KR102069276B1 - Electronic parts soldering cream and method thereof - Google Patents

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KR102069276B1
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김성환
서재인
정동주
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조병간
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에이에치코리아주식회사
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    • B23K35/26Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • B23K35/264Bi as the principal constituent

Abstract

The present invention relates to solder cream for electronic component and a manufacturing method thereof. The solder cream for electronic component is manufactured by mixing solder alloy powder consisting of the remainder of Bi, Cu, Co, and Sn and other unavoidable impurities and flux. In addition, the present invention increase the work efficiency since the solder alloy powder and flux are mixed and a process is simplified through the manufacturing of the cream.

Description

전자부품용 솔더 크림 및 그 제조방법{ELECTRONIC PARTS SOLDERING CREAM AND METHOD THEREOF}Solder cream for electronic component and manufacturing method {ELECTRONIC PARTS SOLDERING CREAM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 전자부품용 솔더 크림 및 그 제조방법으로, 비스무트(Bi, bismuth), 구리(Cu, copper), 코발트(Co, cobalt), 주석(Sn, tin) 잔부 및 기타 불가피한 불순물로 구성된 합금과 플럭스(flux)가 포함된 전자부품용 솔더 크림 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solder cream for an electronic component and a method of manufacturing the same, comprising an alloy composed of bismuth, copper, cobalt, cobalt, tin residues, and other unavoidable impurities. The present invention relates to a solder cream for an electronic component containing a flux and a method of manufacturing the same.

일반적으로, 전기 또는 전자 기기 등의 기판에 부품을 연결하기 위해 주석과 납의 합금인 땜납을 녹여 접합부에 문지르면 땜납이 접합부의 틈새로 녹아들어가 굳는 방식인 납땜 작업을 사용하였다.In general, in order to connect a component to a substrate such as an electric or electronic device, a soldering operation is used in which a solder, which is an alloy of tin and lead, is melted and rubbed into a joint, whereby the solder melts into a gap in the joint.

그러나 납땜 작업 시 연기가 발생되는데, 이는 플럭스가 기화하면서 생기는 현상이다.However, the soldering process produces smoke, which is caused by the vaporization of the flux.

플럭스는 주로 송진, 염화아연, 염화암모늄 등 염소가 소량 포함되어 있는데, 납땜 연기에서 극소의 다이옥신이 발생되기도 한다.Flux mainly contains small amounts of chlorine, such as rosin, zinc chloride, and ammonium chloride, and very few dioxins are generated from the soldering smoke.

또한, 플럭스가 기화되면서 땜납에 포함된 납도 함께 공기 중에 방출된다.In addition, as the flux is vaporized, lead included in the solder is also released into the air.

공기 중에 있는 납은 사람이 호흡할 때, 폐를 거쳐 혈액을 통해 체내를 돌아다니거나, 뼈와 치아 등에 축적되며, 적은 양만이 소변과 대변으로 배출된다.Lead in the air can travel around the body through the lungs through the lungs, accumulate in bones and teeth, and only a small amount is excreted in the urine and feces when a person breathes.

몸에 축적된 납은 빈혈, 콩팥기능 장해, 신경조직 변화, 심혈관 질환 등의 질환을 유발한다.Lead accumulated in the body causes diseases such as anemia, kidney failure, nervous system changes, and cardiovascular disease.

또한, 납은 인체뿐만 아니라 토양, 수질 등을 오염시키는 환경문제를 발생시킨다.In addition, lead causes environmental problems that pollute not only the human body but also soil, water, and the like.

그로 인해 최근에는 납이 포함되지 않는 무연 땜납에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.For this reason, researches on lead-free solders containing no lead have been actively conducted in recent years.

본 발명의 배경기술로는, 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0002606호(이하, 문헌 1), 일본 공개특허공보 특개2018-43264호(이하, 문헌 2), 대한민국 등록특허공보 제10-1538293호(이하, 문헌 3) 및 일본 특허공보 특허 제6060199호(이하, 문헌 4)가 있다.As a background art of the present invention, Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2018-0002606 (hereinafter referred to as Document 1), Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-43264 (hereinafter referred to as Document 2), Republic of Korea Patent Publication No. 10-1538293 (Hereinafter, Document 3) and Japanese Patent No. 6060199 (hereinafter, Document 4).

문헌 1은 혼합 합금 땜납 페이스트로 260℃ 초과의 고상선 온도를 갖는 제1합금과 250℃ 미만의 고상선 온도를 갖는 제2합금 및 플럭스를 혼합하여 전자, 기계 부품에 사용하는 페이스트이다.Document 1 is a paste used for electronic and mechanical parts by mixing a first alloy having a solidus temperature of more than 260 ° C and a second alloy and a flux having a solidus temperature of less than 250 ° C with a mixed alloy solder paste.

문헌 1의 페이스트는 각기 다른 온도를 갖는 합금은 혼합하여 사용하나, 230~260℃의 범위에서 용융되기에 기판 실장 시에 부품의 내열 온도를 초과하게 되면, 부품의 손상이 발생되는 문제가 있다.The paste of Document 1 is used by mixing alloys having different temperatures. However, since the paste is melted in the range of 230 to 260 ° C, if the heat resistance temperature of the component is exceeded at the time of mounting the substrate, the component may be damaged.

또한, 상기 페이스트는 제2합금에 Sn-Ag-X계의 합금을 사용하고 있는데, Ag는 오랜 반응 시간과 늦은 냉각 속도 등의 변수에 의해 거칠고 큰 판상 형태의 Ag3Sn이 형성된다.In addition, the paste uses a Sn-Ag-X-based alloy for the second alloy, and Ag forms Sn 3 Ag in the form of a rough and large plate by variables such as long reaction time and slow cooling rate.

Ag3Sn은 균열(crack)의 생성 및 전파 사이트가 될 수 있으며, 심할 경우 접합부의 외관으로 삐져나와 외관 불량을 일으킨다.Ag 3 Sn can be a site of crack generation and propagation, and in severe cases, it may squeeze into the appearance of the joint and cause appearance defects.

문헌 2는 땜납 합금, 땜납 볼 및 이음매로 땜납의 불량을 막기 위해서 뛰어난 젖음성을 가지고 땜납 후의 이음 접합 강도가 높아 접합 계면의 파괴를 억제하거나, 일렉트로 마이그레이션(electro migration)의 발생을 억제하는 땜납 합금이다.Document 2 is a solder alloy that has excellent wettability to prevent solder defects from solder alloys, solder balls, and joints, and has high joint joint strength after soldering, thereby preventing breakage of the bonding interface or suppressing the occurrence of electro migration. .

문헌 2의 땜납 합금은 고 전류 밀도의 전류를 흐르기 위해 Sn-Bi-Cu-Ni-Ge-Co계 합금에 Fe, P를 첨가하여 강도와 전류 밀도를 향상시키나, 전자 부품에만 사용할 수밖에 없는 문제가 있다.The solder alloy of Document 2 improves the strength and current density by adding Fe and P to Sn-Bi-Cu-Ni-Ge-Co-based alloys to flow a current having a high current density, but has a problem that it can only be used for electronic components. have.

문헌 3은 땜납 합금, 솔더 페이스트 및 전자 회로 기판으로 Sn-Ag-Cu계의 땜납 합금을 함유하는 페이스트이다.Document 3 is a paste containing a Sn-Ag-Cu-based solder alloy as a solder alloy, a solder paste, and an electronic circuit board.

문헌 3의 페이스트는 진동피로에 약한 Cu6Sn5가 형성되어 솔더 계면으로 균열이 발생되며, 그에 따른 열 피로 균열도 동시에 발생되는 문제가 있다.In the paste of Document 3, weak Cu 6 Sn 5 is formed in the vibration fatigue, and cracks are generated at the solder interface, and thus thermal fatigue cracks are simultaneously generated.

상기 페이스트를 반도체 칩에 적용할 경우 칩과 솔더가 만나는 부분의 칩 도금 층을 따라 균열이 발생하게 되어 칩 손상으로 인한 생산율이 저하되는 문제가 있다.When the paste is applied to a semiconductor chip, cracks are generated along the chip plating layer where the chip and the solder meet each other, thereby lowering a production rate due to chip damage.

문헌 4는 땜납 합금, 솔더 페이스트 및 전자 회로 기판으로 Sn-Ag-Cu-Bi-Sb-In-Ni계로 구성된 합금과 플럭스로 구성된 솔더 페이스트이다.Document 4 is a solder paste composed of an alloy and a flux composed of Sn-Ag-Cu-Bi-Sb-In-Ni based on a solder alloy, a solder paste and an electronic circuit board.

문헌 4의 솔더 페이스트는 고가의 Ag, Cu, In, Ni을 사용함에 따라 원자재 가격이 상승되며, 이 역시도 Ag3Sn이 형성되어 부품 손상을 우려하는 문제가 발생된다.As the solder paste of Document 4 uses expensive Ag, Cu, In, and Ni, the raw material price increases, and this also causes Ag 3 Sn to form, causing a problem of component damage.

<배경기술 문헌>Background literature

(문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0002606호(Document 1) Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0002606

(문헌 2) 일본 공개특허공보 특개2018-43264호(Document 2) Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-43264

(문헌 3) 대한민국 등록특허공보 제10-1538293호(Document 3) Republic of Korea Patent Publication No. 10-1538293

(문헌 4) 일본 특허공보 특허 제6060199호(Document 4) Japanese Patent Publication No. 6060199

본 발명은 상기 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 합금 분말과 플럭스를 혼합시켜 크림화를 통해 공정을 단순화시키고 작업 효율을 증가하기 위해 전자부품용 솔더 크림 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems of the background art, to provide a solder cream for an electronic component and a method for manufacturing the same in order to simplify the process and increase the work efficiency by mixing the alloy powder and flux by creaming.

본 발명의 전자부품용 솔더 크림은 표면실장기술(SMT)을 이용하여 인쇄회로기판(PCB) 위에 반도체, 다이오드, 칩 등의 부품을 실장 하여도 낮은 온도에서 열 충격이 적고, 부품 및 기판을 선택적으로 사용하고자 한다.The solder cream for an electronic component of the present invention has a low thermal shock even at a low temperature even when mounting components such as semiconductors, diodes, and chips on a printed circuit board (PCB) using surface mount technology (SMT), and selects components and substrates. I want to use

또한, 본 발명은 비싼 Ag을 사용하지 않아도 접착강도가 우수한 전자부품용 솔더 크림을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a solder cream for an electronic component excellent in adhesive strength without using expensive Ag.

나아가, 본 발명은 위스커(whisker), 보이드(void), 브릿지, 마이그레이션 등 불량 발생을 감소시키고자 한다.Furthermore, the present invention seeks to reduce the occurrence of defects such as whiskers, voids, bridges, migrations, and the like.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 전자부품용 솔더 크림은 땜납 합금 89~91중량% 및 플럭스 9~11중량%가 혼합되며, 땜납 합금은 Bi 56~58중량%, Cu 0.05~0.15중량%, Co 0.01~0.03중량%, Sn 잔부 및 기타 불가피한 불순물로 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the solder cream for electronic components of the present invention is a mixture of 89 ~ 91% by weight solder and 9 ~ 11% by weight of flux, the solder alloy is Bi 56 ~ 58% by weight, 0.05 ~ 0.15% by weight Cu %, Co 0.01 ~ 0.03% by weight, Sn balance and other unavoidable impurities.

땜납 합금의 융점은 139~141℃인 것을 특징으로 한다.The melting point of the solder alloy is characterized in that 139 ~ 141 ℃.

플럭스는 베이스(base) 90~95중량%, 활성제 3~7중량%, 칙소제 1~3중량% 및 용제 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.The flux is characterized by comprising 90 to 95% by weight of the base, 3 to 7% by weight of the active agent, 1 to 3% by weight of the thixotropic agent and 1 to 5% by weight of the solvent.

본 발명의 전자부품용 솔더 크림 제조방법은 땜납 합금을 조합하는 단계(S110); 플럭스를 조합하는 단계(S120); 땜납 합금과 플럭스를 혼합하는 단계(S130);를 포함하며, 땜납 합금을 조합하는 단계(S110)는 Bi 56~58중량%, Cu 0.05~0.15중량%, Co 0.01~0.03중량%, Sn 잔부 및 기타 불가피한 불순물로 구성되어 혼합되는 것을 특징으로 한다.Solder cream manufacturing method for an electronic component of the present invention comprises the steps of combining the solder alloy (S110); Combining the fluxes (S120); Mixing the solder alloy and flux (S130); comprising, the step of combining the solder alloy (S110) is Bi 56 ~ 58% by weight, Cu 0.05 ~ 0.15% by weight, Co 0.01 ~ 0.03% by weight, Sn balance and It is characterized by being composed of other unavoidable impurities.

플럭스를 조합하는 단계(S120)는 베이스 90~95중량%, 활성제 3~7중량%, 칙소제 1~3중량% 및 용제 1~5중량%를 포함하여 혼합하는 것을 특징으로 한다.The step of combining the flux (S120) is characterized by mixing, including 90 to 95% by weight of the base, 3 to 7% by weight of the active agent, 1 to 3% by weight of the thixotropic agent and 1 to 5% by weight of the solvent.

땜납 합금과 플럭스를 혼합하는 단계(S130)는 땜납 합금 89~91중량% 및 플럭스 9~11중량%를 혼합하는 것을 특징으로 한다.Mixing the solder alloy and the flux (S130) is characterized by mixing the solder alloy 89 ~ 91% by weight and the flux 9 ~ 11% by weight.

본 발명은 전자부품용 솔더 크림 제조방법으로 제조되는 전자부품용 솔더 크림인 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the solder cream for electronic components manufactured by the solder cream manufacturing method for electronic components.

본 발명의 솔더 크림은 통상의 온도(250~300℃)보다 낮은 온도에서 납땜 공정 수행이 가능함에 따라 열 충격이 적어 전자 부품 제조공정의 생산성을 향상시키고, 부품 및 기판을 선택적으로 사용이 가능한 효과가 있다.Solder cream of the present invention can be performed at a lower temperature than the normal temperature (250 ~ 300 ℃), the thermal shock is less, improve the productivity of the electronic component manufacturing process, the effect that can be selectively used parts and substrate There is.

또한, 본 발명은 내구성이 좋은 Ag를 사용하지 않아도, Ag가 포함된 땜납 합금보다 내구성이 우수하고 동시에 가격이 저렴한 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of excellent durability and low price at the same time than the solder alloy containing Ag, even without using a durable Ag.

나아가, 본 발명은 Ag를 사용하지 않기에 균열의 생성과 외관 불량 등을 유발하는 Ag3Sn이 형성되지 않아 위스커, 보이드, 브릿지, 마이그레이션 등 불량 발생을 감소시키는 효과가 있다.Furthermore, since the Ag 3 Sn is not formed because Ag is not used, which causes cracks and appearance defects, the present invention has an effect of reducing defects such as whiskers, voids, bridges, migrations, and the like.

도 1은 본 발명에 따른 솔더 크림이다.
도 2는 솔더 크림의 점도를 확인한 그래프이다.
도 3은 불화물 함유 시험에 따른 결과이다.
도 4는 절연 저항에 따른 결과이다.
도 5는 플럭스 잔사의 통판 부식 결과이다.
도 6은 점착성 시험 결과이다.
도 7은 젖음성 시험 결과이다.
도 8은 솔더볼 시험 결과이다.
도 9는 마이그레이션 시험 결과이다.
도 10은 솔더 낙하 시험 방법이다.
도 11은 솔더 낙하 시험에 따른 상태를 나타낸 것이다.
도 12는 낙하충격 시험 방법이다.
도 13은 낙하충격 시험 결과이다.
도 14는 실시예와 비교예의 낙하충격 시험 결과이다.
도 15는 리플로우 공정 온도를 나타낸 그래프이다.
도 16은 솔더의 응집 정도를 등급으로 나눈 예시도이다.
도 17은 본 발명에 따른 솔더 크림을 회로기판에 적용한 것이다.
1 is a solder cream according to the present invention.
2 is a graph confirming the viscosity of the solder cream.
3 shows the results according to the fluoride content test.
4 is a result of the insulation resistance.
5 is a sheet corrosion result of the flux residue.
6 is a result of the adhesion test.
7 is the wettability test result.
8 shows the solder ball test results.
9 shows the results of the migration test.
10 is a solder drop test method.
11 shows the state according to the solder drop test.
12 is a drop impact test method.
13 shows the drop impact test results.
14 is a drop shock test results of the Examples and Comparative Examples.
15 is a graph showing the reflow process temperature.
16 is an exemplary diagram divided by the degree of agglomeration of solder by a grade.
17 shows the solder cream according to the present invention applied to a circuit board.

이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.

본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다.The objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following examples.

본 발명은 여기에서 개시되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수 있다. 여기에서 개시되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The invention is not limited to the embodiments disclosed herein, but may be embodied in other forms. The embodiments disclosed herein are provided to sufficiently convey the spirit of the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains, and all the transformations included in the technical spirit and technical scope of the present invention. It should be understood to include equivalents, substitutes, or substitutes.

따라서 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 되며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환이 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.Therefore, the present invention should not be limited by the following embodiments, and it should be understood that all transformations included in the technical spirit and technical scope of the present invention are included. That is, a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs may variously modify or modify the present invention by adding, changing, deleting or adding components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. It will be possible to change, which will also be within the scope of the invention.

본 발명은 다양한 변환이 가해질 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명한다. 도면들에서 요소의 크기 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있다.As the present invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. In the drawings, the size of elements or the relative sizes between elements may be somewhat exaggerated for clarity of understanding of the present invention. In addition, the shape of the elements shown in the drawings may be somewhat changed due to variations in the manufacturing process.

따라서 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Therefore, the embodiments disclosed herein are not to be limited to the shapes shown in the drawings unless otherwise stated, it is to be understood to include some variation.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 양상들, 특징들, 실시예들 또는 구현예들은 단독으로 또는 다양한 조합들로 사용될 수 있다.On the other hand, various embodiments of the present invention can be combined with any other embodiment unless clearly indicated to the contrary. Any feature indicated as particularly preferred or advantageous may be combined with any other feature and features indicated as preferred or advantageous. That is, various aspects, features, embodiments or implementations of the invention may be used alone or in various combinations.

본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 청구범위에 의해서 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 하고, 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한 통상의 기술을 가진 사람에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only, and is not intended to be limited by the claims. All technical and scientific terms used herein are commonly described unless otherwise indicated. It has the same meaning as is generally understood for a person with Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

<실시예 1><Example 1>

1) 땜납 합금을 조합하는 단계(S110)1) combining the solder alloy (S110)

땜납 합금 분말을 제조하기 위해 Bi 56~58중량%, Cu 0.05~0.15중량%, Co 0.01~0.03중량% 및 Sn 잔부가 필수적으로 포함되며, 기타 불가피한 불순물이 포함될 수 있다.In order to manufacture the solder alloy powder, Bi 56 to 58% by weight, 0.05 to 0.15% by weight of Cu, 0.01 to 0.03% by weight of Co and the balance of Sn are essentially included, and other unavoidable impurities may be included.

바람직하게는 Bi 57중량%, Cu 0.1중량%, Co 0.02중량% 및 Sn 잔부가 포함될 수 있다.Preferably, 57 wt% Bi, 0.1 wt% Cu, 0.02 wt% Co, and Sn balance may be included.

일반적인 Sn-Bi계 합금은 응고 온도 범위가 139~190℃로 솔더링 시, 고상과 액상 공존 영역을 상당히 크게 하여 솔더 응고 시에 편석으로 인해 리프트 오프(lift-off)를 발생하여 불량이 증가하는 원인이 된다.In general, Sn-Bi alloy has a solidification and liquid phase coexistence area when soldering with solidification temperature range of 139 ~ 190 ℃, causing lift-off due to segregation during solder solidification. Becomes

또한, Sn-Cu계 합금은 융점이 221℃이며, 젖음성이 순수 주석과 가까운 편이라 좋지 않고, 양면 기판의 웨이브 솔더링에 적용하면 작업 조건에 따라 용융 솔더가 충분히 쓰루홀(Thru-hole)로 채워 올라오기 어려운 문제가 있다.In addition, the Sn-Cu alloy has a melting point of 221 ° C, and its wettability is not close to that of pure tin. When applied to wave soldering of a double-sided substrate, the molten solder is sufficiently filled with through-holes depending on the working conditions. There is a problem that is difficult to come.

따라서 본 발명은 땜납 합금에 Ag3Sn을 형성하여 외관 불량을 유발하는 Ag를 사용하지 않고도 접착강도가 우수하고 융점이 낮은 땜납 합금을 사용한다.Therefore, the present invention uses a solder alloy having excellent adhesion strength and low melting point without using Ag, which forms Ag 3 Sn in the solder alloy and causes poor appearance.

또한, 본 발명의 땜납 합금의 융점이 139~141℃로 고상과 액상 공존 영역이 크게 차이나지 않아 응고 시 편석이 나타나지 않아 불량이 최소화될 수 있다.In addition, since the melting point of the solder alloy of the present invention is 139 ~ 141 ℃ solid phase and liquid coexistence area is not significantly different, segregation does not appear during solidification can be minimized defects.

특히 Bi는 융점을 낮추는 효과가 있고, 젖음성이 개선되어 Cu판에 사용할 경우 젖음성이 향상된다.In particular, Bi has an effect of lowering the melting point, and the wettability is improved, and when used in a Cu plate, the wettability is improved.

따라서 Bi가 위의 범위를 벗어날 경우 액상선과 고상선이 저하되어 리프트 오프 불량이 발생될 수 있다.Therefore, when Bi is out of the above range, the liquidus and the solidus may be degraded and lift off failure may occur.

Cu는 Bi-rich 상의 조대화가 감소함에 따라 기계적 성질이 향상되기에 위의 범위를 벗어날 경우 Cu6Sn5가 형성되어 솔더 계면으로 균열이 발생되며, 그에 따른 열 피로 균열도 동시에 발생될 수 있다.As Cu increases the mechanical properties as the coarsening of the Bi-rich phase decreases, Cu 6 Sn 5 is formed and cracks are generated at the solder interface, and thermal fatigue cracks may occur at the same time. .

Co는 인장강도가 향상되며, 높은 온도에서 잘 견디고 부식과 마모에 강한 장점이 있기에 위의 범위를 벗어날 경우 금속 피로, 열 등에 의해 부식이 발생될 수 있다.Co has the advantages of improved tensile strength, resistance to high temperatures, and strong corrosion and abrasion, so that corrosion may occur due to metal fatigue, heat, and the like.

Sn은 녹는점이 231.9℃로 땜납 합금의 융점을 낮추기 위해 사용되며, 위의 범위를 벗어날 경우 고상과 액상 공존 영역이 크게 되어 리프트 오프 발생으로 인해 불량률이 증가될 수 있다.Sn is used to lower the melting point of the solder alloy at the melting point of 231.9 ℃, and if out of the above range, the solid phase and the liquid coexistence area becomes large, the failure rate may increase due to the lift off occurs.

기타 불가피한 불순물은 Pb, Sb, Au, In, Ag, Al, As, Cd, Fe, Ni, Zn 중 어느 하나 이상이 추가적으로 0.1중량% 이하가 포함될 수 있다.Other unavoidable impurities may include 0.1 wt% or less of any one or more of Pb, Sb, Au, In, Ag, Al, As, Cd, Fe, Ni, and Zn.

바람직하게는 Pb 0.05중량% 이하, Sb 0.1중량% 이하, Au 0.05중량% 이하, In 0.1중량% 이하, Ag 0.1중량% 이하, Al 0.001중량% 이하, As 0.03중량% 이하, Cd 0.002중량% 이하, Fe 0.02중량% 이하, Ni 0.01중량% 이하, Zn 0.001중량% 이하가 포함될 수 있다.Preferably Pb 0.05% or less, Sb 0.1% or less, Au 0.05% or less, In 0.1% or less, Ag 0.1% or less, Al 0.001% or less, As 0.03% or less, Cd 0.002% or less Fe, 0.02% by weight or less, Ni 0.01% by weight or less, and Zn 0.001% by weight or less may be included.

이 때, 땜납 합금에 사용된 금속은 구 모양(Spherical)의 분말로 구성될 수 있으며, 분말 크기는 5~55㎛로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.At this time, the metal used in the solder alloy may be composed of a spherical powder, the powder size may be composed of 5 ~ 55㎛, but is not limited thereto.

특히, 분말 크기가 5㎛ 미만일 경우 크기가 너무 작아 빠짐성, 솔더볼, 점착성, 무너짐성 등의 불량이 발생될 수 있고, 55㎛ 초과일 경우 0.65mmPitch QFP(Quad Flat Package)용으로 활용할 수 없게 된다.In particular, if the powder size is less than 5㎛ size may be too small, defects such as omission, solder ball, adhesiveness, collapse, etc. may occur, if the powder size is larger than 55㎛ may not be used for 0.65mmPitch QFP (Quad Flat Package) .

또한, 0.4~0.5mmPitch QFP용으로 사용할 경우 땜납 합금의 분말 크기가 20~45㎛로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, when used for 0.4-0.5 mm Pitch QFP, it is preferable that the powder size of a solder alloy is 20-45 micrometers.

나아가, 0.3~0.4mmPitch QFP용 또는 CSP(Chip Size Package)용으로 사용할 경우 땜납 합금의 분말 크기가 22~38㎛로 구성되는 것이 가장 바람직하다.Furthermore, when used for 0.3 to 0.4 mm Pitch QFP or CSP (Chip Size Package), it is most preferable that the solder alloy has a powder size of 22 to 38 μm.

땜납 합금 분말의 산소농도는 70ppm 이하가 포함될 수 있으며, 바람직하게는 57~68ppm, 가장 바람직하게는 65ppm이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The oxygen concentration of the solder alloy powder may include 70 ppm or less, preferably 57 to 68 ppm, most preferably 65 ppm, but is not limited thereto.

산소농도가 위의 범위를 벗어날 경우 솔더링 시 인쇄성이 저하되어 결함이 발생될 수 있다.If the oxygen concentration is out of the above range, the printability during soldering is deteriorated may cause defects.

상기 땜납 합금 분말은 금속 분말을 혼합기에서 넣고 90~120rpm, 30~60분 혼합하였고, 바람직하게는 100~110rpm, 40~60분, 가장 바람직하게는 100rpm, 60분 혼합하였으나, 금속 분말 크기에 따라 혼합 속도와 온도가 변동될 수 있다.The solder alloy powder was put in a metal powder in a mixer and mixed 90 ~ 120rpm, 30 ~ 60 minutes, preferably 100 ~ 110rpm, 40 ~ 60 minutes, most preferably 100rpm, 60 minutes, but depending on the metal powder size The mixing speed and temperature can vary.

90rpm, 30분 미만에서 혼합이 수행될 경우 금속 성분이 골고루 섞이지 않아 남땝 시에 접합부에 결합이 발생될 수 있고, 120rpm, 60분 초과에서 혼합이 수행될 경우 혼합기 내에 금속 분말이 교반됨에 따라 정전기 발생으로 인해 폭발 또는 화재가 발생될 수 있다.If the mixing is performed at 90 rpm or less than 30 minutes, the metal components may not be evenly mixed and bonding may occur at the time of joining. If the mixing is performed at 120 rpm or more than 60 minutes, static electricity may be generated as the metal powder is stirred in the mixer. This may cause an explosion or fire.

금속 분말을 혼합하여 사용함에 따라 금속을 대기에서 용해할 경우 용존 가스가 잔류하여 땜납 모재 표면의 젖음성을 방해하여 납땜성이 저하되거나 접합부에 보이드가 발생되기 때문에 열전도도, 신뢰성에 문제가 발생되는 문제를 개선할 수 있다.When metal powder is mixed and used, the dissolved gas remains in the atmosphere, and the dissolved gas remains, which hinders the wettability of the surface of the solder base material, resulting in poor solderability or voids in the joint, thereby causing problems in thermal conductivity and reliability. Can be improved.

신뢰성은 솔더 크림으로 인쇄회로기판과 부품을 접합시킨 제품이 수명기간 동안 결함이 발생하지 않는 것을 의미한다.Reliability means that products bonded to printed circuit boards and components with solder cream will not have defects over their lifetime.

땜납 합금 분말을 제조하는 방식은 위의 방식 외에도 기계적, 물리적, 전기화학적, 화학적 방식을 이용할 수 있으므로, 이에 한정되지 않는다.The method of preparing the solder alloy powder is not limited to the above method because mechanical, physical, electrochemical, and chemical methods may be used.

기계적 방식은 분쇄법, 절삭법, 충격법, 용융금속 분사법, 분무법, 연마법 등을 이용할 수 있다.As the mechanical method, a grinding method, a cutting method, an impact method, a molten metal spray method, a spray method, a polishing method, or the like can be used.

물리적 방식은 기화·응축법 등이 있고, 전기화학적 방식은 전해 석출법 등을 이용할 수 있다.Physical methods include vaporization and condensation, and electrochemical deposition can be performed using electrolytic precipitation.

화학적 방식은 기체를 이용한 고상분해법, 열분해법, 환원법, 기상으로부터의 석출법, 고상-고상 반응 합성법 등을 이용할 수 있다.As the chemical method, a solid phase decomposition method using a gas, a thermal decomposition method, a reduction method, a precipitation method from a gas phase, a solid-phase reaction synthesis method, or the like can be used.

만일, 땜납 합금 분말 제조 시 용융 과정이 필요한 경우에는 진공 상태에서 용융함으로써 대기와 반응하여 발생되는 불순물이나 물과 합금 내의 용존 가스를 최소화하여 납땜성을 향상시키고 드로스(dross) 발생을 최소화하는 방법이 바람직하나, 용융 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.If melting process is required when manufacturing solder alloy powder, melting in a vacuum state minimizes impurities or water generated in reaction with the atmosphere and dissolved gases in the alloy to improve solderability and minimize dross generation. This is preferred, but the melting method is not limited thereto.

땜납 합금 제조 시, 용융 온도는 일반적인 합금 용융 온도보다 50℃ 이상에서 섞어 제조될 수 있으나, 땜납 합금의 분말이나 함량에 따라 용융 온도가 변동될 수 있으므로 이에 한정되지 않는다.In the manufacture of the solder alloy, the melting temperature may be prepared by mixing at more than 50 ℃ than the general alloy melting temperature, but the melting temperature may vary depending on the powder or content of the solder alloy is not limited thereto.

본 발명에서 145℃ 이상에서 용융 될 수 있고, 바람직하게는 150~200℃, 더 바람직하게는 185~195℃, 가장 바람직하게는 189~191℃에서 용융될 수 있다.In the present invention may be melted at 145 ° C or higher, preferably 150 to 200 ° C, more preferably 185 to 195 ° C, most preferably 189 to 191 ° C.

땜납 합금 용융 온도가 145℃ 미만에서 수행될 경우 합금 분말 중 일부가 용융되지 않아 잘 섞이지 않아 납땜성이 좋지 않아 접합 강도가 저하될 수 있다.When the solder alloy melting temperature is carried out below 145 ° C, some of the alloy powder is not melted and does not mix well, resulting in poor solderability and thus lowering the joint strength.

용융된 땜납 합금은 기계적 방식을 이용하여 땜납 합금 분말로 제조될 수도 있다.The molten solder alloy may be made of solder alloy powder using a mechanical method.

2) 플럭스를 조합하는 단계(S120)2) combining the flux (S120)

플럭스를 조합하기 위해서 베이스, 활성제, 칙소제 및 용제가 포함되어 혼합될 수 있다.In order to combine the flux, a base, an active agent, a thixotropic agent and a solvent may be included and mixed.

플럭스는 솔더링 시 대상물의 오염물이나 표면의 산화막을 제거하기 위한 용제로 베이스 90~95중량%, 활성제 3~7중량%, 칙소제 1~3중량% 및 용제 1~5중량%가 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 베이스 91~94중량%, 활성제 4~6중량%, 칙소제 1~2중량% 및 용제 1~3중량%가 혼합될 수 있고, 가장 바람직하게는 베이스 92중량%, 활성제 4중량%, 칙소제 2중량% 및 용제 2중량%가 혼합될 수 있다.Flux is a solvent for removing contaminants or surface oxide film during soldering. 90 ~ 95% by weight of base, 3 ~ 7% by weight of activator, 1-3% by weight of thixotropic agent and 1 ~ 5% by weight of solvent can be mixed. Preferably, 91 to 94% by weight of the base, 4 to 6% by weight of the activator, 1 to 2% by weight of the thixotropic agent and 1 to 3% by weight of the solvent may be mixed, most preferably 92% by weight of the base, 4% by weight of the active agent. %, 2% by weight of thixotropic agent and 2% by weight of solvent may be mixed.

또한, 플럭스의 중량비는 유동적으로 변경될 수 있기에 한정되는 것은 아니다.In addition, the weight ratio of the flux is not limited since it can be changed fluidly.

베이스는 로진(rosin) 또는/및 레진(resin)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The base may use rosins and / or resins, but is not limited thereto.

로진을 사용할 경우 솔더링 프로세스 내에서 가열될 때, 로진이 먼저 녹기 시작하여 열적으로 안적 도움이 되며, 냉각될 때 특정 이온 활성 성분에 소수성 캡슐로 동작하도록 응고된다.When using rosin, when heated in the soldering process, the rosin begins to melt first, thermally assisting it, and when cooled, it solidifies to act as a hydrophobic capsule on certain ionic active ingredients.

캡슐화 동작으로 인해 신뢰성 감소 없는 높은 솔더링 수율을 얻을 수 있고, 낮은 가격으로 경쟁성이 있는 장점이 있다.The encapsulation operation allows high soldering yields without compromising reliability and competitive advantages at low cost.

레진을 사용할 경우 퍼짐성이 증가되어 작업을 편리하게 할 수 있다.Resin can be used to increase the spreading efficiency.

로진과 레진을 혼합하여 사용할 경우 너무 높은 온도에서 검게 변하는 로진의 문제와 연기가 발생되는 레진의 문제를 해결할 수 있다.The combination of rosin and resin can solve the problem of rosin, which turns black at too high a temperature, and the problem of resin producing smoke.

이 때, 로진과 레진의 혼합 비율은 1:0.1~1로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 1:0.5로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.At this time, the mixing ratio of the rosin and the resin may be composed of 1: 0.1 to 1, preferably 1: 0.5, but is not limited thereto.

이는 로진보다 레진의 혼합 비율이 높을 경우 연기가 발생되는 문제가 해결되지 않는다.This does not solve the problem that smoke occurs when the resin is mixed in a higher proportion than rosin.

상기 레진은 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지 또는 그 변성 수지, 아크릴 수지로 구성되는 열경화성 수지군 또는 폴리아미드 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리메타크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 셀룰로오스 수지로 구성되는 열가소성 수지 군 등 1종 이상 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The resin is composed of an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, a silicone resin or a modified resin thereof, a thermosetting resin group composed of an acrylic resin or a polyamide resin, a polystyrene resin, a polymethacryl resin, a polycarbonate resin, and a cellulose resin. One or more kinds of thermoplastic resin groups may be included, but is not limited thereto.

활성제는 표면을 깨끗하게 하고, 재산화 방지와 납땜성을 증가시키기 위해 사용된다.Active agents are used to clean surfaces, to prevent reoxidation and to increase solderability.

특히 활성제는 7중량%를 초과할 경우 환경과 인체에 악영향을 끼치는 문제가 발생된다.In particular, when the active agent exceeds 7% by weight, a problem occurs that adversely affects the environment and the human body.

또한, 활성제는 염소 또는 브롬이 포함된 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아민계 염산염, 아민계 브롬염, 유기카르복실산 중 선택되는 1종 이상을 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the active agent may be one containing chlorine or bromine, preferably may include one or more selected from amine hydrochloride, amine bromine salt, organic carboxylic acid, but is not limited thereto.

칙소제는 플럭스와 땜납 합금 분말이 분리되는 것을 방지하기 위해 사용된다.The thixotropic agent is used to prevent separation of the flux and the solder alloy powder.

따라서 칙소제가 1중량% 미만 포함될 경우 플럭스와 합금 분말이 분리 될 수 있고, 3중량% 초과될 경우 점도가 높아져 유동성이 적어져 실장 시 코팅이 부드럽게 되지 않는다.Therefore, the flux and the alloy powder may be separated when the thixotropic agent is included in less than 1% by weight, and when the content exceeds 3% by weight, the viscosity is increased to reduce the fluidity, so that the coating may not be smoothed when mounted.

상기 칙소제는 오일, 왁스로부터 선택되는 1종을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 수소 첨가 캐스터 왁스(hydrogenated castor wax), 카나우바 왁스(carnauba wax), 에틸렌글리콜(Ethylene glycol), 폴리글리콜(polyglycols), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 아크릴레이트 올리고머(acrylate oligomer), 글리세라이드(glyceride), 시메티콘(simethicone), 트리부틸 포스페이트(tributyl phosphate) 또는 실리카계 화합물(Silica compounds)로 이루어지는 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The thixotropic agent may include one selected from oils and waxes, preferably, hydrogenated castor wax, carnauba wax, ethylene glycol, polyglycols ), 1 selected from polypropylene glycol, acrylate oligomer, glyceride, simethicone, tributyl phosphate or silica compounds It may include more than one species, but is not limited thereto.

상기 실리카계 화합물은 디메틸실리콘(dimethylsilicone) 또는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)이 선택될 수 있다.The silica-based compound may be selected from dimethylsilicone (dimethylsilicone) or polydimethylsiloxane (polydimethylsiloxane).

용제는 열에 안정적이고, 고형 원자재가 융해되기 위해 사용된다.The solvent is heat stable and is used for melting the solid raw materials.

상기 용제는 알코올류, 글리콜에테르류, 글리시딜 에테르류 등 1종 이상이 포함될 수 있다.The solvent may include one or more kinds of alcohols, glycol ethers, glycidyl ethers.

알코올류는 n-헥사놀(n-hexanol), n-데칸올(n-decanol), n-도데칸올(n-dodecanol), 트리메틸노닐알코올로 중 어느 하나가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Alcohol may be used as one of n-hexanol, n-decanol, n-dodecanol, n-dodecanol, and trimethylnonyl alcohol, but is not limited thereto.

특히 용제가 5중량% 초과하여 사용될 경우 가열 시 휘발성유기화합물(VOC)이 대기 중으로 증발되어 대기오염을 유발할 수 있다.In particular, when the solvent is used in excess of 5% by weight, volatile organic compounds (VOC) may be evaporated into the atmosphere when heated, causing air pollution.

3) 땜납 합금과 플럭스를 혼합하는 단계(S130)3) mixing the solder alloy and the flux (S130)

상기 단계 1) 과정으로 제조된 땜납 합금 분말과 단계 2) 과정으로 제조된 플럭스를 혼합한다.The solder alloy powder prepared in step 1) and the flux prepared in step 2) are mixed.

땜납 합금 분말과 플럭스의 중량비는 유동적으로 변경될 수 있으며, 바람직하게는 땜납 합금 분말 89~91중량% 및 플럭스 9~11중량%가 혼합될 수 있으며, 가장 바람직하게는 땜납 합금 분말 90중량% 및 플럭스 10중량%가 혼합될 수 있다.The weight ratio of the solder alloy powder and the flux may be changed fluidly, and preferably, 89 to 91 wt% of the solder alloy powder and 9 to 11 wt% of the flux may be mixed, most preferably 90 wt% of the solder alloy powder and 10 wt% flux may be mixed.

즉, 땜납 합금 분말과 플럭스가 혼합됨에 따라 솔더 크림이 완성된다.That is, the solder cream is completed as the solder alloy powder and the flux are mixed.

이러한 솔더 크림은 전자부품의 접착 강도를 높이고, 보존수명과 인쇄수명이 길며 작업안정성이 우수하여 경제적인 면에서 우수한 효과가 있다.Such solder cream has an excellent economical effect by increasing the adhesive strength of electronic components, long shelf life and print life, and excellent work stability.

상기 플럭스는 표면세정작용, 재산화 방지작용, 표면장력 저감 작용 등의 효과가 있으므로, 너무 적게 사용하면 점성이 낮아져 작업하기 힘들어진다.Since the flux has effects such as surface cleaning, reoxidation prevention, and surface tension reduction, when used too little, viscosity becomes difficult to work.

<실시예 2><Example 2>

상기 실시예 1의 땜납 합금에 희토류가 더 포함될 수 있다.Rare earth may be further included in the solder alloy of the first embodiment.

1) 땜납 합금을 조합하는 단계(S110‘)1) combining the solder alloy (S110 ′)

땜납 합금 분말을 제조하기 위해 Bi 56~58중량%, Cu 0.05~0.15중량%, Co 0.01~0.03중량%, 희토류 0.01~0.5중량% 및 Sn 잔부가 필수적으로 포함되며, 기타 불가피한 불순물이 포함될 수 있다.In order to prepare the solder alloy powder, Bi 56 to 58% by weight, 0.05 to 0.15% by weight of Cu, 0.01 to 0.03% by weight of Co, 0.01 to 0.5% by weight of rare earths, and the remainder of Sn are essential, and other unavoidable impurities may be included. .

바람직하게는 Bi 57중량%, Cu 0.1중량%, Co 0.02중량%, 희토류 0.01~0.3중량% 및 Sn 잔부가 포함될 수 있다.Preferably, 57 wt% Bi, 0.1 wt% Cu, 0.02 wt% Co, 0.01-0.3 wt% rare earth, and the balance of Sn may be included.

이 외에 중복되는 내용은 생략한다.In addition, duplicated content is omitted.

희토류는 La(란타넘) 원소 15개와 스칸듐(Sc), 이트륨(Y) 등 총 17개 원소를 총칭한다.Rare earths are a total of 17 elements including 15 La (lanthanum) elements, scandium (Sc) and yttrium (Y).

본 발명에서 사용되는 희토류는 La, Ce(세륨), Y 중 어느 하나 이상이 포함된 것을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.The rare earths used in the present invention may be those containing any one or more of La, Ce (cerium), Y, but are not limited thereto.

La는 연성으로 전기 비저항이 20℃에서 615nΩ·m로 알루미늄의 약 20배이기에 합금으로 사용될 경우 전성, 충격 저항력, 연성 등을 향상시키기 위해 포함된다.La is ductile, and its electrical resistivity is about 20 times that of aluminum at 615 nΩ · m at 20 ° C, so it is included to improve the malleability, impact resistance and ductility when used as an alloy.

그러나 La로 구성된 희토류를 사용할 경우 녹는점이 920℃에 해당하므로 땜납 합금의 융점이 높아지지 않기 위해 0.1중량%를 사용하는 것이 가장 좋다.However, when using a rare earth composed of La corresponds to the melting point of 920 ℃ so that the melting point of the solder alloy is best to use 0.1% by weight.

Ce는 색과 광택이 철과 비슷한 은회색 금속으로 무르고 전성과 연성이 있고, 다른 금속과 잘 반응하면서도 확산과 고착화 능력을 개선하기 위해 포함된다.Ce is a silver-gray metal with a color and luster similar to iron, soft, malleable and ductile, and is included to improve the diffusion and fixation ability while reacting well with other metals.

특히 Ce로 구성된 희토류를 사용할 경우 녹는점이 795℃로 높은 편에 해당하기에 땜납 합금의 융점이 높아지는 것을 방지하기 위해 0.3중량%를 사용하는 것이 가장 좋다.In particular, when using a rare earth composed of Ce, since the melting point corresponds to 795 ° C, it is best to use 0.3% by weight in order to prevent the melting point of the solder alloy from increasing.

Y는 고온에서 내부식성과 내마모성이 있고, 공기 중에서 산화물(Y2O3) 보호피막을 만들어 산화가 되는 것을 방지하기 위해 포함된다.Y is resistant to corrosion and wear at high temperatures, and is included to prevent oxidation by forming an oxide (Y 2 O 3 ) protective film in air.

그러나 Y로 구성된 희토류를 사용할 경우 녹는점이 1,526℃로 초고온에 속하며, 전성과 연성이 거의 없기에 0.01중량%를 사용하는 것이 가장 좋다.However, when using a rare earth composed of Y, the melting point of 1,526 ℃ belong to the ultra-high temperature, it is best to use 0.01% by weight because there is almost no malleability and ductility.

또한, 희토류의 분말 크기는 상기 실시예 1과 동일하게 5~55㎛로 구성되며, 바람직하게는 20~45㎛, 더 바람직하게는 22~38㎛로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the powder size of the rare earth may be composed of 5 to 55㎛, as in Example 1, preferably 20 to 45㎛, more preferably 22 to 38㎛, but is not limited thereto.

특히, 희토류의 분말 크기가 5㎛ 미만일 경우 크기가 너무 작아 땜납 합금보다 먼저 반응하여 물성이 변할 수 있고, 55㎛ 초과일 경우 땜납 합금과 함께 반응되지 않아 납땜 시에 불량 발생률이 높아질 수 있다.In particular, if the rare earth powder size is less than 5㎛ the size is too small to react before the solder alloy may change the physical properties, if it exceeds 55㎛ may not react with the solder alloy may increase the failure rate during soldering.

상기 땜납 합금 분말은 금속 분말을 사용할 경우, 금속 분말과 희토류 분말을 혼합기에서 넣고 90~120rpm, 30~60분 혼합하였고, 바람직하게는 100~110rpm, 40~60분, 가장 바람직하게는 100rpm, 60분 혼합하였으나, 금속 분말 크기에 따라 혼합 속도와 온도가 변동될 수 있다.When the solder alloy powder is a metal powder, the metal powder and the rare earth powder are put in a mixer and mixed 90 to 120 rpm, 30 to 60 minutes, preferably 100 to 110 rpm, 40 to 60 minutes, most preferably 100 rpm, 60 Although mixed minute, the mixing speed and temperature may vary depending on the metal powder size.

90rpm, 30분 미만에서 혼합이 수행될 경우 금속 성분과 희토류가 골고루 섞이지 않아 남땝 시에 접합부에 결합이 발생될 수 있고, 120rpm, 60분 초과에서 혼합이 수행될 경우 혼합기 내에 금속 분말이 교반됨에 따라 정전기 발생으로 인해 폭발 또는 화재가 발생될 수 있다.When the mixing is performed at 90 rpm or less than 30 minutes, the metal component and the rare earth may not be evenly mixed, so that bonding may occur at the time of joining, and when the mixing is performed at 120 rpm or more than 60 minutes, the metal powder is stirred in the mixer. Static electricity may cause explosion or fire.

만일, 땜납 합금을 용융하여 분말로 제조한 후 사용될 경우 실시예 1과 동일한 방식으로 금속 분말을 용융하여 합금을 제조하여 분말로 만든 다음, 합금 분말과 희토류 분말을 혼합한다.If the solder alloy is melted into a powder and then used, the metal powder is melted in the same manner as in Example 1 to prepare an alloy to form a powder, and then the alloy powder and the rare earth powder are mixed.

용융된 합금 분말을 사용하여 희토류 분말을 혼합할 경우 혼합기에 넣고 50~100rpm, 30분 이하로 혼합할 수 있고, 바람직하게는 60~80rpm, 10~30분, 더 바람직하게는 70rpm, 15분 혼합될 수 있으나, 분말 크기에 따라 혼합 속도와 시간이 변동될 수 있다.When the rare earth powder is mixed using the molten alloy powder, it may be put in a mixer and mixed at 50 to 100 rpm and 30 minutes or less, preferably 60 to 80 rpm, 10 to 30 minutes, more preferably 70 rpm and 15 minutes. However, the mixing speed and time may vary depending on the powder size.

이 후, 플럭스를 조합하는 단계(S120)와 땜납 합금과 플럭스를 혼합하는 단계(S130)는 실시예 1과 동일하게 진행되기에 자세한 설명은 생략한다.Thereafter, the step of combining the flux (S120) and the step of mixing the solder alloy and the flux (S130) are performed in the same manner as in Example 1, and thus a detailed description thereof will be omitted.

희토류가 포함된 땜납 합금의 융점은 140~143℃로 실시예 1보다 높은 융점을 갖는다.The melting point of the solder alloy containing rare earth has a melting point higher than that of Example 1 at 140 to 143 ° C.

그러나 이 역시도 고상에서 140℃, 액상에서 143℃로 융점 온도 범위에서 공존 영역이 크게 차이나지 않아 응고 시에 편석이 발생되지 않는 효과가 있다.However, this also has an effect that segregation does not occur during solidification because the coexistence area is not significantly different in the melting point temperature range from 140 ° C. to 143 ° C. in the liquid phase.

또한, 희토류에 의해 충격 저항력과 산화가 방지되는 효과가 배가되는 효과가 있다.In addition, the effect of preventing the impact resistance and oxidation by the rare earth is doubled.

<실험예 1>Experimental Example 1

실시예에 기재된 방법으로 솔더 크림을 제조하여 일반적인 특성을 확인하였다.Solder creams were prepared by the method described in the Examples to confirm general properties.

하기 [표 1]은 실험방법에 따른 일반적인 특성을 확인할 결과이다.Table 1 shows the results of confirming the general characteristics according to the test method.

항목Item 특성characteristic 시험방법Test Methods 융점(℃)Melting Point (℃) 139~141139 ~ 141 DSCDSC 땜납 합금 분말 입도(㎛)Solder Alloy Powder Particle Size (㎛) 22~38, Spherical22 ~ 38, Spherical JIS Z 3284 1JIS Z 3284 1 FLUX함유량(중량%)FLUX content (% by weight) 9~119 ~ 11 JIS Z 3197 8.1.2 JIS Z 3197 8.1.2 점도(Pa·s)Viscosity (Pas) 100~160100-160 JIS Z 3284 6JIS Z 3284 6 칙소 지수(TI)Chixo index (TI) 0.3~0.50.3 ~ 0.5 JIS Z 3284 6JIS Z 3284 6 할로겐함유량시험(%)Halogen content test (%) 0.15 이하0.15 or less JIS Z 3197 8.1.4.2.1JIS Z 3197 8.1.4.2.1 확산율(%)% Diffusion 75% 이상, 75% min75% or more, 75% min JIS Z 3197 8.3.1.1JIS Z 3197 8.3.1.1 불화물함유량시험Fluoride Content Test 없음none JIS Z 3284 2JIS Z 3284 2 절연 저항(Ω)Insulation resistance 40℃/90%R.H, 168h40 ° C / 90% R.H, 168h 1×1011 이상1 × 10 11 or more JIS Z 3284 3JIS Z 3284 3 85℃/85%R.H, 168h85 ° C / 85% R.H, 168h 5×10 이상5 × 10 or more 플럭스잔사동판부식성시험Flux residue copper plate corrosion test 부식 없음No corrosion JIS Z 3284 4JIS Z 3284 4 점착성Sticky 0h0h 0.98N0.98N JIS Z 3284 9JIS Z 3284 9 8h8h 0.98N0.98N 젖음성 시험Wetting test 클래스 1~3Class 1-3 JIS Z 3284 10 JIS Z 3284 10 솔더볼 시험Solder ball test 클래스 1~3Class 1-3 JIS Z 3284 11JIS Z 3284 11 마이그레이션Migration 발생 없음No occurrence JIS Z 3284 14JIS Z 3284 14

[표 1]에 도시된 바와 같이, 본 발명의 땜납 합금 분말 융점이 139~141℃로 액상과 고상의 공존 영역이 크게 차이나지 않아, 응고 시 편석이 발생되지 않아 불량률이 최소화되는 효과가 있다.As shown in [Table 1], the melting point of the solder alloy powder of the present invention is 139 ~ 141 ℃ do not significantly differ in the coexistence area between the liquid and solid phase, there is an effect that minimizes the failure rate because segregation does not occur during solidification.

또한, 본 발명의 솔더 크림 역시 땜납 합금 분말이 포함되어 있으므로 그 융점이 139~141℃임을 유추할 수 있다.In addition, the solder cream of the present invention can also be inferred that the melting point is 139 ~ 141 ℃ because it contains a solder alloy powder.

특히, 본 발명의 솔더 크림을 이용하여 리플로우 솔더링을 수행할 경우 온도가 매우 낮기에 솔더링에 필요한 에너지와 CO2가 절감되는 효과가 있다.In particular, when performing reflow soldering using the solder cream of the present invention, since the temperature is very low, energy and CO 2 required for soldering are reduced.

나아가, 리플로우 솔더링 시 온도가 낮게 수행됨에 따라 부품의 열 충격이 적고, 부품 및 기판을 선택적으로 사용할 수 있다.Furthermore, as the temperature is lowered during reflow soldering, the thermal shock of the component is low, and the component and the substrate can be selectively used.

즉, 세라믹 기판 뿐 아니라, 플라스틱 패키지, 글라스 에폭시(glass epoxy) 기판 등에 사용이 가능함을 유추할 수 있다.That is, it can be inferred that the present invention can be used not only for ceramic substrates but also for plastic packages, glass epoxy substrates, and the like.

또한, 땜납 합금 분말의 입도가 22~38㎛로 0.3~0.4mmPitch QFP용 또는 CSP용으로 사용하여도 빠짐성, 솔더볼, 점착성, 무너짐성 등의 불량이 발생되지 않음을 확인할 수 있다.In addition, the particle size of the solder alloy powder is 22 ~ 38㎛ can be confirmed that no defects such as omission, solder ball, adhesiveness, collapse, even when used for 0.3 ~ 0.4mmPitch QFP or CSP.

칙소 지수는 솔더 크림이 젖는 것에 의해 점도가 저하되고 방치하면 다시 점도가 낮아지게 되는 성질을 의미한다.The thixotropic index refers to a property in which the viscosity decreases due to wet solder cream and the viscosity decreases again when left untreated.

솔더 크림은 점도가 100~160Pa·s, 칙소 지수가 0.3~0.5임을 확인하였다.It was confirmed that the solder cream had a viscosity of 100 to 160 Pa · s and a thixotropy of 0.3 to 0.5.

특히, 칙소 지수가 0.5 이하로 도포 작업 시에 도포가 매끄럽게 되어 롤링성이 좋고, 도포 후에도 솔더 크림이 흘러내리지 않는다.In particular, when the Nixo index is 0.5 or less, the coating becomes smooth at the time of the coating operation, the rolling property is good, and the solder cream does not flow down even after the coating.

젖음성 시험과 솔더볼 시험에서 클래스 1~3에 속하는 것을 확인하였다.Wetting test and solder ball test confirmed that it belongs to class 1-3.

클래스는 도 16에 도시된 바와 같이, 솔더 응집 정도와 그에 따른 불량 현상에 대해 등급으로 나눈 기준이다.Class is a criterion divided by grade for the degree of solder agglomeration and the resulting defect phenomenon, as shown in FIG.

클래스 1은 도 16에 도시된 바와 같이, 솔더가 용융되어 한 큰 덩어리가 되고, 그 주위에 솔더볼이 없는 응집 상태를 의미하고, 클래스 2는 솔더가 용융되어 한 큰 덩어리가 되고, 그 주위에 지름 75㎛ 이하의 솔더볼이 3개 이하 있는 응집 상태를 의미한다.Class 1 refers to an agglomerated state in which solder is melted into one large mass, and there are no solder balls around, as shown in FIG. It means the aggregation state which has three or less solder balls of 75 micrometers or less.

클래스 3은 솔더가 용융되어 한 큰 덩어리가 되고, 그 주위에 지름 75㎛ 이하의 솔더볼이 3개 이상 있으며 반연속의 둥근 모양으로 나열되지 않는 응집 상태를 의미한다.Class 3 refers to an agglomerated state in which the solder is melted into a large mass and there are three or more solder balls with a diameter of 75 μm or less around them and are not arranged in a semi-continuous round shape.

클래스 4는 솔더가 용융되어 한 큰 덩어리가 되고, 그 주위에 다수의 솔더볼이 반연속의 둥근 모양으로 나열되어 있는 응집 상태를 의미하고, 클래스 5는 클래스 1~4의 응집 상태 이외의 응집 상태를 의미한다.Class 4 refers to an agglomerated state in which solder is melted into a large mass, and a plurality of solder balls are arranged in a semi-continuous round shape around it. Class 5 refers to an agglomerated state other than that of Class 1 to 4 it means.

클래스 4, 5의 응집 상태를 보이는 경우 불량 현상이기에 적용 기준을 벗어나 사용이 불가능하다.If the class 4 and 5 show a cohesive state, it is a bad phenomenon and cannot be used beyond the application criteria.

본 발명의 솔더 크림은 클래스 1~3의 응집 상태를 보이고 있어 적용 기준에 적합함을 알 수 있다.Solder cream of the present invention shows a cohesive state of class 1 to 3, it can be seen that it meets the application criteria.

또한, 본 발명의 솔더 크림은 절연 저항이 40℃, 90%R.H, 168h 조건에서 1×1011Ω 이상, 85℃, 85%R.H, 168h 조건에서 5×108Ω 이상이며 플럭스 잔사 동판 부식성 시험결과 부식이 없음을 통해 우수한 솔더링 특성을 갖고 있음을 확인할 수 있다.In addition, the solder cream of the present invention has an insulation resistance of at least 1 × 10 11 Pa at 40 ° C, 90% RH, and 168h, and at least 5 × 10 8 Pa at 85 ° C, 85% RH, and 168h. As a result, there is no corrosion and it can be confirmed that it has excellent soldering characteristics.

특히, 본 발명의 땜납 합금 분말이 Sn-57Bi-0.1Cu-0.02Co로 구성되며, 플럭스가 10중량% 포함된 솔더 크림의 경우 융점이 139~141℃, 점도가 130Pa·s, 칙소지수 0.4임을 통해 롤링성이 좋으면서도 젖음성이 우수한 것을 유추할 수 있다.In particular, the solder alloy powder of the present invention is composed of Sn-57Bi-0.1Cu-0.02Co, the solder cream containing 10% by weight of flux melting point of 139 ~ 141 ℃, viscosity of 130 Pa.s, thixotropic index 0.4 It can be inferred that the rolling property is good while the wettability is excellent.

<실험예 2>Experimental Example 2

실시예 1에 기재된 땜납 합금 분말의 조성을 확인하였다.The composition of the solder alloy powder described in Example 1 was confirmed.

하기 [표 2]는 본 발명의 땜납 합금 분말의 조성을 확인한 결과이다.Table 2 shows the results of confirming the composition of the solder alloy powder of the present invention.

성분ingredient SnSn PbPb SbSb BiBi CuCu AuAu InIn AgAg 중량%weight% 잔부Balance 0.05 이하0.05 or less 0.1
이하
0.1
Below
56~5856-58 0.05~0.150.05 ~ 0.15 0.05
이하
0.05
Below
0.1
이하
0.1
Below
0.1
이하
0.1
Below
성분ingredient AlAl AsAs CdCD FeFe NiNi ZnZn CoCo 중량%weight% 0.001
이하
0.001
Below
0.03
이하
0.03
Below
0.002
이하
0.002
Below
0.02
이하
0.02
Below
0.01
이하
0.01
Below
0.001
이하
0.001
Below
0.01~0.030.01 ~ 0.03

[표 2]에 도시된 바와 같이, 본 발명의 땜납 합금 분말의 필수 구성은 Sn, Bi, Cu 및 Co임을 확인할 수 있다.As shown in Table 2, it can be confirmed that the essential components of the solder alloy powder of the present invention are Sn, Bi, Cu and Co.

또한, 기타 불가피한 불순물로 Pb, Sb, Au, In, Ag, Al, As, Cd, Fe, Ni, Zn이 0.1중량% 이하 포함되었음을 확인하였다.In addition, it was confirmed that 0.1 wt% or less of Pb, Sb, Au, In, Ag, Al, As, Cd, Fe, Ni, and Zn were included as other inevitable impurities.

상기 기타 불가피한 불순물이 소량 포함되어 있어도 본 발명의 땜납 합금 분말에 큰 영향을 미치지 않음을 유추할 수 있다.It can be inferred that even if a small amount of the other unavoidable impurities is contained, the solder alloy powder of the present invention does not have a large effect.

<실험예 3>Experimental Example 3

실시예 1에 기재된 땜납 합금의 융점을 확인하였다.The melting point of the solder alloy described in Example 1 was confirmed.

측정방법은 땜납 합금의 10mg을 추출하여 IEC61189-11을 토대로 수행하였다.The measurement method was performed based on IEC61189-11 by extracting 10 mg of the solder alloy.

하기 [표 3]은 본 발명의 땜납 합금의 융점을 확인한 결과이다.Table 3 below shows the results of confirming the melting point of the solder alloy of the present invention.

항목Item 특성characteristic 융점(℃)Melting Point (℃) 고체온도Solid temperature 139139 액상온도Liquidus temperature 141141

[표 3]을 토대로 살펴보면, 본 발명의 땜납 합금의 융점이 고체에서 139℃, 액상에서 141℃임을 확인하였다.Looking at Table 3, it was confirmed that the melting point of the solder alloy of the present invention is 139 ° C in solid state and 141 ° C in liquid phase.

즉, 본 발명의 땜납 합금의 융점은 139~141℃임을 알 수 있고, 융점 온도 범위에서 공존 영역이 크게 차이나지 않아 응고 시에 편석이 발생되지 않는 효과가 있다.That is, it can be seen that the melting point of the solder alloy of the present invention is 139 ~ 141 ℃, the coexistence area is not significantly different in the melting point temperature range, there is an effect that segregation does not occur during solidification.

따라서 본 발명은 Sn-Bi-Cu-Co로 구성됨에 따라 융점의 공존 영역이 큰 차이가 없어 편석으로 인한 불량이 최소화되는 장점이 있다.Therefore, the present invention has the advantage that the defect due to segregation is minimized because there is no significant difference in the coexistence area of the melting point according to Sn-Bi-Cu-Co.

<실험예 4>Experimental Example 4

실시예 1에 기재된 솔더 크림을 이용하여 점도 즉, 유동 특성을 확인하였다.The viscosity, ie, the flow characteristic, was confirmed using the solder cream described in Example 1.

시험방법은 JIS Z 3284 6을 참고하였으며 시험기기는 malcom pcu-2,5,205를 사용하였다.For the test method, refer to JIS Z 3284 6 and the test device used malcom pcu-2,5,205.

상기 실시예를 통해 제조된 솔더 크림을 사용하였으며, 측정시간은 1~6분 및 회전수는 3~30rpm으로 유동 특성을 확인하는 실험을 수행하였다.The solder cream prepared through the above example was used, and the measurement time was performed to confirm the flow characteristics at 1 to 6 minutes and the rotation speed to 3 to 30 rpm.

하기 [표 4]는 유동 특성을 정리한 결과이다.Table 4 shows the results of the flow characteristics.

측정시간(min)Measuring time (min) 66 33 33 33 1One 1One 1One 점도(Pa·s)Viscosity (Pas) TITI 회전수(rpm)Rpm 33 44 55 1010 2020 3030 1010 점도(Pa·s)Viscosity (Pas) 216216 193193 176176 130130 9999 8686 127127 130130 0.40.4

도 2와 [표 4]를 토대로 살펴보면, 솔더 크림의 점도는 1~6분, 3~30rpm에서 86~216Pa·s를 가지고 있으나, 10rpm에서 3분 측정한 결과가 점도 130Pa·s, 칙소 지수 0.4로 최적 조건임을 확인하였다.Based on Figure 2 and [Table 4], the viscosity of the solder cream has a viscosity of 1 ~ 6 minutes, 86 ~ 216 Pa.s at 3 ~ 30rpm, 3 minutes at 10rpm results viscosity 130Pa.s, thixotropy 0.4 It was confirmed that the optimum condition.

특히, 동일한 회전수인 10rpm일 때, 측정시간이 1, 3분을 비교한 결과 측정시간이 증가하게 되면, 점도가 127Pa·s에서 130Pa·s로 상승됨을 확인하였다.In particular, when the same rotational speed 10rpm, when the measurement time is compared to 1, 3 minutes as a result of measuring time increase, it was confirmed that the viscosity rises from 127Pa.s to 130Pa.s.

즉, 본 발명의 솔더 크림은 시간이 경과함에 따라 경시 변화로 납땜 시에 신뢰성에 문제가 없음을 유추할 수 있다.That is, the solder cream of the present invention can be inferred that there is no problem in reliability at the time of soldering with time-dependent change.

또한, 측정시간 1분일 때, 회전수(10, 20, 30rpm)에 따라 점도를 확인한 결과 회전수가 증가함에 따라 점도가 저하되는 것을 확인할 수 있다.In addition, when the measurement time is 1 minute, as a result of checking the viscosity according to the rotation speed (10, 20, 30rpm) it can be seen that the viscosity decreases as the rotation speed increases.

<실험예 5>Experimental Example 5

실시예 1에 기재된 솔더 크림의 플럭스 함유량을 확인하였다.The flux content of the solder cream of Example 1 was confirmed.

시험방법은 JIS Z 3197 8.1.2를 참고하였다.The test method referred to JIS Z 3197 8.1.2.

하기 [표 5]는 플럭스 함유량 결과이다.Table 5 below shows the flux content results.

횟수Count 1One 22 33 44 55 평균Average 함량(중량%)Content (% by weight) 1010 10.110.1 9.99.9 1010 1010 1010

[표 5]를 토대로 살펴보면, 솔더 크림에 혼합된 플럭스는 3.9~10.1중량%로 평균 10중량%를 사용한 것을 확인하였다.Looking at Table 5, it was confirmed that the flux mixed in the solder cream used an average of 10% by weight to 3.9 ~ 10.1% by weight.

<실험예 6>Experimental Example 6

실시예 1에 기재된 솔더 크림의 할로겐 함유량을 확인하였다.The halogen content of the solder cream of Example 1 was confirmed.

시험방법은 JIS Z 3197 8.1.4.2.1을 참고하였다.The test method referred to JIS Z 3197 8.1.4.2.1.

하기 [표 6]은 할로겐 함유량 결과이다.Table 6 below shows the halogen content results.

횟수Count 1One 22 33 44 55 평균Average 결과(CI%)Result (CI%) 00 00 00 00 00 00

[표 6]을 토대로 살펴보면, 본 발명의 솔더 크림에는 할로겐이 함유되지 않음을 확인할 수 있다.Looking at Table 6, it can be seen that the solder cream of the present invention does not contain halogen.

즉, 할로겐이 포함되어 있지 않아 인체에 무해한 것을 유추할 수 있다.In other words, it can be inferred that it does not contain halogen and harmless to the human body.

<실험예 7>Experimental Example 7

실시예 1에 기재된 솔더 크림을 이용하여 확산율을 확인하였다.The diffusion rate was confirmed using the solder cream of Example 1.

시험방법은 JIS Z 3197 8.3.1.1을 참고하였다.The test method referred to JIS Z 3197 8.3.1.1.

하기 [표 7]은 확산율을 확인한 결과이다.Table 7 shows the results of confirming the diffusion rate.

횟수Count 1One 22 33 44 55 평균Average 확산율(%)% Diffusion 82.182.1 8080 80.380.3 81.181.1 80.580.5 80.880.8

[표 7]을 살펴보면, 본 발명의 솔더 크림의 확산율 즉, 퍼짐성은 80~82.1%로 평균 80.8%임을 확인하였다.Looking at [Table 7], it was confirmed that the diffusion rate, that is, the spreadability of the solder cream of the present invention is an average of 80.8% to 80 ~ 82.1%.

즉, 납을 사용하지 않은 무연 솔더 크림의 퍼짐성은 50%로 불량률이 증가하거나, 단가가 인상되는 문제가 발생된다.That is, the spreadability of the lead-free solder cream without the use of lead increases the defect rate to 50% or raises the unit price.

본 발명은 퍼짐성이 80% 이상, 83% 이하로 퍼짐성이 50%인 무연 솔더 크림와 비교하였을 때, 퍼짐성이 1.6배 이상 개선되었음을 확인할 수 있다.In the present invention, the spreadability is 80% or more and 83% or less, and when compared to the lead-free solder cream having 50% spreadability, it can be confirmed that the spreadability is improved by 1.6 times or more.

<실험예 8>Experimental Example 8

실시예 1에 기재된 솔더 크림의 불화물 함유를 확인하였다.The fluoride content of the solder cream of Example 1 was confirmed.

시험방법은 JIS Z 3284 2를 참고하였다.The test method referred to JIS Z 3284 2.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 솔더 크림에는 불화물이 함유되지 않았음을 확인할 수 있다.As shown in Figure 3, it can be confirmed that the solder cream of the present invention does not contain fluoride.

불화물은 강산과 가열하게 될 경우 분해되어 유독한 불화수소를 생성하게 된다.Fluoride will decompose when heated with strong acids to produce toxic hydrogen fluoride.

즉, 본 발명은 불화물이 함유되어 있지 않아 유독한 불화수소가 생성되지 않는다.That is, the present invention does not contain fluoride and no toxic hydrogen fluoride is produced.

<실험예 9>Experimental Example 9

실시예 1에 기재된 솔더 크림을 이용하여 절연 저항을 확인하였다.Insulation resistance was confirmed using the solder cream of Example 1.

시험방법은 JIS Z 3284 3을 참고하였다.The test method referred to JIS Z 3284 3.

솔더 크림 도포 후, 0, 24, 96, 168, 500, 1000시간 동안 40℃/90%R.H 또는 85℃/85%R.H 조건에서 절연 저항을 확인하였다.After solder cream application, the insulation resistance was checked at 40 ° C./90% R.H or 85 ° C./85% R.H for 0, 24, 96, 168, 500, 1000 hours.

하기 [표 8]은 절연 저항을 확인한 결과이다.Table 8 shows the results of checking the insulation resistance.

Ω 0h0h 24h24h 96h96h 168h168h 500h500h 1,000h1,000h 40℃/90%R.H40 ℃ / 90% R.H 7.8×1014 7.8 × 10 14 7.53×1012 7.53 × 10 12 6×1011 6 × 10 11 5.1×1011 5.1 × 10 11 6×1011 6 × 10 11 6.3×1011 6.3 × 10 11 85℃/85%R.H85 ℃ / 85% R.H 7.6×1014 7.6 × 10 14 9.5×108 9.5 × 10 8 7.1×108 7.1 × 10 8 8.1×108 8.1 × 10 8 9×108 9 × 10 8 9.9×108 9.9 × 10 8

도 4와 [표 8]을 토대로 살펴보면, 본 발명의 솔더 크림은 40℃/90%R.H 조건에서 5.1×1011~7.8×1014Ω을 갖으며, 85℃/85%R.H 조건에서 7.1×108~7.6×1014Ω을 갖는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 4 and Table 8, the solder cream of the present invention has a 5.1 × 10 11 ~ 7.8 × 10 14 에서 at 40 ℃ / 90% RH conditions, 7.1 × 10 at 85 ℃ / 85% RH conditions It can be seen that it has 8 to 7.6 × 10 14 mV.

또한, 0h의 절연 저항과 1,000h의 절연 저항을 비교하였을 때, 시간이 흐름에 따라 솔더 크림의 절연 저항 값이 감소됨을 알 수 있다.In addition, when comparing the insulation resistance of 0h and the insulation resistance of 1,000h, it can be seen that the insulation resistance value of the solder cream decreases with time.

나아가, 본 발명의 솔더 크림은 각 조건 규격치보다 조금 높은 절연 저항을 갖고 있음을 알 수 있다.Furthermore, it can be seen that the solder cream of the present invention has an insulation resistance slightly higher than each condition standard value.

<실험예 10>Experimental Example 10

실시예 1에 기재된 솔더 크림을 이용하여 플럭스 잔사의 동판 부식을 확인하였다.The copper plate corrosion of the flux residue was confirmed using the solder cream of Example 1.

시험방법은 JIS Z 3284 4를 참고하였다.The test method referred to JIS Z 3284 4.

도 5는 플럭스 잔사의 통판 부식 결과로 96h 후에도 부식이 발생되지 않음을 알 수 있다.Figure 5 shows that no corrosion occurs even after 96h as a result of the plate corrosion of the flux residue.

즉, 부식이 발생되지 않아 신뢰성이 향상됨을 확인하였다.That is, it was confirmed that the corrosion does not occur, the reliability is improved.

<실험예 11>Experimental Example 11

실시예 1에 기재된 솔더 크림을 이용하여 점착성을 확인하였다.Adhesiveness was confirmed using the solder cream of Example 1.

시험방법은 JIS Z 3284 9를 참고하였고, 방치 환경은 23~27℃에서 40~60%RH의 조건으로 수행하였다.For the test method, refer to JIS Z 3284 9, and the standing environment was performed under conditions of 40 to 60% RH at 23 to 27 ° C.

하기 [표 9]는 점착성(tackiness)을 확인한 결과이다.Table 9 below shows the results of checking the tackiness.

보관시간(h)Storage time (h) 00 22 44 88 1616 2424 점착성(N)Adhesiveness (N) 1.031.03 1.131.13 1.171.17 1.151.15 1.131.13 1.041.04

도 6과 [표 9]를 토대로 살펴보면, 본 발명의 솔더 크림의 점착성은 1.03~1.17N임을 확인하였다.Looking at Figure 6 and Table 9, it was confirmed that the adhesion of the solder cream of the present invention is 1.03 ~ 1.17N.

또한, 본 발명의 솔더 크림은 보관시간이 2h에서 4h로 시간이 흐름에 따라 점착성이 증가하였고, 4h에서 24h로 시간이 흐름에 따라 점착성이 감소하는 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the solder cream of the present invention has increased adhesion as the storage time is 2h to 4h over time, and the adhesion decreases with time from 4h to 24h.

또한, 초기 0h의 점착성은 1.03N으로 24h의 점착성 1.04N와 비교하였을 때 큰 차이가 없음을 알 수 있다.In addition, the initial 0h tackiness of 1.03N can be seen that there is no big difference when compared with the tackiness 1.04N of 24h.

따라서 본 발명의 솔더크림은 2~16h에서 1.13~1.17N으로 가장 우수한 점착성을 보임을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the solder cream of the present invention exhibits the best adhesiveness of 1.13 to 1.17 N at 2 to 16 h.

<실험예 12>Experimental Example 12

실시예 1에 기재된 솔더 크림을 이용하여 젖음성과 솔더볼을 확인하였다.The wettability and the solder ball were confirmed using the solder cream of Example 1.

젖음성 시험방법은 JIS Z 3284 10을 참고하였다.Wetting test method was referred to JIS Z 3284 10.

솔더볼 시험방법은 JIS Z 3284 11을 참고하였고, 방치환경은 23~27℃에서 45~55%RH, 24h 조건으로 수행하였다.The solder ball test method was referred to JIS Z 3284 11, and the standing environment was performed at 23 to 27 ° C. under 45 to 55% RH and 24 h.

도 7은 젖음성 시험 결과로 젖음성이 우수한 것을 육안으로 확인할 수 있다.7 can be visually confirmed that the wettability is excellent as a result of the wettability test.

특히 본 발명의 솔더 크림은 솔더가 용융되어 한 큰 덩어리가 되고, 그 주위에 솔더볼이 없는 응집 상태임을 육안으로 확인이 가능하여 클래스 1에 속하는 것을 알 수 있다.In particular, it can be seen that the solder cream of the present invention belongs to class 1 by visually confirming that the solder is melted to form a large mass and there is no solder ball around it.

도 8은 솔더볼 시험 결과로 응집도합판정이 클래스 1에 속하는 것을 확인하였다.FIG. 8 shows that the cohesion test results belong to class 1 as a result of the solder ball test.

<실험예 13>Experimental Example 13

실시예 1에 기재된 솔더 크림을 이용하여 마이그레이션을 확인하였다.Migration was confirmed using the solder cream described in Example 1.

시험방법은 JIS Z 3284 14를 참고하였다.The test method referred to JIS Z 3284 14.

도 9는 마이그레이션 시험 결과로 40℃/90%RH와 85℃/85%RH 조건에서 마이그레이션 발생되지 않음을 확인하였다.9 confirmed that no migration occurred at 40 ° C./90% RH and 85 ° C./85% RH conditions as a result of the migration test.

<실험예 14>Experimental Example 14

실시예에 기재된 솔더 크림을 이용하여 솔더 낙하 시험을 통해 땜납이 떨어지지 않았는지 확인하였다.It was confirmed whether the solder did not fall through the solder drop test using the solder cream described in the Examples.

시험방법은 도 10에 도시된 바와 같이, 동판을 ㄷ자 모양으로 굽힌 다음, 구부린 동판의 안쪽에 죽순 모양으로 솔더 크림을 도포한다.The test method, as shown in Figure 10, bend the copper plate in the U-shape, and then apply solder cream in the shape of bamboo shoots on the inside of the bent copper plate.

이 때, 솔더 크림은 0.05g, 0.1g, 0.2g로 도포하였다.At this time, the solder cream was applied in 0.05g, 0.1g, 0.2g.

그 후, 170℃의 핫플레이트에서 60초간 가열한 후, 도 11에 도시된 바와 같이 땜납의 탈락 유무를 확인하였다.Then, after heating for 60 seconds on a hot plate at 170 ℃, as shown in Figure 11 it was confirmed whether the solder is dropped.

이 때, 상승온도속도는 초당 10℃씩 상승하도록 하였다.At this time, the rising temperature rate was to be increased by 10 ℃ per second.

하기 [표 10]은 낙하 시험 결과이다(○: 탈락 아님, ×: 탈락).Table 10 shows the results of the drop test (○: no dropout, ×: dropout).

횟수Count 1One 22 33 44 55 0.05g0.05g 0.1g0.1g 0.2g0.2 g

[표 10]에 도시된 바와 같이, 본 발명의 솔더 크림은 0.05g, 0.1g, 0.2g에서 모두 땜납이 탈락되지 않음을 확인하였다.As shown in Table 10, the solder cream of the present invention was confirmed that the solder does not drop out at all 0.05g, 0.1g, 0.2g.

<실험예 15>Experimental Example 15

실시예 1에 기재된 솔더 크림을 이용하여 낙하충격 시험을 확인하였다.The drop impact test was confirmed using the solder cream of Example 1.

시험방법은 도 12에 도시된 바와 같이, 납땜한 부품에 70g의 추를 낙하시킨 후, 충격으로 부품이 박리 혹은 접합부에 균열이 생긴 유무를 확인하여 높이로 합금의 내충격성을 평가하였다.In the test method, as shown in FIG. 12, after dropping a weight of 70 g on the soldered part, the impact resistance of the alloy was evaluated at a height by checking whether the part was peeled off or a crack occurred at the joint due to the impact.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 솔더 크림은 낙하충격 시험 결과 최대 11cm인 것을 확인하였다.As shown in Figure 13, the solder cream of the present invention was confirmed that the drop impact test results up to 11cm.

<실험예 16>Experimental Example 16

실시예에 기재된 솔더 크림과 비교예를 이용하여 낙하충격 시험을 확인하였다.The drop shock test was confirmed using the solder cream described in the Example and a comparative example.

시험방법은 실험예 15와 동일한 방식으로 수행하였다.The test method was carried out in the same manner as in Experiment 15.

실시예 1과 실시예 2에 기재된 방식으로 제조된 솔더 크림과 비교예 1은 57Bi-0.1Cu-0.4Ag-0.02Co-Sn계 땜납 합금, 비교예 2는 0.5Cu-3Ag-Sn계 땜납 합금, 비교예 3은 비교예 1이 2.5중량부와 비교예 2가 7.5중량부 혼합된 혼합 합금을 제조하여 낙하충격 시험을 수행하였다.Solder cream prepared in the manner described in Example 1 and Example 2 and Comparative Example 1 is 57Bi-0.1Cu-0.4Ag-0.02Co-Sn-based solder alloy, Comparative Example 2 is 0.5Cu-3Ag-Sn-based solder alloy, Comparative Example 3 prepared a mixed alloy in which 2.5 parts by weight of Comparative Example 1 and 7.5 parts by weight of Comparative Example 2 were prepared, and the drop impact test was performed.

도 14에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 낙하높이가 최대 11cm, 실시예 2의 낙하높이가 최대 15cm, 비교예 1의 낙하높이가 최대 5cm, 비교예 2의 낙하높이가 최대 15cm, 비교예 3의 낙하높이가 최대 18cm임을 확인하였다.As shown in FIG. 14, the drop height of Example 1 is up to 11 cm, the drop height of Example 2 is up to 15 cm, the drop height of Comparative Example 1 is up to 5 cm, and the drop height of Comparative Example 2 is up to 15 cm, Comparative Example The drop height of 3 was confirmed to be up to 18 cm.

특히, 실시예 2는 실시예 1보다 희토류가 더 포함됨에 따라 낙하충격이 개선되었음을 알 수 있다.In particular, it can be seen that in Example 2, as the rare earth is further included in Example 1, the drop impact is improved.

또한, 실시예 2는 0.5Cu-3Ag-Sn계 땜납 합금인 비교예 2와 비교하였을 때, 동일한 낙하높이를 가짐으로써 Ag가 포함되지 않아도 충격 저항을 가지고 있음을 유추할 수 있다.In addition, when compared with Comparative Example 2 which is a 0.5Cu-3Ag-Sn based solder alloy, Example 2 has the same drop height, and it can be deduced that it has an impact resistance even if Ag is not included.

실시예 1은 57Bi-0.1Cu-0.4Ag-0.02Co-Sn계 땜납 합금인 비교예 1과 비교하였을 때, 2.2배의 낙하높이를 가짐으로써 Ag가 포함되지 않아도 충격 저항이 개선됨을 알 수 있다.Example 1 has a drop height of 2.2 times compared to Comparative Example 1, which is a 57Bi-0.1Cu-0.4Ag-0.02Co-Sn-based solder alloy, and it can be seen that the impact resistance is improved even if Ag is not included.

즉, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 솔더 크림은 Ag를 사용하지 않아도 내구성이 향상되었음을 알 수 있다.That is, it can be seen that the solder cream manufactured according to the embodiment of the present invention has improved durability even without using Ag.

<실험예 17>Experimental Example 17

실시예에 기재된 솔더 크림과 비교예를 이용하여 부식성, 절연성, 납땜성, 건조도, 마이그레이션을 비교하였다.Corrosion, insulation, solderability, dryness, and migration were compared using the solder creams described in the Examples and Comparative Examples.

비교예는 실험예 16에 기재된 것과 동일한 것을 사용하였다.The comparative example used the same thing as what was described in Experiment 16.

하기 [표 11]은 부식성, 절연성, 납땜성, 건조도, 마이그레이션을 비교한 결과이다(◎: 매우 양호, ○: 양호, △: 보통, ×: 나쁨).Table 11 below shows the results of comparing corrosiveness, insulation, solderability, dryness, and migration (◎: very good, ○: good, Δ: normal, ×: bad).

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 부식성causticity 절연성Insulation ×× 납땜성Solderability 건조도Dryness ×× 마이그레이션Migration

[표 11]에 도시된 바와 같이, 실시예 1, 2의 부식성, 절연성, 납땜성, 건조도 및 마이그레이션이 비교예 1~3에 비해 매우 우수한 특성을 보인 것을 알 수 있다.As shown in Table 11, it can be seen that the corrosion, insulation, solderability, dryness and migration of Examples 1 and 2 showed very excellent characteristics compared to Comparative Examples 1 to 3.

또한, 실시예 1의 부식성은 양호하여 실시예 2보다 조금 떨어지나, 비교예 1과 비교하였을 때 우수한 것을 알 수 있다.In addition, although the corrosiveness of Example 1 was favorable and it fell slightly compared with Example 2, it turns out that it is excellent when compared with the comparative example 1.

이는 실시예 2에 희토류가 포함됨에 따라 산화막이 생성되어 부식이 방지됨을 유추할 수 있다.This can be inferred from the fact that the rare earth is included in Example 2, and an oxide film is formed to prevent corrosion.

<실험예 18>Experimental Example 18

실시예 1 또는 2에 기재된 솔더 크림을 이용하여 리플로우 공정을 수행하였다.The reflow process was performed using the solder cream described in Example 1 or 2.

납땜하고자 하는 기판(예를 들면, PCB)을 선택한 후, 기판 위에 부품을 실장하기 위해 실시예에 기재된 솔더 크림을 도포한 후 리플로우 장비에 넣고, 리플로우 공정이 수행된다.After selecting a substrate to be soldered (for example, a PCB), the solder cream described in the embodiment is applied to mount a component on the substrate, and then put into a reflow apparatus, and a reflow process is performed.

도 15는 리플로우 공정 온도를 나타낸 그래프로 먼저 예열 단계가 수행된다.15 is a graph showing the reflow process temperature, in which a preheating step is first performed.

예열 단계는 50℃에서 시작하여 예열온도(110℃)까지 구간을 의미하며, 승온 속도가 2~4℃/sec로 서서히 상승시킨다.The preheating step means a section starting at 50 ° C. up to a preheating temperature (110 ° C.), and the temperature increase rate is gradually increased to 2 to 4 ° C./sec.

만일 온도가 급격하게 상승되면, 솔더 크림의 슬럼프(slump)성이 악화되는 경우가 발생된다.If the temperature rises sharply, a slump of solder cream may deteriorate.

또한, 기판상의 온도 편차가 작기 위해(△t), 예열온도를 110℃부터 130℃ 부근에서 예열 시간을 60~90sec로 수행한다.In addition, in order to have a small temperature deviation on the substrate (Δt), the preheating time is performed at 60 to 90 sec at a preheating temperature of about 110 to 130 ° C.

이 때, 예열 온도가 낮고 시간이 짧으면, 기판상의 온도 편차(△t)가 심해져 미용융이 발생되는 문제가 나타날 수 있다.At this time, if the preheating temperature is low and the time is short, there may be a problem that the temperature deviation Δt on the substrate becomes severe and unmelting occurs.

또한, 예열 온도가 높고 시간이 길면, 예열 중에 솔더 크림의 활성력이 소실되어 미용융이 발생되는 문제가 나타날 수 있다.In addition, when the preheating temperature is high and the time is long, the active force of the solder cream may be lost during preheating, which may cause a problem of unmelting.

이 후, 본 가열 단계가 수행된다.After this, the main heating step is performed.

본 가열 단계는 용융 조검을 150℃ 이상에서 30~60sec가 되도록 설정한다.This heating step sets the melting test to 30 to 60 sec at 150 ° C or higher.

이 때, 최고 온도가 170~200℃가 될 수 있다.At this time, the maximum temperature may be 170 ~ 200 ℃.

즉, 본 발명의 솔더 크림을 이용하여 부품을 실장 할 경우 최고 온도가 200℃를 초과하지 않아 열에 의해 부품이 손상되는 것을 최소화할 수 있고, 그로 인해 부품과 기판을 선택하여 사용할 수 있는 장점이 있다.That is, when mounting a component using the solder cream of the present invention, the maximum temperature does not exceed 200 ℃ can minimize the damage to the component by the heat, and there is an advantage that can be used by selecting the component and the substrate .

그 후, 냉각 단계가 수행된다.Thereafter, a cooling step is performed.

냉각 단계는 4~10℃/sec로 냉각이 수행될 수 있다.The cooling step may be performed at 4 ~ 10 ℃ / sec.

이 때, 냉각을 너무 천천히 냉각하게 되면, 부품이 틀어지거나 접합강도가 저하되어 신뢰성에 문제가 발생될 수 있다.At this time, if the cooling is cooled too slowly, the component may be distorted or the bonding strength may be lowered, thereby causing a problem in reliability.

또한, 역으로 너무 빠르게 냉각하게 되면, 열 충격에 의해 부품이 파손되는 문제가 발생될 수 있다.In addition, if the cooling is reversed too quickly, a problem may occur in which parts are damaged by thermal shock.

본 발명의 솔더 크림은 인쇄 후, 부품 탑재까지의 방치 시간이 7~9시간, 바람직하게는 8시간으로 수행되나, 이에 한정되지 않는다.The solder cream of the present invention is carried out after 7 hours to 9 hours, preferably 8 hours, until the mounting of the component, but is not limited thereto.

즉, 본 발명의 솔더 크림은 도 17에 도시된 바와 같이, 위의 리플로우 공정을 통해 기판에 부품을 안정되게 접합됨을 확인할 수 있다.That is, the solder cream of the present invention, as shown in Figure 17, it can be confirmed that the component is stably bonded to the substrate through the above reflow process.

또한, 본 발명의 솔더 크림은 리플로우 공정을 통해 온도 프로필(profile)의 불안정으로 인한 불량요소를 제거하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, the solder cream of the present invention can improve reliability by removing defects caused by instability of the temperature profile through a reflow process.

본 발명은 전자부품용 솔더 크림 및 그 제조방법으로 땜납 합금 분말과 플럭스를 혼합시켜 크림화를 통해 공정을 단순화시키고 작업 효율을 증가 되는 산업상 이용가능한 발명이다.The present invention is an industrially available invention that simplifies the process and increases the working efficiency by mixing the solder alloy powder and flux with the solder cream for electronic components and the manufacturing method thereof and creaming.

Claims (7)

전자부품용 솔더 크림에 있어서,
솔더 크림은 땜납 합금 89 내지 91중량% 및 플럭스 9 내지 11중량%가 혼합되며,
땜납 합금은 Bi 56 내지 58중량%, Cu 0.05 내지 0.15중량%, Co 0.01 내지 0.03중량%, Sn 잔부 및 기타 불가피한 불순물로 구성되되, 융점이 139 내지 141℃이며,
플럭스는 로진과 레진의 혼합 비율이 1 대 0.1 내지 1로 구성되는 베이스(base) 90 내지 95중량%, 활성제 3 내지 7중량%, 칙소제 1 내지 3중량% 및 용제 1 내지 5중량%가 포함되고,
솔더 크림의 점도가 100 내지 160Pa·s이며, 칙소 지수(TI)가 0.3 내지 0.5이고, 점착성이 1.03 내지 1.17N인 것을 특징으로 하는, 전자부품용 솔더 크림.
In the solder cream for electronic components,
Solder cream is a mixture of 89 to 91% by weight solder alloy and 9 to 11% by weight flux,
The solder alloy is composed of Bi 56 to 58% by weight, 0.05 to 0.15% by weight of Cu, 0.01 to 0.03% by weight of Co, the balance of Sn and other unavoidable impurities, the melting point is 139 to 141 ℃,
The flux contains 90 to 95% by weight of the base consisting of 1 to 0.1 to 1 of rosin and resin, 3 to 7% by weight of active agent, 1 to 3% by weight of thixotropic agent and 1 to 5% by weight of solvent. Become,
The solder cream has a viscosity of 100 to 160 Pa.s, thixotropy index (TI) of 0.3 to 0.5, and adhesion of 1.03 to 1.17 N. Solder cream for electronic components, characterized in that.
삭제delete 삭제delete 전자부품용 솔더 크림 제조방법에 있어서,
땜납 합금을 조합하는 단계(S110);
플럭스를 조합하는 단계(S120);
땜납 합금 89 내지 91중량% 및 플럭스 9 내지 11중량%를 혼합하는 단계(S130);를 포함하며,
땜납 합금은 Bi 56 내지 58중량%, Cu 0.05 내지 0.15중량%, Co 0.01 내지 0.03중량%, Sn 잔부 및 기타 불가피한 불순물로 구성되되, 융점이 139 내지 141℃이며,
플럭스는 로진과 레진의 혼합 비율이 1 대 0.1 내지 1로 구성되는 베이스(base) 90 내지 95중량%, 활성제 3 내지 7중량%, 칙소제 1 내지 3중량% 및 용제 1 내지 5중량%가 포함되고,
솔더 크림의 점도가 100 내지 160Pa·s이며, 칙소 지수(TI)가 0.3 내지 0.5이고, 점착성이 1.03 내지 1.17N인 것을 특징으로 하는, 전자부품용 솔더 크림 제조방법.
In the solder cream manufacturing method for electronic components,
Combining the solder alloy (S110);
Combining the fluxes (S120);
And mixing the solder alloy 89 to 91% by weight and the flux 9 to 11% by weight (S130).
The solder alloy is composed of Bi 56 to 58% by weight, 0.05 to 0.15% by weight of Cu, 0.01 to 0.03% by weight of Co, the balance of Sn and other unavoidable impurities, the melting point is 139 to 141 ℃,
The flux contains 90 to 95% by weight of the base consisting of 1 to 0.1 to 1 of rosin and resin, 3 to 7% by weight of active agent, 1 to 3% by weight of thixotropic agent and 1 to 5% by weight of solvent. Become,
The solder cream has a viscosity of 100 to 160 Pa · s, a thixotropy index (TI) of 0.3 to 0.5, and an adhesiveness of 1.03 to 1.17 N, wherein the solder cream manufacturing method for an electronic component is used.
삭제delete 삭제delete 삭제delete
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