JP6534122B2 - 樹脂フラックスはんだペースト及び実装構造体 - Google Patents
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- H01L2224/16227—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item
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Description
なお、樹脂フラックスはんだペーストの組成の一例としては、エポキシ樹脂、硬化剤、有機酸、増粘材で構成されるフラックス、及び、はんだ粉末からなるペーストが挙げられる。
第1のエポキシ樹脂と硬化剤と有機酸とを含むフラックスと、
を備え、
前記非樹脂系粉末は、全体の30〜90wt%であって、
前記無機粉末の表面は、有機樹脂で覆われている。
端子を有する電子部品と、
前記回路基板の前記電極と前記電子部品の前記端子との間を接続するはんだを含む導電部と、
前記はんだの周囲の少なくとも一部を覆い、無機粉末が分散している硬化した第1のエポキシ樹脂を含む補強部と、
を備え、前記補強部の前記無機粉末は、表面が有機樹脂で覆われている。
本発明者は、樹脂フラックスはんだペーストに上記アンダーフィル材に含まれるシリカ等の無機粉末をあらかじめ含めておくことによって、アンダーフィル工程を不要にできないか検討した。その結果、無機粉末と、はんだ粉末とが共存した樹脂フラックスはんだペーストを加熱すると、本来、溶融して金属接合をするはんだ粉末が殆ど溶融せず、金属接合が出来なくなるという重大な問題が起こることを見いだした。後述の比較例で示すが、無機粉末として、シリカ、アルミナ、タルク等と、はんだ粉末とが共存する場合は、殆どはんだが溶融しなかった。特に、アルミナでは、はんだは、全く溶融しなかった。これは、金属酸化物である無機粉末が、フラックス中の有機酸のフラックス作用(はんだの表面の酸化膜を取り除く還元反応)を阻害するためと推測される。フラックス作用を強くするために、有機酸の量を多くする検討も行ったが、通常量の10倍量添加しても大きな改善が見られなかった。無機粉末であるシリカ、アルミナ、タルクなどの金属酸化物などのフラックス作用の阻害効果が、非常に強いことが分かった。
まず、(1)シリカ表面のコーティング方法として、金属膜コーティングを検討した。金属としては、銀を選定した。シリカの表面に、無電解メッキ処理にて、銀コート膜を形成した。この銀コートシリカを樹脂フラックスはんだペーストに加えて、ペーストを作成した。それを用いて、通常の塗布・加熱溶融を行うと、はんだ粉末は溶融するが、銀コートシリカ粒子は、エポキシ樹脂が硬化した部分の外側表面に浮き出してくる形で出てきた。つまり、中心のはんだ接合部、その周囲のエポキシ樹脂が硬化した部分、そして最も外側に銀コートシリカの層が形成された。この構造だと、銀コートシリカがエポキシ樹脂から分離して層を形成しエポキシ樹脂とシリカの複合化は難しいため、低熱膨張化や高強度化は期待できない。
そこで、無機粉末のシリカの表面をエポキシ樹脂でコーティングしておき、樹脂フラックスはんだペーストに分散させることで、はんだ粉末の溶融を阻害する作用を少なくできることを見出し、本発明に至ったものである。
第1のエポキシ樹脂と硬化剤と有機酸とを含むフラックスと、
を備え、
前記非樹脂系粉末は、全体の30〜90wt%であって、
前記無機粉末の表面は、有機樹脂で覆われている。
前記有機樹脂は、第2のエポキシ樹脂であってもよい。
端子を有する電子部品と、
前記回路基板の前記電極と前記電子部品の前記端子との間を接続するはんだを含む導電部と、
前記はんだの周囲の少なくとも一部を覆い、無機粉末が分散している硬化した第1のエポキシ樹脂を含む補強部と、
を備え、前記補強部の前記無機粉末は、表面が有機樹脂で覆われている。
前記回路基板上の前記電極と、前記電子部品の前記端子とを、前記樹脂フラックスはんだペーストを介して配置する工程と、
前記樹脂フラックスはんだペーストを前記はんだ粉末の融点以上の温度に加熱して、前記樹脂フラックスはんだペーストを、前記電極と前記端子との間を接続するはんだと、前記はんだの周囲の少なくとも一部を覆い、表面が有機樹脂で覆われている無機粉末が分散している前記第1のエポキシ樹脂を硬化させた硬化エポキシ樹脂とに分離して、前記回路基板上の前記電極と、前記電子部品の前記端子とを、はんだ接合する工程と、
を含む。
<樹脂フラックスはんだペースト>
実施の形態1に係る樹脂フラックスはんだペーストは、はんだ粉末と無機粉末とを含む非樹脂系粉末と、第1のエポキシ樹脂と硬化剤と有機酸とを含むフラックスと、を備える。非樹脂系粉末は、全体の30〜90wt%である。一方、残部の10〜70wt%は、第1のエポキシ樹脂と硬化剤と有機酸とを含むフラックスで構成される。無機粉末は、その表面が有機樹脂で覆われている。無機粉末は、例えば、シリカであってもよい。有機樹脂は、例えば、第2のエポキシ樹脂であってもよい。
この樹脂フラックスはんだペーストの樹脂成分は、第1のエポキシ樹脂および硬化剤を主成分としている。
第1のエポキシ樹脂は、比較的低温で硬化すると共に接着性が高いため、従来のはんだリフロー処理より低い温度でも十分な硬化性を発揮して部品実装を可能とすると共に十分な補強効果を発揮することができる。第1のエポキシ樹脂は、常温で液状のエポキシ樹脂を配合することで、はんだ粒子など他の成分を容易に分散することができる。なお、本明細書において「常温で液状」とは、大気圧下での5℃〜28℃の温度範囲、特に室温18℃前後において流動性を持つことを意味する。常温で液状のエポキシ樹脂としては、1分子内にエポキシ基を2個以上有するものであれば、その分子量、分子構造は特に限定されず、各種のものを用いることができる。具体的には、例えば、グリシジルエーテル型、グリシジルアミン型、グリシジルエステル型、オレフィン酸化型(脂環式)などの各種の液状のエポキシ樹脂を用いることができる。さらに具体的には、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールF型エポキシ樹脂などの水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートなどを用いることができる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、半導体封止用の液状エポキシ樹脂組成物の低粘度化と硬化物の物性向上とを考慮すると、常温で液状のエポキシ樹脂としてビスフェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。また、常温で固形のエポキシ樹脂を併用することもできる。常温で固形のエポキシ樹脂としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格エポキシ樹脂などを用いることができる。
また、硬化剤としては、一般的なエポキシ樹脂硬化剤として、酸無水物、フェノールノボラック、各種チオール化合物、各種アミン類、ジシアンジアミド、イミダゾール類、金属錯体およびそれらのアダクト化合物、例えば、ポリアミンのアダクト変性物などを使用することができる。特に、各種イミダゾール類は、一液性とはんだ溶融性の両立に優れている。イミダゾール類としては、例えば、2−メチルイミダゾール(製品名2MZ:四国化成工業株式会社製)、2−ウンデシルイミダゾール(製品名C11Z:四国化成工業株式会社製)、2−フェニルイミダゾール(製品名2PZ:四国化成工業株式会社製)、2−エチル−4−メチルイミダゾール(製品名2E4MZ:四国化成工業株式会社製)、2−フェニル−4−メチルイミダゾール(製品名2P4MZ:四国化成工業株式会社製)、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール(製品名1B2MZ:四国化成工業株式会社製)、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール(製品名1B2PZ:四国化成工業株式会社製)、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール(製品名2MZ−CN:四国化成工業株式会社製)、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール(製品名2E4MZ−CN:四国化成工業株式会社製)、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール(製品名2PZ−CN:四国化成工業株式会社製)、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール(製品名C11Z−CN:四国化成工業株式会社製)、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト(製品名2PZ−CNS:四国化成工業株式会社製)、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト(製品名C11Z−CNS:四国化成工業株式会社製)、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン(製品名2MZ−A:四国化成工業株式会社製)、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン(製品名C11Z−A:四国化成工業株式会社製)、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン(製品名2E4MZ−A:四国化成工業株式会社製)、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(製品名2P4MHZ:四国化成工業株式会社製)、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール(製品名:2PHZ(四国化成工業株式会社製))、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物(製品名2MA−OK:四国化成工業株式会社製)、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物(製品名2PZ−OK:四国化成工業株式会社製)や、これらのイミダゾール類をエポキシ樹脂と付加させた化合物が挙げられる。また、これら硬化剤をポリウレタン系、ポリエステル系の高分子物質などで被覆してマイクロカプセル化したものを用いることもできる。
硬化剤の使用量は適宜設定されるが、第1のエポキシ樹脂のエポキシ当量に対する硬化剤の化学量論上の当量比が0.8〜1.2の範囲となるようにすることが好ましい。
なお、樹脂成分には、第1のエポキシ樹脂および硬化剤の他に、さらに必要に応じて、硬化促進剤も配合することができる。
硬化促進剤としては上記イミダゾール類の他に、例えば3級アミン類、1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7や1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5などの環状アミン類およびそれらのテトラフェニルボレート塩、トリブチルホスフィンなどのトリアルキルホスフィン類、トリフェニルホスフィンなどのトリアリールホスフィン類、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートやテトラ(n−ブチル)ホスホニウムテトラフェニルボレートなどの4級ホスホニウム塩、Feアセチルアセトナートなどの金属錯体およびそれらのアダクト化合物を用いることができる。これらの硬化促進剤の配合量は、ゲル化時間や保存安定性を考慮して適宜設定される。
樹脂フラックスはんだペーストに配合される有機酸は、特に限定されるものではなく、例えば、アビエチン酸に代表されるロジン成分材料、各種アミンおよびその塩、セバシン塩、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、マロン酸、クエン酸、ピメリン酸、などの有機酸を用いることができる。特に、有機酸は、優れたフラックス作用(ここで、フラックス作用とは、はんだペーストが塗布される金属表面に生じた酸化皮膜を除去するという還元作用、及び、溶融はんだの表面張力を低下させて、はんだの接合金属表面への濡れ性を促進する作用を意味する)を有する。
これらの有機酸は、一種類の成分であってもよく、二種類以上の成分を混合してもよい。そしてこれらの有機酸の中でも、アジピン酸、グルタル酸は、フラックス活性が高く、化合物としての安定性が高いため、好ましい。
はんだ粉末としては、融点240℃以下のはんだ粉末が用いられる。はんだ粉末の融点の下限は特に限定されるものではないが、130℃以上であることが好ましい。BGA,CSP半導体のはんだボールは、錫−銀−銅(SAC)はんだ粉末を用いるが、その融点(240℃)より低いはんだを使うことで、SACはんだ粉末が再溶融することを防止できる。そのはんだ粉末の組成としては、特に限定されないが、例えば、Snをベースとした合金などをいることができる。具体的には、SnBi系のSn42/Bi58(Sn0.42Bi0.58),Sn42/Bi57/Ag1.0,Sn16/Bi56/In28等が好ましい。
また、この樹脂フラックスはんだペーストでは、はんだ粉末と無機粉末で構成される非樹脂系粉末の比率が全体の30〜90wt%で、残部の10〜70wt%が第1のエポキシ樹脂、硬化剤、及び有機酸であるフラックスであることを特徴としている。この非樹脂系粉末の比率が、30wt%よりも少ないと、はんだ量が少なくなるため、十分な電気的接続が得られない。また、非樹脂系粉末の比率が、90wt%よりも多いと粘度が高すぎて、印刷性が難しくなる。
本発明の樹脂フラックスはんだペーストは、はんだ成分以外に、無機粉末(以下「無機フィラー」と呼ぶ場合がある。)を含むことを特徴としている。無機フィラーは、低熱膨張であり、樹脂成分中に含まれることで、熱膨張率を低減し、かつ弾性率を高くすることが出来る。
無機フィラーの種類としては、半導体封止材などで一般的に使用されるものと同様に、シリカ、アルミナ、タルク、などを使用できる。この樹脂フラックスはんだペーストにおいては、樹脂成分と共に、はんだ粉末と無機フィラーとが共存する。
樹脂フラックスはんだペースト中のはんだ粉末と無機粉末から構成される非樹脂系粉末において、非樹脂系粉末の全量に対して、はんだ粉末の比率(含有率)は、60〜95%であって、無機粉末の比率(含有率)は、5〜40%であるのが好ましい。この範囲内にすると、樹脂フラックスはんだペーストの硬化物による半導体部品の電気的接合性や樹脂成分の低熱膨張率化や高弾性率化によるはんだ部分への補強効果を十分に発揮させることができ、高粘度化による塗布作業性の低下も抑制することができる。
この無機粉末の表面に第2のエポキシ樹脂で形成された膜は、樹脂との膨潤破壊を防止するために、膜厚が、0.1〜25μmであることが望ましい。第2のエポキシ樹脂が反応硬化した膜の膜厚が、0.1μmより薄いと、膜の強度が弱く、エポキシバインダーによる膨潤により、コーティング膜が破壊されて、無機粉末の被覆が不十分なところが出来て、そのために、はんだ粉末の溶融が悪くなる傾向がある。また、第2のエポキシ樹脂が反応硬化した膜の膜厚が、25μmより厚くなると、無機粉末の低熱膨張化の効果が小さくなる。
さらに、樹脂フラックスはんだペーストに含まれる第2のエポキシ樹脂が反応硬化した膜で覆われた無機粉末の平均粒子径は、1.0μm〜25μmの範囲であることが望ましい。この第2のエポキシ樹脂が反応硬化した膜で覆われた無機粉末の平均粒子径が、1.0μmよりも小さいと、樹脂フラックスはんだペースト組成物の粘度が高くなり、取り扱い性が悪くなる。また、無機粉末の平均粒子径が、25μmより大きくなると、はんだがメタライズし凝集する際、無機粉末が動いて、樹脂成分内で均一に分散することが出来なくなり、効果的な第1のエポキシ樹脂の低熱膨張化効果が発揮出来なくなる。
次に、樹脂フラックスはんだペーストの製造方法の一例を示す。
(1)まず、融点が240℃以下のはんだ粉末、第1のエポキシ樹脂の一部または全部、硬化剤、およびフラックス成分を混合する。
(2)次いで、その混合物に、先に第1のエポキシ樹脂の一部を用いた場合にはその残余と、表面が有機樹脂で形成された膜で覆われた無機粉末とを添加して混合する。
以上によって、樹脂フラックスはんだペーストが得られる。
このように製造すれば、はんだ粉末の周囲にフラックス成分を馴染ませて樹脂フラックスはんだペーストを得ることができ、室温下での保存安定性と加熱時のはんだ粉末の溶融を効率よく発現することができる。
こうして得られた樹脂フラックスはんだペーストは、上記のとおり樹脂成分として第1のエポキシ樹脂と硬化剤とを含有しているため、室温下における粘度上昇が抑制される。このため、保存安定性が高いものである。
また、無機粉末の表面を有機樹脂で覆っているので、はんだ粉末の溶融時にフラックスである有機酸の還元作用を妨げる作用を抑えることができる。そこで、はんだ粉末の溶融性を改善できる。
図1は、実施の形態1に係る樹脂フラックスはんだペースト10を用いて接合された実装構造体20の断面図である。この実装構造体20は、電子部品1の端子2と、回路基板3に設けた電極4との間を、例えば、SACはんだバンプ5とSnBi低温はんだ6とで接合し、そのはんだ5、6の周囲を硬化した第1のエポキシ樹脂7で補強した構造を有する。第1のエポキシ樹脂7には、芯の無機粉末8aの表面が樹脂膜(例えば、硬化した第2のエポキシ樹脂で形成された膜)8bで覆われた無機粉末8が分散している。
この実装構造体20によれば、上記樹脂フラックスはんだペースト10を使用することで、電子部品であるCSPチップ1の端子2上のSACはんだ5と、回路基板3の電極4とが、低温はんだ6で接合され、その周囲を樹脂7が覆っている。つまり、はんだ5、6で形成された導電部を第1のエポキシ樹脂7で補強した構造(補強部)が形成される。さらには、その第1のエポキシ樹脂7で形成された補強部は、芯の無機粉末(シリカ)8aの表面が有機樹脂(第2のエポキシ樹脂)8bで覆われた無機粉末(シリカ)8が分散された構造をとることが出来る。補強部は、低熱膨張率と高弾性率を有するシリカ8を含むため、優れた補強構造を有する。その結果、実装構造体20は、高い耐落下信頼性を持つことが出来る。
図3Aから図3Dは、実施の形態1に係る実装構造体20の製造方法の各工程を示す断面図である。上記樹脂フラックスはんだペーストを用いて、導体配線を有する回路基板などに電子部品である半導体部品を実装して実装構造体を得ることができる。実装構造体である半導体装置20は、上記の樹脂フラックスはんだペースト10を用いて、半導体部品1の端子2と回路基板3の電極4とが接合された接合部を備えている。
(1)まず、回路基板3の電極4の上に樹脂フラックスはんだペースト10を塗布する(図3A)。この樹脂フラックスはんだペースト10は、樹脂フラックス7と、SnBi粉末6aと、芯の無機粉末8aの表面が有機樹脂8bで覆われた無機粉末8と、を含む。樹脂フラックスはんだペースト10を用いた実装工程では、メタルマスク(図示せず)を用いて回路基板3の配線電極4等の所定の位置に樹脂フラックスはんだペースト10が印刷される。例えば、電極4と同じ位置に貫通孔を設けたメタルマスク(図示せず)を回路基板3に重ねる。次いで、メタルマスクの表面に供給した樹脂フラックスはんだペースト10をスキージで貫通孔に充填する。その後、メタルマスクを回路基板3から離すと、電極4ごとに樹脂フラックスはんだペースト10が塗布された回路基板3を得ることができる。
このように接合部は、溶融したはんだ6とはんだボール5とが溶融一体化したはんだ接合部(導電部)と、このはんだ接合部の周囲を覆って、無機粉末が分散し、硬化した第1のエポキシ樹脂を含む硬化部(補強部)とで形成される。
こうして、はんだ接合部によって半導体部品1と回路基板3との電機的接合がなされ、かつ、補強部に無機粉末8を含有して機械的補強がされた構造で半導体部品1が実装された実装構造体である半導体装置20が作製される。
次に、実施例、比較例を用いて、本発明を説明する。以下に、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、表1および表2に示す配合量は質量部(重量部)を表す。表1および表2に示す配合成分として、以下のものを用いた。
(1)液状エポキシ樹脂と硬化剤とを当量1対1で配合したものをエポキシ樹脂組成物として容器に秤量した。
(2)そこに、IPA(イソプロピルアルコール)とアセトンが、重量比が1対1の混合溶媒をエポキシ樹脂組成物90部に対して、混合溶媒を10部添加して、エポキシ樹脂組成物の溶媒希釈液を作成した。
(3)各種粒径の溶融シリカとして(a)粒子径1μm(SO−25R:マイクロン社)、(b)粒子径5μm(FB−5D:デンカ(株))、(c)粒子径11μm(FB−12D:デンカ(株))、及び(d)粒子径22μm(FB−20D:デンカ(株))を用意した。これらのいずれかの溶融シリカを、上記の溶媒希釈液に、重量比で、シリカ:溶媒希釈液=80:20になるように添加した。
(4)このシリカ添加混合液に蓋をして密閉状態とし、シリカの表面に混合溶液が均一に覆うように、遊星式混合装置で十分に攪拌した。
(5)その後、乾燥機で70℃、1時間で溶剤を飛ばし、更に、120℃、30分加熱して、シリカの表面のエポキシ樹脂の膜を硬化させた。
(6)加熱処理したエポキシ樹脂(第2のエポキシ樹脂)がコートされたシリカは、凝集物があるため、粉砕機を使って、凝集をなくした。
(7)その後、100メッシュ(目開き149μm)の篩を通して、粗粒子を取り除いた。
なお、70℃1時間で溶剤を飛ばした後、120℃、30分加熱する際、数分置きに攪拌を施すことで、凝集を少なくすることが出来て、その後の粉砕工程を通しても、エポキシ樹脂膜からシリカ表面の露出が少ない物が得られた。
この様にして得られたエポキシ樹脂で覆われたシリカは、平均粒子径が、5.0μm〜25μmの範囲であった。
1)はんだ粉末:JIS H42B:58Aに規定されたはんだ組成のものを用いた(Sn42Bi58)。はんだ粉末は常法に従って作製した。このはんだ粒子の平均粒径は15μm、融点は139℃であった。
2)第2のエポキシ樹脂がコートされたシリカ:前述の方法で作成されたシリカを用いた。
3)第1のエポキシ樹脂:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(エピコート806:ジャパンエポキシレジン株式会社製)
4)硬化剤: イミダゾール系硬化剤:2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(商品名2P4MHZ:四国化成工業株式会社製)
5)有機酸:グルタル酸(関東化学株式会社製)
6)チクソ性付与材: ThixcinR(トリオキシステアリン酸クセリセリル:エレメンティスジャパン社製)
以上の材料を用いて、有機酸を含有する接着剤とSnBi系はんだ粉末から構成される導電性接着剤に関して、以下の処方にて作成した。
上記、3)〜6)の成分をプラネタリーミキサーを用いて均一に分散した。その後、1)2)を添加し混練し、樹脂フラックスはんだペーストを作成した。
次に、回路基板(FR−4基板)上のAuメッキされた電極にこの樹脂フラックスはんだペーストをメタルマスクを用いて、印刷で厚さ0.1mmとなるように供給した。
そして、11mm×11mmサイズで、はんだバンプ5は、0.5mmピッチで、バンプ数は441個であり、回路基板は、3cm×7cmの大きさで、厚さ0.8mmで、電極材質が銅で、基板材質はガラスエポキシ材のCSP半導体パッケージをフリップチップボンダーを用いて正確に回路基板に実装した。その後、リフロー装置で加熱(160℃、6分)して接続した。
(1)印刷性:上記回路基板に樹脂フラックスはんだペーストを印刷し、マスク転写からの転写性や、印刷物にダレやブリッジが無いかの評価を行った。
マスクからの転写が出来て、かつ、形状保持できているものを◎、形状にやや不具合があるものの転写可能なものを○、非常に形状が悪いものを×とした。
はんだの未溶融がないものを○、少し未溶融分があるものを△、溶融していないものを×とした。
この樹脂フラックスはんだペーストを用いて、(1)印刷性評価、(2)はんだ溶融性評価、(3)耐落下性評価を行った結果を表2に示す。印刷性では、ややマスク転写性に難点があるが、はんだ溶融性や耐落下性は優れている。
実施例3は、非樹脂系粉末の比率は、70wt%であった。また、溶融シリカは、(c)粒子径11μmのものを用いた。非樹脂系粉末全体に対しての、はんだ粉末とシリカとの比率は、シリカが40%となる配合であった。
実施例4は、非樹脂系粉末の比率は、70wt%であった。また、溶融シリカは、(b)粒子径5μmのものを用いた。非樹脂系粉末全体に対しての、はんだ粉末とシリカとの比率は、シリカが20%となる配合であった。
実施例5は、非樹脂系粉末の比率は、30wt%であった。また、溶融シリカは、(a)粒子径1μmのものを用いた。非樹脂系粉末全体に対しての、はんだ粉末とシリカとの比率は、シリカが40%となる配合であった。
実施例6は、実施例3と同様に、非樹脂系粉末の比率は、70wt%であった。また、溶融シリカは、(c)粒子径11μmのものを用いた。非樹脂系粉末全体に対しての、はんだ粉末とシリカとの比率は、シリカが40%となる配合であった。
実施例7は、実施例3と同様に、非樹脂系粉末の比率は、70wt%であった。非樹脂系粉末全体に対しての、はんだ粉末とシリカとの比率は、シリカが20%となる配合であった。また、溶融シリカは、(b)粒子径5μmのものを用いた。
実施例8は、実施例3と同様に、非樹脂系粉末の比率は、70wt%であった。また、溶融シリカは、(d)粒子径22μmのものを用いた。非樹脂系粉末全体に対しての、はんだ粉末とシリカとの比率は、シリカが40%となる配合であった。はんだ粉末の種類は、Sn42/Bi57/Ag1.0(SBAと略す)を用いていた。
実施例9は、実施例3と同様に、非樹脂系粉末の比率は、70wt%であった。また、溶融シリカは、(b)粒子径5μmのものを用いた。非樹脂系粉末全体に対しての、はんだ粉末とシリカとの比率は、シリカが40%となる配合であった。はんだ粉末の種類は、Sn16/Bi56/In28(SBIと略す)を用いていた。
比較例2は、実施例3と同様に、非樹脂系粉末の比率は、70wt%であった。また、溶融シリカは、(b)粒子径5μmのものを用いた。非樹脂系粉末全体に対しての、はんだ粉末とシリカの比率は、シリカが40%となる配合であるが、シリカの表面処理を行っていない。
比較例3は、非樹脂系粉末の比率は、10wt%であった。また、溶融シリカは、(a)粒子径1μmのものを用いた。非樹脂系粉末全体に対しての、はんだ粉末とシリカの比率は、シリカが40%となる配合であった。
また、比較例2に示すように、第2のエポキシ樹脂でコーティングを施していないシリカを添加すると、はんだの溶融性が悪くなり接続できないことも分かった。
更には、第2のエポキシ樹脂でコーティングしたシリカの粒子径は、耐落下性には大きく影響しない。一方、印刷性の面では、粗粒子は印刷後のダレ発生に影響し、微粒子は印刷時のマスク抜けが悪くなり、印刷作業性に影響が出ることが分かる。
また、実施例8及び9に示すように、はんだ粉末の種類は、Sn42/Bi58だけでなく,Sn42/Bi57/Ag1.0,Sn16/Bi56/In28を用いても優れた耐落下性が得られることが分かった。
2 端子(電極)
3 回路基板
4 電極
5 SACはんだバンプ
6 SnBi低温はんだ
6a はんだ粉末
7 エポキシ樹脂
8 無機粉末(有機樹脂で覆われた無機粉末)
8a 無機粉末(芯)
8b 有機樹脂(第2のエポキシ樹脂)
10 樹脂フラックスはんだペースト
11 リフロー炉
51 電子部品
52 端子
53 回路基板
54 電極
55 はんだボール
57 アンダーフィル材
58 無機粒子
Claims (4)
- はんだ粉末と無機粉末とを含む非樹脂系粉末と、
第1のエポキシ樹脂と硬化剤と有機酸とを含むフラックスと、
を備え、
前記非樹脂系粉末の全量100wt%について、前記はんだ粉末の含有率が60〜95wt%であって、前記無機粉末の含有率が5〜40wt%であって、
前記無機粉末の表面は、有機樹脂で覆われ、表面を覆う有機樹脂を含む前記無機粉末の平均粒子径は、1.0μm〜25μmの範囲である、樹脂フラックスはんだペースト。 - 前記無機粉末は、シリカであって、
前記有機樹脂は、第2のエポキシ樹脂である、請求項1に記載の樹脂フラックスはんだペースト。 - 前記はんだ粉末は、42Sn58Bi、42Sn57Bi1.0Ag、16Sn56Bi28In(質量%)の何れか1つである、請求項1又は2に記載の樹脂フラックスはんだペースト。
- 回路基板上の電極と、前記回路基板に実装する電子部品の端子との少なくとも一方の上に、請求項1から3のいずれか一項に記載の樹脂フラックスはんだペーストを設ける工程と、
前記回路基板上の前記電極と、前記電子部品の前記端子とを、前記樹脂フラックスはんだペーストを介して配置する工程と、
前記樹脂フラックスはんだペーストを前記はんだ粉末の融点以上の温度に加熱して、前記樹脂フラックスはんだペーストを、前記電極と前記端子との間を接続するはんだと、前記はんだの周囲の少なくとも一部を覆い、表面が有機樹脂で覆われている無機粉末が分散している前記第1のエポキシ樹脂を硬化させた硬化エポキシ樹脂とに分離して、前記回路基板上の前記電極と、前記電子部品の前記端子とを、はんだ接合する工程と、
を含む、実装構造体の製造方法。
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