KR101487654B1 - 플럭스 및 솔더 페이스트 - Google Patents

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센주긴조쿠고교 가부시키가이샤
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Abstract

보관 중에 있어서의 솔더 페이스트의 점도의 상승을 억제함과 함께, 땜납 합금의 용융성을 향상시키는 것이 가능한 플럭스를 제공한다. 활성제와 용제를 포함하고, 입상의 땜납 합금과 혼합되어 솔더 페이스트를 생성하는 플럭스에 있어서, 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제가 포함되는 플럭스이다. 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제는, 부틸프로필렌트리글리콜 혹은 부틸프로필렌디글리콜인 것이 바람직하다. 또한, 모노알킬프로필렌글리콜계 용제의 함유량은, 전체 용제의 함유량에 대해 75질량％ 이상 100질량％ 이하인 것이 바람직하다.

Description

플럭스 및 솔더 페이스트 {FLUX AND SOLDER PASTE}
본 발명은 입상의 땜납 합금과 혼합되어 솔더 페이스트를 생성하는 플럭스 및 솔더 페이스트에 관한 것으로, 특히 보관 중에 있어서의 솔더 페이스트의 증점 방지 효과와, 납땜 시에 용융되지 않는 땜납에 의한 땜납 볼의 발생 방지 효과를 갖는 플럭스 및 솔더 페이스트에 관한 것이다.
일반적으로, 납땜에 사용되는 플럭스는, 땜납이 용해되는 온도에서, 땜납 및 납땜 대상의 금속 표면에 존재하는 금속 산화물을 화학적으로 제거하고, 양자의 경계에서 금속 원소의 이동을 가능하게 하는 효능을 갖는다.
솔더 페이스트는, 입상의 땜납 합금과 플럭스를 혼합시켜 얻어진 복합 재료이다. 솔더 페이스트는, 프린트 기판 등의 기판의 전극이나 단자 등의 납땜부에, 인쇄법이나 토출법에 의해 도포된다. 솔더 페이스트가 도포된 납땜부에는 부품이 탑재되고, 리플로우로라고 칭해지는 가열로에서 기판을 가열하여 땜납을 용융시켜, 납땜이 행해진다.
최근, 환경 문제로부터 납(Pb)을 포함하지 않는 납 프리 땜납이 사용되고 있다. 납 프리 땜납으로서 Sn, Ag, Cu로 조성된 땜납 합금이 사용되는 솔더 페이스트에서는, Sn, Ag, Cu가 In과 비교하여, 이온화 에너지가 높고 반응성이 낮으므로, 솔더 페이스트의 보관 시에는, 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제 성분의 반응이 억제된다. 이로 인해, 솔더 페이스트의 보관 시에 점도가 상승하는 것과 같은 경시 변화가 억제된다.
이에 반해, 납 프리 땜납에 In을 첨가함으로써, 땜납의 강도 및 히트 사이클성이 향상되는 것을 알 수 있었다. 그로 인해, In을 포함하는 땜납을 사용하여 실장한 경우, 종래의 땜납에 비해 접합 수명을 연장시킬 수 있으므로, In을 첨가한 땜납 재료의 개발이 진행되고 있다.
그러나, 납 프리 땜납으로서 In이 첨가된 땜납 합금이 사용되는 솔더 페이스트에서는, In의 이온화 에너지가 Sn, Ag, Cu에 비교하여 낮고 반응성이 높으므로, 솔더 페이스트의 보관 시라도, 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제 성분의 반응이 진행된다. 이로 인해, 솔더 페이스트의 보관 시에, 점도 상승하는 것과 같은 경시 변화가 일어나고, 솔더 페이스트의 열화가 심하다.
통상, In 등의 반응성이 높은 금속 원소가 첨가된 땜납 합금과 혼합되는 플럭스에서는, 활성제의 활성력을 떨어뜨림으로써, 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제의 반응을 억제한다고 하는 대책이 생각된다.
한편, In은 산화되기 쉽고, 솔더 페이스트의 인쇄 작업 시와 같은 땜납 합금이 산소와 접촉하는 환경하에서는 땜납 합금의 산화가 진행되고, 작업 시간을 거칠 때마다 땜납의 용융성이 저하되고, 칩 부품을 실장할 때에 용융되지 않는 땜납이 볼 형상으로 잔존하는 땜납 볼의 증가에 의한 실장 품질이 저하된다.
통상, 산화되기 쉬운 금속 원소가 첨가된 땜납 합금과 혼합되는 플럭스에서는, 활성제의 활성력을 높임으로써, 금속 산화막의 제거 능력을 향상시키는 대책이 취해지고 있다.
그러나, In 등의 반응성이 높은 금속 원소가 첨가된 땜납 합금과 혼합되는 플럭스에서, 활성제의 활성력을 높이면, 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제의 반응이 촉진되고, 솔더 페이스트의 열화를 억제할 수 없다. 한편, 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제의 반응을 억제할 수 있도록 하기 위해, 활성제의 활성력을 떨어뜨리면, 금속 산화물의 제거 능력이 저하되므로, 용융성이 악화된다.
이와 같이, In 등의 반응성이 높은 금속 원소가 첨가된 땜납 합금과 혼합되는 플럭스에서는, 상반되는 과제를 해결할 필요가 있었다.
종래, 이러한 반응성이 높은 금속 원소의 첨가에 의한 솔더 페이스트의 열화 및 땜납의 용융성의 저하에 의한 땜납 볼의 발생을 억제할 수 있도록 하기 위해, 플럭스 중에 첨가물을 첨가하는 기술이 제안되고, 예를 들어 비이온성 유기 할로겐 화합물을 첨가한 플럭스가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
일본 특허 출원 공개 제2003-1487호 공보
그러나, 플럭스 중에 땜납 합금과 활성제 성분의 반응을 억제하는 작용을 하는 첨가물을 첨가하여 활성제의 성분을 변경하면, 솔더 페이스트로서 사용될 때의 인쇄 시나 납땜 시에 필요로 하는 활성제의 능력을 저하시킬 우려가 있다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 활성제의 성분을 변경하는 일 없이, 보관 중에 있어서의 솔더 페이스트의 점도의 상승을 억제함과 함께, 땜납 합금의 용융성을 향상시키는 것이 가능한 플럭스 및 솔더 페이스트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원의 발명자들은, 플럭스의 성분에 포함되는 고형분을 녹여 땜납 합금과 혼합시킴과 함께, 납땜 시의 가열에 의해 휘발하는 용제에 착안하고, 활성제의 성분이 아니라, 용제에 땜납 합금과 활성제의 반응을 억제할 수 있는 성분을 발견하였다.
본 발명은 활성제와 용제를 포함하고, 입상의 땜납 합금과 혼합되어 솔더 페이스트를 생성하는 플럭스에 있어서, 활성제와 땜납 합금에 포함되는 금속의 반응을 억제하여 금속염의 생성을 억제하는 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제가 포함되는 플럭스이다.
모노알킬프로필렌글리콜계의 용제는, 부틸프로필렌트리글리콜 혹은 부틸프로필렌디글리콜인 것이 바람직하다. 또한, 모노알킬프로필렌글리콜계 용제의 함유량은, 전체 용제의 함유량에 대해 75질량％ 이상 100질량％ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 활성제와 용제를 포함하는 플럭스와, 입상의 땜납 합금과 혼합된 솔더 페이스트에 있어서, 플럭스는, 활성제와 땜납 합금에 포함되는 금속의 반응을 억제하여 금속염의 생성을 억제하는 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제가 포함되는 솔더 페이스트이다. 땜납 합금은, In을 포함하는 것이 바람직하다.
모노알킬프로필렌글리콜계의 용제는, 용제 분자의 주쇄에 대해 측쇄에 1개 이상의 메틸기를 가지므로, 용제 1분자에 차지하는 공간이, 종래부터 사용되고 있는 용제의 용제 분자에 비해 보다 크다. 또한, 용제 분자가 전리된 유기산과 배향할 수 있는 OH기가, 한쪽의 말단에만 존재한다.
이로 인해, 활성제를 구성하는 유기산이 전리되어도 용제 분자가 배향하기 어렵고, 용매화되기 어려우므로, 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제 중에서는 활성제의 반응이 저해되고, 솔더 페이스트가 비가열의 보관 상태에서는, 땜납 합금과 활성제의 반응이 억제된다.
본 발명에서는, 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제 중에서는 활성제의 반응이 억제되고, 솔더 페이스트가 비가열의 보관 상태에서는, 땜납 합금과 활성제의 반응이 억제된다. 이에 의해, 솔더 페이스트의 보관 중의 점도 상승을 억제할 수 있어, 솔더 페이스트의 사용 기간을 연장할 수 있다.
또한, 솔더 페이스트의 보관 중에 있어서의 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제의 반응이 억제되는 것에 더하여, 활성제가 갖는 금속 산화막의 제거 능력이 잔존됨으로써, 땜납 합금의 용융성을 유지할 수 있다.
이에 의해, 솔더 페이스트의 인쇄 시 등, 솔더 페이스트가 산소와 접하는 환경하에서, 작업 시간을 거쳐도 땜납의 용융성을 유지할 수 있고, 땜납 볼의 발생을 억제하여 실장 품질을 향상시키고, 또한, 작업 시간을 연장할 수 있다.
본 발명에서는, 플럭스 중의 활성제 성분을 바꾸는 일 없이, 솔더 페이스트의 보관 상태에서는, 땜납 합금과 활성제의 반응을 억제할 수 있음과 함께, 가열 시에는 땜납의 용융성을 유지할 수 있다. 따라서, 활성제로서는, 솔더 페이스트로서 사용될 때의 인쇄 시나 납땜 시에 필요로 하는 금속 산화막의 제거 능력 등을 구비하는 것을, 땜납 합금의 조성에 맞추어 임의로 선정할 수 있다.
도 1a는 용제의 분자 구조예를 나타내는 모식도이다.
도 1b는 용제의 분자 구조예를 나타내는 모식도이다.
도 2a는 용제의 분자 구조예를 나타내는 모식도이다.
도 2b는 용제의 분자 구조예를 나타내는 모식도이다.
도 3a는 유기산 이온의 용매화 모델을 나타내는 모식도이다.
도 3b는 유기산 이온의 용매화 모델을 나타내는 모식도이다.
본 실시 형태의 플럭스는, 고형분인 로진, 틱소제, 활성제와 용제 등으로 조성되고, 입상의 땜납 합금과 혼합되어 솔더 페이스트를 생성한다. 본 실시 형태의 플럭스는, 용제의 분자 구조에 착안하여, 솔더 페이스트의 보관 시에 활성제의 반응을 억제할 수 있도록 한 것으로, 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제를 포함한다.
모노알킬프로필렌글리콜계의 용제는, 솔더 페이스트의 보관 시에는, 활성제에 포함되는 유기산의 전리를, 용제 분자의 분자 구조에 의해 억제하여, 땜납 합금과 활성제의 반응을 억제한다. 또한, 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제는, 납땜 시의 가열 온도에서 휘발하고, 납땜 시에는, 활성제의 능력을 저해하지 않는다. 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제로서는, 비점을 고려하여, 부틸프로필렌트리글리콜 혹은 부틸프로필렌디글리콜인 것이 바람직하다.
종래, 솔더 페이스트에서는, 땜납 합금에 대한 활성력이 높은 활성제가 첨가 된 플럭스가 사용됨으로써, 금속 산화막의 제거 능력이 향상되고, 땜납 합금의 용융성이 향상된다. 땜납 합금의 용융성이 향상됨으로써, 납땜 시에 용융되지 않는 땜납 합금이 납땜 개소에 남는 땜납 볼의 발생을 억제할 수 있다.
한편, 땜납 합금에 대한 활성력이 높은 활성제가 첨가된 플럭스가 사용됨으로써, 솔더 페이스트의 보관 중에 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제가 반응하고, 솔더 페이스트가 증점하는 것과 같은 경시 변화를 일으키기 쉬워진다. 또한, 땜납 합금에 포함되는 금속의 반응성이 높은 경우에도, 솔더 페이스트의 보관 중에 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제가 반응하고 솔더 페이스트가 경시 변화를 일으키기 쉬워진다.
또한, 솔더 페이스트의 보관 중에 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제가 반응하면, 활성제가 갖는 금속 산화막의 제거 능력이 저하되고, 땜납 합금의 용융성이 저하되므로, 땜납 볼의 발생을 억제할 수 없다.
이하에, 보관 중의 솔더 페이스트가 증점하는 메커니즘의 개요를 설명한다.
솔더 페이스트의 증점은, 활성제에 포함되는 유기산과, 땜납 합금에 포함되는 금속이 반응하여 금속염이 생성됨으로써 일어난다고 생각된다.
금속염의 생성은, 이하의 (1) 식으로 나타내어진다. 여기서, M은, 땜납 합금에 포함되는 금속, RCOOH는, 활성제에 포함되는 유기산, (RCOO)2M은, 생성된 금속염이다.
Figure 112014093224650-pct00001
단, (1) 식의 반응으로 금속염이 생성되기 위해서는, 이하의 (2) 식에 나타내어지는 바와 같이, 유기산이 전리되어야 한다.
Figure 112014093224650-pct00002
유기산이 전리되기 위해서는, 유기산 이온(RCOO－)이 용매화될 필요가 있다. 용매화라 함은, 에너지적으로 불안정한 양전하 혹은 음전하의 단독의 이온의 전하를 상쇄하도록, 음전하 혹은 양전하에 치우친 용제 분자가 이온의 주위에 배향하는 것을 말한다. 용매화된 이온은, 단독의 이온에 비교하면 비교적 안정으로 되므로, 전하를 가진 상태가 유지된다.
용제 분자는 말단에 OH기(히드록시기)를 갖고, OH기의 H가 양전하에 치우쳐 있다. 이 용제 분자의 OH기가, 음전하에 치우친 유기산 이온(RCOO－)에 배향함으로써 용매화된다.
유기산(RCOOH)의 전리는 가역 반응으로, 유기산(RCOOH)이 각각 단독의 유기산 이온(RCOO－)과 수소 이온(H＋)으로 전리되어도, 이온이 용매화되지 않으면, 다시 유기산(RCOOH)으로 복귀된다. 따라서, 용매화되기 어려운 환경에서는 금속염의 생성은 억제된다.
그러나, 용매화되기 쉬운 환경에서는, 유기산 이온(RCOO－)에 용제 분자가 배향하고, 전하를 가진 상태가 유지된다. 이때, 땜납 합금에 In과 같은 이온화 에너지가 낮은 금속 원소가 존재하면, 이온화된 금속(M＋)과 유기산 이온(RCOO－)의 반응이 일어나기 쉬워져, 금속염의 생성을 억제할 수 없다.
도 1a 및 도 1b와, 도 2a 및 도 2b는, 용제의 분자 구조예를 나타내는 모식도, 도 3a 및 도 3b는, 유기산 이온의 용매화 모델을 나타내는 모식도이다. 플럭스에서는 종래부터 글리콜계의 용제가 사용되고 있지만, 종래부터 사용되고 있는 디에틸렌글리콜계 용제는, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 장쇄상으로 말단에 OH기(101)를 갖는 분자 구조로, 용제 1분자에 차지하는 공간이 비교적 작다.
이로 인해, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 유기산 이온(RCOO－)에 용제 분자(100)가 배향하려고 할 때에, 용제 분자(100)의 거리 L2가 길므로, 용제 분자(100)끼리의 반발력이 작아진다. 이에 의해, 유기산 이온(RCOO－)이 용매화되기 쉬운 상태로 된다.
유기산 이온(RCOO－)이 용매화되기 쉬운 상태에서는, 유기산(RCOOH)이 전리되기 쉽고, 금속염의 생성을 억제할 수 없으므로, 솔더 페이스트가 증점한다고 생각된다.
이에 반해, 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제는, 말단에 OH기(11)를 가짐과 함께, 측쇄에 1개 이상의 메틸기(CH3－)(12)를 갖는 분자 구조이므로, 용제 1분자에 차지하는 공간이, 디에틸렌글리콜계 용제에 비해 크다. 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제로서, 부틸프로필렌트리글리콜은, 도 1a에 나타내는 바와 같이 3개의 메틸기(12)를 갖고, 부틸프로필렌디글리콜은, 도 1b에 나타내는 바와 같이 2개의 메틸기(12)를 갖는다.
이로 인해, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 유기산 이온(RCOO－)에 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제 분자(10)가 배향하려고 해도, 용제 1분자에 차지하는 공간이 크고 용제 분자(10)의 거리 L1이 짧으므로, 용제 분자(10)끼리의 반발력이 커진다. 이에 의해, 유기산 이온(RCOO－)이 용매화되기 어려운 상태로 된다.
유기산 이온(RCOO－)이 용매화되기 어려운 상태에서는, 유기산(RCOOH)이 전리되기 어렵고, 금속염의 생성을 억제할 수 있다. 이와 같이, 용제 분자(10)의 분자 구조에 의해, 솔더 페이스트의 보관 중에 있어서의 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제의 반응을 억제할 수 있으므로, 솔더 페이스트의 증점을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 솔더 페이스트의 보관 중에 있어서의 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제의 반응이 억제되는 것과, 활성제가 갖는 금속 산화막의 제거 능력이 잔존되는 것에 의해, 땜납 합금의 용융성을 유지할 수 있다. 이에 의해, 용제 분자(10)의 분자 구조에 의해, 솔더 페이스트의 보관 중에 있어서의 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제의 반응을 억제함으로써, 땜납 볼의 발생을 억제할 수도 있다.
또한, 메틸기(102)를 갖는 용제로서는, 프로필렌글리콜의 사용도 생각된다. 그러나, 프로필렌글리콜은, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 용제 분자가 전리된 유기산과 배향할 수 있는 OH기(101)가, 양쪽의 말단에 존재하는 분자 구조이므로, 유기산 이온(RCOO－)이 용매화되기 쉬운 상태로 되고, 솔더 페이스트의 증점을 억제하는 효과가 충분히 얻어지지 않는다.
이에 반해, 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제는, 도 1a, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 용제 분자가 전리된 유기산과 배향할 수 있는 OH기(11)가, 한쪽의 말단에만 존재한다.
이로 인해, 유기산 이온(RCOO－)이 용매화되기 어려운 상태로 되고, OH기의 배치에 의해서도, 솔더 페이스트의 증점을 억제하는 효과가 얻어진다.
여기서, 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제로서, 부틸프로필렌(모노)글리콜의 사용도 생각된다. 부틸프로필렌글리콜을 용제로서 사용한 플럭스에서도, 솔더 페이스트의 보관 중에 있어서의 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제의 반응이 억제된다.
단, 부틸프로필렌글리콜은, 부틸프로필렌디글리콜 및 부틸프로필렌트리글리콜과 비교하여 비점이 낮고, 용제 성분의 휘발에 의해 솔더 페이스트의 점도 변화가 발생할 가능성이 있다. 이로 인해, 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제로서는, 부틸프로필렌디글리콜 혹은 부틸프로필렌트리글리콜인 것이 바람직하다.
여기서, 플럭스 중의 용제의 전량을 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제로 해도 되지만, 플럭스 중의 용제의 전량을 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제로 하지 않아도, 솔더 페이스트의 보관 중에 있어서의 땜납 합금과 플럭스 중의 활성제의 반응이 억제된다.
단, 종래 성분의 용제와, 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제의 비율에 의해, 솔더 페이스트의 증점율 및 땜납 볼의 발생의 유무에 변화가 보인다. 이로 인해, 플럭스 중의 전체 용제에 대한 모노알킬프로필렌글리콜계 용제의 비율은, 질량％로 75％ 이상 100％ 이하인 것이 바람직하다.
실시예
이하의 표에 나타내는 조성으로 실시예와 비교예의 플럭스를 조합하고, 실시예 및 비교예의 플럭스를 사용하여 솔더 페이스트를 조합하여, 보관 중에 있어서의 솔더 페이스트의 증점 방지 효과와, 납땜 시의 땜납 볼의 발생 방지 효과에 대해 비교하였다.
이하의 표 1에 나타내는 조성으로 실시예와 비교예의 플럭스를 조합하였다. 표 1에 있어서의 조성율은 질량％이다. 표 1에 나타내는 조성으로 조합한 실시예와 비교예의 플럭스를, 소정의 입경의 입상의 땜납 합금(조성:Sn-3Ag-3Bi-3In)과 혼합하여 솔더 페이스트를 조합하였다. 또한, Sn-3Ag-3Bi-3In과 기재되는 땜납 합금의 조성은, 질량％로 Ag(은)가 3％, Bi(비스무트)가 3％, In(인듐)이 3％, 잔량부가 Sn(주석)이다.
Figure 112014093224650-pct00003
표 1에 나타내는 플럭스 중의 용제를, 부틸프로필렌트리글리콜, 부틸프로필렌디글리콜, 부틸트리글리콜 및 헥실디글리콜로 한 경우의 증점율의 변화를, 이하의 표 2에 나타낸다. 증점율은, 이하의 (3) 식으로 구해진다.
Figure 112014093224650-pct00004
Figure 112014093224650-pct00005
여기서, 점도의 측정은, 말콤사제 PCU-205의 점도계를 사용하였다. 측정법은, JIS Z 3284에 준거한다.
또한, 표 1에 나타내는 플럭스 중의 용제를, 부틸프로필렌트리글리콜, 부틸프로필렌디글리콜, 부틸트리글리콜 및 헥실디글리콜로 한 경우의 솔더 페이스트를 사용한 리플로우 시의 땜납 볼의 발생수를, 이하의 표 3에 나타낸다. 리플로우의 조건은, 대기 리플로우에서, 예비 가열의 온도를 175℃, 예비 가열의 시간을 90초, 본 가열의 온도를 220℃ 이상이며 피크 온도를 245℃, 본 가열의 시간을 25초로 한 경우에 칩 콘덴서의 주위에 발생하는 땜납 볼의 수를 계수하였다.
Figure 112014093224650-pct00006
솔더 페이스트의 증점율에 착안하면, 표 2의 결과로부터, In이 첨가된 땜납 합금에 대해 플럭스 중의 용제로서 부틸프로필렌트리글리콜 혹은 부틸프로필렌디글리콜을 사용한 경우에는, 솔더 페이스트를 7일간 냉장 보관한 경우라도, 30일간 냉장 보관한 경우라도, 증점율이 5％ 미만의 낮은 값으로 억제되는 것을 알 수 있다.
한편, 용제로서 부틸트리글리콜 혹은 헥실디글리콜을 사용한 경우에는, 솔더 페이스트를 7일간 냉장 보관한 단계에서, 증점율이 10％ 정도로 높아지고, 솔더 페이스트를 30일간 냉장 보관한 단계에서는, 증점율이 20％ 정도까지 높아지는 것을 알 수 있다.
땜납 볼의 발생수에 착안해도, 표 3의 결과로부터, 용제로서 부틸프로필렌트리글리콜 혹은 부틸프로필렌디글리콜을 사용한 경우에는, 솔더 페이스트의 제조 초기라도, 솔더 페이스트의 인쇄를 12시간 행한 후라도, 땜납 볼의 수는 최대로 5개 정도이며, 솔더 페이스트의 인쇄를 반복한 후라도, 땜납 볼의 수의 증가가 5개 미만의 낮은 값으로 억제되는 것을 알 수 있다.
한편, 용제로서 부틸트리글리콜 혹은 헥실디글리콜을 사용한 경우에는, 솔더 페이스트의 제조 초기에서는, 땜납 볼의 수는 5개 미만으로 억제되지만, 솔더 페이스트의 인쇄를 12시간 행한 후에서는, 땜납 볼의 수가 대폭으로 증가하는 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터, 보관 중에 있어서의 솔더 페이스트의 증점 방지 효과와, 납땜 시의 땜납 볼의 발생 방지 효과에 대해 유효한 성분을 갖는 용제로서 부틸프로필렌트리글리콜을 선택하고, 종래 용제로서 헥실디글리콜을 선택하여, 유효 용제와 종래 용제의 비율을 바꾼 경우의 증점율의 변화를, 이하의 표 4에 나타낸다. 표 4에서는, 증점율의 변화가 5％ 미만인 것을 좋다고 판정하여 평가를 「○」로 하고, 5∼10％까지의 것을 약간 좋다고 판정하여 평가를 「△」로 하고, 10％를 초과하는 것을 나쁘다고 판정하여 평가를 「×」로 하였다.
또한, 상술한 유효 용제와 종래 용제의 비율을 바꾼 경우의 땜납 볼의 발생수를, 이하의 표 5에 나타낸다. 표 5에서는, 땜납 볼의 발생수가 ＋10개 미만인 것을 좋다고 판정하여 평가를 「○」로 하고, ＋10개를 초과하는 것을 나쁘다고 판정하여 평가를 「×」로 하였다. 표 4 및 표 5에 있어서의 용제 비율은 질량％이다.
Figure 112014093224650-pct00007
Figure 112014093224650-pct00008
솔더 페이스트의 증점율에 착안하면, 표 4의 실시예 1에 나타내는 바와 같이, 유효 용제인 부틸프로필렌트리글리콜의 비율이 100질량％이면, 솔더 페이스트를 7일간 냉장 보관한 경우라도, 30일간 냉장 보관한 경우라도, 증점율이 3질량％ 미만의 낮은 값으로 억제되는 것을 알 수 있다.
또한, 표 4의 실시예 2에 나타내는 바와 같이, 유효 용제인 부틸프로필렌트리글리콜의 비율을 75질량％로 하고, 종래 용제인 헥실디글리콜의 비율을 25질량％로 하면, 솔더 페이스트를 7일간 냉장 보관한 경우라도, 30일간 냉장 보관한 경우라도, 증점율이 2질량％ 미만의 더욱 낮은 값으로 억제되는 것을 알 수 있다.
한편, 표 4의 비교예 1에 나타내는 바와 같이, 유효 용제인 부틸프로필렌트리글리콜의 비율을 50질량％로 하고, 종래 용제인 헥실디글리콜의 비율을 50질량％로 하면, 솔더 페이스트를 7일간 냉장 보관한 경우에는, 증점율이 낮게 억제되지만, 30일간 냉장 보관한 경우에는, 증점율이 상승하는 경향이 보인다.
이하, 표 4의 비교예 2 및 비교예 3에 나타내는 바와 같이, 유효 용제인 부틸프로필렌트리글리콜의 비율을 줄이면, 증점율이 10％를 초과하는 것을 알 수 있고, 경시 변화가 일어나는 것이 확인되었다.
땜납 볼의 발생수에 착안하면, 표 5의 실시예 1에 나타내는 바와 같이, 유효 용제인 부틸프로필렌트리글리콜의 비율이 100질량％이면, 솔더 페이스트의 제조 초기라도, 솔더 페이스트의 인쇄를 12시간 행한 후라도, 땜납 볼의 발생은 보이지 않았다.
또한, 표 5의 실시예 2에 나타내는 바와 같이, 유효 용제인 부틸프로필렌트리글리콜의 비율을 75질량％로 하고, 종래 용제인 헥실디글리콜의 비율을 25질량％로 하면, 솔더 페이스트의 제조 초기에서는, 땜납 볼의 수는 2개 정도로 적고, 솔더 페이스트의 인쇄를 12시간 행한 후라도, 땜납 볼의 수는 9개 정도로, 솔더 페이스트의 인쇄를 반복한 후라도, 땜납 볼의 수의 증가는 10개 미만으로 억제되는 것을 알 수 있다.
한편, 표 5의 비교예 1에 나타내는 바와 같이, 유효 용제인 부틸프로필렌트리글리콜의 비율을 50질량％로 하고, 종래 용제인 헥실디글리콜의 비율을 50질량％로 하면, 솔더 페이스트의 제조 초기에서는, 땜납 볼의 수는 적지만, 솔더 페이스트의 인쇄를 12시간 행한 후에서는, 땜납 볼의 수가 대폭으로 증가하는 것을 알 수 있다.
이하, 표 5의 비교예 2 및 비교예 3에 나타내는 바와 같이, 유효 용제인 부틸프로필렌트리글리콜의 비율을 줄이면, 솔더 페이스트의 인쇄를 반복한 후에서는, 땜납 볼의 수가 대폭으로 증가하는 것을 알 수 있다.
이로 인해, 솔더 페이스트의 증점율에 착안하면, 플럭스 중의 전체 용제에 대한 모노알킬프로필렌글리콜계 용제의 비율은, 질량％로 50％ 이상 100％ 이하인 것이 바람직하고, 솔더 페이스트의 증점율에 더하여, 솔더 페이스트의 인쇄를 반복한 후에서의 땜납 볼의 수에 착안하면, 플럭스 중의 전체 용제에 대한 모노알킬프로필렌글리콜계 용제의 비율은, 질량％로 75％ 이상 100％ 이하인 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
플럭스 중의 전체 용제에 대한 모노알킬프로필렌글리콜계 용제의 비율을 75질량％ 이상 100질량％ 이하로 하면, 솔더 페이스트를 30일간 냉장 보관한 경우라도, 점도의 상승이 억제되고, 솔더 페이스트의 사용 기간을 연장할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 솔더 페이스트의 인쇄를 12시간 행한 후라도, 땜납의 용융성이 저하되지 않고 땜납 볼의 발생이 억제되므로, 실장 품질을 향상시키고, 또한, 작업 시간을 연장할 수 있는 것을 알 수 있다.
본 발명은 In, Bi, Zn 등의 반응성이 높은 금속 원소가 첨가된 땜납 합금과 혼합되어 솔더 페이스트를 생성하는 플럭스에 적용하기 적합하다.

Claims (5)

  1. 활성제와 용제를 포함하고, 입상의 땜납 합금과 혼합되어 솔더 페이스트를 생성하는 플럭스에 있어서,
    활성제와 땜납 합금에 포함되는 금속의 반응을 억제하여 금속염의 생성을 억제하는 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제가 포함되는 것을 특징으로 하는, 플럭스.
  2. 제1항에 있어서, 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제는, 부틸프로필렌트리글리콜 혹은 부틸프로필렌디글리콜인 것을 특징으로 하는, 플럭스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모노알킬프로필렌글리콜계 용제의 함유량은, 전체 용제의 함유량에 대해 75％ 이상 100％ 이하로 한 것을 특징으로 하는, 플럭스.
  4. 활성제와 용제를 포함하는 플럭스와, 입상의 땜납 합금과 혼합된 솔더 페이스트에 있어서,
    상기 플럭스는, 활성제와 땜납 합금에 포함되는 금속의 반응을 억제하여 금속염의 생성을 억제하는 모노알킬프로필렌글리콜계의 용제가 포함되는 것을 특징으로 하는, 솔더 페이스트.
  5. 제4항에 있어서, 땜납 합금은, In을 포함하는 것을 특징으로 하는, 솔더 페이스트.
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