JP6152899B2 - 半田付け用フラックス及び半田組成物 - Google Patents
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Description
図1に示される断面構造の、評価サンプルを作製した。Cu層2を有する、オーバーレジストタイプのFR−4基板1を用いた。Cu層2上に、無電解めっき法で、膜厚3μmのNi―Pめっき層3と、膜厚0.08μmのAuめっき層4を積層した。次に、FR−4基板1の上にレジスト5を塗布し、ホトリソグラフィー法を用いて、直径200μmの開口部を設けた。このようにして作製した、Cu層2と、Ni―Pめっき層3と、Auめっき層4からなり、直径200μmの開口部を有する積層構造体をCu/Ni/Au電極と呼ぶ。次に、FR−4基板1の表面にフラックスを開口100%のメタルマスクを用いて塗布し、直径300μmのSn−3Ag−0.5Cu(質量%)の球形半田を載せて、ピーク温度243℃、220℃以上での保持時間を44sとするリフロー条件でリフローソルダリングし、半田ボール6を形成した。最後に、サンプルを120℃で時効熱処理(電子機器の信頼性を短期間で評価するために行われる、高温加速試験としての、意味を持つ)した。
耐衝撃性ハイスピードボンドテスター(dage社製4000HS型)を用いて、室温で、高速せん断試験を実施した。高速せん断試験は、半田ボールを、せん断ツールによって、せん断高さを50μm、せん断速度を1m/sの条件で、水平方向に押し、その時の荷重値を測定する試験である。荷重―変位曲線を取得して、荷重の最大値をせん断強度とし、荷重―変位曲線を積分した値を、接合部が吸収したエネルギーとして、衝撃靱性とした。
半田ボールを被覆するようにして残存する、フラックス熱硬化物の硬さを、室温で、ナノインデンター(エリオニクス社(ELIONIX Inc.)製ENT1100A型)を用いて測定した。
高級アルコール(トリエチレングリコール)16.7gに、分子量180以下のジカルボン酸(cis−4−シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)15gとその他有機酸(ドデカン二酸)13.5gを加え、130℃に加熱し溶解した。その後、チクソ剤(12−ヒドロキシステアリン酸アミド)2gと、エポキシ当量が192g/epのビスフェノールA型エポキシ樹脂52.8gを加え、均一になるまで撹拌し、本発明のエポキシ系フラックスを調製した。該フラックスに含まれるエポキシ樹脂とカルボン酸はエポキシ基1当量に対してカルボキシル基1.05当量になるように配合され、エポキシ樹脂、カルボン酸及びチクソ剤の合計の含有量はフラックス全量に対して83.3質量%であり、アルコール含有量はフラックス全量に対して16.7質量%である。次に、本発明のエポキシ系フラックスを、図1に示される断面構造を有するCu/Ni/Au電極上に塗布し、直径300μmのSn−3Ag−0.5Cu(質量%)の球形半田を載せ、ピーク温度243℃、220℃以上での保持時間を44sとするリフロー条件でリフローソルダリングして半田ボールを形成した。最後に120℃で時効熱処理した。時効熱処理なしのサンプルと、時効熱処理1週間、3週間、6週間の、4水準のサンプルを作製した。同時に、本発明のエポキシ系フラックスを、図2に示される断面構造を有するCu電極に塗布し、上記と同じリフローソルダリングと、時効熱処理をした比較サンプルを作製した。最後に、本発明のエポキシ系フラックスを用い、上記の方法で作製した半田ボールの接合強度を、耐衝撃性ハイスピードボンドテスターを用いて評価した。同時に、半田ボールを被覆するようにして残存する、フラックス熱硬化物の硬さを、ナノインデンターを用いて測定した。
市販されているロジン系フラックス(ニホンハンダ社(NIHON HANDA Co.)製117型)を、図1に示される断面構造を有するCu/Ni/Au電極に塗布した後、実施例と同じ手順にしたがって、半田ボールを形成した。同時に、図2に示される断面構造を有するCu電極にも塗布した後、実施例と同じ手順にしたがって、半田ボールを形成した。
2:Cu層
3:Ni−Pめっき層
4:Auめっき層
5:レジスト
6:半田ボール
Claims (9)
- エポキシ樹脂と、少なくとも分子量180以下のジカルボン酸を10〜60質量%含有する有機カルボン酸と、チクソ剤とを含み、前記エポキシ樹脂と前記有機カルボン酸が、前記エポキシ樹脂のエポキシ基1.0当量に対して、前記有機カルボン酸のカルボキシル基が0.8〜2.0当量となるように配合され、前記エポキシ樹脂、前記有機カルボン酸及び前記チクソ剤が、それらの合計量でフラックス全量に対して70質量%以上含有されていることを特徴とする半田付け用フラックス。
- 更に、有機溶剤として、多価アルコール、モノアルコール、及びこれらの混合物からなる群から選択され、フラックス全量に対して30質量%以下の量で含有する、請求項1に記載の半田付け用フラックス。
- 更に、酸化物を除去するための活性剤として、アミン、ハロゲン化アミン塩、ハロゲン化有機酸塩、ハロゲン化合物、有機酸、及び酸無水物からなる群から選択された1種又は2種以上を含む、請求項1又は2に記載の半田付け用フラックス。
- 前記エポキシ樹脂が、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半田付け用フラックス。
- 前記ビスフェノールA型エポキシ樹脂が、エポキシ当量160g/ep〜250g/epのビスフェノールA型エポキシ樹脂である、請求項4に記載の半田付け用フラックス。
- 前記分子量180以下のジカルボン酸が、しゅう酸、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、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ジグリコール酸、チオジグリコール酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ブチルマロン酸、ジメチルグルタル酸、L−グルタミン酸、酒石酸、フランジカルボン酸、チオフェンジカルボン酸、シクロブタンジカルボン酸、シクロプロパンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、2,3−ピリジンジカルボン酸、及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半田付け用フラックス。
- 前記多価アルコールが、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、オクテングリコール、ポリエチレングリコール、プロパンジオール、グリセリン、及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項2に記載の半田付け用フラックス。
- 前記モノアルコールが、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、アミルアルコール、イソアミルアルコール、オクタノール、アリルアルコール、シクロヘキサノール、及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項2に記載の半田付け用フラックス。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載された半田付け用フラックスと、融点が190℃〜240℃の鉛フリー半田とを含有することを特徴とする半田組成物。
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