとメタクリル酸との共重合体を用いた。
アクリル樹脂(Tg=−60℃、酸価=100mgKOH/g):30質量%
セバシン酸(活性剤) :10質量%
アニリン臭化水素酸塩(活性剤) : 0.3質量%
パラフィンワックス(融点:70〜80℃、直鎖状) : 7質量%
ブチルカルビトール(有機溶剤) :47.7質量%
硬化ひまし油(チキソ剤) : 5質量%
Example 1
<Preparation of flux>
The components listed in Table 1 were mixed at the ratios listed in Table 1 and heated until evenly dissolved, and after dissolution, cooled to obtain a flux. As the acrylic resin, a copolymer of 2-ethylhexyl acrylate, lauryl methacrylate, and methacrylic acid was used.
Acrylic resin (Tg = −60 ° C., acid value = 100 mgKOH / g): 30% by mass
Sebacic acid (active agent): 10% by mass
Aniline hydrobromide (activator): 0.3% by mass
Paraffin wax (melting point: 70 to 80 ° C., linear): 7% by mass
Butyl carbitol (organic solvent): 47.7% by mass
Hardened castor oil (thixotropic agent): 5% by mass

<はんだペースト組成物の調製>
得られたフラックス12質量部とはんだ合金粉末(Sn−3.0質量%Ag−0.5質量%Cu、平均粒径25〜38μm)88質量部とを混合して(フラックス:はんだ合金粉末=12:88)、はんだペースト組成物を得た。
<Preparation of solder paste composition>
12 parts by mass of the obtained flux and 88 parts by mass of solder alloy powder (Sn-3.0 mass% Ag-0.5 mass% Cu, average particle size 25 to 38 μm) were mixed (flux: solder alloy powder = 12:88), a solder paste composition was obtained.

(実施例2〜6および比較例1〜6)
表1に記載の成分を表1に記載の割合で用いたこと以外は、それぞれ実施例1と同様にしてフラックスを得、それぞれ実施例1と同様にしてはんだペースト組成物を得た。
(Examples 2-6 and Comparative Examples 1-6)
A flux was obtained in the same manner as in Example 1 except that the components shown in Table 1 were used in the proportions shown in Table 1, and a solder paste composition was obtained in the same manner as in Example 1, respectively.

各実施例および各比較例で得られたはんだペースト組成物を用いて、(1)リフロー後の残渣のべとつき、(2)はんだペーストの印刷性、(3)電気的信頼性、(4)濡れ性(はんだボール試験)および(5)残渣亀裂の有無を評価した。   Using the solder paste compositions obtained in each Example and each Comparative Example, (1) Stickiness of residue after reflow, (2) Printability of solder paste, (3) Electrical reliability, (4) Wetting (Solder ball test) and (5) Residual cracks were evaluated.

(1)リフロー後の残渣のべとつき
JIS Z 3284付属書12に従って、リフロー後の残渣のべとつきを評価した。試験片(銅板:50mm×25mm×0.5mm)上に、厚み200μmのメタルマスク(開口6.5mmφが4ヶ所に存在)を用いて印刷を行った。試験片を、使用した金属(はんだ合金)の液相線温度より50±2℃のホットプレート上に放置し、金属溶融後5秒間加熱を続けた。次いで、試験片を水平状態に保って室温で約30分間放置した。試験片上に粉末タルクを十分に振りかけて柔らかいブラシで軽く払い、下記の基準で評価した。結果を表2に示す。
◎:試験片上の粉末タルクが、完全に除去された場合。
○:試験片上の粉末タルクが、完全ではないものの、ほぼ除去された場合。
△:試験片上の粉末タルクが、うっすらと残存しているものの、下地が視認できた場合。
×:試験片上の粉末タルクが残存し、下地が視認できなかった場合。
(1) Residual stickiness after reflow According to JIS Z 3284 appendix 12, the stickiness of the residue after reflow was evaluated. Printing was performed on a test piece (copper plate: 50 mm × 25 mm × 0.5 mm) using a metal mask having a thickness of 200 μm (openings of 6.5 mmφ were present at four locations). The test piece was left on a hot plate at 50 ± 2 ° C. from the liquidus temperature of the metal (solder alloy) used, and heating was continued for 5 seconds after the metal was melted. Subsequently, the test piece was kept horizontal and allowed to stand at room temperature for about 30 minutes. Powder talc was thoroughly sprinkled on the test piece and lightly wiped with a soft brush, and evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 2.
A: When the powder talc on the test piece is completely removed.
○: When the powder talc on the test piece is not perfect but almost removed.
Δ: The powder talc on the test piece remained slightly, but the ground was visible.
X: When the powder talc on a test piece remains and the foundation | substrate was not visually recognized.

(2)はんだペーストの印刷性
印刷性評価用基板(10×10ピンの0.5mmピッチBGA0.25mmφ開口パターンを有するガラエポ基板)を用い、対応する厚み120μmマスクを使用し、20枚の連続印刷性を以下の基準で評価した。結果を表2に示す。
◎:全ての基板において10×10ピンの内、0(欠け無し)〜1割欠けている場合。
○:全ての基板において10×10ピンの内、1割〜5割欠けている場合。
△:全ての基板において10×10ピンの内、5割〜8割欠けている場合。
×:全ての基板において10×10ピンの内、8割以上欠けている場合。
(2) Printability of solder paste Using a board for evaluation of printability (a glass epoxy board having a 10 mm x 10 pin 0.5 mm pitch BGA 0.25 mmφ opening pattern) and a corresponding thickness of 120 μm mask, 20 continuous prints Sex was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 2.
A: When all of the substrates are missing from 0 (no chipping) to 10% of 10 × 10 pins.
A: When 10% to 50% of 10 × 10 pins are missing on all substrates.
Δ: When 50% to 80% of 10 × 10 pins are missing on all substrates.
X: When 80% or more of 10 × 10 pins are missing on all the substrates.

(3)電気的信頼性
JIS Z 3197に従って、絶縁抵抗を測定し、電気的信頼性を評価した。JIS Z 3197に規定されるくし型基板(II型)に、同じパターンを有する厚み100μmのメタルマスクを用いて、はんだペースト組成物を印刷した。印刷後10分以内に、大気下にて175±5℃で80±5秒間プリヒートを行い、最高温度235±5℃でリフローを行った。次いで、リフロー後の基板に残渣亀裂試験と同様の条件で冷熱サイクル負荷をかけた。その後、基板を温度85℃および湿度85%の恒温恒湿槽内に放置して、初期(0時間)、500時間後および1000時間後の抵抗値(Ω)を測定した。初期から1000時間まで、抵抗値が1×108Ω以上の場合、電気的信頼性が高い(〇)と評価した。結果を表2に示す。
(3) Electrical reliability Insulation resistance was measured in accordance with JIS Z 3197 to evaluate electrical reliability. A solder paste composition was printed on a comb-type substrate (type II) defined in JIS Z 3197 using a metal mask having the same pattern and a thickness of 100 μm. Within 10 minutes after printing, preheating was performed at 175 ± 5 ° C. for 80 ± 5 seconds in the air, and reflow was performed at a maximum temperature of 235 ± 5 ° C. Next, the substrate after reflow was subjected to a cold cycle load under the same conditions as in the residual crack test. Thereafter, the substrate was left in a constant temperature and humidity chamber at a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85%, and the resistance value (Ω) at the initial stage (0 hour), after 500 hours and after 1000 hours was measured. From the initial stage to 1000 hours, when the resistance value was 1 × 10 8 Ω or more, it was evaluated that the electrical reliability was high (◯). The results are shown in Table 2.

(4)濡れ性(はんだボール試験)
0.8mmピッチのQFP(Quad Flat Package)パターンが存在する基板に、同じパターンを有する厚み200μmのメタルマスクを用いてはんだペースト組成物を印刷した。印刷後10分以内に、大気下において175±5℃で80±5秒間プリヒートを行い、最高温度235±5℃でリフローを行った。そして、はんだ付け性の指標となるはんだボールの発生状況を、20倍の実体顕微鏡を用いて80パッド(80個のはんだ付け部)の周囲に発生したはんだボール数(個)をカウントすることにより評価した。結果を表2に示す。
(4) Wettability (solder ball test)
A solder paste composition was printed on a substrate having a 0.8 mm pitch QFP (Quad Flat Package) pattern using a metal mask having the same pattern and a thickness of 200 μm. Within 10 minutes after printing, preheating was performed at 175 ± 5 ° C. for 80 ± 5 seconds in the atmosphere, and reflow was performed at a maximum temperature of 235 ± 5 ° C. Then, by measuring the number of solder balls generated around the 80 pads (80 soldering portions) using a 20 × stereo microscope, the number of solder balls (pieces) generated as a solderability index is counted. evaluated. The results are shown in Table 2.

(5)残渣亀裂の有無
上記のはんだボール試験を行った後の基板を試験片とし、該試験片に、−40℃×30分→125℃×30分を1サイクルとして1000サイクルの条件で冷熱サイクル負荷をかけた。1000サイクル後、基板上のSOPパターンまたはQFPパターンのはんだ付け部における亀裂発生状態を目視観察し、以下の基準で評価した。結果を表2に示す。
○:亀裂が全く認められない。
△:亀裂は発生しているが、信頼性に悪影響を及ぼす亀裂、すなわち2つ以上の隣接するはんだ付け部にまたがるような亀裂(以下、「連結亀裂」と記載する)は認められない。
×:連結亀裂が発生している。
(5) Presence or absence of residual cracks The substrate after performing the above solder ball test was used as a test piece, and the test piece was cooled at 1000 cycles under the condition of −40 ° C. × 30 minutes → 125 ° C. × 30 minutes. A cycle load was applied. After 1000 cycles, the crack generation state in the soldered portion of the SOP pattern or QFP pattern on the substrate was visually observed and evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 2.
○: No cracks are observed.
Δ: Cracks are generated, but cracks that adversely affect reliability, that is, cracks that straddle two or more adjacent soldered portions (hereinafter referred to as “connected cracks”) are not recognized.
X: The connection crack has generate | occur | produced.

Figure 0006012946
Figure 0006012946

Figure 0006012946
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表2に示すように、実施例1〜6では、はんだペーストの印刷性、電気的信頼性および濡れ性のいずれも損なわずに、リフロー後の残渣のべとつきを改善していることがわかった。また残渣亀裂も全く生じていないこともわかった。一方、比較例1〜6では、リフロー後の残渣のべとつきを改善していなかった。さらに、はんだペーストの印刷性も損なっており、残渣亀裂を生じていることもわかった。   As shown in Table 2, in Examples 1-6, it turned out that the stickiness of the residue after reflow is improved, without impairing all the printability of solder paste, electrical reliability, and wettability. It was also found that no residual cracks occurred. On the other hand, in Comparative Examples 1-6, the stickiness of the residue after reflow was not improved. Further, it was also found that the printability of the solder paste was impaired and a residual crack was generated.

Claims (5)

合成樹脂、活性剤、有機溶剤および60℃以上の融点を有するパラフィンワックスを含有し、パラフィンワックスが、フラックス総量に対して3〜8質量%の割合で含有され、
合成樹脂が、アクリル樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂およびポリアルキレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする、はんだ付け用フラックス。
Containing a synthetic resin, an activator, an organic solvent and a paraffin wax having a melting point of 60 ° C. or higher, and the paraffin wax is contained in a ratio of 3 to 8% by mass with respect to the total amount of the flux;
Synthetic resin, an acrylic resin, a styrene - to maleic acid resins, epoxy resins, urethane resins, polyester resins, phenoxy resins, and at least Tanedea wherein Rukoto selected from the group consisting of terpene resins and polyalkylene carbonate, Soldering flux.
前記パラフィンワックスが、炭素および水素のみを構成元素とする、請求項1に記載のはんだ付け用フラックス。   The soldering flux according to claim 1, wherein the paraffin wax contains only carbon and hydrogen as constituent elements. 前記合成樹脂が、−30〜−100℃のガラス転移温度を有する、請求項1または2に記載のはんだ付け用フラックス。 The soldering flux according to claim 1 or 2 , wherein the synthetic resin has a glass transition temperature of -30 to -100 ° C. 請求項1〜のいずれかの項に記載のはんだ付け用フラックスと、はんだ合金粉末とを含有する、はんだペースト組成物。 A solder paste composition comprising the soldering flux according to any one of claims 1 to 3 and a solder alloy powder. 前記はんだ付け用フラックスと前記はんだ合金粉末とが、8:92〜15:85の質量比で含有される、請求項に記載のはんだペースト組成物。 The solder paste composition according to claim 4 , wherein the soldering flux and the solder alloy powder are contained in a mass ratio of 8:92 to 15:85.
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