KR20160010683A - 경화성 플럭스 조성물 및 이를 포함하는 솔더 페이스트 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 예는 경화성 수지 및 플럭스제를 포함하고, 상기 플럭스제는 분자 내에 1개의 2급 아민기 및 2개의 하이드록실기를 포함하고 카르복실기를 포함하지 않는 화합물 또는 분자 내에 2개의 3급 아민기 및 4개의 하이드록실기를 포함하고 카르복실기를 포함하지 않는 화합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 경화성 플럭스 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 경화성 플럭스 조성물은 약 200~300℃ 피크 온도 구간을 갖는 솔더링 공정, 특히 리플로우 솔더링 공정 중에 플럭스로 작용하여 솔더의 표면 또는 전자 소자나 기판 위의 접점 표면에 존재할 수 있는 산화물 등을 제거하고 금속 표면의 재산화를 방지하고, 솔더의 표면장력을 저하시켜 금속 표면에 대한 용융 솔더의 젖음성을 좋게 하는 동시에, 솔더링 공정이 끝나는 시점에는 경화된 상태로 존재하여 솔더링 접합 강도 및 신뢰성을 향상시킨다. 또한, 본 발명에 따른 경화성 플럭스 조성물을 사용하여 솔더링 하는 경우 플럭스 잔사를 제거하기 위한 별도의 세척 단계를 필요로 하지 않기 때문에 솔더링 공정을 간소화시킬 수 있고 비용을 절감시킬 수 있다.

Description

경화성 플럭스 조성물 및 이를 포함하는 솔더 페이스트{Curable flux composition and solder paste comprising the same}

본 출원은 경화성 플럭스 조성물에 관한 것으로서, 솔더링 공정 중에 플럭스로 작용하면서 솔더링 공정이 끝나는 시점에 경화된 상태로 존재하여 솔더링 접합부의 보강재로 작용하는 경화성 플럭스 조성물에 관한 것이다.

또한, 본 출원은 솔더링 공정에 의해 전자부품을 기판에 접합할 때 잔사 제거를 위한 별도의 세척 단계가 필요하지 않은 솔더 페이스트에 관한 것이다.

또한, 본 출원은 경화성 플럭스 조성물 또는 솔더 페이스트의 다양한 용도에 관한 것이다.

전기, 전자, 정밀기기나 반도체 산업에 사용되는 장치에서 부품의 경박단소 및 친환경 규제 등에 의해 솔더링(soldering) 공정은 필수적인 접합 기술이 되었으며, 이러한 솔더링 공정에 반드시 사용하여야 하는 플럭스의 역할도 대단히 중요해졌다. 솔더링 공정은 접합공정의 일종으로서, 450℃ 이하의 온도에서 2개의 이종재료를 저융점의 삽입 금속으로 녹여서 접합하는 접합 방식이다. 납땜이라고도 알려져 있는 이 접합법은 솔더로 Pb-Sn 합금을 주로 사용하여 왔으나, 납의 유해성으로 인한 사용 규제화 방침에 따라 최근 무연(無鉛, Pb free) 솔더 또는 인체 유해 원소가 포함되지 않은 솔더의 개발이 활발히 진행되고 있다. 한편, 솔더링에 사용되는 플럭스의 역할은 (1) 솔더링 하고자 하는 모재(母材) 표면의 오염물이나 산화막과 반응하여 이를 제거하는 것, (2) 금속 산화물과 반응하는 동안 형성된 금속염을 제거하는 것, (3) 모재 표면이나 솔더 표면에 공기차단막을 형성하여 산화를 방지하는 것, (4) 솔더링이 진행되는 동안 가해지는 열이 골고루 퍼지도록 하는 것, (5) 솔더와 모재면 사이의 표면장력을 줄여서 솔더성(solderability)을 좋게 하는 것을 포함한다. 이러한 플럭스로는 종래 로진(rosin)을 주성분으로 한 로진계 플럭스를 주로 사용하였다. 로진계 플럭스에서는 로진만으로는 활성력이 모자라기 때문에, 활성제로 유기아민의 할로겐화 수소산염, 유기산, 유기산과 유기아민 염을 첨가한다. 그러나, 로진계 플러스는 솔더링 공정 후 플럭스 잔사(찌꺼기)가 모재 표면에 잔류하게 되고, 잔존 플럭스는 고온 다습시에 수분을 흡수하거나 팽창하여 전기 절연성 또는 접합 신뢰성을 저하시키고, 산 성분에 의해 회로의 부식 등을 일으킬 염려가 있다. 따라서, 솔더링 공정 후 플럭스 잔사를 제거할 필요가 있고, 플럭스 잔사를 제거하기 위해 일반적으로 극성이 작은 세척용매(예컨대, 대체 프레온, 탄화 수소계)를 사용하여 세척을 하는 방법을 사용한다. 그러나, 세척 단계는 환경 오염 내지 솔더링 공정의 비효율성을 야기하는 문제가 있다. 또한, 최근에는 전자기기의 소형화, 고밀도화에 따라 접속 피치가 미세화되고 반도체 칩과 기판 사이의 갭이 매우 좁기 때문에 플럭스 잔사의 세척이 어렵다는 문제가 있다. 한편, 반도체 칩과 같은 전자부품을 기판에 실장하는 경우 전자부품과 기판의 접합력을 향상시키기 위해 리플로우 솔더링(Reflow soldering) 공정 후 전자부품과 기판 사이의 간극에 언더필 수지(underfill resin)를 충전하거나 전체 패키지를 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy molding compound; EMC)로 밀봉하는 것이 일반적이다. 이 경우, 플럭스로 로진계 플럭스를 사용하는 경우 리플로우 솔더링 후 잔사를 세척제로 제거해야 하고, 플럭스 잔사의 세척이 불충분한 경우 접합 신뢰성의 저하가 불가피하고 전자부품과 기판 사이에 보이드(void) 등이 발생하여 패키지 전체의 강도가 약해지는 문제가 있다.

상기의 로진계 플럭스에서 발생하는 문제들 때문에 최근 경화성 플럭스에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허공보 제10-1163172호에는 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 방열제 5 내지 80 중량부, 에폭시 경화제, 10 내지 30 중량부의 활성제, 및 0.1 내지 5 중량부의 경화촉진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 솔더링 플럭스가 개시되어 있다. 상기 선행기술에서는 에폭시 수지에 대한 별도의 경화제 및 경화촉진제를 포함하고, 나아가 활성제는 솔더볼 또는 파우더의 산화막 제거를 용이하게 하여 솔더링을 원활하게 하는 플럭스화제로 작용하나 그 성분은 말레산 무수물, 테트라 하이드로 프탈산 무수물(THPA), 메틸-테트라 하이드로 프탈산 무수물(Me-THPA), 헥사 하이드로 프탈산 무수물(HHPA) 또는 산(acid)에서 선택되기 때문에 솔더링 후 이온성 잔류물을 형성하여 접합 신뢰성에 악 영향을 끼칠 우려가 있다. 또한, 상기 선행기술은 솔더링시 에폭시 경화제 때문에 가열 온도가 110~150℃로 제한되고 솔더 볼의 재료 선택 범위도 동시에 제한되는 문제가 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1219754호에는 우레탄 수지 100 중량부 당 에폭시 수지 50~150 중량부, 경화제 35~85 중량부, 아크릴수지 10~40 중량부, 폴리에스테르 수지 15~45 중량부, 초산비닐 수지 15~45 중량부, 모노카르복실산 10~30 중량부, 및 디카르복실산 5~25 중량부를 포함하고, 로진을 포함하지 않는 솔더링용 플럭스가 개시되어 있다. 상기 선행기술에서도 열경화성 수지에 대한 별도의 경화제를 포함하고 있고 플럭스화제가 카프릴산, 라우릴산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라크산, 베헨산, 리놀산, 올레산, 리놀레산, 락트산, 히드록시피발산, 디메틸롤푸로피온산, 말산, 글리세린산, 벤조산, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 프탈산, 아디프산, 글루타르산, 2,4-디에틸 글루타르산, 2,4-디메틸 글루타르산, 이소프탈산, 피멜산, 시트르산, 아젤라산, 세바스산, 시클로헥산 디카르복실산, 말레산, 푸마르산 또는 디글리콜산에서 선택되기 때문에 솔더링 후 이온성 잔류물을 형성하여 접합 신뢰성에 악 영향을 끼칠 우려가 있다. 또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0060770호에는 초기 성분으로서, 분자당 적어도 두개의 옥시란 그룹을 갖는 수지 성분; 플럭스제: 및 임의적으로 경화제를 포함하는 경화성 플럭스 조성물이 개시되어 있다. 상기 선행기술에서 플럭스제로 1-(2-에틸헥실옥시)-3-(4-(2-(3-(4-([0033] 2-(4-(3-(4-(2-(3-(헵탄-3-일옥시)-2-하이드록시프로필아미노)프로판-2-일)-1-메틸사이클로헥실아미노)-2-하이드록시프로폭시)페닐)프로판-2-일)페녹시)-2-하이드록시프로필아미노)프로판-2-일)-1-메틸사이클로헥실아미노)프로판-2-올을 사용하는데, 그 구조 및 제조 과정이 복잡하여 상업성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0060775호에는 초기 성분으로서, 분자당 적어도 두개의 옥시란 그룹을 갖는 수지 성분; 플럭스제: 및 임의적으로 경화제를 포함하는 경화성 아민 플럭스 조성물이 개시되어 있다. 상기 선행기술에서 플럭스제로 2,6-디아미노-2,5,6-트리메틸헵탄-3-올, 2,6-디아미노-2,6-디메틸-5-페닐헵탄-3-올 등을 사용하는데, 그 구조 및 제조 과정이 복잡하여 상업성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 제10-0074671호에는 (가) 연화점이 적어도 80℃이고, 중합성 불포화기를 가진 모노머의 중합 또는 공중합에 의해 제조된 아크릴 수지 및/또는 스티렌-말레산 수지이며, 로진 변성 페놀 수지를 함유하지 아니한 열가소성 수지와, (나) 활성제를 적어도 함유함을 특징으로 하는 땜질용 플럭스가 개시되어 있다. 상기 선행기술에서도 플럭스화제로 작용하는 활성제가 할로겐화 수소산염 또는 유기 카르복실산에서 선택되기 때문에 솔더링 후 이온성 잔류물을 형성하여 접합 신뢰성에 악 영향을 끼칠 우려가 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 제10-0735347호에는 땜납 접합시에 플럭스로서 작용하고, 이어서 가열함으로써 경화해서 땜납 접합부의 보강재로서 작용하는 경화성 플럭스이고, 페놀성 히드록실기를 가지는 수지(A)와 상기 수지의 경화제(B)를 함유하는 것을 특징으로 하는 경화성 플럭스가 개시되어 있다. 상기 선행기술에서는 경화제로 에폭시 화합물 또는 이소시아네이트 화합물이 사용되고, 경화제를 보조하기 위해 2-페닐-4,5-디히드록시 메틸 이미다졸 등과 같은 경화 촉매를 더 필요로 한다. 아울러, 플럭스로서의 기능을 담보하기 위해 페놀, 알킬 페놀, 비페놀, 나프톨, 하이드로퀴논, 레조르시놀, 카테콜, 메틸리덴디페놀, 에틸리덴디페놀, 이소 프로피리덴디페놀, 히드록시 안식향산, 디히드록시 안식향산, 페놀 프탈린 등과 같은 미결정 상태로 분산하는 페놀성 히드록실기를 가지는 화합물과, 이에 대한 경화제가 더 요구된다. 또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0035956호에는 초기 성분으로서, 분자당 적어도 2개의 옥시란 그룹을 갖는 수지 성분; 카복실산; 플럭스제; 및 임의로 경화제를 포함하는, 경화성 플럭스 조성물이 개시되어 있다. 상기 선행기술에서도 옥탄산; 노난산; 운데칸산; 도데칸산; 트리데칸산; 테트라데칸산; 펜타데칸산; 헥사데칸산; 헵타데칸산; 스테아르산; 하이드록시 스테아르산; 올레산; 리놀레산; α-리놀렌산; 이코산산; 옥살산; 말론산; 숙신산; 말산; 글루타르산; 아디프산; 피멜산; 수베린산; 벤조산; 프탈산; 이소프탈산; 테레프탈산; 헤미멜리트산; 트리멜리트산; 트리메스산; 멜로판산; 프레니트산; 피로멜리트산; 멜리트산; 톨루익산; 크실릴산; 헤멜리트산; 메시틸렌산; 프레니트산; 신남산; 살리실산; 벤조산; 나프토산; 페놀프탈린; 디페놀산 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택되는 카복실산이 솔더링 후 이온성 잔류물을 형성하여 접합 신뢰성에 악 영향을 끼칠 우려가 있다. 또한, 상기 선행기술에서 플럭스제로 1-(2-에틸헥실옥시)-3-(4-(2-(3-(4-([0033] 2-(4-(3-(4-(2-(3-(헵탄-3-일옥시)-2-하이드록시프로필아미노)프로판-2-일)-1-메틸사이클로헥실아미노)-2-하이드록시프로폭시)페닐)프로판-2-일)페녹시)-2-하이드록시프로필아미노)프로판-2-일)-1-메틸사이클로헥실아미노)프로판-2-올을 사용하는데, 그 구조 및 제조 과정이 복잡하여 상업성이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 종래의 배경하에서 도출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 반도체 칩과 같은 전자부품을 인쇄회로기판, 유리기판, 실리콘 기판 또는 다른 반도체 칩 위에 실장하기 위한 솔더링 공정 중에는 플럭스로 작용하면서 솔더링 공정이 끝나는 시점에 경화된 상태로 존재하여 솔더링 접합부의 보강재로 작용할 수 있는 경화성 플럭스 조성물 및 이를 이용하여 전자 소자를 기판 또는 다른 전자 소자에 실장하는 방법을 제공하는데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 리플로우 솔더링 공정에 의해 전자부품을 기판에 신뢰성 있게 접합시킬 수 있고, 플럭스 잔사 제거를 위한 별도의 세척 단계를 필요로 하지 않는 솔더 페이스트 및 이를 이용하여 전자 소자를 기판 또는 다른 전자 소자에 실장하는 방법을 제공하는데에 있다.

본 발명의 발명자들은 200~300℃의 피크 온도를 갖는 리플로우 솔더링 공정에서 경화성 수지와 병용될 때 플럭스로 작용하면서 리플로우 솔더링 공정이 끝나는 시점에 경화성 수지의 경화제로 작용하는 화합물을 탐색한 결과, 화합물에 존재하는 아민기의 상태 및 수, 하이드록실기의 수 및 카르복실기의 존재 여부가 중요한 인자임을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 일 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 경화성 수지 및 플럭스제를 포함하고, 상기 플럭스제는 분자 내에 1개의 2급 아민기 및 2개의 하이드록실기를 포함하고 카르복실기를 포함하지 않는 화합물 또는 분자 내에 2개의 3급 아민기 및 4개의 하이드록실기를 포함하고 카르복실기를 포함하지 않는 화합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 경화성 플럭스 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 표면에 도전 패드를 가진 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 도전 패드에 대응되는 솔더 범프를 포함하는 전자 소자를 준비하는 단계; 상기 기판의 표면에 존재하는 도전 패드 또는 상기 전자 소자의 솔더 범프에 전술한 경화성 플럭스 조성물을 도포한 후 기판의 도전 패드와 대응되는 전자 소자의 솔더 범프를 접촉시키는 단계; 및 상기 접촉된 전자 소자와 기판을 가열하여 접합시키는 단계를 포함하는 전자 소자 실장 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 표면에 도전 패드를 가진 전자 소자를 준비하는 단계; 상기 전자 소자의 도전 패드에 대응되는 솔더 범프를 포함하는 다른 전자 소자를 준비하는 단계; 상기 전자 소자의 표면에 존재하는 도전 패드 또는 상기 다른 전자 소자의 솔더 범프에 전술한 경화성 플럭스 조성물을 도포한 후 전자 소자의 도전 패드와 대응되는 다른 전자 소자의 솔더 범프를 접촉시키는 단계; 및 상기 접촉된 전자 소자와 다른 전자 소자를 가열하여 접합시키는 단계를 포함하는 전자 소자 실장 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 전술한 경화성 플럭스 조성물 및 솔더 분말을 포함하는 솔더 페이스트를 제공한다. 또한, 본 발명은 표면에 도전 패드를 가진 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 도전 패드에 대응되는 도전 패드를 포함하는 전자 소자를 준비하는 단계; 상기 기판의 표면에 존재하는 도전 패드 또는 상기 전자 소자의 도전 패드에 전술한 솔더 페이스트를 도포한 후, 기판의 도전 패드와 대응되는 전자 소자의 도전 패드를 접촉시키는 단계; 및 상기 접촉된 전자 소자와 기판을 가열하여 접합시키는 단계를 포함하는 전자 소자 실장 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 표면에 도전 패드를 가진 전자 소자를 준비하는 단계; 상기 전자 소자의 도전 패드에 대응되는 도전 패드를 포함하는 다른 전자 소자를 준비하는 단계; 상기 전자 소자의 표면에 존재하는 도전 패드 또는 상기 다른 전자 소자의 도전 패드에 전술한 솔더 페이스트를 도포한 후, 전자 소자의 도전 패드와 대응되는 다른 전자 소자의 도전 패드를 접촉시키는 단계; 및 상기 접촉된 전자 소자와 다른 전자 소자를 가열하여 접합시키는 단계를 포함하는 전자 소자 실장 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 경화성 플럭스 조성물은 약 200~300℃의 피크 온도를 갖는 솔더링 공정, 특히 리플로우 솔더링 공정 중에 플럭스로 작용하여 솔더의 표면 또는 전자 소자나 기판 위의 접점 표면에 존재할 수 있는 산화물 등을 제거하고 금속 표면의 재산화를 방지하고, 솔더의 표면장력을 저하시켜 금속 표면에 대한 용융 솔더의 젖음성을 좋게 하는 동시에, 솔더링 공정이 끝나는 시점에는 경화된 상태로 존재하여 솔더링 접합 강도 및 신뢰성을 향상시킨다. 또한, 본 발명에 따른 경화성 플럭스 조성물을 사용하여 솔더링 하는 경우 플럭스 잔사를 제거하기 위한 별도의 세척 단계를 필요로 하지 않기 때문에 솔더링 공정을 간소화시킬 수 있고 비용을 절감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에서 리플로우 솔더링 시 리플로우 오븐의 내부 온도 프로파일을 나타낸 것이다.
도 2는 제조예 1, 제조예 2 및 제조예 4의 솔더 페이스트를 사용하여 리플로우 솔더링 하였을 때의 최종 상태를 나타낸 것이다.
도 3은 제조예 7 내지 제조예 12의 솔더 페이스트를 사용하여 리플로우 솔더링 하였을 때의 최종 상태를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명의 일 측면은 솔더링 공정 중에 플럭스로 작용하면서 솔더링 공정이 끝나는 시점에 경화된 상태로 존재하여 솔더링 접합부의 보강재로 작용하는 경화성 플럭스 조성물 및 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따른 경화성 플럭스 조성물은 필수 성분으로 경화성 수지 및 플럭스제를 포함한다.

본 발명에 따른 경화성 플럭스 조성물에서 경화성 수지는 분자 내에 존재하는 에폭시기, 불포화 이중결합기, 이소시아네이트기 등과 같은 관능기에 의해 에너지 조사시 고화되거나 비가역적으로 경화될 수 있는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않는다. 이때, 상기 에너지는 열, 자외선, 가시광선, 적외선, 마이크로파, X-선 등이 될 수 있고, 열 또는 적외선이 바람직하다. 상기 경화성 수지의 구체적인 예로는 에폭시, 폴리아미드, 페녹시, 폴리벤족사진(polybenzoxazine), 아크릴레이트, 시아네이트 에스테르, 비스말레이미드, 폴리에테르 설폰, 폴리이미드, 벤족사진, 비닐 에테르, 실리콘화 올레핀(siliconized olefin), 폴리올레핀, 폴리벤족시졸, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 폴리프로필렌, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리이소부틸렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(2-비닐피리딘), cis-1,4-폴리이소프렌, 3,4-폴리클로로프렌, 비닐 코폴리머, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(에틸렌 글리콜), 폴리포름알데하이드, 폴리아세트알데하이드, 폴리(b-프로피올아세톤), 폴리(10-데카노에이트), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리카프롤락탐(polycaprolactam), 폴리(11-운데카노아미드), 폴리(m-페닐렌-테레프탈아미드), 폴리(테트라메틸렌-m-벤젠설폰아미드), 폴리에스테르 폴리아크릴레이트, 폴리(페닐렌 옥사이드), 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에테르이미드, 플루오르화 폴리이미드, 폴리이미드 실록산, 폴리이소인돌로-퀴나졸린디온, 폴리티오에테르이미드, 폴리페닐퀴녹살린, 폴리퀴닉살론(polyquinixalone), 이미드-아릴 에테르 페닐퀴녹살린 코폴리머, 폴리퀴녹살린, 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole), 폴리벤족사졸, 폴리노르보르넨(polynorbornene), 폴리(아릴렌 에테르), 폴리실란, 패릴렌(parylene), 벤조사이클로부텐, 하이드록시(벤족사졸) 코폴리머, 폴리(실라릴렌 실록산) 및 폴리벤즈이미다졸 등을 들 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 바람직한 일 예에 따르면, 상기 경화성 수지는 분자 내에 적어도 2개의 에폭시기(epoxide group)를 갖는 에폭시 수지인 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 용어 "에폭시기"는 옥시란기(oxirane group) 또는 글리시딜기(glycidyl group)를 모두 포함하는 개념이다. 분자 내에 적어도 2개의 에폭시기(epoxide group)를 갖는 에폭시 수지의 종류는 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F 노볼락형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 히단토인형 에폭시 수지, 이소시아누레이트형 에폭시 수지, 지방족 쇄상 에폭시 수지 등을 들 수 있으며, 이중 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지인 것이 바람직하고, 비스페놀 A형 에폭시 수지인 것이 더 바람직하다.

본 발명에 따른 경화성 플럭스 조성물에서 플럭스제는 분자 내에 1개의 2급 아민기 및 2개의 하이드록실기를 포함하고 카르복실기를 포함하지 않는 화합물 또는 분자 내에 2개의 3급 아민기 및 4개의 하이드록실기를 포함하고 카르복실기를 포함하지 않는 화합물에서 선택된다. 상기의 조건을 가진 화합물은 에폭시와 병용될 때 200~300℃의 피크 온도 구간을 갖는 리플로우 솔더링 공정에서 플럭스로 작용하면서 동시에 솔더링 공정이 끝나는 시점에 에폭시를 경화시켜 솔더링 접합부를 보강시킬 수 있다. 상기 분자 내에 1개의 2급 아민기 및 2개의 하이드록실기를 포함하고 카르복실기를 포함하지 않는 화합물의 예로는 다이메탄올아민(Dimethanolamine), 다이에탄올아민(Diethanolamine), 다이프로판올아민(Dipropanolamine), 다이부탄올아민(Dibutanolamine), 다이펜탄올아민(Diipentanolamine), 다이헥산올아민(Dihexanolamine), 다이헵탄올아민(Diheptanolamine), 다이옥탄올아민(Dioctanolamine), 다이이소프로판올아민(Diisopropanolamine), 다이이소부탄올아민(Diisobutanolamine), 다이-sec-부탄올아민(Di-sec-butanolamine) 등이 있다. 또한, 상기 분자 내에 2개의 3급 아민기 및 4개의 하이드록실기를 포함하고 카르복실기를 포함하지 않는 화합물의 예로는 N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시에틸)에틸렌다이아민[N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxyethyl)ethylenediamine] 및 N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시프로필)에틸렌다이아민[N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylenedi amine] 등이 있다. 따라서, 상기 플럭스제는 구체적으로 다이메탄올아민(Dimethanolamine), 다이에탄올아민(Diethanolamine), 다이프로판올아민(Dipropanolamine), 다이부탄올아민(Dibutanolamine), 다이펜탄올아민(Diipentanolamine), 다이헥산올아민(Dihexanolamine), 다이헵탄올아민(Diheptanolamine), 다이옥탄올아민(Dioctanolamine), 다이이소프로판올아민(Diisopropanolamine), 다이이소부탄올아민(Diisobutanolamine), 다이-sec-부탄올아민(Di-sec-butanolamine), N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시에틸)에틸렌다이아민[N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxyethyl)ethylenediamine] 및 N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시프로필)에틸렌다이아민[N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylenediamine]로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 플럭스제는 플럭스로서의 활성 및 에폭시 수지에 대한 경화제로서의 활성을 모두 고려할 때 다이에탄올아민(Diethanolamine), N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시에틸)에틸렌다이아민[N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxyethyl)ethylenediamine] 및 N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시프로필)에틸렌다이아민[N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylenediamine]에서 선택되는 것이 바람직하고, 다이에탄올아민(Diethanolamine)인 것이 더 바람직하다.

본 발명에 따른 경화성 플럭스 조성물을 구성하는 경화성 수지가 분자 내에 적어도 2개의 에폭시기(epoxide group)를 갖는 에폭시 수지인 경우 조성물 내 에폭시 수지에 존재하는 에폭시기 수 대 플럭스제에 존재하는 하이드록실기 수의 비는 조성물의 플럭스로서의 활성 및 플럭스제의 경화제로서의 활성을 모두 고려할 때 1:1 내지 1:3의 범위에서 선택될 수 있고, 1:1 내지 1:2인 것이 바람직하고 1:1.2 내지 1:1.5인 것이 더 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 경화성 플럭스 조성물은 유동적 특성 내지 도포성을 조절하기 위해 유기 용매를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는 구체적으로 탄화수소(예컨대, 도데칸, 테트라데칸); 방향성 탄화수소(예컨대, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 트리메틸벤젠, 부틸 벤조에이트, 도데실벤젠); 케톤(예컨대, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 사이클로헥사논); 에테르(예컨대, 테트라하이드로퓨란, 1,4-다이옥세인 및 테트라하이드로퓨란, 1,3-다이옥살레인, 다이프로필렌 글리콜 다이메틸 에테르); 알코올(예컨대, 2-메톡시-에탄올, 2-부톡시에탄올, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, α-테르핀올, 벤질 알코올, 2-헥실데칸올); 에스테르(예컨대, 에틸 아세테이트, 에틸 락테이트, 부틸 아세테이트, 다이에틸 아디페이트, 다이에틸 프탈레이트, 다이에틸렌 글리콜 모노부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸 락테이트, 메틸 2-하이드록시이소푸티레이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트); 및, 아마이드(예컨대, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아마이드 및 N,N-디메틸에세트아마이드); 글리콜 유도체(예컨대, 셀로솔브, 부틸 셀로솔브); 글리콜(예컨대, 에틸렌 글리콜; 다이에틸렌 글리콜; 다이프로필렌 글리콜; 트리에틸렌 글리콜; 헥실렌 글리콜; 1,5-펜탄디올); 글리콜 에테르(예컨대, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 메틸 카르비톨, 부틸 카르비톨); 및 석유 용매(예컨대, 석유 에테르, 나프타) 등에서 선택될 수 있다.

본 발명에 따른 경화성 플럭스 조성물은 전자 소자를 기판에 실장하거나 전자 소자를 다른 전자 소자에 접합하기 솔더링 공정 또는 플립칩 본딩 방법 등에 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 측면에 따른 전자 소자 실장 방법은 표면에 도전 패드를 가진 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 도전 패드에 대응되는 솔더 범프를 포함하는 전자 소자를 준비하는 단계; 상기 기판의 표면에 존재하는 도전 패드 또는 상기 전자 소자의 솔더 범프에 전술한 경화성 플럭스 조성물을 도포한 후 기판의 도전 패드와 대응되는 전자 소자의 솔더 범프를 접촉시키는 단계; 및 상기 접촉된 전자 소자와 기판을 가열하여 접합시키는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 측면에 따른 전자 소자 실장 방법은 표면에 도전 패드를 가진 전자 소자를 준비하는 단계; 상기 전자 소자의 도전 패드에 대응되는 솔더 범프를 포함하는 다른 전자 소자를 준비하는 단계; 상기 전자 소자의 표면에 존재하는 도전 패드 또는 상기 다른 전자 소자의 솔더 범프에 전술한 경화성 플럭스 조성물을 도포한 후 전자 소자의 도전 패드와 대응되는 다른 전자 소자의 솔더 범프를 접촉시키는 단계; 및 상기 접촉된 전자 소자와 다른 전자 소자를 가열하여 접합시키는 단계를 포함한다. 이때, 상기 가열 온도는 경화성 플럭스 조성물의 플럭스로서의 활성 및 플럭스제의 경화제로서의 활성을 모두 고려할 때, 200~300℃인 것이 바람직하고, 220~280℃ 것이 더 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 용어 "전자 소자는" 미세한 피치를 가지는 반도체 칩이나 상대적으로 큰 피치를 가지는 전자 부품을 모두 포함하는 개념이다. 상기 전자 소자의 구체적인 예로는 트랜지스터, 레지스터, 인덕터 또는 커패시터 등이 있다. 또한, 본 발명에 따른 전자 소자 실장 방법에서 경화성 플럭스 조성물은 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄등 다양한 공지의 방법에 의해 기판의 도전 패드, 전자 소자의 도전 패드, 전자 소자의 솔더 범프 등에 도포될 수 있다. 또한, 경화성 플럭스 조성물은 라인 타입 또는 액적과 같은 도트 타입으로 도포될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전자 소자 실장 방법에서 가열 수단은 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 오븐, 적외선 램프 등이 있다.

본 발명의 다른 측면은 리플로우 솔더링 공정에 의해 전자부품을 기판에 신뢰성 있게 접합시킬 수 있고, 플럭스 잔사 제거를 위한 별도의 세척 단계를 필요로 하지 않는 솔더 페이스트 및 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따른 솔더 페이스트는 필수 성분으로 전술한 경화성 플럭스 조성물 및 솔더 분말을 포함한다. 솔더 페이스트는 일반적으로 크림 형태를 가지는데, 이를 위해 선택적으로 유동성 개질제(rheology modifier) 또는 증점제와 같은 보조 첨가제를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 솔더 페이스트에서 상기 솔더 분말은 통상적으로 사용되는 Sn/Pb 합금(주석/납 합금) 분말일 수 있으나, 환경적인 측면을 고려할 때 납을 포함하지 않는 합금 분말인 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 무연계 솔더로는 Sn/Ag, Sn/Ag/Cu, Sn/Cu, Sn/Zn, Sn/Zn/Bi, Sn/Zn/Bi/In, Sn/Bi 및 Sn/In 등이 있으며 이들을 단독 똔는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 솔더 페이스트에 사용되는 솔더 분말의 구체적인 예로는 Sn 63 중량% 및 Pb /37 중량%로 이루어진 합금; Sn 96.5 중량% 및 Ag 3.5 중량%로 이루어진 합금; Sn 96 중량%, Ag 3.5 중량% 및 Cu 0.5 중량%로 이루어진 합금; Sn 96.5 중량%, Ag 3 중량% 및 Cu 0.5 중량%로 이루어진 합금; Sn 96.4 중량%, Sn 2.9 중량% 및 Ag 0.5 중량%로 이루어진 합금; Sn 42 중량% 및 Bi 58 중량%로 이루어진 합금; Sn 99.3 중량% 및 Cu 0.7 중량%로 이루어진 합금; Sn 91 중량% 및 Zn 9 중량%로 이루어진 합금; Sn 89 중량%, Zn 8 중량% 및 Bi 3 중량%로 이루어진 합금 등이 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 솔더 페이스트에서 상기 경화성 플럭스 조성물의 함량은 솔더 분말 100 중량부 대비 5~30 중량부인 것이 바람직하고, 5~25 중량부인 것이 더 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 솔더 페이스트는 희석제로 유기 용매를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는 구체적으로 탄화수소(예컨대, 도데칸, 테트라데칸); 방향성 탄화수소(예컨대, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 트리메틸벤젠, 부틸 벤조에이트, 도데실벤젠); 케톤(예컨대, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 사이클로헥사논); 에테르(예컨대, 테트라하이드로퓨란, 1,4-다이옥세인 및 테트라하이드로퓨란, 1,3-다이옥살레인, 다이프로필렌 글리콜 다이메틸 에테르); 알코올(예컨대, 2-메톡시-에탄올, 2-부톡시에탄올, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, α-테르핀올, 벤질 알코올, 2-헥실데칸올); 에스테르(예컨대, 에틸 아세테이트, 에틸 락테이트, 부틸 아세테이트, 다이에틸 아디페이트, 다이에틸 프탈레이트, 다이에틸렌 글리콜 모노부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸 락테이트, 메틸 2-하이드록시이소푸티레이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트); 및, 아마이드(예컨대, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아마이드 및 N,N-디메틸에세트아마이드); 글리콜 유도체(예컨대, 셀로솔브, 부틸 셀로솔브); 글리콜(예컨대, 에틸렌 글리콜; 다이에틸렌 글리콜; 다이프로필렌 글리콜; 트리에틸렌 글리콜; 헥실렌 글리콜; 1,5-펜탄디올); 글리콜 에테르(예컨대, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 메틸 카르비톨, 부틸 카르비톨); 및 석유 용매(예컨대, 석유 에테르, 나프타) 등에서 선택될 수 있으며, 이 중 벤질 알코올인 것이 바람직하나, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 솔더 페이스트에서 상기 유기 용매의 함량은 솔더 분말 100 중량부 대비 5~25 중량부인 것이 바람직하고, 5~20 중량부인 것이 더 바람직하다.

본 발명에 따른 솔더 페이스트는 전자 소자를 기판에 실장하거나 전자 소자를 다른 전자 소자에 접합하기 리플로우 솔더링 공정에 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 측면에 따른 전자 소자 실장 방법은 표면에 도전 패드를 가진 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 도전 패드에 대응되는 도전 패드를 포함하는 전자 소자를 준비하는 단계; 상기 기판의 표면에 존재하는 도전 패드 또는 상기 전자 소자의 도전 패드에 전술한 솔더 페이스트를 도포한 후, 기판의 도전 패드와 대응되는 전자 소자의 도전 패드를 접촉시키는 단계; 및 상기 접촉된 전자 소자와 기판을 가열하여 접합시키는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 전자 소자 실장 방법은 표면에 도전 패드를 가진 전자 소자를 준비하는 단계; 상기 전자 소자의 도전 패드에 대응되는 도전 패드를 포함하는 다른 전자 소자를 준비하는 단계; 상기 전자 소자의 표면에 존재하는 도전 패드 또는 상기 다른 전자 소자의 도전 패드에 제 10항의 솔더 페이스트를 도포한 후, 전자 소자의 도전 패드와 대응되는 다른 전자 소자의 도전 패드를 접촉시키는 단계; 및 상기 접촉된 전자 소자와 다른 전자 소자를 가열하여 접합시키는 단계를 포함한다. 이때, 상기 가열 온도는 경화성 플럭스 조성물의 플럭스로서의 활성 및 플럭스제의 경화제로서의 활성을 모두 고려할 때, 200~300℃인 것이 바람직하고, 220~280℃ 것이 더 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 용어 "전자 소자는" 미세한 피치를 가지는 반도체 칩이나 상대적으로 큰 피치를 가지는 전자 부품을 모두 포함하는 개념이다. 상기 전자 소자의 구체적인 예로는 트랜지스터, 레지스터, 인덕터 또는 커패시터 등이 있다. 또한, 본 발명에 따른 전자 소자 실장 방법에서 솔더 페이스트는 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄등 다양한 공지의 방법에 의해 기판의 도전 패드, 전자 소자의 도전 패드 등에 도포될 수 있다. 또한, 솔더 페이스트는 라인 타입 또는 액적과 같은 도트 타입으로 도포될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 전자 소자 실장 방법에서 가열 수단은 리플로우 솔더링 공정에서 사용되는 리플로우 오븐 또는 적외선 램프 등이 있다. 본 발명의 다른 측면에 전자 소자 실장 방법에서 가열 단계는 접촉된 전자 소자와 기판 또는 접촉된 전자 소자와 다른 전자 소자를 소정의 온도 프로파일을 가진 리플로우 오븐에 통과시켜 솔더링 하는 것으로 구성된다. 작업물을 리플로우 오븐을 통과할 때 온도 프로파일은 일반적으로 예열 구간, 피크 구간 및 냉각 구간으로 구성되는데, 피크 구간은 통상적으로 160~300℃의 온도 범위를 갖으며, 피크 구간 내에 피크 온도가 존재하게 된다. 본 발명의 다른 측면에 전자 소자 실장 방법에서 리플로우 오븐에 의한 가열시 피크 온도는 솔더 페이스트의 용융 확보 및 경화성 플럭스 조성물의 경화 속도 조절 등을 고려할 때 200~300℃인 것이 바람직하고, 220~280℃인 것이 더 바람직하다. 또한, 리플로우 오븐의 냉각 구간은 최종 온도가 150℃ 이하, 예를 들어 120~150℃의 범위인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.

1차 실험 : 에폭시 수지의 경화제로 사용되는 화합물의 플럭스 활성 평가

에폭시 수지의 경화제로 널리 알려져 있는 화합물 중 후보군을 선별하고, 이를 이용하여 솔더 페이스트를 제조하고, 리플로우 솔더링을 수행하여 화합물의 플럭스 활성을 평가하였다. 구체적으로 하기 표 1의 성분 및 배합비로 혼합하여 솔더 페이스트를 제조하고, 이를 인쇄회로기판의 금속 패드 표면에 도트 타입으로 도포하여 시편을 제조하였다. 이후, 시편을 도 1의 내부 온도 프로파일을 가진 리플로우 오븐에 통과시켜 솔더링하고, 최종 상태를 관찰하였다.

솔더 페이스트 제조예 구분	구성 성분 및 배합비(중량부)
	Solder powder	Epoxy resin	activator					vehicle
	SAC 305	DGEBA	DDS	DICY	ADH	MHHPA	2PHZ-PW	Benzyl alcohol
1	80	5	1.66	-	-	-	-	10
2	80	5	-	0.35	-	-	-	10
3	80	5	-	-	1.18	-	-	10
4	80	5	-	-	-	4.49	-	10
5	80	5	-	-	-	4.49	0.25	10
6	80	5	-	-	-	-	0.25	10

상기 표 1에서 사용한 구성 성분의 정보는 다음과 같다.

* SAC 305 : 은 3 중량%, 구리 0.5 중량% 및 잔량으로 주석을 포함하는 합금

* DGEBA : 비스페놀 A형 에폭시 수지[주성분 : diglycidyl ether of Bisphenol A; 에폭시 당량(Epoxy Equivalent Weight) : 187 g/eq; 제품명 : YD-128; 제조사 : 국도화학, 대한민국)

* DDS : 다이아미노다이페닐설폰(diamino-diphenyl sulfone)

* DICY : 다이시아노다이아마이드(dicyanodiamide; 제조사 : Air Products and Chemicals, Inc., 미국)

* ADH : 아디프산 다이히드라지드(Adipic acid dihydrazide; 제조사 : Otsuka Chemical Co. Ltd., 일본)

* MHHPA : 메틸헥사하이드로프탈산 무수물(MethylHexahydrophthalic Anhydride; 제조사 : Sigma-Aldrich, 미국)

* 2PHZ-PW : 2-페닐-4,5-다이하이드로시메틸이미다졸(2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole; 제조사 : Shikoku Chemicals, 일본)

도 2는 제조예 1, 제조예 2 및 제조예 4의 솔더 페이스트를 사용하여 리플로우 솔더링 하였을 때의 최종 상태를 나타낸 것이다. 제조예 1 내지 제조예 6의 솔더 페이스트를 구성하는 경화제 후보군에서 플럭스 활성을 나타내는 화합물은 존재하지 않았다. 또한, 제조예 1 및 제조예 6의 솔더 페이스트는 리플로우 솔더링 온도 프로파일 조건에서 서서히 경화하였고, 제조예 2, 제조예 3 및 제조예 5의 솔더 페이스트는 리플로우 솔더링 온도 프로파일 조건에서 빨리 경화하였고, 제조예 4의 솔더 페이스트는 경화가 진행되지 않았다.

2차 실험 : 플럭스 성분으로 사용되는 화합물의 에폭시 수지에 대한 경화제로서의 활성 평가

플럭스 성분으로 알려져 있는 카르복실산류 화합물 또는 아민류 화합물 중에서 후보군을 선별하고, 이를 이용하여 솔더 페이스트를 제조하고, 리플로우 솔더링을 수행하여 후보군 화합물의 에폭시 수지에 대한 경화제 활성을 평가하였다. 구체적으로 하기 표 2의 성분 및 배합비로 혼합하여 솔더 페이스트를 제조하고, 이를 인쇄회로기판의 금속 패드 표면에 도트 타입으로 도포하여 시편을 제조하였다. 이후, 시편을 도 1의 내부 온도 프로파일을 가진 리플로우 오븐에 통과시켜 솔더링하고, 최종 상태를 관찰하였다.

솔더 페이스트 제조예 구분	구성 성분 및 배합비(중량부)
	Solder powder	Epoxy resin	activator						vehicle
	SAC 305	DGEBA	Oxalic acid	DHBA	EDTA	DEA	TEA	APA	Benzyl alcohol
7	80	5	5	-	-	-	-	-	10
8	80	5	-	5	-	-	-	-	10
9	80	5	-	-	5	-	-	-	10
10	80	5	-	-	-	5	-	-	10
11	80	5	-	-	-		5	-	10
12	80	5	-	-	-		-	5	10

상기 표 2에서 사용한 구성 성분의 정보는 다음과 같다.

* SAC 305 : 은 3 중량%, 구리 0.5 중량% 및 잔량으로 주석을 포함하는 합금

* DGEBA : 비스페놀 A형 에폭시 수지[주성분 : diglycidyl ether of Bisphenol A; 에폭시 당량(Epoxy Equivalent Weight) : 187 g/eq; 제품명 : YD-128; 제조사 : 국도화학, 대한민국)

* DHBA : 2,3-다이하이드록시벤조산(2,3-Dihydroxybenzoic acid)

* EDTA : 에틸렌다이아민테트라아세트산(Ethylenediaminetetraacetic acid)

* DEA : 다이에탄올아민(Diethanolamine)

* TEA : 트리에탄올아민(Triethanolamine)

* APA : 비스(3-아미노프로필)아민[Bis(3-aminopropyl)amine]

도 3은 제조예 7 내지 제조예 12의 솔더 페이스트를 사용하여 리플로우 솔더링 하였을 때의 최종 상태를 나타낸 것이다. 도 3에서 보이는 바와 같이 플럭스 성분 후보군 중 다이에탄올아민만이 에폭시 수지와 병용되었을 때 플럭스 활성과 경화제 활성을 모두 보였고, 나머지 플럭스 성분 후보군은 에폭시 수지와 병용되었을 때 플럭스 활성이 사라지는 결과를 보였다.

3차 실험 : 에폭시 수지와 다이에탄올아민의 함량비 최적화

에폭시 수지와 다이에탄올아민의 함량비를 변경하면서 플럭스 조성물을 제조하고, 여기에 솔더 분말과 유기 용매를 첨가하고 혼합하여 하기 표 3의 성분 및 배합비를 가진 솔더 페이스트를 제조하였다. 이후, 솔더 페이스트를 인쇄회로기판의 금속 패드 표면에 도트 타입으로 도포하여 시편을 제조하였다. 이후, 시편을 도 1의 내부 온도 프로파일을 가진 리플로우 오븐에 통과시켜 솔더링하고, 최종 상태를 관찰하였다.

솔더 페이스트 제조예 구분	구성 성분 및 배합비(g)
	Solder powder	Epoxy resin		activator		vehicle
	SAC 305	DGEBA	에폭시기 수 환산 몰수	DEA	하이드록실기 수 환산 몰수	Benzyl alcohol
13	1600	100	0.53	22.49	0.43	200
14	1600	100	0.53	33.73	0.64	200
15	1600	100	0.53	44.98	0.86	200
16	1600	100	0.53	56.22	1.07	200
17	1600	100	0.53	67.47	1.28	200
18	1600	100	0.53	78.71	1.50	200

상기 표 3에서 사용한 구성 성분의 정보는 다음과 같다.

* SAC 305 : 은 3 중량%, 구리 0.5 중량% 및 잔량으로 주석을 포함하는 합금

* DGEBA : 비스페놀 A형 에폭시 수지[주성분 : diglycidyl ether of Bisphenol A; 에폭시 당량(Epoxy Equivalent Weight) : 187 g/eq; 제품명 : YD-128; 제조사 : 국도화학, 대한민국)

* DEA : 다이에탄올아민(Diethanolamine)

도 4는 제조예 13 내지 제조예 18의 솔더 페이스트를 사용하여 리플로우 솔더링 하였을 때의 최종 상태를 나타낸 것이다. 도 4에서 보이는 바와 같이 에폭시 수지에 존재하는 에폭시기 수 대 다이에탄올아민에 존재하는 하이드록실기 수의 비가 1을 초과하는 경우(제조예 13) 에폭시 수지 및 다이에탄올아민을 포함하는 플럭스 조성물의 플럭스 활성과 경화 활성 모두가 미비하였다. 또한, 손톱으로 경화된 플럭스 조성물의 경도를 관찰한 결과 다이에탄올아민의 함량이 일정 이상 초과하는 경우 경화물의 경도는 낮아지는 것으로 나타났다. 구체적으로, 에폭시 수지에 존재하는 에폭시기 수 대 다이에탄올아민에 존재하는 하이드록실기 수의 비가 0.5 미만인 경우(제조예 16 내지 제조예 18) 리플로우 솔더링 후 형성된 경화물이 물러지는 경향을 보였다.

4차 실험 : 다이에탄올아민과 유사 구조를 가진 화합물의 활성 평가

다이에탄올아민과 같이 분자 내에 아민기와 하이드록실기를 모두 함유하는 화합물 중에서 후보군을 선별하고, 이를 에폭시 수지와 하기 표 4의 배합비로 혼합하여 플럭스 조성물을 제조하였다. 이후, 플럭스 조성물을 인쇄회로기판의 금속 패드 표면에 도트 타입으로 도포하여 시편을 제조하였다. 이후, 시편을 도 1의 내부 온도 프로파일을 가진 리플로우 오븐에 통과시켜 솔더링하고, 경화물의 최종 상태를 관찰하였다.

플럭스 조성물 제조예 구분	구성 성분 및 배합비(중량부)
	Epoxy resin	activator
	DGEBA	N,N'-Bis(2-hydroxyethyl)ethylenediamine	HEEDA	THEED
19	100	39.62	-	-
20	100	-	18.56	-
21	100	-	-	63.18

상기 표 4에서 사용한 구성 성분의 정보는 다음과 같다.

* DGEBA : 비스페놀 A형 에폭시 수지[주성분 : diglycidyl ether of Bisphenol A; 에폭시 당량(Epoxy Equivalent Weight) : 187 g/eq; 제품명 : YD-128; 제조사 : 국도화학, 대한민국)

* HEEDA : N-(2-하이드록시에틸)에틸렌다이아민[N-(2-Hydroxyethyl)ethylenediamine]

* THEED : N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시에틸)에틸렌다이아민[N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxyethyl)ethylenediamine]

도 5는 제조예 19 내지 제조예 21의 플럭스 조성물을 사용하여 리플로우 솔더링 하였을 때의 최종 상태를 나타낸 것이다. 도 5에서 보이는 바와 같이 N,N'-비스(2-하이드록시에틸)에틸렌다이아민[N,N'-Bis(2-hydroxyethyl)ethylenediamine]을 에폭시 수지와 병용하는 경우(제조예 19) 화합물이 에폭시 수지 내에서 잘 분산되지 않았고, 리플로우 솔더링 후 경화물에서 기포가 상당량 발생하여 솔더링 접합부의 신뢰성을 저하시킬 염려가 있는 것으로 판단된다. 또한, HEEDA를 에폭시 수지와 병용하는 경우(제조예 20) 도 5에서는 나타나지 않았지만 리플로우 솔더링의 예열 구간인 상온에서 이미 경화가 진행되어 플럭스 활성을 기대하기 어려울 것으로 판단된다. 한편, THEED를 에폭시 수지와 병용하는 경우(제조예 21) 리플로우 솔더링 후 반경화 이상의 상태를 보였으며, 에폭시 수지와 THEED의 함량비를 적절하게 조정하는 경우 경화성 플럭스 조성물로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 특정 실시 형태로 국한되는 것이 아니며, 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (19)

1. 경화성 수지 및 플럭스제를 포함하고,
   상기 플럭스제는 분자 내에 1개의 2급 아민기 및 2개의 하이드록실기를 포함하고 카르복실기를 포함하지 않는 화합물 또는 분자 내에 2개의 3급 아민기 및 4개의 하이드록실기를 포함하고 카르복실기를 포함하지 않는 화합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 경화성 플럭스 조성물.
   
2. 제 1항에서 상기 경화성 수지는 분자 내에 적어도 2개의 에폭시기(epoxide group)를 갖는 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 경화성 플럭스 조성물.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 경화성 플럭스 조성물.
   
4. 제 2항에 있어서, 상기 조성물 내 에폭시 수지에 존재하는 에폭시기 수 대 플럭스제에 존재하는 하이드록실기 수의 비는 1:1 내지 1:3인 것을 특징으로 하는 경화성 플럭스 조성물.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 플럭스제는 다이메탄올아민(Dimethanolamine), 다이에탄올아민(Diethanolamine), 다이프로판올아민(Dipropanolamine), 다이부탄올아민(Dibutanolamine), 다이펜탄올아민(Diipentanolamine), 다이헥산올아민(Dihexanolamine), 다이헵탄올아민(Diheptanolamine), 다이옥탄올아민(Dioctanolamine), 다이이소프로판올아민(Diisopropanolamine), 다이이소부탄올아민(Diisobutanolamine), 다이-sec-부탄올아민(Di-sec-butanolamine), N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시에틸)에틸렌다이아민[N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxyethyl)ethylenediamine] 및 N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시프로필)에틸렌다이아민[N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylenediamine]로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 경화성 플럭스 조성물.
   
6. 표면에 도전 패드를 가진 기판을 준비하는 단계;
   상기 기판의 도전 패드에 대응되는 솔더 범프를 포함하는 전자 소자를 준비하는 단계;
   상기 기판의 표면에 존재하는 도전 패드 또는 상기 전자 소자의 솔더 범프에 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 경화성 플럭스 조성물을 도포한 후 기판의 도전 패드와 대응되는 전자 소자의 솔더 범프를 접촉시키는 단계; 및
   상기 접촉된 전자 소자와 기판을 가열하여 접합시키는 단계를 포함하는 전자 소자 실장 방법.
   
7. 제 6항에 있어서, 상기 가열 온도는 200~300℃인 것을 특징으로 하는 전자 소자 실장 방법.
   
8. 표면에 도전 패드를 가진 전자 소자를 준비하는 단계;
   상기 전자 소자의 도전 패드에 대응되는 솔더 범프를 포함하는 다른 전자 소자를 준비하는 단계;
   상기 전자 소자의 표면에 존재하는 도전 패드 또는 상기 다른 전자 소자의 솔더 범프에 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 경화성 플럭스 조성물을 도포한 후 전자 소자의 도전 패드와 대응되는 다른 전자 소자의 솔더 범프를 접촉시키는 단계; 및
   상기 접촉된 전자 소자와 다른 전자 소자를 가열하여 접합시키는 단계를 포함하는 전자 소자 실장 방법.
   
9. 제 8항에 있어서, 상기 가열 온도는 200~300℃인 것을 특징으로 하는 전자 소자 실장 방법.
   
10. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 경화성 플럭스 조성물 및 솔더 분말을 포함하는 솔더 페이스트.
    
11. 제 10항에 있어서, 상기 솔더 분말은 납을 포함하지 않는 합금 분말인 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
    
12. 제 10항에 있어서, 상기 경화성 플럭스 조성물의 함량은 솔더 분말 100 중량부 대비 5~30 중량부인 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
    
13. 제 10항에 있어서, 상기 솔더 페이스트는 유기 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
    
14. 제 13항에 있어서, 상기 유기 용매는 벤질 알코올인 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
    
15. 제 13항에 있어서, 상기 유기 용매의 함량은 솔더 분말 100 중량부 대비 5~25 중량부인 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
    
16. 표면에 도전 패드를 가진 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판의 도전 패드에 대응되는 도전 패드를 포함하는 전자 소자를 준비하는 단계;
    상기 기판의 표면에 존재하는 도전 패드 또는 상기 전자 소자의 도전 패드에 제 10항의 솔더 페이스트를 도포한 후, 기판의 도전 패드와 대응되는 전자 소자의 도전 패드를 접촉시키는 단계; 및
    상기 접촉된 전자 소자와 기판을 가열하여 접합시키는 단계를 포함하는 전자 소자 실장 방법.
    
17. 제 16항에 있어서, 상기 가열 온도는 200~300℃인 것을 특징으로 하는 전자 소자 실장 방법.
    
18. 표면에 도전 패드를 가진 전자 소자를 준비하는 단계;
    상기 전자 소자의 도전 패드에 대응되는 도전 패드를 포함하는 다른 전자 소자를 준비하는 단계;
    상기 전자 소자의 표면에 존재하는 도전 패드 또는 상기 다른 전자 소자의 도전 패드에 제 10항의 솔더 페이스트를 도포한 후, 전자 소자의 도전 패드와 대응되는 다른 전자 소자의 도전 패드를 접촉시키는 단계; 및
    상기 접촉된 전자 소자와 다른 전자 소자를 가열하여 접합시키는 단계를 포함하는 전자 소자 실장 방법.
    
19. 제 18항에 있어서, 상기 가열 온도는 200~300℃인 것을 특징으로 하는 전자 소자 실장 방법.

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