JP6700570B1 - Flux and solder paste - Google Patents
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Abstract
【課題】加熱ダレ、ボイド、および低温保管による析出物の発生が低減可能な、また、リフロー性に優れ、はんだ粉末の凝集度が高くはんだボールが形成しやすい、フラックス、およびソルダペーストを提供する。【解決手段】フラックスは、ロジン、溶剤、有機酸、およびアミンを含有する。有機酸は、炭素数が3〜6である2塩基のカルボン酸を含む。アミンは、1〜3級アミンであり、アミンが1級アミンの場合分子量は80以下であり、2級アミンの場合分子量は160以下であり、3級アミンの場合分子量は200以下であり、フラックスの全質量に対して0.3〜2.0質量%含有する。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flux and a solder paste capable of reducing generation of precipitates due to heating sag, voids, and low temperature storage, having excellent reflowability, having a high degree of aggregation of solder powder, and easily forming solder balls. . A flux contains rosin, a solvent, an organic acid, and an amine. Organic acids include dibasic carboxylic acids having 3 to 6 carbon atoms. The amine is a primary to tertiary amine, the molecular weight is 80 or less when the amine is a primary amine, the molecular weight is 160 or less when the secondary amine, and the molecular weight is 200 or less when the tertiary amine is used. 0.3 to 2.0% by mass based on the total mass of [Selection diagram] None
Description
本発明は、フラックスおよびソルダペーストに関する。 The present invention relates to flux and solder paste.
ソルダペーストは、フラックスとはんだ粉末で構成されている。電子部品が実装される基板には電極が設けられている。電極にはソルダペーストが印刷され、リフロー処理によりはんだバンプが形成される。ソルダペーストの印刷は、開口部が設けられたメタルマスクを基板上に置き、スキージをメタルマスクに押し付けながら移動させ、メタルマスクの開口部からソルダペーストを基板の電極に一括塗布することにより行われる。 The solder paste is composed of flux and solder powder. Electrodes are provided on a substrate on which electronic components are mounted. Solder paste is printed on the electrodes, and solder bumps are formed by reflow processing. Printing of the solder paste is performed by placing a metal mask with an opening on the substrate, moving the squeegee while pressing it against the metal mask, and applying the solder paste to the electrodes of the substrate all at once from the opening of the metal mask. .
近年、電子部品の小型化が進むにつれて電極が小さくなり、これにともない電極間隔も狭くなる。このため、リフロー時の加熱ダレにより電極が短絡するおそれがある。ソルダペーストは、はんだ粉末とフラックスを混錬したものであり、保管期間が長期に渡る場合には、保管状況によってはソルダペーストの粘度が上がりメタルマスクの開口部からソルダペーストが塗布されないなど、初期の印刷性能を発揮することができないことがある。 In recent years, the size of electrodes has become smaller as electronic components have become smaller, and the spacing between electrodes has become narrower accordingly. Therefore, the electrodes may be short-circuited due to heating sag during reflow. Solder paste is a mixture of solder powder and flux, and when the storage period is long, the viscosity of the solder paste increases and the solder paste is not applied from the opening of the metal mask depending on the storage conditions. May not be able to exert its printing performance.
そこで、例えば特許文献1には、ソルダペーストのボソツキ現象など、印刷性能に影響を及ぼす経時変化を抑制するため、フラックス中にマロン酸またはマロン酸のアミン塩を含有するソルダペーストが開示されている。同文献には、マロン酸がはんだ粉末の表面を覆うためにはんだ粉末の保護膜として機能し、はんだ粉末が活性剤や溶剤等の成分と反応するのを防ぐことが記載されている。 Therefore, for example, Patent Document 1 discloses a solder paste that contains malonic acid or an amine salt of malonic acid in the flux in order to suppress a change with time that affects printing performance, such as a bounce phenomenon of the solder paste. . The document describes that malonic acid functions as a protective film for the solder powder to cover the surface of the solder powder and prevents the solder powder from reacting with components such as an activator and a solvent.
しかし、近年の電極の小型化に伴い、ソルダペーストに含有するはんだ粉末の粒径を小さくする必要がある。はんだ粉末の粒径が小さければ表面積が大きくなるため、はんだ粉末の表面は酸化しやすくなる。このようなはんだ粉末が特許文献1に記載のソルダペーストに適用されると、マロン酸やマロン酸のアミン塩がはんだ粉末の保護膜としての機能を更に十分に発揮することになる。すると、フラックスがリフロー時に軟化してはんだ粉末とともに流動してしまうために電極外にぬれ広がってしまい、加熱ダレが発生する。加熱ダレにより、はんだによるブリッジが発生してしまう。また、特許文献1に記載の発明では、フラックスが軟化するとはんだ粉末も流動するため、電極にはんだバンプが形成され難い。 However, with the recent miniaturization of electrodes, it is necessary to reduce the particle size of the solder powder contained in the solder paste. If the particle size of the solder powder is small, the surface area is large, so that the surface of the solder powder is easily oxidized. When such a solder powder is applied to the solder paste described in Patent Document 1, malonic acid or an amine salt of malonic acid more sufficiently exhibits the function as a protective film for the solder powder. Then, the flux is softened at the time of reflow and flows together with the solder powder, so that the flux gets wet and spreads out of the electrode, causing heating sag. Due to the heating sag, a bridge due to solder occurs. Further, in the invention described in Patent Document 1, when the flux is softened, the solder powder also flows, so that it is difficult to form solder bumps on the electrodes.
さらに、近年の電子部品の小型化に伴うはんだ粉末の小径化により、1つの粒子あたりの重量も小さくなり、フラックスが軟化しぬれ広がる力で流出してしまうはんだ粉末の数や範囲が増えてしまう。電子部品の小型化により、電極間隔も狭くなることと合わさり、はんだによるブリッジが発生してしまう問題があった。 Further, due to the reduction in diameter of solder powder due to the downsizing of electronic parts in recent years, the weight per particle is also reduced, and the number and range of solder powder that flows out due to the softening and spreading of flux increases. .. Due to the miniaturization of electronic components, there has been a problem in that the gap between electrodes is narrowed and a bridge due to solder is generated.
このように、従来のソルダペーストでは、近年の電極パットの狭小化に対応することができないため、はんだバンプを形成する際の実情を鑑みて更なる検討が必要である。 As described above, since the conventional solder paste cannot cope with the recent narrowing of the electrode pad, further study is necessary in view of the actual situation when forming the solder bump.
本発明の課題は、加熱ダレに優れ、電極パッドにはんだバンプが形成しやすいフラックス、およびソルダペーストを提供することである。 An object of the present invention is to provide a flux and a solder paste which are excellent in heating sagging and easily form a solder bump on an electrode pad.
本発明者らは、近年要求されている種々の課題の中で、実装時の課題として挙げられる加熱ダレの原因に着目した。フラックスが電極の外部にぬれ広がったとしても、はんだ粉末が流出しなければ、加熱ダレによるはんだバンプ間の短絡が抑制される。はんだ粉末がフラックスとともに電極パッドから流出しないようにするためには、フラックスがぬれ広がったとしてもはんだ粉末が電極パッド上に留まる必要がある。 The present inventors have paid attention to the cause of heating sag, which is one of the problems at the time of mounting, among various problems that have been recently demanded. Even if the flux wets and spreads to the outside of the electrode, if the solder powder does not flow out, a short circuit between the solder bumps due to heating sag is suppressed. In order to prevent the solder powder from flowing out of the electrode pad together with the flux, it is necessary that the solder powder stays on the electrode pad even if the flux gets wet and spreads.
従来のフラックスは加熱ダレを抑制するためにチキソ剤を含有するが、チキソ剤ではなく、低分子の有機酸と所定の分子量である低分子のアミンを添加することで、リフロー時にフラックスが軟化する温度より低い温度で、はんだ粉末表面の酸化膜が還元除去されることによりはんだ粉末同士が固着し、はんだ粉末の電極からの流出を抑制することができる知見が得られた。これにともない、良好なはんだボール試験の結果が得られ、ボイドおよび析出物の発生も抑制され、リフロー性にも優れる知見が得られた。 Conventional flux contains a thixotropic agent to suppress heating sag, but the flux softens during reflow by adding a low molecular weight organic acid and a low molecular weight amine having a predetermined molecular weight instead of the thixotropic agent. It was found that the oxide film on the surface of the solder powder is reduced and removed at a temperature lower than the temperature so that the solder powder particles are fixed to each other and the outflow of the solder powder from the electrode can be suppressed. Along with this, good solder ball test results were obtained, the occurrence of voids and precipitates was suppressed, and it was also found that the reflow property was excellent.
この現象が発生した理由は明らかではないが、本発明では、低分子の有機酸と所定の分子量である低分子のアミンがフラックスに添加されると、低分子有機酸と所定の分子量であるアミン塩が生成される。このため、フラックスの軟化温度より低温で活性作用が発生したためであると推察される。 Although the reason why this phenomenon occurs is not clear, in the present invention, when a low molecular weight organic acid and a low molecular weight amine having a predetermined molecular weight are added to the flux, the low molecular weight organic acid and the amine having a predetermined molecular weight are added. Salt is produced. Therefore, it is presumed that the activation action occurred at a temperature lower than the softening temperature of the flux.
この知見により得られた本発明は次の通りである。
(1)ロジン、溶剤、有機酸、およびアミンを含有するフラックスであって、有機酸は、炭素数が3〜6である2塩基のカルボン酸であり、アミンは1〜3級アミンであり、アミンが1級アミンである場合の分子量は80以下であり、アミンが2級アミンである場合の分子量は160以下であり、アミンが3級アミンである場合の分子量は200以下であり、アミンの含有量はフラックスの全質量に対して0.3〜2.0%であることを特徴とするフラックス。
The present invention obtained from this finding is as follows.
(1) A flux containing rosin, a solvent, an organic acid, and an amine, wherein the organic acid is a dibasic carboxylic acid having 3 to 6 carbon atoms , and the amine is a primary to tertiary amine, When the amine is a primary amine, the molecular weight is 80 or less, when the amine is a secondary amine, the molecular weight is 160 or less, and when the amine is a tertiary amine, the molecular weight is 200 or less. The content of the flux is 0.3 to 2.0% with respect to the total mass of the flux.
(2)フラックスは、更に、活性剤及び/又はチキソ剤を含有する、上記(1)に記載のフラックス。
(3)有機酸は、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、及びマレイン酸の少なくとも1種である、上記(1)または上記(2)に記載のフラックス。
(4)アミンは、n−プロピルアミン、トリブチルアミン、モノエタノールアミン、及びトリエチレンテトラミンの少なくとも1種である、上記(1)〜上記(3)のいずれか1項に記載のフラックス。
(2) The flux according to (1) above, which further contains an activator and/or a thixotropic agent.
(3) The flux according to (1) or (2) above, wherein the organic acid is at least one of malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, and maleic acid.
(4) The flux according to any one of (1) to (3) above, wherein the amine is at least one of n-propylamine, tributylamine, monoethanolamine, and triethylenetetramine.
(5)上記(1)〜上記(4)のいずれか1項に記載のフラックスを有するソルダペースト。 (5) A solder paste having the flux according to any one of (1) to (4) above.
本発明を以下により詳しく説明する。本明細書において、「%」は、特に指定しない限り「質量%」である。
1. フラックス
本発明に係るフラックスは、ロジン、溶剤、有機酸、及びアミンを含有する。各構成について詳述する。
The invention will be described in more detail below. In the present specification, “%” is “mass %” unless otherwise specified.
1. Flux The flux according to the present invention contains a rosin, a solvent, an organic acid, and an amine. Each configuration will be described in detail.
(1) ロジン
本発明で用いるロジンは、以下に例示されるものが挙げられる。例えば、ガムロジン、ウッドロジン及びトール油ロジン等の原料ロジン、並びに該原料ロジンから得られる誘導体が挙げられる。該誘導体としては、例えば、精製ロジン、水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン及びα,β不飽和カルボン酸変性物(アクリル化ロジン、マレイン化ロジン、フマル化ロジン等)、並びに該重合ロジンの精製物、水素化物及び不均化物、並びに該α,β不飽和カルボン酸変性物の精製物、水素化物及び不均化物等が挙げられ、これらの中で二種以上を同時に含有してもよい。
(1) Rosin Examples of the rosin used in the present invention include the following. Examples thereof include raw rosins such as gum rosin, wood rosin and tall oil rosin, and derivatives obtained from the raw rosins. Examples of the derivative include purified rosin, hydrogenated rosin, disproportionated rosin, polymerized rosin and α,β unsaturated carboxylic acid modified products (acrylated rosin, maleated rosin, fumarized rosin, etc.), and the polymerized rosin. , Purified products, hydrides and disproportionated products, and purified products of the α,β-unsaturated carboxylic acid modified products, hydrides and disproportionated products, and the like. Good.
また、ロジンに加えて、テルペン樹脂、変性テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、変性テルペンフェノール樹脂、スチレン樹脂、変性スチレン樹脂、キシレン樹脂、及び変性キシレン樹脂から選択される少なくとも一種以上の樹脂をさらに含むことができる。変性テルペン樹脂としては、芳香族変性テルペン樹脂、水添テルペン樹脂、水添芳香族変性テルペン樹脂等を使用することができる。変性テルペンフェノール樹脂としては、水添テルペンフェノール樹脂等を使用することができる。変性スチレン樹脂としては、スチレンアクリル樹脂、スチレンマレイン酸樹脂等を使用することができる。変性キシレン樹脂としては、フェノール変性キシレン樹脂、アルキルフェノール変性キシレン樹脂、フェノール変性レゾール型キシレン樹脂、ポリオール変性キシレン樹脂、ポリオキシエチレン付加キシレン樹脂等が挙げられる。これらの中で二種以上を同時に含有してもよい。
ロジンの含有量は、フラックスの全質量に対して15〜50質量%であることが好ましく、20〜45質量%であることがより好ましい。
In addition to rosin, at least one resin selected from terpene resin, modified terpene resin, terpene phenol resin, modified terpene phenol resin, styrene resin, modified styrene resin, xylene resin, and modified xylene resin is further included. You can As the modified terpene resin, aromatic modified terpene resin, hydrogenated terpene resin, hydrogenated aromatic modified terpene resin and the like can be used. As the modified terpene phenol resin, a hydrogenated terpene phenol resin or the like can be used. As the modified styrene resin, styrene acrylic resin, styrene maleic acid resin or the like can be used. Examples of the modified xylene resin include phenol-modified xylene resin, alkylphenol-modified xylene resin, phenol-modified resole-type xylene resin, polyol-modified xylene resin, polyoxyethylene-added xylene resin, and the like. Two or more of these may be contained at the same time.
The content of rosin is preferably 15 to 50% by mass and more preferably 20 to 45% by mass with respect to the total mass of the flux.
(2) 溶剤
本発明で用いる溶剤は、例えば以下に例示されるものが挙げられる。例えば、アルコール系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、エステル系溶剤、テルピネオール類等が挙げられる。アルコール系溶剤としては1,2−ブタンジオール、イソボルニルシクロヘキサノール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,5−ジメチル−3−ヘキシン−2,5−ジオール、2,3−ジメチル−2,3−ブタンジオール、1,1,1−トリス(ヒドロキシメチル)エタン、2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール、2,2′−オキシビス(メチレン)ビス(2−エチル−1,3−プロパンジオール)、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、ビス[2,2,2−トリス(ヒドロキシメチル)エチル]エーテル、1−エチニル−1−シクロヘキサノール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、エリトリトール、トレイトール、グアヤコールグリセロールエーテル、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール等が挙げられる。グリコールエーテル系溶剤としては、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、2−メチルペンタン−2,4−ジオール、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ブチルプロピレントリグリコール、ブチルプロピレンジグリコール等が挙げられる。エステル系溶剤としては、コハク酸ジイソブチル、コハク酸ジブチル、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジイソプロピル、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジイソデシル、マレイン酸ジブチル、セバシン酸ジメチル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジオクチル、デカン二酸ジイソプロピル等が挙げられる。これらの中で二種以上を同時に含有してもよい。
(2) Solvent Examples of the solvent used in the present invention include those exemplified below. Examples thereof include alcohol solvents, glycol ether solvents, ester solvents, terpineols and the like. As the alcohol solvent, 1,2-butanediol, isobornylcyclohexanol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2,5-dimethyl- 2,5-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol, 2,3-dimethyl-2,3-butanediol ,1,1,1-tris(hydroxymethyl)ethane, 2-ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, 2,2'-oxybis(methylene)bis(2-ethyl-1,3-propane Diol), 2,2-bis(hydroxymethyl)-1,3-propanediol, 1,2,6-hexanetriol, bis[2,2,2-tris(hydroxymethyl)ethyl]ether, 1-ethynyl- 1-cyclohexanol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, erythritol, threitol, guaiacol glycerol ether, 3,6-dimethyl-4-octyne-3,6-diol, 2,4,7 , 9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol and the like. Examples of the glycol ether solvent include diethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, 2-methylpentane-2,4-diol, diethylene glycol monohexyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol. Examples thereof include dimethyl ether, butyl propylene triglycol, butyl propylene diglycol and the like. As the ester solvent, diisobutyl succinate, dibutyl succinate, dimethyl adipate, diethyl adipate, dibutyl adipate, diisopropyl adipate, diisobutyl adipate, diisodecyl adipate, dibutyl maleate, dimethyl sebacate, diethyl sebacate, Examples thereof include dibutyl sebacate, dioctyl sebacate, diisopropyl decanedioate and the like. Two or more of these may be contained at the same time.
溶剤の含有量は、フラックスの全質量に対して25〜80質量%であることが好ましく、20〜45質量%であることがより好ましい。 The content of the solvent is preferably 25 to 80 mass% with respect to the total mass of the flux, and more preferably 20 to 45 mass %.
(3) 有機酸:炭素数が3〜6である2塩基のカルボン酸
本発明に係るフラックスは、加熱ダレを抑制するとともにはんだ粉末の凝集を促進するため、炭素数が3〜6である2塩基のカルボン酸を含有する。炭素数が6を超える場合には低温での活性作用が発生し難くなる。これにより、加熱ダレ、ボイド、リフロー性が劣り、かつはんだボールが発生しやすくなる。
(3) Organic acid: dibasic carboxylic acid having 3 to 6 carbon atoms Since the flux according to the present invention suppresses heating sag and promotes aggregation of solder powder, it has 3 to 6 carbon atoms. Contains a basic carboxylic acid. When the carbon number exceeds 6, it becomes difficult for the activation effect to occur at low temperatures. As a result, heating sag, voids, reflowability are poor, and solder balls are likely to occur.
例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、酒石酸、リンゴ酸、ジグリコール酸等が挙げられる。好ましくはマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フタル酸が挙げられる。これらの中で二種以上を同時に含有してもよい。
好ましくは、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、及びマレイン酸の少なくとも1種である。これらのアミンは、2種以上組み合わせてもよい。
有機酸の含有量は、フラックスの全質量に対して0.3〜5質量%であることが好ましく、0.3〜4.1質量%であることがより好ましい。
Examples thereof include malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, maleic acid, tartaric acid, malic acid and diglycolic acid. Preferred are malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, maleic acid, and phthalic acid. Two or more of these may be contained at the same time.
Preferred is at least one of malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid and maleic acid. You may combine 2 or more types of these amines.
The content of the organic acid is preferably 0.3 to 5 mass% and more preferably 0.3 to 4.1 mass% with respect to the total mass of the flux.
(4) アミン:1〜3級アミン
本発明に係るフラックスは、加熱ダレを抑制するため、1〜3級アミンを含有する。
上述の低分子有機酸および1〜3級アミンのいずれか一方では低温での活性作用が発揮されず、加熱ダレが発生し、はんだ粉末の凝集性が劣る。このため、本発明では、上述の低分子有機酸と1〜3級アミンは必須の添加物質である。
(4) Amine: Primary to tertiary amine The flux according to the present invention contains a primary to tertiary amine in order to suppress heating sag.
At least one of the above-mentioned low molecular weight organic acid and primary to tertiary amine does not exhibit an active action at a low temperature, heat sagging occurs, and the cohesiveness of the solder powder is poor. Therefore, in the present invention, the above-mentioned low molecular weight organic acid and the primary to tertiary amines are essential addition substances.
本発明で用いるアミンは、低温域でのはんだ粉末表面の還元作用により、加熱ダレが抑制されるとともにはんだ粉末の凝集度合が劣化しないようにするため、各級に応じて所定の分子量であることが必要である。1級アミンである場合の分子量は80以下であり、好ましくは70以下である。アミンが2級アミンである場合の分子量は160以下である。アミンが3級アミンである場合の分子量は200以下である。 The amine used in the present invention has a predetermined molecular weight according to each grade in order to prevent heating sagging and prevent the degree of aggregation of the solder powder from deteriorating due to the reducing action of the solder powder surface in a low temperature range. is necessary. When it is a primary amine, its molecular weight is 80 or less, preferably 70 or less. When the amine is a secondary amine, the molecular weight is 160 or less. When the amine is a tertiary amine, the molecular weight is 200 or less.
第1級アミンとしては、例えば、モノアルキルアミン類[例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミンなどのアルキルアミンなど]、アルカノールアミン[例えば、モノエタノールアミン(2−アミノエチルアルコール)、モノプロパノールアミン、モノイソプロパノールアミンなど]、複数のアミノ基を持つアミン類[例えば、ジアミノプロパン、プロピレンジアミンなど]などが挙げられる。 Examples of primary amines include monoalkylamines [eg, alkylamines such as methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, etc.], alkanolamines [eg, monoethanolamine (2-aminoethyl alcohol), monopropanol]. Amine, monoisopropanolamine, etc.], amines having a plurality of amino groups [eg, diaminopropane, propylenediamine, etc.] and the like.
第2級アミンとしては、例えば、ジアルキルアミン類(例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミンなどのジアルキルアミンなど)、アルキルアルカノールアミン類(例えば、N−メチルエタノールアミンなどのN−C1−3アルキルモノアルカノールアミン)、ジアルカノールアミン(例えば、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミンなどのジアルカノールアミン)、アルキルシクロアルキルアミン類(例えば、メチルシクロヘキシルアミンなど)、アルキルアリールアミン類(例えば、N−メチルアニリンなど)、アルキルアラルキルアミン類(例えば、N−メチルベンジルアミンなど)、環状アミン類(例えば、ピロリジン、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン、モルホリンなどの5〜8員環状アミンなど)、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。 Examples of secondary amines include dialkylamines (eg, dialkylamines such as dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, diisopropylamine, dibutylamine, etc.), alkylalkanolamines (eg, N-methylethanolamine, etc.). N-C1-3 alkyl monoalkanolamine), dialkanolamine (for example, dialkanolamine such as diethanolamine, dipropanolamine, diisopropanolamine), alkylcycloalkylamines (for example, methylcyclohexylamine), alkylarylamine (Eg, N-methylaniline), alkylaralkylamines (eg, N-methylbenzylamine), cyclic amines (eg, pyrrolidine, piperidine, hexamethyleneimine, morpholine, and other 5- to 8-membered cyclic amines) ) And triethylenetetramine.
第3級アミンとしては、例えば、トリアルキルアミン類(例えば、ジメチルエチルアミン、ジエチルメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミンなどのトリアルキルアミンなど)、アルキルアルカノールアミン類[例えば、N−メチルジエタノールアミンなどのN−アルキルジアルカノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン(ジメチルアミノエタノール)、ジメチルアミノプロパノールなどのジアルキルモノアルカノールアミン]、トリアルカノールアミン(例えば、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどのトリアルカノールアミン)、シクロアルキルジアルキルアミン類(例えば、シクロヘキシルジメチルアミンなど)、ジアルキルアリールアミン類(例えば、N,N−ジメチルアニリンなど)、ジアルキルアラルキルアミン類(例えば、N,N−ジメチルベンジルアミンなど)、環状アミン類(例えば、ピリジン、ピコリン、キノリン、N−メチルピロリジン、N−メチルピペリジンなどの5〜8員環状アミンなど)などが挙げられる。
好ましくは、n−プロピルアミン、トリブチルアミン、モノエタノールアミン、及びトリエチレンテトラミンの少なくとも1種である。これらのアミンは、2種以上組み合わせてもよい。
Examples of the tertiary amine include trialkylamines (eg, dimethylethylamine, diethylmethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, and other trialkylamines), alkylalkanolamines [eg, N-methyldiethanolamine, etc. Such as N-alkyl dialkanol amine, N,N-dimethyl ethanol amine (dimethylamino ethanol), dialkyl monoalkanol amine such as dimethyl amino propanol], trialkanol amine (eg, triethanol amine, tripropanol amine, triisopropanol amine , Etc., cycloalkyldialkylamines (eg, cyclohexyldimethylamine, etc.), dialkylarylamines (eg, N,N-dimethylaniline, etc.), dialkylaralkylamines (eg, N,N-dimethylbenzyl, etc.) Amines), cyclic amines (for example, 5- to 8-membered cyclic amines such as pyridine, picoline, quinoline, N-methylpyrrolidine, N-methylpiperidine, etc.) and the like.
Preferred is at least one of n-propylamine, tributylamine, monoethanolamine, and triethylenetetramine. You may combine 2 or more types of these amines.
アミンの含有量は、フラックスの全質量に対して0.3〜2.0質量%である必要がある。アミンの含有量が0.3質量%未満であるとアミンを添加する効果が発揮され難く、一方、2.0質量%を超えると低温保存により析出物が発生する。アミンの含有量は、好ましくは0.3〜1.8質量%である。更に、低温保管時の析出物の生成抑制する観点から0.3〜0.9質量%であることが更に好ましい。 The content of the amine needs to be 0.3 to 2.0 mass% with respect to the total mass of the flux. If the content of amine is less than 0.3% by mass, the effect of adding amine is difficult to be exhibited, while if it exceeds 2.0% by mass, precipitates are generated due to low temperature storage. The content of amine is preferably 0.3 to 1.8% by mass. Further, it is more preferably 0.3 to 0.9 mass% from the viewpoint of suppressing the formation of precipitates during low temperature storage.
(3) 活性剤
本発明で用いる活性剤として、低分子有機酸やアミンハロゲン化水素酸塩、有機ハロゲン化合物が挙げられる。例えば、低分子有機酸としては、前述の有機酸に該当しないものが挙げられ、フタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸等が挙げられる。アミンハロゲン化水素酸塩のアミン化合物としては、前述のアミンに該当しないものが挙げられ、ジエチレンアミン、ジフェニルグアニジン、シクロヘキシルアミン、アニリンなどが挙げられ、ハロゲン化水素酸としては、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸が挙げられる。有機ハロゲン化合物としては、1−ブロモ−2−ブタノール、1−ブロモ−2−プロパノール、3−ブロモ−1−プロパノール、3−ブロモ−1,2−プロパンジオール、1,4−ジブロモ−2−ブタノール、1,3−ジブロモ−2−プロパノール、2,3−ジブロモ−1−プロパノール、2,3−ジブロモ−1,4−ブタンジオール、2,3−ジブロモ−2−ブテン−1,4−ジオール、トリアリルイソシアヌレート6臭化物等が挙げられる。これらの中で二種以上を同時に含有してもよい。
(3) Activator Examples of the activator used in the present invention include low molecular weight organic acids, amine hydrohalides, and organic halogen compounds. For example, examples of the low molecular weight organic acid include those that do not correspond to the above-mentioned organic acids, and examples thereof include phthalic acid, pimelic acid, suberic acid, and azelaic acid. Examples of the amine compound of the amine hydrohalide include those not corresponding to the above-mentioned amines, such as diethyleneamine, diphenylguanidine, cyclohexylamine, and aniline. Examples of the hydrohalic acid include hydrochloric acid and hydrogen bromide. Acid, hydroiodic acid are mentioned. Examples of the organic halogen compound include 1-bromo-2-butanol, 1-bromo-2-propanol, 3-bromo-1-propanol, 3-bromo-1,2-propanediol and 1,4-dibromo-2-butanol. , 1,3-dibromo-2-propanol, 2,3-dibromo-1-propanol, 2,3-dibromo-1,4-butanediol, 2,3-dibromo-2-butene-1,4-diol, Triallyl isocyanurate 6 bromide and the like can be mentioned. Two or more of these may be contained at the same time.
上記に記載した低分子有機酸に加え、他の有機酸を加えても良く、クエン酸、グリコール酸、サリチル酸、ピコリン酸、セバシン酸、テレフタル酸、ドデカン二酸、エイコサン二酸、パラヒドロキシフェニル酢酸、フェニルコハク酸、フマル酸、ラウリン酸、安息香酸、イソシアヌル酸トリス(2−カルボキシエチル)、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジエチルグルタル酸、2−キノリンカルボン酸、3−ヒドロキシ安息香酸、p−アニス酸、ステアリン酸、12−ヒドロキシステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸、トリマー酸、水添トリマー酸等を含有してもよい。
活性剤の含有量は、フラックスの全質量に対して0〜5質量%であることが好ましく、0〜2質量%であることがより好ましい。
In addition to the low molecular weight organic acids described above, other organic acids may be added, citric acid, glycolic acid, salicylic acid, picolinic acid, sebacic acid, terephthalic acid, dodecanedioic acid, eicosanedioic acid, parahydroxyphenylacetic acid. , Phenylsuccinic acid, fumaric acid, lauric acid, benzoic acid, isocyanuric acid tris(2-carboxyethyl), 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 2,2-bis(hydroxymethyl)propionic acid, 2,2-bis( (Hydroxymethyl)butanoic acid, 2,3-dihydroxybenzoic acid, 2,4-diethylglutaric acid, 2-quinolinecarboxylic acid, 3-hydroxybenzoic acid, p-anisic acid, stearic acid, 12-hydroxystearic acid, oleic acid , Linoleic acid, linolenic acid, dimer acid, hydrogenated dimer acid, trimer acid, hydrogenated trimer acid and the like may be contained.
The content of the activator is preferably 0 to 5 mass% and more preferably 0 to 2 mass% with respect to the total mass of the flux.
(4) チキソ剤
本発明で用いるチキソ剤は、例えば、ワックス系チキソ剤、アマイド系チキソ剤が挙げられる。ワックス系チキソ剤としては例えばヒマシ硬化油等が挙げられる。
(4) Thixotropic agent The thixotropic agent used in the present invention includes, for example, a wax type thixotropic agent and an amide type thixotropic agent. Examples of the wax thixotropic agent include castor hydrogenated oil and the like.
アマイド系チキソ剤としてはラウリン酸アマイド、パルミチン酸アマイド、ステアリン酸アマイド、ベヘン酸アマイド、ヒドロキシステアリン酸アマイド、飽和脂肪酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド、不飽和脂肪酸アマイド、p−トルエンメタンアマイド、芳香族アマイド、メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスラウリン酸アマイド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アマイド、飽和脂肪酸ビスアマイド、メチレンビスオレイン酸アマイド、不飽和脂肪酸ビスアマイド、m−キシリレンビスステアリン酸アマイド、芳香族ビスアマイド、飽和脂肪酸ポリアマイド、不飽和脂肪酸ポリアマイド、芳香族ポリアマイド、置換アマイド、メチロールステアリン酸アマイド、メチロールアマイド、脂肪酸エステルアマイド等が挙げられる。これらの中で二種以上を同時に含有してもよい。
チキソ剤の含有量は、フラックスの全質量に対して1〜10質量%であることが好ましく、5〜7質量%であることがより好ましい。
As the amide thixotropic agent, lauric acid amide, palmitic acid amide, stearic acid amide, behenic acid amide, hydroxystearic acid amide, saturated fatty acid amide, oleic acid amide, erucic acid amide, unsaturated fatty acid amide, p-toluenemethane amide, Aromatic Amide, Methylenebisstearic Acid Amide, Ethylenebislauric Acid Amide, Ethylenebishydroxystearic Acid Amide, Saturated Fatty Acid Bisamide, Methylenebisoleic Acid Amide, Unsaturated Fatty Acid Bisamide, m-Xylylenebisstearic Acid Amide, Aromatic Bisamide , Saturated fatty acid polyamide, unsaturated fatty acid polyamide, aromatic polyamide, substituted amide, methylol stearic acid amide, methylol amide, fatty acid ester amide and the like. Two or more of these may be contained at the same time.
The content of the thixotropic agent is preferably 1 to 10 mass% and more preferably 5 to 7 mass% with respect to the total mass of the flux.
2. ソルダペースト
本発明に係るソルダペーストは、上記フラックスとはんだ粉末とを含有する。
ソルダペースト中のフラックスの含有量は、ソルダペーストの全質量に対して8〜20質量%であることが好ましく、8〜15質量%であることがより好ましい。この範囲であると、はんだ粉末に起因する増粘抑制効果が十分に発揮される。
2. Solder Paste The solder paste according to the present invention contains the above flux and solder powder.
The content of the flux in the solder paste is preferably 8 to 20% by mass, more preferably 8 to 15% by mass, based on the total mass of the solder paste. Within this range, the thickening suppressing effect due to the solder powder is sufficiently exhibited.
はんだ粉末は、Sn−Pb系はんだ粉末、Sn−3Ag−0.5Cuなどの鉛フリーはんだ粉末のいずれであってもよい。はんだ粉末の粒径は、10〜50μmが好ましい。 The solder powder may be any of Sn-Pb-based solder powder and lead-free solder powder such as Sn-3Ag-0.5Cu. The particle size of the solder powder is preferably 10 to 50 μm.
本発明に係るソルダペーストは、当業界で一般的な方法により製造される。まず、はんだ粉末の製造は、溶融させたはんだ材料を滴下して粒子を得る滴下法や遠心噴霧する噴霧法、バルクのはんだ材料を粉砕する方法等、公知の方法を採用することができる。滴下法や噴霧法において、滴下や噴霧は、粒子状とするために不活性雰囲気や溶媒中で行うことが好ましい。そして、上記各成分を加熱混合してフラックスを調製し、フラックス中に上記はんだ粉末を導入し、攪拌、混合して製造することができる。 The solder paste according to the present invention is manufactured by a method commonly used in the art. First, in the production of solder powder, a known method such as a dropping method of dropping a molten solder material to obtain particles, a spraying method of centrifugal spraying, or a method of pulverizing a bulk solder material can be adopted. In the dropping method or the spraying method, the dropping or the spraying is preferably performed in an inert atmosphere or a solvent in order to form particles. Then, the above components can be heated and mixed to prepare a flux, and the solder powder can be introduced into the flux, stirred and mixed to manufacture.
本発明を以下の実施例により説明するが、本発明が以下の実施例に限定されることはない。実施例中、「%」は特に指定しない限り「質量%」である。また、はんだ粉末の合金組成の数字は質量%での含有量を意味する。 The present invention will be described with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples. In the examples, “%” is “mass %” unless otherwise specified. Moreover, the number of the alloy composition of the solder powder means the content in mass %.
合金組成がPb−63Snであり、粒径が20〜38μmのはんだ粉末を用意した。表1に示すように調整したフラックスとはんだ粉末とを混合してソルダペーストを作製した。表1に示す数値は「質量%」である。フラックスとはんだ粉末との質量比は、フラックス:はんだ粉末=10:90である。各ソルダペーストについて、加熱ダレ、リフロー性、はんだ粉末の凝集状態、ボイド率、および析出物の有無、を評価した。詳細は以下のとおりである。 A solder powder having an alloy composition of Pb-63Sn and a particle size of 20 to 38 μm was prepared. A flux prepared as shown in Table 1 was mixed with solder powder to prepare a solder paste. The numerical values shown in Table 1 are "mass %". The mass ratio of the flux to the solder powder is flux:solder powder=10:90. With respect to each solder paste, heating sag, reflowability, agglomeration state of solder powder, void rate, and presence/absence of precipitates were evaluated. Details are as follows.
・加熱ダレ
JIS Z 3284−3(2014)図6に記載の所定のパターンでソルダペースト印刷部が形成されたステンレス製メタルマスクを使用して銅板にソルダペーストを印刷し、メタルマスクを取り除いた後、150℃/10minの加熱処理を行いソルダペーストの加熱ダレ性を数値化した。メタルマスクの厚みは0.2mm、ソルダペースト印刷部は四角形の開口で、大きさは3.0×1.5mmとなっている。ソルダペースト印刷部は、同じ大きさの複数の開口が間隔を異ならせて並び、開口の間隔Lは0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mmとした。
-Heating sag JIS Z 3284-3 (2014) After the solder paste is printed on a copper plate using a stainless metal mask having a solder paste printing part formed in a predetermined pattern shown in FIG. 6, and after removing the metal mask The heating sag property of the solder paste was quantified by performing heat treatment at 150° C./10 min. The metal mask has a thickness of 0.2 mm, the solder paste printing portion has a square opening, and the size is 3.0×1.5 mm. In the solder paste printing section, a plurality of openings of the same size are arranged at different intervals, and the intervals L of the openings are 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm, It was 0.8 mm, 0.9 mm, and 1.0 mm.
間口の間隔Lが0.2mmで短絡が発生していない場合は「◎」、間口の間隔Lが0.3〜0.4mmで短絡が発生しない場合は「〇」、間口の間隔Lが0.5mm以上で短絡が発生している場合は「×」と評価した。「◎」および「〇」が実用上問題ない程度であることを表す。 When the frontage gap L is 0.2 mm and no short circuit has occurred, “◎”; when the frontage gap L is 0.3 to 0.4 mm and no short circuit occurs, “◯”; When a short circuit occurred at 0.5 mm or more, it was evaluated as "x". "○" and "○" indicate that there was no problem in practical use.
・リフロー性
開口径が500μm、厚さが150μmのメタルマスクを使用して銅板にソルダペーストを印刷し、リフロー炉でソルダペーストを溶解させて試験片とした。リフローは、プリヒートが150〜180℃で80秒間保持した後、220℃以上で40秒間保持する条件で行った。ピーク温度は240℃である。リフロー後のはんだを倍率30倍の実体顕微鏡で観察した。はんだがランドに均一にぬれて光沢があり、ソルダボールの発生がほとんどない場合は「◎」、はんだがランド均一にぬれて光沢があるが、ソルダボールが発生している場合は「〇」、はんだがぬれず、はんだ粉末が未溶融のまま残っている場合は「×」とした。「◎」および「〇」が実用上問題ない程度であることを表す。
-Reflow property A solder mask was printed on a copper plate using a metal mask having an opening diameter of 500 μm and a thickness of 150 μm, and the solder paste was melted in a reflow furnace to prepare a test piece. The reflow was performed under the condition that the preheat was maintained at 150 to 180° C. for 80 seconds and then maintained at 220° C. or higher for 40 seconds. The peak temperature is 240°C. The solder after reflow was observed with a stereoscopic microscope at a magnification of 30 times. "◎" when the solder is evenly wet to the land and there is almost no generation of solder balls, "○" when the solder is evenly wet to the land but there is solder balls, "○", When the solder did not get wet and the solder powder remained unmelted, it was marked with "x". "○" and "○" indicate that there was no problem in practical use.
・はんだ粉末の凝集状態(はんだボール試験)
JIS Z 3284−4(2014)のソルダボール試験に従った。はんだの凝集度合が「1」または「2」の場合は「◎」、はんだの凝集度合が「3」の場合は「〇」、はんだの凝集度合が「4」または「5」の場合は「×」とした。
・Agglomeration state of solder powder (solder ball test)
The solder ball test of JIS Z 3284-4 (2014) was followed. "⊚" when the solder cohesion degree is "1" or "2", "○" when the solder cohesion degree is "3", and "O" when the solder cohesion degree is "4" or "5"X".
・ボイド率
10mm角の銅パッドを備えるプリント基板に、マスク厚が150μmのメタルマスクを使用して銅パッドにソルダペーストを10mm角で印刷し、8mm角のSiチップを塗布後のペースト上に載置した後、リフロー炉でソルダペーストを溶解させて試験片とした。リフローは、プリヒートが150〜180℃で80秒間保持した後、220℃以上で40秒間保持する条件で行った。ピーク温度は240℃とした。その後、X線検査装置を用いて、リフロー後におけるボイドの発生の確認を行った。X線の倍率を7倍とし、画像処理ソフトによりボイド率の測定を行った。ボイド率が15%以下である場合は「◎」、ボイド率が15%超30%以下である場合は「〇」、ボイド率が30%を超える場合は「×」とした。
・Void ratio: On a printed circuit board with a copper pad of 10 mm square, use a metal mask with a mask thickness of 150 μm to print solder paste on the copper pad in a 10 mm square, and place an 8 mm square Si chip on the paste after application. After placing, the solder paste was melted in a reflow furnace to prepare a test piece. The reflow was performed under the condition that the preheat was maintained at 150 to 180° C. for 80 seconds and then maintained at 220° C. or higher for 40 seconds. The peak temperature was 240°C. After that, the generation of voids after reflow was confirmed using an X-ray inspection apparatus. The X-ray magnification was set to 7 and the void ratio was measured by image processing software. When the void rate was 15% or less, “⊚” was given, when the void rate was more than 15% and 30% or less, “◯” was given, and when the void rate exceeded 30%, it was given as “x”.
・析出物の有無
フラックスを24時間冷蔵保存した。フラックス中の析出物の有無を目視にて確認した。析出物がなかった場合は「○」、析出物があった場合には「×」とした。
評価した結果を表1に示す。
-Presence or absence of precipitate The flux was refrigerated for 24 hours. The presence or absence of precipitates in the flux was visually confirmed. When there was no precipitate, it was marked with "O", and when there was precipitate, it was marked with "X".
The evaluation results are shown in Table 1.
表1に示すように、実施例1〜13では、いずれも本発明の要件をすべて満たすことがわかった。 As shown in Table 1, it was found that all of Examples 1 to 13 satisfy all the requirements of the present invention.
これに対して、比較例1は、アミンおよび低分子有機酸を含有しないため、加熱ダレが発生し、はんだ粉末の凝集度合が劣り、ボイド率が高い結果となった。比較例2および比較例3は、アミンを含有しないため、加熱ダレが発生し、はんだ粉末の凝集度合いが劣った。比較例4は、低分子有機酸を含有しないため、加熱ダレが発生し、はんだ粉末の凝集度合が劣った。比較例5は、アミンの含有量が多すぎるために析出物が発生した。比較例6は、分子量が80を超える1級アミンを用いているために加熱ダレが発生し、はんだ粉末の凝集度合いが劣った。
On the other hand, in Comparative Example 1, since the amine and the low-molecular organic acid were not contained, heating sagging occurred, the degree of agglomeration of the solder powder was poor, and the void ratio was high. Since Comparative Examples 2 and 3 did not contain amine, heat sagging occurred and the degree of aggregation of the solder powder was poor. In Comparative Example 4, since the low molecular organic acid was not contained, heating sagging occurred and the degree of aggregation of the solder powder was poor. In Comparative Example 5, a precipitate was generated because the content of the amine was too large. In Comparative Example 6, since the primary amine having a molecular weight of more than 80 was used, heating sagging occurred and the degree of aggregation of the solder powder was poor.
Claims (5)
前記有機酸は、炭素数が3〜6である2塩基のカルボン酸であり、
前記アミンは1〜3級アミンであり、前記アミンが1級アミンである場合の分子量は80以下であり、前記アミンが2級アミンである場合の分子量は160以下であり、前記アミンが3級アミンである場合の分子量は200以下であり、前記アミンの含有量は前記フラックスの全質量に対して0.3〜2.0%であることを特徴とするフラックス。 A flux containing rosin, solvent, organic acid, and amine,
The organic acid is a carboxylic acid having 2 bases a carbon number of 3-6,
The amine is a primary to tertiary amine, the molecular weight when the amine is a primary amine is 80 or less, the molecular weight when the amine is a secondary amine is 160 or less, the amine is a tertiary amine. A flux having a molecular weight of 200 or less when it is an amine, and the content of the amine is 0.3 to 2.0% with respect to the total mass of the flux.
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