KR101856433B1

KR101856433B1 - 플럭스

Info

Publication number: KR101856433B1
Application number: KR1020180003293A
Authority: KR
Inventors: 도모히사 가와나고; 미유키 히라오카; 다카히로 니시자키; 나오카츠 고지마; 히로요시 가와사키
Original assignee: 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2038-01-10
Also published as: TWI637808B; US20180200845A1; CN108296673B; TW201831256A; EP3348344A1; US11305385B2; CN108296673A; JP6160788B1; JP2018111117A; EP3348344B1

Abstract

[과제] 땜납 볼에 전사되는 플럭스를 전제로 하고, 유기계 세정제에 의한 세정을 불필요로 한 플럭스를 제공한다.
[해결 수단] 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만 및 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하고, 로진이 비함유이고, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과 용제의 합계가 83질량% 이상 99질량% 이하로 함유하는 것을 특징으로 한다.

Description

플럭스{FLUX}

본 발명은 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 함유하는 플럭스에 관한 것이다.

최근, 전자 부품의 소형화에 의해, 전자 부품의 납땜 부위인 전극 피치의 협소화가 진행되고 있다. 전극 피치의 협소화에 의해, 전극에 탑재하는 땜납 볼의 직경도, 소형화가 진행되고 있다.

종래, 땜납 범프를 만드는 방법으로서, 플럭스를 도포한 전극에, 땜납 볼을 탑재해서 가열하는 방법이 채용되었다. 최근의 땜납 볼의 소형화에 수반하여, 땜납 볼에 로진을 함유하는 플럭스를 전사하고, 플럭스가 붙은 땜납 볼을 전극 위에 탑재하는 방법도 채용되게 되었다.

이 방법에서 사용되는 플럭스로서, 특허문헌 1에는, 점성비가 2 이상 5 이하이고, 또한 점도가 2㎩·s 이상 100㎩·s 이하인 플럭스가 개시되어 있다.

일본특허공개 제2001-284787호 공보

그러나, 땜납 볼에 로진을 함유하는 종래의 플럭스를 전사해서 전극에 탑재하면, 유기계 세정제를 사용하여, 리플로우 후에 남은 플럭스 잔사를 세정할 필요가 있었다. 플럭스 잔사의 세정에 사용되는 유기계 세정제는, 환경에 대한 영향을 증대시키는 원인으로 되었다. 상술한 특허문헌 1도, 이러한 문제에 대해서 하등 고려하지 않았다.

그래서, 환경에 대한 배려로부터, 로진을 함유하지 않는 플럭스를, 땜납 볼에 전사해서 전극에 탑재하는 방법도 있다. 그러나, 로진을 함유하지 않는 플럭스를 땜납 볼에 전사해서 전극에 탑재하면, 땜납 볼이 전극 패드로부터 벗겨진 상태(볼 미싱)가 발생하는 경우가 있었다. 볼 미싱은, 접합 불량이나 도전 불량의 원인으로 되었다.

그래서, 본 발명은 이와 같은 과제를 해결한 것으로서, 땜납 볼에 전사되는 플럭스를 전제로 해서, 유기계 세정제에 의한 세정을 불필요로 한 플럭스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해서 채용한 본 발명의 기술 수단은, 다음과 같다.

(1) 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만 및 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하고, 로진이 비함유이고, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과 용제의 합계가 83질량% 이상 99질량% 이하로 함유하는 것을 특징으로 하는 플럭스.

(2) 또한 아민을 0질량% 이상 5질량% 이하, 할로겐 화합물을 0질량% 이상 5질량% 이하 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 플럭스.

(3) 또한 틱소제를 0질량% 이상 5질량% 이하, 베이스제를 0질량% 이상 5질량% 이하, 계면 활성제를 0질량% 이상 15질량% 이하 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 플럭스.

(4) 알루미늄팬에 플럭스를 10㎎ 채우고, 250℃ 피크, 승온 속도 1℃/sec로 가열하고, 가열 전의 중량과 비교하여, 가열 후의 중량이 15% 이하로 되는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 플럭스.

본 발명의 플럭스는, 유기계 세정제에 의한 플럭스 잔사의 세정이 불필요하다. 또한, 본 발명의 플럭스는, 원하는 위치에 땜납 볼을 적재할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시 형태로서의 플럭스에 대해서 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 구체예에 한정되는 것은 아니다.

[플럭스의 조성예]

본 실시 형태의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만 및 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유한다. 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과 용제의 합계는, 83질량% 이상 99질량% 이하이다. 본 실시 형태의 플럭스는, 아민, 틱소제, 베이스제, 계면 활성제, 할로겐 화합물 중 어느 것 또는 이들의 조합을 더 함유해도 된다.

2,4-디에틸-1,5-펜탄디올은, 하기 화학 식으로 표시된다.

용제는, 일반적으로 알려져 있는 글리콜에테르계의 화합물에서 선택된다. 용제는, 활성제의 작용을 효율적으로 가져오기 때문에, 120℃ 내지 150℃의 저온 영역에 있어서 휘발하지 않는 것이 바람직하다. 용제가 휘발해 버리면 플럭스의 유동성이 나빠져서, 플럭스가 접합 개소에 번지는 것이 어려워진다. 그 때문에, 용제의 비점은 200℃ 이상인 것이 바람직하다. 리플로우 온도로 휘발하는 용제를 사용하는 것이 바람직하고, 용제로서는, 헥실렌글리콜, 헥실디글리콜, 1,3-부탄디올, 옥탄디올, 알킬렌옥사이드·레조르신 공중합물, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2-에틸헥실디글리콜, 페닐글리콜, 테르피네올 등이 사용된다.

유기산은 플럭스에 있어서의 활성제 성분으로서 첨가된다. 유기산으로서는, 글루타르산, 페닐숙신산, 숙신산, 메타크릴산메틸, 말론산, 아디프산, 아젤라산, 글리콜산, 디글리콜산, 티오글리콜산, 티오디글리콜산, 프로피온산, 말산, 타르타르산, 다이머산, 수소 첨가 다이머산, 트리머산 등이 사용된다.

본 실시 형태의 플럭스에는, 플럭스에 있어서의 활성제 성분으로서, 아민을 첨가해도 된다. 아민으로서는, 예를 들어 이미다졸, 폴리옥시알킬렌아민, 아미노알코올을 들 수 있고, 구체적으로는, 2-메틸이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸, 폴리옥시에틸렌아민, 폴리옥시프로필렌아민, 2-에틸아미노에탄올, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등을 첨가해도 된다. 아민의 첨가 비율은, 플럭스 100질량%에 대하여, 0질량% 이상 5질량% 이하인 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 플럭스에는, 틱소제로서, 스테아르산아미드를 첨가해도 된다. 틱소제의 첨가 비율은, 플럭스 100질량%에 대하여, 0질량% 이상 10질량% 미만인 것이 바람직하고, 0질량% 이상 5질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 실시 형태의 플럭스에는, 베이스제로서, 폴리에틸렌글리콜 등을 첨가해도 된다. 베이스제의 첨가 비율은, 플럭스 100질량%에 대하여, 0질량% 이상 5질량% 이하인 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 플럭스에는, 계면 활성제로서, 히드록시프로필화에틸렌디아민, 폴리옥시프로필렌에틸렌디아민, 에틸렌디아민테트라폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아미드 등을 첨가해도 된다. 계면 활성제의 첨가 비율은, 플럭스 100질량%에 대하여, 0질량% 이상 15질량% 이하인 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 플럭스에는, 할로겐 화합물로서, 아민할로겐화수소산염 또는 유기 할로겐 화합물을 첨가해도 된다. 아민할로겐화수소산염으로서는, 에틸아민염산염, 에틸아민브롬화수소산염, 에틸아민요오드화수소산염, 2-에틸헥실아민염산염, 2-에틸헥실아민브롬화수소산염, 2-에틸헥실아민요오드화수소산염, 시클로헥실아민염산염, 시클로헥실아민브롬화수소산염, 시클로헥실아민요오드화수소산염 등을 첨가해도 된다. 유기 할로겐 화합물로서는, 2,3-디브로모-1,4-부탄디올, 트랜스-2,3-디브로모-2-부텐-1,4-디올 등을 첨가해도 된다. 할로겐 화합물의 비율은, 플럭스 100질량%에 대하여, 0질량% 이상 5질량% 이하인 것이 바람직하고, 0질량% 이상 1질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.

상술한 플럭스에 대한 그 밖의 첨가제로서, 예를 들어 착색제, 계면 활성제 등을 플럭스의 성능을 손상시키지 않는 범위에서 적절히 첨가해도 된다.

[실시예]

이하, 실시예에서 본 발명에 따른 플럭스의 구체예를 나타내지만, 본 발명은, 이하의 구체예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 표 중에서 단위가 없는 수치는, 질량%를 나타낸다.

[표 1에 대해서]

플럭스에 포함되는 조성을 파악하기 위해서, 표 1에 나타내는 조성으로 실시예 1, 비교예 1 내지 3의 플럭스를 준비하여, 다음과 같이 볼 미싱의 검증 및 뒤에 후술하는 TG법(써멀그래비메트리법)에 의한 시험(JIS K 0129)을 행하였다.

(I) 볼 미싱의 검증에 대해서

(A) 평가 방법

Sn-3Ag-0.5Cu의 조성으로, 직경 600㎛의 땜납 볼을 준비했다. 준비한 땜납 볼에, 실시예 1, 비교예 1 내지 3의 플럭스를 각각 전사시킨 후, 플럭스가 전사된 각 땜납 볼을 기판의 전극에 탑재하였다. 그리고, 기판을 250℃ 피크, 승온 속도 1℃/sec으로 가열하고, 그 후 실온까지 냉각했다. 냉각 후의 전극의 모양을 눈으로 확인하였다.

(B) 판정 기준

○: 땜납이 전극으로부터 벗겨지지 않고 남았다.

×: 땜납이 전극으로부터 벗겨진 상태(볼 미싱)가 발생하였다.

볼 미싱은, 접합 불량이나 도전 불량의 원인으로 된다. 가열 후에 전극 상에 땜납이 남으면, 접합 불량이나 도전 불량을 억제할 수 있다.

(II) TG법에 의한 시험에 대해서

(A) 평가 방법

알루미늄팬에, 표 중의 실시예 및 비교예에 나타내는 비율로 조합한 플럭스를 10㎎ 채우고, ULVAC사 제조 TGD9600을 사용해서 250℃ 피크, 승온 속도 1℃/sec로 가열하였다. 가열 후의 각 플럭스의 중량이, 가열 전의 15% 이하가 되었는지 여부를 측정하였다.

(B) 판정 기준

○: 중량이 가열 전의 15% 이하가 되었다

×: 중량이 가열 전의 15%보다 컸다

중량이 가열 전의 15% 이하가 된 플럭스는, 가열에 의해 플럭스 중의 성분이 충분히 휘발하고, 리플로우 후에 세정 불필요한 플럭스라고 할 수 있다. 중량이 가열 전의 15%보다 컸던 플럭스는, 플럭스 중의 성분의 휘발이 불충분했다고 할 수 있다. 플럭스 중의 성분의 휘발이 불충분하여 잔사가 많이 남으면, 접합 불량이나 도전 불량 등의 원인으로 된다. 플럭스 중의 성분이 충분히 휘발하면, 접합 불량이나 도전 불량 등이 억제된 땜납 범프라 할 수 있다. 또한, 플럭스 중의 성분이 충분히 휘발하면, 실장 후의 수지 밀봉(언더필) 공정에서의, 언더필 보이드의 형성을 억제할 수 있다. 언더필 보이드는, 잔사가 언더필 경화 시에 휘발해서 가스화 했을 때 발생하기 쉽다.

실시예 1의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 70질량%, 용제의 일례로서 헥실렌글리콜을 22질량%, 유기산의 일례로서 글루타르산을 8질량% 함유한다. 실시예 1의 플럭스에서는, 볼 미싱이 발생하지 않은 데다가, TG법에 의한 시험에서도 양호한 결과가 얻어졌다. 그 때문에, 실시예 1의 플럭스는, 볼 미싱을 억제하는 데다가, 리플로우 후에 플럭스 중의 성분이 충분히 휘발하는 플럭스라고 할 수 있다.

비교예 1의 플럭스는, 용제의 일례로서 헥실렌글리콜을 92질량%, 유기산의 일례로서 글루타르산을 8질량% 함유한다. 비교예 1의 플럭스에서는, TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었지만, 볼 미싱이 발생하였다.

비교예 2 플럭스는, 헥실렌글리콜을 12질량%, 이소보르닐시클로헥산올을 72질량%, 글루타르산을 8질량%, 활성 보조제의 일례로서 2-에틸-4-메틸이미다졸을 8질량% 함유한다. 비교예 2의 플럭스에서는, 볼 미싱을 억제할 수 있었지만, TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 없었다. 비교예 2의 플럭스는, TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 없었기 때문에, 리플로우 후에 세정 불필요한 플럭스라고 할 수는 없다.

비교예 3의 플럭스는, 헥실렌글리콜을 52질량%, 글루타르산을 8질량%, 로진으로서 중합 로진을 40질량% 함유한다. 비교예 3의 플럭스에서는, 볼 미싱을 억제할 수 있었지만, TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 없었다. 비교예 3의 플럭스는, TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 없었기 때문에, 리플로우 후에 세정 불필요한 플럭스라고 할 수는 없다.

실시예 1에서 볼 미싱이 발생하지 않았지만, 비교예 1에서 볼 미싱이 발생한 것은, 실시예 1의 플럭스가 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 함유하고, 비교예 1의 플럭스가 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 함유하지 않기 때문이라고 할 수 있다.

실시예 1, 비교예 1 내지 3의 결과로부터, 볼 미싱의 검증 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻기 위해서는, 플럭스가 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 함유 할 필요가 있고, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과 헥실렌글리콜과 글루타르산을 함유하는 플럭스는, 유기계 세정제에 의한 플럭스 잔사의 세정이 불필요한 데다가, 원하는 위치에 땜납 볼을 적재할 수 있다고 할 수 있다.

표 1에는 나타내지 않지만, 실시예 1 외에도, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만 및 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하고, 로진이 비함유인 플럭스는, 실시예 1과 마찬가지로, 볼 미싱이 발생하지 않은 데다가, TG법에 의한 시험에서도 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

[표 2에 대해서]

계속해서, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 함유하는 플럭스에 대해서, 각 조성의 배합량을 파악하기 위해서, 표 2에 나타내는 조성에서 실시예와 비교예의 플럭스를 조합하여, 다음과 같이 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험을 행하였다. 또한, TG법에 의한 시험에 대해서는, 표 1에서 검증한 것과 동일한 평가 방법 및 판정 기준을 채용하였다.

(I) 땜납의 번짐 시험에 대해서

(A) 평가 방법

두께 0.3㎜, 크기 30㎜×30㎜의 Cu판, 표 중의 각 실시예 및 비교예에 나타내는 비율로 조합한 플럭스 및 Sn-3Ag-0.5Cu의 조성으로 직경 600㎛인 땜납 볼을 준비하였다. 준비한 땜납 볼에 플럭스를 전사시킨 후, 플럭스가 부착된 땜납 볼을 Cu판에 탑재하였다. 각 Cu판을 250℃ 피크, 승온 속도 1℃/sec로 가열하고, 그 후 실온까지 냉각하였다. 각 Cu판을 냉각 후에, 땜납의 번짐 직경을 측정하였다.

(B) 판정 기준

○: 번짐 직경이 1000㎛ 이상

×: 번짐 직경이 1000㎛ 미만

습윤성이 떨어진 플럭스를 땜납에 사용하면, 접합 불량 등의 납땜 불량을 야기하기 쉬워지고, 습윤성이 좋은 플럭스를 땜납에 사용하면, 납땜 불량을 야기하기 어려워진다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하 함유하고, 용제의 일례로서 헥실렌글리콜을 0질량% 초과 50질량% 미만 함유하고, 유기산의 일례로서 글루타르산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유한다. 실시예 1 내지 3의 플럭스는, 모두 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

비교예 4의 플럭스는, 실시예 1 내지 3의 플럭스와 비교해서 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올의 함유 비율이 적고, 헥실렌글리콜의 함유 비율이 많다. 비교예 4의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 40질량% 함유한다. 비교예 4의 플럭스는, 용제의 일례로서 헥실렌글리콜을 50질량% 함유한다. 비교예 4의 플럭스는, TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수는 있었지만, 번짐이 불충분하였다.

실시예 1 내지 3 및 비교예 4의 결과로부터, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올의 함유 비율은, 50질량% 이상 90질량% 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다. 헥실렌글리콜의 함유 비율은, 0질량% 초과 50질량% 미만인 것이 바람직하다고 할 수 있다. 글루타르산의 함유 비율은, 1질량% 이상 15질량% 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다.

즉, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하와, 헥실렌글리콜을 0질량% 초과 50질량% 미만과, 글루타르산을 1질량% 이상 15질량% 이하를 함유하는 플럭스는, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

실시예 4, 5의 플럭스는, 실시예 1의 플럭스로부터 용제의 종류를 바꾼 것이다. 실시예 4의 플럭스는, 용제의 일례로서 헥실디글리콜을 49질량% 함유하고, 실시예 5는, 용제의 일례로서 1,3-부탄디올을 1질량% 함유한다.

실시예 4, 5의 플럭스에서도, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻은 점에서, 용제의 종류는, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험의 결과를 좌우하는 것은 아니고, 모든 용제를 채용해도 바람직한 것을 알 수 있다. 용제로서, 옥탄디올, 알킬렌옥사이드·레조르신 공중합물, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2-에틸헥실디글리콜, 페닐글리콜, 테르피네올 등을 사용한 플럭스도, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 실시예 4, 5의 플럭스는, 모두 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만의 범위 내에서 함유하고 있고, 용제의 함유 비율은, 0질량% 초과 50질량% 미만인 것이 바람직하다고 할 수 있다.

실시예 1 내지 5, 비교예 4의 결과로부터, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만 및 글루타르산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하는 플럭스는, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있다고 할 수 있다.

실시예 6, 7의 플럭스는, 실시예 1의 플럭스와 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 동일한 비율로 함유하지만, 유기산의 종류를 바꾼 것이다. 실시예 6의 플럭스는, 유기산의 일례로서 페닐숙신산을 함유하고, 실시예 7의 플럭스는, 유기산의 일례로서 메타크릴산메틸을 함유한다.

실시예 6, 7의 플럭스에서도, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있는 점에서, 유기산의 종류는, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험의 결과를 좌우하는 것이 아니고, 모든 유기산을 채용해도 바람직한 것을 알 수 있다. 유기산으로서, 숙신산, 아디프산, 아젤라산, 디글리콜산, 프로피온산, 말산, 타르타르산, 말론산, 다이머산, 수소 첨가 다이머산, 트리머산 등을 사용한 플럭스도, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 유기산의 함유 비율은, 1질량% 이상 15질량% 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다.

실시예 1 내지 7, 비교예 4의 결과로부터, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만, 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하는 플럭스는, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있다고 할 수 있다.

실시예 8 내지 10의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과, 용제와, 유기산에 더하여, 아민을 함유한다. 실시예 8의 플럭스는, 아민의 일례로서 2-운데실이미다졸을 1질량% 함유한다. 실시예 9의 플럭스는, 아민의 일례로서, 2-에틸아미노에탄올을 1질량% 함유한다. 실시예 10의 플럭스는, 2-운데실이미다졸을 5질량% 함유한다. 실시예 8 내지 10의 플럭스는, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 8, 9의 플럭스는 다른 종류의 아민을 함유하고 있고, 모두 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 그 때문에, 아민의 종류는, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험의 결과를 좌우하는 것이 아니고, 모든 아민을 채용해도 바람직한 것을 알 수 있다. 아민으로서, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸, 디에탄올아민, 폴리옥시에틸렌아민, 폴리옥시프로필렌아민, 트리에탄올아민 등을 사용한 플럭스도, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 8 내지 10의 결과로부터, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만, 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하, 아민을 0질량% 이상 5질량% 이하 함유하는 플럭스는, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있다고 할 수 있다.

실시예 11의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과, 용제와, 유기산에 더하여, 틱소제의 일례로서, 스테아르산 아미드를 5질량% 함유한다. 실시예 11의 결과로부터, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90 질량 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만, 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하는 플럭스는, 틱소제를 첨가해도, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있다고 할 수 있다.

비교예 5의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과, 용제와, 유기산에 더하여, 스테아르산 아미드를 10질량% 함유하고, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과 용제의 합계가 80질량%이다. 비교예 5의 플럭스는, 땜납의 번짐 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었지만, TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 없었다.

실시예 11과 비교예 5의 결과로부터, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만 함유하는 플럭스에, 틱소제를 첨가해도, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있다고 할 수 있고, 플럭스가 함유하는 틱소제의 비율은, 0질량% 이상 10질량% 미만인 것이 바람직하고, 0질량% 이상 5질량% 이하인 것이 보다 바람직하다고 할 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 11의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과 용제의 합계가 83질량% 이상 99질량% 이하이고, 비교예 5의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과 용제의 합계가 80질량%인 점에서, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과 용제의 합계는 83질량% 이상 99질량% 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다.

실시예 12의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과, 용제와, 유기산에 더하여, 할로겐 화합물의 일례로서, 에틸아민브롬화수소산염을 1질량% 함유한다. 실시예 13의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과, 용제와, 유기산에 더하여, 할로겐 화합물의 일례로서, 2,3-디브로모-1,4-부탄디올을 1질량% 함유한다. 실시예 14의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과, 용제와, 유기산에 더하여, 할로겐 화합물의 일례로서, 2,3-디브로모-1,4-부탄디올을 5질량% 함유한다. 실시예 12 내지 14의 플럭스는, 모두 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 12, 13의 플럭스는, 다른 종류의 할로겐 화합물을 함유하고 있고, 모두 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 그 때문에, 할로겐 화합물의 종류는, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험의 결과를 좌우하는 것은 아니고, 모든 할로겐 화합물을 채용해도 바람직한 것을 알 수 있다. 플럭스에 첨가하는 할로겐 화합물로서, 아민할로겐화수소산염 또는 유기 할로겐 화합물을 사용한 플럭스도, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 보다 상세하게는, 아민할로겐화수소산염으로서, 에틸아민염산염, 에틸아민요오드화 수소산염, 2-에틸헥실아민염산염, 2-에틸헥실아민브롬화수소산염, 2-에틸헥실아민요오드화수소산염, 시클로헥실아민염산염, 시클로헥실아민브롬화수소산염, 시클로헥실아민요오드화수소산염을 사용하고, 유기 할로겐 화합물로서, 트랜스-2,3-디브로모-2-부텐1,4-디올 등을 첨가한 플럭스도, 땜납의 번짐 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 12 내지 14의 결과로부터, 플럭스에 첨가하는 할로겐 화합물의 비율은, 0질량% 이상 5질량% 이하인 것이 바람직하고, 0질량% 이상 1질량% 이하인 것이 보다 바람직하다고 할 수 있다.

또한, 실시예 1 내지 14, 비교예 4, 5는, 모두 가열 후에 볼 미싱이 발생하지 않고, 전극 상에 땜납 범프를 형성하였다.

[표 3에 대해서]

계속해서, 플럭스에 포함되는 각 조성의 배합량을 파악하기 위해서, 표 3에 나타내는 조성에서 실시예와 비교예의 플럭스를 조합하고, 다음과 같이 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 상세히 후술하는 물 세정성 시험을 행하였다. 또한, TG법에 의한 시험에 대해서는, 표 1에서 검증한 것과 동일한 평가 방법 및 판정 기준을 채용하고, 땜납의 번짐 시험에 대해서는, 표 2에서 검증한 것과 동일한 평가 방법 및 판정 기준을 채용했다.

(I) 물 세정성 시험에 대해서

(A) 평가 방법

두께 0.3㎜, 크기 30㎜×30㎜의 Cu판, 표 중의 각 실시예 및 비교예에 나타내는 비율로 조합한 플럭스 및 Sn-3Ag-0.5Cu의 조성으로 직경 600㎛의 땜납 볼을 준비하였다. 준비한 땜납 볼에 플럭스를 전사시킨 후, 플럭스가 부착된 땜납 볼을 Cu판에 탑재하였다. 각 Cu판을 250℃ 피크, 승온 속도 1℃/sec로 가열하였다. 각Cu판을 실온까지 냉각 후에 물 세정하고, 확대 현미경으로 납땜 개소 주변에 플럭스 잔사가 없는지, 외관을 검사하였다.

(B) 판정 기준

○: Cu판에 플럭스 잔사가 남지 않았다.

×: Cu판에 플럭스 잔사가 남았다.

상술한 실시예 1 내지 14는, 모두 리플로우 후에 세정 불필요한 저잔사의 플럭스였기 때문에, 유기계 세정제에 의한 세정을 불필요로 하는 플럭스라고 할 수 있다. 또한, 플럭스 잔사가 기판에 잔류하는 플럭스여도, 물 세정에 의해 플럭스 잔사를 제거할 수 있으면, 접합 불량이나 도전 불량을 억제할 수 있다. 즉, 이 물 세정 시험에서 양호한 세정성을 나타낸 플럭스는, 유기계 세정제를 사용하지 않고, 물 세정에 의해 플럭스 잔사를 적절하게 제거할 수 있었다고 판단할 수 있다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 15 내지 24의 플럭스는, 모두, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올의 함유 비율이 50질량% 이상 90질량% 이하이고, 용제의 함유 비율이 0질량% 초과 50질량% 미만이고, 유기산의 함유 비율이 1질량% 이상 15질량% 이하이고, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과 용제의 합계가 83질량% 이상 99질량% 이하이다. 실시예 15 내지 24의 플럭스는, 모두 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

한편, 비교예 6의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올의 함유 비율이 40질량%이고, 용제의 일례의 헥실렌글리콜의 함유 비율이 50질량%이다. 비교예 6의 플럭스는, 수용성 시험 및 TG법에 의한 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었지만, 번짐 시험에서는 양호한 결과를 얻을 수 없었다.

실시예 15 내지 24와, 비교예 6의 결과로부터, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만, 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하고, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과 용제의 합계가 83질량% 이상 99질량% 이하로 함유하는 플럭스는, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있다고 할 수 있다.

실시예 16의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 용제의 일례로서의 헥실렌글리콜, 유기산의 일례로서의 타르타르산에 더하여, 아민의 일례로서의 폴리옥시알킬렌아민을 함유한다. 실시예 16의 결과로부터, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만, 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하는 플럭스는, 아민을 첨가해도, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있다고 할 수 있다. 플럭스에 첨가하는 아민의 비율은, 0질량% 이상 5질량% 이하인 것이 바람직하고, 0질량% 이상 1질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.

실시예 17의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 헥실렌글리콜, 타르타르산, 폴리옥시알킬렌아민에 더하여, 베이스제의 일례로서 폴리에틸렌글리콜을 5질량% 함유한다. 실시예 16의 결과로부터, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만, 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하는 플럭스는, 베이스제를 첨가해도, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있다고 할 수 있다. 플럭스에 첨가하는 베이스제의 비율은 0질량% 이상 5질량% 이하인 것이 바람직하다.

실시예 18의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 헥실렌글리콜, 타르타르산에 더하여, 계면 활성제의 일례로서, 폴리옥시프로필렌에틸렌디아민을 10질량% 함유한다. 실시예 19의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 헥실렌글리콜, 타르타르산, 폴리옥시알킬렌아민, 폴리에틸렌글리콜에 더하여, 폴리옥시프로필렌에틸렌디아민을 5질량% 함유한다.

실시예 20의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 헥실렌글리콜, 유기산의 일례로서의 글루타르산, 폴리옥시알킬렌아민, 폴리에틸렌글리콜에 더하여, 계면 활성제의 일례로서, 폴리옥시에틸렌세틸에테르를 5질량% 함유한다.

실시예 18, 19의 결과로부터, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만, 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하는 플럭스는, 계면 활성제를 첨가해도, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있다고 할 수 있다.

표에는 나타내지 않지만, 실시예 18의 플럭스 폴리옥시프로필렌에틸렌디아민의 함유 비율을 15질량%로 바꾼 플럭스도, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 이 결과와, 실시예 18 내지 20의 결과로부터, 계면 활성제의 종류는, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 수용성 시험의 결과를 좌우하는 것은 아니고, 모든 계면 활성제를 채용해도 바람직한 것을 알 수 있다. 또한, 플럭스에 첨가하는 계면 활성제의 비율은, 0질량% 이상 15질량% 이하인 것이 바람직하고, 0질량% 이상 10질량% 이하인 것이 보다 바람직하다고 할 수 있다.

실시예 21의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 헥실렌글리콜, 타르타르산, 폴리옥시알킬렌아민, 폴리에틸렌글리콜에 더하여, 할로겐 화합물의 일례로서, 에틸아민브롬화수소산염을 1질량% 함유한다. 실시예 22의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 헥실렌글리콜, 타르타르산, 폴리옥시알킬렌아민, 폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌에틸렌디아민에 더하여, 에틸아민브롬화수소산염을 1질량% 함유한다. 실시예 23의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 헥실렌글리콜, 타르타르산에 더하여, 에틸아민브롬화수소산염을 5질량% 함유한다. 실시예 24의 플럭스는, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 헥실렌글리콜, 타르타르산, 폴리옥시알킬렌아민, 폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌에틸렌디아민에 더하여, 할로겐 화합물의 일례로서, 2,3-디브로모-1,4-부탄디올을 1질량% 함유한다.

실시예 21 내지 23의 결과로부터, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만, 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하는 플럭스는, 할로겐 화합물을 첨가해도, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있다고 할 수 있다. 플럭스에 첨가하는 할로겐 화합물의 비율은, 0질량% 이상 5질량% 이하인 것이 바람직하고, 0질량% 이상 1질량% 이하인 것이 보다 바람직하다고 할 수 있다. 또한, 실시예 21 내지 24의 결과로부터, 할로겐 화합물의 종류는, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 수용성 시험의 결과를 좌우하는 것이 아니고, 모든 할로겐 화합물을 채용해도 바람직한 것을 알 수 있다.

비교예 7의 플럭스는, 실시예 20의 플럭스에 첨가된 계면 활성제를, 동일한 비율의 로진으로 대체한 것이다. 실시예 20의 플럭스에서는, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었지만, 비교예 7의 플럭스에서는 수용성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 없었다. 이러한 점에서, 로진을 첨가한 플럭스는, 수용성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 없다고 할 수 있다.

실시예 16 내지 24의 결과로부터, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만, 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하는 플럭스는, 아민, 베이스제, 계면 활성제, 할로겐 화합물 중 하나 이상을 첨가해도, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 수용성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있다고 할 수 있다.

또한, 실시예 15 내지 24, 비교예 6, 7은, 모두 가열 후에 볼 미싱이 발생하지 않고, 전극 상에 땜납 범프를 형성하였다.

또한, 본 예에 있어서, 용제의 일례로서 헥실렌글리콜을 사용했지만, 다른 용제를 첨가해도 되고, 예를 들어 헥실디글리콜, 1,3-부탄디올, 옥탄디올, 알킬렌옥사이드·레조르신 공중합물, 2-에틸헥실디글리콜, 페닐글리콜, 2-에틸-1,3-헥산디올, 테르피네올 등을 0질량% 초과 50질량% 미만 함유하는 플럭스도, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 본 예에 있어서, 유기산의 예로서 타르타르산 또는 글루타르산을 사용하였지만, 다른 유기산을 첨가해도 되고, 예를 들어 페닐숙신산, 숙신산, 메타크릴산메틸, 말론산, 아디프산, 아젤라산, 글리콜산, 디글리콜산, 티오글리콜산, 티오디글리콜산, 프로피온산, 말산, 다이머산, 수소 첨가 다이머산, 트리머산 등을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하는 플럭스도, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 본 예에 있어서, 아민의 일례로서 폴리옥시알킬렌아민을 사용했지만, 다른 아민으로서 예를 들어, 이미다졸, 아미노알코올을 첨가해도 되고, 구체적으로는, 2-메틸이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸, 폴리옥시에틸렌아민, 폴리옥시프로필렌아민, 2-에틸아미노에탄올, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등을 0질량% 이상 5질량% 이하 첨가한 플럭스도, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 본 예에 있어서, 계면 활성제의 일례로서 폴리옥시프로필렌에틸렌디아민 또는 폴리옥시에틸렌알킬에테르를 사용했지만, 다른 계면 활성제를 첨가해도 된다. 예를 들어, 계면 활성제로서 히드록시프로필화에틸렌디아민, 에틸렌디아민테트라폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌알킬아미드 등을 0질량% 이상 15질량% 이하 첨가한 플럭스도, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 본 예에 있어서, 할로겐 화합물의 일례로서 에틸아민브롬화수소산염 또는 2,3-디브로모-1,4-부탄디올을 사용했지만, 다른 할로겐 화합물을 첨가해도 되고, 아민할로겐화수소산염 또는 유기 할로겐 화합물을 0질량% 이상 5질량% 이하 첨가한 플럭스도, 땜납의 번짐 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 아민할로겐화수소산염으로서는, 예를 들어 에틸아민염산염, 에틸아민요오드화수소산염, 2-에틸헥실아민염산염, 2-에틸헥실아민브롬화수소산염, 2-에틸헥실아민요오드화수소산염, 시클로헥실아민염산염, 시클로헥실아민브롬화수소산염, 시클로헥실아민요오드화수소산염을 첨가한 플럭스도, 땜납의 번짐 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 유기 할로겐 화합물로서는, 트랜스-2,3-디브로모-2-부텐1,4-디올을 첨가한 플럭스도, 땜납의 번짐 시험, TG법에 의한 시험 및 물 세정성 시험에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 본 실시예에 있어서, 각 조성의 함유 비율은, 상기에 기재한 비율에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예에 있어서, 땜납 볼을 사용했지만, 이것에 한정되지 않고, Cu 등의 금속을 핵으로 한 핵 볼을 사용해도 된다.

본 발명은, 땜납 볼 또는 금속을 핵으로 하는 핵 볼을 전극에 탑재하기 위해서 사용되는 플럭스에 적용된다.

Claims

2,4-디에틸-1,5-펜탄디올을 50질량% 이상 90질량% 이하, 용제를 0질량% 초과 50질량% 미만 및 유기산을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하고, 로진이 비함유이고,
상기 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올과 상기 용제의 합계가 83질량% 이상 99질량% 이하로 함유하는
것을 특징으로 하는 플럭스.
제1항에 있어서,
또한, 아민을 0질량% 이상 5질량% 이하, 할로겐 화합물을 0질량% 이상 5질량% 이하 포함하는 것을 특징으로 하는 플럭스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
또한, 틱소제를 0질량% 이상 5질량% 이하, 베이스제를 0질량% 이상 5질량% 이하, 계면 활성제를 0질량% 이상 15질량% 이하 포함하는
것을 특징으로 하는 플럭스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
알루미늄팬에 당해 플럭스를 10㎎ 채우고, 250℃ 피크, 승온 속도 1℃/sec로 가열하고, 가열 전의 중량과 비교하여, 가열 후의 중량이 15% 이하가 되는
것을 특징으로 하는 플럭스.
제3항에 있어서,
알루미늄팬에 당해 플럭스를 10㎎ 채우고, 250℃ 피크, 승온 속도 1℃/sec로 가열하고, 가열 전의 중량과 비교하여, 가열 후의 중량이 15% 이하가 되는
것을 특징으로 하는 플럭스.