JPH10175093A - はんだペースト - Google Patents
はんだペーストInfo
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- JPH10175093A JPH10175093A JP23907897A JP23907897A JPH10175093A JP H10175093 A JPH10175093 A JP H10175093A JP 23907897 A JP23907897 A JP 23907897A JP 23907897 A JP23907897 A JP 23907897A JP H10175093 A JPH10175093 A JP H10175093A
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Abstract
剤としての性能を維持しており、リフロー条件で分解し
てはんだ濡れ性の良い状態とすることができるフラック
ス組成物を用いたはんだペーストの提供。 【解決手段】 活性剤として、炭素数が10以上のアル
キル鎖を持った置換基を有するベンジル化合物のハロゲ
ン化物、炭素数が10以上のアルキル鎖を有する脂肪族
化合物または脂環式化合物の1分子中に4個以上のハロ
ゲンを含むポリハロゲン化合物を配合したフラックス組
成物を使用したはんだペースト。
Description
おけるフラックス組成物に配合する活性剤として、リフ
ローするまでは分解が抑制された有機ハロゲン化合物か
らなる活性剤に関するものである。さらに具体的には配
合された有機ハロゲン化合物が、製造後使用するまでの
保存中にはんだ金属粒子と反応することなく長期間にわ
たり安定であり、フラックス中の活性剤性能が劣化する
ことのないはんだペーストを提供しようとするものであ
る。
業において電子部品を基板に表面実装するために用いら
れている。特にはんだペーストはその印刷適性、粘着性
のため、自動化に適しており近年その使用量が増大して
いる。このエレクトロニクス産業に用いられるはんだペ
ーストは、典型的には10〜70μmのはんだ粉末、ロ
ジンまたはそれに代わる樹脂成分、活性剤として有機酸
および/またはアミンのハロゲン化水素酸塩、印刷性向
上のためのチクソトロピック剤および溶剤その他を含む
のが普通である。一般に、はんだペーストはプリント基
板の上にスクリーン印刷または場合によってはディスペ
ンサーにより塗布される。その後部品が搭載され、はん
だペーストがリフローされる。リフローとは部品が搭載
された基板を予熱、その後はんだペーストを融解温度以
上に加熱し部品の接合を行う一連の操作を言う。
しくなりつつあり、特に経済性追求のために、また重金
属含有廃液の排出をを避けるためにリフロー後に洗浄を
行わない、無洗浄対応のはんだペーストが要求されてい
る。無洗浄であると当初にフラックス中に含まれる材料
がリフローによって一部は飛散するが、かなりの部分が
残留することが予想され、この残留フラックス成分が腐
食性のある化合物を含有している時は製品の長期信頼性
に問題が残る。特に活性剤として用いられる有機酸また
はアミンのハロゲン化水素酸塩はイオン性のため問題が
大きいが、極端に添加量を低減すればはんだペーストの
活性、すなわち接合部に対するはんだ濡れ性が徐々に低
下し、接合の信頼性に不安を残すことになる。そこでリ
フロー後無洗浄での腐食性を低減するため、イオン性を
持たずにリフロー温度で分解性を持った有機ハロゲン化
合物を加えることでこの問題を解決する提案がなされ、
特公昭56−32079、特開平3−106594、特
公平4−59079などに有効な有機ハロゲン化合物が
開示されている。しかしこれらの化合物の内、リフロー
時に分解性が高く濡れ活性の良いものは、使用時に初め
てはんだと接触するフラックスとしては使用可能であっ
ても、はんだペーストとして使用すると、はんだ金属と
の共存下では保存中においても分解が促進され、結果と
して大量のイオン性ハロゲンが生成し、無洗浄下での使
用ではイオンマイグレーション、高温多湿条件下での絶
縁抵抗不良等の長期信頼性に不安を残す結果を招来して
いた。
ン化合物を用いて、はんだ金属との共存下で保存中には
分解せず、フラックス組成物の活性剤としての性能を維
持してイオン性のハロゲンを生成せず、リフロー条件で
充分分解してはんだ濡れ性の良い状態にすることができ
るフラックス組成物を用いたはんだペーストを開発する
ことを目的とする。
を解決するべく鋭意検討した結果、それには特定の有機
ハロゲン化合物が該当することを見だした。即ち、
(1) 活性剤として、炭素数が10以上のアルキル鎖
を持った置換基を有するベンジル化合物のハロゲン化物
を配合したフラックス組成物を使用したことを特徴とす
るはんだペースト、(2) 炭素数が10以上のアルキ
ル鎖を持った置換基が、直接あるいは酸素または窒素を
介してベンジル基に結合しているベンジル化合物のハロ
ゲン化物である前記(1)記載のはんだペースト、
(3) 活性剤として、塩素換算量で0.02〜2.0
重量%の、炭素数が10以上のアルキル鎖を持った置換
基を有するベンジル化合物のハロゲン化物を配合したフ
ラックス組成物である前記(1)または(2)記載のは
んだペースト、(4) 活性剤として炭素数が10以上
のアルキル鎖を有する脂肪族化合物または脂環式化合物
の1分子中に、4個以上のハロゲンを含むポリハロゲン
化合物を配合したフラックス組成物を使用したことを特
徴とするはんだペースト、(5) 活性剤として、塩素
換算量で0.02〜2.0重量%の、炭素数が10以上
のアルキル鎖を有する脂肪族化合物または脂環式化合物
の一分子中に、4個以上のハロゲンを含むポリハロゲン
化合物を配合したフラックス組成物である前記(4)記
載のはんだペースト、及び(6) はんだ粉末83〜9
4重量部に、前記(1)及び/または(4)記載のフラ
ックス組成物17〜6重量部(合計100重量部)を配
合したはんだペースト、を開発することにより上記の目
的を達成した。
は、一般にはんだ粉末に対し、ロジンまたは合成樹脂系
の粘着剤、活性剤として有機酸および/または各種アミ
ンのハロゲン化水素酸塩および有機ハロゲン化合物、溶
剤、チクソトロピック剤、界面活性剤等からなるフラッ
クス組成物を配合したものである。
は、はんだペーストとしておくと、はんだ金属と徐々に
反応して分解するので保存安定性が悪く、経時的にはん
だペースト中のハロゲンイオンが増加してしまうことが
避けられなかった。本発明の目的は、有機ハロゲン化合
物が保存中に分解しないフラックス組成物を開発するこ
とにある。したがって、有機ハロゲン化合物の分解の限
度は低ければ低いほど望ましいが、通常の使用において
支障のないことを条件とする時は、25℃、7日間の保
存、これは通常の保存状態である5℃では3月の保存期
間に対応し、この条件において60%の分解率が限度
で、望ましくは40%以下の分解率を確保できる有機ハ
ロゲン化合物が好ましい。
しても分解が少なく、かつリフローした際に濡れ広がり
の大きい特定の有機ハロゲン化合物を選択することにあ
る。濡れ活性と安定性を両立させるには、保存温度では
フラックスに溶解せず、あるいは難溶性であることが望
ましく、従ってはんだ粉末とは反応せず、プレヒート及
びリフローの昇温時に溶解あるいは融解あるいは分解す
ることによりはんだ粉末と反応するものを見いだせば良
いことになる。一般にはんだペーストに用いられる溶媒
としては、後述のように金属粉末との親和性、ロジンと
の親和性、沸点などの理由から、アルコール、エーテ
ル、エステルなどの極性溶媒が選択される場合が多い
が、長鎖のアルキル基ないし脂環式基はこれらの溶媒に
対して親和性が小さく、難溶性ないし不溶性となる場合
が多い。また当然ながら鎖長が大きいほど溶解性が小さ
くなる。従ってこれら特定の有機ハロゲン化合物として
は炭素数が10以上のアルキル鎖を持った置換基を有す
るベンジル化合物のハロゲン化物、または炭素数が10
以上の脂肪族化合物または脂環式化合物であって、一分
子中に4個以上のハロゲンを含むポリハロゲン化合物が
挙げられ、これらは単独でもまた混合して使用してもよ
い。
ンジルハロゲン化合物は、アルキル鎖とベンジルハロゲ
ナイト間の結合が化学的に安定なものなら何でも良く、
又ハロゲンとしては臭素あるいは塩素が好ましい。具体
的な化合物の例としては以下のような化合物を挙げるこ
とができる。例えば4−ステアロイルオキシベンジルブ
ロマイド、4−ステアリルオキシベンジルブロマイド、
4−ステアリルベンジルブロマイド、4−ブロモメチル
ベンジルステアレート、4−ステアロイルアミノベンジ
ルブロマイド、2,4−ビスブロモメチルベンジルステ
アレートなどである。同様に、4−パルミトイルオキシ
ベンジルブロマイド、4−ミリストイルオキシベンジル
ブロマイド、4−ラウロイルオキシベンジルブロマイ
ド、4−ウンデカノイルオキシベンジルブロマイド等が
挙げられる。
肪族化合物又は脂環式化合物としては化学的に安定な官
能基、例えばカルボキシル基、エステル基、アルコール
基、エーテル基、ケトン基などを有していてもよく、又
ポリハロゲン化合物としては一分子中に4個以上のハロ
ゲン元素が結合した化合物であり、ハロゲンとしては塩
素又は臭素が好ましい。具体例としては、9,10,1
2,13,15,16−ヘキサブロモステアリン酸、
9,10,12,13,15,16−ヘキサブロモステ
アリン酸メチルエステル、同エチルエステル、9,1
0,12,13−テトラブロモステアリン酸、同メチル
エステル、同エチルエステル、9,10,12,13,
15,16−ヘキサブロモステアリルアルコール、9,
10,12,13−テトラブロモステアリルアルコー
ル、1,2,5,6,9,10−ヘキサブロモシクロド
デカン等が挙げられる。上記化合物中、活性剤としては
中でも特にヘキサブロモステアリン酸、ヘキサブロモシ
クロドデカンが好ましい。これら特定の有機ハロゲン化
合物は、フラックス組成物中に塩素換算量で0.02〜
2.0重量%、好ましくは0.1〜0.5重量%配合し
することが好ましい。
化合物のみを用いてもよいが、これにさらにイソプロピ
ルアミン臭化水素酸塩、ブチルアミン塩化水素酸塩、シ
クロヘキシルアミン臭化水素酸塩等のハロゲン化水素酸
アミン塩、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩などのハ
ロゲン化水素酸グアニジン塩などを加えてもよい。更に
有機酸類、特に好ましくはしゅう酸、こはく酸、アジピ
ン酸、フマル酸、フタル酸、りんご酸、 マレイン酸な
どの有機ジカルボン酸及びその無水物を混合して用いて
もよい。
なる物質について説明する。はんだ粉末としては、粒径
はその使用目的等によって異なるが、5〜30μm、2
0〜50μm、30〜70μmなどが用いられる。金属
組成としては、例えば、63Sn/37Pbの共晶はん
だ組成を中心として、62Sn/36Pb/2Ag、6
2.6Sn/37PB/0.4Ag、60Sn/40P
b、50Sn/50Pb、30Sn/70Pb、25S
n/75Pb、10Sn/88Pb/2Ag、46Sn
/8Bi/46Pb、57Sn/3Bi/40Pb、4
2Sn/42Pb/14Bi/2Ag、45Sn/40
Pb/15Bi、50Sn/32Pb/18Cdなどが
挙げられる。
い、例えば48Sn/52In、43Sn/57Bi、
97In/3Ag、58Sn/42In、95In/5
Bi、60Sn/40Bi、91Sn/9Zn、96.
5Sn/3.5Ag、99.3Sn/0.7Cu、95
Sn/5Sb、20Sn/80Au、90Sn/10A
g、97Sn/3Cu、99Sn/1Ge、92Sn/
7.5Bi/0.5Cu、97Sn/2Cu/0.8S
b/0.2Ag、95.5Sn/3.5Ag/1Zn、
95.5Sn/4Cu/0.5Ag、52Sn/45B
i/3Sb、51Sn/45Bi/3Sb/1Zn、8
5Sn/10Bi/5Sb、84Sn/10Bi/5S
b/1Zn、88.2Sn/10Bi/0.8Cu/1
Zn、89Sn/4Ag/7Sb、88Sn/4Ag/
7Sb/1Zn、98Sn/1Ag/1Sb、97Sn
/1Ag/1Sb/1Zn、93.2Sn/2Ag/
0.8Cu/6Zn、89Sn/8Zn/3Bi、9
1.2Sn/2Ag/0.9Cu/8Znなどの金属組
成を挙げることができる。又上記のはんだ粉末を2つ以
上を混合して用いることもできる。
しては、従来周知の天然ロジン、不均化ロジン、重合ロ
ジン、変性ロジンなどのロジン類、合成樹脂としてはポ
リエステル、ポリウレタン、アクリル系樹脂その他が用
いられる。溶剤としてはアルコール、エーテル、エステ
ル、芳香族系の溶剤が利用でき、例えばベンジルアルコ
ール、ブタノール、エチルセロソルブ、ブチルセロソル
ブ、ブチルカルビトール、ジエチレングリコールヘキシ
ルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、
ジオクチルフタレート、キシレン等を単独または混合し
て用いられる。
クソトロピック剤としては、微細なシリカ粒子、カオリ
ン粒子など無機系のもの、または水添ヒマシ油、アマイ
ド化合物などの有機系のものなどこれまで使用されてき
たもので良い。本発明のはんだペーストは、はんだ粉末
83〜94wt%、ロジンまたは樹脂成分4.5〜7.
5wt%、溶剤2.5〜5.5wt%、活性剤は有機ハ
ロゲン化合物、有機酸、ハロゲン化水素酸アミン塩等を
合計して0.01〜2wt%、チクソトロピック剤0.
02〜2wt%を混合する。混合はプラネタリーミキサ
ー等公知の装置を用いて行われる。
体的に説明するが、本発明がこれらに限定されるもので
はない。
均化ロジン26%、チクソ剤として水添ヒマシ油7%、
活性剤としてジフェニルグアニジン臭化水素酸塩を塩素
換算で0.15%及びp−ブロモメチルベンジルステア
レートを塩素換算で0.35%、残りの割合を溶剤とし
てジエチレングリコールヘキシルエーテルを加えフラッ
クス組成物を調製した。このフラックス10重量部に共
晶はんだ粉末(粒径22μm〜45μm)90重量部を
加え、プラネタリーミルで混合し、はんだペーストを調
製した。このはんだペーストの濡れ広がり率をJIS
Z−3197にもとづいて測定した。有機ハロゲン化合
物の分解率はイオン性ハロゲンの増加により測定した。
はんだペーストは通常5℃付近の温度で冷蔵保存する
が、25℃、7日間加速劣化試験を行った。劣化後水溶
性のイオン性ハロゲンをイオンクロマトグラフにより測
定し、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩が含むハロゲ
ン量を差し引いて、ハロゲン増加量とし、分解率を計算
した。結果を表1に示す。
テアレートをp−ブロモメチルフェニルパルミテートに
代え、実施例1と同様にはんだペーストを調製し、濡れ
広がり率と分解率を同様の方法で測定した。結果を表1
に示す。 (実施例3)p−ブロモメチルベンジルステアレートを
p−ブロモメチルフェニルラウレートに代え実施例1と
同様にはんだペーストを調製し、濡れ広がり率と分解率
を同様の方法で測定した。結果を表1に示す。
テアレートを9,10,12,13,15,16−ヘキ
サブロモステアリン酸に代え、実施例1と同様にはんだ
ペーストを調製し、濡れ広がり率と分解率を同様の方法
で測定した。結果を表1に示す。 (実施例5)p−ブロモメチルベンジルステアレートを
9,10,12,13,15,16−ヘキサブロモステ
アリン酸メチルエステルに代え実施例1と同様にはんだ
ペーストを調製し、濡れ広がり率と分解率を同様の方法
で測定した。結果を表1に示す。 (実施例6)p−ブロモメチルベンジルステアレートを
1,2,5,6,9,10−ヘキサブロモシクロドデカ
ンに代え実施例1と同様にはんだペーストを調製し、濡
れ広がり率と分解率を同様の方法で測定した。結果を表
1に示す。
モメチルベンジルステアレートを添加しないはんだペー
ストを調製し、濡れ広がり率を測定した。結果を表1に
示す。 (比較例2)p−ブロモメチルベンジルステアレートを
2,2−ビスブロモメチルプロパンジオールに代え実施
例1と同様にはんだペーストを調製し、濡れ広がり率と
分解率を測定した。結果を表1に示す。
テアレートをベンジルブロマイドに代え実施例1と同様
にはんだぺ−ストを調製し、濡れ広がり率と分解率を測
定した。結果を表1に示す。 (比較例4)p−ブロモメチルベンジルステアレートを
1,4−ジブロモ−2−ブテンに代え実施例1と同様に
はんだぺ−ストを調製し、濡れ広がり率を測定した。測
定結果を表1に示した。 (比較例5)p−ブロモメチルベンジルステアレートを
2,3−ジブロモブテンジオールに代え実施例1と同様
にはんだぺ−ストを調製し、濡れ広がり率を測定した。
測定結果を表1に示した。一般的には、比較例に示すよ
うに濡れ広がりが89%より低い濡れ活性の小さい比較
例2は分解率も小さい。一方濡れ広がりの大きい比較例
3、4、5は分解率も高い。これに対して本発明による
実施例1〜6は高い濡れ活性と保存時の分解率の低さを
両立させている。
6重量%、不均化ロジン26%、チクソ剤として水添ヒ
マシ油6%、活性剤としてジフェニルグアニジン臭化水
素酸塩を塩素換算で0.15%及び9,10,12,1
3,15,16−ヘキサブロモステアリン酸を塩素換算
で0.35%、コハク酸を0.25%、溶剤としてプロ
ピレングリコールモノフェニルエーテルを残りの割合で
加え、フラックスを調製した。このフラックス10重量
部に共晶はんだ粉末(粒径22μm〜45μm)90重
量部を加え、プラネタリーミルで混合し、はんだペース
トを調製した。このはんだペーストの濡れ広がり率と有
機ハロゲン化合物の分解率は実施例1と同様な方法で測
定した。結果を表2に示す。
62Sn/35Pb/2Agに代え、実施例7と同様な
組成のフラックスを用いてはんだペーストを調製し、濡
れ広がり率と分解率を測定した。結果を表2に示す。 (実施例10)樹脂成分として重合ロジン26重量%、
不均化ロジン26%、チクソ剤として水添ヒマシ油6
%、活性材としてシクロヘキシルアミン臭化水素酸塩を
塩素換算で0.1%及び1,2,5,6,9,10−ヘ
キサブロモシクロドデカンを塩素換算で0.35%、こ
はく酸を0.25%、溶剤としてプロピレングリコール
モノフェニルエーテルを残りの割合で加えフラックスと
した。このフラックス10重量部に共晶ハンダ粉末(粒
径22ミμm〜45μm)90重量部を加え、プラネタ
リーミルで混合し、はんだペーストを調製した。このは
んだペーストの濡れ広がり率と有機ハロゲン化合物の分
解率は実施例1と同様な方法で測定した。結果を表2に
示す。表2に示されているように実施例7〜10のはん
だペーストが高い濡れ広がり率と低い有機ハロゲン化合
物の分解率を達成した。
おいて、濡れ広がりの良い有機ハロゲン化合物の活性剤
を使用する時には、活性剤がはんだ金属粉末と接触して
徐々に分解し、フラックス中に大量のイオン性ハロゲン
が発生し、また分解率の低い有機ハロゲン化合物では濡
れ活性が満足でないという問題があった。本発明はこの
問題を、はんだペーストに使用する活性剤として、炭素
数が10以上のアルキル鎖を持った置換基を有するベン
ジル化合物のハロゲン化物及び/または炭素数が10以
上のアルキル鎖を有する脂肪族化合物又は脂環式化合物
の一分子中に、4個以上のハロゲンを含むポリハロゲン
化合物を使用することにより上記の問題を解決し、濡れ
広がり率が高いはんだペーストでありながら、長期間保
存しても有機ハロゲン化合物の分解率を低く抑えること
ができるフラックス組成物を見いだし、長期保存によっ
てもその活性度を高く維持できるはんだペーストを開発
することに成功した。
Claims (6)
- 【請求項1】 活性剤として、炭素数が10以上のアル
キル鎖を持った置換基を有するベンジル化合物のハロゲ
ン化物を配合したフラックス組成物を使用したことを特
徴とするはんだペースト。 - 【請求項2】 炭素数が10以上のアルキル鎖を持った
置換基が、直接あるいは酸素または窒素を介してベンジ
ル基に結合しているベンジル化合物のハロゲン化物であ
る請求項1記載のはんだペースト。 - 【請求項3】 活性剤として、塩素換算量で0.02〜
2.0重量%の、炭素数が10以上のアルキル鎖を持っ
た置換基を有するベンジル化合物のハロゲン化物を配合
したフラックス組成物である請求項1または2記載のは
んだペースト。 - 【請求項4】 活性剤として炭素数が10以上のアルキ
ル鎖を有する脂肪族化合物または脂環式化合物の1分子
中に、4個以上のハロゲンを含むポリハロゲン化合物を
配合したフラックス組成物を使用したことを特徴とする
はんだペースト。 - 【請求項5】 活性剤として、塩素換算量で0.02〜
2.0重量%の、炭素数が10以上のアルキル鎖を有す
る脂肪族化合物または脂環式化合物の一分子中に、4個
以上のハロゲンを含むポリハロゲン化合物を配合したフ
ラックス組成物である請求項4記載のはんだペースト。 - 【請求項6】 はんだ粉末83〜94重量部に、請求項
1及び/または4記載のフラックス組成物17〜6重量
部(合計100重量部)を配合したはんだペースト。
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