KR101905365B1

KR101905365B1 - 플럭스

Info

Publication number: KR101905365B1
Application number: KR1020180057612A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 마루코; 아츠미 다카하시; 히로키 스도; 히로요시 가와사키; 다카히로 핫토리; 다카히로 롭폰기; 다이스케 소마; 다카시 하기와라; 이사무 사토; 유지 가와마타
Original assignee: 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤
Priority date: 2017-05-25
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2018-10-05
Also published as: EP3406394B1; CN108941978A; PT3406394T; HUE055378T2; JP2018196899A; EP3406394A1; JP6274344B1; US20180339375A1; TW201900320A; US10610979B2; TWI644752B; CN108941978B

Abstract

[과제] 원하는 위치에 땜납 범프를 형성하는 데 적합한 플럭스를 제공한다.
[해결 수단] 플럭스를 직경이 1.0㎜, 두께가 0.15㎜로 되도록 인쇄한 레지스트 기판을 150℃에서 30초 가열하고 실온에서 냉각한 경우에 있어서의, 플럭스와 레지스트 기판의 접촉각이 11.0도 이상 17.0도 이하이고, Cu판을 150℃의 항온조에서 12시간 가열한 베이킹 Cu판에 플럭스를 도포하고, 플럭스가 도포된 베이킹 Cu판을 Sn-3.0Ag-0.5Cu 합금 중에 침지 속도 15㎜/sec, 침지 깊이 2.0㎜로 침지한 경우에 있어서의 제로크로스 타임이 0초 초과 2.0초 이하이다.

Description

플럭스{FLUX}

본 발명은 계면 활성제를 함유하는 플럭스에 관한 것이다.

일반적으로 납땜에 사용되는 플럭스는, 땜납 합금 및 납땜의 대상이 되는 접합 대상물의 금속 표면에 존재하는 금속 산화물을 화학적으로 제거하여 양자의 경계에서 금속 원소의 이동을 가능하게 한다. 이로 인하여, 플럭스를 사용하여 납땜을 행함으로써 땜납 합금과 접합 대상물의 금속 표면 사이에 금속 간 화합물이 형성되어, 견고한 접합이 얻어진다.

근년, 플럭스를 사용하여 납땜되는 전자 부품의 소형화에 의하여, 전자 부품의 납땜 부위인 전극 피치의 협소화가 진행되고 있다. 협소한 전극부에 땜납 범프를 형성할 때, 볼상의 땜납 대신, 주상의 금속 핵을 땜납으로 피복한 금속 핵 칼럼이 사용되게끔 되었다.

금속 핵 칼럼을 기판에 실장하는 일반적인 방법에 대하여 설명한다. 도시하지는 않지만 먼저, 기판의 전극부에 플럭스를 도포한다. 다음으로, 이 전극부에 금속 핵 칼럼을 적재하기 위한 탑재 지그를 기판 상에 둔다. 그리고 탑재 지그에 천설된 관통 구멍에 금속 핵 칼럼을 관통시켜, 전극 상의 플럭스 중에 칼럼을 수직으로 적재시킨다. 이 상태를 유지한 채 리플로로 등의 가열 장치에 기판을 투입하여 가열한다. 그러면, 금속 핵 칼럼의 표면의 땜납과 기판의 전극부에 도포한 플럭스가 용융되어 기판과 금속 핵 칼럼이 납땜되기 때문에, 땜납 범프가 형성된다.

금속 핵 칼럼을 기판에 실장할 때, 플럭스의 번짐이 불충분하면 산화막의 제거를 충분히 할 수 없으며, 제거할 수 있었던 곳에만 땜납이 펴져 버려 균일하게 퍼지지 않는다. 땜납이 균일하게 퍼지지 않으면, 금속 핵 칼럼이 쓰러지거나 이동하거나 하여 땜납 범프를 전극부의 원하는 위치에 형성할 수 없다. 땜납 범프가 전극부의 원하는 위치에 형성되지 않으면, 도전 불량 등 납땜의 신뢰성을 손상시키는 원인이 된다.

일반적으로 플럭스에 계면 활성제를 첨가하면, 플럭스의 표면 장력이 약해져 플럭스가 번지기 쉬워지는 것이 알려져 있다. 계면 활성제를 함유하는 플럭스의 예로서 특허문헌 1에는, 로진에스테르계 계면 활성제 또는 아미드계 계면 활성제를 함유하는 플럭스 조성물이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 양이온성 계면 활성제 및 비이온성 계면 활성제를 포함하는 납접용 플럭스가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 평05-42389호 공보 일본 특허 공개 제2004-501765호 공보

그러나 전극부에 도포한 플럭스의 표면 장력이 낮아 지나치게 번지는 경우에도, 플럭스의 번짐과 함께 금속 핵 칼럼이 이동해 버려 원하는 위치에 땜납 범프를 형성할 수 없다.

종래의 플럭스에서는 설령 활성제를 함유하고 있더라도, 상술한 바와 같이 플럭스의 표면 장력이 지나치게 높아도 지나치게 낮아도 금속 핵 칼럼이 이동해 버리기 때문에 원하는 위치에 땜납 범프를 형성하는 것이 곤란하였다. 상술한 특허문헌 1, 2에 개시되는 플럭스도 이와 같은 문제에 대하여 전혀 고려하고 있지 않았다.

그래서 본 발명은 이와 같은 과제를 해결한 것이며, 원하는 위치에 금속 핵 칼럼에 의한 땜납 범프를 형성하는 데 적합한 플럭스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 채용한 본 발명의 기술 수단은 다음과 같다.

(1) 플럭스를 직경이 1.0㎜, 두께가 0.15㎜로 되도록 인쇄한 레지스트 기판을 150℃에서 30초 가열하고 실온에서 냉각한 경우에 있어서의, 플럭스와 레지스트 기판의 접촉각이 11.0도 이상 17.0도 이하이고, Cu판을 150℃의 항온조에서 12시간 가열한 베이킹 Cu판에 플럭스를 도포하고, 플럭스가 도포된 베이킹 Cu판을 Sn-3.0Ag-0.5Cu 합금 중에 침지 속도 15㎜/sec, 침지 깊이 2.0㎜로 침지한 경우에 있어서의 제로크로스 타임이 0초 초과 2.0초 이하인 것을 특징으로 하는 플럭스.

(2) 적어도 아민을 13질량% 이상 40질량% 이하, 계면 활성제를 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하고, 아민이 분자량 700 이하의 아민으로 이루어지고, 계면 활성제가 분자량 700 초과의 계면 활성제로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 기재된 플럭스.

(3) 유기산을 5질량% 이상 30질량% 이하, 아민을 13질량% 이상 40질량% 이하, 계면 활성제를 1질량% 이상 15질량% 이하, 베이스제를 10질량% 이상 30질량% 이하, 및 용제를 10질량% 이상 40질량% 이하 함유하고, 아민이 분자량 700 이하의 아민으로 이루어지고, 계면 활성제가 분자량 700 초과의 계면 활성제로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 기재된 플럭스.

(4) 아민이, 이미다졸류, 지방족 아민, 방향족 아민, 아미노알코올, 폴리옥시알킬렌형 알킬아민, 말단 아민폴리옥시알킬렌, 아민할로겐화수소산염, 폴리옥시알킬렌아민 중 적어도 어느 1종으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 플럭스.

(5) 계면 활성제가, 폴리옥시알킬렌형 알킬아민형 계면 활성제, 폴리옥시알킬렌형 알킬렌디아민형 계면 활성제, 또는 폴리옥시알킬렌형 알킬렌트리아민형 계면 활성제 중 어느 1종으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 상기 (2) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스.

본 발명의 플럭스는 번짐이 양호하여, 원하는 위치에 금속 핵 칼럼에 의한 땜납 범프를 형성할 수 있다.

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

[플럭스의 조성예]

본 실시 형태의 플럭스는, 플럭스를 직경이 1.0㎜, 두께가 0.15㎜로 되도록 인쇄한 레지스트 기판을 150℃에서 30초 가열하고 실온에서 냉각한 경우에 있어서의, 플럭스와 레지스트 기판의 접촉각이 11.0도 이상 17.0도 이하이다. 또한 Cu판을 150℃의 항온조에서 12시간 가열한 베이킹 Cu판에 플럭스를 도포하고, 이 플럭스가 도포된 베이킹 Cu판을 Sn-3.0Ag-0.5Cu(센주긴조쿠고교 제조의 에코 솔더 M705) 합금 중에 침지 속도 15㎜/sec, 침지 깊이 2.0㎜로 침지한 경우에 있어서의 제로크로스 타임은 0초 초과 2.0초 이하이다.

본 실시 형태의 플럭스는 아민과 계면 활성제를 함유하는 것이 바람직하고, 유기산을 5질량% 이상 30질량% 이하, 아민을 13질량% 이상 40질량% 이하, 계면 활성제를 1질량% 이상 15질량% 이하, 베이스제를 10질량% 이상 30질량% 이하, 및 용제를 10질량% 이상 40질량% 이하 함유하는 것이 보다 바람직하다.

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

아민은 플럭스에 있어서의 활성 보조 성분으로서 첨가되며, 플럭스의 번짐의 속도에 영향을 준다. 아민은 분자량 700 이하의 아민인 것이 바람직하고, 분자량 600 이하의 아민인 것이 보다 바람직하다. 아민으로서는, 예를 들어 이미다졸류, 지방족 아민, 방향족 아민, 아미노알코올, 폴리옥시알킬렌형 알킬아민, 말단 아민폴리옥시알킬렌, 아민할로겐화수소산염 중 적어도 어느 1종이 사용된다.

이미다졸류로서는 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸, 폴리옥시에틸렌아민, 폴리옥시프로필렌아민 등을 들 수 있다. 지방족 아민으로서는 메틸아민, 에틸아민, 디메틸아민, 1-아미노프로판, 이소프로필아민, 트리메틸아민, n-에틸메틸아민, 알릴아민, n-부틸아민, 디에틸아민, sec-부틸아민, tert-부틸아민, N,N-디메틸에틸아민, 이소부틸아민, 피롤리딘, 3-피롤린, n-펜틸아민, 디메틸아미노프로판, 1-아미노헥산, 트리에틸아민, 디이소프로필아민, 디프로필아민, 헥사메틸렌이민, 1-메틸피페리딘, 2-메틸피페리딘, 4-메틸피페리딘, 시클로헥실아민, 디알릴아민, n-옥틸아민, 아미노메틸, 시클로헥산, n-옥틸아민, 2-에틸헥실아민, 디부틸아민, 디이소부틸아민, 1,1,3,3-테트라메틸부틸아민, 1-시클로헥실에틸아민, N,N-디메틸시클로헥실아민 등을 들 수 있다. 방향족 아민으로서는 아닐린, 디에틸아닐린, 피리딘, 디페닐구아니딘, 디톨릴구아니딘 등을 들 수 있다. 아미노알코올로서는 2-에틸아미노에탄올, 디에탄올아민, 디이소프로판올아민, N-부틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민, N,N-비스(2-히드록시에틸)-N-시클로헥실아민, 트리에탄올아민, N,N,N,N',N'-테트라키스(2-히드록시프로필)에틸렌디아민, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민 등을 들 수 있다. 폴리옥시알킬렌형 알킬아민으로서는 폴리옥시알킬렌알킬아민, 폴리옥시알킬렌에틸렌디아민, 폴리옥시알킬렌디에틸렌트리아민을 들 수 있다. 말단 아민폴리옥시알킬렌으로서는 말단 아미노 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜 공중합체(말단 아미노 PEG-PPG 공중합체), 테트라옥시프로필렌에틸렌디아민 등을 들 수 있다. 아민할로겐화수소산염으로서는 상술한 각종 아민의 할로겐화수소산염(불화수소산염, 붕불화수소산염, 염화수소산염, 브롬화수소산염, 요오드화수소산염), 예를 들어 (에틸아민염산염, 에틸아민브롬화수소산염, 시클로헥실아민염화수소산염, 시클로헥실아민브롬화수소산염) 등을 들 수 있다.

계면 활성제는 플럭스의 표면 장력을 조정하는 성분으로서 첨가된다. 계면 활성제는 분자량이 700 초과이다. 예를 들어 폴리옥시에틸렌에틸렌디아민, 폴리옥시프로필렌에틸렌디아민, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌에틸렌디아민, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌우지아민, 폴리옥시에틸렌알킬프로필디아민, 폴리옥시에틸렌우지프로필디아민, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아미드, 지방족 알코올에틸렌옥시드 부가체 등의, 폴리옥시알킬렌형 알킬아민형 계면 활성제, 폴리옥시알킬렌형 알킬렌디아민형 계면 활성제, 또는 폴리옥시알킬렌형 알킬렌트리아민형 계면 활성제 중 적어도 어느 1종이 사용되는 것이 보다 바람직하다.

베이스제로서 폴리에틸렌글리콜, PEG-PPG 공중합체, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌우지에스테르가 사용된다.

용제로는 일반적으로 알려져 있는 글리콜에테르계 및 알코올계의 화합물을 사용할 수 있다. 용제는, 활성제의 작용을 효율적으로 초래하기 위하여 120℃ 내지 150℃의 저온 영역에 있어서 휘발되지 않는 것이 바람직하다. 용제가 휘발되어 버리면 플럭스의 유동성이 나빠져, 플럭스가 접합 개소에 번지는 것이 어려워진다. 그 때문에 용제의 비점은 200℃ 이상인 것이 바람직하다. 또한 리플로 온도에서 휘발되는 용제를 사용하는 것이 바람직하고, 용제의 비점은 280℃ 이하인 것이 바람직하다. 용제로서는 헥실렌글리콜, 헥실디글리콜, 1,3-부탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2-에틸헥실디글리콜, 페닐글리콜, 부틸트리글리콜, 테르피네올 등이 사용된다.

상술한 플럭스에 대한 그 외의 첨가제로서, 예를 들어 트랜스-2,3-디브로모-2-부텐-1,4-디올, 2,3-디브로모-1,4-부탄디올, 2,3-디브로모-1-프로판올, 2,3-디클로로-1-프로판올, 2,2,2-트리브로모에탄올, 1,1,2,2-테트라브로모에탄 등의 할로겐을 0질량% 이상 5질량% 이하로 함유해도 되고, 색소, 안료, 염료 등의 착색제, 소포제 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 1, 표 2에 대하여]

먼저, 표 1, 표 2에 나타내는 조성으로 각 실시예 및 각 비교예의 플럭스를 준비하였다. 번짐이 양호한 플럭스에 포함되는 조성의 비율을 규명해 내기 위하여, 준비한 각 플럭스에 대하여 다음과 같이 플럭스와 레지스트 기판의 접촉각의 검증, 및 웨팅 밸런스법에 의한 제로크로스 타임의 검증을 행하였다.

(Ⅰ) 접촉각의 검증에 대하여

(A) 평가 방법

각 실시예 및 비교예의 플럭스를 직경이 1.0㎜, 두께가 0.15㎜로 되도록 다른 레지스트 기판 상에 인쇄한 후, 플럭스가 인쇄된 각 레지스트 기판을 150℃에서 30초간 가열하고, 그 후 실온까지 냉각하였다. 레지스트 기판으로는 다이요 잉크 가부시키가이샤 제조의 PSR-4000 G24K를 사용하며, 냉각 후의 플럭스의, 레지스트 기판과의 접촉각을 접촉각계 「DROP MASTER 700」(교와 가이멘 가가쿠사 제조)을 사용하여 측정하였다.

(B) 판정 기준

플럭스와 레지스트 기판의 접촉각으로부터 플럭스가 번지는 범위가 넓은지 좁은지를 판단할 수 있다. 접촉각이 작은 플럭스일수록 번지는 범위가 넓고, 접촉각이 큰 플럭스일수록 번지는 범위가 좁다고 할 수 있다. 플럭스가 번지는 범위는, 지나치게 넓어도 지나치게 좁아도 금속 핵 칼럼이 쓰러지거나 이동하거나 하여 원하는 위치에 땜납 범프를 형성할 수 없기 때문에, 번짐이 양호하다고 할 수 없다. 접촉각이 소정의 범위 내로 되어 번짐이 양호한 플럭스는 원하는 위치에 금속 핵 칼럼에 의한 땜납 범프를 형성할 수 있다. 발명자들은, 접촉각이 11.0도 이상 17.0도 이하로 된 플럭스가 번짐이 양호한 플럭스인 것을 알아내었다. 접촉각이 11.0도 미만으로 된 플럭스에서는 플럭스가 지나치게 번지기 때문에, 금속 핵 칼럼을 납땜하더라도 원하는 위치에 땜납 범프를 형성할 수 없다. 접촉각이 17.0도를 초과한 플럭스에서는 플럭스의 번짐이 불충분하기 때문에, 금속 핵 칼럼을 납땜하더라도 원하는 위치에 땜납 범프를 형성할 수 없다.

(Ⅱ) 웨팅 밸런스법에 의한 제로크로스 타임의 검증에 대하여

(A) 평가 방법

30.0㎜×5.0㎜×0.3㎜의 Cu판을 150℃의 항온조에서 12시간 가열하여 베이킹 Cu판을 준비하였다. 이 베이킹 Cu판의 표면에 플럭스를 도포하고, 레스카 제조의 솔더 체커 SAT-5100을 사용하여 시험을 행하였다. 250℃로 가열 유지된 Sn-3.0Ag-0.5Cu(센주긴조쿠고교 제조의 에코 솔더 M705)의 땜납 중에 침지 속도 15㎜/sec, 침지 깊이 2.0㎜로 침지하여 시간축에 대한 습윤 곡선을 얻었다. 얻어진 습윤 곡선으로부터 제로크로스 타임을 검증하였다. 이 평가를 각 실시예 및 비교예의 플럭스에 대하여 각각 행하였다.

(B) 판정 기준

제로크로스 타임으로부터 플럭스가 번지는 속도를 판단할 수 있다. 제로크로스 타임이 빠른 플럭스일수록 번지는 속도가 빠르기 때문에 번짐이 양호하고, 제로크로스 타임이 느린 플럭스일수록 번지는 속도가 늦기 때문에 번짐이 불충분하다고 할 수 있다. 본 발명자들은, 제로크로스 타임이 2.0초 이하였던 플럭스가 번짐이 양호한 플럭스인 것을 알아내었다. 제로크로스 타임이 2.0초를 초과한 플럭스는 번짐이 느려, 불충분한 플럭스라고 할 수 있다. 번짐이 불충분한 플럭스를 납땜에 사용하면 접합 불량 등의 납땜 불량을 일으키기 쉬워키고, 번짐이 양호한 플럭스를 땜납에 사용하면 납땜 불량을 일으키기 어려워진다.

실시예 1의 플럭스는 유기산을 20질량%, 아민으로서 이미다졸을 3질량%, 아민으로서 N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 20질량%, 아민으로서 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 7질량%, 계면 활성제로서 폴리옥시에틸렌알킬아민을 3질량%, 베이스제로서 폴리에틸렌글리콜을 15질량%, 용제를 32질량% 함유한다. 실시예 1의 플럭스는 접촉각이 12.2도이고 제로크로스 타임이 1.12초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 2의 플럭스는 유기산을 20질량%, 이미다졸을 3질량%, 아민으로서 디에탄올아민을 7질량%, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 20질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 3질량%, 폴리에틸렌글리콜을 15질량%, 용제를 32질량% 함유한다. 실시예 2의 플럭스는 접촉각이 12.9도이고 제로크로스 타임이 1.05초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 3의 플럭스는 유기산을 20질량%, 아민으로서 2-메틸이미다졸을 3질량%, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 20질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 7질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 3질량%, 폴리에틸렌글리콜을 15질량%, 용제를 32질량% 함유한다. 실시예 3의 플럭스는 접촉각이 12.1도이고 제로크로스 타임이 1.1초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 4의 플럭스는 유기산을 20질량%, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 20질량%, 아민으로서 에틸아민염산염을 3질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 7질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 3질량%, 폴리에틸렌글리콜을 15질량%, 용제를 32질량% 함유한다. 실시예 4의 플럭스는 접촉각이 12.7도이고 제로크로스 타임이 1.08초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 5의 플럭스는 유기산을 20질량%, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 20질량%, 아민으로서 에틸아민브롬화수소산염을 3질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 7질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 3질량%, 폴리에틸렌글리콜을 15질량%, 용제를 32질량% 함유한다. 실시예 5의 플럭스는 접촉각이 12.3도이고 제로크로스 타임이 1.15초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 6의 플럭스는 유기산을 20질량%, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 20질량%, 아민으로서 시클로헥실아민브롬화수소산염을 3질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 7질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 3질량%, 폴리에틸렌글리콜을 15질량%, 용제를 32질량% 함유한다. 실시예 6의 플럭스는 접촉각이 13.1도이고 제로크로스 타임이 1.29초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 7의 플럭스는 유기산을 10질량%, 이미다졸을 3질량%, 아민으로서 N,N,N',N'-테트라키스(2-히드록시프로필)에틸렌디아민을 10질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 10질량%, 폴리에틸렌글리콜을 30질량%, 용제를 37질량% 함유한다. 실시예 7의 플럭스는 접촉각이 11.8도이고 제로크로스 타임이 1.08초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 8의 플럭스는 유기산을 10질량%, 이미다졸을 3질량%, N,N,N',N'-테트라키스(2-히드록시프로필)에틸렌디아민을 10질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 15질량%, 폴리에틸렌글리콜을 25질량%, 용제를 37질량% 함유한다. 실시예 8의 플럭스는 접촉각이 12.0도이고 제로크로스 타임이 1.08초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 9의 플럭스는 유기산을 10질량%, 이미다졸을 3질량%, N,N,N',N'-테트라키스(2-히드록시프로필)에틸렌디아민을 10질량%, 할로겐으로서 트랜스-2,3-디브로모-2-부텐-1,4-디올을 5질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 10질량%, 폴리에틸렌글리콜을 25질량%, 용제를 37질량% 함유한다. 실시예 9의 플럭스는 접촉각이 11.0도이고 제로크로스 타임이 1.08초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 10의 플럭스는 유기산을 10질량%, 이미다졸을 3질량%, N,N,N',N'-테트라키스(2-히드록시프로필)에틸렌디아민을 10질량%, 에틸아민염산염을 5질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 10질량%, 폴리에틸렌글리콜을 25질량%, 용제를 37질량% 함유한다. 실시예 10의 플럭스는 접촉각이 11.3도이고 제로크로스 타임이 1.02초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 11의 플럭스는 유기산을 10질량%, 이미다졸을 3질량%, N,N,N',N'-테트라키스(2-히드록시프로필)에틸렌디아민을 10질량%, 에틸아민브롬화수소산염을 5질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 10질량%, 폴리에틸렌글리콜을 25질량%, 용제를 37질량% 함유한다. 실시예 11의 플럭스는 접촉각이 11.1도이고 제로크로스 타임이 1.03초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 12의 플럭스는 유기산을 10질량%, 이미다졸을 3질량%, N,N,N',N'-테트라키스(2-히드록시프로필)에틸렌디아민을 5질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 10질량%, 계면 활성제로서 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌에틸렌디아민을 10질량%, 폴리에틸렌글리콜을 30질량%, 용제를 32질량% 함유한다. 실시예 12의 플럭스는 접촉각이 13.8도이고 제로크로스 타임이 1.1초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 13의 플럭스는 유기산을 20질량%, 이미다졸을 3질량%, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 20질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 7질량%, 계면 활성제로서 폴리옥시에틸렌알킬아민을 5질량%, 폴리에틸렌글리콜을 15질량%, 용제를 30질량% 함유한다. 실시예 13의 플럭스는 접촉각이 11.0도이고 제로크로스 타임이 1.1초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 14의 플럭스는 유기산을 20질량%, 이미다졸을 1질량%, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 20질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 7질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 5질량%, 폴리에틸렌글리콜을 15질량%, 용제를 32질량% 함유한다. 실시예 14의 플럭스는 접촉각이 11.1도이고 제로크로스 타임이 2.0초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 15의 플럭스는 유기산을 20질량%, 이미다졸을 3질량%, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 20질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 7질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 1질량%, 폴리에틸렌글리콜을 15질량%, 용제를 34질량% 함유한다. 실시예 15의 플럭스는 접촉각이 16.0도이고 제로크로스 타임이 1.14초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 16의 플럭스는 유기산을 5질량%, 이미다졸을 8질량%, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 20질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 12질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 3질량%, 폴리에틸렌글리콜을 12질량%, 용제를 40질량% 함유한다. 실시예 16의 플럭스는 접촉각이 13.3도이고 제로크로스 타임이 1.02초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 17의 플럭스는 유기산을 30질량%, 이미다졸을 3질량%, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 20질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 7질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 1질량%, 폴리에틸렌글리콜을 29질량%, 용제를 10질량% 함유한다. 실시예 17의 플럭스는 접촉각이 15.8도이고 제로크로스 타임이 1.09초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 18의 플럭스는 유기산을 19질량%, N,N,N',N'-테트라키스(2-히드록시프로필)에틸렌디아민을 20질량%, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 20질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 1질량%, 폴리에틸렌글리콜을 10질량%, 용제를 30질량% 함유한다. 실시예 18의 플럭스는 접촉각이 11.2도이고 제로크로스 타임이 1.96초로, 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

비교예 1의 플럭스는 유기산을 5질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 14질량%, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌에틸렌디아민을 30질량%, 폴리에틸렌글리콜을 20질량%, 용제를 31질량% 함유한다. 비교예 1의 플럭스는 접촉각이 15.1도여서 양호한 결과를 얻을 수 있었지만, 제로크로스 타임이 5.23초로 번짐이 느렸다.

비교예 2의 플럭스는 유기산을 20질량%, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 20질량%, 계면 활성제로서 폴리옥시에틸렌알킬아미드를 20질량%, 폴리에틸렌글리콜을 12질량%, 용제를 28질량% 함유한다. 비교예 2의 플럭스는 접촉각이 9.0도여서 지나치게 번졌고, 제로크로스 타임이 2.33초로 번짐이 느렸다.

비교예 3의 플럭스는 유기산을 20질량%, N,N,N',N'',N''-펜타키스(2-히드록시프로필)디에틸렌트리아민을 10질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 10질량%, 계면 활성제로서 폴리옥시에틸렌알킬아민을 20질량%, 폴리에틸렌글리콜을 10질량%, 용제를 30질량% 함유한다. 비교예 3의 플럭스는 제로크로스 타임이 1.68초로 양호한 결과를 얻을 수 있었지만, 접촉각이 10.2도여서 지나치게 번졌다.

비교예 4의 플럭스는 유기산을 7질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 11질량%, 폴리에틸렌글리콜을 13질량%, 용제를 69질량% 함유한다. 비교예 4의 플럭스는 접촉각이 26.7도여서 번짐이 불충분했던 데다, 제로크로스 타임이 2.76초로 번짐이 느렸다.

비교예 5의 플럭스는 유기산을 10질량%, 이미다졸을 3질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 10질량%, 폴리에틸렌글리콜을 30질량%, 용제를 47질량% 함유한다. 비교예 5의 플럭스는 제로크로스 타임이 1.1초로 양호한 결과를 얻을 수 있었지만, 접촉각이 17.2도여서 번짐이 불충분하였다.

비교예 6의 플럭스는 유기산을 10질량%, 이미다졸을 1질량%, N,N,N',N'-테트라키스(2-히드록시프로필)에틸렌디아민을 10질량%, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 10질량%, 폴리에틸렌글리콜을 30질량%, 용제를 39질량% 함유한다. 비교예 6의 플럭스는 접촉각이 11.5도로 양호한 결과를 얻을 수 있었지만, 제로크로스 타임이 2.4초여서 번짐이 느렸다.

비교예 7의 플럭스는 유기산을 7질량%, 이미다졸을 3질량%, 말단 아미노 PEG-PPG 공중합체를 11질량%, 폴리에틸렌글리콜을 13질량%, 용제를 66질량% 함유한다. 비교예 7의 플럭스는 제로크로스 타임이 1.1초로 양호한 결과를 얻을 수 있었지만, 접촉각이 27.0도여서 번짐이 불충분하였다.

실시예 1 내지 18의 플럭스는 모두 유기산을 5질량% 이상 30질량% 이하 함유한다. 어느 실시예에 있어서도 접촉각 및 제로크로스 타임의 검증에서 양호한 결과를 얻을 수 있었던 점에서, 유기산의 함유 비율은 5질량% 이상 30질량% 이하가 바람직하다고 할 수 있다. 본 예의 유기산으로서는 글루타르산을 사용했지만 모든 유기산을 사용할 수 있으며, 그 외에도, 예를 들어 타르타르산, 페닐숙신산, 숙신산, 말론산, 아디프산, 아젤라산, 글리콜산, 디글리콜산, 티오글리콜산, 티오디글리콜산, 프로피온산, 말산, 다이머산, 수소 첨가 다이머산, 트리머산 등을 5질량% 이상 30질량% 이하 함유하는 플럭스도 접촉각 및 제로크로스 타임의 검증에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 7의 플럭스와 비교예 6의 플럭스는 함유하는 성분이 동일하지만, 실시예 7에 있어서의 제로크로스 타임이 1.08초로 양호한 결과인 데 대하여, 비교예 6에 있어서의 제로크로스 타임이 2.4초로 느려졌다. 이는, 실시예 7과 비교예 6의 플럭스가 함유하는 아민의 비율이 상이하기 때문이라고 할 수 있다. 실시예 7과 비교예 6의 결과로부터, 아민의 함유 비율은 플럭스의 제로크로스 타임에 영향을 준다고 할 수 있다. 실시예 7의 플럭스는 아민을 13질량% 함유하고, 비교예 6의 플럭스는 아민을 11질량% 함유한다. 또한 실시예 1 내지 18의 플럭스는 모두 아민을 13질량% 이상 40질량% 이하 함유한다. 그 때문에, 아민의 함유 비율은 13질량% 이상 40질량% 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다.

실시예 1 내지 18은 함유하는 아민의 조합이 상이하지만, 모두 접촉각 및 제로크로스 타임의 검증에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 그 때문에, 함유하는 아민의 종류는 접촉각 및 제로크로스 타임의 검증에 영향을 주는 것은 아니며, 어느 종류의 아민을 함유하더라도 바람직하다고 할 수 있다. 본 명세서의 단락 [0021]과 [0022]에 기재한 아민을 13질량% 이상 40질량% 이하 함유하는 플럭스도 접촉각 및 제로크로스 타임의 검증에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 그 때문에, 아민은 분자량 700 이하의 아민인 것이 바람직하고, 분자량 600 이하의 아민인 것이 보다 바람직하고, 이미다졸류, 지방족 아민, 방향족 아민, 아미노알코올, 폴리옥시알킬렌형 알킬아민, 말단 아민폴리옥시알킬렌, 아민할로겐화수소산염, 폴리옥시알킬렌아민 중 적어도 어느 1종으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다고 할 수 있다.

실시예 13의 플럭스와 실시예 15의 플럭스는 함유하는 성분이 동일하지만, 실시예 13의 플럭스의 접촉각이 11.0도인 데 대하여, 실시예 15의 플럭스의 접촉각은 16.0도가 되어 각도가 커졌다. 실시예 13과 실시예 15의 플럭스는 계면 활성제의 폴리옥시에틸렌알킬아민의 함유 비율이 상이하기 때문에, 접촉각에 차이가 나타난 것은, 실시예 15의 플럭스가 함유하는 계면 활성제의 비율이 실시예 13의 플럭스보다도 적기 때문이라고 할 수 있다. 그 때문에, 계면 활성제의 함유 비율은 플럭스의, 레지스트 기판과의 접촉각에 영향을 준다는 것을 알 수 있다.

그 때문에, 비교예 4, 5, 7의 플럭스에서 접촉각이 각각 26.7도, 17.2도, 27.0도로 번짐이 불충분했던 것은, 이들 플럭스가 계면 활성제를 함유하고 있지 않기 때문이라고 할 수 있다.

실시예 8의 플럭스와 비교예 3의 플럭스에서는 동일한 계면 활성제를 사용했지만, 그의 함유 비율이 상이하다. 실시예 8의 플럭스에 있어서의 접촉각은 12.0도로 양호했지만, 비교예 3의 플럭스에 있어서의 접촉각은 10.2도로 지나치게 번지는 결과가 되었다. 또한 비교예 3과 동일한 비율로 계면 활성제를 함유하는 비교예 2도 접촉각이 9.0도로 지나치게 번지는 결과가 되었다. 실시예 8, 비교예 3 내지 5, 7의 결과와 각 실시예의 플럭스가 모두 계면 활성제를 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하는 점에서, 계면 활성제의 함유 비율은 1질량% 이상 15질량% 이하가 바람직하다고 할 수 있다.

실시예 11과 실시예 12의 플럭스는 함유하는 계면 활성제의 종류가 상이하지만, 모두 양호한 크기의 접촉각을 얻을 수 있었다. 또한 각 실시예의 플럭스는 계면 활성제로서 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌에틸렌디아민, 폴리옥시에틸렌알킬아민 중 어느 한쪽을 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하며, 어느 실시예도 양호한 크기의 접촉각을 얻을 수 있었다. 또한 본 명세서의 단락 [0023]에 기재한 계면 활성제를 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하는 플럭스도, 이들 계면 활성제를 복수 함유한 플럭스도, 양호한 크기의 접촉각을 얻을 수 있었다.

이들 결과로부터, 어느 종류의 계면 활성제를 함유하더라도 양호한 크기의 접촉각을 얻을 수 있다고 할 수 있으며, 특히 계면 활성제의 종류로서 분자량 700 초과의 계면 활성제를 사용하는 것이 바람직하고, 폴리옥시알킬렌형 알킬아민형 계면 활성제, 폴리옥시알킬렌형 알킬렌디아민형 계면 활성제, 또는 폴리옥시알킬렌형 알킬렌트리아민형 계면 활성제 중 적어도 어느 1종을 함유하는 것이 보다 바람직하다고 할 수 있다.

실시예 1 내지 18의 플럭스는 모두 베이스제로서 폴리에틸렌글리콜을 10질량% 이상 30질량% 이하 함유한다. 어느 실시예에 있어서도 접촉각 및 제로크로스 타임의 검증에서 양호한 결과를 얻을 수 있었던 점에서, 베이스제의 함유 비율은 10질량% 이상 30질량% 이하가 바람직하다고 할 수 있다. 베이스제로서는 폴리에틸렌글리콜에 한정되지 않으며, 예를 들어 PEG-PPG 공중합체, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌우지에스테르 등을 10질량% 이상 30질량% 이하 함유하는 플럭스도 접촉각 및 제로크로스 타임의 검증에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 1 내지 18의 플럭스는 모두 용제를 10질량% 이상 40질량% 이하 함유한다. 어느 실시예에 있어서도 접촉각 및 제로크로스 타임의 검증에서 양호한 결과를 얻을 수 있었던 점에서, 용제의 함유 비율은 10질량% 이상 40질량% 이하가 바람직하다고 할 수 있다. 본 예의 용제로서는 헥실디글리콜을 사용했지만 용제의 종류는 이에 한정되지 않으며, 본 명세서의 단락 [0025]에 기재한 용제를 10질량% 이상 40질량% 이하 함유하는 플럭스도 접촉각 및 제로크로스 타임의 검증에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

실시예 9의 플럭스에서는, 할로겐으로서 트랜스-2,3-디브로모-2-부텐-1,4-디올, 2,3-디브로모-1,4-부탄디올을 함유하고 있으며, 접촉각 및 제로크로스 타임의 검증에서 양호한 결과를 얻을 수 있었기 때문에, 할로겐을 0질량% 이상 5질량% 이하 함유해도 된다고 할 수 있다. 할로겐으로서, 그 외에도 2,3-디브로모-1,4-부탄디올, 2,3-디브로모-1-프로판올, 2,3-디클로로-1-프로판올, 2,2,2-트리브로모에탄올, 1,1,2,2-테트라브로모에탄 등을 0질량% 이상 5질량% 이하 첨가하더라도 접촉각 및 제로크로스 타임의 검증에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 상술한 실시예에 색소·안료·염료 등의 착색제나, 소포제 중 어느 것, 또는 이들의 조합을 함유한 플럭스도 접촉각 및 제로크로스 타임의 검증에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

상술한 접촉각 및 제로크로스 타임의 검증에서 양호한 결과를 얻을 수 있었던 플럭스를 금속 핵 칼럼의 기판으로의 실장에 사용한 바, 금속 핵 칼럼이 쓰러지거나 이동하거나 하지 않고 실장할 수 있어 원하는 위치에 땜납 범프를 형성할 수 있었다. 또한 본 실시예에 있어서, 각 조성의 함유 비율은 상기 기재한 비율에 한정되지 않는다. 또한 본 실시예에 있어서, 금속을 핵으로 하는 핵 칼럼을 사용했지만 이에 한정되지 않으며, 수지 등의 절연물을 핵으로 한 칼럼이어도 된다. 또한 땜납 볼이나, Cu 등의 금속을 핵으로 한 핵 볼은, 칼럼보다도 셀프 얼라인먼트성이 작용하기 쉽기 때문에, 땜납 볼이나 핵 볼을 사용하더라도 볼의 미싱 없이 안정적으로 실장할 수 있었다.

본 발명은, 금속을 핵으로 하는 핵 칼럼, 금속을 핵으로 하는 핵 볼, 땜납 볼을 전극부에 탑재하기 위하여 사용되는 플럭스에 적용된다.

Claims

당해 플럭스를 직경이 1.0㎜, 두께가 0.15㎜로 되도록 인쇄한 레지스트 기판을 150℃에서 30초 가열하고 실온에서 냉각한 경우에 있어서의, 상기 플럭스와 상기 레지스트 기판의 접촉각이 11.0도 이상 17.0도 이하이고,
Cu판을 150℃의 항온조에서 12시간 가열한 베이킹 Cu판에 상기 플럭스를 도포하고, 당해 플럭스가 도포된 베이킹 Cu판을 Sn-3.0Ag-0.5Cu 합금 중에 침지 속도 15㎜/sec, 침지 깊이 2.0㎜로 침지한 경우에 있어서의 제로크로스 타임이 0초 초과 2.0초 이하인
것을 특징으로 하는 플럭스.
제1항에 있어서, 적어도 아민을 13질량% 이상 40질량% 이하, 계면 활성제를 1질량% 이상 15질량% 이하 함유하고,
상기 아민이 분자량 700 이하의 아민으로 이루어지고,
상기 계면 활성제가 분자량 700 초과의 계면 활성제로 이루어지는
것을 특징으로 하는 플럭스.
제1항에 있어서, 유기산을 5질량% 이상 30질량% 이하, 아민을 13질량% 이상 40질량% 이하, 계면 활성제를 1질량% 이상 15질량% 이하, 베이스제를 10질량% 이상 30질량% 이하, 및 용제를 10질량% 이상 40질량% 이하 함유하고,
상기 아민이 분자량 700 이하의 아민으로 이루어지고,
상기 계면 활성제가 분자량 700 초과의 계면 활성제로 이루어지는
것을 특징으로 하는 플럭스.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 아민이,
이미다졸류, 지방족 아민, 방향족 아민, 아미노알코올, 폴리옥시알킬렌형 알킬아민, 말단 아민폴리옥시알킬렌, 아민할로겐화수소산염, 폴리옥시알킬렌아민
중 적어도 어느 1종으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플럭스.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 계면 활성제가, 폴리옥시알킬렌형 알킬아민형 계면 활성제, 폴리옥시알킬렌형 알킬렌디아민형 계면 활성제, 또는 폴리옥시알킬렌형 알킬렌트리아민형 계면 활성제 중 어느 1종으로 이루어지는
것을 특징으로 하는 플럭스.
제4항에 있어서, 상기 계면 활성제가, 폴리옥시알킬렌형 알킬아민형 계면 활성제, 폴리옥시알킬렌형 알킬렌디아민형 계면 활성제, 또는 폴리옥시알킬렌형 알킬렌트리아민형 계면 활성제 중 어느 1종으로 이루어지는
것을 특징으로 하는 플럭스.