JP6300765B2 - はんだ付け用フラックスおよびソルダペースト - Google Patents
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Description
本実施形態に係るはんだ付け用フラックスは、ベース樹脂と、溶剤と、チクソ剤と、活性剤とを含み、前記チクソ剤としてジメチルジベンジリデンソルビトールを含み、前記活性剤として有機ハロゲン化合物を含む。
前記ベース樹脂としては、例えばロジン系樹脂、アクリル系樹脂、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、テルペン樹脂等を使用することができる。
前記溶剤としては、例えばイソプロピルアルコール系、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等が挙げられる。
本実施形態に係るはんだ付け用フラックスは、チクソ剤としてジメチルジベンジリデンソルビトールを含むことが好ましい。
このジメチルジベンジリデンソルビトールは、はんだ合金粉末の合一速度を抑制することができるものと考えられる。はんだ合金粉末の合一速度が抑制されると、溶融前のはんだ合金粉末間に存在するフラックスは溶融するはんだ合金粉末の中に取り込まれ難くなり、即ちこれに取り込まれる前に外部に排出され易くなるため、リフロー工程時におけるボイドの発生抑制効果を奏することができるものと推測される。
また前記ジメチルジベンジリデンソルビトールの市販品としては、ゲルオールE200、ゲルオールMD(いずれも新日本理化(株)製)が挙げられる。
また当該配合量を1重量%から2重量%とした場合、ボイドの発生抑制効果とソルダペーストの溶融性との良好なバランスを発揮し得るため、更に好ましい。
なお当該配合量が0.5重量%より少ない場合、ボイドの発生抑制効果が発現され難く、また5重量%を超えるとソルダペーストの印刷性および溶融性に影響を及ぼす虞がある。
また前記その他のチクソ剤を併用する場合、前記チクソ剤全体の配合量ははんだ付け用フラックス全量に対して3重量%から10重量%であることが好ましい。
本実施形態に係るはんだ付け用フラックスは、前記活性剤として有機ハロゲン化合物を含むことが好ましい。
前記有機ハロゲン化合物としては臭素化された有機化合物であれば良く、例えば1−ブロモ−2−ブタノール、1−ブロモー2−プロパノール、3−ブロモー1−プロパノール、3−ブロモー1、2−プロパジオール、1、4−ジブロモ−2−ブタノール、1、3−ジブロモー2−プロパノール、2、3−ジブロモー1−プロパノール、1、4ジブロモー2、3−ブタンジオール、2、3−ジブロモー2−ブテン−1、4−ジオール、1−ブロモー3−メチル−1−ブテン、1、4−ジブロモブテン、1−ブロモー1−プロペン、2、3−ジブロモプロペン、ブロモメチルベンジルステアレート、ブロモメチルフェニルステアレート、ブロモ酢酸エチル、α−ブロモカプリル酸エチル、α−ブロモプロピオン酸エチル、β−ブロモプロピオン酸エチル、α−ブロモー酪酸エチル、2、3−ジブロモコハク酸、2−ブロモコハク酸、2、2−ブロモアジピン酸、テトラブロモステアリン酸、ヘキサブロモステアリン酸、ヘキサブロモシクロドデカン、2,4−ジブロモアセトフェノン、1、1−ジプロモテトラクロロエタン、1、2−ジブロモー1−フェニルエタン、1、2−ジブロモスチレン等が挙げられる。この中でも特にトリアリルイソシアヌレートを臭素化した臭素化トリアリルイソシアヌレートが含まれることが好ましい。
なお、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。
また前記その他の活性剤を併用する場合、前記活性剤全体の配合量ははんだ付け用フラックス全量に対して5重量%から20重量%であることが好ましい。
本実施形態に係るはんだ付け用フラックスには、はんだ合金粉末の酸化を抑える目的で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、はんだ付け用フラックス全量に対して0.5重量%から5重量%程度である。
本実施形態に係るソルダペーストは、前記はんだ付け用フラックスとはんだ合金粉末とを公知の方法にて混合して作製される。
なお、代表的なはんだ合金粉末としてはSn−Ag−CuやSn−Ag−Cu−In、Sn−Cuといった鉛フリーはんだ合金粉末が用いられるが、鉛含有のはんだ合金粉末を用いてもよい。
前記はんだ合金粉末の配合量が65重量%未満のソルダペーストは、はんだ付け時に充分なはんだ接合が形成され難くなる傾向にある。他方はんだ合金粉末の配合量が95重量%を超えるソルダペーストは、バインダとしてのはんだ付け用フラックスが足りないため、はんだ付け用フラックスとはんだ合金粉末とが混合され難くなる傾向にある。
本実施形態に係るはんだ接合部は、前記ソルダペーストを用いて形成される。
例えば、予め定められた所定の位置に前記ソルダペーストが印刷され、更に所定の位置に電子部品が搭載されたプリント配線板をリフローすることにより形成される。このように形成されたはんだ接合部は発生するボイドが少なく高い信頼性を有することから、半導体、電子機器等に好適に用いることができる。
表1に示す組成および配合にて各成分を混練し、各はんだ付け用フラックスを作製した。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重量%である。
また、表1に各はんだ付け用フラックスの物性(粘度およびTi)を示す。
※2 ジベンジリデンソルビトール 新日本理化(株)製
※3 ジメチルジベンジリデンソルビトール 新日本理化(株)製
※4 ジメチルジベンジリデンソルビトール 新日本理化(株)製
※5 トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート 日本化成(株)製
※6 酸無水物 岡村製油(株)製
※7 ヒンダードフェノール系酸化防止剤 BASFジャパン(株)製
※8 ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールブロックコポリマー 日油(株)製
FR4基板(電極材質 Sn、電極ピッチ 180μm、電極開口 直径90μm、基板レジスト厚 30μm)を使用した。前記FR4基板に対応するパターンを有するメタルマスク(厚さ40μm)を用いて各ソルダペーストをメタルスキージで手刷りで印刷した。
次いで、リフロー装置(製品名:SMT Scope SK−5000 山陽精工(株)製)を用い、窒素雰囲気(酸素濃度100ppm)下にて、図1に示す熱プロファイル条件下で前記各基板上のソルダペーストを加熱溶融させた。その後、加熱した各基板を室温まで冷却させて各基板上にバンプを形成し、これら各基板の四隅と中心付近のバンプをX線観察装置(製品名:XD7600 Diamond、Nordson Dage社製)を用いて、計測バンプ数約500/基板の条件にてボイド観察を行い、これらのバンプ中に占める総ボイド面積率1%以上のものが発生する割合を評価した。その結果を表2および表3に示す。
セラミック板(25mm×25mm×0.6mmt)上に、各ソルダペーストをその印刷領域が15mm×15mm×20μmtとなるようにベタ印刷した。次いでボイド発生率の条件と同条件にて各セラミック板をリフローし、X線観察装置(製品名:XD7600 Diamond、Nordson Dage社製)を用いてその溶融挙動を観察した。図1に示すリフロー昇温過程において、各ソルダペーストに含まれるはんだ合金粉末がそのはんだ融点を超えて合一を開始してからそれらが概ね一塊の球状になるまでに要する時間(合一速度)を計測したところ、実施例1から実施例5に係るソルダペーストの合一速度のいずれもが、比較例1から比較例3に係るソルダペーストの合一速度よりも長い結果となった。
なお、合一速度の測定において、昇温時の所定の温度時における実施例1および実施例2、並びに比較例1および比較例2のソルダペーストの挙動を図2および図3に示す。
Claims (4)
- ベース樹脂と、溶剤と、チクソ剤と、活性剤とを含み、
前記チクソ剤としてジメチルジベンジリデンソルビトールを含み、
前記活性剤として有機ハロゲン化合物を含み、
前記有機ハロゲン化合物は臭素化トリアリルイソシアヌレートを含むことを特徴とするはんだ付け用フラックス。 - 前記臭素化トリアリルイソシアヌレートはトリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートであることを特徴とする請求項1に記載のはんだ付け用フラックス。
- 請求項1または請求項2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むことを特徴とするソルダペースト。
- 請求項3に記載のソルダペーストを基板上に印刷し、
前記ソルダペーストを印刷した前記基板上に電子部品を搭載し、
前記電子部品を搭載した前記基板を所定の温度でリフローして前記はんだ合金粉末からなるはんだ接合部を形成することを特徴とするはんだ接合部の形成方法。
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