KR20120008900A - Flux composition for solder - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 땜납용 플럭스(flux) 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a flux composition for soldering.
일반적으로 인쇄회로기판 등의 납땜공정(soldering)에 있어서, 납땜하고자 하는 금속 상의 오염물질이나 산화물 등 납땜 작업을 방해하는 물질을 제거하고, 납땜시 표면장력을 감소시킴으로써 납땜하고자 하는 금속에 땜납의 확산이 잘 되게 하고, 젖음성(wetting)을 개선하기 위해 기판을 플럭스로 전처리한다.Generally, in soldering of printed circuit boards, diffusion of solder into metals to be soldered by removing contaminants on metals to be soldered or materials that interfere with soldering operations, such as oxides, and reducing surface tension during soldering. This is done and the substrate is pretreated with flux to improve wetting.
상기 전처리에 사용되는 플럭스는 여러 특허에 공지되어 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 특1991-0009382호에서는 타르타산과, 모노-, 디-, 트리-에탄올아민 및 이들의 에탄올아민의 할로겐화 수소산화염으로부터 선택된 것 중의 최소한 하나의 화합물로 이루어지는 활성제를 포함하는 수용성 납땜용 플럭스가 개시되어 있다. 하지만, 상기 수용성 납땜용 플럭스는 용매로서 저탄가의 알칸올, 폴리올 및 에테르 등의 유기용매를 사용함으로 환경친화적이지 않다. 또한 대한민국 공개특허 제2002-0060775호에서는 물, 비산성수지 및 활성제를 포함하는 납땜용 플럭스가 개시되어 있다. 하지만, 상기 납땜용 플럭스는 로진 베이스인 비산성 수지를 포함하기 때문에 잔류물이 발생할 가능성이 높은 단점이 있다.The flux used for such pretreatment is known from several patents. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1991-0009382 includes an active agent comprising tartaric acid and at least one compound selected from mono-, di-, tri-ethanolamines and halogenated hydrogen oxide salts of ethanolamines thereof. Water soluble soldering flux is disclosed. However, the water-soluble soldering flux is not environmentally friendly by using organic solvents such as alkanol, polyol and ether of low carbon as a solvent. In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0060775 discloses a flux for soldering containing water, non-acidic resin, and an activator. However, since the soldering flux contains a non-acidic resin which is a rosin base, there is a high possibility that residues may occur.
따라서, 환경친화적이고 기판 상에 잔류물이 남지 않는 땜남용 플럭스 조성물의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for developing a flux composition for soldering that is environmentally friendly and leaves no residue on the substrate.
본 발명은 환경친화적이고 인체에 무해하며 폭발의 위험성이 없는 납땜 플럭스 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a soldering flux composition that is environmentally friendly, harmless to humans, and free from explosion hazards.
본 발명은 기판에 부착되어 있는 각종 산화물 및 오염물질의 용해성, 제거성, 납땜성 및 납땜의 신뢰성이 우수한 납땜 플럭스 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a soldering flux composition that is excellent in solubility, removal, solderability, and solderability of various oxides and contaminants adhering to a substrate.
본 발명은 (a) 하기 화학식 1로 표시되는 구조단위를 포함하는 수지; (b) 카르복실기를 포함하는 활성화제: 및 (c) 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 납땜 플럭스 조성물을 제공한다:The present invention (a) a resin comprising a structural unit represented by the formula (1); (b) an activator comprising a carboxyl group, and (c) water, wherein a braze flux composition is provided.
<화학식 1><Formula 1>
본 발명의 납땜 플럭스 조성물은 환경친화적이고 인체에 무해하며 폭발의 위험성이 없다. 본 발명의 납땜 플럭스 조성물은 기판에 부착되어 있는 각종 산화물 및 오염물질의 용해성, 제거성, 납땜성 및 납땜의 신뢰성이 우수하다. 또한, 본 발명의 플럭스 조성물은 금속과의 화학반응을 하지 않기 때문에 절연성이 우수하며, 우수한 납땜 신뢰성을 제공한다.The braze flux composition of the present invention is environmentally friendly, harmless to humans and free from explosions. The soldering flux composition of the present invention is excellent in solubility, removal, solderability and solderability of various oxides and contaminants adhering to the substrate. In addition, the flux composition of the present invention is excellent in insulation because it does not undergo chemical reaction with metal, and provides excellent soldering reliability.
도 1은 실시예1의 플럭스 리플로우 프로파일을 나타낸 히타치 주사 현미경 사진이다.
도 2는 비교예1의 플럭스 리플로우 프로파일을 나타낸 히타치 주사 현미경 사진이다.1 is a Hitachi scanning micrograph showing the flux reflow profile of Example 1. FIG.
2 is a Hitachi scanning micrograph showing the flux reflow profile of Comparative Example 1. FIG.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 납땜 플럭스 조성물은 (a) 수지, (b) 활성화제, (c) 물을 포함한다.The braze flux composition of the present invention comprises (a) resin, (b) activator, and (c) water.
본 발명의 납땜 플럭스 조성물에 포함되는 (a) 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 구조단위를 포함한다.(A) resin contained in the braze flux composition of this invention contains the structural unit represented by following formula (1).
<화학식 1><Formula 1>
상기 (a) 수지는 물에 대한 용해성 및 열안정성이 우수하다. 또한 상기 (a) 수지는 질소 분위기 하에서 온도 상승속도를 10℃/min으로 하여 열중량분석기(TGA)에서 중량감소를 측정하면 350℃ 이상에서 중량감소가 나타나기 시작하며 380℃ 부근에서 급격하게 분해가 일어난다. 그러나 분해도중에 가교 부수물을 만들지 않아서 물에 용해되지 않는 잔류물이 생성되지 않는다.The resin (a) is excellent in solubility in water and thermal stability. In addition, when the (a) resin measured the weight loss in a thermogravimetric analyzer (TGA) at a temperature rising rate of 10 ° C./min under a nitrogen atmosphere, the weight loss began to appear at 350 ° C. or higher and rapidly decomposed at around 380 ° C. Happens. However, no crosslinking accompaniment is made during decomposition, resulting in no residue insoluble in water.
상기 (a) 수지는 납땜 플럭스 조성물 총 중량에 대하여 0.1~10중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 0.1~5중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 플럭스 조성물의 내열성 및 전기 절연성을 증가시키고, 적정한 점도로 유지시켜 준다.
The resin (a) is preferably contained in an amount of 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the braze flux composition. When the above-mentioned range is satisfied, the heat resistance and the electrical insulation of the flux composition are increased and maintained at an appropriate viscosity.
본 발명의 납땜 플럭스 조성물에 포함되는 (b) 카르복실기를 포함하는 활성화제는, 분자내 카르복실기를 포함하는 것을 의미하며, 화학적 활성이 약하여 실제 납땜 작업시 젖음성이나 유동성이 다소 저조한 수지의 특성을 보완하기 위하여 사용된다. 또한, 상기 (b) 카르복실기를 포함하는 활성화제는 플럭스가 납땜될 금속 표면으로부터 산화물을 제거할 수 있도록 한다. 또한, 상기 (b) 카르복실기를 포함하는 활성화제는 종래의 전자 산업에 통상적으로 사용되는 아민 하이드로할라이드, 예를 들어 아민 하이드로클로라이드, 아민 하이드로브로마이드와 같은 할라이드 함유 활성제에 비해서는 약산성이고, Cl이나 Br을 함유하지 않으므로 재생 부식 반응을 일으키지 않는다.The activating agent (b) containing a carboxyl group included in the soldering flux composition of the present invention is meant to include an intramolecular carboxyl group, and has a weak chemical activity to compensate for the characteristics of the resin which is somewhat poor in wettability or fluidity during the actual soldering operation. To be used. In addition, the (b) activator comprising a carboxyl group allows the flux to remove oxides from the metal surface to be soldered. In addition, the (b) activator containing a carboxyl group is weakly acidic compared to halide-containing activators such as amine hydrohalides commonly used in the electronic industry, for example, amine hydrochloride, amine hydrobromide, Cl or Br It does not contain and does not cause regenerative corrosion reactions.
상기 (b) 카르복실기를 포함하는 활성화제는 옥살산(oxalic acid), 말론산(malonic acid), 숙신산(succinic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 피메린산(pimeric acid), 수베린산(suberic acid), 아젤레인산(azelaic acid), 세바신산(sebacic acid), 초산(acetic acid), 프로판산(propionic acid), 카프릭산(capric acid), 헵탄산(heptanoic acid), 라우린산(lauric acid), 마이리스틴산(myristic acid), 팔미틴산(palmitic acid), 스테아린산(stearic acid), 아라친산(arachic acid), 비헤인산(behenic acid), 글리콜산(glycolic acid), 젖산(lactic acid), 사과산(malic aicd), 구연산(citric acid) 및 주석산(tartaric acid)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다. 이중에서 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 카프릭산, 헵탄산이 보다 바람직하고, 글루타린산, 아디프산, 헵탄산이 가장 바람직하다.The (b) the activator containing a carboxyl group is oxalic acid (oxalic acid), malonic acid (malonic acid), succinic acid (succinic acid), glutaric acid (glutaric acid), adipic acid (adipic acid), pimeric acid ( pimeric acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, acetic acid, propionic acid, capric acid, heptanoic acid (heptanoic acid), lauric acid, myristic acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachinic acid, arachic acid, behenic acid, glycolic acid (glycolic acid), lactic acid (lactic acid), malic acid (malic aicd), citric acid (citric acid) and tartaric acid (tartaric acid) is one or more selected from the group consisting of. Of these, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, capric acid and heptanoic acid are more preferred, and glutaric acid, adipic acid and heptanoic acid are most preferred.
상기 (b) 카르복실기를 포함하는 활성화제는 플럭스 조성물 총 중량에 대하여, 5~40중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 10~35중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 충분한 플럭스 활성화를 제공할 수 없다. 상술한 범위를 초과하여 포함되면, 광택저하와 과잉의 잔류물을 야기할 수 있으며, 부식성이 증가하여 납땜된 최종 조립체에 악영향을 미칠 수 있다.
The activator containing a carboxyl group (b) is preferably contained in an amount of 5 to 40% by weight, and more preferably in an amount of 10 to 35% by weight, based on the total weight of the flux composition. If included below the above-mentioned range, it may not provide sufficient flux activation. Inclusion in excess of the above-described ranges may cause gloss deterioration and excess residue, and may increase corrosiveness and adversely affect the soldered final assembly.
본 발명의 납땜 플럭스 조성물에 포함되는 (c) 물은 종래의 플럭스 조성물용 용매로 사용되던 이소프로필알코올 등의 휘발성유기화합물(VOC)등이 갖는 대기오염문제 및 별도의 오염방지시설투자 비용 등의 문제를 해결할 수 있으며, 안전측면에서 비인화성, 비폭발성이고, 가격면에서 경쟁력이 있다. 또한, 상기 (c) 물은 땜납의 젖음성 등을 개선시킨다.(C) water contained in the soldering flux composition of the present invention is an air pollution problem of volatile organic compounds (VOC), such as isopropyl alcohol, which is used as a solvent for a flux composition, and a separate pollution prevention facility investment cost. The problem can be solved, it is non-flammable, non-explosive in terms of safety, and competitive in price. In addition, the water (c) improves the wettability of the solder and the like.
상기 (c) 물은 플럭스 조성물 총 중량이 100중량%가 되도록 잔량 포함되는 것이 바람직하다.
The water (c) is preferably included in the remaining amount so that the total weight of the flux composition is 100% by weight.
또한, 본 발명의 플럭스 조성물에는 이 분야에서 통상적으로 사용되고 있는 부식 억제제, 염료, 발포제 및/또는 탈포제, 살생제, 증감제, 기타 수지, 계면활성제, 안정화제 등과 같은 다양한 첨가제가 더 포함될 수 있다.
In addition, the flux composition of the present invention may further include various additives such as corrosion inhibitors, dyes, blowing agents and / or defoamers, biocides, sensitizers, other resins, surfactants, stabilizers, and the like, which are commonly used in the art. .
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are intended to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following examples. The following examples can be appropriately modified and changed by those skilled in the art within the scope of the present invention.
실시예1 내지 7 및 비교예1 및 2: 납땜 플럭스 조성물의 제조Examples 1-7 and Comparative Examples 1 and 2: Preparation of Soldering Flux Compositions
표 1에 제시된 성분을 각각 제시된 양으로 칭량하여 혼용기에 투입하고 25℃에서 2시간 동안 교반하여 로진과 첨가제를 완전히 용해시켜 납땜 플럭스 조성물을 제조하였다.The components shown in Table 1 were each weighed in the amounts shown in the blender and stirred at 25 ° C. for 2 hours to completely dissolve the rosin and the additives to prepare a braze flux composition.
주) PEO(폴리에틸옥사졸린); 상품명: 아쿠아졸(Aquazol), ISP corporation)Note) PEO (polyethyloxazoline); Product name: Aquazol, ISP corporation
G.A.(글리콜산)G.A. (glycolic acid)
M.A.(사과산)M.A. (apple mountain)
T.A.(주석산)T.A.
S.A.(숙신산)S.A. (Succinic acid)
O.A.(옥살산)O.A. (oxalic acid)
PEG-4000(polyethyleneglycol-4000)(상품명, 제조사: 한농화성)PEG-4000 (polyethyleneglycol-4000) (trade name, manufacturer: Hannong Hwaseong)
시험예 1: 플럭스 조성물의 특성 평가Test Example 1 Evaluation of Properties of Flux Composition
1) 범프볼의 리플로우 프로파일 평가1) Evaluate Bump Ball Reflow Profile
실시예1 내지 실시예7 및 비교예1 내지 비교예3의 플럭스 용액을 범플 볼 공정이 진행된 땝납 기판 위에 도포하였다. 그 후 250℃에서 열처리 공정을 거치면서 땜납을 리플로우한 후 기판 위에 남아있는 플럭스 잔류물이 남아있는 기판을 플럭스 잔류물 제거용 세정액에 5분간 침적하였다. 이후, 침적한 기판을 꺼내 스프레이 장비에서 3분간 스프레이 세정공정을 진행하였다. 이때 세정액의 온도는 70℃이며 스프레이 압력은 0.3PMa이었다. 이후 물세정을 한 후 기판 위의 범프볼의 리프로우 프로파일을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하였다. 그 결과를 표2에 표기하였다. 하기 표 2에서 프로파일이 우수한 경우 ◎, 우수한 경우 ○, 보통인 경우 Δ, 불량인 경우는 X로 표시하였다.
The flux solutions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 were applied onto the solder substrate on which the baffle ball process was performed. Thereafter, after reflowing the solder while undergoing a heat treatment at 250 ° C., the substrate in which the flux residue remaining on the substrate remained was immersed in the flux residue removal cleaning solution for 5 minutes. Thereafter, the deposited substrate was taken out and the spray cleaning process was performed for 3 minutes by the spray equipment. At this time, the temperature of the cleaning liquid was 70 ℃ and the spray pressure was 0.3PMa. After washing with water, the leaf profile of the bump balls on the substrate was observed by scanning electron microscopy (SEM). The results are shown in Table 2. In Table 2, when the profile is excellent, ◎, excellent ○, normal Δ, and poor, it is represented by X.
2) 플럭스의 구리 및 알루미늄 부식성 평가2) Copper and aluminum corrosiveness evaluation of flux
먼저 구리 또는 알루미늄 단일막이 각각 형성된 실리콘 기판을 실시예1 내지 실시예7 및 비교예1 내지 비교예3의 플럭스 조성물에 10분간 침적시켰다0. 이때 플럭스 조성물의 온도는 70℃이며 구리 막의 두께를 침적 이전 및 이후에 측정하고, 구리 또는 알루미늄 막의 부식정도를 구리 또는 알루미늄막의 두께 변화로부터 계산하여 측정하였다. 그 결과를 표 2에 기재하였다.First, silicon substrates each having a copper or aluminum single film formed thereon were deposited on the flux compositions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 for 10 minutes. At this time, the temperature of the flux composition was 70 ℃ and the thickness of the copper film was measured before and after deposition, and the degree of corrosion of the copper or aluminum film was calculated by calculating from the thickness change of the copper or aluminum film. The results are shown in Table 2.
하기 표 2에서 구리가 부식되지 않았을 경우 ◎, 구리가 10% 미만으로 부식되었을 경우 ○, 구리가 10~50%로 부식되었을 경우 Δ, 구리가 50%을 초과하여 부식되었을 경우는 X로 표시하였다.In Table 2, when copper is not corroded, ◎, copper is corroded to less than 10%, Δ when copper is corroded to 10 to 50%, and when copper is corroded to more than 50%, X is indicated. .
상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예1 내지 실시예 7은 플럭스 리플로우 프로파일과, 구리의 부식성이 모두 우수한 것을 알 수 있다. 반면에, 비교예1 내지 3은 플럭스 리플로우 프로파일과, 구리의 부식성이 모두 우수하지 못함을 알 수 있다.Referring to Table 2, it can be seen that Examples 1 to 7 according to the present invention are excellent in both the flux reflow profile and the corrosion of copper. On the other hand, Comparative Examples 1 to 3 it can be seen that both the flux reflow profile and the corrosion of copper is not excellent.
한편, 도 1은 실시예1의 플럭스 리플로우 프로파일을 나타낸 히타치 주사 현미경 사진이다. 도 2는 비교예1의 플럭스 리플로우 프로파일을 나타낸 히타치 주사 현미경 사진이다.1 is a Hitachi scanning micrograph showing the flux reflow profile of Example 1. FIG. 2 is a Hitachi scanning micrograph showing the flux reflow profile of Comparative Example 1. FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예1의 경우, 플럭스가 둥그런 구형형상이나, 비교예1의 경우, 둥그런 구형이 되지 않고, 찌그러져있고 구형의 옆면에 흠집이 나있다.1 and 2, in Example 1, the flux is round spherical shape, while in Comparative Example 1, the flux is not round spherical but is crushed and scratches are formed on the sides of the spherical shape.
Claims (3)
(b) 카르복실기를 포함하는 활성화제: 및
(c) 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 납땜 플럭스 조성물:
<화학식 1>
(b) an activator comprising a carboxyl group: and
(c) a braze flux composition comprising water:
<Formula 1>
상기 납땜 플럭스 조성물 총 중량에 대하여,
상기 (a) 수지 0.1~10 중량%;
상기 (b) 카르복실기를 포함하는 활성화제 5~40 중량%; 및
상기 (c) 물 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 납땜 플럭스 조성물.The method according to claim 1,
With respect to the total weight of the braze flux composition,
0.1 to 10% by weight of the (a) resin;
(B) 5 to 40% by weight of an activator including a carboxyl group; And
(C) a solder flux composition comprising the remaining amount of water.
상기 (b) 카르복실기를 포함하는 활성화제는 옥살산(oxalic acid), 말론산(malonic acid), 숙신산(succinic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 피메린산(pimeric acid), 수베린산(suberic acid), 아젤레인산(azelaic acid), 세바신산(sebacic acid), 초산(acetic acid), 프로판산(propionic acid), 카프릭산(capric acid), 헵탄산(heptanoic acid), 라우린산(lauric acid), 마이리스틴산(myristic acid), 팔미틴산(palmitic acid), 스테아린산(stearic acid), 아라친산(arachic acid), 비헤인산(behenic acid), 글리콜산(glycolic acid), 젖산(lactic acid), 사과산(malic aicd), 구연산(citric acid) 및 주석산(tartaric acid)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 납땜 플러스 조성물.
The method according to claim 1,
The (b) activator containing a carboxyl group is oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimeric acid ( pimeric acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, acetic acid, propionic acid, capric acid, heptanoic acid (heptanoic acid), lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachiic acid, arachic acid, behenic acid, glycolic acid (Glycolic acid), lactic acid (lactic acid), malic acid (malic aicd), citric acid (citric acid) and tartaric acid (tartaric acid), the soldering plus composition, characterized in that one or two or more selected from the group consisting of.
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- 2010-07-21 KR KR1020100070248A patent/KR101671525B1/en active IP Right Grant
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Also Published As
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