JPH07251290A - Indium based solder paste - Google Patents
Indium based solder pasteInfo
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- JPH07251290A JPH07251290A JP4456894A JP4456894A JPH07251290A JP H07251290 A JPH07251290 A JP H07251290A JP 4456894 A JP4456894 A JP 4456894A JP 4456894 A JP4456894 A JP 4456894A JP H07251290 A JPH07251290 A JP H07251290A
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- indium
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は棚置き寿命（Shelf-lif
e) を向上したインジウム(In)はんだペーストに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention has a shelf life (Shelf-lif
The invention relates to indium (In) solder paste with improved e).
【０００２】半導体部品は他の回路部品に較べて熱の影
響を受け易いことから回路基板への装着に当たっても加
熱による劣化を抑制するために色々な工夫が施されてい
る。すなわち、部品の装着や部品間の回路接続には一般
にはんだが使用され、この材料として鉛（Pb) と錫(Sn)
の合金であるPb-63 ％Sn( 融点183 ℃) が使用されるこ
とが多いが、半導体部品用のはんだとしてIn( 融点156.
6 ℃) やIn合金例えばIn-48 ％Sn( 融点117 ℃) が使用
されることが多い。Since semiconductor parts are more susceptible to heat than other circuit parts, various measures have been taken to suppress deterioration due to heating even when mounted on a circuit board. That is, solder is generally used for mounting components and connecting circuits between components, and lead (Pb) and tin (Sn) are used as the materials.
The alloy of Pb-63% Sn (melting point 183 ℃) is often used, but In (melting point 156.
6 ° C.) and In alloys such as In-48% Sn (melting point 117 ° C.) are often used.
【０００３】こゝで、Inが用いられる理由は融点が低
く、また、相変態をもたないからであり、はんだ金属と
してそのまゝ使用される場合もあるが、リフローソルダ
ーリングなどの目的に便利なように、はんだ粉末とフラ
ックスビヒクルとを混合したはんだペーストが使用され
ている。The reason why In is used here is that it has a low melting point and does not have a phase transformation, and it may be used as it is as a solder metal, but it is used for the purpose of reflow soldering or the like. For convenience, a solder paste in which a solder powder and a flux vehicle are mixed is used.
【０００４】[0004]
【従来の技術】はんだペーストははんだ金属粉末とフラ
ックスビヒクルとを約９：１の比率で混練して形成され
ているが、こゝで、フラックスビヒクルはロジン（Rosi
n), 増粘剤, 酸化防止剤, 活性剤および溶剤などより形
成されている。2. Description of the Related Art A solder paste is formed by kneading a solder metal powder and a flux vehicle in a ratio of about 9: 1. Here, the flux vehicle is a rosin (Rosi).
n), thickener, antioxidant, activator and solvent.
【０００５】こゝで、Inはんだペーストを使用すると20
0 ℃以下の低温でリフローソルダーリングを行なうこと
ができ、半導体部品の特性劣化を抑制できることから有
効なはんだペーストと思われているが、ペーストの使用
可能期間である棚置き寿命（Shelf-life) が著しく短い
ことが問題であった。If you use In solder paste,
It is considered to be an effective solder paste because it can perform reflow soldering at a low temperature of 0 ° C or less and can suppress the deterioration of the characteristics of semiconductor parts. However, the shelf life, which is the usable life of the paste (Shelf-life) The problem was that was extremely short.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】半導体デバイスには加
熱により特性の劣化するなど耐熱性の劣るものが多い、
例えば、撮像素子と光電変換素子との組合せよりなるデ
バイスはこれに相当し、Inよりなるバンプを用いて両者
の回路接続が行なわれている。Many semiconductor devices have inferior heat resistance, such as deterioration in characteristics due to heating.
For example, a device including a combination of an image sensor and a photoelectric conversion element corresponds to this, and bumps made of In are used to connect both circuits.
【０００７】然し、アルミナなどよりなる回路基板に複
数の半導体デバイスを搭載する方法としては、はんだペ
ーストを接着面に塗布してトンネル炉を通すリフローソ
ルダーリングが最も量産に適している。However, as a method of mounting a plurality of semiconductor devices on a circuit board made of alumina or the like, the reflow soldering method in which a solder paste is applied to the bonding surface and passed through a tunnel furnace is most suitable for mass production.
【０００８】然し、Inはんだペーストは棚置き寿命が著
しく短く、直ちにペーストの硬化が始まるためにこのよ
うな目的に使用できない。そこで、この改善が課題であ
る。However, the In solder paste has a remarkably short shelf life and cannot be used for such a purpose because the paste begins to harden immediately. Therefore, this improvement is an issue.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の課題はフラックス
ビヒクルを形成するロジンとして酸価が40以下のものを
使用することを特徴としてInはんだペーストを形成する
ことにより解決することができる。The above problems can be solved by forming an In solder paste, which is characterized in that a rosin forming a flux vehicle having an acid value of 40 or less is used.
【００１０】[0010]
【作用】発明者等はInはんだペーストの棚置き寿命が著
しく短い原因について研究し、Inがハロゲン系活性剤の
存在の下でカルボン酸と反応してカルボン酸インジウム
塩を形成することによりペーストの硬化が生ずることが
判った。[Function] The inventors have studied the cause of the shelf life of the In solder paste being extremely short, and by reacting In with a carboxylic acid in the presence of a halogen-based activator to form an indium carboxylate salt, the paste It was found that curing occurred.
【００１１】こゝで、はんだ付けを行なうに当たっては
対象とする金属の表面に存在する酸化皮膜を除去するた
めと、はんだ粉末の表面に存在する酸化皮膜を除去する
ためにペーストの構成剤としてハロゲン系活性剤例えば
アミンハロゲン化水素酸が添加されているが、このハロ
ゲン系活性剤がIn粉末上に存在する酸化皮膜と反応して
除去されるとInが非常に活性となり、周囲にカルボン酸
が存在すると容易に反応してカルボン酸インジウム塩が
形成されることが判った。In soldering, halogen is used as a constituent of the paste in order to remove the oxide film existing on the surface of the target metal and to remove the oxide film existing on the surface of the solder powder. Although a system activator such as an amine hydrohalic acid has been added, when this halogen-based activator reacts with the oxide film present on the In powder and is removed, In becomes very active and carboxylic acid is It has been found that when present, it reacts readily to form an indium carboxylic acid salt.
【００１２】こゝでカルボン酸はロジンの中に存在する
ことから、発明者等はこのロジン中のカルボン酸がInと
反応すると推定した。図１はこれを証明するもので、プ
ロトン核磁気共鳴（Ｈ+ −ＮＭＲ）を用いてロジン中に
含まれるカルボキシル基の挙動を調べたものであり、横
軸には共鳴波長（ppm)を、また、縦軸には共鳴強度をと
ってある。Since the carboxylic acid is present in the rosin, the inventors presumed that the carboxylic acid in the rosin reacts with In. FIG. 1 is a proof of this, in which the behavior of the carboxyl group contained in the rosin was investigated using proton nuclear magnetic resonance (H + -NMR), and the horizontal axis represents the resonance wavelength (ppm). The vertical axis represents the resonance intensity.
【００１３】すなわち、上段はロジンについての共鳴吸
収を示すもので矢印はカルボキシル基の共鳴ピークを示
しており、10〜13ppm の位置に存在する。次に、中段は
フラックスビヒクルについてのもので、カルボキシル基
の共鳴ピークは６〜８ppm に移行しており、このこと
は、ロジンのカルボキシル基が活性剤と反応しているこ
とを示しており、また、下段は硬化したはんだペースト
についてのもので、カルボキシル基の共鳴ピークは５〜
７ppm に移行しており、ロジンのカルボキシル基がInと
反応したためと考えられる。That is, the upper part shows the resonance absorption of rosin, and the arrow shows the resonance peak of the carboxyl group, which exists at the position of 10 to 13 ppm. Next, the middle row is for the flux vehicle, and the resonance peak of the carboxyl group shifts to 6 to 8 ppm, which indicates that the carboxyl group of rosin reacts with the activator. , The lower part is for the cured solder paste, and the resonance peak of the carboxyl group is 5
It has been shifted to 7 ppm, and it is considered that the carboxyl group of rosin reacted with In.
【００１４】こゝで、ロジンのカルボキシル基と活性剤
との反応を無くするために活性剤として有機酸を用いて
はんだペーストを形成すると、有機酸はカルボキシル基
を有することから、カルボン酸インジウム塩を形成し硬
化が促進された。Here, when a solder paste is formed by using an organic acid as an activator in order to eliminate the reaction between the carboxyl group of rosin and the activator, since the organic acid has a carboxyl group, indium carboxylic acid salt is used. Was formed and curing was accelerated.
【００１５】そこで、本発明はカルボキシル基の含有量
を減らしたロジン、すなわち酸価（Acid value）を低く
したロジン、具体的にはカルボシキ基をエステル化した
ロジンを使用してはんだペーストを形成するものであ
る。こゝで、酸価とは油脂類１ｇ中に含まれる遊離脂肪
酸を中和するのに必要な水酸化カリウム（ＫＯＨ）のmg
数である。Therefore, the present invention uses a rosin having a reduced content of carboxyl groups, that is, a rosin having a low acid value, specifically, a rosin having an esterified carboxyl group to form a solder paste. It is a thing. Here, acid value means mg of potassium hydroxide (KOH) necessary to neutralize free fatty acids contained in 1 g of oils and fats.
Is a number.
【００１６】次に、発明者等の実験によると酸価が40以
下のロジンを使用することによりペーストの硬化を抑制
することができたが、かゝるロジンを入手するには酸価
を指定して購入してもよいし、また、ロジンを購入した
後、エステル化して酸価を調整して使用してもよい。Next, according to the experiments of the inventors, it was possible to suppress the hardening of the paste by using a rosin having an acid value of 40 or less. However, in order to obtain such rosin, the acid value was specified. Alternatively, after the rosin is purchased, it may be esterified to adjust the acid value and then used.
【００１７】[0017]
【実施例】実施例：試作したフラックスビヒクルの組成
は次の通りである。 ロジン ： エステル化ロジン( 酸価32.9) ・・・・・・・・・・・60ｇ 増粘剤 ： 硬化ひまし油 ・・・・・・・・・・・1.0 ｇ 酸化防止剤：ブチルヒドロキシトルエン ・・・・・・・・・・・1.0 ｇ 〃 ：t-ブチルヒドロキノン ・・・・・・・・・・・1.0 ｇ 活性剤 ： 臭化水素酸2-アミノエチルブロミド ・・・・・・・0.2wt ％Br 溶剤 ： ジエチレングリコールモノブチルエーテル ・・・・・・36ｇ ロジンを溶剤で溶解した後、上記の添加剤を加え、よく
混練してフラックスビヒクルを作り、次に、In-48 ％Sn
合金粉末( 粒径20〜45μm ) とフラックスビヒクルとを
９：１の重量比で混練してはんだペーストを作った。EXAMPLES Example: The composition of the prototype flux vehicle is as follows. Rosin: Esterified rosin (acid value 32.9) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 60g Thickener: Hardened castor oil ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1.0g Antioxidant: Butylhydroxytoluene ・ ・・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1.0 g 〃: t-Butylhydroquinone ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1.0 g Activator ： 2-aminoethyl bromide hydrobromide ・ ・ ・ 0.2 wt% Br Solvent: Diethylene glycol monobutyl ether ··· 36 g After dissolving rosin in the solvent, add the above additives and knead well to make a flux vehicle, then In-48% Sn
The alloy powder (particle size: 20 to 45 μm) and the flux vehicle were kneaded at a weight ratio of 9: 1 to prepare a solder paste.
【００１８】次に、棚置き寿命を評価するため、はんだ
ペーストを室温で密閉して静置し、状態変化を調べたと
ころ、２週間後においても初期の状態を保持しており、
印刷が可能であった。また、はんだ付け性をみるために
金（Au) の蒸着膜を形成してあるガラス基板の上にはん
だペーストを置き、不活性ガス（弗化炭素, 商品名ガル
デン) 雰囲気中で155 ℃に加熱して拡がり状態を観察し
た。その結果、はんだは一様に拡がっており、はんだボ
ールの発生は認められなかった。 比較例：試作したフラックスビヒクルの組成は次の通り
である。 ロジン ： 市販のロジン( 酸価約170) ・・・・・・・・・・・60ｇ 増粘剤 ： 硬化ひまし油 ・・・・・・・・・・・1.0 ｇ 酸化防止剤：ブチルヒドロキシトルエン ・・・・・・・・・・・1.0 ｇ 〃 ：t-ブチルヒドロキノン ・・・・・・・・・・・1.0 ｇ 活性剤 ： 臭化水素酸2-アミノエチルブロミド ・・・・・・・0.2wt ％Br 溶剤 ： ジエチレングリコールモノブチルエーテル ・・・・・・36ｇ ロジンを溶剤で溶解した後、上記の添加剤を加え、よく
混練してフラックスビヒクルを作り、次に、In-48 ％Sn
合金粉末( 粒径20〜45μm ) とフラックスビヒクルとを
９：１の重量比で混練してはんだペーストを作った。Next, in order to evaluate shelf life, the solder paste was hermetically sealed at room temperature and allowed to stand, and the state change was examined. The initial state was maintained even after 2 weeks.
It was possible to print. To check the solderability, place the solder paste on a glass substrate on which a gold (Au) vapor deposition film has been formed, and heat it to 155 ° C in an inert gas (carbon fluoride, trade name Galden) atmosphere. Then, the spread state was observed. As a result, the solder was spread uniformly, and no generation of solder balls was observed. Comparative Example: The composition of the prototype flux vehicle is as follows. Rosin: Commercially available rosin (acid value approx. 170) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 60g Thickener: Hardened castor oil ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1.0g Antioxidant: Butylhydroxytoluene ・・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1.0 g 〃: t-butylhydroquinone ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1.0 g Activator ： 2-aminoethyl bromide hydrobromide ・ ・ ・ ・0.2wt% Br solvent ： Diethylene glycol monobutyl ether ・ ・ ・ ・ ・ ・ 36g After dissolving rosin in the solvent, add the above additives and knead well to make a flux vehicle, then In-48% Sn
The alloy powder (particle size: 20 to 45 μm) and the flux vehicle were kneaded at a weight ratio of 9: 1 to prepare a solder paste.
【００１９】次に、棚置き寿命を評価するため、はんだ
ペーストを室温で密閉して静置し状態変化を調べたとこ
ろ、作製後２時間でペーストが硬化し印刷不可能になっ
た。また、はんだ付け性をみるために金（Au) の蒸着膜
を形成してあるガラス基板の上にはんだペーストを置
き、不活性ガス（弗化炭素, 商品名ガルデン) 雰囲気中
で155 ℃に加熱して拡がり状態を観察した。その結果、
顕著なはんだボールの発生が認められた。Next, in order to evaluate shelf life, the solder paste was sealed at room temperature and allowed to stand still, and the state change was examined. The paste hardened within 2 hours after preparation and printing became impossible. To check the solderability, place the solder paste on a glass substrate on which a gold (Au) vapor deposition film has been formed, and heat it to 155 ° C in an inert gas (carbon fluoride, trade name Galden) atmosphere. Then, the spread state was observed. as a result,
Remarkable solder ball generation was observed.
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明の実施によりInはんだペーストに
ついても従来のPb-63 ％Snペーストと同様に棚置き寿命
の長いペーストを作ることができ、これにより半導体デ
バイスのリフローソルダーリング工程の効率を向上する
ことができる。By implementing the present invention, it is possible to make a paste having a long shelf life as the In solder paste as well as the conventional Pb-63% Sn paste, thereby improving the efficiency of the reflow soldering process of the semiconductor device. Can be improved.
【図１】 Ｈ+ −ＮＭＲによるはんだペーストの分析結
果である。FIG. 1 is an analysis result of a solder paste by H + -NMR.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北嶋 雅之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 竹居 成和 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masayuki Kitajima Masayuki Kitajima 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited Fujitsu Limited (72) Inventor Shigekazu Takei 1015, Kamedotachu, Nakahara-ku, Kawasaki, Kanagawa Prefecture Fujitsu Limited
Claims (1)
る金属粉末とフラックスビヒクルとを混練してなるはん
だペーストにおいて、 前記フラックスビヒクルを形成するロジンとして酸価が
40以下のものを使用することを特徴とするインジウムは
んだペースト。1. A solder paste prepared by kneading a metal powder made of indium or an indium alloy and a flux vehicle, wherein the rosin forming the flux vehicle has an acid value of
Indium solder paste characterized by using 40 or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4456894A JPH07251290A (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Indium based solder paste |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4456894A JPH07251290A (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Indium based solder paste |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07251290A true JPH07251290A (en) | 1995-10-03 |
Family
ID=12695113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4456894A Withdrawn JPH07251290A (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Indium based solder paste |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07251290A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001039922A1 (en) * | 1999-12-03 | 2001-06-07 | Fry's Metals, Inc. D.B.A. Alpha Metals, Inc. | Soldering flux |
| JP2021049581A (en) * | 2019-09-20 | 2021-04-01 | 株式会社タムラ製作所 | Solder composition and electronic substrate |
| CN113809481A (en) * | 2021-09-07 | 2021-12-17 | 厦门海辰新能源科技有限公司 | Negative pole column disc, lithium ion battery and welding method of lithium battery |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP4456894A patent/JPH07251290A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001039922A1 (en) * | 1999-12-03 | 2001-06-07 | Fry's Metals, Inc. D.B.A. Alpha Metals, Inc. | Soldering flux |
| JP2021049581A (en) * | 2019-09-20 | 2021-04-01 | 株式会社タムラ製作所 | Solder composition and electronic substrate |
| CN113809481A (en) * | 2021-09-07 | 2021-12-17 | 厦门海辰新能源科技有限公司 | Negative pole column disc, lithium ion battery and welding method of lithium battery |
| CN113809481B (en) * | 2021-09-07 | 2023-01-24 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | Negative pole column disc, lithium ion battery and welding method of lithium battery |
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