JP6560272B2 - Solder paste, electronic circuit board and electronic control device - Google Patents

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Description

本発明は、ソルダペースト、並びにソルダペーストを用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路基板及び電子制御装置に関する。   The present invention relates to a solder paste and an electronic circuit board and an electronic control device having a solder joint formed using the solder paste.

プリント配線板やシリコンウエハといった基板上に形成される電子回路に電子部品を接合するには、ソルダペーストを用いたはんだ接合方法が採用されている。従来、ソルダペーストに使用するはんだ合金粉末には鉛を使用するのが一般的であった。しかし環境負荷の観点からRoHS指令等によって鉛の使用が制限されたため、近年では鉛を含有しない、所謂鉛フリーはんだ合金粉末を用いたソルダペーストが一般的になりつつある。   In order to join an electronic component to an electronic circuit formed on a substrate such as a printed wiring board or a silicon wafer, a solder joining method using a solder paste is employed. Conventionally, it has been common to use lead for the solder alloy powder used in the solder paste. However, since the use of lead is restricted by the RoHS directive or the like from the viewpoint of environmental load, solder paste using so-called lead-free solder alloy powder that does not contain lead is becoming common in recent years.

この鉛フリーはんだ合金粉末には、例えばSn−Cu系、Sn−Ag−Cu系、Sn−Bi系、Sn−Zn系はんだ合金等がよく用いられる。その中でもテレビ、携帯電話等に使用される民生用電子機器や自動車に搭載される車載用電子機器には、Sn−3Ag−0.5Cuはんだ合金が多く使用されている。
鉛フリーはんだ合金は、鉛含有はんだ合金と比較してはんだ付性が多少劣るものの、フラックスやはんだ付装置の改良によってこのはんだ付性の問題はカバーされている。そのため、例えば車載用電子回路基板であっても、自動車の車室内のように寒暖差はあるものの比較的穏やかな環境下に置かれるものにおいては、Sn−3Ag−0.5Cuはんだ合金を用いて形成したはんだ接合部でも大きな問題は生じていない。
For this lead-free solder alloy powder, for example, Sn—Cu, Sn—Ag—Cu, Sn—Bi, Sn—Zn solder alloys and the like are often used. Among them, Sn-3Ag-0.5Cu solder alloy is often used in consumer electronic devices used for televisions, mobile phones, etc. and in-vehicle electronic devices mounted on automobiles.
Although the lead-free solder alloy is somewhat inferior in solderability as compared with the lead-containing solder alloy, the problem of solderability is covered by the improvement of the flux and the soldering apparatus. For this reason, for example, even in an in-vehicle electronic circuit board, a Sn-3Ag-0.5Cu solder alloy is used in an in-vehicle electronic circuit board that is placed in a relatively mild environment although there is a difference in temperature. There is no major problem with the solder joints formed.

しかし近年では、例えば電子制御装置に用いられる電子回路基板のように、エンジンコンパートメントやエンジン直載、またはモーターとの機電一体化といった寒暖差が特に激しく(例えば−30℃から110℃、−40℃から125℃、−40℃から150℃といった寒暖差)、加えて振動負荷を受けるような過酷な環境下での電子回路基板の配置の検討及び実用化がなされている。   However, in recent years, for example, an electronic circuit board used in an electronic control device has a particularly severe temperature difference such as engine compartment, engine direct mounting, or mechanical / electrical integration with a motor (for example, −30 ° C. to 110 ° C., −40 ° C. In addition, the arrangement and implementation of electronic circuit boards have been studied in a severe environment in which a vibration load such as a temperature difference of from 125 to 125 ° C. and from −40 ° C. to 150 ° C. is applied.

このような寒暖差の非常に激しい環境下では、実装された電子部品と基板との線膨張係数の差によるはんだ接合部の熱変位及びこれに伴う応力が発生し易い。塑性変形の繰り返しははんだ接合部への亀裂を引き起こし易く、また繰り返し負荷される応力は当該亀裂の先端付近に集中するため、当該亀裂がはんだ接合部の深部まで横断的に進展し易くなる。このように著しく進展した亀裂は、電子部品と基板上に形成された電子回路との電気的接続の切断を引き起こしてしまう。特に激しい寒暖差に加え電子回路基板に振動が負荷される環境下にあっては、上記亀裂及びその進展は更に発生し易い。   Under such an environment where the temperature difference is very severe, thermal displacement of the solder joint and stress accompanying it due to the difference in coefficient of linear expansion between the mounted electronic component and the substrate are likely to occur. Repeated plastic deformation tends to cause cracks in the solder joints, and stresses repeatedly applied are concentrated near the tips of the cracks, so that the cracks easily propagate transversely to the deep part of the solder joints. The crack that has progressed remarkably in this way causes the disconnection of the electrical connection between the electronic component and the electronic circuit formed on the substrate. In particular, in an environment in which vibration is loaded on the electronic circuit board in addition to a severe temperature difference, the crack and its development are more likely to occur.

はんだ接合部における亀裂進展抑制のために、Sn−Ag−Cu系はんだ合金にBi等の元素を添加しはんだ接合部の強度とこれに伴う熱疲労特性を向上させる方法はいくつか開示されている(特許文献1から特許文献7参照)。   Several methods for improving the strength of the solder joint and the accompanying thermal fatigue characteristics by adding an element such as Bi to the Sn—Ag—Cu based solder alloy in order to suppress crack growth in the solder joint are disclosed. (See Patent Document 1 to Patent Document 7).

特開平5−228685号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-228685 特開平9−326554号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-326554 特開2000−190090号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-190090 特開2000−349433号公報JP 2000-349433 A 特開2008−28413号公報JP 2008-28413 A 国際公開パンフレットWO2009/011341号International Publication Pamphlet WO2009 / 011341 特開2012−81521号公報JP 2012-81521 A

しかし、Sn−3Ag−0.5Cu系はんだ合金は、従来のSn−Pb共晶はんだに比べて固相線温度・液相線温度が約40℃以上も高く、また粘性の高いCuも含有されている。そのためこれを用いた合金粉末の酸化膜を十分に除去できないと、はんだ接合中にボイドが発生し易く、且つ形成されたはんだ接合部にボイドが残留し易くなる虞がある。   However, the Sn-3Ag-0.5Cu solder alloy has a higher solidus temperature / liquidus temperature of about 40 ° C. or higher than that of conventional Sn—Pb eutectic solder, and also contains highly viscous Cu. ing. Therefore, if the oxide film of the alloy powder using this cannot be removed sufficiently, voids are likely to occur during solder bonding, and voids are likely to remain in the formed solder joint.

例えばはんだ接合部のうち電子部品との界面付近にボイドが発生すると、電子部品が左右対称ではない状態で(基板上の電極上部且つ電子部品の下面電極の下部に位置するはんだ接合部の厚みが均一ではない状態で)基板に接合され易くなる。このため、はんだ接合部のうち、その厚みのない(薄い)部分の接合寿命は一層短くなってしまう。そしてこのようなはんだ接合部は、特に寒暖の差の激しい環境においてはその厚みのない部分から亀裂が入り易く、またその亀裂進展も起き易くなる。
更には、はんだ接合部のうちフィレット部にボイドが発生すると、フィレット部にボイドのないはんだ接合部と比較してボイドの体積分、亀裂経路が短くなるため、はんだ接合部を横断する亀裂が起き易くなる虞がある。
For example, if a void occurs near the interface with the electronic component in the solder joint, the electronic component is not symmetrical (the thickness of the solder joint located above the electrode on the substrate and below the bottom electrode of the electronic component is It becomes easy to be bonded to the substrate (in a non-uniform state). For this reason, among the solder joints, the joint life of the thin (thin) part is further shortened. Such a solder joint part is liable to crack from a portion having no thickness, particularly in an environment where the difference between the temperature and the temperature is severe, and the crack progresses easily.
Furthermore, if a void occurs in the fillet portion of the solder joint, the void volume and crack path are shortened compared to a solder joint that does not have a void in the fillet portion, so a crack occurs across the solder joint. There is a risk of becoming easier.

特にSn−Ag−Cu系はんだ合金にBi、In及びSbといった酸化性の高い元素を添加する場合、Sn−3Ag−0.5Cu系はんだ合金よりもその合金粉末の表面酸化膜を十分に除去し難い傾向にある。そのため使用するフラックス組成物の活性力が不十分であると、溶融した合金粉末の粘性が下がり難くなりはんだ接合部にボイドが残留し易く、合金粉末同士が凝集・融合し難くなりはんだボールが発生し易いという問題がある。はんだボールは基板上に実装された電子部品の電極とソルダペーストとの未融合現象といったオープン不良やショートの原因となるため、特に高信頼性が要求される車載用電子回路基板においては、はんだボールの発生の抑制は重要な課題の一つである。   Especially when adding highly oxidizable elements such as Bi, In and Sb to the Sn-Ag-Cu solder alloy, the surface oxide film of the alloy powder is sufficiently removed than the Sn-3Ag-0.5Cu solder alloy. It tends to be difficult. For this reason, if the active force of the flux composition to be used is insufficient, the viscosity of the molten alloy powder is difficult to decrease, voids are likely to remain in the solder joints, and it is difficult for the alloy powders to agglomerate and fuse together, resulting in solder balls. There is a problem that it is easy to do. Solder balls cause open defects such as an unfused phenomenon between the electrodes of the electronic components mounted on the board and the solder paste, and short-circuits. Therefore, solder balls are particularly useful for automotive electronic circuit boards that require high reliability. Suppression of occurrence is one of the important issues.

はんだボールの発生を抑制するために活性力の強い活性剤を配合することも考えられるが、このような活性剤は合金粉末とフラックス組成物との混合時から反応し易くなるため、プリヒート中またはリフローの途中でそのほとんどが揮発してしまう虞がある。このような事態を防ぐために当該活性剤を大量にフラックス組成物に配合することも考えられるが、このような大量の活性剤の配合はソルダペーストの印刷性を阻害する虞がある。   In order to suppress the generation of solder balls, it is conceivable to add an activator having a strong activity, but such an activator is likely to react from the mixing of the alloy powder and the flux composition, so that during preheating or There is a risk that most of it will volatilize during reflow. In order to prevent such a situation, it is conceivable to add a large amount of the active agent to the flux composition. However, such a large amount of the active agent may inhibit the printability of the solder paste.

また上述のように酸化性の高いはんだ合金粉末を用いたソルダペーストはボイドが発生し易く、このボイドは寒暖の差の激しい環境におけるはんだ接合部の亀裂進展に繋がるものであるため、電子回路基板の信頼性の低下を招く虞がある。   In addition, as described above, the solder paste using the highly oxidizable solder alloy powder easily generates voids, which lead to the crack progress of the solder joints in an environment where the temperature varies greatly. There is a risk of lowering the reliability.

本発明は上記課題を解決するものであり、酸化性の高い合金元素を含むはんだ合金粉末を用いてもはんだ接合部のボイドの発生を抑制できることにより、寒暖の差が激しく振動が負荷されるような過酷な環境下におけるはんだ接合部の亀裂進展を更に抑制でき、且つはんだボールの発生を抑制しつつ、良好な印刷性を発揮することのできるソルダペースト並びにこれを用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路基板及び電子制御装置を提供することをその目的とする。   The present invention solves the above-described problem, and even if a solder alloy powder containing a highly oxidizable alloy element is used, it is possible to suppress the generation of voids in the solder joints, so that the difference between cold and warm is greatly affected by vibration. Solder paste capable of further suppressing crack growth of solder joints in a severe environment and exhibiting good printability while suppressing generation of solder balls, and solder joints formed using the same It is an object of the present invention to provide an electronic circuit board and an electronic control device having the above.

(1)本発明に係るソルダペーストは、Agを1質量%以上3.1質量%以下と、Cuを0質量%超1質量%以下と、Sbを1質量%以上5質量%以下と、Biを0.5質量%以上4.5質量%以下と、Niを0.01質量%以上0.25質量%以下含み、残部がSnからなる鉛フリーはんだ合金からなる合金粉末と、(A)ベース樹脂と、(B)活性剤と、(C)チキソ剤と、(D)溶剤とを含むフラックス組成物であって、前記活性剤(B)の配合量はフラックス組成物全量に対して4.5質量%以上35質量%以下であり、前記活性剤(B)として、(B−1)炭素数が3から4の直鎖の飽和ジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して0.5質量%以上3質量%以下、(B−2)炭素数が5から13のジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して2質量%以上15質量%以下、及び(B−3)炭素数が20から22のジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して2質量%以上15質量%以下含むフラックス組成物とを含むことをその特徴とする。 (1) The solder paste according to the present invention has Ag of 1% by mass to 3.1% by mass, Cu of more than 0% by mass of 1% by mass and less, Sb of 1% by mass to 5% by mass of Bi, 0.5% by mass or more and 4.5% by mass or less, Ni containing 0.01% by mass or more and 0.25% by mass or less, an alloy powder made of a lead-free solder alloy with the balance made of Sn, and (A) base A flux composition containing a resin, (B) an activator, (C) a thixotropic agent, and (D) a solvent, wherein the blending amount of the activator (B) is 4. 5% by mass or more and 35% by mass or less, and (B-1) a straight-chain saturated dicarboxylic acid having 3 to 4 carbon atoms as the activator (B) is 0.5% by mass with respect to the total amount of the flux composition. 3 mass% or less, (B-2) flux group containing 5 to 13 carbon dicarboxylic acids A flux composition containing 2% by mass to 15% by mass with respect to the total amount of the product, and (B-3) 2 to 15% by mass of the dicarboxylic acid having 20 to 22 carbon atoms with respect to the total amount of the flux composition; It is characterized by including.

(2)上記(1)に記載の構成にあって、前記鉛フリーはんだ合金は、更にCoを0.001質量%以上0.25質量%以下含むことをその特徴とする。 (2) In the configuration described in (1) above, the lead-free solder alloy further includes Co in an amount of 0.001% by mass to 0.25% by mass.

(3)上記(1)または(2)に記載の構成にあって、前記鉛フリーはんだ合金は、Biの含有量が3.1質量%以上4.5質量%以下であることをその特徴とする。 (3) In the configuration described in (1) or (2) above, the lead-free solder alloy has a Bi content of 3.1% by mass or more and 4.5% by mass or less. To do.

(4)本発明に係るソルダペーストは、Agを1質量%以上3.1質量%以下と、Cuを0質量%超1質量%以下と、Sbを1質量%以上5質量%以下と、Biを0.5質量%以上4.5質量%以下と、Niを0.01質量%以上0.25質量%以下と、Coを0.001質量%以上0.25質量%以下含み残部がSnからなり、AgとCuとSbとBiとNiとCoのそれぞれの含有量(質量%)が下記式AからDの全てを満たす鉛フリーはんだ合金からなる合金粉末と、(A)ベース樹脂と、(B)活性剤と、(C)チキソ剤と、(D)溶剤とを含むフラックス組成物であって、前記活性剤(B)の配合量はフラックス組成物全量に対して4.5質量%以上30質量%以下であり、前記活性剤(B)として、(B−1)炭素数が3から4の直鎖の飽和ジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して0.5質量%以上3質量%以下、(B−2)炭素数が5から13のジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して2質量%以上15質量%以下、及び(B−3)炭素数が20から22のジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して2質量%以上15質量%以下含むフラックス組成物とを含むことをその特徴とする。
1.6≦Ag含有量+(Cu含有量/0.5)≦5.9 … A
0.85≦(Ag含有量/3)+(Bi含有量/4.5)≦ 2.10 … B
3.6 ≦ Ag含有量+Sb含有量≦ 8.9 … C
0<(Ni含有量/0.25)+(Co含有量/0.25)≦1.19 …D
(4) The solder paste according to the present invention has Ag of 1% by mass to 3.1% by mass, Cu of more than 0% by mass of 1% by mass and less, Sb of 1% by mass to 5% by mass of Bi, 0.5 mass% or more and 4.5 mass% or less, Ni 0.01 mass% or more and 0.25 mass% or less, Co 0.001 mass% or more and 0.25 mass% or less, and remainder is Sn An alloy powder made of a lead-free solder alloy in which each content (mass%) of Ag, Cu, Sb, Bi, Ni, and Co satisfies all of the following formulas A to D, (A) a base resin, B) A flux composition comprising an activator, (C) a thixotropic agent, and (D) a solvent, wherein the blending amount of the activator (B) is 4.5% by mass or more based on the total amount of the flux composition. 30% by mass or less, and (B-1) carbon number is 3 to 4 as the activator (B). The linear saturated dicarboxylic acid is 0.5% by mass or more and 3% by mass or less based on the total amount of the flux composition, and (B-2) the dicarboxylic acid having 5 to 13 carbon atoms is 2% by mass based on the total amount of the flux composition. And 15% by mass or less, and (B-3) a flux composition containing 2 to 15% by mass of a dicarboxylic acid having 20 to 22 carbon atoms based on the total amount of the flux composition. .
1.6 ≦ Ag content + (Cu content / 0.5) ≦ 5.9 A
0.85 ≦ (Ag content / 3) + (Bi content / 4.5) ≦ 2.10 B
3.6 ≦ Ag content + Sb content ≦ 8.9… C
0 <(Ni content / 0.25) + (Co content / 0.25) ≦ 1.19... D

(5)上記(1)から(4)のいずれか1に記載の構成にあって、前記鉛フリーはんだ合金は、更に0質量%超6質量%以下のInを含むことをその特徴とする。 (5) In the configuration according to any one of (1) to (4), the lead-free solder alloy further includes more than 0 mass% and 6 mass% or less of In.

(6)上記(1)から(5)のいずれか1に記載の構成にあって、前記鉛フリーはんだ合金は、更にP、Ga及びGeの少なくとも1種を合計で0.001質量%以上0.05質量%以下含むことをその特徴とする。 (6) In the configuration according to any one of (1) to (5), the lead-free solder alloy further includes at least one of P, Ga, and Ge in a total of 0.001% by mass or more 0 It is characterized by containing 0.05 mass% or less.

(7)上記(1)から(6)のいずれか1に記載の構成にあって、前記鉛フリーはんだ合金は、更にFe、Mn、Cr及びMoの少なくとも1種を合計で0.001質量%以上0.05質量%以下含むことをその特徴とする。 (7) In the configuration according to any one of (1) to (6), the lead-free solder alloy further includes at least one of Fe, Mn, Cr, and Mo in a total amount of 0.001% by mass. It is characterized by containing 0.05% by mass or less.

(8)上記(1)から(7)のいずれか1に記載の構成にあって、前記炭素数が3から4の直鎖の飽和ジカルボン酸(B−1)はマロン酸及びコハク酸の少なくとも一方であり、前記炭素数が5から13のジカルボン酸(B−2)はグルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、2−メチルアゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、2,4−ジメチル−4−メトキシカルボニルウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸及び2,4,6−トリメチル−4,6−ジメトキシカルボニルトリデカン二酸から選ばれる少なくとも1種であり、前記炭素数が20から22のジカルボン酸(B−3)はエイコサ二酸、8−エチルオクタデカン二酸、8,13−ジメチル−8,12−エイコサジエン二酸及び11−ビニル−8−オクタデセン二酸から選ばれる少なくとも1種であることをその特徴とする。 (8) In the configuration according to any one of (1) to (7) above, the linear saturated dicarboxylic acid (B-1) having 3 to 4 carbon atoms is at least malonic acid and succinic acid On the other hand, the dicarboxylic acid (B-2) having 5 to 13 carbon atoms is glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, 2-methyl azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, 2, It is at least one selected from 4-dimethyl-4-methoxycarbonylundecanedioic acid, dodecanedioic acid, tridecanedioic acid and 2,4,6-trimethyl-4,6-dimethoxycarbonyltridecanedioic acid, the carbon number Dicarboxylic acids (B-3) having a valence of 20 to 22 are eicosadioic acid, 8-ethyloctadecanedioic acid, 8,13-dimethyl-8,12-eicosadienedioic acid and 11-vinyl. And its features is at least one selected from 8-octadecenoic diacid.

(9)本発明に係る電子回路基板は、上記(1)から(8)のいずれか1に記載のソルダペーストを用いて形成されるはんだ接合部を有することをその特徴とする。 (9) An electronic circuit board according to the present invention is characterized by having a solder joint formed by using the solder paste according to any one of (1) to (8) above.

(10)本発明に係る電子制御装置は、上記(9)に記載の電子回路基板を有することをその特徴とする。 (10) An electronic control device according to the present invention includes the electronic circuit board according to (9).

本発明のソルダペースト並びに当該ソルダペーストを用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路基板及び電子制御装置は、酸化性の高い合金元素を含むはんだ合金粉末を用いてもはんだ接合部のボイド発生を抑制できることにより、寒暖の差が激しく振動が負荷されるような過酷な環境下におけるはんだ接合部の亀裂進展を更に抑制でき、且つはんだボールの発生を抑制しつつ、良好な印刷性を発揮することができる。   The solder paste of the present invention, and the electronic circuit board and the electronic control device having a solder joint formed by using the solder paste can generate voids in the solder joint even when using a solder alloy powder containing a highly oxidizable alloy element. Can suppress the crack progress of the solder joint in a harsh environment where the difference in temperature is intense and the vibration is applied, and also exhibits good printability while suppressing the generation of solder balls. be able to.

本発明の実施例及び比較例に係る試験基板において、チップ部品の電極下の領域及びフィレットが形成されている領域を表す、X線透過装置を用いてチップ部品側から撮影した写真。The photograph taken from the chip component side using the X-ray transmissive apparatus showing the area | region under the electrode of a chip component, and the area | region in which the fillet is formed in the test board which concerns on the Example and comparative example of this invention.

以下、本発明のソルダペースト並びに電子回路基板及び電子制御装置の一実施形態を詳述する。なお、本発明が以下の実施形態に限定されるものではないことはもとよりである。   Hereinafter, an embodiment of a solder paste, an electronic circuit board, and an electronic control device of the present invention will be described in detail. Of course, the present invention is not limited to the following embodiments.

(1)ソルダペースト
本実施形態のソルダペーストは、鉛フリーはんだ合金からなる合金粉末と、フラックス組成物とを含むことが好ましい。
(1) Solder paste It is preferable that the solder paste of this embodiment contains the alloy powder which consists of a lead-free solder alloy, and a flux composition.

<鉛フリーはんだ合金>
前記鉛フリーはんだ合金には、1質量%以上3.1質量%以下のAgを含有させることができる。Agを添加することにより、鉛フリーはんだ合金のSn粒界中にAgSn化合物を析出させ、機械的強度を付与することができる。
但し、Agの含有量が1質量%未満の場合、AgSn化合物の析出が少なく、鉛フリーはんだ合金の機械的強度及び耐熱衝撃性が低下するので好ましくない。またAgを3.1質量%を超えて添加しても引っ張り強度は大幅には向上せず、飛躍的な耐熱疲労特性の向上には結びつかない。また高価なAgの含有量を増やすことは経済的に好ましくない。更にAgの含有量が4質量%を超える場合、鉛フリーはんだ合金の延伸性が阻害され、これを用いて形成されるはんだ接合部が電子部品の電極剥離現象を引き起こす虞があるので好ましくない。
またAgの含有量を2質量%以上3.1質量%以下とすると、鉛フリーはんだ合金の強度と延伸性のバランスをより良好にできる。更に好ましいAgの含有量は2.5質量%以上3.1質量%以下である。
<Lead-free solder alloy>
The lead-free solder alloy may contain 1% by mass to 3.1% by mass of Ag. By adding Ag, the Ag 3 Sn compound can be precipitated in the Sn grain boundary of the lead-free solder alloy, and mechanical strength can be imparted.
However, when the Ag content is less than 1% by mass, precipitation of the Ag 3 Sn compound is small, and the mechanical strength and thermal shock resistance of the lead-free solder alloy are lowered, which is not preferable. Moreover, even if Ag is added in an amount exceeding 3.1% by mass, the tensile strength is not significantly improved, and it does not lead to a dramatic improvement in thermal fatigue resistance. It is economically undesirable to increase the content of expensive Ag. Furthermore, when the Ag content exceeds 4% by mass, the stretchability of the lead-free solder alloy is hindered, and a solder joint formed using this may cause an electrode peeling phenomenon of an electronic component, which is not preferable.
Further, when the Ag content is 2% by mass or more and 3.1% by mass or less, the balance between strength and stretchability of the lead-free solder alloy can be improved. A more preferable Ag content is 2.5% by mass or more and 3.1% by mass or less.

前記鉛フリーはんだ合金には、0質量%超1質量%以下のCuを含有させることができる。この範囲でCuを添加することで、電子回路のCuランドに対するCu食われ防止効果を発揮すると共に、Sn粒界中にCuSn化合物を析出させることにより鉛フリーはんだ合金の耐熱衝撃性を向上させることができる。
Cuの含有量を0.5質量%から1質量%とすると良好なCu喰われ防止効果を発揮することができる。特にCuの含有量が0.7質量%以下の場合、Cuランドに対するCu食われ防止効果を発揮することができると共に、溶融時の鉛フリーはんだ合金の粘度を良好な状態に保つことができ、リフロー時におけるボイドの発生をより抑制し、形成するはんだ接合部の耐熱衝撃性を向上することができる。更には、溶融した鉛フリーはんだ合金のSn結晶粒界に微細なCuSnが分散することで、Snの結晶方位の変化を抑制し、はんだ接合形状(フィレット形状)の変形を抑制することができる。
なおCuの含有量が1質量%を超えると、はんだ接合部の電子部品及び電子回路基板との界面近傍にCuSn化合物が析出し易くなり、接合信頼性やはんだ接合部の延伸性を阻害する虞があるため好ましくない。
ここで一般的にSn、Ag及びCuを含有する鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部は、Sn粒子同士の界面に金属間化合物(例えばAgSn、CuSn等)が分散し、はんだ接合部に引っ張りの力が加えられた場合であってもSn粒子同士が滑って変形するといった現象を防止し得る構造体となり、これにより所謂機械的特性を発現し得る。即ち、上記金属間化合物がSn粒子の滑り止め的な役割を果たす。
従って前記鉛フリーはんだ合金の場合、AgとCuの含有量のバランスをAgを1質量%以上3.1質量%以下、Cuを0質量%超1質量%以下とし、Agの含有量をCuの含有量よりも同量以上とすることで、上記金属間化合物としてAgSnが形成され易くなり、Cuの含有量が比較的少なくとも良好な機械的特性を発現し得る。つまり、Cuの含有量が1質量%以下であったとしても、その一部が金属間化合物になりつつもAgSnの滑り止め効果に寄与することから、AgSnとCuの両方において良好な機械的特性を発揮し得ると考えられる。
The lead-free solder alloy may contain more than 0 mass% and 1 mass% or less of Cu. By adding Cu in this range, the effect of preventing Cu erosion to Cu lands of electronic circuits is exhibited, and the thermal shock resistance of the lead-free solder alloy is improved by precipitating Cu 6 Sn 5 compounds in Sn grain boundaries. Can be improved.
When the Cu content is 0.5% by mass to 1% by mass, a good Cu erosion preventing effect can be exhibited. In particular, when the Cu content is 0.7% by mass or less, the Cu erosion preventing effect on the Cu land can be exhibited, and the viscosity of the lead-free solder alloy at the time of melting can be maintained in a good state. Generation | occurrence | production of the void at the time of reflow can be suppressed more, and the thermal shock resistance of the solder joint part to form can be improved. Furthermore, fine Cu 6 Sn 5 is dispersed in the Sn grain boundary of the molten lead-free solder alloy, thereby suppressing changes in Sn crystal orientation and suppressing deformation of the solder joint shape (fillet shape). Can do.
If the Cu content exceeds 1% by mass, the Cu 6 Sn 5 compound is likely to be deposited in the vicinity of the interface between the electronic component and the electronic circuit board in the solder joint, thereby improving the joint reliability and the stretchability of the solder joint. Since there exists a possibility of inhibiting, it is not preferable.
Here, generally, a solder joint formed using a lead-free solder alloy containing Sn, Ag, and Cu has an intermetallic compound (for example, Ag 3 Sn, Cu 6 Sn 5, etc.) at the interface between Sn particles. Even when a tensile force is applied to the solder joint, the structure can prevent the phenomenon that the Sn particles slip and deform, and so-called mechanical characteristics can be exhibited. That is, the intermetallic compound plays a role of preventing Sn particles from slipping.
Therefore, in the case of the lead-free solder alloy, the balance of the contents of Ag and Cu is such that Ag is not less than 1% by mass and not more than 3.1% by mass, Cu is more than 0% by mass and not more than 1% by mass, and the Ag content is Cu. By setting it to the same amount or more than the content, Ag 3 Sn can be easily formed as the intermetallic compound, and the Cu content can exhibit at least relatively good mechanical properties. That is, even if the Cu content is 1% by mass or less, it contributes to the anti-slipping effect of Ag 3 Sn while part of it becomes an intermetallic compound, so it is good in both Ag 3 Sn and Cu. It is thought that it can exhibit a good mechanical property.

前記鉛フリーはんだ合金には、1質量%以上5質量%以下のSbを含有させることができる。この範囲でSbを添加することで、Sn−Ag−Cu系はんだ合金の延伸性を阻害することなくはんだ接合部の亀裂進展抑制効果を向上させることができ、また外部応力に対する十分な靱性を確保できることから残留応力も緩和することができる。特にSbの含有量を2質量%以上4質量%以下とすると、亀裂進展抑制効果を更に向上させることができる。
但し、Sbの含有量が5質量%を超えると、鉛フリーはんだ合金の溶融温度(固相線温度・液相線温度)が上昇してしまい、高温下でSbが再固溶しなくなる。そのため、寒暖の差が激しい過酷な環境下に長時間曝した場合、SnSb、ε−Ag(Sn,Sb)化合物による析出強化のみが行われるため、時間の経過と共にこれらの金属間化合物が粗大化し、Sn粒界のすべり変形の抑制効果が失効してしまう。またこの場合、鉛フリーはんだ合金の溶融温度の上昇により電子部品の耐熱温度も問題となるため、好ましくない。
The lead-free solder alloy can contain 1% by mass to 5% by mass of Sb. By adding Sb within this range, the crack growth suppression effect of the solder joint can be improved without impairing the stretchability of the Sn-Ag-Cu solder alloy, and sufficient toughness against external stress can be secured. Residual stress can also be relieved because it is possible. In particular, when the Sb content is 2% by mass or more and 4% by mass or less, the effect of suppressing crack propagation can be further improved.
However, if the content of Sb exceeds 5% by mass, the melting temperature (solidus temperature / liquidus temperature) of the lead-free solder alloy increases, and Sb does not re-dissolve at high temperatures. Therefore, when exposed to a harsh environment where the difference between the temperature and the temperature is severe, only precipitation strengthening by the SnSb, ε-Ag 3 (Sn, Sb) compound is performed, so that these intermetallic compounds become coarse over time. And the effect of suppressing slip deformation at the Sn grain boundary is lost. Further, in this case, the heat resistance temperature of the electronic component becomes a problem due to an increase in the melting temperature of the lead-free solder alloy, which is not preferable.

前記鉛フリーはんだ合金には、0.5質量%以上4.5質量%以下のBiを含有させることができる。本実施形態のソルダペーストに用いる鉛フリーはんだ合金の構成であれば、この範囲内でBiを添加することにより、その延伸性に影響を及ぼすことなく、その強度を向上させると共にSb添加により上昇した溶融温度を低下させることができる。即ち、BiもSbと同様にSnマトリックス中へ固溶するため、鉛フリーはんだ合金を更に強化することができる。
但し、Biの含有量が4.5質量%を超えると鉛フリーはんだ合金の延伸性を低下させて脆性が強まるため、寒暖の差が激しい過酷な環境下に長時間曝された際、当該鉛フリーはんだ合金により形成されたはんだ接合部には深部亀裂が生じ易くなるため好ましくない。
またBiの含有量を2質量%以上4.5質量%以下とすると、はんだ接合部の強度をより向上させることができる。また後述するNi及び/またはCoと併用する場合、Biの好ましい含有量は3.1質量%以上4.5質量%以下である。
The lead-free solder alloy can contain 0.5 mass% or more and 4.5 mass% or less of Bi. If it is the structure of the lead-free solder alloy used for the solder paste of this embodiment, by adding Bi within this range, its strength will be improved and the Sb addition will increase without affecting its stretchability. The melting temperature can be lowered. That is, since Bi also dissolves into the Sn matrix in the same manner as Sb, the lead-free solder alloy can be further strengthened.
However, if the Bi content exceeds 4.5% by mass, the extensibility of the lead-free solder alloy is lowered and the brittleness is increased. Therefore, when the Bi is exposed to a harsh environment where the temperature difference is severe, It is not preferable because a deep crack is likely to occur in a solder joint formed by a free solder alloy.
When the Bi content is 2% by mass or more and 4.5% by mass or less, the strength of the solder joint can be further improved. Moreover, when using together with Ni and / or Co mentioned later, preferable content of Bi is 3.1 mass% or more and 4.5 mass% or less.

前記鉛フリーはんだ合金には、0.01質量%以上0.25質量%以下のNiを含有させることができる。本実施形態のソルダペーストに用いる鉛フリーはんだ合金の構成であれば、この範囲でNiを添加することにより、溶融した鉛フリーはんだ合金中に微細な(Cu,Ni)Snが形成されて母材中に分散するため、はんだ接合部における亀裂の進展を抑制し、更にその耐熱疲労特性を向上させることができる。
また、このような鉛フリーはんだ合金は、Ni/Pd/AuめっきやNi/Auめっきがなされていない電子部品をはんだ接合する場合であっても、はんだ接合時にNiがはんだ接合部と電子部品のリード部分やその下面電極との界面付近の領域(以下、「界面付近」という。)に移動して微細な(Cu,Ni)Snを形成するため、界面付近におけるCuSn層の成長を抑制することができ、界面付近の亀裂進展抑制効果を向上させることができる。
The lead-free solder alloy can contain 0.01 mass% or more and 0.25 mass% or less of Ni. If it is the structure of the lead-free solder alloy used for the solder paste of this embodiment, by adding Ni in this range, fine (Cu, Ni) 6 Sn 5 is formed in the molten lead-free solder alloy. Since it disperses in the base material, it is possible to suppress the progress of cracks in the solder joint and to further improve the heat fatigue resistance.
Moreover, even when such a lead-free solder alloy is used when soldering an electronic component that is not subjected to Ni / Pd / Au plating or Ni / Au plating, Ni is not bonded between the solder joint and the electronic component. Growth of the Cu 3 Sn layer in the vicinity of the interface in order to move to a region near the interface with the lead portion and its lower surface electrode (hereinafter referred to as “near the interface”) to form fine (Cu, Ni) 6 Sn 5 Can be suppressed, and the effect of suppressing crack growth near the interface can be improved.

但し、Niの含有量が0.01質量%未満であると、前記金属間化合物の改質効果が不十分となるため、界面付近の亀裂抑制効果は十分には得られ難い。またNiの含有量が0.25質量%を超えると、従来のSn−3Ag−0.5Cu合金に比べて過冷却が発生し難くなり、はんだ合金が凝固するタイミングが早くなってしまう。そのため、形成されるはんだ接合部のフィレットでは、はんだ合金の溶融中に外に抜け出ようとしたガスがその中に残ったまま凝固してしまい、フィレット中にガスによる穴(ボイド)が発生してしまうケースが確認される。このフィレット中のボイドは、特に−40℃から140℃、−40℃から150℃といった寒暖差の激しい環境下においてはんだ接合部の耐熱疲労特性を低下させてしまう。
なお、上述の通りNiはフィレット中にボイドを発生し易いものであるが、本実施形態のソルダペーストは、これに使用する鉛フリーはんだ合金のNiと他の元素との含有量のバランス及び後述するフラックス組成物を使用することにより、Niを0.25質量%以下含有させても上記ボイドの発生を抑制することができる。
However, if the content of Ni is less than 0.01% by mass, the effect of modifying the intermetallic compound becomes insufficient, so that the effect of suppressing cracks near the interface is not sufficiently obtained. On the other hand, if the Ni content exceeds 0.25% by mass, it is difficult for supercooling to occur as compared with the conventional Sn-3Ag-0.5Cu alloy, and the timing at which the solder alloy solidifies becomes earlier. Therefore, in the fillet of the solder joint portion to be formed, the gas that tried to escape to the outside during melting of the solder alloy is solidified while remaining in it, and a hole (void) due to the gas is generated in the fillet. The case that ends up is confirmed. The voids in the fillet deteriorate the heat-resistant fatigue characteristics of the solder joint particularly in an environment with a severe temperature difference such as -40 ° C to 140 ° C and -40 ° C to 150 ° C.
Note that, as described above, Ni is likely to generate voids in the fillet, but the solder paste of the present embodiment has a balance between the content of Ni and other elements in the lead-free solder alloy used for this and will be described later. By using the flux composition to be used, the generation of the voids can be suppressed even when Ni is contained in an amount of 0.25% by mass or less.

またNiの含有量を0.01質量%以上0.15質量%以下とすると良好な界面付近の亀裂進展抑制効果及び耐熱疲労特性を向上しつつ、ボイド発生の抑制を向上させることができる。 Further, when the Ni content is 0.01% by mass or more and 0.15% by mass or less, it is possible to improve the suppression of void generation while improving the effect of suppressing crack propagation near the interface and heat fatigue resistance.

前記鉛フリーはんだ合金には、Niに加え0.001質量%以上0.25質量%以下のCoを含有させることができる。本実施形態のソルダペーストに用いる鉛フリーはんだ合金の構成であれば、この範囲でCoを添加することにより、Ni添加による上記効果を高めると共に溶融した鉛フリーはんだ合金中に微細な(Cu,Co)Snが形成されて母材中に分散するため、はんだ接合部のクリープ変形の抑制及び亀裂の進展を抑制しつつ、特に寒暖差の激しい環境下においてもはんだ接合部の耐熱疲労特性を向上させることができる。
また、このような鉛フリーはんだ合金は、Ni/Pd/AuめっきやNi/Auめっきがなされていない電子部品をはんだ接合する場合であっても、Ni添加による上記効果を高めると共に、Coがはんだ接合時に界面付近に移動して微細な(Cu,Co)Snを形成するため、界面付近におけるCuSn層の成長を抑制することができ、界面付近の亀裂進展抑制効果を向上させることができる。
The lead-free solder alloy can contain 0.001 mass% or more and 0.25 mass% or less of Co in addition to Ni. If it is the structure of the lead-free solder alloy used for the solder paste of this embodiment, by adding Co in this range, the above-described effect due to the addition of Ni is enhanced and fine (Cu, Co ) Since 6 Sn 5 is formed and dispersed in the base metal, it suppresses the creep deformation of the solder joint and suppresses the progress of cracks. Can be improved.
In addition, such a lead-free solder alloy enhances the above-described effect due to the addition of Ni even when soldering an electronic component that is not subjected to Ni / Pd / Au plating or Ni / Au plating. Since it moves to the vicinity of the interface during bonding to form fine (Cu, Co) 6 Sn 5 , the growth of the Cu 3 Sn layer in the vicinity of the interface can be suppressed, and the crack growth suppression effect in the vicinity of the interface can be improved. Can do.

但し、Coの含有量が0.001質量%未満であると、前記金属間化合物の改質効果が不十分となるため、Coの添加による界面付近の亀裂抑制効果は十分には得られ難い。またCoの含有量が0.25質量%を超えると、従来のSn−3Ag−0.5Cu合金に比べて過冷却が発生し難くなり、はんだ合金が凝固するタイミングが早くなってしまう。そのため、形成されるはんだ接合部のフィレットでは、はんだ合金の溶融中に外に抜け出ようとしたガスがその中に残ったまま凝固してしまい、フィレット中にガスによるボイドが発生してしまうケースが確認される。このフィレット中のボイドは、特に寒暖差の激しい環境下においてはんだ接合部の耐熱疲労特性を低下させてしまう。
なお、上述の通りCoはフィレット中にボイドを発生し易いものであるが、本実施形態のソルダペーストは、これに使用する鉛フリーはんだ合金のCoと他の元素との含有量のバランス及び後述するフラックス組成物を使用することにより、Coを0.25質量%以下含有させても上記ボイドの発生を抑制することができる。
However, if the content of Co is less than 0.001% by mass, the effect of modifying the intermetallic compound becomes insufficient, so that the effect of suppressing cracks near the interface due to the addition of Co is hardly obtained. On the other hand, if the Co content exceeds 0.25% by mass, it is difficult for supercooling to occur as compared with the conventional Sn-3Ag-0.5Cu alloy, and the timing at which the solder alloy solidifies becomes earlier. Therefore, in the fillet of the solder joint portion to be formed, there is a case in which the gas that tried to escape outside during melting of the solder alloy is solidified while remaining in it, and a void due to the gas is generated in the fillet. It is confirmed. The voids in the fillet deteriorate the thermal fatigue characteristics of the solder joint, particularly in an environment where the temperature difference is severe.
Note that, as described above, Co is likely to generate voids in the fillet, but the solder paste of the present embodiment has a balance between the content of Co and other elements in the lead-free solder alloy used for this, and will be described later. By using the flux composition, the generation of the voids can be suppressed even when Co is contained in an amount of 0.25% by mass or less.

またCoの含有量を0.001質量%以上0.15質量%以下とすると良好な亀裂進展抑制効果及び耐熱疲労特性を向上しつつ、ボイド発生の抑制を向上させることができる。 Further, when the Co content is 0.001% by mass or more and 0.15% by mass or less, it is possible to improve the suppression of void generation while improving the good crack growth suppressing effect and heat fatigue resistance.

ここで前記鉛フリーはんだ合金にNiとCoとを併用する場合、AgとCuとSbとBiとNiとCoのそれぞれの含有量(質量%)は下記式AからDの全てを満たすことが好ましい。
1.6≦Ag含有量+(Cu含有量/0.5)≦5.9 … A
0.85≦(Ag含有量/3)+(Bi含有量/4.5)≦ 2.10 … B
3.6 ≦ Ag含有量+Sb含有量≦ 8.9 … C
0<(Ni含有量/0.25)+(Co含有量/0.25)≦1.19 …D
Here, when Ni and Co are used together in the lead-free solder alloy, it is preferable that the contents (mass%) of Ag, Cu, Sb, Bi, Ni, and Co satisfy all of the following formulas A to D. .
1.6 ≦ Ag content + (Cu content / 0.5) ≦ 5.9 A
0.85 ≦ (Ag content / 3) + (Bi content / 4.5) ≦ 2.10 B
3.6 ≦ Ag content + Sb content ≦ 8.9… C
0 <(Ni content / 0.25) + (Co content / 0.25) ≦ 1.19... D

このようにAgとCuとSbとBiとNiとCoの含有量を上記範囲内とすることで、はんだ接合部の延伸性阻害及び脆性増大の抑制、はんだ接合部の強度及び熱疲労特性の向上、フィレット中に発生するボイドの抑制、寒暖の差が激しい過酷な環境下におけるはんだ接合部の亀裂進展抑制、Ni/Pd/AuめっきやNi/Auめっきがなされていない電子部品のはんだ接合時における界面付近の亀裂進展抑制効果のいずれもをバランスよく発揮させることができ、はんだ接合部の信頼性を一層向上させることができる。   Thus, by making the contents of Ag, Cu, Sb, Bi, Ni, and Co within the above ranges, the stretchability of the solder joints is inhibited and the brittleness is suppressed, and the strength and thermal fatigue characteristics of the solder joints are improved. , Suppression of voids generated in fillets, Suppression of cracks in solder joints under severe environments with severe temperature differences, and soldering of electronic parts that are not plated with Ni / Pd / Au or Ni / Au All of the effects of suppressing crack growth near the interface can be exhibited in a balanced manner, and the reliability of the solder joint can be further improved.

また前記鉛フリーはんだ合金には、0質量%超6質量%以下のInを含有させることができる。この範囲内でInを添加することにより、Sbの添加により上昇した鉛フリーはんだ合金の溶融温度を低下させると共に亀裂進展抑制効果を向上させることができる。即ち、InもSbと同様にSnマトリックス中へ固溶するため、鉛フリーはんだ合金を更に強化することができるだけでなく、AgSnIn、及びInSb化合物を形成しこれをSn粒界に析出させることでSn粒界のすべり変形を抑制する効果を奏する。
但し、Inの含有量が6質量%を超えると、鉛フリーはんだ合金の延伸性を阻害すると共に、寒暖の差が激しい過酷な環境下に長時間曝されている間にγ−InSnが形成され、鉛フリーはんだ合金が自己変形してしまうため好ましくない。
なおInのより好ましい含有量は、0質量%超4質量%以下であり、1質量%から2質量%が特に好ましい。
The lead-free solder alloy may contain more than 0 mass% and 6 mass% or less In. By adding In within this range, it is possible to lower the melting temperature of the lead-free solder alloy that has been raised by the addition of Sb and to improve the crack growth suppressing effect. That is, since In dissolves in the Sn matrix as well as Sb, not only can the lead-free solder alloy be further strengthened, but also SnSnIn and InSb compounds are formed and precipitated at the Sn grain boundaries. It has the effect of suppressing slip deformation at grain boundaries.
However, if the In content exceeds 6% by mass, the extensibility of the lead-free solder alloy is inhibited, and γ-InSn 4 is formed during a long period of exposure to a harsh environment where the difference in temperature is high. This is not preferable because the lead-free solder alloy is deformed by itself.
A more preferable content of In is more than 0% by mass and 4% by mass or less, and particularly preferably 1% by mass to 2% by mass.

また前記鉛フリーはんだ合金には、P、Ga及びGeの少なくとも1種を合計で0.001質量%以上0.05質量%以下含有させることができる。この範囲内でこれらを添加することにより、鉛フリーはんだ合金の酸化を防止することができる。但し、これらの含有量が0.05質量%を超えると鉛フリーはんだ合金の溶融温度が上昇し、またはんだ接合部にボイドが発生し易くなるため好ましくない。   The lead-free solder alloy may contain 0.001% by mass or more and 0.05% by mass or less of at least one of P, Ga, and Ge. By adding them within this range, oxidation of the lead-free solder alloy can be prevented. However, if the content of these exceeds 0.05% by mass, the melting temperature of the lead-free solder alloy is increased, or voids are likely to be generated in the soldered joint, which is not preferable.

更に前記鉛フリーはんだ合金には、Fe、Mn、Cr及びMoの少なくとも1種を合計で0.001質量%以上0.05質量%以下含有させることができる。この範囲内でこれらを添加することにより、鉛フリーはんだ合金の亀裂進展抑制効果を向上させることができる。但し、これらの含有量が0.05質量%を超えると鉛フリーはんだ合金の溶融温度が上昇し、またはんだ接合部にボイドが発生し易くなるため好ましくない。 Furthermore, the lead-free solder alloy may contain at least one of Fe, Mn, Cr and Mo in a total amount of 0.001% by mass or more and 0.05% by mass or less. By adding these within this range, the crack progress inhibitory effect of a lead-free solder alloy can be improved. However, if the content of these exceeds 0.05% by mass, the melting temperature of the lead-free solder alloy is increased, or voids are likely to be generated in the soldered joint, which is not preferable.

なお、前記鉛フリーはんだ合金には、その効果を阻害しない範囲において、他の成分(元素)、例えばCd、Tl、Se、Au、Ti、Si、Al、Mg及びZn等を含有させることができる。また前記鉛フリーはんだ合金には、当然ながら不可避不純物も含まれるものである。   The lead-free solder alloy can contain other components (elements) such as Cd, Tl, Se, Au, Ti, Si, Al, Mg, Zn, and the like within a range that does not hinder the effect. . The lead-free solder alloy naturally contains inevitable impurities.

また前記鉛フリーはんだ合金は、その残部はSnからなることが好ましい。なお好ましいSnの含有量は、79.8質量%以上97.49質量%未満である。   Moreover, it is preferable that the remainder of the lead-free solder alloy is made of Sn. In addition, preferable Sn content is 79.8 mass% or more and less than 97.49 mass%.

前記鉛フリーはんだ合金は、それ自体が上述の組成及び含有量のバランスにより、形成されるはんだ接合部へのボイド発生を抑制することができる。そして更に後述するフラックス組成物を用いることにより、Bi、In及びSbといった酸化性の高い元素を添加しているものの、その合金粉末の表面酸化膜を十分に除去することができるため、より一層はんだ接合部へのボイドの残留を抑制し得ると共にはんだ接合部の亀裂進展を抑制し、更に合金粉末同士が凝集・融合し難くなることによるはんだボールの発生を抑制し、且つ良好な印刷性を発揮することができる。   The lead-free solder alloy itself can suppress the generation of voids in the formed solder joint due to the balance between the composition and content described above. Further, by using a flux composition described later, although a highly oxidizable element such as Bi, In and Sb is added, the surface oxide film of the alloy powder can be sufficiently removed. Residual voids in the joints can be suppressed, crack growth in the solder joints can be suppressed, solder balls can be prevented from being agglomerated and fused, and good printability can be achieved. can do.

<フラックス組成物>
本実施形態のソルダペーストに用いるフラックス組成物は、(A)ベース樹脂と、(B)活性剤と、(C)チキソ剤と、(D)溶剤とを含むことが好ましい。
<Flux composition>
The flux composition used for the solder paste of the present embodiment preferably contains (A) a base resin, (B) an activator, (C) a thixotropic agent, and (D) a solvent.

(A)ベース樹脂
前記ベース樹脂(A)としては、例えば(A−1)ロジン系樹脂及び(A−2)合成樹脂の少なくとも一方を用いることが好ましい。
(A) Base resin As said base resin (A), it is preferable to use at least one of (A-1) rosin resin and (A-2) synthetic resin, for example.

前記ロジン系樹脂(A−1)としては、例えばトール油ロジン、ガムロジン、ウッドロジン等のロジン;ロジンを重合化、水添化、不均一化、アクリル化、マレイン化、エステル化若しくはフェノール付加反応等を行ったロジン誘導体;これらロジンまたはロジン誘導体と不飽和カルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸等)とをディールス・アルダー反応させて得られる変性ロジン樹脂等が挙げられる。これらの中でも特に変性ロジン樹脂が好ましく用いられ、アクリル酸を反応させて水素添加した水添アクリル酸変性ロジン樹脂が特に好ましく用いられる。なおこれらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。   Examples of the rosin resin (A-1) include rosins such as tall oil rosin, gum rosin, and wood rosin; polymerization, hydrogenation, heterogeneity, acrylation, maleation, esterification, or phenol addition reaction of rosin. And a modified rosin resin obtained by subjecting these rosin or rosin derivative and an unsaturated carboxylic acid (acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, fumaric acid, etc.) to a Diels-Alder reaction. Among these, a modified rosin resin is particularly preferably used, and a hydrogenated acrylic acid-modified rosin resin hydrogenated by reacting acrylic acid is particularly preferably used. In addition, you may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types.

なお前記ロジン系樹脂(A−1)の酸価は140mgKOH/gから350mgKOH/gであることが好ましく、その質量平均分子量は200Mwから1,000Mwであることが好ましい。   The acid value of the rosin resin (A-1) is preferably 140 mgKOH / g to 350 mgKOH / g, and its mass average molecular weight is preferably 200 Mw to 1,000 Mw.

前記合成樹脂(A−2)としては、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、テルペン樹脂、ポリアルキレンカーボネート及びカルボキシル基を有するロジン系樹脂とダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合してなる誘導体化合物が挙げられる。なおこれらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。これらの中でも特にアクリル樹脂が好ましく用いられる。   Examples of the synthetic resin (A-2) include acrylic resin, styrene-maleic acid resin, epoxy resin, urethane resin, polyester resin, phenoxy resin, terpene resin, polyalkylene carbonate, rosin resin having a carboxyl group, and dimer acid. Derivative compounds formed by dehydration condensation with a derivative flexible alcohol compound are exemplified. In addition, you may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types. Among these, an acrylic resin is particularly preferably used.

前記アクリル樹脂は、例えば炭素数1から20のアルキル基を有する(メタ)アクリレートを単重合、または当該アクリレートを主成分とするモノマーを共重合することにより得られる。このようなアクリル樹脂の中でも、特にメタクリル酸と炭素鎖が直鎖状である炭素数2から20の飽和アルキル基を2つ有するモノマーを含むモノマー類とを重合して得られるアクリル樹脂が好ましく用いられる。なお当該アクリル樹脂は、1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。   The acrylic resin can be obtained by, for example, homopolymerizing (meth) acrylate having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or copolymerizing a monomer having the acrylate as a main component. Among such acrylic resins, acrylic resins obtained by polymerizing methacrylic acid and monomers containing two saturated alkyl groups having 2 to 20 carbon atoms in which the carbon chain is linear are preferably used. It is done. In addition, you may use the said acrylic resin individually by 1 type or in mixture of multiple types.

前記カルボキシル基を有するロジン系樹脂とダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合してなる誘導体化合物(以下、「ロジン誘導体化合物」という。)について、先ずカルボキシル基を有するロジン系樹脂としては、例えばトール油ロジン、ガムロジン、ウッドロジン等のロジン;水添ロジン、重合ロジン、不均一化ロジン、アクリル酸変性ロジン、マレイン酸変性ロジン等のロジン誘導体等が挙げられ、これら以外にもカルボキシル基を有するロジンであれば使用することができる。またこれらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
次に前記ダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物としては、例えばダイマージオール、ポリエステルポリオール、ポリエステルダイマージオールのようなダイマー酸から誘導される化合物であって、その末端にアルコール基を有するもの等が挙げられ、例えばPRIPOL2033、PRIPLAST3197、PRIPLAST1838(以上、クローダジャパン(株)製)等を用いることができる。
前記ロジン誘導体化合物は、前記カルボキシル基を有するロジン系樹脂と前記ダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合することにより得られる。この脱水縮合の方法としては一般的に用いられる方法を使用することができる。また、前記カルボキシル基を有するロジン系樹脂と前記ダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合する際の好ましい質量比率は、それぞれ25:75から75:25である。
Regarding a derivative compound obtained by dehydrating and condensing the rosin resin having a carboxyl group and a dimer acid derivative flexible alcohol compound (hereinafter referred to as “rosin derivative compound”), as the rosin resin having a carboxyl group, for example, Rosin such as tall oil rosin, gum rosin, wood rosin; hydrogenated rosin, polymerized rosin, heterogeneous rosin, acrylic acid modified rosin, rosin derivatives such as maleic acid modified rosin, etc. Can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
Next, examples of the dimer acid derivative flexible alcohol compound include compounds derived from dimer acid such as dimer diol, polyester polyol, and polyester dimer diol, and those having an alcohol group at the terminal thereof. For example, PRIPOL 2033, PRIPLAST 3197, PRIPLAST 1838 (manufactured by Croda Japan Co., Ltd.) and the like can be used.
The rosin derivative compound is obtained by dehydrating and condensing the rosin resin having a carboxyl group and the dimer acid derivative flexible alcohol compound. As the dehydration condensation method, a generally used method can be used. In addition, a preferable mass ratio when dehydrating and condensing the rosin resin having a carboxyl group and the dimer acid derivative flexible alcohol compound is 25:75 to 75:25, respectively.

前記合成樹脂(A−2)の酸価は0mgKOH/gから150mgKOH/gであることが好ましく、その質量平均分子量は1,000Mwから30,000Mwであることが好ましい   The acid value of the synthetic resin (A-2) is preferably 0 mgKOH / g to 150 mgKOH / g, and its mass average molecular weight is preferably 1,000 Mw to 30,000 Mw.

また前記ベース樹脂(A)の配合量は、フラックス組成物全量に対して10質量%以上60質量%以下であることが好ましく、30質量%以上55質量%以下であることがより好ましい。   Further, the blending amount of the base resin (A) is preferably 10% by mass or more and 60% by mass or less, and more preferably 30% by mass or more and 55% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition.

前記ロジン系樹脂(A−1)を単独で用いる場合、その配合量はフラックス組成物全量に対して20質量%以上60質量%以下であることが好ましく、30質量%以上55質量%以下であることが更に好ましい。ロジン系樹脂(A−1)の配合量をこの範囲とすることで、良好なはんだ付性とすることができる。   When the rosin resin (A-1) is used alone, the blending amount is preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less, and 30% by mass or more and 55% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition. More preferably. By setting the blending amount of the rosin resin (A-1) within this range, good solderability can be achieved.

また前記合成樹脂(A−2)を単独で用いる場合、その配合量はフラックス組成物全量に対して10質量%以上60質量%以下であることが好ましく、15質量%以上50質量%以下であることがより好ましい。   Moreover, when using the said synthetic resin (A-2) independently, it is preferable that the compounding quantity is 10 to 60 mass% with respect to the flux composition whole quantity, and is 15 to 50 mass%. It is more preferable.

更に前記ロジン系樹脂(A−1)と前記合成樹脂(A−2)とを併用する場合、その配合比率は20:80から50:50であることが好ましく、25:75から40:60であることがより好ましい。   Further, when the rosin resin (A-1) and the synthetic resin (A-2) are used in combination, the blending ratio is preferably 20:80 to 50:50, and 25:75 to 40:60. More preferably.

なお前記ベース樹脂(A)としては、ロジン系樹脂(A−1)単独、またはロジン系樹脂(A−1)及び合成樹脂(A−2)としてアクリル樹脂の併用が好ましい。   The base resin (A) is preferably a rosin resin (A-1) alone or an acrylic resin in combination as the rosin resin (A-1) and the synthetic resin (A-2).

(B)活性剤
前記活性剤(B)として、(B−1)炭素数が3から4の直鎖の飽和ジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して0.5質量%以上3質量%以下、(B−2)炭素数が5から13のジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して2質量%以上15質量%以下、及び(B−3)炭素数が20から22のジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して2質量%以上15質量%以下含むことが好ましい。
当該活性剤(B)の配合量は、4.5質量%以上35質量%以下であることが好ましく、4.5質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。
(B) Activator As the activator (B), (B-1) a linear saturated dicarboxylic acid having 3 to 4 carbon atoms is 0.5% by mass or more and 3% by mass or less, based on the total amount of the flux composition. (B-2) The dicarboxylic acid having 5 to 13 carbon atoms is 2% by mass to 15% by mass with respect to the total amount of the flux composition, and (B-3) the dicarboxylic acid having 20 to 22 carbon atoms is the flux composition. It is preferable to contain 2 mass% or more and 15 mass% or less with respect to the whole quantity.
It is preferable that the compounding quantity of the said activator (B) is 4.5 to 35 mass%, and it is more preferable that it is 4.5 to 20 mass%.

前記炭素数が3から4の直鎖の飽和ジカルボン酸(B−1)は、マロン酸及びコハク酸の少なくとも一方であることが好ましい。
また当該炭素数が3から4の直鎖の飽和ジカルボン酸(B−1)のより好ましい配合量は、フラックス組成物全量に対して0.5質量%から2質量%である。
The linear saturated dicarboxylic acid (B-1) having 3 to 4 carbon atoms is preferably at least one of malonic acid and succinic acid.
Moreover, the more preferable compounding quantity of the said C3-C4 linear saturated dicarboxylic acid (B-1) is 0.5 mass% to 2 mass% with respect to the flux composition whole quantity.

前記炭素数が5から13のジカルボン酸(B−2)における炭素鎖は直鎖であっても分鎖であってもいずれでもよいが、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、2−メチルアゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、2,4−ジメチル−4−メトキシカルボニルウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、及び2,4,6−トリメチル−4,6−ジメトキシカルボニルトリデカン二酸から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。これらの中でも特にアジピン酸、スベリン酸、セバシン酸及びドデカン二酸が好ましく用いられる。
また前記炭素数が5から13のジカルボン酸(B−2)のより好ましい配合量は、フラックス組成物全量に対して3質量%から12質量%である。
The carbon chain in the dicarboxylic acid (B-2) having 5 to 13 carbon atoms may be either linear or branched, but glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid 2-methyl azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, 2,4-dimethyl-4-methoxycarbonylundecanedioic acid, dodecanedioic acid, tridecanedioic acid, and 2,4,6-trimethyl-4,6-dimethoxy It is preferably at least one selected from carbonyl tridecanedioic acid. Of these, adipic acid, suberic acid, sebacic acid and dodecanedioic acid are particularly preferably used.
Moreover, the more preferable compounding quantity of the said C5-C13 dicarboxylic acid (B-2) is 3 mass% to 12 mass% with respect to the flux composition whole quantity.

前記炭素数が20から22のジカルボン酸(B−3)における炭素鎖は直鎖であっても分鎖であってもいずれでもよいが、エイコサ二酸、8−エチルオクタデカン二酸、8,13−ジメチル−8,12−エイコサジエン二酸及び11−ビニル−8−オクタデセン二酸から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。   The carbon chain in the dicarboxylic acid (B-3) having 20 to 22 carbon atoms may be either a straight chain or a branched chain, but eicosadioic acid, 8-ethyloctadecanedioic acid, 8,13 It is preferably at least one selected from dimethyl-8,12-eicosadiene diacid and 11-vinyl-8-octadecenedioic acid.

また前記炭素数が20から22のジカルボン酸(B−3)としては、常温で液状または半固体状であるものがより好ましく用いられる。なお本明細書において、常温とは5℃から35℃の範囲をいう。また半固体状とは液状と固体状との間に該当する状態をいい、その一部が流動性を有する状態及び流動性はないが外力を与えると変形する状態を言う。このような前記炭素数が20から22のジカルボン酸(B−3)として特に8−エチルオクタデカン二酸が好ましく用いられる。
なお、前記炭素数が20から22のジカルボン酸(B−3)のより好ましい配合量は、フラックス組成物全量に対して3質量%から12質量%である。
Further, as the dicarboxylic acid (B-3) having 20 to 22 carbon atoms, those that are liquid or semi-solid at room temperature are more preferably used. In this specification, normal temperature refers to a range of 5 ° C to 35 ° C. The semi-solid state refers to a state corresponding to a liquid state and a solid state, a part of which has fluidity and a state of non-fluidity but deformed when external force is applied. As such a dicarboxylic acid (B-3) having 20 to 22 carbon atoms, 8-ethyloctadecanedioic acid is particularly preferably used.
In addition, the more preferable compounding quantity of the said C20-C22 dicarboxylic acid (B-3) is 3 mass% to 12 mass% with respect to the flux composition whole quantity.

前記活性剤(B)として前記活性剤(B−1)、(B−2)及び(B−3)のそれぞれの炭素数の範囲に該当するジカルボン酸を上記配合量により配合することにより、本実施形態のソルダペーストは、Bi、In及びSbといった酸化性の高い元素を添加した鉛フリーはんだ合金からなる合金粉末を使用した場合であっても十分にその酸化膜を除去することができ、合金粉末同士の凝集力の向上及びはんだ溶融時の粘性の低減を図れ、これにより電子部品脇に発生するはんだボールやはんだ接合部に発生するボイドを低減することができる。   As the activator (B), a dicarboxylic acid corresponding to each carbon number range of the activators (B-1), (B-2) and (B-3) is blended according to the blending amount. The solder paste according to the embodiment can sufficiently remove the oxide film even when an alloy powder made of a lead-free solder alloy to which highly oxidizable elements such as Bi, In, and Sb are added is used. It is possible to improve the cohesive force between the powders and reduce the viscosity at the time of melting the solder, thereby reducing the solder balls generated on the side of the electronic component and the voids generated in the solder joint.

即ち、前記炭素数が3から4の直鎖の飽和ジカルボン酸(B−1)は、前記フラックス組成物と前記合金粉末とを混練する際に、その一部は前記合金粉末の表面をコーティングしてその表面酸化を抑制し得る。また前記炭素数が20から22のジカルボン酸(B−3)は反応性が遅いことから長時間に渡る基板へのソルダペーストの印刷工程においても安定的であり且つリフロー加熱中においても揮発し難いことから、溶融した前記合金粉末の表面を被覆して還元作用により酸化を抑制することができる。
但し前記炭素数20から22のジカルボン酸(B−3)は活性力が低く、前記炭素数3から4の直鎖の飽和ジカルボン酸(B−1)との組み合わせのみでは合金粉末表面の酸化膜を十分に除去できない虞がある。そのためBi、In及びSb等を多く含む前記鉛フリーはんだ合金からなる合金粉末を用いた場合、合金粉末への酸化作用が不十分となり易く、はんだボールやボイドの抑制効果を十分に発揮し難い。しかし前記フラックス組成物はプリヒート中から強力な活性力を発揮する炭素数が5から13のジカルボン酸(B−2)を上記範囲内で含有するため、フラックス残さの信頼性を確保しつつ、このような合金粉末を使用した場合であっても十分に酸化膜を除去することができるようになる。そのため、本実施形態のソルダペーストは、前記合金粉末同士の凝集力を向上し、且つはんだ溶融時の粘性を低減させることにより、電子部品脇に発生するはんだボールやはんだ接合部に発生するボイドを低減することができる。
またこのような活性剤を組み合わせたフラックス組成物は良好な印刷性をも発揮することができる。
That is, the linear saturated dicarboxylic acid (B-1) having 3 to 4 carbon atoms partially coats the surface of the alloy powder when the flux composition and the alloy powder are kneaded. The surface oxidation can be suppressed. Further, the dicarboxylic acid (B-3) having 20 to 22 carbon atoms is slow in reactivity, so that it is stable in a solder paste printing process on a substrate for a long time and hardly volatilizes even during reflow heating. Therefore, it is possible to cover the surface of the molten alloy powder and suppress oxidation by a reducing action.
However, the dicarboxylic acid (B-3) having 20 to 22 carbon atoms has low activity, and the oxide film on the surface of the alloy powder can be obtained only in combination with the linear saturated dicarboxylic acid (B-1) having 3 to 4 carbon atoms. May not be sufficiently removed. Therefore, when an alloy powder made of the lead-free solder alloy containing a large amount of Bi, In, Sb, etc. is used, the oxidizing action on the alloy powder tends to be insufficient, and the effect of suppressing solder balls and voids is hardly exhibited. However, since the flux composition contains the dicarboxylic acid (B-2) having 5 to 13 carbon atoms exhibiting a strong activity from the preheat within the above range, the reliability of the flux residue is ensured while ensuring the reliability of the flux residue. Even when such an alloy powder is used, the oxide film can be sufficiently removed. Therefore, the solder paste of the present embodiment improves the cohesive force between the alloy powders and reduces the viscosity at the time of melting the solder, thereby causing voids generated in the solder balls and solder joints generated beside the electronic components. Can be reduced.
Moreover, the flux composition combined with such an activator can also exhibit good printability.

つまり、前記フラックス組成物は、前記活性剤(B−1)、(B−2)及び(B−3)という特定の炭素数の範囲に該当するジカルボン酸を所定の配合量にて組み合わせて配合することにより、良好なはんだ合金への酸化還元作用を発揮し得る。前記鉛フリーはんだ合金はその合金組成により形成されるはんだ接合部の亀裂進展抑制効果を有するものの、このようなフラックス組成物の使用により上述の通り酸化性の高い合金元素を含むはんだ合金粉末を用いてもはんだ接合部のボイドの発生を抑制でき、従って当該亀裂進展をより一層抑制することができる。   That is, the flux composition is formulated by combining the activators (B-1), (B-2) and (B-3) with dicarboxylic acids corresponding to a specific carbon number range in a predetermined blending amount. By doing so, a good redox effect on the solder alloy can be exhibited. Although the lead-free solder alloy has an effect of suppressing the crack growth of the solder joint formed by the alloy composition, the use of such a flux composition uses a solder alloy powder containing an alloy element having a high oxidizing property as described above. However, the generation of voids in the solder joints can be suppressed, and therefore the crack propagation can be further suppressed.

前記フラックス組成物には、上記効果を阻害しない範囲で他の活性剤を配合することができる。
このような他の活性剤としては、例えば有機アミンのハロゲン化水素塩等のアミン塩(無機酸塩や有機酸塩)、有機酸、有機酸塩、有機アミン塩等が挙げられる。具体的には、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアミン塩、ダイマー酸、レブリン酸、乳酸、アクリル酸、安息香酸、サリチル酸、アニス酸、クエン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、アントラニル酸、ピコリン酸及び3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸等が挙げられる。これらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
当該他の活性剤の配合量は、フラックス組成物全量に対して0質量%超20質量%以下であることが好ましい。
Other active agents can be blended with the flux composition as long as the above effects are not impaired.
Examples of such other activators include amine salts (inorganic acid salts and organic acid salts) such as organic acid hydrogen halide salts, organic acids, organic acid salts, and organic amine salts. Specifically, diphenylguanidine hydrobromide, cyclohexylamine hydrobromide, diethylamine salt, dimer acid, levulinic acid, lactic acid, acrylic acid, benzoic acid, salicylic acid, anisic acid, citric acid, 1,4- Examples include cyclohexanedicarboxylic acid, anthranilic acid, picolinic acid, and 3-hydroxy-2-naphthoic acid. You may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types.
It is preferable that the compounding quantity of the said other active agent is more than 0 mass% and 20 mass% or less with respect to the flux composition whole quantity.

(C)チキソ剤
前記チキソ剤(C)としては、例えば水素添加ヒマシ油、脂肪酸アマイド類、飽和脂肪酸ビスアミド類、オキシ脂肪酸、ジベンジリデンソルビトール類が挙げられる。これらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
前記チキソ剤(C)の配合量は、フラックス組成物全量に対して2質量%以上15質量%以下であることが好ましく、2質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。
(C) Thixotropic agent Examples of the thixotropic agent (C) include hydrogenated castor oil, fatty acid amides, saturated fatty acid bisamides, oxy fatty acids, and dibenzylidene sorbitols. You may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types.
The blending amount of the thixotropic agent (C) is preferably 2% by mass or more and 15% by mass or less, and more preferably 2% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition.

(D)溶剤
前記溶剤(D)としては、例えばイソプロピルアルコール、エタノール、アセトン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ヘキシルジグリコール、(2−エチルヘキシル)ジグリコール、フェニルグリコール、ブチルカルビトール、オクタンジオール、αテルピネオール、βテルピネオール、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリメリット酸トリス(2−エチルヘキシル)、セバシン酸ビスイソプロピル等が挙げられる。これらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
前記溶剤(D)の配合量は、フラックス組成物全量に対して20質量%以上50質量%以下であることが好ましく、25質量%以上40質量%以下であることがより好ましい。
(D) Solvent Examples of the solvent (D) include isopropyl alcohol, ethanol, acetone, toluene, xylene, ethyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, hexyl diglycol, (2-ethylhexyl) diglycol, phenyl glycol, and butyl carbitol. , Octanediol, α-terpineol, β-terpineol, tetraethylene glycol dimethyl ether, trimellitic acid tris (2-ethylhexyl), bisisopropyl sebacate and the like. You may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types.
The blending amount of the solvent (D) is preferably 20% by mass or more and 50% by mass or less, and more preferably 25% by mass or more and 40% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition.

前記フラックス組成物には、前記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。この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。その中でも特にヒンダードフェノール系酸化剤が好ましく用いられる。これらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
前記酸化防止剤の配合量は特に限定されないが、一般的にはフラックス組成物全量に対して0.5質量%以上5質量%程度以下であることが好ましい。
In the flux composition, an antioxidant may be blended for the purpose of suppressing oxidation of the alloy powder. Examples of the antioxidant include hindered phenolic antioxidants, phenolic antioxidants, bisphenolic antioxidants, and polymer-type antioxidants. Of these, hindered phenol-based oxidizing agents are particularly preferably used. You may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types.
The blending amount of the antioxidant is not particularly limited, but generally it is preferably about 0.5% by mass or more and about 5% by mass or less based on the total amount of the flux composition.

前記フラックス組成物には、必要に応じて添加剤を配合することができる。前記添加剤としては、例えば消泡剤、界面活性剤、つや消し剤及び無機フィラー等 挙げられる。これらは単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
前記添加剤の配合量は、フラックス組成物全量に対して0.5質量%以上20質量%以下であることが好ましく、1質量%以上15質量%以下であることがより好ましい。
An additive can be blended with the flux composition as necessary. Examples of the additive include an antifoaming agent, a surfactant, a matting agent, and an inorganic filler. You may use these individually or in mixture of multiple types.
The blending amount of the additive is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition.

本実施形態のソルダペーストは、例えば前記合金粉末と前記フラックス組成物を混合することにより得られる。
前記合金粉末とフラックス組成物との配合比率は、合金粉末:フラックス組成物の比率で65:35から95:5であることが好ましい。より好ましいその配合比率は85:15から93:7であり、特に好ましい配合比率は87:13から92:8である。
The solder paste of this embodiment can be obtained, for example, by mixing the alloy powder and the flux composition.
The blending ratio of the alloy powder and the flux composition is preferably 65:35 to 95: 5 in the ratio of alloy powder: flux composition. The more preferred blending ratio is 85:15 to 93: 7, and the particularly preferred blending ratio is 87:13 to 92: 8.

なお前記合金粉末の平均粒子径は1μm以上40μm以下であることが好ましく、5μm以上35μm以下であることがより好ましく、10μm以上30μm以下であることが特に好ましい。   The average particle size of the alloy powder is preferably 1 μm or more and 40 μm or less, more preferably 5 μm or more and 35 μm or less, and particularly preferably 10 μm or more and 30 μm or less.

(3)電子回路基板
本実施形態の電子回路基板は、前記ソルダペーストを用いて形成されるはんだ接合部とフラックス残さを有することが好ましい。当該電子回路基板は、例えば基板上の所定の位置に電極及びソルダレジスト膜を形成し、所定のパターンを有するマスクを用いて本実施形態のソルダペーストを印刷し、当該パターンに適合する電子部品を所定の位置に搭載し、これをリフローすることにより作製される。
このようにして作製された電子回路基板は、前記電極上にはんだ接合部が形成され、当該はんだ接合部は当該電極と電子部品とを電気的に接合する。そして前記基板上には、少なくともはんだ接合部に接着するようにフラックス残さが付着している。
(3) Electronic circuit board It is preferable that the electronic circuit board of this embodiment has the solder joint part and flux residue which are formed using the said solder paste. The electronic circuit board includes, for example, an electrode and a solder resist film formed at a predetermined position on the substrate, the solder paste of this embodiment is printed using a mask having a predetermined pattern, and an electronic component conforming to the pattern is obtained. It is manufactured by mounting it at a predetermined position and reflowing it.
In the electronic circuit board thus manufactured, a solder joint is formed on the electrode, and the solder joint electrically joins the electrode and the electronic component. And on the said board | substrate, the flux residue has adhered so that it may adhere | attach to a solder joint part at least.

本実施形態の電子回路基板は前記ソルダペーストを用いてそのはんだ接合部及びフラックス残さが形成されているため、寒暖の差が激しく振動が負荷されるような過酷な環境下においてもはんだ接合部の亀裂進展を抑制でき、且つはんだ接合部のボイド発生及びはんだボールの発生を抑制しつつ、良好な印刷性を発揮することができる。
このようなはんだ接合部を有する電子回路基板は、車載用電子回路基板といった高い信頼性の求められる電子回路基板にも好適に用いることができる。
In the electronic circuit board of this embodiment, the solder joint and the flux residue are formed using the solder paste, so that the solder joint can be removed even in a harsh environment where the difference in temperature is intense and vibration is applied. The crack progress can be suppressed, and good printability can be exhibited while suppressing the generation of voids and solder balls in the solder joint.
An electronic circuit board having such a solder joint can be suitably used for an electronic circuit board that requires high reliability, such as an in-vehicle electronic circuit board.

またこのような電子回路基板を組み込むことにより、本実施形態の電子制御装置が作製される。   Further, by incorporating such an electronic circuit board, the electronic control device of this embodiment is manufactured.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳述する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to these examples.

<アクリル樹脂の合成>
メタクリル酸10質量%、2−エチルヘキシルメタクリレート51質量%、ラウリルアクリレート39質量%を混合した溶液を作製した。
その後、撹拌機、還流管及び窒素導入管とを備えた500mlの4つ口フラスコにジエチルヘキシルグリコール200gを仕込み、これを110℃に加熱した。次いで前記溶液300gにアゾ系ラジカル開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(製品名:V−601、和光純薬(株)製)を0.2質量%から5質量%を加えてこれを溶解させた。
この溶液を前記4つ口フラスコに1.5時間かけて滴下し、当該4つ口フラスコ内にある成分を110℃で1時間撹拌した後に反応を終了させ、合成樹脂を得た。なお、合成樹脂の重量平均分子量は7,800Mw、酸価は40mgKOH/g、ガラス転移温度は−47℃であった。
<Synthesis of acrylic resin>
A solution in which 10% by mass of methacrylic acid, 51% by mass of 2-ethylhexyl methacrylate, and 39% by mass of lauryl acrylate were mixed was prepared.
Thereafter, 200 g of diethylhexyl glycol was charged into a 500 ml four-necked flask equipped with a stirrer, a reflux tube and a nitrogen introduction tube, and heated to 110 ° C. Next, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) (product name: V-601, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as an azo radical initiator was added to 300 g of the solution from 0.2% by mass to 5%. Mass% was added to dissolve it.
This solution was added dropwise to the four-necked flask over 1.5 hours, and the components in the four-necked flask were stirred at 110 ° C. for 1 hour, and then the reaction was terminated to obtain a synthetic resin. The weight average molecular weight of the synthetic resin was 7,800 Mw, the acid value was 40 mgKOH / g, and the glass transition temperature was −47 ° C.

表1及び表2に記載の各成分を混練し、実施例1から12及び比較例1から14に係る各フラックス組成物を得た。なお、特に記載のない限り、表1及び表2に配合量の単位は質量%である。   Each component described in Table 1 and Table 2 was kneaded to obtain each flux composition according to Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 14. In addition, unless otherwise indicated, the unit of the compounding amount in Tables 1 and 2 is mass%.

※1 荒川化学工業(株)製 水添酸変性ロジン
※2 日本化成(株)製 ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アマイド
※3 BASFジャパン(株)製 ヒンダードフェノール系酸化防止剤
* 1 Hydrogenated acid-modified rosin manufactured by Arakawa Chemical Co., Ltd. * 2 Hexamethylenebishydroxystearic acid amide manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd. * 3 Hindered phenolic antioxidant manufactured by BASF Japan

ソルダペーストの作製
前記フラックス組成物を11.2質量%と以下のはんだ合金の粉末88.8質量とをそれぞれ混練し、実施例1から12及び比較例1から14に係る各ソルダペーストを作製した。
<実施例>
合金(a):Sn−3Ag−0.7Cu−3.5Bi−3Sb−0.04Ni−0.01Coはんだ合金
合金(b):Sn−3Ag−0.5Cu−4.5Bi−3Sb−0.03Niはんだ合金
合金(c):Sn−3Ag−0.5Cu−3.0Bi−2Sb−0.03Niはんだ合金
合金(d):Sn−3Ag−0.7Cu−3.2Bi−3Sb−0.03Ni−0.01Co−0.05Feはんだ合金
<比較例>
合金(a):Sn−3Ag−0.7Cu−3.5Bi−3Sb−0.04Ni−0.01Coはんだ合金
合金(e):Sn−0.5Ag−0.5Cu−3.0Bi−2Sb−0.04Niはんだ合金
※上記はんだ合金粉末の粒径はいずれも20μmから36μmである。
Preparation of Solder Paste 11.2% by mass of the flux composition and 88.8% by mass of the following solder alloy powder were kneaded to prepare each solder paste according to Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 14. .
<Example>
Alloy (a): Sn-3Ag-0.7Cu-3.5Bi-3Sb-0.04Ni-0.01Co solder alloy Alloy (b): Sn-3Ag-0.5Cu-4.5Bi-3Sb-0.03Ni Solder Alloy Alloy (c): Sn-3Ag-0.5Cu-3.0Bi-2Sb-0.03Ni Solder Alloy Alloy (d): Sn-3Ag-0.7Cu-3.2Bi-3Sb-0.03Ni-0 .01Co-0.05Fe Solder Alloy <Comparative Example>
Alloy (a): Sn-3Ag-0.7Cu-3.5Bi-3Sb-0.04Ni-0.01Co solder alloy Alloy (e): Sn-0.5Ag-0.5Cu-3.0Bi-2Sb-0 .04Ni solder alloy * The particle size of the solder alloy powder is 20 μm to 36 μm.

(1)ボイド試験
2.0mm×1.2mmのサイズのチップ部品と、当該サイズのチップ部品を実装できるパターンを有するソルダレジスト及び前記チップ部品を接続する電極(1.25mm×1.0mm)とを備えたガラスエポキシ基板と、同パターンを有する厚さ150μmのメタルマスクを用意した。
前記ガラスエポキシ基板上に前記メタルマスクを用いて各ソルダペーストを印刷し、それぞれ前記チップ部品を搭載した。
その後、リフロー炉(製品名:TNP−538EM、(株)タムラ製作所製)を用いて前記各ガラスエポキシ基板を加熱してそれぞれに前記ガラスエポキシ基板と前記チップ部品とを電気的に接合するはんだ接合部を形成し、前記チップ部品を実装した。この際のリフロー条件は、プリヒートを170℃から190℃で110秒間、ピーク温度を245℃とし、200℃以上の時間が65秒間、220℃以上の時間が45秒間、ピーク温度から200℃までの冷却速度を3℃から8℃/秒とし、酸素濃度は1500±500ppmに設定した。
次いで各試験基板の表面状態をX線透過装置(製品名:SMX−160E、(株)島津製作所製)で観察し、各試験基板中40箇所のランドにおいて、チップ部品の電極下の領域(図1の破線で囲った領域(a))に占めるボイドの面積率(ボイドの総面積の割合。以下同じ。)とフィレットが形成されている領域(図1の破線で囲った領域(b))に占めるボイドの面積率の平均値を求め、以下のように評価した。その結果を表3及び表4にそれぞれ表す。
◎:ボイドの面積率の平均値が3%以下であって、ボイド発生の抑制効果が極めて良好
○:ボイドの面積率の平均値が3%超5%以下であって、ボイド発生の抑制効果が良好
△:ボイドの面積率の平均値が5%超8%以下であって、ボイド発生の抑制効果が十分
×:ボイドの面積率の平均値が8%を超え、ボイド発生の抑制効果が不十分
(1) Void test A chip component having a size of 2.0 mm × 1.2 mm, a solder resist having a pattern on which the chip component of the size can be mounted, and an electrode (1.25 mm × 1.0 mm) for connecting the chip component And a 150 μm thick metal mask having the same pattern were prepared.
Each solder paste was printed on the glass epoxy substrate using the metal mask, and the chip component was mounted on each glass paste substrate.
Thereafter, using a reflow furnace (product name: TNP-538EM, manufactured by Tamura Seisakusho Co., Ltd.), each of the glass epoxy substrates is heated to electrically bond the glass epoxy substrate and the chip component to each other. A part was formed, and the chip component was mounted. The reflow conditions at this time are: preheating from 170 ° C. to 190 ° C. for 110 seconds, peak temperature of 245 ° C., time of 200 ° C. or higher for 65 seconds, time of 220 ° C. or higher for 45 seconds, peak temperature to 200 ° C. The cooling rate was 3 ° C. to 8 ° C./second, and the oxygen concentration was set to 1500 ± 500 ppm.
Next, the surface state of each test substrate was observed with an X-ray transmission device (product name: SMX-160E, manufactured by Shimadzu Corporation), and the area under the electrode of the chip component (see FIG. The area ratio of voids (ratio of the total area of voids; the same applies hereinafter) and the area where fillets are formed (area (b) surrounded by broken lines in FIG. 1) The average value of the area ratio of voids in the area was determined and evaluated as follows. The results are shown in Table 3 and Table 4, respectively.
A: The average value of the void area ratio is 3% or less and the effect of suppressing the generation of voids is very good. ○: The average value of the void area ratio is more than 3% and 5% or less, and the effect of suppressing the generation of voids. △: The average value of the void area ratio is more than 5% and 8% or less, and the effect of suppressing the generation of voids is sufficient. ×: The average value of the void area ratio exceeds 8%, and the effect of suppressing the generation of voids insufficient

(2)はんだボール試験
リフロー条件のピーク温度を260℃、200℃以上の時間を70秒間、220℃以上の時間を60秒間とする以外は上記(1)ボイド試験と同じ条件にて各試験基板を作製し、これらを各試験基板の表面状態をX線透過装置(製品名:SMX−160E、(株)島津製作所製)で観察し、チップ部品の周辺及び下面に発生したはんだボール数をカウントし、以下のように評価した。その結果を表3及び表4にそれぞれ表す。
◎:2.0mm×1.2mmチップ抵抗10個辺りに発生したボール数が0個
○:2.0mm×1.2mmチップ抵抗10個辺りに発生したボール数が0個を超え5個以下
△:2.0mm×1.2mmチップ抵抗10個辺りに発生したボール数が5個を超え10個以下
×:2.0mm×1.2mmチップ抵抗10個辺りに発生したボール数が10個を超える
(2) Solder ball test Each test substrate under the same conditions as in the above (1) void test except that the peak temperature of the reflow condition is 260 ° C., the time of 200 ° C. or higher is 70 seconds, and the time of 220 ° C. or higher is 60 seconds. The surface state of each test substrate was observed with an X-ray transmission device (product name: SMX-160E, manufactured by Shimadzu Corporation), and the number of solder balls generated on the periphery and lower surface of the chip component was counted. And evaluated as follows. The results are shown in Table 3 and Table 4, respectively.
A: No. of balls generated around 10 chip resistors of 2.0 mm × 1.2 mm. O: No. of balls generated around 10 chip resistors of 2.0 mm × 1.2 mm exceeds 0 and less than 5. : The number of balls generated around 10 chip resistors of 2.0 mm × 1.2 mm exceeds 5 and less than 10 ×: The number of balls generated around 10 chip resistors of 2.0 mm × 1.2 mm exceeds 10

(3)銅板腐食試験
JIS規格Z 3284(1994)に規定の条件に従い試験を行い、以下のように評価した。その結果を表3及び表4にそれぞれ表す。
○:Cu板の変色なし
×:Cu板の変色あり
(4)印刷性試験
100ピン0.5mmピッチのBGAを実装できるパターンを有するソルダレジストと電極(直径0.25mm)を備えたガラスエポキシ基板と、同パターンを有する厚さ120μmのメタルマスクを用意した。
前記ガラスエポキシ基板上に前記メタルマスクを用いて各ソルダペーストをそれぞれ6枚連続で印刷し、直径0.25mmにおける転写体積率を画像検査機(製品名:aspire2、(株)コーヨンテクノロジー製)を用いて以下の基準で評価した。その結果を表3及び表4にそれぞれ表す。
◎:転写体積率35%以下の個数が0個
○:転写体積率35%以下の個数が0個を超え10個以下
△:転写体積率35%以下の個数が10個を超え50個以下
×:転写体積率35%以下の個数が50個を超える
(3) Copper plate corrosion test A test was conducted in accordance with the conditions specified in JIS standard Z 3284 (1994) and evaluated as follows. The results are shown in Table 3 and Table 4, respectively.
○: No discoloration of Cu plate ×: Discoloration of Cu plate (4) Printability test Glass epoxy substrate having solder resist and electrode (diameter 0.25 mm) having a pattern capable of mounting 100-pin 0.5 mm pitch BGA A 120 μm thick metal mask having the same pattern was prepared.
6 pieces of each solder paste are printed continuously on the glass epoxy substrate using the metal mask, and the transfer volume ratio at a diameter of 0.25 mm is measured by an image inspection machine (product name: aspire2, manufactured by Koyon Technology Co., Ltd.) Was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 3 and Table 4, respectively.
A: Number of transfer volume ratio of 35% or less is 0; O: Transfer volume ratio of 35% or less is more than 0 and 10 or less Δ: Number of transfer volume ratio of 35% or less is more than 10 and 50 or less × : Number of transfer volume ratio 35% or less exceeds 50

(4)はんだ亀裂試験
3.2mm×1.6mmのサイズのチップ部品と、当該サイズのチップ部品を実装できるパターンを有するソルダレジスト及び前記チップ部品を接続する電極(1.6mm×1.2mm)とを備えたガラスエポキシ基板と、同パターンを有する厚さ150μmのメタルマスクを用意した。
前記ガラスエポキシ基板上に前記メタルマスクを用いて各ソルダペースト組成物を印刷し、それぞれ前記チップ部品を搭載し、はんだ接合部を形成した。この際のリフロー条件は、プリヒートを170℃から190℃で110秒間、ピーク温度を245℃とし、200℃以上の時間が65秒間、220℃以上の時間が45秒間、ピーク温度から200℃までの冷却速度を3℃から8℃/秒とし、酸素濃度は1500±500ppmに設定した。
前記はんだ接合部形成後の各ガラスエポキシ基板を−40℃(5分間)から150℃(5分間)の条件に設定した液槽式冷熱衝撃試験装置(製品名:ETAC WINTECH LT80、楠本(株)製)を用いて冷熱衝撃サイクルを1,000、2,000、3,000サイクル繰り返す環境下に曝し、各試験基板を作製した。
次いで各試験基板の対象部分を切り出し、これをエポキシ樹脂(製品名:エポマウント(主剤及び硬化剤)、リファインテック(株)製)を用いて封止した。更に湿式研磨機(製品名:TegraPol−25、丸本ストルアス(株)製)を用いて各試験基板に実装された前記チップ部品の中央断面が分かるような状態とし、形成されたはんだ接合部に発生した亀裂がはんだ接合部を完全に横断して破断に至っているか否かを走査電子顕微鏡(製品名:TM−1000、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて観察し、以下の基準にて評価した。その結果を表3及び表4に表す。なお、各冷熱衝撃サイクルにおける評価チップ数は10個とした。
◎:3,000サイクルまではんだ接合部を完全に横断する亀裂が発生しない
○:2,001から3,000サイクルの間ではんだ接合部を完全に横断する亀裂が発生
△:1,001から2,000サイクルの間ではんだ接合部を完全に横断する亀裂が発生
×:1,000サイクル以下ではんだ接合部を完全に横断する亀裂が発生
(4) Solder crack test A chip component having a size of 3.2 mm × 1.6 mm, a solder resist having a pattern capable of mounting the chip component of the size, and an electrode for connecting the chip component (1.6 mm × 1.2 mm) And a 150 μm-thick metal mask having the same pattern were prepared.
Each solder paste composition was printed on the glass epoxy substrate using the metal mask, the chip components were mounted on each glass paste substrate, and solder joints were formed. The reflow conditions at this time are: preheating from 170 ° C. to 190 ° C. for 110 seconds, peak temperature of 245 ° C., time of 200 ° C. or higher for 65 seconds, time of 220 ° C. or higher for 45 seconds, peak temperature to 200 ° C. The cooling rate was 3 ° C. to 8 ° C./second, and the oxygen concentration was set to 1500 ± 500 ppm.
Liquid bath type thermal shock test apparatus (product name: ETAC WINTECH LT80, Enomoto Co., Ltd.) in which each glass epoxy board after the formation of the solder joint is set to a condition of -40 ° C. (5 minutes) to 150 ° C. (5 minutes) Each test substrate was manufactured by exposing the thermal shock cycle to an environment where 1,000, 2,000, and 3,000 cycles were repeated.
Subsequently, the target part of each test board | substrate was cut out, and this was sealed using the epoxy resin (Product name: Epomount (main agent and hardening | curing agent), the refine tech Co., Ltd. product). Further, using a wet polishing machine (product name: TegraPol-25, manufactured by Marumoto Struers Co., Ltd.), the chip parts mounted on each test board are in a state where the central cross section of the chip parts can be seen, and the formed solder joints Whether or not the generated crack completely crosses the solder joint and reaches the fracture is observed using a scanning electron microscope (product name: TM-1000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and is based on the following criteria. evaluated. The results are shown in Tables 3 and 4. The number of evaluation chips in each thermal shock cycle was 10.
A: No crack that completely crosses the solder joint until 3,000 cycles ○: A crack that completely crosses the solder joint occurs between 2,001 to 3,000 cycles Δ: 1,001 to 2 A crack that completely traverses the solder joint occurs during 1,000 cycles. ×: A crack that completely traverses the solder joint occurs in 1,000 cycles or less.

以上に示す通り、実施例に係るソルダペーストを用いて形成されるはんだ接合部は、前記鉛フリーはんだ合金からなる合金粉末と前記活性剤(B)として、(B−1)炭素数が3から4の直鎖の飽和ジカルボン酸と、(B−2)炭素数が5から13のジカルボン酸と、(B−3)炭素数が20から22のジカルボン酸を所定量含むフラックス組成物を用いることにより、はんだ接合部のボイド発生を抑制することができ、これにより寒暖の差が激しく振動が負荷されるような過酷な環境下、特に過酷な条件である−40℃から150℃の寒暖差におけるはんだ接合部の亀裂進展を更に抑制できる。更にはこれらのソルダペーストは、はんだボールの発生を抑制しつつ、良好な印刷性を発揮することができることが分かる。   As described above, the solder joint portion formed using the solder paste according to the example includes (B-1) 3 carbon atoms as the alloy powder made of the lead-free solder alloy and the activator (B). A flux composition containing a predetermined amount of 4 straight-chain saturated dicarboxylic acid, (B-2) a dicarboxylic acid having 5 to 13 carbon atoms, and (B-3) a dicarboxylic acid having 20 to 22 carbon atoms. Therefore, it is possible to suppress the generation of voids in the solder joints, and thereby, in a severe environment where the difference in temperature is intense and vibration is loaded, particularly in the severe temperature difference of −40 ° C. to 150 ° C. The crack propagation of the solder joint can be further suppressed. Furthermore, it can be seen that these solder pastes can exhibit good printability while suppressing the generation of solder balls.

以上、本発明のソルダペーストは、車載用電子回路基板といった高い信頼性の求められる電子回路基板にも好適に用いることができる。更にこのような電子回路基板は、より一層高い信頼性が要求される電子制御装置に好適に使用することができる。
As mentioned above, the solder paste of this invention can be used suitably also for the electronic circuit board by which high reliability is calculated | required, such as a vehicle-mounted electronic circuit board. Furthermore, such an electronic circuit board can be suitably used for an electronic control device that requires higher reliability.

Claims (10)

Agを1質量%以上3.1質量%以下と、Cuを0質量%超1質量%以下と、Sbを1質量%以上5質量%以下と、Biを0.5質量%以上4.5質量%以下と、Niを0.01質量%以上0.25質量%以下含み、残部がSnからなる鉛フリーはんだ合金からなる合金粉末と、
(A)ベース樹脂と、(B)活性剤と、(C)チキソ剤と、(D)溶剤とを含むフラックス組成物であって、前記活性剤(B)の配合量はフラックス組成物全量に対して質量%以上35質量%以下であり、前記活性剤(B)として、(B−1)炭素数が3から4の直鎖の飽和ジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して質量%以上質量%以下、(B−2)炭素数が5から13のジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して質量%以上質量%以下、及び(B−3)炭素数が20から22のジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して2質量%以上15質量%以下含むフラックス組成物とを含むことを特徴とするソルダペースト。
Ag is 1% by mass to 3.1% by mass, Cu is more than 0% by mass and 1% by mass or less, Sb is 1% by mass to 5% by mass, and Bi is 0.5% by mass to 4.5% by mass. %, And an alloy powder comprising a lead-free solder alloy containing Ni in an amount of 0.01% by mass to 0.25% by mass, with the balance being Sn.
(A) A flux composition containing a base resin, (B) an activator, (C) a thixotropic agent, and (D) a solvent, wherein the blending amount of the activator (B) is the total amount of the flux composition. 6 % by mass or more and 35% by mass or less, and (B-1) a linear saturated dicarboxylic acid having 3 to 4 carbon atoms as the activator (B) is 1 % by mass with respect to the total amount of the flux composition. 2 % by mass or less, (B-2) 3 to 9 % by mass of a dicarboxylic acid having 5 to 13 carbon atoms based on the total amount of the flux composition, and (B-3) 20 to 22 carbon atoms. A solder paste comprising a flux composition containing 2% by mass or more and 15% by mass or less of dicarboxylic acid with respect to the total amount of the flux composition.
前記鉛フリーはんだ合金は、更にCoを0.001質量%以上0.25質量%以下含むことを特徴とする請求項1に記載のソルダペースト。   2. The solder paste according to claim 1, wherein the lead-free solder alloy further contains Co in an amount of 0.001 to 0.25 mass%. 前記鉛フリーはんだ合金は、Biの含有量が3.1質量%以上4.5質量%以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のソルダペースト。   The solder paste according to claim 1 or 2, wherein the lead-free solder alloy has a Bi content of 3.1 mass% or more and 4.5 mass% or less. Agを1質量%以上3.1質量%以下と、Cuを0質量%超1質量%以下と、Sbを1質量%以上5質量%以下と、Biを0.5質量%以上4.5質量%以下と、Niを0.01質量%以上0.25質量%以下と、Coを0.001質量%以上0.25質量%以下含み残部がSnからなり、AgとCuとSbとBiとNiとCoのそれぞれの含有量(質量%)が下記式AからDの全てを満たす鉛フリーはんだ合金からなる合金粉末と、
(A)ベース樹脂と、(B)活性剤と、(C)チキソ剤と、(D)溶剤とを含むフラックス組成物であって、前記活性剤(B)の配合量はフラックス組成物全量に対して質量%以上35質量%以下であり、前記活性剤(B)として、(B−1)炭素数が3から4の直鎖の飽和ジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して質量%以上質量%以下、(B−2)炭素数が5から13のジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して質量%以上質量%以下、及び(B−3)炭素数が20から22のジカルボン酸をフラックス組成物全量に対して2質量%以上15質量%以下含むフラックス組成物とを含むことを特徴とするソルダペースト。
1.6≦Ag含有量+(Cu含有量/0.5)≦5.9 … A
0.85≦(Ag含有量/3)+(Bi含有量/4.5)≦ 2.10 … B
3.6 ≦ Ag含有量+Sb含有量≦ 8.9 … C
0<(Ni含有量/0.25)+(Co含有量/0.25)≦1.19 …D
Ag is 1% by mass to 3.1% by mass, Cu is more than 0% by mass and 1% by mass or less, Sb is 1% by mass to 5% by mass, and Bi is 0.5% by mass to 4.5% by mass. %, Ni is 0.01 mass% or more and 0.25 mass% or less, Co is 0.001 mass% or more and 0.25 mass% or less, and the balance is Sn, and Ag, Cu, Sb, Bi, Ni And an alloy powder made of a lead-free solder alloy in which the respective contents (mass%) of and Co satisfy all of the following formulas A to D;
(A) A flux composition containing a base resin, (B) an activator, (C) a thixotropic agent, and (D) a solvent, wherein the blending amount of the activator (B) is the total amount of the flux composition. 6 % by mass or more and 35% by mass or less, and (B-1) a linear saturated dicarboxylic acid having 3 to 4 carbon atoms as the activator (B) is 1 % by mass with respect to the total amount of the flux composition. 2 % by mass or less, (B-2) 3 to 9 % by mass of a dicarboxylic acid having 5 to 13 carbon atoms based on the total amount of the flux composition, and (B-3) 20 to 22 carbon atoms. A solder paste comprising a flux composition containing 2% by mass or more and 15% by mass or less of dicarboxylic acid with respect to the total amount of the flux composition.
1.6 ≦ Ag content + (Cu content / 0.5) ≦ 5.9 A
0.85 ≦ (Ag content / 3) + (Bi content / 4.5) ≦ 2.10 B
3.6 ≦ Ag content + Sb content ≦ 8.9… C
0 <(Ni content / 0.25) + (Co content / 0.25) ≦ 1.19... D
前記鉛フリーはんだ合金は、更に0質量%超6質量%以下のInを含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のソルダペースト。   5. The solder paste according to claim 1, wherein the lead-free solder alloy further contains more than 0 mass% and 6 mass% or less of In. 前記鉛フリーはんだ合金は、更にP、Ga及びGeの少なくとも1種を合計で0.001質量%以上0.05質量%以下含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のソルダペースト。   The lead-free solder alloy further includes 0.001% by mass or more and 0.05% by mass or less of at least one of P, Ga, and Ge in total. Solder paste as described in 1. 前記鉛フリーはんだ合金は、更にFe、Mn、Cr及びMoの少なくとも1種を合計で0.001質量%以上0.05質量%以下含むことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のソルダペースト。   The lead-free solder alloy further includes at least one of Fe, Mn, Cr, and Mo in a total amount of 0.001% by mass or more and 0.05% by mass or less. The solder paste according to item 1. 前記炭素数が3から4の直鎖の飽和ジカルボン酸(B−1)はマロン酸及びコハク酸の少なくとも一方であり、
前記炭素数が5から13のジカルボン酸(B−2)はグルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、2−メチルアゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸及びトリデカン二酸から選ばれる少なくとも1種であり、
前記炭素数が20から22のジカルボン酸(B−3)はエイコサ二酸、8−エチルオクタデカン二酸、8,13−ジメチル−8,12−エイコサジエン二酸及び11−ビニル−8−オクタデセン二酸から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のソルダペースト。
The linear saturated dicarboxylic acid (B-1) having 3 to 4 carbon atoms is at least one of malonic acid and succinic acid,
The carbon atoms from 5 to 13 dicarboxylic acid (B-2) is glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, 2-methyl azelaic acid, sebacic acid, undecane diacid, dodecane diacid and tridecane It is at least one selected or diacid et al,
The dicarboxylic acid (B-3) having 20 to 22 carbon atoms is eicosadioic acid, 8-ethyloctadecanedioic acid, 8,13-dimethyl-8,12-eicosadienedioic acid and 11-vinyl-8-octadecenedioic acid. The solder paste according to claim 1, wherein the solder paste is at least one selected from the group consisting of:
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のソルダペーストを用いて形成されるはんだ接合部を有することを特徴とする電子回路基板。   An electronic circuit board having a solder joint formed by using the solder paste according to claim 1. 請求項9に記載の電子回路基板を有することを特徴とする電子制御装置。   An electronic control device comprising the electronic circuit board according to claim 9.
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