KR20230152148A

KR20230152148A - 플럭스 및 전자 디바이스의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230152148A
Application number: KR1020237034702A
Authority: KR
Inventors: 야스히사 스카와; 히로유키 야마사키
Original assignee: 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2022-03-09
Publication date: 2023-11-02
Also published as: JP2022177151A; TWI836368B; WO2022191226A1; TW202243787A

Abstract

로진 화합물과, 2종 이상의 유기 용제를 포함하고, 땜납 합금을 포함하지 않고, 땜납 합금을 포함하지 않는 형태로 기판 상에 도포하여 이용하는 플럭스로서, 이하 절차 1로 측정한 태크력(T)이 50 gf 이상, 이하 절차 2로 측정한 태크력(T’)이 50 gf 이상의 플럭스.
[절차 1] (1) 적어도 한쪽의 면에 원형의 오목부가 설치된, Ni 도금된 Al 플레이트의 한쪽의 면에, 오목부가 정확히 메워지는 양의 플럭스를 도포. (2) 플럭스가 도포된 Al 플레이트를, 100℃에서 1분간 가열 처리. (3) 가열 처리된 Al 플레이트를 실온까지 방랭 후, 오목부 내에 존재하는 플럭스의 태크력(T)을 태키네스 테스터로 측정.
[절차 2] 상기 (2)의 가열 처리의 조건을, 100℃에서 3분간으로 하는 이외는, 절차 1과 같게 태크력(T')을 측정.

Description

플럭스 및 전자 디바이스의 제조 방법

본 발명은, 플럭스 및 전자 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은, 납땜에 있어서 이용되는 플럭스, 및, 플럭스를 이용한 전자 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.

납땜에 있어서는, 통상, 플럭스가 이용된다.

플럭스의 사용 형태로서는, (i) 땜납 분말과 플럭스를 미리 혼합하여 땜납 페이스트로서 이용하는 형태, (ii) 우선 전극에 플럭스를 도포하고, 그 후, 플럭스가 도포된 전극 상에 프리폼 땜납을 놓고 납땜을 하는 형태 등이 있다.

플럭스는, 제1 의미로는, 납땜의 대상인 전극이나 전자 부품에 납땜을 땜납할 때에 이용하는 보조제이지만, 플럭스에, 납땜의 보조제 이외의 역할(기능)을 요구하는 검토가 알려져 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 우선, 기판 또는 칩 부품의 전극에 플럭스를 도포하고, 그 후, 도포된 플럭스에 의해 땜납볼을 전극 상에 가(暇)고정하는 것 등이 기재되어 있다. 즉, 특허문헌 1에 있어서, 플럭스는, 납땜의 보조제로서 뿐만이 아니고, 땜납볼의 「가고정용 재료」로서도 이용되고 있다.

특허문헌 1: 일본 특개 2003-51668호 공보

특허문헌 1에 기재되어 있듯이, 플럭스를, 납땜의 보조제로서 뿐만이 아니고, 프리폼 땜납이나 전자 부품의 「가고정」을 위해서 이용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 본 발명자가 아는 한, 종래의 플럭스는, 가고정을 위한 검토/최적화를 수행되지 않아, 개선의 여지가 있었다.

또한, 가고정을 위해서 이용되는 플럭스는, 전자 디바이스의 제조에 있어서 프로세스 조건의 변동이 있었을 경우에도 안정된 가고정성을 나타내는 것이 요구된다. 그러나, 본 발명자가 아는 한, 종래, 이러한 관점에서의 검토는 수행되지 않아, 개선의 여지가 있었다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이다.

본 발명의 목적의 하나는, 전자 디바이스의 제조에 있어서, 프리폼 땜납이나 전자 부품의 가고정을 바람직하게 수행할 수 있고, 프로세스 조건의 변동이 있어도 안정된 가고정성을 나타내는 플럭스를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적의 하나는, 플럭스를 프리폼 땜납이나 전자 부품의 가고정을 위해서 이용하는, 실용상 유용한 전자 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 이하에 제공되는 발명을 완성시켜, 상기 과제를 해결했다.

본 발명에 의하면, 이하의 플럭스가 제공된다.

로진 화합물과, 2종 이상의 유기 용제를 포함하고, 땜납 합금을 포함하지 않고, 땜납 합금을 포함하지 않는 형태로 기판 상에 도포하여 이용하는 플럭스로서,

이하의 절차 1로 측정한 당해 플럭스의 태크력(tack force)(T)이 50 gf 이상이며,

이하의 절차 2로 측정한 당해 플럭스의 태크력(T')이 50 gf 이상인 플럭스.

[절차 1]

(1) 적어도 한쪽의 면에, 직경 7 mm, 깊이 0.2 mm의 원형의 오목부가 설치된, Ni 도금된 Al 플레이트의 상기 한쪽의 면에, 상기 오목부가 정확히 메워지는 양의 플럭스를 도포한다.

(2) 플럭스가 도포된 상기 Al 플레이트를, 100℃에서 1분간 가열 처리한다.

(3) 가열 처리된 상기 Al 플레이트를 실온까지 방랭 후, 상기 오목부 내에 존재하는 플럭스의 태크력(T)을, 태키네스(tackiness) 테스터를 이용하여, 프레스 타임: 0.2 sec, 프레스압: 50 gf, 침입 속도: 2.0mm/sec, 박리(引離) 속도: 10mm/sec의 조건으로 측정한다.

[절차 2]

상기 (2)에 있어서의 가열 처리의 조건을, 100℃에서 3분간으로 변경하는 이외는, [절차 1]으로 마찬가지의 절차로 태크력(T')을 측정한다.

또한, 본 발명에 의하면, 이하의 전자 디바이스의 제조 방법이 제공된다.

기판 상에 상기 플럭스를 도포하는 도포 공정과,

상기 플럭스를 도포한 상기 기판 상에, 프리폼 땜납 또는 전자 부품을 가고정하는 가고정 공정과,

상기 기판을 가열하여, 상기 프리폼 땜납 또는 전자 부품을 상기 기판과 접합하는 접합 공정

을 포함하는 전자 디바이스의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 전자 디바이스의 제조에 있어서, 프리폼 땜납이나 전자 부품의 가고정을 바람직하게 수행할 수 있고, 프로세스 조건의 변동이 있어도 안정한 가고정성을 나타내는 플럭스가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 플럭스를 프리폼 땜납이나 전자 부품의 가고정을 위해서 이용하는, 실용상 유용한 전자 디바이스의 제조 방법이 제공된다.

[도 1] 전자 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[도 2] 실시예에 있어서의 평가 방법을 설명하기 위한 보충도이다.
[도 3] 유리 기판 상에 도포된 실시예 5의 플럭스의 상태를 촬영한 화상이다.
[도 4] 유리 기판 상에 도포된 종래의 플럭스의 상태를 촬영한 화상이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서, 상세하게 설명한다.

도면은 어디까지나 설명용의 것이다. 도면 중의 각 부재의 형상이나 치수비 등은, 반드시 현실의 물품과 대응하지 않는다.

본 명세서 중, 수치 범위의 설명에 있어서의 「X~Y」라는 표기는, 특별히 예고하지 않는 한, X 이상 Y 이하를 나타낸다. 예를 들면, 「1~5 질량%」란 「1 질량% 이상 5 질량% 이하」를 의미한다.

본 명세서에 있어서의 「전자 디바이스」의 말은, 반도체 칩, 반도체 소자, 프린트 배선 기판, 전기 회로 디스플레이 장치, 정보 통신 단말, 발광 다이오드, 물리 전지, 화학 전지 등, 전자 공학의 기술이 적용된 소자, 디바이스, 최종 제품 등을 포함하는 의미로 이용된다.

본 명세서에 있어서, 단위 「gf」는, 힘의 단위인 그램중(重)을 나타낸다. 1 gf=9.8 g·m/s²이다.

<플럭스>

본 실시 형태의 플럭스는, 로진 화합물과, 2 종류 이상의 유기 용제를 포함한다.

본 실시 형태의 플럭스는, 통상, 납땜에 이용된다.

본 실시 형태의 플럭스는, 통상, 땜납 분말과 플럭스를 미리 혼합한 땜납 페이스트에는 적용되지 않는다. 본 실시 형태의 플럭스는, 땜납 합금을 포함하지 않고, 땜납 합금과는 별도로, 땜납 합금을 포함하지 않는 형태로 기판(전극 등)에 도포된다.

본 실시 형태의 플럭스를, 이하의 절차 1로 측정했을 때의 태크력(T)은, 50 gf 이상, 바람직하게는 50~500 gf, 보다 바람직하게는 50~300 gf, 더욱 바람직하게는 70~200 gf이다.

[절차 1]

(3) 가열 처리된 상기 Al 플레이트를 실온까지 방랭 후, 상기 오목부 내에 존재하는 플럭스의 태크력(T)을, 태키네스 테스터를 이용하여, 프레스 타임: 0.2 sec, 프레스압: 50 gf, 침입 속도: 2.0mm/sec, 박리 속도: 10mm/sec의 조건으로 측정한다.

또한, 본 실시 형태의 플럭스를, 이하의 절차 2로 측정했을 때의 태크력(T')은, 50 gf 이상, 바람직하게는 50~500 gf, 보다 바람직하게는 50~300 gf, 더욱 바람직하게는 70~200 gf이다.

[절차 2]

상기 (2)에 있어서의 가열 처리의 조건을, 100℃에서 3분간으로 변경하는 이외는, [절차 1]과 마찬가지의 절차로 태크력(T')을 측정한다.

플럭스를 이용하여, 전극에 프리폼 땜납이나 전자 부품(이하, 「프리폼 땜납 등」이라고 기재)을 「가고정」하려면, 전극에 도포된 플럭스가, 어느 정도 긴 시간, 프리폼 땜납 등을 가고정할 수 있는 능력(가고정능)을 유지하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 전자 디바이스의 제조에 있어서는, 라인 작업의 형편상, 플럭스 등을 전극에 도포하고 나서 프리폼 땜납 등을 전극에 가고정할 때까지의 사이에 어느 정도의 시간이 비는 것이 많다. 또한, 프리폼 땜납 등을 전극에 가고정하고 나서, 납땜 등의 다음의 공정에 갈 때까지의 사이에도 어느 정도의 시간이 비는 것이 많다. 이들 시간의 경과에 의해서, 전극에 도포된 플럭스가 충분한 가고정능을 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 전자 디바이스의 제조에 있어서 여러가지 조건 변동이 있을 수 있기 때문에, 조건 변동에 의해도 가고정능이 별로 변화하지 않는 것이 바람직하다.

로진 화합물 단체(單體)의 태크력은 그다지 크지 않고, 유기 용제에 의해 촉촉한 상태가 됨으로써 큰 태크력을 얻을 수 있기 때문에, 로진 화합물을 유기 용제와 병용함으로써 충분한 가고정능이 발현한다. 그러나, 종래의 플럭스는, 프리폼 땜납 등을 가고정한다고 하는 사용법이 전혀 생각되어 있지 않기 때문에, 시간의 경과에 의해, 플럭스 중의 주된 액상 성분인 용제가 휘발하여, 플럭스 중의 로진 화합물이 건조 상태가 되어 점성을 잃음으로써, 가고정능이 저하하는 경향이 있었다. 또한, 종래의 플럭스는, 전자 디바이스의 제조에 있어서의 조건 변동을 고려한 설계로는 되지 않았었다.

여기서, 본 발명자는, 도포 후의 경시에 의해도 가고정능의 저하가 작고, 전자 디바이스 제조시에 프로세스 조건의 변동이 있어도 안정된 가고정성을 나타내는 플럭스를 개발하기 위해, 여러가지 시행 착오를 거듭했다.

시행 착오를 통해서, 도포한 플럭스를 일정 시간 가열한 후의 태크력의 크기가, 전자 디바이스 제조 공정에 있어서, 프리폼 땜납 등을 비교적 긴 시간 가고정할 수 있는 능력이나, 안정한 가고정성과 관계하고 있는 것 같은 것을 지견했다.

본 발명자는, 상기 지견에 근거하여 추가로 검토를 진행시켰다. 그리고, 구체적으로, 상기 [절차 1]과 같이 하여 측정되는 태크력(T)이 50 gf 이상이며, 상기 [절차 2]와 같이 하여 측정되는 태크력(T')이 50 gf 이상인 플럭스를 새롭게 조제했다. 이 새로운 플럭스를 이용함으로써, 전자 디바이스 제조 공정에 있어서, 전극에 프리폼 땜납 등을 바람직하게 가고정할 수 있도록 했다.

상기 [절차 1]과 같이 하여 측정되는 태크력(T)이 50 gf 이상이며, 상기 [절차 2]와 같이 하여 측정되는 태크력(T’)이 50 gf 이상인 플럭스는, 적절한 소재를 적절한 량비(量比)로 배합하는 것에 의해 제조할 수 있다. 상세는 이하에서 설명해 나가지만, 예를 들면, 유기 용제의 적어도 일부로서, 저휘발성의 유기 용제를 적당량 이용함으로써, 태크력(T)이 50 gf 이상이며, 태크력(T’)이 50 gf 이상인 플럭스를 제조할 수 있다. 그리고, 그러한 플럭스를 이용하는 것에 의해, 프리폼 땜납 등을 바람직하게 가고정할 수 있다.

덧붙여서, 본 실시 형태에 있어서, T'/T의 값은, 바람직하게는 0.5~5, 보다 바람직하게는 0.7~4, 더욱 바람직하게는 0.9~3이다. T'/T의 값이 너무 크지 않고 너무 작지 않은 것은, 특히, 프로세스 조건의 변동이 있어도 안정한 가고정성을 나타내는 것에 대응한다고 생각할 수 있다. 즉, T 및 T' 각각의 값이 적절한 값이 되도록 플럭스를 설계하는 것에 더하여, T'/T의 값도 적절한 값이 되도록 플럭스를 설계함으로써, 특별히 안정한 가고정성을 얻을 수 있다.

이하, 본 실시 형태의 플럭스에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

(로진 화합물)

본 실시 형태의 플럭스는, 로진 화합물을 포함한다.

로진 화합물로서는, 공지의 로진 화합물(로진계 수지 등)을 특별히 제한없이 들 수 있다.

로진 화합물로서 구체적으로는, 검 로진, 우드 로진 및 톨유 로진 등의 원료 로진을 들 수 있다.

또한, 로진 화합물로서, 상기와 같은 원료 로진으로부터 얻을 수 있는 유도체도 들 수 있다. 유도체로서는, 예를 들면, 정제 로진, 수첨 로진, 불균화 로진, 중합 로진, 산변성 로진, 페놀 변성 로진, α,β 불포화 카르복시산 변성물(아크릴화 로진, 말레인화 로진, 푸말화 로진 등) 도 들 수 있다.

추가로, 중합 로진의 정제물, 수소화물 및 불균화물이나, α,β 불포화 카르복시산 변성물의 정제물, 수소화물 및 불균화물 등도 들 수 있다.

본 실시 형태의 플럭스는, 하나만의 로진 화합물을 포함해도 되고, 2 이상의 로진 화합물을 포함해도 된다.

로진 화합물의 양은, 유기 용제를 포함하는 플럭스 전체를 기준(100 질량%)으로 하여, 예를 들면 10~70 질량%, 바람직하게는 15~60 질량%, 더욱 바람직하게는 20~55 질량%이다.

(유기 용제)

본 실시 형태의 플럭스는, 2종 이상의 유기 용제를 포함한다.

유기 용제는, 바람직하게는, 이하에 설명하는 저휘발성 유기 용제와 고휘발성 유기 용제를 포함한다.

저휘발성 유기 용제와 고휘발성 유기 용제의 휘발성의 차이는, 상대적인 것이다. 구체적으로는, 저휘발성 유기 용제의 20℃에 있어서의 증기압을 pL로 하고, 고휘발성 유기 용제의 20℃에 있어서의 증기압을 pH로 했을 때, pL<pH이며, pH-pL의 값은 바람직하게는 5 Pa 이상, 보다 바람직하게는 6 Pa 이상, 더욱 바람직하게는 7 Pa 이상이다. pH-pL의 값의 상한치는 특별히 없지만, pH-pL의 값의 상한치는, 통상 10000 Pa, 구체적으로는 5000 Pa정도이다.

로진 화합물과 저휘발성 유기 용제를 병용함으로써, 플럭스를 전극에 도포하고 나서 비교적 긴 시간, 도포된 플럭스가 「끈적끈적한」상태가 유지되기 쉬워진다. 즉, 저휘발성 유기 용제를 이용함으로써, 태크력(T)이 50 gf 이상인 플럭스를 제조하기 쉽다. 그리고, 그러한 플럭스를 전극에 도포함으로써, 프리폼 땜납 등을 전극에 바람직하게 가고정할 수 있다.

또한, 저휘발성 유기 용제에 더하여, 고휘발성 유기 용제도 이용함으로써, 저휘발성 유기 용제만을 포함하는 플럭스보다도 플럭스의 점도를 저하시켜, 플럭스를 전극에 도포할 때의 도포성을 높일 수 있다. 즉, 저휘발성 유기 용제와 고휘발성 유기 용제의 병용에 의해, 전극에 플럭스를 도포할 때의 양호한 도포성과, 플럭스의 도포 후에 있어서의 적당한 점착력의 유지를 양립할 수 있다.

추가로, 고휘발성 유기 용제를 이용함으로써, 최종적으로 얻고 싶은 가고정성을 변화시키지 않고, 플럭스를 도포하기 쉬운 점도로 용이하게 조정 가능하다.

플럭스의 도포 후에 있어서의 적당한 점착력 등의 점에서, 로진 화합물의 양과 저휘발성 유기 용제의 양은 적절히 조정되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 로진 화합물과 저휘발성 유기 용제의 합계(100 질량%)에 대한, 저휘발성 유기 용제의 비율은, 바람직하게는 5~50 질량%, 보다 바람직하게는 5~40 질량%, 더욱 바람직하게는 10~30 질량%이다.

저휘발성 유기 용제의 예로서는, MTEM(테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르), HeDG(디에틸렌글리콜 모노헥실 에테르), TOTM(트리멜리트산 트리스(2-에틸헥실)), DBDG(디에틸렌글리콜 디부틸 에테르), PhG(에틸렌글리콜 모노페닐 에테르), EHDG(2-[2-[(2-에틸헥실)옥시]에톡시]에탄올) 등의 중 1 또는 2 이상을 들 수 있다.

저휘발성 유기 용제로서는, 고순도품의 입수 용이성, 로진 화합물과의 상성(相性) 등의 점에서, 에테르계 용제 또는 알코올계 용제가 바람직하다.

고휘발성 유기 용제의 예로서는, MB(3-메톡시-1-부탄올), MBA(3-메톡시 부틸 아세테이트), PNB (1-부톡시-2-프로판올), IPA (이소프로필 알코올), EDG (디에틸렌글리콜 모노에틸 에테르), MFDG(디프로필렌글리콜 모노메틸 에테르), MFG(프로필렌글리콜 모노메틸 에테르) 등의 중 1 또는 2 이상을 들 수 있다.

고휘발성 유기 용제로서는, 고순도품의 입수 용이성, 로진 화합물과의 상성 등의 점에서, 에테르계 용제 또는 알코올계 용제가 바람직하다.

만약을 위해 말해 두면, 여기서의 「저휘발성」, 「고휘발성」이란 상대적인 개념이며, 상기에서 예시한 저휘발성 유기 용제가 고휘발성 유기 용제가 되기도 할 수 있고, 그 역(逆)도 있을 수 있다. 요점은, 어떠한 용제가 어떠한 량비로 이용되면, [절차 1]로 측정되는 태크력(T)이 50 gf 이상이며, [절차 2]로 측정되는 태크력(T’)이 50 gf 이상이면 된다.

다만, 용제의 입수 용이성이나 조제의 하기 쉬움, 취급성 등의 관점에서부터, 저휘발성 유기 용제의 20℃에 있어서의 증기압(pL)은, 바람직하게는 5 Pa 이하, 보다 바람직하게는 0.1~5 Pa, 더욱 바람직하게는 0.5~5 Pa이다. 또한, 고휘발성 유기 용제의 20℃에 있어서의 증기압(pH)은, 바람직하게는 6 Pa 초과, 보다 바람직하게는 10 Pa 이상, 더욱 바람직하게는 15~10000 Pa, 보다 바람직하게는 15~5000 Pa이다.

덧붙여서, 플럭스가 3종 이상의 유기 용제를 포함하는 경우, 각 유기 용제가 저휘발성 유기 용제와 고휘발성 유기 용제의 어느 쪽에 해당하거나, 또한, 이 경우에 pH-pL의 값을 어떻게 판단하는지에 대하여, 이하에 기재해 둔다.

(i) 우선, 20℃에 있어서의 증기압이 5 Pa 초과의 것을 고휘발성 유기 용제로, 5 Pa 이하의 것을 저휘발성 유기 용제로 판별한다.

(ii) 상기 (i)에서 판별한 모든 고휘발성 유기 용제와 저휘발성 유기 용제의 조합으로써, 증기압 차이를 산출한다. 그리고, 산출된 수치의 모두가 5 Pa 이상인 경우만,　pH-pL의 값이 5 Pa 이상에 해당하면 간주한다.

예를 들면, 20℃에 있어서의 증기압이 5 Pa 초과인 유기 용제 3종(유기 용제 1, 2 및 3)과, 20℃에 있어서의 증기압이 5 Pa 이하인 저휘발성 유기 용제 1종(유기 용제 4)을 플럭스가 포함하는 경우, 유기 용제 1-유기 용제 4, 유기 용제 2-유기 용제 4, 유기 용제 3-유기 용제 4의 개별로의 증기압 차이 3개 모두가 5 Pa 이상인 경우, pH-pL의 값이 5 Pa 이상이라고 간주한다.

유기 용제의 양은, 플럭스 전체를 기준(100 질량%)으로서, 예를 들면 30~95 질량%, 바람직하게는 30~90 질량%, 더욱 바람직하게는 30~80 질량%이다.

또한, 유기 용제가, 저휘발성 유기 용제와 고휘발성 유기 용제를 포함하는 경우, 이들 비율은, 질량비로, 예를 들면, 저휘발성 유기 용제:고휘발성 유기 용제 = 5:95~95:5, 바람직하게는, 저휘발성 유기 용제:고휘발성 유기 용제 = 10:90~90:10, 보다 바람직하게는, 저휘발성 유기 용제:고휘발성 유기 용제 = 20:80~80:20이다.

(플럭스의 점도)

플럭스의 전극에의 도포성의 점에서, 본 실시 형태의 플럭스의 점도는 적절히 조정되는 것이 바람직하다. 점도는, 상술의 저휘발성 유기 용제나 고휘발성 유기 용제의, 종류나 량비를 변경하는 것에 의해 조정 가능하다.

일례로서, 본 실시 형태의 플럭스의, B형 점도계를 이용하여, 20℃, 회전수 12 rpm, 로터 M2의 조건으로 측정되는 점도는, 바람직하게는 2500 mPa·s 이하이다. 이것의 하한은, 예를 들면 250 mPa·s 이상이다.

다른 예로서, 본 실시 형태의 플럭스의, B형 점도계를 이용하여, 20℃, 회전수 30 rpm, 로터 L/Adp의 조건으로 측정되는 점도는, 바람직하게는 20 mPa·s 이하이다. 이것의 하한은, 예를 들면 2 mPa·s 이상이다.

추가로 다른 예로서, 본 실시 형태의 플럭스의, B형 점도계를 이용하여, 20℃, 회전수 30 rpm, 로터 M2의 조건으로 측정되는 점도는, 바람직하게는 1000 mPa·s 이하이다. 이것의 하한은, 예를 들면 100 mPa·s 이상이다.

(적절한 점도 측정을 위해서는, 측정 조건, 특히 회전수 및 로터의 선택이 중요하다. 그 때문에, 상기에서는, 상이한 3개의 측정 조건에서의 점도의 적합 범위를 기재했다.)

점도가 최적화되는 것에 의해, 양호한 도포성을 얻으면서, 도포 후에 있어서 양호한 가고정성을 얻을 수 있다.

(그 외 첨가 성분)

본 실시 형태의 플럭스는, 유기산, 아민, 계면활성제, 할로겐화물(유기 할로겐 화합물, 아민 할로겐화 수소산염) 등의 중 1 또는 2 이상의 첨가 성분을 포함해도 되고, 포함하지 않아도(함유량 0%이어도) 된다. 이들은, 활성제로서, 납땜성 향상에 기여할 수 있다.

유기산으로서는, 글루타르산, 아디핀산, 아젤라인산, 에이코산 2산, 구연산, 글리콜산, 숙신산, 살리실산, 디글리콜산, 디피코린산, 디부틸아닐린 디글리콜산, 스베린산, 세바신산, 티오글리콜산, 테레프탈산, 도데칸 2산, 파라히드록시페닐 아세트산, 페닐 숙신산, 프탈산, 푸말산, 말레인산, 말론산, 라우린산, 벤조산, 주석산, 이소시아눌산 트리스(2-카르복시에틸), 글리신, 1,3-시클로헥산 디카르복시산, 2,2-비스(히드록시메틸) 프로피온산, 2,2-비스(히드록시메틸) 부탄산, 2,3-디히드록시벤조산, 2,4-디에틸 글루타르산, 2-퀴놀린 카르복시산, 3-히드록시벤조산, 사과산, p-아니스산, 스테아린산, 12-히드록시스테아린산, 올레인산, 리놀산, 리놀렌산 등을 들 수 있다.

또한, 유기산으로서는, 다이머산, 트리머산, 다이머산에 수소를 첨가한 수첨물인 수첨 다이머산, 트리머산에 수소를 첨가한 수첨물인 수첨 트리머산 등도 들 수 있다.

예를 들면, 올레인산과 리놀산의 반응물인 다이머산, 올레인산과 리놀산의 반응물인 트리머산, 아크릴산의 반응물인 다이머산, 아크릴산의 반응물인 트리머산, 메타크릴산의 반응물인 다이머산, 메타크릴산의 반응물인 트리머산, 아크릴산과 메타크릴산의 반응물인 다이머산, 아크릴산과 메타크릴산의 반응물인 트리머산, 올레인산의 반응물인 다이머산, 올레인산의 반응물인 트리머산, 리놀산의 반응물인 다이머산, 리놀산의 반응물인 트리머산, 리놀렌산의 반응물인 다이머산, 리놀렌산의 반응물인 트리머산, 아크릴산과 올레인산의 반응물인 다이머산, 아크릴산과 올레인산의 반응물인 트리머산, 아크릴산과 리놀산의 반응물인 다이머산, 아크릴산과 리놀산의 반응물인 트리머산, 아크릴산과 리놀렌산의 반응물인 다이머산, 아크릴산과 리놀렌산의 반응물인 트리머산, 메타크릴산과 올레인산의 반응물인 다이머산, 메타크릴산과 올레인산의 반응물인 트리머산, 메타크릴산과 리놀산의 반응물인 다이머산, 메타크릴산과 리놀산의 반응물인 트리머산, 메타크릴산과 리놀렌산의 반응물인 다이머산, 메타크릴산과 리놀렌산의 반응물인 트리머산, 올레인산과 리놀렌산의 반응물인 다이머산, 올레인산과 리놀렌산의 반응물인 트리머산, 리놀산과 리놀렌산의 반응물인 다이머산, 리놀산과 리놀렌산의 반응물인 트리머산, 상술한 각 다이머산의 수첨물인 수첨 다이머산, 상술한 각 트리머산의 수첨물인 수첨 트리머산 등을 들 수 있다.

유기산을 이용하는 경우, 하나만의 유기산을 이용해도 되고, 2 이상의 유기산을 병용해도 된다.

유기산을 이용하는 경우, 그 양은, 유기 용제를 포함하는 플럭스 전체를 기준(100 질량%)으로 하여, 예를 들면 0 질량% 초과 10 질량% 이하, 바람직하게는 0.01~10 질량%, 보다 바람직하게는 0.05~5 질량%이다.

아민으로서는, 모노에탄올 아민, 디페닐구아니딘, 디톨일구아니딘, 에틸아민, 트리에틸아민, 시클로헥실아민, 에틸렌 디아민, 트리에틸렌 테트라민, 2-메틸이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸리움 트리메리테이트, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸리움 트리메리테이트, 2,4-디아미노-6-[2＇-메틸이미다졸일(1＇)]-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2＇-운데실이미다졸일(1＇)]-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2＇-에틸-4＇-메틸이미다졸일(1＇)]-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2＇-메틸이미다졸일(1＇)]-에틸-s-트리아진 이소시아눌산 부가물, 2-페닐이미다졸 이소시아눌산 부가물, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 2,3-디히드로-1H-피로로[1,2-a]벤즈 이미다졸, 1-도데실-2-메틸-3-벤질 이미다졸리움 클로라이드, 2-메틸이미다졸인, 2-페닐이미다졸인, 2,4-디아미노-6-비닐-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-비닐-s-트리아진 이소시아눌산 부가물, 2,4-디아미노-6-메타크릴로일옥시에틸-s-트리아진, 에폭시-이미다졸 어덕트, 2-메틸벤조이미다졸, 2-옥틸벤조이미다졸, 2-펜틸벤조이미다졸, 2-(1-에틸펜틸) 벤조이미다졸, 2-노닐벤조이미다졸, 2-(4-티아졸일) 벤조이미다졸, 벤조이미다졸, 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐) 벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3´-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3´,5'-디-tert-아밀페닐) 벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5´-tert-옥틸페닐) 벤조트리아졸, 2,2'-메틸렌 비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-tert-옥틸페놀], 6-(2-벤조트리아졸일)-4-tert-옥틸-6´-tert-부틸-4'-메틸-2,2'-메틸렌 비스페놀,1,2,3-벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(2-에틸헥실) 아미노메틸]벤조트리아졸, 카르복시벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(2-에틸헥실) 아미노메틸]메틸벤조트리아졸, 2,2´-[[(메틸-1H-벤조트리아졸-1-일) 메틸]이미노]비스에탄올, 1-(1´,2'-디카르복시에틸) 벤조트리아졸, 1-(2,3-디카르복시프로필) 벤조트리아졸, 1-[(2-에틸헥실아미노) 메틸]벤조트리아졸, 2,6-비스[(1H-벤조트리아졸-1-일) 메틸]-4-메틸페놀, 5-메틸벤조트리아졸, 5-페닐테트라졸 등을 들 수 있다.

아민을 이용하는 경우, 하나만의 아민을 이용해도 되고, 2 이상의 아민을 병용해도 된다.

아민을 이용하는 경우, 그 양은, 유기 용제를 포함하는 플럭스 전체를 기준(100 질량%)으로 하여, 예를 들면 0 질량% 초과 10 질량% 이하, 바람직하게는 0.01~10 질량%, 보다 바람직하게는 0.05~5 질량%이다.

유기 할로겐 화합물로서는, trans-2,3-디브로모-2-부텐-1,4-디올, 트리아릴 이소시아누레이트 6 브롬화물, 1-브로모-2-부탄올, 1-브로모-2-프로판올, 3-브로모-1-프로판올, 3-브로모-1,2-프로판디올, 1,4-디브로모-2-부탄올, 1,3-디브로모-2-프로판올, 2,3-디브로모-1-프로판올, 2,3-디브로모-1,4-부탄디올, 2,3-디브로모-1,4-부탄디올, 2,3-디브로모-2-부텐-1,4-디올, 이소시아눌산 트리스(2,3-디브로모프로필), 무수 클로렌드산 등을 들 수 있다.

아민 할로겐화 수소산염은, 아민과 할로겐화 수소를 반응시킨 화합물이다.

아민 할로겐화 수소산염의 아민으로서는, 상술한 아민을 이용할 수 있고, 에틸아민, 시클로헥실아민, 에틸렌디아민, 트리에틸아민, 디페닐구아니딘, 디톨일구아니딘, 메틸 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸 등을 들 수 있다. 할로겐화 수소로서는, 염소, 브롬, 요오드, 불소의 수소화물(염화 수소, 브롬화 수소, 요오드화 수소, 플루오르화 수소)을 들 수 있다. 또한, 아민 할로겐화 수소산염에 대신하여, 혹은 아민 할로겐화 수소산염과 합하여 붕불화물을 포함해도 되고, 붕불화물로서 붕불화 수소산 등을 들 수 있다.

아민 할로겐화 수소산염으로서는, 아닐린 염화 수소, 시클로헥실아민 염화 수소, 아닐린 브롬화 수소, 디페닐구아니딘 브롬화 수소, 디톨일구아니딘 브롬화 수소, 에틸아민 브롬화 수소 등을 들 수 있다.

할로겐화물을 이용하는 경우, 하나만의 할로겐화물을 이용해도 되고, 2 이상의 할로겐화물을 병용해도 된다.

할로겐화물을 이용하는 경우, 그 양은, 유기 용제를 포함하는 플럭스 전체를 기준(100 질량%)으로 하여, 예를 들면 0 질량% 초과 10 질량% 이하, 바람직하게는 0.01~10 질량%, 보다 바람직하게는 0.05~5 질량%이다.

계면활성제로는, 양이온성, 음이온성, 양성, 비이온성 등의 여러 가지의 것이 있고, 가고정성을 과도하게 해치지 않는 한 임의의 계면활성제를 이용할 수 있다.

바람직한 계면활성제의 일례로서, 불소계 계면활성제를 들 수 있다. 불소계 계면활성제의 예로서는, AGC사 제 「서프론」시리즈, 스리엠사 제 「플로라이드」시리즈, DIC사 제 「메가팩」시리즈 등을 들 수 있다.

바람직한 계면활성제의 다른 예로서, 아크릴계 계면활성제를 들 수 있다. 아크릴계 계면활성제의 예로서는, 쿄에이사 카가쿠 가부시키가이샤 제 「폴리플로우」시리즈 등을 들 수 있다.

바람직한 계면활성제의 추가로 다른 예로서, 폴리에테르계 계면활성제를 들 수 있다. 폴리에테르계 계면활성제의 예로서는, 니혼 뉴가자이 가부시키가이샤제 「뉴콜」시리즈 등을 들 수 있다.

계면활성제를 이용하는 경우, 하나만의 계면활성제를 이용해도 되고, 2 이상의 계면활성제를 병용해도 된다.

계면활성제를 이용하는 경우, 그 양은, 유기 용제를 포함하는 플럭스 전체를 기준(100 질량%)으로 하여, 예를 들면 0 질량% 초과 5 질량% 이하, 바람직하게는 0.01~3 질량%, 보다 바람직하게는 0.05~2 질량%이다.

<플럭스의 사용법/전자 디바이스의 제조 방법>

본 실시 형태의 플럭스를 이용하여, 전자 디바이스를 제조할 수 있다.

예를 들면,

전극 상에 상술한 플럭스를 도포하는 도포 공정과,

플럭스를 도포한 상기 전극 상에, 프리폼 땜납 또는 전자 부품을 가고정하는 가고정 공정과,

상기 전극을 가열하여, 상기 프리폼 땜납 또는 전자 부품을 상기 전극과 접합하는 접합 공정

을 포함하는 일련의 공정에 의해, 전자 디바이스를 제조할 수 있다.

상기 각 공정, 및, 그 외의 임의 공정에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

(도포 공정(도1(a), 도1(b))

도포 공정에 있어서는, 예를 들면, 전극이 설치된 기판(1) (전극은 도시하지 않음)의, 적어도 전극 상에, 플럭스를 도포한다. 이것에 의해, 플럭스의 도막(3)을 마련한다.

기판(1)으로서는, 프린트 배선 기판 등을 들 수 있다. 전극을 구성하는 재료는, 땜납과 접합 가능한 것인 한 임의의 것인 것일 수 있다. 전극은, 통상, 구리 또는 구리 합금으로 구성된다.

전극 상에는, 미리, 땜납 도금이 되고 있어도 된다. 이 경우, 후술의 가고정 공정에 있어서는, 프리폼 땜납은 아니고 전자 부품을 가고정한다.

플럭스의 도막(3)은, 적어도, 기판(1)에 있어서의 전극 부분에 설치되면 된다. 또는, 플럭스의 도막(3)은, 기판(1)에 있어서의 전극 부분과 그 이외의 부분과의 모두에 설치되어도 된다. 요점은, 가고정 공정에 있어서 프리폼 땜납 또는 전자 부품을 가고정하고 싶은 부분에 플럭스가 도포되면 된다. 도 1(b)에 있어서는, 기판(1)의 한 면 전체에 플럭스의 도막(3)이 설치되어 있다.

플럭스의 도막(3)의 두께는, 가고정 공정에 있어서 프리폼 땜납 또는 전자 부품이 충분히 강하게 가고정되는 한 특별히 한정되지 않는다. 플럭스의 도막(3)의 두께는, 전형적으로는 1~300 nm, 바람직하게는 5~250μm이다.

플럭스의 도막(3)의 형성 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 전형적으로는, 스핀 코트법, 스프레이법, 스크린 인쇄 등의 인쇄법, 슬릿 코트법 등에 의해 플럭스의 도막(3)을 형성할 수 있다. 쇄모(刷毛)를 이용하여 플럭스의 도막(3)을 형성해도 된다. 또한, 스프레이 플럭서나 발포식 플럭서 등을 이용해도 된다.

플럭스를 기판 상에 도포한 후, 유기 용제를 적당히 건조시키는 것이 바람직하다. 즉, 도포 공정과 가고정 공정과의 사이에는, 건조 공정이 있는 것이 바람직하다. 건조 공정에 의해, 도포된 플럭스 중의 유기 용제의 일부, 구체적으로는 고휘발성 유기 용제를 건조시키는 것이 바람직하다.

건조 공정은, 실온에서 수행해도 되고, 가열하는 것에 의해 수행해도 된다. 또한, 감압에 의해 플럭스 중의 유기 용제의 건조를 재촉해도 된다. 가열하는 경우, 가열 조건은, 예를 들면 40~100℃에서 1~20분 정도로 할 수 있다.

(가고정 공정(도1(c))

가고정 공정에 있어서는, 플럭스가 도포된 기판(전극) 상에, 프리폼 땜납 또는 전자 부품(5)을 두고, 가고정한다.

프리폼 땜납을 가고정하는 경우, 그 형상, 크기 등은 특별히 한정되지 않고, 기판 상에 있는 전극의 형상이나 크기에 따라 적절히 선택하면 된다. 프리폼 땜납의 형상은, 예를 들면, 리본 형상, 스퀘어 형상, 디스크 형상, 와셔 형상, 칩 형상, 링 형상, 컬럼 형상, 볼 형상 또는 와이어 형상이어도 된다. 또한, 프리폼 땜납의 합금 조성도 특별히 한정되지 않고, 여러 가지가 목적에 따라 적당한 합금 조성을 선택하면 된다.

전자 부품을 가고정하는 경우, 전자 부품에 땜납을 납땜하여 두거나, 또는, 부착하게 하는 것이 바람직하다. 다만, 기판(전극) 상에 미리 땜납을 도금해 두었을 경우에는, 반드시, 전자 부품에 땜납을 납땜 또는 부착하게 하지 않아도 된다.

(접합 공정)

접합 공정에 있어서는, 기판(전극)을 가열하여, 프리폼 땜납 또는 전자 부품(5)을 전극과 접합한다. 접합 공정은, 예를 들면, 리플로우 로(爐)를 이용하여 땜납을 용융시키는 것에 의해 수행할 수 있다.

공업적인 전자 디바이스의 제조에 있어서는, 공정 간에 기판을 반송하는 것이 필요한 경우가 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 가고정 공정과 접합 공정의 사이에 전자 부품이 어긋나기 어렵기 때문에, 가고정 공정과 접합 공정의 사이에 전극(기판)이 반송되었다고 해도, 위치 정밀도 양호한 납땜을 수행할 수 있다.

[절차 1]과 같이 하여 측정되는 태크력(T)이 50 gf 이상이 되는 플럭스는, 기판 상에 도포되고 나서, 어느 정도 긴 시간, 프리폼 땜납 등의 가고정능을 유지한다(도포 후, 어느 정도 긴 시간이 경과해도, 비교적 큰 태크력을 나타낸다). 이 성질은, 공업적인 전자 디바이스의 제조에 있어서 바람직한 성질이다. 왜냐하면, 전자 디바이스의 제조에 있어서는, 라인 작업의 형편상, 플럭스 등을 기판에 도포하고 나서 프리폼 땜납 등을 기판에 가고정할 때까지의 사이에 어느 정도의 시간이 비는 것이 많기 때문이다.

또한, [절차 2]와 같이 하여 측정되는 태크력(T)이 50 gf 이상이 되는 플럭스는, 각 공정에 있어서 조건 변동(온도, 시간 등의 변동)이 있었다고 해도 가고정능이 변화하기 어렵다. 이 성질은, 조건 변동이 항상 따라다니는 전자 디바이스의 제조에 있어서 바람직한 성질이다.

(각 공정 간의 시간)

각 공정 간의 시간에 대하여, 만약을 위해 보충해 둔다.

도포 공정과 가고정 공정과의 사이의 시간은, 예를 들면 30초~200분, 구체적으로는 1분~120분이다. 본 실시 형태에 있어서는, 태크력(T)이 50 gf 이상이며, 태크력(T’)이 50 gf 이상인 플럭스를 이용하는 것에 의해, 도포 공정과 가고정 공정과의 사이의 시간이 어느 정도 길어도, 프리폼 땜납 등을 충분히 강하게 가고정할 수 있다.

또한, 가고정 공정과 접합 공정과의 사이의 시간은, 예를 들면 30초~60분, 구체적으로는 1분~30분이다. 본 실시 형태에 있어서는, 태크력(T)이 50 gf 이상이며, 태크력(T’)이 50 gf 이상인 플럭스를 이용하는 것에 의해, 가고정 공정과 접합 공정과의 사이의 시간이 어느 정도 길어도, 프리폼 땜납 등을 충분히 강하게 가고정한 채로 할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 이들은 본 발명의 예시이며, 상기 이외의 여러가지 구성을 채용할 수 있다. 또한, 본 발명은 상술의 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함된다.

[실시예]

본 발명의 실시 형태를, 실시예 및 비교예에 근거하여 상세하게 설명한다. 만약을 위해 말해 두면, 본 발명은 실시예만으로 한정되지 않는다.

<플럭스의 조제>

이하의 각 표에 나타내는 성분을 균일하게 혼합하여, 실시예 1~6 및 비교예 1~5의 플럭스를 조제했다. 각 성분에 대하여는 상업적으로 입수 가능한 것을 시장에서 구입하여 이용했다.

각 표에 있어서, 배합량의 단위는 질량%를 나타낸다.

또한, 참고를 위해서, 실시예/비교예에서 이용한 유기 용제의, 20℃에 있어서의 증기압을 아래 표에 나타낸다.

<물성 측정>

(태크력(T)의 측정)

전술의 [절차 1]의 (1)~(3)에 따라서, 각 플럭스의 태크력(T)을 측정했다.

[절차 1]의 (1)~(3)에 대하여 보충 정보를 기재해 둔다.

·Ni 도금된 Al 플레이트로서는, 직경 7 mm, 깊이 0.2 mm의 원형의 오목부가 적어도 5개 설치된 것을 이용했다. 그리고, 5개의 오목부 각각에서 태크력을 측정하고, 그 가산 평균치를 태크력(T)으로서 채용했다.

·(1)에 있어서의 도포 방법: 조금 많은 양의 플럭스를 오목부에 도포하고, 그 후, 헤라를 플레이트에 접촉시킨 상태에서 슬라이드시켜, 여분의 플럭스를 없앴다. 이와 같이 하여, 2.45πmm³(π는 원주율)으로 할 수 있을 정도 가까운 양의 플럭스가 오목부에 들어가도록 했다.

·태크력의 측정은, JIS　Z　3284-3에 준거하고, Malcom사 제의 태키네스 테스터(제품번호: TK-1)를 이용하고, 프레스 타임: 0.2 sec, 프레스압: 50 gf, 침입 속도: 2.0mm/sec, 박리 속도: 10mm/sec의 조건의 정압 침입 방식으로 수행했다. 태키네스 테스터의 프로브의 소재는 SUS(스테인레스), 직경은 5.1 mm였다.

·태크력의 측정은, 25℃, 50% RH의 조건 하에서 수행했다.

(태크력(T')의 측정)

[절차 1]의 (2)에 있어서의 「100℃에서 1분간 가열 처리」를 「100℃에서 3분간 가열 처리」로 변경하고, 태크력(T')를 측정했다.

(점도의 측정)

토키산교사 제의 B형 점도계, 제품번호: TVB-15를 이용하여, 각 실시예·비교예의 플럭스에 대하여, 이하의 조건으로 점도를 측정했다.

실시예 1, 비교예 1, 2, 5···회전수: 30 rpm, 로터: L/Adp(No. 19)

비교예 3, 4···회전수: 60 rpm, 로터: L/Adp(No. 19)

실시예 2···회전수: 12 rpm, 로터: M2(No. 21)

실시예 3, 4, 5, 6···회전수: 30 rpm, 로터: M2(No. 21)

<성능 평가>

(프리폼 땜납(땜납 펠렛)의 가고정성, 및, 도포성)

이하 절차에 의해 평가했다.

(1) 세로 50 mmХ가로 50 mmХ두께 0.3 mm의 구리판의 한 면 전면에, 75±15 mg의 플럭스를, 쇄모로 도포했다.

(2) (1)에서 플럭스가 도포된 구리판을, 50℃의 핫 플레이트에서 10분간 가열했다. (이것에 의해, 플럭스 중의 고휘발성 유기 용제를 휘발시켰다.)

(3) 실온까지 방랭 후, 구리판의 플럭스가 도포된 면 상에, 땜납 펠렛(세로 2 mmХ가로 2 mm, 두께 100μm, 조성: 3.0 질량% Sn-1.0 질량% Ag-잔부 Pb) 5개를, 핀셋을 이용하여 가만히 두었다.

(4) 1분간 방치 후, 도 2에 나타내는 바와 같게, 수직으로 한 구리판을 150 mm의 높이로부터 낙하시켜 충격을 더했다. 낙하는 3회 반복했다. 구리판을 낙하시킬 때의 구리판의 방향은 「수직」으로 했다(도 2도 참조된다).

(5) (4)의 후, 구리판 상의 펠렛의 움직임을 확인했다. 3회의 낙하를 거쳐도 5개 모든 펠렛의 위치가 움직이지 않고 가고정된 채로 있었을 경우를 가고정성 「양호」, 1~3번째의 낙하에 있어서 5개의 펠렛 중 1개에서도 움직이거나 떨어지거나 했을 경우를 가고정성 「불량」이라고 했다.

(6) 또한, 상기 (1)에 있어서, 쇄모로 특별히 문제없이 플럭스를 충분히 균일하게 도포할 수 있던 것을, 도포성 「양호」라고 했다.

(프로세스 변동에 대한 가고정성의 안정성)

상기 (1)~(5)의 가고정성의 평가에 있어서, (2)의 「50℃의 핫 플레이트에서 10분간 가열」을 「50℃의 핫 플레이트에서 30분간 가열」로 변경하고, 프리폼 땜납(땜납 펠렛)의 가고정성을 평가했다.

「50℃의 핫 플레이트에서 10분간 가열」과 「50℃의 핫 플레이트에서 30분간 가열」의 모두에서 가고정성이 양호하면, 평가한 플럭스는, 전자 디바이스의 제조에 있어서 프로세스 조건의 변동이 있어도 안정한 가고정성을 나타낸다고 말할 수 있다.

(납땜성)

JIS　Z　3197:2012의 8. 3. 1. 1에 기재의 방법에서 평가했다. 다만, 시험편은 구리판(산화 처리 없음)을 사용한 점은, JIS 기재의 조건으로부터 변경했다.

확대율이 50% 이상이었을 경우를 양호로 했다.

각종 정보를 정리하여 표 11 및 12에 나타낸다.

덧붙여서, 실시예 6의 플럭스는, 3종의 유기 용제를 포함하고 있다. 따라서, 전술의 절차에 따라서, 모든 고휘발성 유기 용제와 저휘발성 유기 용제의 조합으로 증기압 차이를 산출했다. 그리고, 산출된 각 값을 표 11에 기재했다.

표 11에 나타나듯이, 절차 1로 측정한 태크력(T)이 50 gf 이상이며, 절차 2로 측정한 태크력(T’)이 50 gf 이상인 실시예 1~6의 플럭스를 이용함으로써, 땜납 펠렛을 구리판(전극)에 양호하게 가고정할 수 있었다. 또한, 실시예 1~6의 플럭스는, 전자 디바이스 제조에 있어서의 프로세스 변동에 있어서 안정한 가고정성을 나타냈다. 추가로, 실시예 1~6의 플럭스의, 납땜성의 평가 결과는 양호했다.

덧붙여 실시예 1~6의 플럭스의 도포성은 양호했다.

한편, 표 12에 나타나듯이, 절차 1로 측정한 태크력(T)이 50 gf 미만이며, 또한/또는, 절차 2로 측정한 태크력(T’)이 50 gf 미만인 비교예 1~6의 플럭스를 이용해도, 땜납 펠렛을 구리판(전극)에 충분히 강하게 가고정할 수 없었다. 특히, 비교예 5 및 6에 나타나는 대로, 절차 1로 측정한 태크력(T)이 50 gf 이상이어도, 절차 2로 측정한 태크력(T’)이 50 gf 미만이었을 경우, 프로세스 변동에 대한 가고정성의 안정성의 평가 결과는 좋지 않았다.

<추가 평가: 스핀 코트법에 의한 균일 도포>

실시예 5의 플럭스에 대하여, 쇄모칠 뿐만이 아니라 스핀 코트법에 따라도 플럭스를 충분히 균일하게 도포할 수 있는 것을 나타내기 위해서, 이하의 평가를 추가로 수행했다.

재질: 유리, 사이즈: 50mmХ50 mm, 두께: 0.7 mm의 유리 기판을 준비했다. 이 유리 기판의 한 면에, 액티브사 제의 스핀 코터: ACT-400 AII를 이용하고, 하기의 스핀 코트 조건으로, 실시예 6의 플럭스를 도포했다.

스핀 코트 조건: 회전수 300 rpm으로 3 sec, 그 후, 회전수 3000 rpm으로 30 sec

플럭스를 도포한 유리 기판을, 40℃의 핫 플레이트에서 20분간 가열했다(이것에 의해, 플럭스 중의 고휘발성 유기 용제를 휘발시켰다). 그리고, 실온까지 방랭했다. 이와 같이 하여 유리 기판 상에 형성된 플럭스의 도포막의 균일성을, 광학 현미경을 이용하여, 배율 500배로 관찰했다.

관찰의 결과, 도포막은 충분히 균일하고, 눈에 띈 요철(凹凸)이나 막 두께의 불균일성은 인정받지 못했다.

참고로, 상기 스핀 코트에서 얻어진 도포막의 사진을 도3에, 가고정 용도에의 적용을 의도하고 있지 않는 종래의 플럭스를 유리 기판에 스핀 코트하여 얻어진 도포막의 사진을 도 4에 나타내 둔다. 도 4에 나타내는 도포막(분명하게 불균일이다)에 비하여 도 3에 나타내는 도포막은 매우 균일하다.

<참고 형태>

본 명세서에서는, 주로, 절차 1로 측정한 태크력(T)이 50 gf 이상이며, 절차 2로 측정한 태크력(T’)이 50 gf 이상인 플럭스에 대하여 설명했다.

한편, 전자 디바이스의 제조에 있어서의 프로세스 조건의 변동에 대한 안정한 가고정성을 반드시 고려하지 않는 것이면, 적어도 절차 1로 측정한 태크력(T)이 50 gf 이상이면 된다(프리폼 땜납이나 전자 부품의 가고정을 바람직하게 수행할 수 있다)라고 생각할 수 있다. 이 경우의 플럭스는 이하와 같이 표현된다.

「로진 화합물과, 2종 이상의 유기 용제를 포함하고, 땜납 합금을 포함하지 않고, 땜납 합금을 포함하지 않는 형태로 기판 상에 도포하여 이용하는 플럭스로서,

이하의 절차 1로 측정한 당해 플럭스의 태크력(T)이 50 gf 이상인 플럭스.

[절차 1]

(3) 가열 처리된 상기 Al 플레이트를 실온까지 방랭 후, 상기 오목부 내에 존재하는 플럭스의 태크력(T)을, 태키네스 테스터를 이용하여, 프레스 타임: 0.2 sec, 프레스압: 50 gf, 침입 속도: 2.0mm/sec, 박리 속도: 10mm/sec의 조건으로 측정한다. 」

이 출원은, 2021년 3월 12일에 출원된 일본 출원 특원 2021-040415호, 2021년 3월 12일에 출원된 일본 출원 특원 2021-040416호 및 2021년 12월 13일에 출원된 일본 출원 특원 2021-201425호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 명시된 모두를 여기에 취입한다.

1 기판
3 플럭스의 도막
5 프리폼 땜납 또는 전자 부품

Claims

로진 화합물과, 2종 이상의 유기 용제를 포함하고, 땜납 합금을 포함하지 않고, 땜납 합금을 포함하지 않는 형태로 기판 상에 도포하여 이용하는 플럭스로서,
이하의 절차 1로 측정한 당해 플럭스의 태크력(T)이 50 gf 이상이며,
이하의 절차 2로 측정한 당해 플럭스의 태크력(T’)이 50 gf 이상인 플럭스.
[절차 1]
(1) 적어도 한쪽의 면에, 직경 7 mm, 깊이 0.2 mm의 원형의 오목부가 설치된, Ni 도금된 Al 플레이트의 상기 한쪽의 면에, 상기 오목부가 정확히 메워지는 양의 플럭스를 도포한다.
(2) 플럭스가 도포된 상기 Al 플레이트를, 100℃에서 1분간 가열 처리한다.
(3) 가열 처리된 상기 Al 플레이트를 실온까지 방랭 후, 상기 오목부 내에 존재하는 플럭스의 태크력(T)을, 태키네스 테스터를 이용하여, 프레스 타임: 0.2 sec, 프레스압: 50 gf, 침입 속도: 2.0mm/sec, 박리 속도: 10mm/sec의 조건으로 측정한다.
[절차 2]
상기 (2)에 있어서의 가열 처리의 조건을, 100℃에서 3분간으로 변경하는 이외는, [절차 1]과 마찬가지의 절차로 태크력(T')을 측정한다.
청구항 1에 있어서,
상기 유기 용제는, 20℃에 있어서의 증기압이 pL인 저휘발성 유기 용제와, 20℃에 있어서의 증기압이 pH(다만, pL<pH)인 고휘발성 유기 용제를 적어도 포함하고,
pH-pL의 값이 5 Pa 이상인 플럭스.
청구항 2에 있어서,
상기 로진 화합물과 상기 저휘발성 유기 용제의 합계에 대한, 상기 저휘발성 유기 용제의 비율이 5~50 질량%인 플럭스.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
추가로, 유기산을 포함하는 플럭스.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
추가로, 아민 화합물을 포함하는 플럭스.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
추가로, 계면활성제를 포함하는 플럭스.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
추가로, 유기 할로겐 화합물 및 아민 할로겐화 수소산염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 할로겐화물을 포함하는 플럭스.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
B형 점도계를 이용하여, 20℃, 회전수 12 rpm, 로터 M2의 조건으로 측정되는 점도가 2500 mPa·s 이하인 플럭스.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
프리폼 땜납 또는 전자 부품을 기판에 가고정하는 용도에 이용되는 플럭스.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
T'/T의 값이 0.5~5인 플럭스.
기판 상에 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항의 플럭스를 도포하는 도포 공정과,
상기 플럭스를 도포한 상기 기판 상에, 프리폼 땜납 또는 전자 부품을 가고정하는 가고정 공정과,
상기 기판을 가열하여, 상기 프리폼 땜납 또는 전자 부품을 상기 기판과 접합하는 접합 공정
을 포함하는 전자 디바이스의 제조 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 기판 상에 설치된 상기 플럭스의 도막의 두께는, 5~250μm인, 전자 디바이스의 제조 방법.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
상기 도포 공정은, 스핀 코트, 스프레이, 인쇄, 슬릿 코트 또는 쇄모의 어느 1개 이상의 방법에 의해 수행되는, 전자 디바이스의 제조 방법.