KR20160101066A - 아디프산, 옥살산 및 아민 성분을 포함하는 솔더 페이스트 - Google Patents

아디프산, 옥살산 및 아민 성분을 포함하는 솔더 페이스트 Download PDF

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옌스 나흐라이너
요아힘 비제
세바스티안 프리츠쉐
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헤레우스 도이칠란트 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 옥살산, 아디프산과 아민 성분의 혼합물을 함유하여 기판 위에 전자 부품을 실장하기 위한 솔더 페이스트 및 이의 제조를 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 사용을 통해 기판 위에 전자 부품을 실장하기 위한 방법 및 본 발명에 따른 솔더 페이스트를 포함하는 모듈에 관한 것이다.

Description

아디프산, 옥살산 및 아민 성분을 포함하는 솔더 페이스트{SOLDERING PASTE COMPRISING ADIPIC ACID, OXALIC ACID AND AN AMINE COMPONENT}
본 발명은 옥살산, 아디프산과 아민 성분의 혼합물을 함유하여 기판 위에 전자 부품을 실장하기 위한 솔더 페이스트 및 이의 제조를 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 사용을 통해 기판 위에 전자 부품을 실장하기 위한 방법 및 본 발명에 따른 솔더 페이스트를 포함하는 모듈에 관한 것이다.
솔더 페이스트, 특히 연납 페이스트의 주요 용도는 이들이 주로 부품과 기판 사이, 예를 들면 반도체칩과 인쇄회로기판(PCB) 사이에 전기 및 열적 연결부 역할을 하는 전자회로 제조 분야이다. 이와 관련하여, 인쇄회로기판에 솔더 페이스트를 도포한다. 다음, 반도체칩을 솔더 페이스트를 통해 인쇄회로기판에 접촉시킨다. 전기 및/또는 열 접촉부를 반도체칩과 인쇄회로기판 사이에 형성하는 리플로우 공정(reflow process)에 의해 솔더 페이스트에 있는 솔더를 용융시키기 위해 솔더 페이스트를 가열한다. 솔더 페이스트는 통상적으로 특히 솔더링 분말, 부품과 기판의 표면에 있는 산화물층을 용해시키는 역할을 하고 솔더링 공정 중에 젖음성(wettability) 향상을 제공하는 솔더링 플럭스를 함유하고 있다. 솔더 페이스트는 통상적으로 스크린과 스텐실 인쇄에 의한 전자회로의 자동 생산시 가공되기 때문에 솔더링 플럭스는 통상적으로 솔더링 플럭스의 유동학적 특성과 이로 인한 솔더 페이스트의 유동학적 특성을 향상시키는 계면활성제와 첨가제와 같은 추가 물질들을 함유하고 있다.
DE 10 2012 019 198 A1은 카르복실산과 폴리아민 플럭스를 포함하는 플럭스 조성물로서, 상기 폴리아민이 적어도 2개의 3차 탄소 원자를 가진 비치환 C5-80 알킬기를 포함하고 있는 플럭스 조성물을 기재하고 있다.
EP 0 619 162 A2는 2-비스옥사졸린 화합물, 디티올, 유기 카르복실산과 활성화제를 포함하는 솔더링 플럭스를 개시하고 있다. 또한 상기 솔더링 플럭스는 유기 용매, 열가소성 수지 및/또는 에폭시기 함유 화합물을 포함할 수 있다.
DE 42 35 575 C2는 보호 가스가 존재하는 상태, 특히 잔류 산소 함량이 낮고 질소가 존재하는 상태에서 전자 부품과 회로를 솔더링하기 위한 연납 페이스트를 기재하고 있다. 이와 관련하여, 상기 연납 페이스트는 유기 수지, 활성화제와 용매로 이루어져 있다.
DE 41 19 012 C1은 물로 헹굴 수 있고 지방산 아민과 유기산의 수용성 염을 솔더링 플럭스 혼합물로서 함유하는 전자 부품용 솔더 페이스트에 관한 것이다.
WO 2010/000679 A1은 금속 스테아레이트를 함유하는 납재에 관한 것이다. 이와 관련하여, 상기 솔더 분말의 입자는 표면에 고체 금속 스테아레이트의 미세층을 포함하고 있다.
US 2009/0152331 A1은 금속 분말, 극성 용매, 카르복실산과 3차 아민을 포함하는 무수지(resin-free) 솔더 페이스트를 기재하고 있다. 상기 페이스트는 특히 표면 실장된 부품의 언더 필링(언더-범퍼 금속화(under-bumper metallization)) 및 장착(표면 실장 기술)용으로 매우 적합하다.
전자회로 제조시 특별한 하나의 해결과제는 예를 들어 기판에 있는 적당한 방열부에 대한 접촉부를 가진 QFP와 같은 부품의 하부에 전기적 연결 부위뿐 아니라 열적 연결 부위를 포함하고 있는 부품을 적용 및 실장하는 것이다. 소위 "레그(leg)"라고 하는 상기 전기 접촉 부위는 또한 부품과 기판 사이에서 스페이서 역할을 하고 리플로우 공정 과정에서 적절한 솔더 데포(solder depot)에 의해 접촉되어 있다. 상기 열적 연결 부위 또한 솔더 데포를 사용하는 리플로우 공정에 의해 기판에 연결되는데 이때 열 접촉을 위해 사용되는 솔더 페이스트는 부품을 기판에 전기 접촉시키기 위해 사용되는 것과 다를 수 있다. 이 공정 중에, 열적 연결 부위의 도입된 솔더 데포는 가열시 확산(spread)될 수 있다. 이와 관련하여, 솔더 분말 입자는 통상적으로 소위 솔더 볼 형태의 전기 접촉 부위의 방향으로 밀려나고 이들 부위에서 단락을 일으킬 수 있다.
이의 발생을 방지하기 위해서 가열시 확산되지 않고 전기 접촉 부위에서 원치 않은 솔더 볼이 발생하지 않도록 하여 단락을 방지하는 동시에 부품과 기판 사이에서 안정한 기계적, 열적 및/또는 전기적 연결부를 생성하는 솔더 페이스트가 요구되고 있다. 또한 용융시 선명한 습윤 에지(wetting edge)를 형성하여 기판 위에 정밀한 인쇄를 가능하게 함으로써 작은 집적회로를 제조할 수 있게 하는 솔더 페이스트가 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 기판 위에 부품, 특히 전기 접촉 부위를 가진 부품을 실장하여 솔더링 공정 중에 가열시 선명한 습윤 경계를 형성하고 형상 변화가 없는 솔더 페이스트를 제공하는 것이다. 이 수단에 의해 솔더 페이스트와 전기적 연결 부위 간 접촉과 단락이 방지된다. 또한 본 발명의 목적은 상기 솔더 페이스트 가열시 확산 없이 및/또는 원치 않는 솔더 볼 발생 없이 부품과 기판 사이에 기계적 및 열적 연결부를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 스크린 인쇄 과정에서 페이스트의 양호한 가공성과 양호한 젖음성을 모두 포함하는 솔더 페이스트를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명의 독립항의 요지를 통해 만족된다.
놀랍게도 특정 아민과 함께 아디프산과 옥살산을 첨가하면 가열시 확산되지 않아 솔더 볼 발생과 이에 따른 단락 발생을 방지할 수 있는 솔더 페이스트가 얻어지는 것으로 밝혀졌다. 동시에 놀랍게도 젖음성과 가공성이 크게 향상되었다는 것이 밝혀졌다.
본 발명의 범위에서 용어 "확산"은 가열시, 특히 실장 과정 중에 주로 조성되는 열적 조건에서 부품의 열적 연결 부위에서 솔더 페이스트가 확산되어 솔더 볼이 발생할 수 있고 부품의 전기적 연결 부위에서 단락이 야기될 수 있는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
특히 플럭스가 디카르복실산과 추가로 하나의 아민 성분을 함유하는 것이 특히 유리한 것으로 증명되었다.
따라서 본 발명의 일 요지는
a) i) 아디프산;
ii) 옥살산; 및
iii) 아민 성분 A와 아민 성분 B로 이루어진 군으로부터 선택되는 아민으로서, 아민 성분 A는 3차 아미노기를 가진 디아민이고 아민 성분 B는 아미노기 중 적어도 2개가 적어도 3개의 탄소 원자에 의해 서로 분리되고 적어도 4개의 탄소 원자를 포함하고 있는 디아민 또는 폴리아민인 아민을 포함하는 플럭스; 및
b) 솔더
를 포함하는 솔더 페이스트이다.
상기 플럭스는 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 필수 성분이다.
a) 플럭스
상기 플럭스는 디카르복실산, 아디프산과 옥살산 외에도 필수 성분으로서 아민 성분 A와 아민 성분 B로 이루어진 군으로부터 선택되는 아민을 포함한다.
아민 성분 A
아민 성분 A는 적어도 하나의 3차 아미노기, 바람직하게는 2개의 3차 아미노기를 포함하고 있는 디아민이다.
아민 성분 A가 1,2-테트라메틸에틸렌디아민, 1,2-테트라에틸에틸렌디아민과 1,2-테트라프로필에틸렌디아민, 예를 들면 1,2-테트라-n-프로필에틸렌디아민과 1,2-테트라이소프로필에틸렌디아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 구현예가 바람직하다. 각각의 3차 아미노기가 2개의 동일한 치환기를 포함하고 있는 디아민이 특히 바람직하다.
본 발명의 범위에서 3차 아민은 질소 원자에 3개의 탄소 함유 치환기가 있는 아민으로 이해되어야 할 것이다.
아민 성분 B
아민 성분 B는 아미노기 중 적어도 2개가 적어도 3개의 탄소 원자에 의해 서로 분리되고 적어도 4개의 탄소 원자를 포함하고 있는 디아민 또는 폴리아민이다.
아민 성분 B는 2개의 아미노기가 적어도 3개의 탄소 원자에 의해 서로 분리되고 적어도 4개의 탄소 원자를 포함하고 있는 디아민 또는 폴리아민이다. 이와 달리, 아민 성분 B는 아미노기 중 적어도 2개가 적어도 3개의 탄소 원자에 의해 서로 분리되고 적어도 4개의 탄소 원자를 포함하고 있는 폴리아민이다.
기판, 예를 들면 인쇄회로기판 위에 전기 및/또는 열적 연결 부위를 가진 부품을 실장하기 위한 본 발명에 따른 솔더 페이스트를 사용함으로써 연결 부위 간 원치 않는 접촉이 없기 때문에 전기적 연결 부위에서 단락 발생이 방지된다. 또한 놀랍게도 아민 성분 B가 1차 아미노기를 포함하면 솔더 페이스트의 확산 특성이 훨씬 더 향상될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
따라서 본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 아민 성분 B는 적어도 하나의 1차 아미노기를 포함한다.
바람직한 구현예에 있어서, 아민 성분 B는 N-코코-1,3-디아미노프로판, 1,6-디아미노헥산, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난과 1,10-디아미노데칸으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는 N-코코-1,3-디아미노프로판의 코코아유 유래 잔기는 8 내지 20개의 탄소 원자의 사슬 길이를 갖는다. 상기 코코아유 유래 알킬 잔기의 탄소 사슬 길이의 전형적인 분포는 예를 들면 몰%로 하기 조성을 갖는다: 5%의 C8, 6%의 C10, 50%의 C12, 19%의 C14, 10%의 C16과 10%의 C18.
다른 바람직한 구현예에 있어서, 사용할 아민, 즉 아민 성분 A 또는 아민 성분 B는 3차 및/또는 4차 탄소 원자를 포함하지 않는다.
다른 바람직한 구현예에 있어서, 상기 아민은 적어도 6개의 탄소 원자를 포함한다. 이와 관련하여, 탄소 원자는 2개의 아미노기 사이에 연결 사슬로서 존재하거나 질소 원자의 치환기로서 아미노기에 결합될 수 있다.
상기 플럭스 내 아민의 양은 솔더 페이스트의 양호한 가공성 및 실장할 부품과 기판 표면의 양호한 젖음성이 확보되도록 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 플럭스는 아민 성분 A 및/또는 아민 성분 B를 플럭스의 총 중량 대비 각각 0.1 내지 2.0 중량%, 바람직하게는 0.4 내지 1.0 중량%의 양으로 포함한다.
또한 놀랍게도 본 발명에 따른 솔더 페이스트는 아민 성분 A에 대한 대안으로서 아민 성분 B를 사용하면 양호한 확산 특성을 갖는 것으로 밝혀졌다.
2개 미만의 아미노기를 포함하고/또는 2개의 아미노기가 3개 미만의 탄소 원자에 의해 서로 분리되고 총 4개 미만의 탄소 원자를 포함하는 아민은 아민 성분 A 및/또는 B와 함께 사용하지 않으면 특히 확산 거동, 젖음 특성과 가공성과 관련하여 불충분한 특성이 나타난다.
다른 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 플럭스는 모노아민을 더 포함한다. 상기 모노아민은 아민 성분 A 및/또는 아민 성분 B에 대해 추가로 존재한다.
상기 모노아민이 2차 및/또는 3차 모노아민인 경우에 특히 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 가공성, 확산 거동과 용융 특성과 관련하여 특히 양호한 결과가 얻어질 수 있다. 따라서 상기 모노아민이 2차 모노아민, 3차 모노아민과 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 구현예가 바람직하다. 바람직하게는 상기 플럭스는 모노아민을 플럭스의 총 중량 대비 각각 0.5 내지 5.5 중량%, 바람직하게는 1.0 내지 5.0 중량%의 양으로 함유한다.
특히 바람직한 구현예에 있어서, 상기 모노아민은 3 내지 15개, 바람직하게는 4 내지 12개의 탄소 원자를 포함한다. 또한 바람직하게는 상기 모노아민은 비스(2-에틸헥실)아민, 비스(2-메틸헥실아민), 디에틸아민, 트리에틸아민, 시클로헥실아민, 디에탄올아민과 트리에탄올아민으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또한 상기 솔더 페이스트의 가공성, 젖음 특성과 확산 특성은 플럭스 내 존재하는 디카르복실산의 양에 의해 훨씬 더 향상될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
상기 솔더 페이스트의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 플럭스는 아디프산을 플럭스의 총 중량 대비 각각 7 내지 13 중량%, 바람직하게는 8 내지 12 중량%의 양으로 포함한다. 주로 상기 솔더 페이스트의 젖음 특성과 확산 거동은 플럭스 내 디카르복실산의 적정량을 선택하여 조정할 수 있다.
상기 플럭스가 아민뿐 아니라 옥살산과 아디프산의 혼합물을 함유하면 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 확산 거동, 젖음 특성과 가공성과 관련하여 특히 양호한 결과를 얻을 수 있다. 이와 관련하여, 옥살산의 유리한 효과는 옥살산의 양이 한정된 범위 내에 있고 소정량을 초과하지 않으면 훨씬 더 증가할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 플럭스는 옥살산을 플럭스의 총 중량 대비 각각 0.3 내지 2.0 중량%, 바람직하게는 0.4 내지 1.5 중량%, 특히 바람직하게는 0.45 내지 1.0 중량%의 양으로 포함한다.
상기 플럭스 내 옥살산의 양이 플럭스의 총 중량 대비 특정 한계치 0.3 중량% 미만이면, 이에 따른 솔더 페이스트는 가열시 확산 거동 면에서 특성이 약간 향상된다. 또한 옥살산의 양은 해당 솔더 페이스트가 최적으로 용융되기 위해서는 위에 명시된 범위 내에 있는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다.
또한 상기 플럭스에 옥살산과 아디프산을 제외한 디카르복실산을 추가로 첨가하면 솔더 페이스트의 특성, 특히 가공성과 확산 특성에 대해 긍정적인 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 그러나 추가 디카르복실산의 양 또한 한정되어야 한다.
따라서 본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 플럭스는 옥살산과 아디프산을 제외한 디카르복실산을 추가로 플럭스의 총 중량 대비 각각 0 내지 2.0 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 1.0 중량%의 양으로 포함한다. 본 발명에 따른 범위를 넘는 양은 솔더 페이스트의 젖음 특성에 부정적인 영향이 있을 수 있는 것으로 밝혀졌다.
바람직하게는 옥살산과 아디프산을 제외한 추가 디카르복실산은 말론산, 숙신산과 글루타르산으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
따라서 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 플럭스 내 모든 디카르복실산의 총량은 플럭스의 총 중량 대비 각각 최대 15 중량%, 바람직하게는 7 내지 13 중량%, 특히 8 내지 12 중량%이다.
특히 자동 가공의 관점에서 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 가공성을 최적으로 제공하기 위해서, 본 발명에 따른 솔더 페이스트는 솔더 페이스트의 도포, 유동 거동뿐 아니라 부품과 기판의 전기 및 열적 연결을 도와주는 역할을 하는 추가 성분을 함유할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 솔더 페이스트는 예를 들면 증점제를 함유할 수 있다. 바람직한 구현예에 있어서, 상기 플럭스는 에틸셀룰로오스, 경화 피마자유, 글리세롤-트리스-12-히드록시스테아린과 변성 글리세롤-트리스-12-히드록시스테아린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 증점제를 추가로 포함한다. 바람직하게는 상기 플럭스는 중점제를 플럭스의 총 중량 대비 각각 1.0 내지 4.0 중량%, 바람직하게는 1.7 내지 3.0 중량%의 양으로 함유한다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트의 도포 및 젖음 특성을 향상시키기 위해서 상기 플럭스는 용매를 더 함유할 수 있다. 바람직하게는, 상기 용매는 다음과 같이 25℃에서 용해성이 있는 디올, 알코올, 에테르알코올과 케톤, 특히 트리메틸프로판올, 1,2-옥탄디올, 1,8-옥탄디올, 2,5-디메틸-2,5-헥산디올, 이소보르닐시클로헥산온, 글리콜 에테르, 2-에틸-1,3-헥산디올, n-데실알코올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 테르피네올, 이소프로판올과 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 다른 바람직한 구현예에 있어서, 상기 글리콜 에테르는 모노-, 디-, 트리-프로필렌글리콜메틸에테르, 모노-, 디-, 트리-프로필렌글리콜-n-부틸에테르, 모노-, 디-, 트리-에틸렌글리콜-n-부틸에테르, 에틸렌글리콜메틸에테르, 트리에틸렌글리콜메틸에테르, 디에틸렌글리콜-디부틸에테르, 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜-모노헥실에테르와 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또한 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 플럭스는 적절한 도포를 위해 필요한 농도(consistency)를 페이스트에 부여하기 위해서 수지를 포함할 수 있다. 상기 솔더 페이스트의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 솔더 페이스트는 플럭스가 추가로 수지, 바람직하게는 콜로포니(colophony), 톨유, 수소화 콜로포니, 이량체화된 콜로포니, 일부 이량체화된 콜로포니와 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 수지를 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기 솔더 페이스트의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 플럭스는 수지를 플럭스의 총 중량 대비 각각 35 내지 50 중량%, 바람직하게는 40 내지 48 중량%의 양으로 포함한다.
상기 솔더 페이스트의 다른 바람직한 구현예에 있어서, 상기 플럭스는 추가로 아닐린 염산염, 글루탐산 염산염, 디에탄올아민 염산염, 트리에탄올아민 브롬산염, 트리에탄올아민 염산염, 트리에탄올아민 브롬산염, 트랜스-2,3-디브로모-2-부텐-1,4-디올과 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 할로겐 함유 화합물을 함유한다. 상기 할로겐 함유 화합물은 연결시킬 부품과 기판의 표면을 활성화하여 부품의 더 좋은 연결을 제공하는 추가 활성화제의 역할을 할 수 있다.
상기 플럭스 내 할로겐 함유 화합물의 양은 플럭스의 총 중량 대비 5 중량%를 넘지 않는 것이 특히 유리한 것으로 증명되었다. 따라서 상기 플럭스가 할로겐 함유 화합물을 플럭스의 총 중량 대비 각각 0.1 내지 3.0 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 2.0 중량%의 양으로 포함하는 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 구현예가 바람직하다.
또한 상기 플럭스가 추가로 첨가제를 플럭스의 총 중량 대비 각각 0.05 내지 3.0 중량%의 양으로 포함하는 구현예가 바람직하다. 상기 첨가제는 바람직하게는 예를 들면 에톡시화 아민 수지, 아민 수지, 수지의 메틸 에스테르, n-올레일사르코신, 올레일이미다졸린 및 이들의 혼합물과 같이 솔더 페이스트의 젖음 특성을 향상시키는 화합물이다.
b) 솔더
솔더는 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 또 다른 필수 성분이다.
기판 위에 전기 및 열적 연결 부위를 가진 부품을 실장하기 위한 솔더 페이스트에 대한 요건은 특히 열 접촉 공정 중에 확산 거동뿐 아니라 기판에 부품을 열적으로 연결하여 부품의 작동 중에 발생하는 열의 발산과 이의 효율적인 냉각을 제공하는 것에 관한 것이다.
이와 관련하여, 상기 솔더는 한정된 전기전도성과 함께 양호한 열전도성을 포함한다. 이들 특성은 주성분으로서 주석을 포함하는 솔더에서 특히 분명해진다. 따라서 상기 솔더가 주석계 솔더인 구현예가 바람직하다.
본 발명의 범위에서 주석계 솔더는 주석을 솔더의 총량 기준으로 각각 중량 규격이 적어도 80 중량%, 바람직하게는 적어도 83 중량%, 특히 85 내지 90 중량%로 포함하는 솔더이다.
바람직한 구현예에 있어서, 상기 솔더는 주석 외에도 예를 들면 솔더의 액상선 온도(liquidus temperature)를 각각의 용도에 유리한 범위로 조정하기 위해서 금속을 더 포함할 수 있다.
따라서 상기 솔더가 은을 솔더의 총 중량 대비 각각 0.1 내지 8 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 6 중량%의 양으로 포함하는 구현예가 바람직하다.
다른 바람직한 구현예에 있어서, 상기 솔더는 구리를 솔더의 총 중량 대비 각각 0.1 내지 1.5 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 1.0 중량%의 양으로 포함한다.
상기 솔더가 무연인 구현예가 또한 바람직하다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트는 특히 상기 솔더가 그의 액상선 온도까지 가열되어 부품과 기판 사이에 최적의 연결을 제공하는 리플로우 공정에서 사용하기에 매우 적합하다. 따라서 상기 솔더의 액상선 온도는 에너지 기술을 이유로 또한 고감도 부품과 기판을 고려할 때 너무 높지 않아야 한다.
따라서 상기 솔더가 200 내지 250℃ 범위, 바람직하게는 200 내지 230℃ 범위의 액상선 온도를 갖는 구현예가 바람직하다.
바람직한 구현예에 있어서, 상기 솔더는 분말, 바람직하게는 IPC-TM-650 2.2.14-2.2.14.2에 따라 측정한 중량 평균 입도가 15 내지 50 ㎛, 바람직하게는 20 내지 45 ㎛인 분말로서 존재한다.
다른 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명에 따른 솔더 페이스트는 솔더를 솔더 페이스트의 총 중량 대비 각각 80 내지 97 중량%, 바람직하게는 83 내지 95 중량%, 특히 85 내지 93 중량%의 양으로 포함한다.
또한 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명에 따른 솔더 페이스트는 하기 성분을 포함한다:
a) 상기 솔더 페이스트의 총 중량 대비 플럭스 3 내지 20 중량%, 이때 상기 플럭스는
i) 아디프산 7 내지 13 중량%;
ii) 옥살산 0.3 내지 1.5 중량%;
iii) 아민 성분 A와 아민 성분 B로 이루어진 군으로부터 선택되는 아민 0.1 내지 2.0 중량%를 포함하되
아민 성분 A는 3차 아미노기를 가진 디아민이고 아민 성분 B는 아미노기 중 적어도 2개가 적어도 3개의 탄소 원자에 의해 서로 분리되고 적어도 4개의 탄소 원자를 포함하고 있는 디아민 또는 폴리아민이고 상기 중량%로 나타낸 규격은 각각 플럭스의 총 중량 기준임; 및
b) 상기 솔더 페이스트의 총 중량 대비 솔더 80 내지 97 중량%.
다른 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명에 따른 솔더 페이스트는
a) 상기 솔더 페이스트의 총 중량 대비 플럭스 3 내지 20 중량%, 이때 상기 플럭스는
i) 아디프산 7 내지 13 중량%;
ii) 옥살산 0.3 내지 1.5 중량%;
iii) 아민 성분 A와 아민 성분 B로 이루어진 군으로부터 선택되는 아민 0.1 내지 2.0 중량%,
이때 아민 성분 A는 3차 아미노기를 가진 디아민이고 아민 성분 B는 아미노기 중 적어도 2개가 적어도 3개의 탄소 원자에 의해 서로 분리되고 적어도 4개의 탄소 원자를 포함하고 있는 디아민 또는 폴리아민임;
iv) 아디프산과 옥살산을 제외한 디카르복실산 0.05 내지 2 중량%;
v) 수지 35 내지 50 중량%;
vi) 할로겐 함유 화합물 0.1 내지 3.0 중량%;
vii) 용매; 및
viii) 경우에 따라 첨가제를 포함하되 상기 중량 규격은 각각 플럭스의 총 중량 기준임; 및
b) 상기 솔더 페이스트 총 중량 대비 솔더 80 내지 97 중량%를 포함한다.
최적의 가공성과 원하는 확산 거동을 얻기 위해서 본 발명에 따른 솔더 페이스트는 바람직하게는 23℃에서 측정하였을 때 50 내지 200 Pa*s의 점도와 Anton-Paar사의 플레이트-콘(plate-cone) 유량계로 측정하였을 때 10-1s의 전단속도를 갖는다.
본 발명의 또 다른 요지는 본 발명에 따른 솔더 페이스트를 제조하기 위한 방법이다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 솔더 페이스트를 제조하기 위한 방법은 하기 단계를 포함한다:
- 상기 플럭스의 성분들, 특히 성분 i), ii)와 iii)을 혼합하는 단계;
- 솔더 분말을 첨가하는 단계.
상기 솔더 분말의 첨가는 바람직하게는 여러 분획을 플럭스 성분의 소정의 혼합물에 교반하면서 첨가함으로써 이루어진다. 또한 균질한 페이스트를 얻기 위해서 고온이 필요하지 않아 바람직하다. 따라서 상기 솔더 분말의 첨가는 바람직하게는 상온, 예를 들면 20℃에서 이루어지는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 솔더 분말은 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 솔더 분말이다. 또한 바람직하게는 상기 솔더 분말은 주석, 은과 구리의 혼합물로서 각각 솔더 분말의 총 중량 대비 은의 양이 0.1 내지 8 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 6 중량%이고, 구리의 양이 0.1 내지 1.5 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 1.0 중량%이다. 바람직하게는 나머지 100 중량%까지 주석에 의해 채워진다.
본 발명의 또 다른 요지는 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 사용을 통해 기판 위에 부품을 실장하기 위한 방법이다. 상기 방법은 하기 단계를 포함한다:
a) 전기적 연결 부위를 가진 부품을 제공하는 단계;
b) 본 발명에 따른 솔더 페이스트가 제공된 표면을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
c) 상기 솔더 페이스트에 의해 부품의 표면을 기판의 표면에 접촉시키는 단계; 및
d) 상기 솔더의 액상선 온도보다 높게 솔더 페이스트를 가열하는 단계.
상기 부품은 바람직하게는 부품의 하우징의 4개의 면에 전기적 연결 부위가 구비되어 있는 표면 실장 부품이다. 바람직하게는 상기 부품은 장방형 또는 정방형의 하우징 형상을 포함한다. 특히 바람직하게는 상기 부품은 사면이 평평한 패키지(quad flat package, QFP) 및/또는 이의 변형 형태이다. 게다가 상기 부품은 바람직하게는 본 발명에 따른 솔더 페이스트에 대한 접촉이 이루어지는 금속화된 표면을 포함한다. 이와 관련하여, 상기 금속은 바람직하게는 구리, 은, 알루미늄, 금, 니켈, 주석, 팔라듐과 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는 상기 기판은 본 발명에 따른 솔더 페이스트에 대한 접촉이 이 이루어지는 적어도 하나의 금속 표면을 가진 기판이다. 적합한 기판은 예를 들면 금속화된 표면을 포함하는 금속, 세라믹, 종이 또는 에폭시 수지제 기판을 포함한다. 상기 표면은 바람직하게는 구리, 은, 금, 니켈, 알루미늄, 주석, 팔라듐과 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 솔더 페이스트는 솔더 페이스트에 의해 부품과 기판 사이에 연결부가 형성되도록 솔더의 액상선 온도보다 높게 가열한다. 이와 관련하여, 상기 솔더는 액상선 상으로 전이되지만 솔더 페이스트, 부품 및/또는 기판이 손상되지 않도록 솔더 페이스트를 적절하게 가열하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 상기 솔더는 솔더의 액상선 온도를 초과하는 5 내지 60℃, 바람직하게는 10 내지 50℃로 가열한다.
본 발명에 따른 부착 방법에 따르면, 기판에 실장되는 부품의 단락 발생이 크게 감소한다.
따라서 본 발명에 따른 부착 방법에 따라 기판에 부착되고 얻어질 수 있거나 얻어지는 부품은 본 발명의 또 다른 요지이다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트에 의해 상기 기판 표면과 부품 표면을 접촉시켜 전자 부품을 기판에 연결하기 위한 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 용도는 본 발명의 또 다른 요지이다.
본 발명의 또 다른 요지는 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 사용을 통해 얻어지는 모듈이다. 상기 모듈은
1) 제1 표면을 가진 전기적 연결 부위가 있는 부품;
2) 적어도 하나의 제2 표면을 가진 기판; 및
3) 상기 제1 표면과 제2 표면에 직접 접촉하는 본 발명에 따른 솔더 페이스트를 포함한다.
바람직하게는 상기 모듈은 집적회로, 주로 반도체 산업에서 사용하기에 매우 적합하다.
도 1은 솔더 페이스트의 확산 거동을 평가하기 위한 실험구성을 보여주고 있다.
도 2는 페이스트가 열적 연결 부위의 영역보다 높게 돌출하지 않은 결과를 보여주고 있다.
도 3은 솔더 페이스트와 부품의 전기적 연결 부위가 접촉된 결과를 보여주고 있다.
실시예:
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 자세하게 기재하지만 이들 실시예는 결코 본 발명의 개념을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
시험방법:
i) 가공성:
닥터 블레이드를 구비한 자동 스텐실 프린터를 사용하여 솔더 페이스트의 가공성을 시험하였다. 이를 위해, 페이스트를 밀폐 스텐실에 도포하였고 이때 시험 기간은 16시간이었고 닥터 블레이드는 10분마다 인쇄 공정을 수행하였다. 시험 종료 후, 상기 페이스트의 광학 특성을 평가하였다. 페이스트의 가공성은 닥터 블레이드 전방 또는 그 측면에 페이스트가 쌓이지 않고 16시간 동안 닥터 블레이드가 반복적으로 통과/인쇄한 후에도 스텐실 상에서 페이스트가 원활하게 롤링될 수 있으면 양호한 것으로 평가하였다.
ii) 젖음성:
IPC-TM-650 시험법 2.4.45에 따른 용융 시험에 의해 페이스트의 젖음 특성을 평가하였다. 이를 위해 페이스트를 금속 기판에 도포하였다. 기판으로서 구리 또는 황동제 20×20×0.5 mm 크기의 시트를 사용하였다. 이들 시트가 표면에 산화물층을 포함한 경우에는 표면을 입도가 P600인 연마지를 이용하여 금속이 노출(bare metal)되도록 연마하고 알코올로 세정하였다. 광택이 있는 순수한 표면을 포함한 구리 시트는 단지 알코올로만 세정하였다.
준비된 금속 기판 위에 스텐실을 사용하여 인쇄하였다. 이를 위해, 스텐실의 개방 홀이 기판의 중간에 위치되도록 스텐실을 기판 위에 단단히 압착하였다. 페이스트를 재패니즈 스파츌라(Japanese spatula) 위에 올려놓은 다음, 스텐실 위에 페이스트가 더 이상 위치되지 않을 때까지 처음에는 약간의 압력으로 다음에는 좀 더 큰 압력으로 스텐실의 홀 위에 칠하였다. 다음, 스텐실에 의해 한정된 패턴을 유지하면서 스텐실을 조심스럽게 제거하였다.
인쇄된 기판을 솔더의 액상선 온도 미만의 온도, 즉 본 경우에는 200℃로 설정한 제1 가열판 위에 올려 놓았다. 이 판 위에 기판을 2분 동안 유지한 다음 즉시 온도가 솔더의 액상선 온도보다 높은 약 50℃(최고 온도)인 제2 가열판 위에 올려놓았다. 페이스트를 용융시킨 후, 기판을 5초 동안 더 가열판 위에서 유지한 다음 판으로부터 떼어내어 냉각하였다.
페이스트 냉각 후, 페이스트가 용융되어 스텐실의 홀의 크기에 상응한 점(spot) 또는 여러 작은 점이 형성되었는지 또한 용융 후 페이스트가 선명한 에지를 포함하고 있는지를 평가하였다. 또한 표면이 광택 또는 무광택인지 평가하였다.
페이스트를 4개의 등급으로 분류한바, 만족스러운 결과는 등급 1과 2로 평가한 반면에 등급 3과 4는 만족스럽지 않은 결과에 해당하였다.
등급 1: 용융된 솔더 페이스트가 기판의 미리 인쇄된 표면보다 더 큼. 습윤 에지가 균일함.
등급 2: 용융된 솔더 페이스트가 스텐실에 의해 한정된 인쇄 표면과 동일 크기를 가짐. 습윤 에지가 균일함.
등급 3: 솔더 페이스트가 용융되어 여러 개의 큰 점들이 형성됨. 습윤 에지는 불균일하고 공극이 나타남.
등급 4: 솔더 페이스트가 용융되어 최초 인쇄된 표면보다 작은 여러 작은 점들이 형성되거나 솔더 페이스트가 전혀 용융되지 않음. 습윤 에지가 존재하지 않음.
iii) 확산 거동
안티-모세관 시험(anti-capillary(AC) 시험)을 이용하여 솔더 페이스트의 확산 거동을 평가하였다. 이를 위해 솔더 페이스트를 QFP 부품(예를 들면 독일 Infineon Technologies AG 제)의 열적 연결 부위에 도포하고 유리판으로 덮었다. 페이스트의 거동을 평가할 수 있도록 QFP 부품을 대향 표면에 의해 200℃ 온도의 가열판 위에 위치시켰다. 실험구성을 도 1에 나타내었다.
얻어진 결과를 점수로 평가한바, 0 내지 2는 페이스트가 열적 연결 부위의 영역보다 높게 돌출하지 않은 만족스러운 결과에 해당한다(도 2). 점수 2.5 내지 3.0은 페이스트가 과도하게 확산되어 솔더 페이스트와 부품의 전기적 연결 부위가 접촉될 수 있는 만족스럽지 않은 결과에 해당한다(도 3).
위에서 명시한 시험 방법에 의해 다음의 솔더 페이스트들을 평가한바, 이들은 본 발명에 따른 것으로 간주되기 위해서는 시험 중 적어도 2개의 시험에서 만족스러운 결과를 얻을 필요가 있다.
표 1은 본 발명에 따른 솔더 페이스트와 참고예를 위해 사용한 페이스트의 조성을 보여주고 있다. 숫자는 각각 중량% 단위로 주어져 있다. 가공성, 젖음 특성과 확산 특성과 같은 페이스트의 특성은 상술한 방법에 따라 측정하여 표 2에 요약하였다.
다음과 같은 솔더를 사용하였다:
SnAgCu: Sn: 96.5% Ag: 3.0% Cu: 0.5%, IPC J-STD-006 표준에 따른 제3형
실시예 참고예 1 참고예 2 3 4 5 6 7 8 9 10
플럭스
아디프산 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 9.5 9.5 9.5 6.0
옥살산 0.7 0.5 0.7 1.0 0.5 0.5 0.5 0.5
디카르복실산 0.5a 0.5b
N-코코-1,3-디아미노프로판 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
비스-C8-디알킬아민 2.1 2.1 2.1
N,N-디알킬 지방산 아민 2.1 2.1 2.1 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7
수소화 콜로포니 45.4 45.4 45.3 45.4 45.3 45.2 45.8 44.5 46.0 47.0
트리에탄올아민·HBr 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
피마자유 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7
트리-프로필렌글리콜-n-부틸에테르 35.7 35.7 35.6 35.7 35.6 35.4 35.8 37.1 37.1 38.1
플럭스(합계) 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
페이스트
솔더(SnAgCu) 89.25 89.25 89.25 89.25 89.25 89.25 89.25 89.25 89.25 89.25
플럭스 100.0까지 100.0까지 100.0까지 100.0까지 100.0까지 100.0까지 100.0까지 100.0까지 100.0까지 100.0까지
a) 숙신산
b) 글루타르산
실시예 참고예 1 참고예 2 3 4 5 6 7 8 9 10
젖음성(등급) 3 3 2 2 2 2 2 2 2 4
AC 시험(점수) 2.5 3 1 1.5 1 1 1 1 1 1
가공성 불량 불량 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호
표 2로부터 명백한 바와 같이, 실시예 3 내지 10의 본 발명에 따른 페이스트는 AC 시험과 젖음성에서 매우 양호한 결과를 나타낸다. 게다가 본 발명에 따른 모든 페이스트는 양호한 가공 특성을 보였고 닥터 블레이드가 반복적으로 통과한 후에도 용이하게 확산되었다. 광학 시험에서, 용융한 후 냉각한 모든 페이스트는 선명한 습윤 에지를 가진 평활하면서 광택이 있는 표면을 보였다.
참고예 1은 아디프산뿐 아니라 산 성분으로서 플럭스의 총 중량 대비 0.5 중량%의 옥살산을 함유하는 종래의 솔더 페이스트를 나타낸다. 표 2의 결과로부터 명백한 바와 같이 종래의 페이스트는 시험한 특성 면에서 만족스럽지 않은 결과만을 보였다.
참고예 2에서 보는 바와 같이 숙신산을 동일한 양의 글루타르산으로 대체하여도 원하는 특성과 관련한 향상은 얻어지지 않았다.
실시예 12는 아디프산의 양을 이용하여 솔더 페이스트의 특성을 해당 요건에 맞게 조정할 수 있음을 보여주고 있다. 따라서 상기 특성들은 본 발명에 따른 바람직한 범위 내 소정량의 아디프산에 의해 확실하게 더욱 강화될 수 있다.
표 3은 시험 아민 성분을 변화시킨 다양한 페이스트의 일반적인 조성을 보여주고 있다. 사용한 시험 아민뿐 아니라 솔더 페이스트의 시험 결과를 표 4에 요약하였다.
성분 양(중량%)
아디프산 10.0
옥살산 0.5
시험 아민 0.5
비스-C8-디알킬아민 2.1
N,N-디알킬 지방산 아민 2.1
수소화 콜로포니 44.9
피마자유 2.7
트리에탄올아민·HBr 1.5
트리-프로필렌글리콜-n-부틸에테르 35.7
플럭스(합계) 100.0
페이스트
솔더 89.25
플럭스 100.0까지
시험 아민 젖음성 AC 시험 가공성
11 N-코코-1,3-디아미노프로판 2 0 양호
12 1,6-디아미노헥산 2 0 양호
13 1,10-디아미노데칸 2 0 양호
14 1,2-테트라메틸렌디아민 2 1 양호
참고예 15 1,2-디아미노에탄 2 0 불량
참고예 16 1,3-디아미노프로판 2 0 불량
참고예 17 1,2-디아미노시클로헥산 3 0 불량
상기 아민이 본 발명의 아민 성분 A(실시예 14) 또는 아민 성분 B(실시예 11 내지 13)의 정의를 충족하는 표 4의 실시예 11 내지 14로부터 명백한 바와 같이, 해당 솔더 페이스트는 젖음성, 가공성과 AC 시험 면에서 우수한 결과를 보여주고 있다. 아민 성분이 본 발명의 정의를 더 이상 충족하지 못하게 되자(실시예 15 내지 17) 해당 솔더 페이스트는 가공성 불량을 나타낸다. 2개의 아미노기가 적어도 3개의 탄소 원자에 의해 서로 분리되어 있지 않은 아민을 사용할 때(참고예 17)와 같은 일부의 경우에, 이들 페이스트에 의해 기판 위에 정밀한 인쇄가 불가능할 정도로 젖음 특성에 문제가 있다.
논의된 실시예로부터 명백하듯이, 본 발명에 따른 모든 페이스트는 양호한 가공성과 이들의 젖음성과 확산 거동 측면에서 우수한 특성을 나타낸다. 따라서 본 발명에 기재되어 있는 페이스트에 의하면 방열이 양호하면서 어떠한 단락 없이 기판 위에 부품을 안정하게 부착할 수 있다. 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 양호한 가공성으로 인해 예를 들면 인쇄회로기판의 정밀하고 신속한 인쇄가 가능해진다.

Claims (16)

  1. a) i) 아디프산;
    ii) 옥살산; 및
    iii) 아민 성분 A와 아민 성분 B로 이루어진 군으로부터 선택되는 아민으로서, 아민 성분 A는 3차 아미노기를 가진 디아민이고 아민 성분 B는 적어도 2개의 아미노기가 적어도 3개의 탄소 원자에 의해 서로 분리되고 적어도 4개의 탄소 원자를 포함하고 있는 디아민 또는 폴리아민인 아민을 포함하는 플럭스; 및
    b) 솔더
    를 포함하는 솔더 페이스트.
  2. 제1항에 있어서, 아민 성분 B가 적어도 하나의 1차 아미노기를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
  3. 제1항 및 제2항 중 어느 하나 또는 두 항 모두에 있어서, 아민 성분 A가 1,2-테트라메틸에틸렌디아민, 1,2-테트라에틸에틸렌디아민과 1,2-테트라프로필에틸렌디아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 아민 성분 B가 N-코코-1,3-디아미노프로판, 1,6-디아미노헥산, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난과 1,10-디아미노데칸으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 상기 플럭스가 아민 성분 A 및/또는 아민 성분 B를 플럭스의 총 중량 대비 각각 0.1 내지 2.0 중량% 바람직하게는 0.4 내지 1.0 중량%의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 상기 플럭스가 아디프산을 플럭스의 총 중량 대비 각각 7 내지 13 중량%, 바람직하게는 8 내지 12 중량%의 양으로 함유하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 상기 플럭스가 옥살산을 플럭스의 총 중량 대비 각각 0.3 내지 2.0 중량%, 바람직하게는 0.4 내지 1.5 중량%, 특히 바람직하게는 0.45 내지 1.0 중량%의 양으로 함유하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 상기 플럭스가 옥살산과 아디프산을 제외한 디카르복실산을 추가로 플럭스의 총 중량 대비 각각 0 내지 2.0 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 1.0 중량%의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 상기 플럭스 내 모든 디카르복실산의 총량이 플럭스의 총 중량 대비 각각 최대 15 중량%, 바람직하게는 7 내지 13 중량%, 특히 8 내지 12 중량%인 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 상기 플럭스가 추가로 바람직하게는 2차 모노아민과 3차 모노아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 모노아민을 플럭스의 총 중량 대비 각각 0.5 내지 5.5 중량%, 특히 바람직하게는 1.0 내지 5.0 중량%의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 상기 솔더가 주석계 솔더이되 상기 솔더가 바람직하게는 솔더의 총 중량 대비 각각 0.1 내지 8 중량%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 6 중량%의 은 및/또는 0.1 내지 1.5 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 1.0 중량%의 구리를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 상기 솔더 페이스트가 솔더를 80 내지 97 중량%, 바람직하게는 83 내지 95 중량%, 특히 85 내지 93 중량%의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나 이상의 항에 따른 솔더 페이스트를 제조하기 위한 방법으로서,
    - 상기 플럭스의 성분들을 혼합하는 단계 및
    - 솔더 분말을 첨가하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 기판 위에 부품을 실장하기 위한 방법으로서,
    a) 전기적 연결 부위를 가진 부품을 제공하는 단계;
    b) 제1항 내지 제12항 중 어느 하나 이상의 항에 따른 솔더 페이스트가 제공된 표면을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
    c) 상기 솔더 페이스트에 의해 부품의 표면을 기판의 표면에 접촉시키는 단계; 및
    d) 상기 솔더의 액상선 온도보다 높게 솔더 페이스트를 가열하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 1) 제1 표면을 가진 전기적 연결 부위가 있는 부품;
    2) 적어도 하나의 제2 표면을 가진 기판; 및
    3) 상기 제1 표면과 제2 표면에 직접 접촉하는 제1항 내지 제12항 중 어느 하나 이상의 항에 따른 솔더 페이스트를 포함하는 모듈.
  16. 기판 위에 실장되고 제14항에 따른 방법에 따라 얻어질 수 있는 부품.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6338007B1 (ja) * 2017-11-02 2018-06-06 千住金属工業株式会社 フラックス及びソルダペースト
EP3870389A1 (en) * 2018-10-24 2021-09-01 Alpha Assembly Solutions Inc. Low temperature soldering solutions for polymer substrates, printed circuit boards and other joining applications
EP3834980B1 (de) * 2019-12-10 2023-02-22 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Lotpaste
DE102021110298A1 (de) 2021-04-22 2022-10-27 Infineon Technologies Ag Bleifreies lotmaterial, schichtstruktur, verfahren zur herstellung eines lotmaterials und verfahren zur herstellung einer schichtstruktur
WO2024011492A1 (en) * 2022-07-14 2024-01-18 Heraeus Materials Technology Shanghai Ltd. Solder paste

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8628916D0 (en) * 1986-12-03 1987-01-07 Multicore Solders Ltd Solder composition
CA2011030C (en) * 1989-03-20 1994-10-18 Nikhiles Bandyopadhyay Process for reflow soldering
AU5919890A (en) * 1989-08-14 1991-02-14 Multicore Solders Limited Manufacture of printed circuit board assemblies
US5127968A (en) * 1989-08-16 1992-07-07 Yuho Chemicals Inc. Additive for fluxes and soldering pastes
DE4119012C1 (en) 1991-06-08 1992-12-17 Demetron Gmbh, 6450 Hanau, De Soft solder paste which is rinsable with water - contg. soft solder powder binder flux mixt. contg. soluble salts of fatty amine(s) with organic acids, activators, surfactants(s) and solvents
JP3273961B2 (ja) * 1991-12-18 2002-04-15 トヨタ自動車株式会社 クリームはんだ
DE4235575C2 (de) 1992-10-22 1994-11-10 Degussa Weichlotpaste zum Löten von elektronischen Schaltungen
JPH06269988A (ja) * 1993-03-19 1994-09-27 Asahi Glass Co Ltd 半田ペースト組成物
EP0619162A3 (en) 1993-04-05 1995-12-27 Takeda Chemical Industries Ltd Soft soldering fluid.
JP3449778B2 (ja) * 1993-04-05 2003-09-22 株式会社日本スペリア社 はんだ付け用フラックス
US5417771A (en) * 1994-02-16 1995-05-23 Takeda Chemical Industries, Ltd. Soldering flux
DE102005053553A1 (de) * 2005-11-08 2007-05-16 Heraeus Gmbh W C Lotpasten mit harzfreien Flussmittel
US7767032B2 (en) * 2006-06-30 2010-08-03 W.C. Heraeus Holding GmbH No-clean low-residue solder paste for semiconductor device applications
DE102008031004A1 (de) 2008-06-30 2009-12-31 Conti Temic Microelectronic Gmbh Lotmaterial, enthaltend ein Metallstearat sowie Verwendung von Metallstearaten in Lotmaterialien
DE102009039355A1 (de) * 2009-08-29 2011-03-24 Umicore Ag & Co. Kg Lotlegierung
US8434667B2 (en) 2011-09-30 2013-05-07 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Polyamine, carboxylic acid flux composition and method of soldering

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