KR20070118587A

KR20070118587A - 무연의 땜납 플럭스 및 땜납 페이스트

Info

Publication number: KR20070118587A
Application number: KR1020077014840A
Authority: KR
Inventors: 후미오 이시가; 야스오 치바; 카즈시게 카지타
Original assignee: 아라까와 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-12-17
Also published as: EP1834728A1; TW200633810A; KR101125383B1; JP5012028B2; TWI355981B; EP1834728A4; CN101090797B; WO2006070797A1; CN101090797A; JPWO2006070797A1; US20080115861A1

Abstract

땜납볼 등의 통상의 땜납붙임 특성을 훼손시키지 않고, 기포보이드나 공극보이드의 발생량을 저감할 수 있는 무연 땜납용의 플럭스를 제공한다. 베이스 수지(A)로서 수지산류의 다가 알코올에스테르(a1)를 6~55중량% 함유하는 무연의 땜납용 플럭스이다. 더욱이 상기 무연의 땜납용 플럭스와 무연의 땜납용 분말을 함유하여 이루어지며 보이드의 발생량을 현저히 저감할 수 있는 땜납 페이스트를 제공한다.

lead-free solder, flux, solder paste, soft solder, void

Description

무연의 땜납 플럭스 및 땜납 페이스트{lead-free solder flux and solder paste}

본 발명은 무연 땜납용 플럭스(이하, 간단히 플럭스라고 약하여 칭할 수 있다) 및 이 플럭스를 함유하는 땜납 페이스트에 관한 것이다.

회로기판상의 도선 패턴에 콘덴서 등의 전자부품을 표면실장하려면 일반적으로 땜납 붙임이 행하여진다. 땜납 붙임시에는 여러 가지의 특성이 요구된다. 예를들면「땜납볼」형성의 억제가 중요하게 된다. 여기에서 땜납볼이란 도선패턴상에 인쇄된 땜납페이스트가 리플로우 가열 용융시에 과도하게 흘러 퍼지게 되어 형성된 슬럼프(slump)의 주연부근에서 볼모양의 미세한 땜납이 출현하는 현상을 말한다. 땜납볼의 량이 많아지면 브릿지나 단락이 생기기 쉽게 되어 실장기판의 신뢰성이 현저하게 손상된다.

그런데, 납이 환경이나 인체를 오염시킨다는 이유로, 근래 땜납은 종래 주류의 납공정(鉛共晶) 땜납으로부터 납을 함유하지 않은 땜납(이른바 무연 땜납)으로 치환되고 있다. 이에 수반하여 리프로우 노(reflow furnace)의 최고가열온도가 40~50℃도 상승함으로써 땜납 접합부의 내부에 있어 마이크로미터레벨의 기포결함(이하, 「기포보이드」라고 말한다)이 발생하는 문제가 새롭게 생기고 있다. 이 기 포보이드(void)는 특히 플립칩(FC)실장기판에 있어 범프접합부 내부에서 발생하기 쉽다. 기포보이드의 수가 많거나 또는 그 직경이 크면 그 범프접합부의 강도나 범프-금속층 간의 밀착력이 저하되어버려 실장기판의 신뢰성이 현저하게 떨어지게 된다.

또한 Sn-Ag계에 대표되는 무연 땜납은 용융상태에서 베이스기판(특히 동(銅)계의 금속기판이나 세라믹기판)에 접착되기 어렵다. 그 때문에 땜납 접합계면(특히 다이렉트본딩접합계면)에 있어서 밀리미터 오더레벨의 공극(이하 「공극보이드」라고한다)이 생기는 일이 있다. 이 공극보이드에 의해서도 실장기판의 신뢰성은 훼손된다.

이와 같이 무연 땜납을 사용할 때는 「땜납볼」,「기포보이드」, 「공극보이드」등의 각종 문제를 해결하지 않으면 안된다.

종래「땜납볼(solder ball)」의 문제를 해결하기 위해서는 예를 들면 플럭스의 베이스수지로서 수지산류의 다가알코올에스테르화물을 특정량 이용하는 기술이 알려져 있다.(예를 들면 특허 제3513513호 공보(특개평7-185882호 공보), 특허 제3345138호 공보(특개평7-1182호 공보), 특허 제2561452호 공보(특개평5-337688호 공보) 및 특개2002-361483호 공보 등을 참조). 그러나 이들의 기술로는, 특히 상기「기포보이드」의 문제를 충분히 해결할 수 없었다.

또한「기포보이드」의 문제를 해결하기 위해서는 예를 들면 플럭스의 베이스수지로서 특정의 연화점과 산가를 갖는 수지산류를 이용하는 기술이 알려져 있다(예를 들면 특개2003-264367호 공보, 특개평9-10988호 공보 등을 참조). 그러나 그 효과는 충분하지 않다.

또한 「공극보이드」의 문제를 해결하기 위해서는 플럭스의 재료인 활성제의 종류를 선택하여 대처하는 것이 일반적이다(예를 들면, 특개평10-178261호 공보 등을 참조). 그러나 그 효과는 충분하지 않으며, 또한 제품설계의 자유도가 낮아지는 경향이 있다고하는 문제도 있다.

본 발명은 땜납볼이 생기기 어려운 등의, 통상의 땜납붙임 특성을 손상시키지않고, 게다가「기포보이드」나「공극보이드」(이하, 양자를 단지「보이드」로 총칭하는 일이 있다)의 발생량을 저감할 수 있는 무연 땝납용의 플럭스를 제공하는 것을 주목적으로 한다.

더욱이, 이 플럭스를 이용하여 보이드의 발생량을 현저히 저감할 수 있는 땜납 페이스트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 「기포보이드」의 발생은 다음의 이유에 의한 것으로 생각하였다. 즉, (1)리플로우 로(爐)의 온도가 무연 땜납으로의 이행에 의해 현격하게 상승한 것, 그것에 의해 (2)땜납 접합부내에 있어서, 플럭스의 베이스수지 성분인 수지산류가 분해하여 가스가 발생한 것에 기인하는 것으로 추측하였다. 또한 그 가스는 주로, 수지산의 3급 카르복실기가 이탈하여 이루어지는 휘발성의 환상화합물이라고 생각된다.

또한「공극보이드」의 발생은 플럭스의 베이스수지 성분인 수지산류에 다량으로 포함되어있는 저분자량의 물질이 용융땜납과 베이스기판(세라믹 등)과의 접합계면에 잔류하는 것에 기인하는 것으로 추측하였다.

상기 착안에 근거하여 발명자들은 「기포보이드」에 대해서는 상기 가스발생의 억제에 착안하여 수지산류에 다가알코올을 반응시켜서 이루어지는 열안정성이 우수한 에스테르조성물을 특정량, 베이스수지로서 함유하는 플럭스에 의해 해결할수 있다는 것을 알게 되었다.

또한「공극보이드」에 대해서는 상기 저분자량의 물질에 착안하여 베이스수지로서 이용하는 에스테르조성물이나 수지산류로서는 "그 연화점(K)과의 관계에 있어서, 분자량 300이하 성분의 함유량(중량%)을 미리 특정량 이하가 될 때까지 제거하여 이루어지는 에스테르조성물" 이나 "그 연화점(K)과의 관계에 있어서 분자량 300이하 성분의 함유량(중량%)을 미리 특정량 이하가 되기까지 제거하여 이루어지는 수지산류"를 함유하는 플럭스에 의해 해결가능하다는 것을 발견하였다(또한, 이하, 이를 "분자량 300이하의 성분"의 것을 간단히 "저비분(低沸分)" 이라고 한다).

즉 본 발명은 베이스수지(A)로서 수지산류의 다가알코올에스테르(a1)를 6~55중량% 함유하는 무연 땜납용 플럭스에 관한 것이다.

상기 에스테르(a1)는 분자량 300이하 성분의 함유량(중량%)과 연화점(K)와의 비(중량%/K)가 0.004이하가 되도록 조제된 것이 좋다.

상기 에스테르(a1)를 이루는 수지산류는, α,β-불포화 카르복실산류와 수지산류의 딜스-알더(Diels-Alder) 부가물인 것이 좋다.

베이스수지(A)로서는 또 수지산류(a2)를 포함하는 것이 좋다.

상기 수지산류(a2)는 분자량 300이하의 성분의 함유량(중량%)과 연화점(K)과의 비(중량%/K)가 0.004이하가 되도록 조제된 것이 좋다.

상기 수지산류(a2)는 중합로진류 및/또는 α,β-불포화카르복실산류와 수지산류의 딜스-알더 부가물을 포함하는 것이 좋다.

상기 에스테르(a1)와 상기 수지산류(a2)와의 합계 고형분 중량은 10~60중량%인 것이 좋다.

상기 에스테르(a1)와 상기 수지산류(a2)와의 합계 고형분 중량에서 차지하는 상기 에스테르(a1)의 고형분 중량은 60~88중량%인 것이 좋다.

본 발명의 무연 땜납용 플럭스는 또 활성제(B), 첨가제(C) 및 용제(D)를 함유하는 것이 좋다.

상기 다가알코올은 2가 이상의 알코올인 것이 좋다.

상기 다가알코올은 3가 알코올 및/또는 4가 알코올인 것이 좋다.

상기 다가알코올은 글리세린 및/또는 펜타에리스리톨(pentaerythritol)인 것이 좋다.

또한 본 발명은 상기 무연 땜납용 플럭스와 무연땜납분말을 함유하여 이루어지는 땜납 페이스트에도 관한 것이다.

본 발명에 관한 플럭스는 베이스수지(A)로서 수지산류에 다가알코올을 에스테르화 반응시켜서 이루어지는 에스테르(a1)를 필수성분으로 한다.

에스테르(a1)를 구성하는 수지산류로서는 예를 들면 검 로진, 우드 로진, 톨유(tall oil) 로진 등의 각종 공지의 천연 로진류나 상기 천연 로진류의 각종 유도체를 예시할 수 있다. 또한 상기 천연 로진류와 그 유도체는 각각 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.

상기 천연 로진류는 아비에트산(abietic acid), 레보피마르산, 네오아비에트산, 파라스트르산, 피마르산, 이소피마르산, 산다라코피마르산(sandaracopimaric acid), 데히드로아비에트산(dehydroabietic acid) 등의 각종 수지산을 주 구성성분으로 하고 있다.

또한 상기 천연 로진류는 산가가 통상 160~190mg KOH/g, 좋게는 170~180 mgKOH/g정도 (JIS-K5902에 준한다. 이하 단위를 생략한다), 연화점이 통상 340~450K 정도, 좋게는 345~383K 정도이다(연화점은 JIS-K5903에 준하여 측정한 값(℃)을 절대온도(K)로 변환한 것이다. 이하 동일).

상기 유도체로서는 예를 들면 상기 천연 로진류의 불균화물(不均化物), 수첨물(水添物), 탈수소화물, 포르밀화물, 중합물(중합 로진류)나, α,β-불포화카르복실산류와 수지산류와의 딜스-알더 부가물(이하, "딜스-알더 부가물"이라고 한다)등을 예시할 수 있다.

또한 상기 유도체는 산가가 통상 140~400 정도, 좋게는 145~380 정도이다. 또한 연화점이 통상 340~480K 정도, 좋게는 373~443K 정도이다.

상기 중합 로진류는 2량화된 상기 수지산을 30~80중량% 정도 함유하고, 산가가 통상 100~300 정도, 좋게는 140~170 정도, 또한 연화점이 통상 363~450K 정도, 좋게는 373~440K 정도의 조성물이다. 중합 로진류는 예를들면「CP-No.140(무평현임산화공사제)」, 「TX295(아리조나케미칼사제)」등의 시판품으로서 입수할 수 있다.

딜스-알더 부가물은, 수지산류에 포함되는 상기 수지산에 α,β-불포화카르복실산류를 딜스-알더 부가하여 이루어지는 화합물을 포함하는 조성물이다.

상기 α,β-불포화카르복실산류로서는 각종 공지의 것을 예시할 수 있다. 예를 들면 아크릴산, 메타아크릴산 등의 α,β-불포화 모노카르복실산류; 크로톤산, 이타콘산, 말레산(maleic acid), 무수말레산, 푸마르산, 무콘산, 시트라콘산 등의 α,β-불포화디칼본산류; 이들의 중화염을 예시할 수 있다.

당해 중화염으로서는 암모니아, 탄산암모늄, 모노에틸아민, 모노부틸아민, 디메틸아민, 디부틸아민, 트리메틸아민, 디에틸아민 등의 유기염이나, 칼슘, 나트륨, 칼륨 등의 금속염을 예시할 수 있다. 본 발명의 플럭스가 전자재료용인 것을 고려하면, 상기 중화염으로서는 상기 유기염이 좋다.

상기 딜스-알더 부가물은, 통상 산가가 20~400 정도, 좋게는 100~380 정도, 특히 좋게는 200~360이며, 또한 연화점이 통상 363~453K 정도, 좋게는 373~443K 정도, 특히 좋게는 383~433K의 조성물이다.

상기 딜스-알더 부가물은 예를 들면「파인크리스탈시리즈」, 「KE시리즈」, 「말키드시리즈」등의 시판품(모두 아라카와화학공업㈜제)로서 입수할 수 있다.

에스테르(a1)는 상기 수지산류에 다가알코올을 반응시켜서 이루어지는 조성물이며, 열안정성이 우수한 에스테르화합물을 함유한다.

에스테르(a1)를 구성하는 다가알코올로서는 각종 공지의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 2가 알코올로서는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 1,2-디히드록시프로판, 1,3-디히드록시프로판, 1,2-디히드록시부탄, 1,3-디히드록시부탄, 2,3-디히드록시부탄, 네오펜틸글리콜, 1,4-비스히드록시메틸-시클로헥산, 1,6-헥산디올, 옥텐글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등의 2가 지방족알코올; 2,2-비스(4-히드록시디페닐)메탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3-t-부틸페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디브로모)프로판, 4,4-비스(4-히드록시페닐)헵탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산 등의 비스페놀류나, 4,4′-디히드록시비페닐, 3,3′,5,5′-테트라메틸-4,4′-비페닐 등의 비페놀류, 4,4′-이소프로피리덴디페놀(비스페놀A), 비스(4-히드록시페닐)술폰(비스페놀S), 비스(4-히드록시페닐)에테르, 비스(4-히드록시페닐)케톤, 4,4′-디히드록시비페닐 등의 2가 방향족알코올; 상기 2가 방향족알코올에 대응하는 2가 지환족알코올 등을 예시할 수 있다. 이들은 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 또한 3가 알코올으로서는, 예를 들면 글리세린, 글리세롤, 1,2,3-프로판트리올, 1,2,4-부탄트리올, 3-메틸펜탄-1,3,5-트리올, 1,2,6-헥산트리올, 1,3,5-트리스(2-히드록시에틸)시아누르산 등의 3가 지방족알코올을 예시할 수 있다. 이들은 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 또한 4가 알코올으로서는 디글리세린, 펜타에리스리톨 등의 4가 지방족알코올을 예시할 수 있다. 이들은 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 또한 5가 이상의 알코올로서는 예를 들면 디펜타에리스리톨을 이용할 수 있다.

다가알코올 중에서도, 보이드억제(특히, 상기 「기포보이드」)라고 하는 관점으로부터 상기 2가 알코올이 좋다. 특히 상기 3가 알코올 및/또는 4가 알코올이 좋다. 구체적으로는 상기 글리세린 및/또는 펜타에리스리톨이 좋다.

에스테르(a1)로서는 수지산류로서 상기 부가물을 이용하여, 또는 다가알코올으로서 글리세린 및/또는 펜타에리스리톨을 이용한 에스테르가 좋다. 상기 에스테르는 수지산류와 비교하여 결정화하기 어렵기 때문에 이것을 베이스수지로 하는 플럭스를 이용하면 경제적으로 증점(增粘) 등이 없는 등, 품질관리상 유리한 땜납 페이스트가 얻어지기 때문이다.

에스테르(a1)의 제조방법은 특히 한정되지 않고, 각종 공지의 수단을 이용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면 상기 수지산류와 상기 다가알코올을 반응용기에 넣어, 계내를 150~300℃정도로 가열하여, 생성하는 물을 계외로 제거하면서 후술하는 소정의 물성으로 될 때에 반응을 완료시킴으로써 얻을 수 있다. 반응은 통상은 대기압하에서 행한다.

또한 반응은 질소나 희가스 등의 불활성 가스기류 하에서 행하는 것이 좋다. 상기 수지산류와 상기 다가알코올의 첨가하는 배합은, 수지산류와 다가알코올의 당량비(COOH(eq):OH(eq))가 1:1.5~1:0.7 정도가 되는 범위이다. 또한 에스테르반응에는 에스테르화촉매를 이용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면, 아세트산, 파라톨루엔술폰산 등의 산촉매; 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 알칼리금속 수산화물; 수산화칼륨, 수산화마그네슘 등의 알칼리토류 금속수산화물; 산화칼슘, 산화마그네슘 등의 알카리토류 금속산화물;등을 예시할 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 또한 에스테르(a1)의 원료인 수지산류는 후술하는 각종 정제법에 의해 미리 처리한 것이어도 좋다.

이렇게 하여 얻어지는 에스테르(a1)는 통상 98~90중량% 정도, 바람직하게는 95~92중량%의 에스테르화합물을 함유하는 조성물이다. 또한 산가는 통상 0.1~50 정도, 바람직하게는 0.1~25 정도, 특히 바람직하게는 1~20이다. 또한 연화점은 통상 343~453K 정도, 바람직하게는 353~443K 정도, 특히 바람직하게는 363~433K 이다. 또한 수산기가는 통상 0~60정도, 바람직하게는 1~40 정도이다.

또한 에스테르(a1)에 있어 상기 에스테르화합물의 함유량(중량%)은, 예를 들면 가스크로마토그라피 등의 공지 수단에 의해 측정하여 결정할 수 있다. 단, 상기 함유량을 실질적으로 결정할 수 있는 것이 있다면, 다른 GPC장치나 컬럼을 이용하여도 좋다. 보다 간편하게는 에스테르(a1)를 갖는 산가를 원료로서 이용하는 수지산류의 산가로 나누는 것에 의해 결정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 보이드 형성 원인의 하나로서 상기 저비분을 생각할 수 있다.

여기서, 본 발명에서는 상기 에스테르(a1)를 다음에 예시하는 것과 같은 각종 정제수단으로 처리하여 처리 후의 에스테르(a1)에 있어서 저비분의 함유량(중량%)과, 처리 후의 에스테르(a1)의 연화점(K)과의 비(중량%/K)가 0.004이하, 바람직하게는 0.002 이하, 더욱 바람직하게는 0.001 이하, 특히 바람직하게는 0.0001 이하, 가장 바람직하게는 실질적으로 0 이 되도록 조제한 것(이하, 에스테르(a1′)라고 한다)을 베이스수지(A)로서 이용함으로써 보이드의 발생량을 바람직하게 저감할 수 있다. 또한 정제처리에 요하는 시간이나 제품 가격과 보이드 억제 효과의 발란스를 고려하여 상기 비(중량%/K)는 0.000001 이상, 좋게는 0.00001 이상이면 좋다.

여기에서 저비분은, 각종 반응 때 생긴 상기 휘발성의 환상화합물이나, 반응계에 잔존하는 촉매류, 미반응물, 불순물 등을 말한다. 이들은 비점이나 융점이 낮기 때문에 에스테르(a1)중에 다량으로 존재하고 있으면 보이드가 발생하기 쉬워지는 경향이 있다.

본 발명에서는 상기 비의 값을 일탈하지 않는 한, 상기 저비분의 함유량(중량%)과 상기 연화점(K)의 수치는 특히 한정되지 않는다. 예를 들면 처리 후의 에스테르(a1)의 연화점(K)이 373K인 경우에는 저비분의 함유량이 1.5중량%이하, 좋게는 0.4중량%이하이면 좋다. 또한 예를 들면 처리 후의 에스테르(a1)의 연화점(K)이 433K인 경우에는 저비분의 함유량이 1.7중량%이하, 좋게는 0.8중량%이하면 좋다.

상기 비(중량%/K)를 위와 같은 범위로 하는 것에서 보이드 억제의 효과가 얻어지는 이유는 확실하지 않다. 아마도, 에스테르(a1)의 연화점이 높으면 땜납 페이스트 내에서 상기 저비분이 운동하기 어려워지기 때문에 연화점(K)과의 관계에 있어서 상기 저비분의 함유량이 상대적으로 많아도, 보이드 억제의 효과가 얻어진다고 생각된다. 한편, 에스테르(a1)의 연화점이 낮으면 땜납 페이스트 내에서 상기 저비분이 운동하기 쉬워지기 때문에 연화점(K)과의 관계에 있어서 상기 저비분의 함유량을 상대적으로 적어지게 함으로써 보이드 억제 효과가 얻어지는 것으로 생각된다.

또한 본 발명에서는 상기 에스테르(a1)와 상기 에스테르(a1′)를 병용할 수 있다.

정제수단으로서는 예를 들면 (1)가열·감압에 의한 감압증류법, (2)가열·상압 또는 감압하에서 가열한 수증기를 계내에 불어넣는 수증기증류법, (3)저비분에 호적하게 용해할 수 있는 촉매를 이용하는 촉매추출법이라고 하는, 각종 공지의 수단을 예시할 수 있다. 이들의 수단은 적당히 조합할 수 있다.

상기 (1)감압증류의 경우에는, 예를 들면 통상 200~300℃정도의 온도, 0.01~3kPa 정도의 압력으로 하면 좋다. 처리시간은 온도·압력에 의해 다르지만, 상기 비의 값이 0.004 이하가 되기까지의 시간이면 특히 제한되지 않는다. 구체적인 조건은 예를 들면 270℃, 0.5kPa로 1시간 정도이다. 또한 상기 감압증류로서 분자증류막을 이용한 분자증류법에 의하면 더욱 정제의 효과를 높일 수 있다.

상기 (2)수증기증류법의 경우에는 예를 들면 통상 200~300℃정도의 온도, 상압하에서 0.1~1MPa 정도로 감압한 수증기를 계에 불어넣으면서 행하면 좋다. 처리시간은 온도·압력 및 수증기의 불어넣음의 조건에 의해 다르지만, 상기 비의 값이 0.004 이하가 되기까지의 시간이면 특히 제한되지 않는다. 구체적인 조건으로서는 예를 들면 270℃, 상압하 0.1MPa 정도의 수증기를 계내에 2시간 정도 불어넣으면 좋다.

상기 (3)용매추출법의 경우에는 예를 들면 에스테르(a1)를 분쇄하여, 상기 저비분을 호적하게 용해하는 용매에 의해 추출하면 좋다. 용매로서는 헥산, 헵탄 등의 지방족탄화수소나 메탄올, 에탄올 등의 알코올 등을 예시할 수 있다.

또한 에스테르(a1)는 통상 넓은 연화점 범위를 갖고 있기 때문에 연화점이 높으면 증류계의 점도가 커져, 저비분은 증류에 의해서는 계외로 배출되기 어려워진다. 한편, 연화점이 낮으면 증류계의 점도도 작아지게 되어 저비분은 증류에 의해 계외로 배출되기 쉽게 된다. 따라서 증류시간은 에스테르(a1)의 연화점에 의해 정해진다.

에스테르(a1)에 의한 저비분의 함유량(중량%)은 통상 겔퍼미션크로마토그라피(GPC)에 의한 피크면적의 비로부터 결정할 수 있다. 구체적으로는 저비분의 피크면적 총합을, 상기 에스테르(a1)의 피크면적의 총합에서 제함으로써 결정할 수 있다. GPC(gel permeation chromatograph)의 측정조건은 상기와 같다.

이렇게 하여 얻어지는 에스테르(a1′)는, 통상 98~90중량% 정도, 좋게는 95~92중량% 정도의 에스테르화합물을 함유하는 조성물이며, 산가가 통상 0.1~50정도, 좋게는 0.1~25 정도, 특히 좋게는 0.5~20이며, 또한 연화점이 통상 343~453K 정도 좋게는 348~448K 정도, 특히 좋게는 353~443K 이며, 또한 수산기값이 통상 0~60정도, 좋게는 1~45정도이다. 또한 에스테르(a1′)에 있어서 상기 에스테르화합물의 함유량(중량%)은 상기 에스테르(a1)와 같이하여 구할 수 있다.

에스테르(a1),(a1′)는 더욱이 각종 공지의 수소첨가처리, 불균화처리, 탈수소화처리, 산화방지제첨가처리 등에 제공할 수 있다. 이러한 경우에는 플럭스의 내열성이나 색조가 향상하기 때문에 좋다.

본 발명의 플럭스는 상기 보이드(특히「기포보이드」)의 발생을 저감시킬 목적으로 에스테르(a1) 및/또는 (a1′)를 통상 6~55중량% 정도 함유하는 것을 특징으로 한다. 그 양이 6중량% 미만이면 보이드의 저감이 곤란하며, 또한 그 양이 55중량%를 넘으면 땜납볼 등의 통상의 땜납특성이 훼손되는 경향이 있다.

이러한 이유로 상기 함유량은 좋게는 9~45중량% 정도, 더욱 좋게는 18~40중량%인 것이 바람직하다.

베이스수지(A)로서 이용하는 수지산류(a2)로서는 전술한 에스테르(a1)의 원료인 수지산류와 같은 것을 이용할 수 있다. 상기 수지산류(a2)는 주로 그 활성 키르복실기의 작용에 의해 무연땜납 분(粉)의 표면을 청정화한다 (산화피막을 제거한다)고하는 중요한 역할을 한다.

상기 수지산류(a2)로서는 상기 중합 로진류 및/또는 상기 딜스-알더 부가물을 포함하는 것이 좋다. 이들은 연화점이 비교적 고온역에 있기 때문에 플럭스의 내산화성, 열안정성을 향상시킬 수 있기 때문이다.

본 발명에서는 수지산류(a2)를, 전술한 각종 정제수단으로 처리하고 처리 후의 수지산류(a2)에 있어 저비분의 함유량(중량%)과, 처리 후의 수지산류(a2)의 연화점(K)과의 비(중량%/K)가 0.004정도 이하, 좋게는 0.002정도 이하, 더욱 좋게는 0.001 이하, 특히 좋게는 0.0001 이하, 매우 좋게는 실질적으로 0 이 되도록 조제한 것(이하, 수지산류(a2′)라고 한다)을 베이스수지(A)로서 이용함으로써 보이드의 발생량을 바람직하게 저감할 수 있게 된다. 또한 정제처리에 요하는 시간이나 제품가격도 보이드 억제의 효과 발란스를 고려하여 상기 비(중량%/K)는 0.000001 이상, 좋게는 0.00001 이상이면 좋다.

상기 저비분은 상기한 바와 같다. 상기 저비분이 처리 후의 수지산류(a2) 중에 다량으로 존재하고 있으면 보이드가 발생하기 쉽게 되는 경향이 있다.

본 발명에서는 상기 비의 값을 일탈하지 않는 한, 상기 저비분의 함유량(중량%)과 상기 연화점(K)의 수치는 특별히 한정되지 않는다.

상기 비(중량%/K)를 이와 같은 범위로 함으로써 보이드 억제의 효과가 얻어지는 이유는 확실하지 않다. 아마, 수지산류(a2)의 연화점이 높으면 땜납 페이스트내에서 상기 저비분이 운동하기 어려워지기 때문에, 연화점(K)과의 관계에 있어서 저비분의 함유량이 상대적으로 많아도 보이드 억제의 효과가 얻어진다고 생각된다. 한편, 수지산류(a2)의 연화점이 낮으면 땜납 페이스트 내에서 상기 저비분이 운동하기 쉽게 되기 때문에 연화점(K)과의 관계에 있어서 저비분의 함유량이 상대적으로 적어지게 하는 것으로 보이드 억제의 효과가 얻어질 수 있다고 생각된다.

정제수단은 상기(1)~(3)의 수단을 이용할 수 있고, 이들은 조합할 수 있다.

또한 수지산류(a2)는 통상 넓은 연화점 범위를 갖고 있기 때문에 연화점이 높으면 증류계의 점도가 커지게 되고 저비분의 성분은 증류에 의해서는 계외에 배출되기 어렵게 된다. 한편 연화점이 낮으면 증류계의 점도도 작게 되어, 저비분의 성분증류에 의해 계외로 배출되기 쉽게 된다. 따라서 증류시간은 수지산류(a2)의 연화점에 의해 정해진다.

이렇게 하여 얻어지는 수지산류(a2′)는 상기 천연 로진류를 정제한 것이면 산가가 통상 160~190정도, 좋게는 170~180 정도이며, 연화점이 통상 340~450K 정도이다. 또한 상기 천연 로진류의 각종 유도체를 정제한 것이면 산가가 통상 140~400정도, 연화점이 통상 340~480K정도이다.

또한 수지산류(a2)와 수지산류(a2′)는 병용할 수 있다.

수지산류(a2),(a2′)는, 또 각종 공지의 수소첨가처리, 불균화(탈수소화)처리, 산화방지제첨가처리 등에 제공하여도 좋다. 이러한 경우에는 플럭스의 내열성이나 색조가 향상하기 때문에 좋다.

본 발명에서는 베이스수지(A)로서 다음의 것을 병용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 에폭시수지, 아크릴수지, 폴리이미드수지, 폴리아미드수지(나이론수지), 폴리에스테르수지, 폴리아크릴로니트릴수지, 염화비닐수지, 아세트산비닐수지, 폴리올레핀수지, 불소계수지 또는 ABS수지 등의 합성수지; 이소프렌고무, 스티렌부타디엔고무(SBR), 부타디엔고무(BR), 클로로프렌고무 또는 나이론고무 등의 합성고무; 나이론계엘라스토머, 폴리에스테르계엘라스토머 등의 엘라스토머; 상기 수지산류와 모노알코올(예를 들면, 메틸알코올, 에틸알코올, 부틸알코올 등)으로부터 얻어지는 통상 액상의 에스테르 등을 예시할 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 이들은 베이스수지(A)의 합계 고형분 중량에 대하여, 통상 0~20중량% 정도의 범위에서 이용하면 좋다.

본 발명의 플럭스에 있어서 상기 에스테르(a1)(바람직하게는 (a1′))와 수지산류(a2)(바람직하게는 수지산류(a2′))를 병용하는 경우에는, 보이드 억제의 관점에 의해 양자의 합계 고형분 중량이 통상 10~60중량% 정도, 좋게는 6~40중량% 정도, 더욱 좋게는 6~30중량% 인 것이 좋다.

이 경우에 있어서 상기 에스테르(a1)(바람직하게는 에스테르(a1′))와 상기 수지산류(a2)(바람직하게는 수지산류(a2′))와의 합계 고형분량에 점하는 상기 에스테르(a1)(바람지하게는 에스테르(a1′))의 고형분 중량은, 보이드 억제의 관점에서 보아 통상 60~80중량% 정도, 좋게는 70~85중량% 정도, 더욱 좋게는 73~82중량% 이다.

활성제(B)로서는 플럭스에 이용할 수 있는 용제이면 특별히 한정됨이 없이 사용할 수 있다. 구체적으로는 리플로우 처리의 프리히트(preheat)로 활성화하는 유기산계화합물이나 유기아민계화합물로서, 예를 들면 숙신산(succinic acid), 안식향산, 아디프산, 아비에트산, 글루타르산, 팔미트산, 스테아르산, 기산, 아젤라산(azelaic acid), 트리부틸아민, 디옥틸아민 또는 디부틸아민 등을 예시할 수 있다. 또한 리플로우 처리의 메인히트(main heat)로 활성화하는 할로겐화물로서는, 예를 들면 에틸아민염산염, 메틸아민염산염, 에틸아민취소산염, 디에틸아민취소산염, 메틸아민취소산염, 프로펜디올염산염, 아릴아민염산염, 3-아미노-1-프로펜염산염, N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드염산염, O-아니시딘염산염, n-부틸아민염산염, P-아미노페놀염산염 또는 트랜스-2,3-디브로모-2-부텐-1,4-디올 등을 예시할 수 있다. 또한 리플로우 처리의 프리히트로부터 메인히트까지 활성력을 나타내는 화합물로서 예를 들면 제4급암모늄, 라우릴트리메틸암모늄클로라이드, 알킬벤질디메틸암모늄클로라이드 또는 테트라부틸암모늄브로마이드 등을 예시할 수 있다. 이들의 활성제(B)는, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 플럭스에있어서 활성제(B)의 함유량은 통상 0.1~10중량% 정도, 좋게는 0.1~5중량% 정도, 더욱 좋게는 0.1~3중량% 이다. 함유량을 0.1~10중량% 정도로 함으로써, 땜납붙임 특성이 양호하게 되고 또 땜납 페이스트의 보존안정성이나 전기절연성이 향상하는 경향이 있다.

첨가제(C)로서는 각종 공지의 산화방지제, 시소트로픽제(thixotropic agent), 보소츠키(바사츠키) 또는 표면경화 방지제(anti-crusting agent)를 이용할 수 있다. 산화방지제로서는 예를 들면 2,6-디-t-부틸-p-크레졸, 파라-tert-아밀페놀, 2,2′-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀) 등을 예시할 수 있다. 시소트로픽제로서는 예를 들면 케스터오일(castor oil), 경화케스터오일, 밀랍(beeswax), 카르나바왁스, 스테아르산아미드, 히드록시스테아르산 에틸렌비스아미드 등을 예시할 수 있다. 보소츠키(바사츠키) 또는 표면경화 방지제로서는 3-메틸-1-부틴-3-올, 3-메틸-1-펜틴-3-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 2,5-디메틸-3-헥신-2,5-디올, 2,4,7,9 -테트라메틸-5-데신-4,7-디올 및 3,6-디메틸-4-옥틴-3,6-디올 등의 아세틸렌알코올계화합물(특개2000-263281호 공보 참조)를 예시할 수 있다. 또한 「보소츠키(또는 바사츠키)」나 「표면경화」라는 것은, 무연땜납분말이 활성제 등과 반응함으로써 땜납 페이스트의 점도가 변화하거나, 땜납 페이스트의 표면이 가죽을 붙인것 같이 딱딱해지거나, 땜납 페이스트의 점성이 저하하는 것과 같은 현상을 말한다. 이들의 첨가제(C)는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 플럭스에 있어서 첨가제(C)의 함유량은 통상 0.1~10중량% 정도, 좋게는 0.1~5중량% 정도, 더욱 좋게는 0.1~2중량% 이다. 또한 첨가제(C)로서 시소트로픽제를 이용하는 경우에는, 플럭스에 있어서 함유량을 통상 3~20중량% 정도, 좋게는 4~10중량%로 하는 것이 좋다. 함유량을 3~20중량% 정도로 함으로써, 인쇄시에 있어 온도 상승으로 용융된 물질이 표면상으로 흘러 번지는 슬럼프 현상이나 베임, 또는 일부는 인쇄되지 않는 피복결점(coverage defect)등의 발생을 억제할 수 있다. 또한 첨가제(C)로서 아세틸렌알코올계화합물을 이용하는 경우에는 플럭스에 있어서 함유량을 통상 0.1~5중량% 정도, 좋게는 0.5~3중량%로 하는 것이 좋다. 함유량을 0.1~5중량%정도로 하는 것에서, 상기 보소츠키, 표면경화의 억제효과가 충분하게 되는 경향이 있다. 또한 5중량%를 넘으면 새로운 효과는 인정되지 않고, 오히려 땜납붙임 특성이 저하하는 경향이 있다.

용제(D)로서는, 플럭스에 이용하는 각종 공지의 용제를 특히 한정됨이 없이 이용할 수 있다. 구체적으로는 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 헥실글리콜, 옥탄디올, 에틸헥실글리콜, 벤질알코올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올-2-(2-n-부톡시에톡시)에탄올, 테르피네올 등의 알코올류; 안식향산부틸, 아디프산디에에틸, 2-(2-n-부톡시에톡시)에틸아세테이트 등의 에스테르류; 도데칸, 테트라디젠 등의 탄화수소류; N-메틸-2-피로리돈 등의 피로리돈류를 예시할 수 있다. 이들의 용제(D)는 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 또한 무연땜납의 용융온도는 상기한 바와 같이 매우 높기 때문에 이들 중에서도 150~300℃ 정도, 좋게는 220~280℃ 정도의 범위로 비점을 갖는 것이 좋다. 플럭스에 있어 용제(D)의 함유량은 통상 20~85중량%, 좋게는 25~85중량% 정도, 더욱 좋게는 30~80중량%이다. 함유량을 20~85중량%정도로 하면 땜납페이스트의 고점도화에 따른 롤링불량에 의한 인쇄성의 저하나 땜납페이스트의 저점도화에 따른 인쇄시의 번짐등의 슬럼프 현상이나 베임의 발생을 억제하기 쉽게 된다.

본 발명의 플럭스는 베이스수지(A), 활성제(B), 첨가제(C), 용제(D)를 공지수단으로 혼련함으로써 얻을 수 있다. 그때의 조건(온도,압력 등)은 특별히 한정되지 않는다. 혼련수단으로서는 예를 들면 플래너테리밀(planetary mill) 등을 이용할 수 있다.

본 발명의 땜납 페이스트는 상기 플럭스와 각종 공지의 무연땜납 분말을 플래너테리밀 등의 공지 혼합수단으로 혼련하여 이루어지는 크림모양의 조성물이다.

무연땜납분말으로서는, Sn땜납분, Sn-Ag계땜납분, Sn-Cu계땜납분, Sn-Zn계땜납분, Sn-Sb계땜납분을 들 수 있다. 구체적으로는 Sn-Ag땜납분, Sn-Ag-Cu땜납분, Sn-Ag-Bi땜납분, Sn-Ag-Cu-Bi땜납분, Sn-Ag-Cu-In땜납분, Sn-Ag-Cu-S땜납분, 및 Sn-Ag-Cu-Ni-Ge땜납분 등을 열거할 수 있다. 또한 본 발명의 플럭스는 무연땜납 용도를 의도한 것이지만, 상황에 따라서 종래의 연공정땜납 용도로 제공하여도 좋다. 연공정땜납분으로서는 Sn-Pb계땜납분, Sn-Pb-Ag계땜납분, Sn-Pb-Bi계땜납분, In-Pb계땜납분, Pb-Ag계땜납분 등을 예시할 수 있다.

또한 플럭스와 무연땜납분말의 고형분중량비는 통상은 전자:후자가 5:95 ~ 20:80정도, 좋게는 9:91~20:80이 되도록 하면 좋다. 연공정땜납분말의 경우에도 같다. 이렇게 함으로써, 양호한 점성이 얻어지는 경향이 있다.

또한 이러한 범위 내에 있는 한, 상기 첨가제(C)나 용제(D),그외의 첨가물을 임의로 이용할 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

<에스테르(a1′) 및 수지산류(a2′)의 조제>

(조제예 1)

교반장치, 분수기, 질소도입관을 갖춘 반응장치에, 시판 중합로진에스테르 (상품명「펜셀D-160」:아라카와화학공업㈜제, 중합로진과 펜타에리스리톨과의 에스테르; 산가 13, 수산기가 40, 연화점 428K, 분자량 300이하 성분의 함유량이 3.0중량%, 분자량 300이하 성분의 함유량(중량%)/연화점(K)의 값이 0.007)(이하, 에스테르(a1-1)라고 한다)를 집어넣고, 280℃에서 이것을 용융하였다. 다음으로 0.5kPa에서 1시간 감압증류하여 산가 13, 수산기가 41, 연화점이 442K, 분자량 300이하 성분의 함유량이 1.7중량%, 분자량 300이하 성분의 함유량(중량%)/연화점(K)의 값이 0.0038인 에스테르(a1′-1)를 얻었다. 또한 상기 분자량 300이하 성분의 함유량은 GPC분석(장치:도우소㈜제, 상품명:「HLC-8120」, 컬럼: 도우소㈜제,「TSKgel SuperHM-L」을 3개)에 의해 결정하였다. 이들의 성상을 표1에 나타낸다. 또한 조제예2 이후도 같은 측정방법을 이용하여 분석하였다.

(조제예 2)

조제예 1에 있어서 상기 시판 중합로진에스테르를 시판 불균화로진에스테르(상품명「슈퍼 에스테르T-125」: 아라카와화학공업㈜제, 불균화로진과 펜타에리스리톨의 에스테르)(이하, 에스테르(a1-2)라고 한다)로 바꾼 이외는 같은 조건으로 감압증류하여 에스테르(a1′-2)를 얻었다. 성상 등을 표1에 나타낸다.

(조제예 3)

조제예 2에 있어서 감압증류시간을 2시간으로 한 이외는 같게 하여 에스테르(a1′-3)를 얻었다. 성상 등을 표1에 나타낸다.

(조제예 4)

조제예 2에 있어서 감압증류시간을 3시간으로 한 이외는 같게 하여 에스테 르(a1′-4)를 얻었다. 성상 등을 표1에 나타낸다.

(조제예 5)

조제예 4에 있어서 상기 시판 불균화로진에스테르를 시판 로진에스테르(상품명「펜셀AD」: 아라카와화학공업㈜제, 로진과 펜타에리스리톨과의 에스테르)(이하, 에스테르(a1-5)로 한다)로 바꾼 이외는 같게 하여 에스테르(a1′-5)를 얻었다. 성상 등을 표1에 나타낸다.

(조제예 6)

조제예 1에 있어서 상기 시판 중합로진에스테르를 시판 로진에스테르(상품명「파인크리스탈KE-100」: 아라카와화학공업㈜제, 불균화로진과 글리세린의 에스테르)(이하, 에스테르(a1-6)로 한다)로 바꾼 이외는 같게 하여 에스테르(a1′-6)를 얻었다. 성상 등을 표1에 나타낸다.

(조제예 7)

조제예 1에 있어서 상기 시판 중합로진에스테르를 로진에스테르(불균화로진과 글리세린의 에스테르)(이하, 에스테르(a1-7)로 한다)로 바꾼 이외는 같게 하여 에스테르(a1′-7)를 얻었다. 성상 등을 표1에 나타낸다.

(조제예 8)

조제예 1에 있어서 상기 시판 중합로진에스테르를 시판 로진에스테르(상품명「에스테르감RE」:아라카와화학공업㈜제, 불균화로진과 글리세린의 에스테르)(이하, 에스테르(a1-8)로 한다)로 바꾼 이외는 같게 하여 에스테르(a1′-8)를 얻었다. 성상 등을 표1에 나타낸다.

(조제예 9)

조제예 1에 있어서 상기 시판 중합로진에스테르를 로진에스테르(아크릴산부가담색로진(상품명「KE-604」:아라카와화학공업㈜제)와 글리세린의 에스테르)(이하, 에스테르(a1-9)로 한다)로 바꾼 이외는 같게 하여 에스테르(a1′-9)를 얻었다. 성상 등을 표1에 나타낸다.

(조제예 10)

조제예 1과 같은 반응장치에 상기 시판 중국중합로진(이하, 수지산류(a2-1)로 한다)100부를 넣고, 동일한 조건으로 감압증류하여 수지산류(a2′-1)를 얻었다. 성상 등을 표1에 나타낸다.

(조제예 11)

조제예 1과 같은 반응장치에 시판의 딜스-알더 부가물(상품명「KE-604」: 아크릴산 부가담색로진: 아라카와화학공업㈜제)(이하, 수지산류(a2-2)라고 한다)100부를 넣고 동일한 조건으로 감압증류를 행하여 수지산류(a2′-2)를 얻었다. 성상 등을 표1에 나타낸다.

(참조예 1~9)

표1에 기재한 에스테르 또는 수지산류를 그대로 이용하였다.

(표1)

표 중「AV」는 산가, 「OHV」는 수산기값(어느 것도 단위는 mgKOH/g)을 나타낸다.

또한 「(중량%)」는 분자량 300이하 성분의 함유량을, 「(K)」는 수지연화점을 나타낸다.

실시예 1~25 및 비교예 1~4 (기포 보이드, 땜납볼의 평가)

(땜납 페이스트의 조제)

표 2~6에 나타내는 원료배합으로 플럭스를 조제하였다. 이어서 얻어진 플럭 스에 Sn-Ag-Cu계 땜납 금속분 (Sn 96.5중량%, Ag 3중량%, Cu 0.5중량%; 상품명「Sn 96.5/ Ag3/ Cu0.5」, 미쯔이금속광업㈜제)를 가하여(플럭스: 땜납 금속분=1:9의 중량비), 플래너테리밀로 1시간 혼련하여 땜납 페이스트를 조제하였다.

(땜납붙임(범프접합))

범프형성용시험기판(220㎛핏치의 땜납붙임랜드를 갖는 기판)에 상기에서 얻어진 땜납 페이스트를 인쇄하고, 질소 리플로우에 의해 땜납 붙임을 행하고, 이것을 시험편으로 하였다. 인쇄조건은 하기와 같다. 범프직경은 약 100㎛이다.

<인쇄조건>

메탈마스크: 두께70㎛의 레이저 가공품

메탈스퀴지속도: 20mm/초

판분리속도: 0.1mm/초

<리플로우 프로파일>

프리히트: 150~160℃에서 90초

리플로우시의 피크온도: 235℃

리플로우조건: 220℃이상, 약 30초

(기포보이드의 관찰)

얻어진 시험편에 X선을 조사하여, 땜납범프 내에 발생한 기포보이드를 시각화하였다. 접합부수 378개에 대하여 범프직경(100㎛)에 대한 보이드의 직경(㎛)의 평균치(%)를 구하였다.

또한 기포보이드의 평가는 이하의 기준에 의한다.

◎ : 평균치 10%이하

○ : 평균치 10%를 넘어 15%이하

○△ : 평균치15%를 넘어 20%이하

△ : 평균치20%를 넘어 25%이하

△X : 평균치25%를 넘어 30%이하

X : 평균치30%보다 큼

각 표에 있어서 기호의 옆에 붙인「+」는 각 평가의 하한 및 상한의 중간치보다 작은것을 의미하고, 「-」는 해 중간치보다 큰 것을 의미한다.

(땜납볼의 관찰)

또한 상기 기포보이드 관찰용으로 작성한 시험편에 대해서 현미경(제품명 「VH-8000」,㈜키엔스제)을 이용하여 200배의 확대배율로 땜납범프 주변의 땜납볼출현 상황을 확인하였다. 그리고 땜납범프(접합부) 주변에 발생하고 있는 땜납볼의 수를 눈으로 계수하고, 땜납범프 1개당 계수치의 평균치를 구하여 하기 기준에 의해 평가하였다.

○ : 0개

○△ : 1~3개

△ : 3~5개

△X : 6~9개

X : 10개이상

(표2)

표 중, ※1「(잔부)」는 미반응물(수지산 등을 포함)을 말한다. 또한 ※2「기타」로서는 중국제 WW로진(산가 168mgKOH/g정도, 연화점 74℃정도)를 이용하였다. 또한 에스테르(a1-6)의 상단의 숫자는 에스테르화합물 자체(순분)의 값이다.

아래 표에 대해서도 같다.

(표3)

(표4)

(표5)

(표6)

실시예 26~30(공극보이드(voids)의 평가)

(땜납 페이스트의 조제)

플럭스는 표7에 나타내는 원료의 배합으로 조제한 것을 이용하였다. 또한 땜납금속분이나 혼련기계에 대해서는 상기와 같다.

(땜납붙임(다이렉트본딩))

다이렉트본딩용 동(銅)기판(20mm X 30mm의 동박(銅泊)을 표면에 갖는 세라믹판)에, 스크린마스크 및 인쇄용 스퀴지를 이용하여, 상기 땜납 페이스트를 두께 0.15mm가 되도록 스크린 인쇄하여 시험편으로 하였다. 인쇄조건은 하기와 같다.

<리플로우프로파일(공극보이드 관찰용)>

프리히트 : 160~180℃에서 80초

리플로우시의 피크온도 : 240℃, 220℃이상, 약 30초

(공극보이드의 관찰)

얻어진 시험편에 X선을 조사하여, 땜납 접합계면에 발생한 공극보이드를 시각화하였다. 평면전극의 면적(㎟)에 대한 상기 공극보이드의 면적(㎟)의 비율(%)를 구하였다. 또한 평가는 이하의 기준에 의한다.

○: 5%이하

△: 5%를 넘어 10%이하

(표7)

본 발명에 의하면 땜납볼 등의 통상의 땜납붙임 특성을 훼손됨이 없고, 특히 상기 기포보이드나 공극보이드의 발생량을 저감할 수 있는 무연의 땜납용 플럭스를 제공할 수 있다. 또한 본 발명에 관계되는 플럭스를 이용한 땜납 페이스트는 이러한 보이드의 발생이 거의 없고, 현행의 표면실장에 호적하게 이용할 수 있다.

Claims

베이스수지(A)로서 수지산류의 다가알코올 에스테르(a1)를 6~55중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 무연 땜납용 플럭스.
제1항에 있어서, 상기 에스테르(a1)가 분자량 300이하 성분의 함유량(중량%)과 연화점(K)과의 비(중량%/K)가 0.004이하가 되도록 조제된 것인 것을 특징으로 하는 무연 땜납용 플럭스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 에스테르(a1)를 이루는 수지산류가, α,β-불포화 카르복실산류와 수지산류의 딜스-알더 부가물인 것을 특징으로 하는 무연 땜납용 플럭스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 수지(A)로서 수지산류(a2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무연 땜납용 플럭스.
제4항에 있어서, 상기 수지산류(a2)가 분자량 300이하 성분의 함유량(중량%)과 연화점(K)과의 비(중량%/K)가 0.004이하가 되도록 조제된 것인 것을 특징으로 하는 무연 땜납용 플럭스.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 수지산류(a2)가 중합로진류 및/또는 α,β -불포화카르복실산류와 수지산류의 딜스-알더 부가물을 포함하는 것을 특징으로 하는 무연 땜납용 플럭스.
제4항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 에스테르(a1)와 상기 수지산류(a2)와의 합계고형분 중량이 10~60중량%인 것을 특징으로 하는 무연 땜납용 플럭스.
제4항 내지 제7항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 에스테르(a1)와 상기 수지산류(a2)와의 합계고형분 중량에서 차지하는 상기 에스테르(a1)의 고형분 중량이 60~88중량%인 것을 특징으로 하는 무연 땜납용 플럭스.
제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 활성제(B), 첨가제(C) 및 용제(D)를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 무연 땜납용 플럭스.
제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 다가알코올이 2가 이상의 알코올인 것을 특징으로 하는 무연 땜납용 플럭스.
제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 다가알코올이 3가 알코올, 4가 알코올, 또는 3가 및 4가 알코올인 것을 특징으로 하는 무연 땜납용 플럭 스.
제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 다가알코올이 글리세린,펜타에리스리톨, 또는 글리세린 및 펜타에리스리톨인 것을 특징으로 하는 무연 땜납용 플럭스.
제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 무연 땜납용 플럭스와 무연 땜납분말을 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 땜납 페이스트.