KR20140099950A - 플럭스가 함유된 솔더용 플럭스 및 플럭스가 함유된 솔더 - Google Patents
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Abstract
플럭스 잔사에 연성을 갖게 하고, 또한, 솔더링의 공법에 의하지 않고 사용하는 것이 가능한 플럭스가 함유된 솔더용 플럭스를 제공한다. 로진과, 플럭스의 용융 점도의 상승을 억제함과 함께, 솔더링에 의한 가열 후의 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하는 고분자 화합물과, 플럭스의 용융 점도의 상승을 억제함과 함께, 솔더링에 의한 가열 후의 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하는 고분자 화합물과의 조합으로, 솔더링에 의한 가열 시에 용융된 솔더의 표면을 플럭스로 피복시키는 할로겐화물을 포함하는 플럭스가 함유된 솔더용 플럭스이다.
Description
본 발명은 플럭스가 함유된 솔더에 사용되는 플럭스 및 플럭스가 함유된 솔더에 관한 것이다.
전자 부품이 실장되는 프린트 기판 등의 기판에서는, 전자 부품의 핀 등의 단자에 맞추어 전극이 형성되어 있다. 전자 부품과 기판의 고정 및 전기적 접속은, 솔더링에 의해 행해진다. 이와 같은 기판에서는, 전자 부품의 단자와 기판의 전극의 솔더링부에서, 직류 전압이 가해지는 전극간에 물방울이 부착되면, 이온 마이그레이션(일렉트로케미컬 마이그레이션)이 발생할 가능성이 있다.
이온 마이그레이션(이하, 마이그레이션이라고 칭함)이라 함은, 직류 전압이 가해지는 전극간에서, 양극으로부터 용출된 금속 이온이 음극에서 전자를 수수하고, 음극으로부터 환원된 금속이 성장하고, 양극까지 연장된 환원 금속에 의해, 양극이 쇼트하는 현상이다. 이와 같이, 물방울 등의 부착으로 마이그레이션이 발생하면, 전극간에서 쇼트가 발생하므로, 기판으로서의 기능이 상실된다.
일반적으로, 솔더링에 사용되는 플럭스는, 솔더가 용해되는 온도에서, 솔더 및 솔더링 대상의 금속 표면에 존재하는 금속 산화물을 화학적으로 제거하고, 양자의 경계에서 금속 원소의 이동을 가능하게 하는 효능을 갖고, 플럭스를 사용함으로써, 솔더와 모재 사이에 금속간 화합물을 형성시켜, 견고한 접합이 얻어지게 된다.
플럭스가 함유된 솔더는, 선 형상의 솔더에 플럭스가 밀봉된 재료이고, 솔더 인두 또는 레이저 등으로 솔더를 용융시켜 솔더링이 행해진다.
플럭스에는, 솔더링의 가열에 의해 분해, 증발되지 않는 성분도 포함되고, 솔더링 후에 플럭스 잔사로서 솔더링부의 주변에 잔류한다. 플럭스에 주성분으로서 포함되는 로진(송진)에는 발수성이 있기 때문에, 로진을 주성분으로 하는 플럭스 잔사가 솔더링부에 형성되어 있으면, 플럭스 잔사 상에 물방울이 부착되어도, 로진의 발수 효과에 의해 즉시 마이그레이션이 발생하는 일은 없다.
단, 플럭스 잔사에 크랙이 발생하면, 크랙으로부터 수분이 솔더링부에 침입하여, 마이그레이션의 발생의 요인으로 된다. 특히, 진동이 가해지는 환경하, 또는, 온도 변화가 심한 환경하에서는, 플럭스 잔사에 크랙이 발생하기 쉽다.
도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d는, 크랙의 발생에 의한 마이그레이션의 발생 과정을 도시하는 설명도이다. 도 1a는, 기판(1)에 형성된 전극(10)에 솔더링에 의해 솔더(2)가 접합된 솔더링부(20)가 플럭스 잔사(3)로 피복된 상태를 모식적으로 도시한다.
도 1b에 도시한 바와 같이, 소정의 고온하와 저온하에 노출되는 온도 사이클 등에서, 플럭스 잔사(3)에 크랙(30)이 발생한 솔더링부(20)에, 물방울이 부착되면, 도 1c에 도시한 바와 같이, 크랙(30)이 수로로 되어, 솔더링부(20)에 물(4)이 침입한다.
크랙(30)이 솔더(2)까지 도달하여, 직류 전압이 가해지는 전극(10-10) 사이에 물방울이 부착되면, 도 1d에 도시한 바와 같이, 직류 전압이 가해지는 전극(10-10) 사이에서 마이그레이션이 발생한다. 즉, 양극으로부터 용출된 금속 이온이 음극에서 전자를 수수하고, 음극으로부터 환원된 금속이 성장하고, 양극까지 연장된 환원 금속(40)에 의해, 양극이 쇼트한다.
또한, 플럭스 잔사는, 솔더링 중에 솔더링부의 표면에 확산된 플럭스가 경화됨으로써 형성되지만, 플럭스가 솔더링부의 표면 전체에 확산되지 않아, 플럭스 잔사에 의해 솔더링부가 덮이는 부위와 덮이지 않는 부위가 발생하는 경우가 있다. 솔더링부가 플럭스 잔사로 덮여 있지 않은 부위에서는, 상술한 마이그레이션의 발생 요인으로 된다.
또한, 솔더링 중에, 솔더링부의 표면이 플럭스로 피복되지 않으면, 솔더 인두를 사용한 솔더링 시에 솔더의 끊김성이 악화된다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c와, 도 3a, 도 3b 및 도 3c는, 솔더의 끊김성의 개요를 도시하는 설명도로, 도 2a, 도 2b 및 도 2c에서는, 솔더의 끊김성이 좋은 사상에 대해 설명하고, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에서는, 솔더의 끊김성이 나쁜 사상에 대해 설명하고 있다.
솔더의 끊김성이 과제로 되는 솔더링부의 개요에 대해 설명하면 솔더링부(5)는 본 예에서는, 기판(50)의 일면인 표면에, 기판(50)을 관통한 스루홀(51)에 대응하여 랜드(52)가 형성되고, 랜드(52)에 도시하지 않은 전자 부품의 핀(6)이 삽입된 형태이다. 기판(50)은 도시하지 않은 전자 부품의 핀(6)의 배치에 맞추어, 복수의 스루홀(51) 및 랜드(52)가 병렬되고, 솔더링부(5)가 일렬로 배열되는 배치로 되어 있다.
가열 수단인 솔더 인두(7)는 핀(6)이 통과할 수 있는 홈(70)이 선단부에 형성되고, 솔더 인두(7)를 도 2a, 도 2b 및 도 2c와, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 도시한 바와 같이, 핀(6)의 배치를 따라 화살표 a 방향으로 이동시킴으로써, 복수의 솔더링부(5)에 연속해서 솔더링이 행해진다.
먼저, 솔더의 끊김성이 좋은 사상에 대해, 도 2a, 도 2b 및 도 2c를 참조하여 설명하면 가열된 솔더 인두(7)를 도 2a에 도시한 바와 같이 화살표 a 방향으로 이동시키고, 솔더 인두(7)가 솔더링 대상의 핀(6)을 통과함으로써, 플럭스가 함유된 솔더(8)가 용융되고, 용융된 솔더에 의해 랜드(52)와 핀(6)이 접합된다.
플럭스가 함유된 솔더(8)에 밀봉된 플럭스에는, 솔더링의 가열에 의해 분해, 증발되지 않는 성분이 포함되고, 솔더링 중에 용융된 솔더(80)의 표면이, 플럭스(81)에 의해 피복된다.
끊김성이 좋은 솔더에서는, 가열된 솔더 인두(7)를 도 2a에 도시한 바와 같이 화살표 a 방향으로 이동시키면, 도 2b에 도시한 바와 같이, 솔더링 중에 솔더(80)의 표면 전체가 플럭스(81)로 피복되어, 솔더(80)의 표면의 산화가 방지된다.
솔더링 중에 있어서의 솔더(80)의 표면의 산화가 억제됨으로써, 가열된 솔더 인두(7)를 이동시켜 복수의 솔더링부(5)에 연속해서 솔더링을 행하는 동작에 의해, 솔더링부(5)로부터 이격되는 솔더 인두(7)에 추종하는 솔더(80a)와, 솔더링부(5)에 머무르는 솔더(80b)의 절단을 저해하는 요인이 배제된다.
이에 의해, 도 2c에 도시한 바와 같이, 솔더링이 행해진 솔더링부(5)로부터 이격되는 솔더 인두(7)의 움직임으로, 솔더 인두(7)에 추종하는 솔더(80a)와, 솔더링부(5)에 머무르는 솔더(80b)가 용이하게 절단되고, 소위 솔더의 끊김성이 향상되어, 인접하는 솔더링부(5)의 사이에서 솔더(80)가 연결되는 브릿지의 발생이 억제된다.
끊김성이 나쁜 솔더에서는, 가열된 솔더 인두(7)를 도 3a에 도시한 바와 같이 화살표 a 방향으로 이동시키면, 도 3b에 도시한 바와 같이, 솔더링 중에 솔더(80)의 표면 전체가 플럭스(81)로 피복되지 않고, 솔더(80)의 표면의 플럭스(81)로 피복되지 않는 부위가 산화되어 산화 피막(82)이 형성된다.
용융되어 있는 솔더(80)의 표면에 형성된 산화 피막(82)은 가열된 솔더 인두(7)를 이동시켜 복수의 솔더링부(5)에 연속해서 솔더링을 행하는 동작에 있어서, 솔더링이 행해진 솔더링부(5)로부터 이격되는 솔더 인두(7)의 움직임으로는, 절단되기 어렵다.
이에 의해, 도 3c에 도시한 바와 같이, 솔더링부(5)로부터 이격되는 솔더 인두(7)에 추종하는 솔더(80a)와, 솔더링부(5)에 머무르는 솔더(80b)가 절단되기 어려워져, 인접하는 솔더링부(5)의 사이에서 연결되는 브릿지(83)가 발생하기 쉬워진다.
마이그레이션의 발생을 억제하기 위해, 플럭스 잔사에 크랙을 발생시키지 않도록 하는 기술이 제안되어 있고, 플럭스 잔사에 크랙을 발생시키지 않는 기술로서, 플럭스 잔사가 연성을 갖도록 하는 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에 기재된 플럭스는, 솔더 페이스트에 사용되는 것으로, 솔더링이 리플로우로 등에서 행해지므로, 솔더링에서 솔더 인두가 사용되는 경우에 있어서 과제로 되는 솔더의 끊김성에 대해 고려할 필요는 없다. 한편, 플럭스가 함유된 솔더는, 솔더 인두에 의한 솔더링 이외에, 레이저에 의한 솔더링에도 사용되고, 플럭스가 함유된 솔더에 사용되는 플럭스에서는, 솔더 인두에 의한 솔더링에서의 끊김성 외에, 레이저에 의한 솔더링에서, 레이저에 의한 급가열이 원인으로 생각되는 플럭스의 비산 등에 대해서도 고려할 필요가 있다.
또한, 솔더 페이스트에 사용되는 플럭스는 페이스트 상태이고, 플럭스를 페이스트 상태로 하기 위해 용제가 첨가되어 있는 것에 대해, 플럭스가 함유된 솔더에 사용되는 플럭스는 고체이므로, 솔더 페이스트용의 플럭스를, 플럭스가 함유된 솔더용의 플럭스로서 그대로 사용할 수는 없다.
본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하고, 또한, 솔더 인두를 사용한 솔더링 시에 있어서의 솔더의 끊김성을 향상시킴과 함께, 레이저를 사용한 솔더링 시에는, 레이저에 의한 급가열에 의해서도 플럭스의 비산을 억제하여, 솔더링의 공법에 의하지 않고 사용하는 것이 가능한 플럭스가 함유된 솔더용 플럭스 및 플럭스가 함유된 솔더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 고분자 화합물의 첨가에 의해 플럭스 잔사에 연성을 갖게 할 수 있는 것을 발견하였다. 또한, 플럭스 잔사에 연성을 갖게 함과 함께, 플럭스의 용융 점도의 상승을 억제한 고분자 화합물과, 할로겐화물의 조합으로, 솔더 인두를 사용한 솔더링에서는, 솔더의 끊김성을 향상시키고, 레이저를 사용한 솔더링에서는, 레이저에 의한 급가열에 의해서도 플럭스의 비산을 억제할 수 있는 것을 발견하였다.
본 발명은 로진과, 플럭스의 용융 점도의 상승을 억제함과 함께, 솔더링에 의한 가열 후의 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하는 고분자 화합물과, 플럭스의 용융 점도의 상승을 억제함과 함께, 솔더링에 의한 가열 후의 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하는 고분자 화합물과의 조합으로, 솔더링에 의한 가열 시에 용융된 솔더의 표면을 플럭스로 피복시키는 할로겐화물을 포함하는 플럭스가 함유된 솔더용 플럭스이다.
고분자 화합물은, 폴리에틸렌 왁스, 폴리올레핀계 수지, 에틸렌아크릴산 코폴리머, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합물, 폴리프로필렌, 폴리이소프로필렌, 폴리부타디엔, 아크릴 수지 중 어느 하나, 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다.
또한, 할로겐화물은, 2,2,2-트리브로모에탄올, 테트라브로모에탄, 테트라브로모부탄, 디브로모프로판올, n-2,3디브로모-2부탄-1,4디올, tra-2,3디브로모-2부텐-1,4디올, 트리스(2,3디브로모프로필)이소시아누레이트 중 어느 하나, 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다.
또한, 할로겐화물이, 2중량％ 이상 4중량％ 이하로 포함되고, 고분자 화합물이, 40중량％ 이상 60중량％ 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 선 형상의 솔더에 플럭스가 밀봉된 플럭스가 함유된 솔더이며, 플럭스는, 로진과, 플럭스의 용융 점도의 상승을 억제함과 함께, 솔더링에 의한 가열 후의 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하는 고분자 화합물과, 플럭스의 용융 점도의 상승을 억제함과 함께, 솔더링에 의한 가열 후의 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하는 고분자 화합물과의 조합으로, 솔더링에 의한 가열 시에 용융된 솔더의 표면을 플럭스로 피복시키는 할로겐화물을 포함하는 플럭스가 함유된 솔더이다.
본 발명에서는, 플럭스 잔사가 연성을 가짐으로써, 온도 변화가 심한 환경하, 진동이 가해지는 환경하에서 사용되어도, 플럭스 잔사의 크랙의 발생이 억제된다. 이에 의해, 솔더링부에의 수분의 침입이 방지되어, 마이그레이션의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하고, 또한, 플럭스의 용융 점도의 상승이 억제되는 고분자 화합물과, 할로겐화물의 조합에 의해, 솔더링 중의 용융된 솔더 표면의 전체가 플럭스로 피복된다. 이에 의해, 가열 수단으로서 솔더 인두를 사용한 솔더링에서는, 솔더링이 행해진 솔더링부로부터 이격되는 솔더 인두의 움직임에서, 솔더 인두에 추종하는 솔더와, 솔더링부에 머무르는 솔더가 용이하게 절단되고, 솔더의 끊김성이 향상되어, 인접하는 솔더링부의 사이에서 솔더가 연결되는 브릿지의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 고분자 화합물과 할로겐화물의 조합에 의해, 가열 수단으로서 레이저를 사용한 솔더링에서는, 레이저에 의한 급가열에 의해서도 플럭스의 비산을 억제할 수 있다.
도 1a는 크랙의 발생에 의한 마이그레이션의 발생 과정을 도시하는 설명도이다.
도 1b는 크랙의 발생에 의한 마이그레이션의 발생 과정을 도시하는 설명도이다.
도 1c는 크랙의 발생에 의한 마이그레이션의 발생 과정을 도시하는 설명도이다.
도 1d는 크랙의 발생에 의한 마이그레이션의 발생 과정을 도시하는 설명도이다.
도 2a는 솔더의 끊김성의 개요를 도시하는 설명도이다.
도 2b는 솔더의 끊김성의 개요를 도시하는 설명도이다.
도 2c는 솔더의 끊김성의 개요를 도시하는 설명도이다.
도 3a는 솔더의 끊김성의 개요를 도시하는 설명도이다.
도 3b는 솔더의 끊김성의 개요를 도시하는 설명도이다.
도 3c는 솔더의 끊김성의 개요를 도시하는 설명도이다.
도 1b는 크랙의 발생에 의한 마이그레이션의 발생 과정을 도시하는 설명도이다.
도 1c는 크랙의 발생에 의한 마이그레이션의 발생 과정을 도시하는 설명도이다.
도 1d는 크랙의 발생에 의한 마이그레이션의 발생 과정을 도시하는 설명도이다.
도 2a는 솔더의 끊김성의 개요를 도시하는 설명도이다.
도 2b는 솔더의 끊김성의 개요를 도시하는 설명도이다.
도 2c는 솔더의 끊김성의 개요를 도시하는 설명도이다.
도 3a는 솔더의 끊김성의 개요를 도시하는 설명도이다.
도 3b는 솔더의 끊김성의 개요를 도시하는 설명도이다.
도 3c는 솔더의 끊김성의 개요를 도시하는 설명도이다.
본 실시 형태의 플럭스가 함유된 솔더용 플럭스는, 로진과, 플럭스의 용융 점도의 상승을 억제함과 함께, 솔더링에 의한 가열 후의 플럭스 잔사에 연성을 부여하는 고분자 화합물과, 플럭스의 용융 점도의 상승을 억제함과 함께, 솔더링에 의한 가열 후의 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하는 상술한 고분자 화합물과의 조합에 의해, 솔더링에 의한 가열 시에 용융된 솔더의 표면을 플럭스로 피복시키는 할로겐화물을 포함한다.
고분자 화합물로서는, 폴리에틸렌 왁스, 폴리올레핀계 수지, 에틸렌아크릴산 코폴리머, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합물, 폴리프로필렌, 폴리이소프로필렌, 폴리부타디엔, 아크릴 수지 중 어느 하나, 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다.
할로겐화물로서는, 2,2,2-트리브로모에탄올, 테트라브로모에탄, 테트라브로모부탄, 디브로모프로판올, n-2,3디브로모-2부탄-1,4디올, tra-2,3디브로모-2부텐-1,4디올, 트리스(2,3디브로모프로필)이소시아누레이트 중 어느 하나, 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 발수성을 갖는 로진을 주성분으로 한 플럭스 잔사가 솔더링부에 형성되어 있으면, 플럭스 잔사 상에 물방울이 부착되어도, 로진의 발수 효과에 의해 즉시 마이그레이션이 발생하는 일은 없다.
플럭스에 소정의 조합으로 소정량의 고분자 화합물과 할로겐화물을 첨가한 본 실시 형태의 플럭스가 함유된 솔더에서는, 고분자 화합물의 첨가에 의해, 솔더링부의 표면에 형성되는 플럭스 잔사가 연성을 가지며, 온도 사이클, 또는 진동 등에 의한 크랙의 발생이 억제되어, 물방울과 금속의 접촉이 저해되어, 마이그레이션의 발생이 억제된다.
또한, 활성제로서 기능하는 할로겐화물과, 플럭스의 용융 점도의 상승을 억제함과 함께, 솔더링에 의한 가열 후의 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하는 고분자 화합물과의 조합에 의해, 솔더링 중에 솔더링하고자 하는 모재에 플럭스가 확산됨으로써, 솔더링 중의 솔더의 표면 전체가 플럭스로 피복되어, 솔더 표면의 산화가 방지된다.
솔더 표면의 산화가 억제됨으로써, 가열 수단인 솔더 인두에 의한 가열로 솔더를 용융시켜 솔더링을 행하는 동작에서, 솔더링부로부터 이격되는 솔더 인두의 움직임에 대해 솔더링부로부터 이격되는 솔더 인두에 추종하는 솔더와, 솔더링부에 머무르는 솔더가 용이하게 절단되고, 인접하는 솔더링부의 사이에서 솔더가 연결되는 브릿지의 발생이 억제된다. 또한, 고분자 화합물과 할로겐화물의 조합에 의해, 가열 수단인 레이저에 의한 가열로 솔더를 용융시켜 솔더링을 행하는 동작에서는, 레이저에 의한 급가열에 의해서도 플럭스의 비산이 억제된다.
여기서, 고분자 화합물을 첨가하는 양에 의해, 플럭스의 성상이 변화되고, 예를 들어 폴리에틸렌 왁스의 첨가량이 적으면, 플럭스의 용융 점도가 높아져, 플럭스의 유동성이 악화된다. 이에 대해, 폴리에틸렌 왁스의 첨가량을 증가시키면, 플럭스의 유동성의 악화는 억제되지만, 솔더링하고자 하는 모재 표면의 산화막을 충분히 제거할 수 없게 되어, 습윤성이 저하된다.
한편, 에틸렌아크릴산 코폴리머의 첨가량이 적으면, 습윤성이 저하되고, 에틸렌아크릴산 코폴리머의 첨가량을 증가시키면, 습윤성은 향상되지만, 플럭스의 유동성이 악화된다.
이와 같이, 첨가하는 고분자 화합물의 성분 및 첨가량의 대소에 의해, 플럭스의 성질이 변화되므로, 고분자 화합물의 첨가에 의해 플럭스 잔사에 연성을 부여함과 함께, 솔더링 시에 플럭스에 요구되는 산화막 제거 등의 기능을 확보하고, 또한, 할로겐화물과의 조합을 고려하여 고분자 화합물이 선택되고, 고분자 화합물의 첨가량은, 중량％로 40％ 이상 60％ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 할로겐화물의 첨가량이 적으면, 솔더의 끊김성이 악화되지만, 할로겐화물의 첨가량을 증가시키면, 부식이 발생한다. 이로 인해, 할로겐화물의 첨가량은, 중량％로 2％ 이상 4％ 이하, 바람직하게는 1.4％ 이상 1.9％ 이하인 것이 바람직하다.
실시예
<할로겐화물의 첨가량에 대해>
이하의 표 1에 나타내는 조성으로 실시예와 비교예의 플럭스를 조합하고, 실시예와 비교예의 플럭스를 사용하여 선 솔더를 작성하였다. 또한, 표 1에 있어서의 조성율은 중량％이다. 그리고, 고분자 화합물과 할로겐화물의 첨가의 유무 및 첨가량에 의한 솔더의 끊김성 및 부식성에 대해 평가하였다.
솔더의 끊김성은, 병렬된 복수의 솔더링부, 본 예에서는 병렬된 20개의 핀에 대기 중에서 연속해서 리니어 솔더로 솔더링을 행하였을 때의 브릿지의 수로 평가하였다. 부식성은, 동판 부식 시험으로 평가하였다.
표 1에 있어서의 솔더의 끊김성의 평가에서는, 브릿지의 수가 0인 경우를 「○」, 브릿지의 수가 2∼10개소인 경우를 「△」, 브릿지의 수가 10 이상인 경우를 「×」라고 평가하였다. 또한, 표 1에 있어서의 부식성의 평가에서는, 부식이 보이지 않는 경우를 「○」, 약간의 부식이 보이는 경우를 「△」, 부식이 보였던 경우를 「×」라고 평가하였다.
표 1에 나타내는 바와 같이, 고분자 화합물을 첨가하고, 할로겐화물을 첨가하지 않는 비교예 1의 플럭스에서는, 솔더의 끊김성이 나빠, 브릿지의 발생이 많이 보였다. 또한, 부식의 발생도 보였다.
비교예 2∼6의 플럭스에서는, 고분자 화합물을 첨가하지 않고, 할로겐화물의 첨가량을 변화시켜 솔더의 끊김성 및 부식성에 대해 평가하였다. 본 예에서는, 할로겐화물의 첨가량을 1∼5％의 사이에서 단계적으로 1％씩 바꾸어 평가를 행하였다.
할로겐화물을 첨가하고, 고분자 화합물을 첨가하지 않는 비교예 2∼6의 플럭스에서는, 할로겐화물의 첨가량의 증가에 수반되어, 브릿지의 수가 저하되는 경향이 보였다. 그러나, 할로겐화물의 첨가량이 증가하면, 부식이 발생하는 경향이 있는 것을 알 수 있었다.
비교예 7∼20의 플럭스에서는, 이상의 비교예의 평가를 참조로, 고분자 화합물을 첨가함과 함께, 할로겐화물의 첨가량을 1％ 또는 5％로 하여 평가를 행하였다. 비교예 7∼20의 플럭스에서는, 할로겐화물의 첨가량이 1％이면, 부식은 보이지 않지만, 브릿지의 발생이 보이고, 할로겐화물의 첨가량이 5％이면, 브릿지의 발생은 보이지 않지만 부식이 보였다. 또한, 고분자 화합물의 첨가로, 플럭스 잔사에 연성이 부여되고, 할로겐화물의 첨가로, 플럭스 잔사에의 연성의 부여가 저해되지 않는 것을 알 수 있었다.
이상으로부터, 고분자 화합물의 첨가와, 할로겐화물의 첨가량의 대소로, 솔더의 끊김성을 향상시키고, 또한, 부식의 발생이 억제되는 범위가 있는 것을 알 수 있었다.
따라서, 실시예 1∼실시예 21의 플럭스에서는, 고분자 화합물을 첨가함과 함께, 할로겐화물의 첨가량을 2∼4％의 사이에서 단계적으로 1％씩 바꾸어 평가를 행하였다. 실시예 1∼실시예 21의 플럭스에서는, 모두 브릿지의 발생은 보이지 않고, 또한, 부식의 발생도 보이지 않았다.
<고분자 화합물의 첨가량에 대해>
이하의 표 2에 나타내는 조성으로 실시예와 비교예의 플럭스를 조합하고, 실시예와 비교예의 플럭스를 사용하여 선 솔더를 작성하였다. 표 2에 있어서의 조성율은 중량％이다. 그리고, 상술한 할로겐화물의 첨가량을 일정하게 하여, 고분자 화합물의 첨가량의 유무 및 첨가량에 의한 플럭스 잔사의 경도, 플럭스 잔사의 깨짐성을 평가하였다. 또한, 솔더 인두에 의한 솔더링뿐만 아니라, 레이저에 의한 솔더링에 적용하기 위해, 레이저 솔더링에 의한 플럭스의 비산 및 레이저 솔더링에 의한 스루홀(TH) 상승의 불량의 유무에 대해 평가하였다.
플럭스 잔사의 경도는, 플럭스가 함유된 솔더를 동판 상에서 5초간 확산되게 하여 플럭스 잔사를 형성하고, 1시간 상온에 보관한 후, 플럭스 잔사의 경도를 JIS-K5400의 연필 긁기법으로 측정하였다. 연필 긁기법에 있어서의 경도는, 연필의 심의 경도로 평가되고, 표 2에 있어서의 플럭스 잔사의 경도의 평가에서는, 플럭스 잔사의 경도가 5B 이상인 경우를 「○」, 플럭스 잔사의 경도가 5B 미만인 경우를 「×」라고 평가하였다.
플럭스 잔사의 경도에 관련하여, 냉열 사이클에서의 플럭스 잔사의 깨짐성은, 동판 상에 형성된 플럭스 잔사를, -30℃와 ＋110℃에서 각각 30분씩 유지하는 처리를 반복하는 시험을 200사이클 행하였을 때의 플럭스 잔사의 깨짐성을 평가하였다. 표 2에 있어서의 플럭스 잔사의 깨짐성의 평가에서는, 균열의 발생이 보이지 않는 경우를 「○」, 일부에 균열의 발생이 보였던 경우를 「△」, 전체적으로 균열의 발생이 보였던 경우를 「×」라고 평가하였다.
고분자 화합물의 첨가량을 정하는 다른 평가로서, 레이저 솔더링에 의한 비산수는, 병렬된 복수의 솔더링부, 본 예에서는 병렬된 20개의 핀에 레이저 솔더로 솔더링을 행하였을 때에 발생하는 기판 상에서의 플럭스의 비산수를 평가하였다. 표 2에 있어서의 레이저 솔더링에 의한 비산수의 평가는, 비산수가 3개 미만인 경우를 「○」, 비산수가 3개 이상 8개 미만인 경우를 「△」, 비산수가 8개 이상인 경우를 「×」라고 평가하였다. 또한, 솔더링부에 비산한 플럭스는, 플럭스 잔사와 혼합되어 관찰이 불가능해지므로, 평가의 대상으로부터 제외하였다.
또한, 고분자 화합물의 첨가량을 정하는 또 다른 평가로서, 레이저 솔더링에 의한 스루홀 상승의 불량의 유무는, 상술한 바와 같이, 본 예에서는 병렬된 20개의 핀에 레이저 솔더로 솔더링을 행하였을 때에 발생하는 스루홀 상승의 불량 개소의 수를 평가하였다. 표 2에 있어서의 레이저 솔더링에 의한 스루홀 상승의 불량수의 평가는, 스루홀 상승의 불량수가 3개 미만인 경우를 「○」, 스루홀 상승의 불량수가 3개 이상 6개 미만인 경우를 「△」, 스루홀 상승의 불량수가 6개 이상인 경우를 「×」라고 평가하였다.
표 2에 나타내는 바와 같이, 고분자 화합물의 첨가량을 적게 한 비교예 1∼4의 플럭스에서는, 플럭스 잔사의 경도가 단단하고, 또한, 플럭스 잔사의 전체에 균열의 발생이 보였다. 또한, 플럭스의 비산이 많이 보였다. 이에 대해, 고분자 화합물의 첨가량을 중량％로 30％ 정도까지 증가시켜 가면, 플럭스 잔사가 부드러워지는 경향이 보이고, 균열의 발생도 저감하는 것을 알 수 있었다. 또한, 플럭스의 비산수가 저하되는 경향이 보였다.
한편, 고분자 화합물의 첨가량을 적게 한 비교예 1∼4의 플럭스에서는, 레이저 솔더링에 의한 스루홀 상승의 불량은 억제되는 것을 알 수 있었다.
표 2에 나타내는 바와 같이, 고분자 화합물의 첨가량을 많게 한 비교예 5∼8의 플럭스에서는, 플럭스 잔사의 경도가 부드럽고, 균열의 발생이 보이지 않았다. 또한, 플럭스의 비산도 보이지 않았다. 그러나, 고분자 화합물의 첨가량을 많게 한 비교예 5∼8의 플럭스에서는, 레이저 솔더링에 의한 스루홀 상승의 불량이 많이 보였다.
이상으로부터, 고분자 화합물의 첨가로 플럭스 잔사에 연성을 부여할 수 있음과 함께, 고분자 화합물의 첨가량의 대소로, 플럭스 잔사에 연성을 부여하고, 또한, 레이저 솔더링에서, 레이저에 의한 급가열에 의해서도 플럭스의 비산을 억제하고, 또한, 레이저 솔더링에 의한 스루홀 상승의 불량의 발생이 억제되는 범위가 있는 것을 알 수 있었다.
따라서, 실시예 1∼실시예 3의 플럭스에서는, 고분자 화합물의 첨가량을 40∼60％의 사이에서 단계적으로 10％씩 바꾸어 평가를 행하였다. 실시예 1∼실시예 3의 플럭스에서는, 모두 플럭스 잔사의 경도가 원하는 연성으로 되고, 온도 사이클에 의한 균열의 발생은 보이지 않았다. 또한, 레이저 솔더링에서, 레이저에 의한 급가열에 의해서도 플럭스의 비산이 억제되고, 또한, 레이저 솔더링에 의한 스루홀 상승의 불량의 발생이 억제되는 것을 알 수 있었다.
이상의 결과로부터, 플럭스에 고분자 화합물과 할로겐화물을 첨가함으로써, 플럭스 잔사에 연성을 부여하고, 또한, 솔더 인두에 의한 솔더링에서는, 솔더의 끊김성을 향상시키고, 또한, 할로겐화물의 첨가에 의한 부식을 억제하고, 또한, 레이저 솔더링에서는, 레이저에 의한 급가열에 의해서도 플럭스의 비산을 억제하고, 또한, 스루홀 상승의 불량의 발생을 억제하기 위해서는, 고분자 화합물을 중량％로 40％ 이상 60％ 이하로 첨가하고, 할로겐화물을 중량％로 2％ 이상 4％ 이하, 바람직하게는 1.4％ 이상 1.9％ 이하로 첨가하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.
본 발명의 플럭스는, 자동차에 탑재되는 전자 기기 등, 온도 변화, 진동 및 물이나 먼지의 영향을 받을 가능성이 있는 환경에서 사용되는 전자 기기에도 적용 가능하다.
1 : 기판
10 : 전극
2 : 솔더
20 : 솔더링부
3 : 플럭스 잔사
30 : 크랙
4 : 물
5 : 솔더링부
50 : 기판
51 : 스루홀
52 : 랜드
6 : 핀
7 : 솔더 인두
8 : 플럭스가 함유된 솔더
80 : 솔더
81 : 플럭스
82 : 산화 피막
83 : 브릿지
10 : 전극
2 : 솔더
20 : 솔더링부
3 : 플럭스 잔사
30 : 크랙
4 : 물
5 : 솔더링부
50 : 기판
51 : 스루홀
52 : 랜드
6 : 핀
7 : 솔더 인두
8 : 플럭스가 함유된 솔더
80 : 솔더
81 : 플럭스
82 : 산화 피막
83 : 브릿지
Claims (6)
- 로진과,
플럭스의 용융 점도의 상승을 억제함과 함께, 솔더링에 의한 가열 후의 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하는 고분자 화합물과,
플럭스의 용융 점도의 상승을 억제함과 함께, 솔더링에 의한 가열 후의 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하는 상기 고분자 화합물과의 조합으로, 솔더링에 의한 가열 시에 용융된 솔더의 표면을 플럭스로 피복시키는 할로겐화물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 플럭스가 함유된 솔더용 플럭스. - 제1항에 있어서,
상기 고분자 화합물은, 폴리에틸렌 왁스, 폴리올레핀계 수지, 에틸렌아크릴산 코폴리머, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합물, 폴리프로필렌, 폴리이소프로필렌, 폴리부타디엔, 아크릴 수지 중 어느 하나, 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는, 플럭스가 함유된 솔더용 플럭스. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 할로겐화물은, 2,2,2-트리브로모에탄올, 테트라브로모에탄, 테트라브로모부탄, 디브로모프로판올, n-2,3디브로모-2부탄-1,4디올, tra-2,3디브로모-2부텐-1,4디올, 트리스(2,3디브로모프로필)이소시아누레이트 중 어느 하나, 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는, 플럭스가 함유된 솔더용 플럭스. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 할로겐화물이, 2중량％ 이상 4중량％ 이하로 포함되는 것을 특징으로 하는, 플럭스가 함유된 솔더용 플럭스. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고분자 화합물이, 40중량％ 이상 60중량％ 이하로 포함되는 것을 특징으로 하는, 플럭스가 함유된 솔더용 플럭스. - 선 형상의 솔더에 플럭스가 밀봉된 플럭스가 함유된 솔더이며,
상기 플럭스는,
로진과,
플럭스의 용융 점도의 상승을 억제함과 함께, 솔더링에 의한 가열 후의 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하는 고분자 화합물과,
플럭스의 용융 점도의 상승을 억제함과 함께, 솔더링에 의한 가열 후의 플럭스 잔사에 연성을 갖게 하는 상기 고분자 화합물과의 조합으로, 솔더링에 의한 가열 시에 용융된 솔더의 표면을 플럭스로 피복시키는 할로겐화물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 플럭스가 함유된 솔더.
Applications Claiming Priority (3)
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