KR102066454B1 - 폴리아민, 카복실산 플럭스 조성물 및 솔더링 방법 - Google Patents

폴리아민, 카복실산 플럭스 조성물 및 솔더링 방법 Download PDF

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Abstract

초기 성분으로서, 카복실산; 및 하기 화학식(I)로 나타내어지는 폴리아민 플럭싱제(fluxing agent)를 포함하는 플럭스 조성물이 제공된다.
Figure 112012079565470-pat00012

상기 식에서,
R1, R2, R3 및 R4는 명세서에 정의된 바와 같으나;
단, 화학식(I)의 폴리아민 플럭싱제가 화학식(Ia)
Figure 112012079565470-pat00013

로 나타내어지는 경우, R1, R2, R3 및 R4 중 0 내지 3개는 수소이다.
또한, 상기 플럭스 조성물을 사용하여 전기적 컨택트를 솔더링하는 방법이 제공된다.

Description

폴리아민, 카복실산 플럭스 조성물 및 솔더링 방법{Polyamine, Carboxylic acid Flux Composition and Method of Soldering}
본 발명은 초기성분으로서, 카복실산, 및 화학식(I)[여기에서, R1, R2, R3 및 R4는 수소, 치환된 C1-80 알킬 그룹, 비치환된 C1-80 알킬 그룹, 치환된 C7-80 아릴알킬 그룹 및 비치환된 C7-80 아릴알킬 그룹으로부터 독립적으로 선택되고; R7은 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C5-80 알킬 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C5-80 알킬 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C12-80 아릴알킬 그룹 및 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C12-80 아릴알킬 그룹으로부터 선택되며; 여기에서, 화학식(I)의 두 질소는 R7의 적어도 2개의 3급 탄소 중 하나에 별도로 결합되나; 단, 화학식(I)의 폴리아민 플럭싱제가 화학식(Ia)로 나타내어지는 경우, R1, R2, R3 및 R4 중 0 내지 3개가 수소이다]로 나타내어지는 폴리아민 플럭싱제(fluxing agent)를 포함하는 플럭스 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전기적 컨택트를 솔더링하는 방법에 관한 것이다.
솔더링(soldering) 공정은 수작업 솔더링 방법으로부터 자동화된 솔더링 방법까지 걸쳐 있다. 수작업 및 자동화 솔더링 공정 양자 모두에서 플럭스(flux) 물질의 사용은 또한 잘 알려져 있다. 사실상, 솔더만 사용하여서는 수용가능한 전기적 인터커넥션으로는 일반적으로 귀결되지 않을 것이다. 플럭스 물질은 솔더링 공정에서 여러 가지 기능을 한다. 예를 들어, 플럭스 물질은 금속성 컨택트(contact)(예컨대, 솔더 영역, 컨택트 패드, 컨택트 핀, 구리 도금 스루(through) 홀) 상에 형성될 수 있는 산화물들을 제거하는 기능을 하여, 금속성 컨택트 상에 솔더의 웨팅(wetting)을 향상시킨다.
솔더링 공정 도중에 금속성 컨택트의 표면에 플럭스 물질을 적용하고자 다양한 방법들이 채택되어 왔다. 어떤 방법들에서는, 솔더를 함유한 플럭스 물질이 사용된다. 예를 들어, 그렇게 조합된 물질들은 플럭스 물질의 코어를 도입한 고리 모양(annular shaped) 와이어의 형태로 제공되어 왔다. 가열하여 솔더가 용융됨에 따라, 코어 내의 플럭스 물질이 활성화되고, 용융된 솔더에 의해 인터커넥트될 표면을 플럭싱한다. 솔더 페이스트가 또한 알려져 있는데, 여기에는 플럭스 물질과 솔더 분말이 컴파운드되어 있어 일반적으로 균질하고 안정한 페이스트 내 솔더 입자의 서스펜션(suspension)을 형성한다.
반도체 장치의 제조는 자동화된 솔더링 방법의 상업적이고 유의한 일 적용예이다. 즉, 반도체 장치의 자동화 생산에는 리플로우(reflow) 솔더링 공정이 공통적으로 사용되는데, 여기서는 반도체 칩이 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB) 상에 마운팅된다. 이러한 자동화 생산 방법 중 일부에서는, 솔더 페이스트가 인쇄회로기판에, 예컨대 스크린 인쇄 또는 스텐실 인쇄를 사용하여 적용된다. 반도체 칩이 이어서 PCB와 접촉하게 되고, 솔더 페이스트가 가열되어 솔더를 페이스트 내에서 리플로우시켜, 반도체 칩과 PCB 사이에 전기적 인터커넥트를 형성한다. 가열은, 예컨대 솔더 페이스트를 적외선 광에 노출시키거나 오븐에서 가열하는 것에 의해 수행될 수 있다. 어떤 적용예에서는, 반도체 칩/PCB 어셈블리(assembly)가 추가로 언더 필 물질(under fill material)로 처리되는데, 이 물질은 반도체 칩과 PCB 간의 사이 영역(interstitial area)을 실질적으로 채워서 인터커넥트를 캡슐화한다.
증가된 복잡화 및 소형화 회로를 갖는 전자 장치의 대량 생산에 대한 요구에 따라, 빠르고 자동화된 솔더링 공정이 출현하게 되었는데, 예컨대 픽 앤 딥(pick and dip) 공정을 도입한 것들이 그것이다. 이러한 공정에서는, 반도체 칩의 전기적 컨택트 부분을 플럭스 조(bath)에 디핑함으로써 반도체 칩 상의 복수의 전기적 컨택트에 플럭스를 적용할 수 있다. 반도체 칩 상의 플럭스 코팅된 전기적 컨택트들은 이어서, 대응 전기적 컨택트들 및 솔더 볼(ball)을 포함하는 PCB와 접촉되게끔 할 수 있다. 솔더 볼은 이어서 가열되어 반도체 칩과 PCB를 리플럭스(reflux) 인터커넥트할 수 있다. 다르게는, 솔더가 미리 적용된 전기적 컨택트를 갖는 장치 컴포넌트를 가지고 픽 앤 딥 공정을 채택할 수도 있다. 이 공정에서는, 미리 적용된 솔더가 플럭스 물질로 딥 코팅되며, 이어서 대응 전기적 컨택트(들)과 접촉하게끔 된 후, 가열되어 리플로우하여 전기적 인터커넥트를 형성한다. 다수의 전자 부품들이 이 후자의 공정 카테고리에 맞추어지며, 여기서 기판 상에 충분한 양의 솔더를 갖고 제조되어 이 부품과 다른 전기적 부품(예컨대, PCB)과의 인터커넥션을 가능하게 한다.
대부분의 예에서, 상업적으로 유용한 플럭스의 사용은 솔더링된 영역 상에 이온성 잔류물을 남기고, 이는 원치 않게 회로부의 부식 및 회로 단락(short)으로 이어질 수 있다. 따라서, 솔더링된 인터커넥션의 형성 후에 그러한 잔류물을 제거하기 위한 추가의 공정 단계가 요구된다. 반도체장치 제조 공정에서는, 반도체 칩과 PCB 사이에 솔더 커넥션이 형성된 결과 반도체 칩과 PCB 사이의 갭(gap)이 상대적으로 작다(예컨대, 4 밀(mil) 미만). 따라서, 솔더링 공정에 후속하여 솔더링된 영역 상에 잔존하는 이온성 잔류물을 제거(또는 세정)하기가 매우 어렵다. 심지어 솔더링된 영역이 접근 가능한(따라서, 세정 운전 가능한) 것인 공정에서 조차도 세정 작업은, 세정 작업 동안 발생하는 폐기물의 처리와 관계된 환경상의 우려를 낳는다.
낮은 고형분 함량을 갖는 저잔류, 무세정 플럭스들 중 몇몇이 상업적으로 유용하다. 전자 부품을 솔더링할 때 플럭스 잔류물을 실질적으로 최소화하거나 실질적으로 제거한다고 주장되는 플럭스 조성물 중 하나가 미국특허공개공보 20100175790(Duchesne et al.)에 개시되어 있다. 여기에 개시된 매터(matter) 조성물은 플럭스를 포함하고, 여기서 플럭스는 (a) 플럭싱제 및 (b) 용매의 조합으로 필수적으로 구성되며, 여기서 플럭싱제는 케토 산을 포함하거나, 에스테르 산을 포함하거나, 케토 산 및 에스테르 산의 혼합물을 포함하고, 여기서 용매는 다가(polyhydric) 알코올 또는 그의 혼합물로부터 선택된 점착성(tacky) 용매와 일가(monohydric) 알코올 또는 그의 혼합물로부터 선택된 비점착성 용매의 혼합물을 포함한다.
그럼에도 불구하고, 비경화성(non-curing)이며, 신뢰성 있는 솔더링 연결을 가능하게 하고, 통상의 에폭시계 언더 필 물질과 양립가능하게 하도록 맞춤제작(customizable)할 수 있는 플럭싱제에 대한 요구가 남아 있다.
본 발명은 초기 성분으로서, 카복실산, 및 화학식(I)로 나타내어지는 폴리아민 플럭싱제를 포함하는 플럭스 조성물을 제공한다:
Figure 112012079565470-pat00001
상기 식에서,
R1, R2, R3 및 R4는 수소, 치환된 C1-80 알킬 그룹, 비치환된 C1-80 알킬 그룹, 치환된 C7-80 아릴알킬 그룹 및 비치환된 C7-80 아릴알킬 그룹으로부터 독립적으로 선택되고;
R7은 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C5-80 알킬 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C5-80 알킬 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C12-80 아릴알킬 그룹 및 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C12-80 아릴알킬 그룹으로부터 선택되며;
화학식(I)의 두 질소는 R7의 적어도 2개의 3급 탄소 중 하나에 개별적으로 결합되나;
단, 화학식(I)의 폴리아민 플럭싱제가 하기 화학식(Ia)
Figure 112012079565470-pat00002
로 나타내어지는 경우, R1, R2, R3 및 R4 중 0 내지 3개는 수소이다.
본 발명은 초기 성분으로서, 카복실산, 및 상기 화학식(I)로 나타내어지는 폴리아민 플럭싱제를 포함하는 플럭스 조성물을 제공하며; 상기 식에서, R1, R2, R3 및 R4는 수소, 치환된 C1-80 알킬 그룹, 비치환된 C1-80 알킬 그룹, 치환된 C7-80 아릴알킬 그룹 및 비치환된 C7-80 아릴알킬 그룹으로부터 독립적으로 선택되고; R7은 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C5-80 알킬 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C5-80 알킬 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C12-80 아릴알킬 그룹 및 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C12-80 아릴알킬 그룹으로부터 선택되며; 여기에서, 화학식(I)의 두 질소는 R7의 적어도 2개의 3급 탄소 중 하나에 개별적으로 결합되고; R1, R2, R3 및 R4 중 0 내지 3개가 수소이다.
본 발명은, 전기적 컨택트를 제공하는 단계; 본 발명의 플럭스 조성물을 제공하는 단계; 플럭스 조성물을 전기적 컨택트에 적용하는 단계; 솔더를 제공하는 단계; 솔더를 용융시키는 단계; 전기적 컨택트에 적용된 플럭스 조성물을 용융된 솔더로 대체시키는 단계를 포함하는, 전기적 컨택트에 솔더를 적용하는 방법을 제공하고, 여기에서, 용융된 솔더는 전기적 컨택트와 물리적 접점을 만들어 전기적 컨택트에 결합한다.
본 발명의 플럭스 조성물은, 최종 전기적 조인트(joint)를 형성하기 위해 언더필 조성물을 적용하기 전, 솔더링된 표면이 바람직하게 세정을 필요로 하지 않도록, 다양한 언더필 조성물과의 상용화가 용이하게 설계된다.
본원 상세한 설명 및 특허청구범위에서 사용되는 용어 "무(無)세정 플럭스 조성물"이란, 0.5 중량% 미만의 할라이드 함량을 갖는 플럭스 잔류물이 낮거나 전혀 없는 플럭스 조성물을 말한다 (즉, IPC J-STD-004B 하에서, ORL1 또는 ORL0로 분류되는 폴리아민 플럭스).
본원 상세한 설명 및 특허청구범위에서 사용되는 용어 "무(無)유동 언더필 조성물"이란, 솔더링된 인터커넥트(interconnect)의 캡슐화(encapsulation)가 용이하도록 솔더 플럭싱 활성과 잠재성 경화를 모두 나타내는 경화성 언더필 제제를 말한다.
경화성 언더필 제제(원 팩 시스템 내)와 관련하여 본원 상세한 설명 및 특허청구범위에서 사용되는 용어 "저장 안정성"이란, 일주일간 55℃에서 저장 후, 경화성 언더필 제제의 점도가 5% 미만으로 증가하는 것을 의미하고, 여기에서 점도는 20℃에서 브룩필드(Brookfield) DV-I+ 점도계를 사용하여, 브룩필드 #S00 스핀들을 100 rpm으로 셋팅하여 측정한다.
경화성 언더필 제제와 관련하여 본원 상세한 설명 및 특허청구범위에서 사용되는 용어 "저장 안정적인"이란, 경화성 언더필 제제가 저장 안정성을 나타낸다는 것을 의미한다.
본 발명의 플럭스 조성물은 초기 성분으로서, 카복실산; 및 화학식(I)로 나타내어지는 폴리아민 플럭싱제를 포함(필수적으로 구성)한다. 바람직하게, 폴리아민 플럭싱제는 비경화성 조성물(즉, 폴리아민 플럭싱제는, 솔더링 조건하에서 분자간 공유 결합을 형성할 수 있는 반응성 작용기를 분자당 2 이상 갖는 화합물이 없고, 솔더링 조건하에서 분자간 공유 결합을 형성할 수 있는 반응성 작용기를 분자당 2 이상 포함하지 않음)이다.
바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 카복실산은 C8-20 지방족 모노 카복실산; C2-20 지방족 디카복실산; C6-20 방향족 카복실산; 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.　 더욱 바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 카복실산은 옥탄산; 노난산; 운데칸산; 도데칸산; 트리데칸산; 테트라데칸산; 펜타데칸산; 헥사데칸산; 헵타데칸산; 스테아르산; 히드록시 스테아르산; 올레산; 리놀레산; α-리놀렌산; 이코산산; 옥살산; 말론산; 숙신산; 말산; 글루타르산; 아디프산; 피멜산; 수베린산; 벤조산; 프탈산; 이소프탈산; 테레프탈산; 헤미멜리트산; 트리멜리트산; 트리메스산; 멜로판산; 프레니트산(prehnitic acid); 피로멜리트산; 멜리트산; 톨루익산; 크실릴산; 헤멜리트산; 메시틸렌산; 프레니트산; 신남산; 살리실산; 벤조산 (예를 들면, 벤조산; 2,3-디히드록시벤조산; 2,4-디히드록시벤조산; 2,5-디히드록시벤조산 (젠티스산); 2,6-디히드록시벤조산; 3,5-디히드록시벤조산; 3,4,5-트리히드록시벤조산 (갈릭산)); 나프토산 (예를 들면, 나프토산; 1,4-디히드록시-2-나프토산; 3,5-디히드록시-2-나프토산; 3,7-디히드록시-2-나프토산); 페놀프탈린; 디페놀산 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.　 더욱 더 바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 카복실산은 나프토산 (예를 들면, 나프토산; 1,4-디히드록시-2-나프토산; 3,5-디히드록시-2-나프토산; 3,7-디히드록시-2-나프토산), 스테아르산; 히드록시 스테아르산; 올레산; 리놀레산; α-리놀렌산; 및 이코산산; 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.　더 더욱 바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 카복실산은 나프토산 (예를 들면, 나프토산; 1,4-디히드록시-2-나프토산; 3,5-디히드록시-2-나프토산; 3,7-디히드록시-2-나프토산), 스테아르산; 히드록시 스테아르산; 올레산; 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.　 가장 바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 카복실산은 나프토산, C18 카복실산 및 이들의 혼합물로부터 선택되며; 여기에서 나프토산은 1,4-디히드록시-2-나프토산; 3,5-디히드록시-2-나프토산으로부터 선택되고; C18 카복실산은 스테아르산, 히드록시 스테아르산, 및 올레산으로부터 선택된다.
본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 폴리아민 플럭싱제는, 화학식(I)의 화합물이고, 여기에서, R1, R2, R3 및 R4는 수소, 치환된 C1-80 알킬 그룹, 비치환된 C1-80 알킬 그룹, 치환된 C7-80 아릴알킬 그룹 및 비치환된 C7-80 아릴알킬 그룹으로부터 독립적으로 선택되고(바람직하게는, R1, R2, R3 및 R4는 수소, 치환된 C1-20 알킬 그룹, 비치환된 C1-20 알킬 그룹, 치환된 C7-30 아릴알킬 그룹 및 비치환된 C7-30 아릴알킬 그룹으로부터 독립적으로 선택되고), 단, 화학식(I)의 폴리아민 플럭싱제가 화학식(Ia)로 나타내어지는 경우, R1, R2, R3 및 R4 중 0 내지 3개가 수소이다. 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4 중 0 내지 3개가 수소이다. 보다 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4 중 1 내지 3개가 수소이다. 보다 더 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4 중 2 내지 3개가 수소이다. 보다 더 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4 중 2개가 수소이다. 가장 바람직하게, R1 및 R2 중 1개가 수소이고, R3 및 R4 중 1개가 수소이다. 화학식(I)의 플럭싱제의 R1, R2, R3 및 R4 그룹은 바람직하게, 주어진 용도에 대해 바람직한 유변학적 물성(rheological properties)을 가진 플럭스 조성물을 제공하고; 선택적으로, 솔더링될 표면으로의 이송(delivery)을 위해 주어진 용매 패키지와 폴리아민 플럭싱제가 양립가능하도록 하며; 선택적으로, 솔더링 후 사용되어 캡슐화된 솔더 조인트를 형성하도록(예컨대, 통상의 플립 칩 언더 필 용도(flip chip under fill applications)에서의 사용을 위해) 주어진 캡슐화 조성물(예컨대, 에폭시 수지)와 폴리아민 플럭싱제가 양립가능하도록 선택된다. 바람직하게, 화학식(I)의 플럭싱제의 R1, R2, R3 및 R4 그룹은 주어진 캡슐화 수지와 플럭싱제가 양립가능하도록 선택되어, 플럭스 조성물이 무세정 플럭스 조성물이거나, 경화성 언더필 제제의 성분이 될 수 있도록 한다. 또한, 화학식(I)의 플럭싱제의 R1, R2, R3 및 R4 그룹은 바람직하게, 시차주사 열량계(DSC)로 결정된 비점 온도가 125 ℃ 이상(바람직하게는 250 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 325 ℃ 이상)이고, 25 ℃에서 출발하여 10 ℃/분의 온도 램프(ramp)를 사용한 열무게 분석(TGA)으로 결정된, 250 ℃까지 가열시 퍼센트 중량 손실(percent weight loss)이 10 중량% 이하인 플럭싱제를 제공하도록 선택된다.
보다 바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 폴리아민 플럭싱제는 화학식(I)의 화합물이고, 여기에서, R1, R2, R3 및 R4는 수소, 치환된 C1-80 알킬 그룹, 비치환된 C1-80 알킬 그룹, 치환된 C7-80 아릴알킬 그룹 및 비치환된 C7-80 아릴알킬 그룹으로부터 독립적으로 선택되고; 여기에서, 치환된 C1-80 알킬 그룹 및 치환된 C7-80 아릴알킬 그룹의 치환기는 -OH 그룹, -OR5 그룹, -COR5- 그룹, -COR5 그룹, -C(O)R5 그룹, -CHO 그룹, -COOR5 그룹, -OC(O)OR5 그룹, -S(O)(O)R5 그룹, -S(O)R5 그룹, -S(O)(O)NR5 2 그룹, -OC(O)NR6 2 그룹, -C(O)NR6 2 그룹, -CN 그룹, -N(R6)- 그룹 및 -NO2 그룹 중 적어도 하나로부터 선택되며; 여기에서, R5는 C1-28 알킬 그룹, C3-28 시클로알킬 그룹, C6-15 아릴 그룹, C7-28 아릴알킬 그룹 및 C7-28 알킬아릴 그룹으로버 선택되고; R6는 수소, C1-28 알킬 그룹, C3-28 시클로알킬 그룹, C6-15 아릴 그룹, C7-28 아릴알킬 그룹 및 C7-28 알킬아릴 그룹으로부터 선택되며; R1, R2, R3 및 R4 중 0 내지 3개는 수소이다. 치환된 C1-80 알킬 그룹 및 치환된 C7-80 아릴알킬 그룹은 치환기들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환된 C1-80 알킬 그룹 및 치환된 C7-80 아릴알킬 그룹은: 복수개의 동일한 타입의 치환기(예: 2개의 -OH 그룹)을 포함할 수 있고; 복수개 타입의 치환기(예: -OH 그룹 및 -COR5- 그룹)를 포함할 수 있으며; 복수개의 동일한 타입의 치환기와 함께 복수개 타입의 치환기(예: 2개의 -OH 그룹 및 2개의 -COR5- 그룹)를 포함할 수 있다. 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4 중 1 내지 3개는 수소이다. 보다 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4 중 2 내지 3개는 수소이다. 보다 더 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4 중 2개는 수소이다. 가장 바람직하게, R1 및 R2 중 하나가 수소이고, R3 및 R4 중 하나가 수소이다.
보다 더 바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 폴리아민 플럭싱제는 화학식(I)의 화합물이고, 여기에서, R1, R2, R3 및 R4는 수소, 치환된 C1-20 알킬 그룹, 비치환된 C1-20 알킬 그룹, 치환된 C7-30 아릴알킬 그룹 및 비치환된 C7-30 아릴알킬 그룹으로부터 선택되고; 치환된 C1-20 알킬 그룹 및 치환된 C7-30 아릴알킬 그룹의 치환기는 -OH 그룹, -OR8 그룹, -COR8- 그룹, -COR8 그룹, -C(O)R8 그룹, -CHO 그룹, -COOR8 그룹, -OC(O)OR8 그룹, -S(O)(O)R8 그룹, -S(O)R8 그룹, -S(O)(O)NR8 2 그룹, -OC(O)NR9 2 그룹, -C(O)NR9 2 그룹, -CN 그룹, -N(R9)- 그룹 및 -NO2 그룹으로부터 선택되며; 여기에서, R8는 C1-19 알킬 그룹, C3-19 시클로알킬 그룹, C6-15 아릴 그룹, C7-19 아릴알킬 그룹 및 C7-19 알킬아릴 그룹으로부터 선택되고; R9는 수소, C1-19 알킬 그룹, C3-19 시클로알킬 그룹, C6-15 아릴 그룹, C7-19 아릴알킬 그룹 및 C7-19 알킬아릴 그룹으로부터 선택되며; R1, R2, R3 및 R4 중 0 내지 3개는 수소이다. 치환된 C1-20 알킬 그룹 및 치환된 C7-30 아릴알킬 그룹의 치환기는 치환기들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환된 C1-80 알킬 그룹 및 치환된 C7-80 아릴알킬 그룹은: 복수개의 동일한 타입의 치환기(예: 2개의 -OH 그룹)을 포함할 수 있고; 복수개 타입의 치환기(예: -OH 그룹 및 -COR8- 그룹)를 포함할 수 있으며; 복수개의 동일한 타입의 치환기와 함께 복수개 타입의 치환기(예: 2개의 -OH 그룹 및 2개의 -COR8- 그룹)를 포함할 수 있다. 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4 중 1 내지 3개는 수소이다. 보다 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4 중 2 내지 3개는 수소이다. 보다 더 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4 중 2개는 수소이다. 가장 바람직하게, R1 및 R2 중 하나가 수소이고, R3 및 R4 중 하나가 수소이다.
보다 더 바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 폴리아민 플럭싱제는 화학식(I)의 화합물이고, 여기에서, R1, R2, R3 및 R4는 수소, -CH2CH(OH)R10 및 -CH2CH(OH)CH2-O-R10 그룹으로부터 선택되고; 여기에서, R10은 수소, C1-28 알킬 그룹, C3-28 시클로알킬 그룹, C6-16 아릴 그룹, C7-28 아릴알킬 그룹 및 C7-28 알킬아릴 그룹으로부터 선택되며 (바람직하게, R10은 C5-10 알킬 그룹, C6-16 아릴 그룹 및 C7-16 알킬아릴 그룹으로부터 선택되고; 가장 바람직하게, R10은 C8 알킬 그룹, C7 알킬아릴 그룹 및 나프틸 그룹으로부터 선택됨); 및 R1, R2, R3 및 R4 중 0 내지 3개는 수소이다. 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4 중 1 내지 3개는 수소이다. 보다 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4 중 2 내지 3개는 수소이다. 보다 더 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4 중 2개는 수소이다. 가장 바람직하게, R1 및 R2 중 하나가 수소이고, R3 및 R4 중 하나가 수소이다.
바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 폴리아민 플럭싱제는 화학식(I)의 화합물이고, 여기에서, R7는 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C5-80 알킬 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C5-80 알킬 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C12-80 아릴알킬 그룹 및 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C12-80 아릴알킬 그룹으로부터 선택되고(보다 바람직하게, R7는 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C5-20 알킬 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C5-20 알킬 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C12-50 아릴알킬 그룹 및 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C12-50 아릴알킬 그룹으로부터 선택되고; 보다 더 바람직하게, R7는 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C5-15 알킬 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C12-50 알킬 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C12-50 아릴알킬 그룹 및 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C12-50 아릴알킬 그룹으로부터 선택됨); 여기에서, 치환된 C5-80 알킬 그룹 및 치환된 C12-80 아릴알킬 그룹의 치환기는 -OH 그룹, -OR11 그룹, -COR11- 그룹, -COR11 그룹, -C(O)R11 그룹, -CHO 그룹, -COOR11 그룹, -OC(O)OR11 그룹, -S(O)(O)R11 그룹, -S(O)R11 그룹, -S(O)(O)NR11 2 그룹, -OC(O)NR12 2 그룹, -C(O)NR12 2 그룹, -CN 그룹, -N(R12)- 그룹 및 -NO2 그룹 중 적어도 하나로부터 선택되며; 여기에서, R11은 C1-75 알킬 그룹, C3-75 시클로알킬 그룹, C6-75 아릴 그룹, C7-75 아릴알킬 그룹 및 C7-75 알킬아릴 그룹으로부터 선택되고; R12는 수소, C1-75 알킬 그룹, C3-75 시클로알킬 그룹, C6-75 아릴 그룹, C7-75 아릴알킬 그룹 및 C7-75 알킬아릴 그룹으로부터 선택된다. 바람직하게, 화학식(I)에 나타난 2개의 질소는 4 내지 8개의 탄소 브릿지(보다 바람직하게, 4 내지 6개의 탄소 브릿지; 가장 바람직하게, 5개의 탄소 브릿지)로 분리되고; 여기에서, 브릿지는 가장 적은 수의 탄소를 갖는 질소 사이의 사슬이다.
바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물은 초기 성분으로서, 플럭싱제 아민 질소 대 카복실산 함량 (-COOH) 당량비가 1:1 내지 20:1 (더욱 바람직하게, 1:1 내지 10:1; 가장 바람직하게, 1:1 내지 4:1)인 카복실산 및 화학식 I로 나타내어지는 폴리아민 플럭싱제를 포함한다. 바람직하게, 조합시 카복실산 및 화학식 I로 나타내어지는 폴리아민 플럭싱제는 플럭싱 복합물을 형성한다. 바람직하게, 형성된 플럭싱 복합물은 산-기반 복합물이다. 바람직하게, 플럭싱 복합물은 25 ℃에서 출발하여 10 ℃/분의 온도 램프를 사용하는 열무게 분석(TGA)에 의해 결정된 경우, 230 ℃로 가열시 퍼센트 중량 손실이 < 25 중량% (더욱 바람직하게 < 20 중량%; 가장 바람직하게 < 15 중량%)이다.
본 발명의 플럭스 조성물은 임의로 용매를 더 포함한다. 용매는, 솔더링될 표면 또는 표면들로의 폴리아민 플럭싱제의 이송(delivery)을 원활히 하고자 본 발명의 플럭스 조성물에 임의로 포함된다. 바람직하게, 플럭스 조성물은 8 내지 95 중량%의 용매를 함유한다. 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 용매는 바람직하게, 탄화수소(예: 도데칸, 테트라데칸); 방향족 탄화수소(예: 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 트리메틸벤젠, 부틸 벤조에이트, 도데실벤젠); 케톤(예: 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 시클로헥사논); 에테르(예: 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산테트라히드로푸란, 1,3-디옥살란, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르); 알코올(예: 2-메톡시-에탄올, 2-부톡시에탄올, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, α-테르피네올, 벤질 알코올, 2-헥실데칸올); 에스테르(예: 에틸 아세테이트, 에틸 락테이트, 부틸 아세테이트, 디에틸 아디페이트, 디에틸 프탈레이트, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 아세테이트, d,l-에틸 락테이트, 메틸 2-히드록시이소부티레이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트); 및 아미드(예: N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 및 N,N-디메틸아세트아미드); 글리콜 유도체(예: 셀로솔브, 부틸 셀로솔브); 글리콜(예: 에틸렌 글리콜; 디에틸렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 트리에틸렌 글리콜; 헥실렌 글리콜; 1,5-펜탄디올); 글리콜 에테르(예: 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 메틸 카비톨, 부틸 카비톨, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르, 에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 디에틸렌 글리콜-2-에틸헥실 에테르); 및 석유계 용매(petroleum solvents)(예: 석유 에테르, 나프타)로부터 선택되는 유기 용매이다. 보다 바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 용매는 메틸 에틸 케톤; 2-프로판올; 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르; 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트; d,l-에틸 락테이트 및 메틸 2-히드록시 이소부티레이트로부터 선택되는 유기 용매이다. 가장 바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 용매는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르이다.
본 발명의 플럭스 조성물은 임의로 증점제(thickening agent)를 더 포함한다. 바람직하게, 플럭스 조성물은 0 내지 30 중량%의 증점제를 함유한다. 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 증점제는 비경화성(non-curing) 수지 물질(즉, 분자당 반응성 작용 그룹이 두 개 미만), 예컨대 비경화성 노볼락 수지로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 플럭스 조성물은 임의로 틱소트로프제(thixotropic agent)를 더 포함한다. 바람직하게, 플럭스 조성물은 1 내지 30 중량%의 틱소트로프제를 함유한다. 본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 틱소트로프제는 지방산 아미드(예: 스테아르아미드, 히드록시스테아르산 비스아미드); 지방산 에스테르(예: 캐스터 왁스, 밀랍(beeswax), 카르나우바 왁스); 유기 틱소트로프제(예: 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 옥사이드, 메틸 셀룰로스, 에틸 셀룰로스, 히드록시에틸 셀룰로스, 히드록시프로필 셀룰로스, 디글리세린 모노올레이트, 디글리세린 라우레이트, 데카글리세린 올레이트, 디글리세린 모노라우레이트, 소르비탄 라우레이트); 무기 틱소트로프제(예: 실리카 파우더, 카올린 파우더)로부터 선택될 수 있다. 바람직하게, 사용되는 틱소트로프제는 폴리에틸렌 글리콜 및 지방산 아미드로부터 선택된다.
본 발명의 플럭스 조성물은 임의로 무기 필러를 더 포함한다. 무기 필러는 알루미나, 알루미늄 히드록사이드, 알루미노실리케이트, 코디어라이트(cordierite), 리튬 알루미늄 실리케이트, 마그네슘 알루미네이트, 마그네슘 히드록사이드, 클레이, 탈크, 삼산화 안티몬(antimony trioxide), 오산화 안티몬(antimony pentoxide), 산화아연(zinc oxide), 콜로이드성 실리카, 퓨즈드(fused) 실리카, 유리 파우더, 석영(quartz) 파우더 및 유리 미립구(microspheres)로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 플럭스 조성물은 임의로 항산화제를 더 포함한다. 바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물은 0.01 내지 30 중량%의 항산화제를 함유한다.
본 발명의 플럭스 조성물은 임의로, 매팅제(matting agent), 착색제, 소포제, 분산 안정화제, 킬레이팅제, 열가소성 입자, UV 불투과제(impermeable agent), 난연제(flame retardant), 레벨링제, 접착 촉진제(adhesion promoters) 및 환원제로부터 선택된 첨가제를 더 포함한다.
본 발명의 플럭스 조성물은 바람직하게는, 초기 성분으로서, 3.99 내지 100 중량%의 카복실산과 화학식 (I)로 나타내어지는 폴리아민 플럭싱제를 조합하여 형성된 플러싱 복합물을 포함한다(이로 필수적으로 구성된다). 바람직하게, 본 발명의 플럭스 조성물은 초기 성분들로서, 3.99 내지 100 중량%의 카복실산과 화학식 (I)로 나타내어지는 폴리아민 플럭싱제를 조합하여 형성된 플러싱 복합물, 0 내지 95 중량%(바람직하게는, 8 내지 95 중량%)의 용매, 0 내지 30 중량%의 증점제, 0 내지 30 중량%(바람직하게는, 1 내지 30 중량%)의 틱소트로프제, 및 0 내지 30 중량%(바람직하게는, 0.01 내지 30 중량%)의 항산화제를 포함한다(이들로 필수적으로 구성된다).
본 발명의 플럭스 조성물은, 예컨대, 전자 부품, 전자 모듈 및 인쇄회로기판의 생산에 사용될 수 있다. 플럭스 조성물은, 예컨대, 액체 스프레이 기법, 액체 발포(foaming) 기법, 픽 앤드 딥 기법 및 웨이브(wave) 기법을 포함하는 통상의 기법, 또는 실리콘 다이(die) 혹은 기판 상에 액체 또는 준고체(semisolid)를 제공할 수 있는 다른 통상의 기법에 의해 솔더링될 표면(들)에 적용될 수 있다.
본 발명의 플럭스 조성물은 임의로 솔더 파우더를 더 포함하며, 여기서 플럭스 조성물은 솔더 페이스트이다. 솔더 파우더는 바람직하게 Sn/Pb, Sn/Ag, Sn/Ag/Cu, Sn/Cu, Sn/Zn, Sn/Zn/Bi, Sn/Zn/Bi/In, Sn/Bi 및 Sn/In으로부터 선택되는 합금(alloy)이다(바람직하게, 솔더 파우더는 63 중량% Sn/37 중량% Pb; 96.5 중량% Sn/3.5 중량% Ag; 96 중량% Sn/3.5 중량% Ag/0.5 중량% Cu; 96.4 중량% Sn/2.9 중량% Ag/0.5 중량% Cu; 96.5 중량% Sn/3 중량% Ag/0.5 중량% Cu; 42 중량% Sn/58 중량% Bi; 99.3 중량% Sn/0.7 중량% Cu; 91 중량% Sn/9 중량% Zn and 89 중량% Sn/8 중량% Zn/3 중량% Bi로부터 선택되는 합금(alloy)이다).
솔더 페이스트는 바람직하게 1 내지 50 중량%(보다 바람직하게 5 내지 30 중량%, 가장 바람직하게 5 내지 15 중량%)의 카복실산과 화학식 (I)로 나타내어지는 폴리아민 플럭싱제를 조합하여 형성된 플러싱 복합물 및 50 내지 99 중량%의 솔더 파우더를 포함한다. 솔더 페이스트는, 통상의 기법들, 예컨대 솔더 파우더를 플럭싱 복합물과 니딩(kneading) 및 혼합하는 것에 의해 컴파운딩될 수 있고, 이러한 조작을 위한 통상의 장비를 사용할 수 있다.
솔더 페이스트는, 예컨대, 전자 부품, 전자 모듈 및 인쇄회로기판의 생산에 사용될 수 있다. 솔더 페이스트는, 예컨대, 솔더 프린터 혹은 스크린 프린터를 사용하여 통상의 솔더 마스크를 통해 솔더 페이스트를 프린팅하는 것을 포함하는 통상의 기법에 의해 솔더링될 표면(들)에 적용될 수 있다.
본 발명의 플럭스 조성물은 임의로 수지 성분을 추가로 포함할 수 있으며, 여기에서, 플럭스 조성물은 경화성 언더필 제제이다. 본 발명의 경화성 언더필 제제에 사용되는 수지 성분은, 분자당 적어도 2개의 옥시란 그룹을 갖는 물질을 포함한다. 바람직하게, 사용되는 수지 성분은 분자당 적어도 2개의 에폭사이드 그룹을 갖는 에폭시 수지로서, 예를 들면, 치환되거나 비치환된 지방족, 시클로지방족, 방향족 및 헤테로사이클릭 폴리에폭사이드이다. 보다 바람직하게, 수지 성분은, 비스페놀 타입 에폭시 수지(예: 비스페놀 A 타입 에폭시 수지, 비스페놀 F 타입 에폭시 수지, 비스페놀 S 타입 에폭시 수지); 방향족 디글리시딜 에테르; 방향족 다작용성 글리시딜 에테르; 지방족 디글리시딜 에테르 및 지방족 다작용성 글리시딜 에테르로부터 선택되는 에폭시 수지이다. 보다 더 바람직하게, 수지 성분은 비스페놀 A 타입 에폭시 수지이다. 가장 바람직하게, 수지 성분은 비스페놀 A 타입 에폭시 수지이다. 경화성 언더필 제제는 바람직하게, 10 내지 99 중량%(보다 바람직하게, 20 내지 90 중량%; 보다 더 바람직하게, 30 내지 75 중량%, 가장 바람직하게, 30 내지 50 중량%) 수지 성분을 포함한다. 본 발명의 경화성 언더필 제제에 사용되는 수지 성분은, 임의로, 분자당 적어도 3개의 옥시란 그룹을 갖는 물질을 추가로 포함한다. 분자당 적어도 3개의 옥시란 그룹을 갖는 물질은 수지 성분에 임의로 포함되어, 경화된 수지 생성물의 유리 전이 온도를 증가시키고, 경화성 언더필 조성물의 겔화 시간(gellation time)을 줄인다.
경화성 언더필 조성물은, 임의로, 경화제를 추가로 포함한다. 경화제가 수지 성분을 경화시킬 수 있는 것이라면, 통상적인 경화제를 수지 성분 및 폴리아민 플럭싱제와 함께 사용할 수 있다. 통상적인 경화제에는, 예를 들면, 폴리작용성 페놀, 폴리작용성 알코올, 아민, 이미다졸 화합물, 산 무수물, 유기 인 화합물 및 이들의 할라이드가 포함된다. 바람직하게, 사용되는 임의의 경화제는 간섭 없이 솔더 리플로우(reflow)시키고 원 팩 시스템에서 경화성 언더필 제제에 대한 저장 안정성이 용이한 잠재성 경화제(즉, 225 ℃ 이하의 온도에서 수지 성분의 겔화를 개시하도록 작용하지 않는 경화제)이어야 한다.
경화성 언더필 제제는, 임의로, 반응성 희석제를 추가로 포함한다. 바람직하게, 임의의 반응성 희석제는 수지 성분(그의 비경화된 형태에서)에 의해 나타난 점도보다 낮은 점도를 나타내어야 한다. 반응성 희석제는 바람직하게, 모노작용성 에폭시(예: C6-28 알킬 글리시딜 에테르; C6-28 지방산 글리시딜 에스테르; C6-28 알킬페놀 글리시딜 에테르) 및 임의의 다작용성 에폭시(예: 트리메틸올프로판 트리글리시딜 에테르; 디글리시딜 아닐린)로부터 선택될 수 있다. 반응성 희석제가 존재하는 경우, 50 중량% 미만(수지 성분의 중량을 기준)의 양으로 사용될 수 있다.
경화성 언더필 제제는, 임의로 통상적인 공기 배출제를 추가로 포함한다. 공기 배출제는 솔더 리플로우 중, 솔더링될 표면의 웨팅을 증대시킬 것으로 예상된다. 공기 배출제가 존재하는 경우, 경화성 언더필 제제의 총 중량을 기준으로, 1 중량% 미만의 양으로 사용될 수 있다.
경화성 언더필 제제는, 임의로, 통상적인 소포제를 포함한다. 소포제는 솔더 리플로우 중, 솔더링될 표면의 웨팅을 증대시키고, 경화성 아민 플럭스 조성물의 경화시 기체 오유물(gas inclusion)의 결점을 감소시킬 것으로 예상된다. 소포제가 존재하는 경우, 경화성 언더필 제제의 1 중량% 미만의 양으로 사용될 수 있다.
경화성 언더필 제제는, 임의로 통상적인 접착 촉진제를 추가로 포함한다. 통상적인 접착 촉진제에는, 실란, 예컨대, 글리시독시프로필 트리메톡시실란; γ-아미노 프로필 트리토실란; 트리메톡시실릴프로필화 이소시아뉴레이트; β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란; 글리시도프로필 디에톡시메틸실란; β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란; γ-글리시독시프로필트리에톡시실란; γ-머캅토프로필트리메톡시실란; N-β-(아미노에틸)-감마-아미노프로필트리메톡시실란; 비스(트리메톡시실릴프로필)아민; 및 γ-우레이도프로필트리에톡시실란이 포함된다. 접착 촉진제가 존재하는 경우, 경화성 언더필 제제의 2 중량% 미만의 양으로 사용될 수 있다.
경화성 언더필 제제는 임의로, 통상적인 난연제를 추가로 포함한다. 통상적인 난연제에는, 브로모 화합물(예: 데카브로모디페닐 에테르, 테트라브로모비스페놀 A, 테트라브로모프탈릭 무수물, 트리브로모페놀); 인 화합물(예: 트리페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 트리크실릴 포스페이트, 그레실 디페닐 포스페이트); 금속 히드록시드(예: 마그네슘 히드록시드, 알루미늄 히드록시드); 붉은 인 및 그의 변형 생성물; 안티몬 화합물(예: 안티몬 트리옥사이드, 안티몬 펜톡사이드); 및 트리아진 화합물(예: 멜라민, 시아누르산, 멜라민 시아누레이트)가 포함된다. 난연제가 존제하는 경우, 경화성 언더필 제제의 0.01 내지 35 중량%(바람직하게, 0.01 내지 10 중량%)의 양으로 사용될 수 있다.
본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 폴리아민 플럭싱제는 당업자에게 주지된 통상적인 합성 기술을 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명의 플럭스 조성물에 사용되는 플럭싱 복합물은 예를 들어, (a) 화학식 I에 따른 플럭싱제를 카복실산과 조합하는 단계 (예를 들면, 실시예 12 참조), 또는 (b) 화학식 I에 따른 플럭싱제의 제조중 일부 시점에 카복실산을 첨가하는 단계로 제조될 수 있다. 예를 들어, (b) 하에서는, (i) 메탄 디아민을 반응시켜 화학식 I에 따른 플럭싱제를 형성하기 전 (실시예 13 참조), 또는 (ii) 화학식 I에 따른 플럭싱제를 형성하기 위해 메탄 디아민과의 반응중 일부 시점 (실시예 14 참조)에 카복실산을 메탄 디아민과 혼합할 수 있다. 임의로, 화학식 I에 따른 플럭싱제 및 카복실산은 플럭싱 복합물의 형성을 촉진하기 위하여 용매 (예를 들면, 1,3-디옥솔란) 중에서 조합될 수 있다. 이어, 용매를 증발시켜 플럭싱 복합물을 남길 수 있다.
솔더를 전기적 컨택트(electrical contact)에 적용하는 본 발명의 방법은, 전기적 컨택트를 제공하는 단계; 본 발명의 플럭스 조성물을 제공하는 단계; 상기 플럭스 조성물을 상기 전기적 컨택트에 적용하는 단계; 솔더를 제공하는 단계; 상기 솔더를 용융하는 단계; 및 상기 전기적 컨택트에 적용된 상기 플럭스 조성물을 용융된 솔더로 대체(displace)하는 단계;를 포함하며, 여기서 상기 용융된 솔더는 상기 전기적 컨택트와 물리적 접촉을 만들고 상기 전기적 컨택트에 결합한다. 이 방법에 있어서, 용융된 솔더는 바람직하게 전기적 컨택트와 밀접한 접촉(intimate contact)을 하게 되어 솔더 물질과 전기적 컨택트 사이에 금속성 결합의 형성을 가능하게끔 하고, 따라서 솔더와 전기적 컨택트 사이에 우수한 기계적 및 전기적 결합을 제공한다. 임의의 통상의 솔더링 기법이 본 발명의 방법에 사용될 수 있다. 예를 들어, 솔더의 융점 온도보다 높은 온도로 전기적 컨택트 및 솔더를 가열하기 위하여 솔더링 비트(bit) 또는 아이언(iron)이 사용될 수 있다. 솔더링 조(bath)가 사용될 수도 있는데, 여기에서는 전기적 컨택트를 용융된 솔더에 침지시킴으로써 액체 상태의 솔더가 전기적 컨택트로 옮겨질 수 있다. 통상의 웨이브 솔더링 기법도 시행될 수 있다. 또한, 리플로우 솔더링 기법 역시 사용가능한데, 여기에서는 제2 전기적 컨택트 상에 미리 침착된 솔더를 제1 전기적 컨택트에 근접시키고, 솔더의 융점 온도보다 높은 온도로 가열하여 솔더를 용융 및 리플로우시켜 제1 전기적 컨택트 및 제2 전기적 컨택트 양자 모두와 접촉되도록 하여, 제1 전기적 컨택트 및 제2 전기적 컨택트의 사이에 전기적 접촉을 형성한다.
솔더를 전기적 컨택트에 적용하는 본 발명의 방법은 임의로 플립 칩 솔더링 공정의 일부분이 될 수 있는데, 여기에서는, 복수의 제1 전기적 컨택트를 포함하는 반도체 칩이 복수의 제2 전기적 컨택트를 포함하는 인쇄회로기판 상에 마운팅된다. 이러한 플립 칩 방법에 있어서, 본 발명의 플럭스 조성물은 복수의 제1 전기적 컨택트 및 복수의 제2 전기적 컨택트 중 어느 하나 혹은 양자 모두에 적용되어, 복수의 제1 전기적 컨택트의 복수의 제2 전기적 컨택트에 대한 솔더링 결합을 가능하게끔 하여 전기적 인터커넥트를 형성한다. 바람직하게, 플립 칩 솔더링 공정은 언더 필 단계를 더 포함하며, 여기에서는 열경화성 수지가 제공되어 전기적 인터커넥트를 캡슐화한다. 가장 바람직하게는, 열경화성 수지는 에폭시 수지이다.
이하의 실시예에서 본 발명의 일부 구체예를 보다 상세히 설명한다.
실시예 1: 폴리아민 플럭싱제의 합성
2,6-디아미노-2,5,6-트리메틸헵탄-3-올 폴리아민 플럭싱제를 하기의 절차를 이용하여 제조하였다. 먼저, 2,5,6-트리메틸-2,6-디니트로헵탄-3-올 중간체를 아래의 합성방법을 사용하여 제조하였다.
Figure 112012079565470-pat00003
상세하게는, 3구 둥근 바닥 플라스크에 교반 막대, 써모커플, 질소 주입구로 캡핑된 적하 깔때기 및 콘덴서를 장착하였다. 다음으로 플라스크에 2-니트로프로판(50 g, 0.56 몰, 5.0 당량) 및 촉매량의 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데크-7-엔을 투입하였다. 이어서 플라스크 내용물을 질소 하에서 30분간 교반하였다. 다음으로, 크로톤알데히드(7.9 g, 9.2 mL, 0.112 몰, 1.0 당량)를 20분에 걸쳐 플라스크에 적하하여 가하였다. 이어서 플라스크 내용물을 질소 하에서 5-6시간동안 교반하였으며, 그 동안 용액으로부터 백색 고체가 침전되는 것이 관찰되었다. 이 시점에, GC 분석은 반응 혼합물 내에 크로톤알데히드가 존재하지 않음을 보여주었다. 플라스크 내용물이 질소 하에서 밤새 교반되도록 두었다. 다음으로, 침전을 용액으로부터 진공 여과하고, 물로 철저히 세척하여 백색 고체를 수득하였다. 중간체 고체를 공기 건조하고, 이어서 45 ℃에서 진공 건조하였다. 원하는 중간체 디니트로 알코올의 전체 수율은 72%(27.8 g)이었다. 핵자기 공명 테스트(NMR) 및 액체 크로마토그래피(LC) 결과 중간체 순도는 99% 이상이었다.
다음으로, 중간체 디니트로 알코올로부터 생성물인 2,6-디아미노-2,5,6-트리메틸헵탄-3-올 폴리아민 플럭싱제를 아래의 합성방법을 사용하여 제조하였다.
Figure 112012079565470-pat00004
상세하게는, 25 g의 중간체 디니트로 알코올을, 촉매로서 14.2 g의 RaNi 3111과 함께, 200 mL 메탄올에 용해시켰다. 이어서 혼합물을, 수소 압력 4137 kPa (600 psi) 하에 60 ℃의 오토클레이브 내에서 수소화하였다. 촉매 여과 및 메탄올 제거가 포함된 워크업(workup) 후, 11 g(59% 수율)의 저점도 액체 생성물이 얻어졌다. NMR 및 기체크로마토그래프-질량분석(GC-MS)을 통하여, 원하는 생성물인 2,6-디아미노-2,5,6-트리메틸헵탄-3-올 폴리아민 플럭싱제의 존재를 확인하였다. 화학적 이온화 질량분석(CI-MS)은 [M+H] = 189를 나타내었으며, GC 분석은 생성물의 순도가 94%임을 보여 주였다. 이 물질의 비점은 0.68 kPa(5.1 torr)에서 125 ℃ 내지 135 ℃이었다. 13C NMR (CDCl3): δ 16.8, 25.2, 27.9, 30.8, 34.7, 42.2, 51.8, 52.8 및 77.3 ppm.
실시예 2: 폴리아민 플럭싱제의 합성
2,6-디아미노-2,6-디메틸-5-페닐헵탄-3-올 폴리아민 플럭싱제를 하기의 절차를 이용하여 제조하였다. 먼저, 2,6-디메틸-2,6-디니트로-5-페닐헵탄-3-올 중간체를 아래의 합성방법을 사용하여 제조하였다.
Figure 112012079565470-pat00005
상세하게는, 3구 둥근 바닥 플라스크에 교반 막대, 써모커플, 질소 주입구로 캡핑된 적하 깔때기 및 콘덴서를 장착하였다. 다음으로 플라스크에 2-니트로프로판(101.1 g, 1.14 몰, 6.0 당량) 및 촉매량의 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데크-7-엔(DBU)을 투입하였다. 이어서 플라스크 내용물을 질소 하에서 20분간 교반하였다. 다음으로, 트랜스-신남알데히드(25.0 g, 0.19 몰, 1.0 당량)를 20분에 걸쳐 플라스크에 적하하여 가하였다. 트랜스-신남알데히드의 첨가 동안, 약 22 ℃의 발열(exotherm)이 관찰되었다. 트랜스-신남알데히드의 첨가가 완료된 후, 이어서 플라스크 내용물을 50 ℃로 가열하고 이 온도에서 4시간동안 유지하였다. 다음으로 혼합물이 실온으로 식도록 하였다. 플라스크 내용물이 36.8 ℃에 도달하였을 때, 옅은 황색 고체가 용액으로부터 형성되어 나왔다. 이어서 플라스크 내용물을 뷰흐너 깔때기로 여과하고, 회수된 중간체 디아미노 알코올 파우더를 펜탄 및 에테르로 철저히 세척하였다. 다음으로, 회수된 중간체 디아미노 알코올 파우더를 진공 하에서 1시간동안 마르도록 두었다. 원하는 디아미노 알코올 중간체의 전체 수율은 62%(36 g)이었다. NMR 분석은 디아미노 알코올 중간체의 순도가 99% 이상임을 보여주었다. 1H NMR (CDCl3): δ 1.45-2.27 (m, 15H), 3.52-3.54 (m, 1H), 3.67-3.74 (m, 1H), 7.17-7.34 (m, 5H). 13C NMR (CDCl3): δ 20.8, 22.4, 23.2, 25.8, 31.3, 50.3, 72.9, 91.5, 91.6, 128.1, 128.7, 129.4, 136.6 ppm.
다음으로, 디니트로 알코올 중간체로부터 생성물인 2,6-디아미노-2,6-디메틸-5-페닐헵탄-3-올 폴리아민 플럭싱제를 아래의 합성방법을 사용하여 제조하였다.
Figure 112012079565470-pat00006
상세하게는, 50 g의 디니트로 알코올 중간체를, 촉매로서 24.3 g의 RaNi 3111과 함께, 300 mL 메탄올에 용해시켰다. 이어서 혼합물을, 수소 압력 4137 kPa (600 psi) 하에 60 ℃의 오토클레이브 내에서 수소화하였다. 촉매 여과 및 메탄올 제거가 포함된 워크업 후, 40 g(68% 수율)의 고점도 액체 생성물이 얻어졌다. NMR 및 기체크로마토그래프-질량분석(GC-MS)을 통하여, 원하는 생성물인 2,6-디아미노-2,6-디메틸-5-페닐헵탄-3-올 폴리아민 플럭싱제의 존재를 확인하였다. 화학적 이온화 질량분석(CI-MS)은 [M+H] = 251을 나타내었으며, GC 분석은 생성물의 순도가 오토클레이브로부터 바로 78%임을 보여 주였다. 존재한 물질의 나머지는 헨리(Henry) 반응의 역으로부터 얻어진 모노 부가물(mono adduct)로 보였다. 이어서 생성물을 진공 증류로 정제하여 96.2%의 순도를 얻었다. 정제된 생성물의 비점은 0.67 kPa(5.0 torr)에서 150 ℃ 내지 160 ℃로 측정되었다. 1H NMR (CDCl3): δ 0.91-0.99 (m, 12H), 1.67-1.81 (m, 3H), 2.71-2.76 (m, 2H), 7.08-7.23 (m, 5H). 13C NMR (CDCl3): δ 24.6, 27.9, 28.3, 29.8, 31.6, 51.8, 52.6, 54.2, 75.9, 126.3, 127.8, 129.4, 142.0 ppm.
실시예 3: 폴리아민 플럭싱제의 합성
아래의 식을 갖는 폴리아민 플럭싱제를 하기의 절차를 이용하여 제조하였다.
Figure 112012079565470-pat00007
상세하게는, 교반 막대가 있는 반응 용기에 실시예 1의 생성물(0.05 몰)을 가하였다. 이어서 반응 용기를 자석식 교반이 가능한 핫플레이트 상에 위치시켰다. 다음으로 반응 용기를 질소로 불활성화(inert)하고, 0.1 몰의 2-에틸헥실 글리시딜 에테르(Momentive Performance Materials로부터 입수가능)을 주위 온도에서 반응 용기에 교반하면서 가하였다. 핫플레이트의 세팅 온도를 이어서 75 ℃로 올리고, 반응 용기의 내용물이 2시간동안 계속 교반되도록 하였다. 핫플레이트의 세팅 온도를 이어서 140 ℃로 올리고, 반응 용기의 내용물이 추가로 2시간동안 계속 교반되도록 하였다. 핫플레이트의 세팅 온도를 이어서 80 ℃로 내리고, 반응 용기에 진공을 걸어 용기 내 압력을 30 mm Hg로 감소시켰다. 이 조건 하에서 반응 용기의 내용물이 추가로 2시간동안 계속 교반되도록 하여 생성물 플럭싱제를 얻었다. 250 ℃까지 가열시 생성물 플럭싱제의 퍼센트 중량 손실(percent weight loss)을, 25 ℃에서 출발하여 10 ℃/분의 온도 램프(ramp)를 사용한 열무게 분석(TGA)으로 측정하였다. 생성물 플럭싱제에 대해 측정된 중량 손실(WL)은 9 중량%이었다.
실시예 4: 폴리아민 플럭싱제의 합성
아래의 식을 갖는 폴리아민 플럭싱제를 하기의 절차를 이용하여 제조하였다.
Figure 112012079565470-pat00008
상세하게는, 교반 막대가 있는 반응 용기에 실시예 2의 생성물(0.05 몰)을 가하였다. 이어서 반응 용기를 자석식 교반이 가능한 핫플레이트 상에 위치시켰다. 다음으로 반응 용기를 질소로 불활성화하고, 0.1 몰의 2-에틸헥실 글리시딜 에테르(Momentive Performance Materials로부터 입수가능)을 주위 온도에서 반응 용기에 교반하면서 가하였다. 핫플레이트의 세팅 온도를 이어서 75 ℃로 올리고, 반응 용기의 내용물이 2시간동안 계속 교반되도록 하였다. 핫플레이트의 세팅 온도를 이어서 140 ℃로 올리고, 반응 용기의 내용물이 추가로 2시간동안 계속 교반되도록 하였다. 핫플레이트의 세팅 온도를 이어서 80 ℃로 내리고, 반응 용기에 진공을 걸어 용기 내 압력을 30 mm Hg로 감소시켰다. 이 조건 하에서 반응 용기의 내용물이 추가로 2시간동안 계속 교반되도록 하여 생성물 플럭싱제를 얻었다. 250 ℃까지 가열시 생성물 플럭싱제의 퍼센트 중량 손실을, 25 ℃에서 출발하여 10 ℃/분의 온도 램프를 사용한 열무게 분석(TGA)으로 측정하였다. 생성물 플럭싱제에 대해 측정된 중량 손실(WL)은 5 중량%이었다.
실시예 5-9: 폴리아민 플럭싱제의 합성
표 1에 제시된 물질로부터 표 1에 나타낸 폴리아민 플럭싱제를 다음 방법을 사용하여 제조하였다. 상세하게는, 가열 요소 및 교반기 있는 반응 용기에 멘탄 디아민(The Dow Chemical Company에서 Primene™ MD로 시판중)(0.1 몰)을 첨가하였다. 다음으로 반응 용기를 질소로 불활성화하고, 표 1에 제시된 시약 A(0.2몰)를 주위 온도에서 반응 용기에 교반하면서 첨가하였다. 가열 요소의 세팅 온도를 이어서 75 ℃로 올리고, 반응 용기의 내용물이 2시간동안 계속 교반되도록 하였다. 가열 요소의 세팅 온도를 이어서 140 ℃로 올리고, 반응 용기의 내용물이 추가로 2시간동안 계속 교반되도록 하였다. 가열 요소의 세팅 온도를 이어서 80 ℃로 내리고, 반응 용기에 진공을 걸어 용기 내 압력을 30 mm Hg로 감소시켰다. 이 조건 하에서 반응 용기의 내용물이 추가로 2시간동안 계속 교반되도록 하여 표 1에 제시된 생성물 플럭싱제를 얻었다. 그 후, 실시예 5-7에 대한 생성물 플럭싱제의 비점 온도를, 25 ℃ 내지 500 ℃에서 10 ℃/분의 램프를 사용한 시차 주사 열량계(DSC)로 측정하였다. 실시예 5-7에 대하여 측정된 생성물 플럭싱제의 비점 온도(BPT)를 표 1에 나타내었다. 또한, 250 ℃까지 가열시 생성물 플럭싱제의 퍼센트 중량 손실을, 25 ℃에서 출발하여 10 ℃/분의 온도 램프를 사용한 열무게 분석(TGA)으로 측정하였다. 실시예 5-7에 대하여 측정된 생성물 플럭싱제의 중량 손실(WL)을 표 1에 나타내었다.
표 1
Figure 112012079565470-pat00009
실시예 10: 폴리아민 플럭싱제의 합성
폴리아민 플럭싱제를 다음 방법을 사용하여 제조하였다. 교반 막대가 있는 반응 용기에 34 g의 멘탄 디아민(The Dow Chemical Company에서 Primene™ MD로 시판중) 및 37.4 g의 에피클로로히드린과 비스페놀 A의 액체 반응 생성물(The Dow Chemical Company에서 D.E.R.™ 331™으로 시판중)을 첨가하였다. 이어서 반응 용기를 자석식 교반이 가능한 핫플레이트 상에 위치시켰다. 반응 용기의 내용물을 실온에서 밤새 교반시켜 고체로 변화시켰다. 그 후, 37.2 g의 2-에틸헥실 글리시딜 에테르(Momentive Performance Materials로부터 입수가능)를 반응 용기에 충전하였다. 이어서 반응 용기를 1시간 램프로 실온에서 150 ℃ 까지 가열한 후, 150 ℃에서 3시간 유지시켰다. 이어서 반응 용기의 내용물을 실온으로 냉각시켜 2량체(dimeric) 플럭싱제 생성물을 얻었다.
실시예 11: 폴리아민 플럭싱제의 합성
폴리아민 플럭싱제를 다음 방법을 사용하여 제조하였다. 교반 막대가 있는 반응 용기에 34 g의 멘탄 디아민(The Dow Chemical Company에서 Primene™ MD로 시판중) 및 37.4 g의 에피클로로히드린과 비스페놀 A의 액체 반응 생성물(The Dow Chemical Company에서 D.E.R.™ 331™으로 시판중)을 첨가하였다. 이어서 반응 용기를 자석식 교반이 가능한 핫플레이트 상에 위치시켰다. 반응 용기의 내용물을 실온에서 밤새 교반시켜 고체로 변화시켰다. 그 후, 40.0 g의 1-나프틸 글리시딜 에테르(Momentive Performance Materials로부터 입수가능)를 반응 용기에 충전하였다. 이어서 반응 용기를 75 ℃ 까지 가열한 후, 1시간동안 유지시켰다. 이어서 반응 용기의 내용물을 실온으로 냉각시켜 2량체(dimeric) 플럭싱제 생성물을 얻었다. 이어서 반응 용기를 1시간 램프로 75 ℃에서 150 ℃ 까지 가열한 후, 150 ℃에서 3시간 유지시켰다. 이어서 반응 용기의 내용물을 실온으로 냉각시켜 2량체(dimeric) 플럭싱제 생성물을 얻었다.
실시예 12: 플럭싱 복합물의 제조
실시예 3에 기술된 방법에 따라 제조된 아민 플럭싱제 (4 g)를 주위 조건하에서 1,3-디옥솔란 (1.5 g) 중의 1,4-디히드록시-2-나프토산 (0.37 g)과 손으로 혼합하여 아민 플럭싱제 아민 질소 대 카복실산산 함량 (-COOH) 당량비가 약 2:1인 플럭싱 복합물을 형성하였다. 30분동안 80 ℃로 가열하여 플럭싱 복합물로부터 1,3-디옥솔란을 제거하였다.
25 ℃에서 출발하여 10 ℃/분의 온도 램프를 사용하는 열무게 분석(TGA)에 의해, 230 ℃까지 가열시 플럭싱 복합물로부터의 중량 무게 손실을 측정하였다. 플럭싱 복합물의 측정된 무게 손실(WL)은 20.2 중량%이었다.
실시예 13: 플럭싱 복합물의 제조
실시예 4에 기술된 방법에 따라 제조된 아민 플럭싱제 (4 g)를 주위 조건하에서 스파툴라를 사용하여 1,4-디히드록시-2-나프토산 (0.37 g)과 손으로 혼합하여 아민 플럭싱제 아민 질소 대 카복실산산 함량 (-COOH) 당량비가 약 1.8:1인 플럭싱 복합물을 형성하였다.
25 ℃에서 출발하여 10 ℃/분의 온도 램프를 사용하는 열무게 분석(TGA)에 의해, 250 ℃까지 가열시 플럭싱 복합물로부터의 중량 무게 손실을 측정하였다. 플럭싱 복합물의 측정된 무게 손실(WL)은 13.6 중량%이었다.
실시예 14: 플럭싱 복합물의 제조
실시예 1에 기술된 방법에 따라 제조된 플럭싱제 (18.07 g; 33.3 밀리몰)를 주위 조건하에서 스파툴라를 사용하여 1,4-디히드록시-2-나프토산 (1.69 g; 8.3 밀리몰)과 손으로 혼합하여 플럭싱제 아민 질소 대 카복실산산 함량 (-COOH) 당량비가 약 2:1인 플럭싱 복합물을 형성하였다.
25 ℃에서 출발하여 10 ℃/분의 온도 램프를 사용하는 열무게 분석(TGA)에 의해, 230 ℃까지 가열시 플럭싱 복합물로부터의 중량 무게 손실을 측정하였다. 플럭싱 복합물의 측정된 무게 손실(WL)은 14.2 중량%이었다.
실시예 15: 플럭싱 복합물의 제조
교반 막대가 있는 반응 용기에 (0.33 몰) 멘탄 디아민(The Dow Chemical Company로부터 PrimeneTM MD로 입수가능)을 첨가하였다. 다음으로 반응 용기를 자석 교반능이 있는 핫플레이트에 위치시켰다. 그리고 나서 반응 용기를 질소로 불활성화하고 (0.66 몰)의 2-에틸헥실 글리시딜 에테르 (Hexion Specialty Chemicals로부터 입수)를 반응 용기에 주위 온도에서 교반하면서 첨가하였다. 핫플레이트의 셋팅 온도를 75 ℃로 올리고, 반응 용기의 내용물을 2시간동안 계속 교반되도록 하였다. 그 후, 핫플레이트의 셋팅 온도를 140 ℃로 올리고, 반응 용기의 내용물을 2시간동안 계속 교반되도록 하였다. 반응 용기의 내용물을 75 ℃로 냉각하고, 1,4-디히드록시-2-나프토산 (1.69 g; 8.3 밀리몰)을 반응 용기에 30분간 천천히 첨가하였다. 핫플레이트의 셋팅 온도를 80 ℃로 설정하고, 반응 용기에 진공을 걸어 용기내 압력을 30 mm Hg로 줄였다. 반응 용기의 내용물을 이 조건하에서 2시간동안 계속 교반되도록 하여 플럭싱 복합물을 제공하였다. 25 ℃에서 출발하여 10 ℃/분의 온도 램프를 사용하는 열무게 분석(TGA)에 의해, 230 ℃까지 가열시 플럭싱제 복합물로부터의 중량 무게 손실을 측정하였다. 플럭싱 복합물의 측정된 무게 손실 (WL)은 14.7 중량%이었다.
실시예 16: 플럭싱 복합물의 제조
교반 막대가 있는 반응 용기에 (0.33 몰) 멘탄 디아민(The Dow Chemical Company로부터 PrimeneTM MD로 입수가능)을 첨가하였다. 다음으로 반응 용기를 자석 교반능이 있는 핫플레이트에 위치시켰다. 그리고 나서 반응 용기를 질소로 불활성화하고 (0.083 몰)의 1,4-디히드록시-2-나프토산을 주위 온도에서 교반하면서 30분에 걸쳐 천천히 첨가하였다. (0.66 몰)의 2-에틸헥실 글리시딜 에테르 (Hexion Specialty Chemicals로부터 입수)를 반응 용기에 주위 온도에서 교반하면서 첨가하였다. 핫플레이트의 셋팅 온도를 75 ℃로 올리고, 반응 용기의 내용물을 2시간동안 계속 교반되도록 하였다. 그 후, 핫플레이트의 셋팅 온도를 140 ℃로 올리고, 반응 용기의 내용물을 2시간동안 계속 교반되도록 하였다. 핫플레이트의 셋팅 온도를 80 ℃로 내리고, 반응 용기에 진공을 걸어 용기내 압력을 30 mm Hg로 줄였다. 반응 용기의 내용물을 이 조건하에서 2시간동안 계속 교반되도록 하여 플럭싱 복합물을 제공하였다. 25 ℃에서 출발하여 10 ℃/분의 온도 램프를 사용하는 열무게 분석(TGA)에 의해, 230 ℃까지 가열시 생성물 플럭싱 복합물로부터의 중량 무게 손실을 측정하였다. 플럭싱 복합물의 측정된 무게 손실 (WL)은 13.8 중량%이었다.
실시예 18: 플럭싱능 평가
실시예 13 및 16에 따라 제조된 플럭싱 복합물의 플럭싱능을 하기 방법을 이용하여 평가하였다. 구리 쿠폰(copper coupon)이 솔더될 전기적 컨택트로 사용되었다. 실시예 13 및 16에 따라 제조된 경화성 플럭싱 복합물의 소적을 구리 쿠폰의 솔더될 표면상에 분배하였다. 무납 솔더의 4개의 0.381 mm 직경 볼(95.5 중량% Sn/4.0중량% Ag/0.5 중량% Cu)을 구리 쿠폰위의 플럭싱 복합물 소적에 위치시켰다. 사용된 무납 솔더의 용융 범위는 217 내지 221℃이었다. 다음으로 구리 쿠폰을 145℃로 예열된 핫플레이트에 위치시키고 2분동안 유지하였다. 이어, 구리 쿠폰을 260 ℃로 예열된 다른 핫플레이트에 위치시키고 솔더가 리플로우 조건에 도달할 때까지 유지하였다. 그 다음, 구리 쿠폰에서 열을 해제하고, (a) 원위치의 4 개 솔더 볼의 융합 및 유착 정도, (b) 흐름과 퍼짐을 평가하기 위한 생성된 유착 솔더의 크기 및 (c) 구리 쿠폰 표면에 대한 솔더의 결합으로 평가를 실시하였다. 하기와 같이 0 내지 4 범위로 플럭싱 복합물의 플럭스능을 결정하였다.
0 = 솔더 소적 사이에 융합이 없고 구리 쿠폰에 솔더 결합이 없음.
1, 2 = 솔더 소적 사이에 부분적 내지는 완전한 융합이 있으나, 구리 쿠폰에 솔더 결합은 없음.
3 = 솔더 소적 사이에 완전한 융합이 있으나, 솔더 퍼짐 및 흐름이 최소한임.
4 = 솔더 소적 사이에 완전한 융합, 구리 쿠폰 표면에서 우수한 솔더 퍼짐과 흐름 및 구리 쿠폰에 솔더 결합.

Claims (10)

  1. 카복실산; 및
    하기 화학식(I)로 나타내어지는 폴리아민 플럭싱제;를 포함하는
    플럭스 조성물:
    Figure 112019050067888-pat00010

    상기 식에서,
    R1, R2, R3 및 R4는 수소, 치환된 C1-80 알킬 그룹, 비치환된 C1-80 알킬 그룹, 치환된 C7-80 아릴알킬 그룹 및 비치환된 C7-80 아릴알킬 그룹으로부터 독립적으로 선택되고;
    R7은 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C5-80 알킬렌 또는 사이클로알킬렌 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C5-80 알킬렌 또는 사이클로알킬렌 그룹, 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 비치환된 C12-80 아릴알킬렌 그룹 및 적어도 2개의 3급 탄소를 갖는 치환된 C12-80 아릴알킬렌 그룹으로부터 선택되며;
    화학식(I)의 두 질소는 R7의 적어도 2개의 3급 탄소 중 하나에 개별적으로 결합되고;
    상기 치환된 C1-80 알킬 그룹 및 치환된 C7-80 아릴알킬 그룹의 치환기는 -OH 그룹, -OR5 그룹, -C(O)R5 그룹, -CHO, -COOR5 그룹, -OC(O)OR5 그룹, -S(O)(O)R5 그룹, -S(O)R5 그룹, -S(O)(O)NR5 2 그룹, -OC(O)NR6 2 그룹, -C(O)NR6 2 그룹, -CN 그룹, -N(R6)- 그룹 및 -NO2 그룹 중 적어도 하나로부터 선택되며; 여기에서, R5는 C1-28 알킬 그룹, C3-28 시클로알킬 그룹, C6-15 아릴 그룹, C7-28 아릴알킬 그룹 및 C7-28 알킬아릴 그룹으로부터 선택되고; R6는 수소, C1-28 알킬 그룹, C3-28 시클로알킬 그룹, C6-15 아릴 그룹, C7-28 아릴알킬 그룹 및 C7-28 알킬아릴 그룹으로부터 선택되며;
    상기 치환된 C5-80 알킬렌 또는 사이클로알킬렌 그룹 및 치환된 C12-80 아릴알킬렌 그룹의 치환기는 -OH 그룹, -OR11 그룹, -C(O)R11 그룹, -CHO 그룹, -COOR11 그룹, -OC(O)OR11 그룹, -S(O)(O)R11 그룹, -S(O)R11 그룹, -S(O)(O)NR11 2 그룹, -OC(O)NR12 2 그룹, -C(O)NR12 2 그룹, -CN 그룹, -N(R12)- 그룹 및 -NO2 그룹 중 적어도 하나로부터 선택되며; 여기에서, R11은 C1-75 알킬 그룹, C3-75 시클로알킬 그룹, C6-75 아릴 그룹, C7-75 아릴알킬 그룹 및 C7-75 알킬아릴 그룹으로부터 선택되고; R12는 수소, C1-75 알킬 그룹, C3-75 시클로알킬 그룹, C6-75 아릴 그룹, C7-75 아릴알킬 그룹 및 C7-75 알킬아릴 그룹으로부터 선택되며;
    단, 하기 화학식(Ia)의 화합물이 상기 화학식(I)의 폴리아민 플럭싱제로부터 제외된다:
    Figure 112019050067888-pat00011

    상기 화학식(Ia)에서, R1, R2, R3 및 R4는 독립적으로 수소, -CH2CH(OH)R9 및 -CH2CH(OH)CH2-O-R9 그룹에서 선택되고; R9는 수소, C1-28 알킬 그룹, C3-28 사이클로알킬 그룹, C6-15 아릴 그룹, C7-28 아릴알킬 그룹 및 C7-28 알킬아릴 그룹에서 선택되며; R1, R2, R3 및 R4 중 0 내지 3개는 수소이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 카복실산이 C8-20 지방족 모노 카복실산; C2-20 지방족 디카복실산; C6-20 방향족 카복실산; 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 플럭스 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서, 카복실산이 옥탄산; 노난산; 운데칸산; 도데칸산; 트리데칸산; 테트라데칸산; 펜타데칸산; 헥사데칸산; 헵타데칸산; 스테아르산; 하이드록시 스테아르산; 올레산; 리놀레산; α-리놀렌산; 이코산산; 옥살산; 말론산; 숙신산; 말산; 글루타르산; 아디프산; 피멜산; 수베린산; 벤조산; 프탈산; 이소프탈산; 테레프탈산; 헤미멜리트산; 트리멜리트산; 트리메스산; 멜로판산; 프레니트산; 피로멜리트산; 멜리트산; 톨루익산; 크실릴산; 헤멜리트산; 메시틸렌산; 프레니트산; 신남산; 살리실산; 벤조산; 나프토산; 페놀프탈린; 디페놀산 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 플럭스 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 플럭스제 아민 질소 대 카복실산산 함량 (-COOH) 당량비가 1:1 내지 20:1인 플럭스 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 화학식(I)의 두 질소가 4 내지 8개의 탄소 브릿지(bridge)로 분리된 플럭스 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4 중 1 내지 3개가 수소인 플럭스 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 0 내지 95 중량%의 용매, 0 내지 30 중량%의 증점제, 0 내지 30 중량%의 틱소트로프제 및 0 내지 30 중량%의 항산화제를 추가로 포함하는 플럭스 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 솔더 파우더를 추가로 포함하는 플럭스 조성물.
  9. 전기적 컨택트를 제공하는 단계;
    제1항의 플럭스 조성물을 제공하는 단계;
    플럭스 조성물을 전기적 컨택트에 적용하는 단계;
    솔더를 제공하는 단계;
    솔더를 용융시키는 단계; 및
    전기적 컨택트에 적용된 플럭스 조성물을 용융된 솔더로 대체시키는 단계를 포함하고, 여기에서, 용융된 솔더는 전기적 컨택트와 물리적 접점을 만들어 전기적 컨택트에 결합하는,
    전기적 컨택트에 솔더를 적용하는 방법.
  10. 삭제
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