KR20240034511A - 미립자 솔더 페이스트 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따르면, 칩 패키지; 상기 칩 패키지의 일면 상에 제공된 솔더; 상기 칩 패키지를 지지하는 회로 기판; 및 상기 솔더와 상기 회로 기판 사이에 제공되는 솔더 플럭스를 포함하고, 상기 솔더 플럭스는 6 μm 이하의 평균 직경을 갖는 타입7 입자; 적어도 1종 이상의 금속을 포함하는 솔더 파우더; 및 에폭시 화합물을 포함하고, 용매 및 로진 없이 제공되는, 전자 장치가 제공된다.
Description
본 발명은 미립자를 포함하는 솔더 페이스트와, 미립자 솔더 페이스트를 이용하여 제조된 전자 장치에 관한 것이다.
집적 회로 기술 분야에서는 인쇄회로기판(PCB) 등의 기판에 솔더를 형성하여 이를 외부 접속 단자로 사용하고 있다.
특히 최근에는 전자 장치의 크기가 작아지고, 이에 따라 전자 장치에 제공되는 인쇄회로기판 등의 부품의 크기도 작아지고 있다. 인쇄회로기판의 크기가 작아짐에 따라 전기적 접속을 제공하기 위한 솔더의 크기도 작아지고 있다. 솔더의 크기가 작아지면 솔더 내 전도성 입자(또는 솔더 파우더)의 크기에 대한 조정도 필요하다. 기존과 같이 상대적으로 큰 크기의 전도성 입자를 사용할 경우, 솔더 내 전도성 입자가 차지하는 부피가 커짐에 따라 원활한 전기적 연결을 제공하기 어려울 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 솔더 내 전도성 입자의 크기를 줄여야 하나, 전도성 입자의 크기가 줄어들 경우 솔더 페이스트의 흐름성이 저하되어 미세 공정을 수행하기 부적합할 수 있다. 또한, 전도성 입자의 크기가 줄어듦에 따라 전도성 입자의 산화와 같은 문제도 더 부각될 수 있다. 따라서, 미세 전자 장치에 적용하기 적합하도록 솔더 내 전도성 입자의 크기를 줄이고, 그러면서도 작업성 및 저장성을 확보하기 위한 기술 개발이 필요하다.
본 발명은 6 μm 이하의 평균 직경을 갖는 타입 7 미립자를 포함한 솔더 페이스트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 1종 이상의 금속을 포함하며 6 μm 이하의 평균 직경을 갖는 타입7 입자; 및 에폭시 화합물을 포함하고, 용매 및 로진 없이 제공되는, 미립자 솔더 페이스트가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에폭시 화합물은 비스페놀 A형 에폭시, 노볼락 화합물에서 선택된 1종의 화합물인, 미립자 솔더 페이스트가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 숙신산(succinic acid), 아디핀산(adipic acid), 프로피온산(Propionic acid), 말론산(malonic acid), 말레익산(Maleic acid), 개미산(Formic acid) 글루타르산(glutaric acid), 피멜산(pimelic acid), 테트라데칸산(tetradecanoic acid) 및 다이메티롤프로피온산(dimethylolpropionic acid)으로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 유기산을 더 포함하는, 미립자 솔더 페이스트가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다 단계로 수행되는 리플로우 공정의 각 단계의 수행 온도에 맞추어 서로 다른 끓는 점을 갖는 복수 종의 유기산을 포함하는, 미립자 솔더 페이스트가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 4급 포스포늄염 경화 촉매, 유기 포스핀계 경화 촉매, 3급 아민계 경화 촉매, 및 이미다졸류 경화 촉매로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 경화 촉매를 더 포함하는, 미립자 솔더 페이스트가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타입7 입자는 주석, 은 및 구리를 포함하는, 미립자 솔더 페이스트가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 칩 패키지; 상기 칩 패키지의 일면 상에 제공된 솔더; 상기 칩 패키지를 지지하는 회로 기판; 및 상기 솔더와 상기 회로 기판 사이에 제공되는 솔더 플럭스를 포함하고, 상기 솔더 플럭스는 6 μm 이하의 평균 직경을 갖는 타입7 입자; 적어도 1종 이상의 금속을 포함하는 솔더 파우더; 및 에폭시 화합물을 포함하고, 용매 및 로진 없이 제공되는, 전자 장치가 제공된다.
본 발명의 타입 7 미립자를 포함하면서도 솔더 페이스트의 흐름성 및 저장성이 우수하여 미세 공정에 활용하기 적합하다.
도 1
은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 솔더링 공정 이전의 형태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 솔더링 공정 이후의 형태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 솔더 페이스트를 이용하여 솔더를 형성한 모습이다.
도 4는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 솔더 페이스트를 이용하여 제조한 솔더볼과 PCB 기판 활성을 비교 분석한 결과이다.
도 5는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 솔더 페이스트의 점도와 칙소성을 분석한 결과이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 솔더링 공정 이후의 형태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 솔더 페이스트를 이용하여 솔더를 형성한 모습이다.
도 4는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 솔더 페이스트를 이용하여 제조한 솔더볼과 PCB 기판 활성을 비교 분석한 결과이다.
도 5는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 솔더 페이스트의 점도와 칙소성을 분석한 결과이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미립자 솔더 페이스트는 적어도 2종의 비방향족 산무수물 에폭시 화합물을 포함함으로써, 광학적 투명성을 갖고 고온에서도 변성되지 않는 우수한 물성을 나타낸다.
도 1
은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 솔더링 공정 이전의 형태를 나타낸 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 솔더링 공정 이후의 형태를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 전자 장치는 칩 패키지(100), 칩 패키지(100)의 일면 상에 제공된 솔더(200); 칩 패키지(100)를 지지하는 회로 기판(300); 및 솔더(200)와 회로 기판(300) 사이에 제공되는 솔더 플럭스(400)를 포함한다.
칩 패키지(100)는 반도체칩 패키지, 발광 다이오드 칩 패키지 등 전자 장치의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 전기적 신호 처리를 수행할 수 있는 부재이다.
칩 패키지(100)는 적어도 일면에 전기 전도성을 갖는 전극 또는 배선을 포함하고, 칩 패키지(100)의 전극 또는 배선 상에는 솔더(200)가 제공된다.
솔더(200)는 전기 전도성을 가지며, 칩 패키지(100)를 외부의 회로 또는 전원과 연결할 수 있다. 솔더(200)는 주석(Sn), 인듐(In), 아연(Zn), 구리(Cu), 망간(Mg), 니켈(Ni), 비스무스(Bi), 은(Ag)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 경우에 따라 전도성 물질은 주석(Sn), 은(Ag), 및 구리(Cu)의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, Sn-1.0 Ag-0.5 Cu, Sn-1.2 Ag-0.5 Cu, Sn-2.5 Ag-0.5 Cu, Sn-3.0 Ag-0.5 Cu, Sn-4.0 Ag-0.5 Cu, Sn-0.7 Cu, Sn-3.5 Ag, Sn-2.8 Ag-20 In, Sn-5 Sb, Sn-58 Bi, Sn-9 Zn, Sn-8 Zn-3 Bi, Sn-3.5 Ag-3 Bi, Sn-57 Bi-0.1 Ag, Sn-52 In 등이 사용될 수 있다(원소 옆에 표시된 숫자는 중량비를 의미).
솔더(200)는 칩 패키지(100)에서 회로 기판(300)으로 가까워질수록 평면 상에서의 폭이 감소하는 영역을 포함하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 솔더(200)는 구, 타원구, 원뿔대, 일부가 제거된 구, 타원구, 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 솔더(200)는 칩 패키지(100) 상에 페이스트를 도포하고 경화시키는 형태로 제공할 수 있는데, 이때 페이스트가 표면 장력을 갖기 때문에 칩 패키지(100) 상에서 도면에 나타난 것과 같이 일부가 제거된 구 또는 타원구의 형상을 가질 수 있다.
솔더(200)는 회로 기판(300)과 접촉될 수 있다.
회로 기판(300)은 전원과 연결되어 구동에 필요한 신호 및 전류를 공급하기 위한 배선이 제공되는 기재이며, 예를 들어 인쇄회로기판(PCB)과 같은 형태를 가질 수 있다. 회로 기판(300) 상에는 전극이 제공될 수 있는데 전극은 회로 기판(300) 상에 제공된 칩 패키지(100)에 전기적 신호 및 전류를 전달하기 위한 전도성 부재이다. 전극과 솔더(200)간 연결을 통해 회로 기판(300)과 칩 패키지(100)가 연결될 수 있다.
회로 기판(300)과 솔더(200)간의 결합 형태를 참고하면, 솔더(200)가 칩 패키지(100)에서 회로 기판(300)으로 가까워질수록 평면 상에서의 폭이 감소하는 영역을 포함하는 형상을 가질 경우, 회로 기판(300)과 솔더(200) 사이에 빈 공간이 제공될 수 있다. 이러한 빈 공간은 칩 패키지(100)와 회로 기판(300)간의 결합 신뢰성을 향상시키기 위하여 솔더 플럭스(400)로 인캡(encap)될 수 있다.
솔더 플럭스(400)는 특히 도면에 도시된 것과 같이 언더 필(underfill) 형태로 제공될 수 있다. 즉, 평면 상에서 회로 기판(300)과 솔더(200) 사이의 공간에 솔더 플럭스(400)가 제공될 수 있다.
솔더 플럭스(400)를 상술한 것과 같이 제공하기 위하여 먼저 회로 기판(300)에 형성된 전극 상에 미립자 솔더 페이스트를 인쇄 또는 도팅(Dotting)할 수 있다. 이때 회로 기판(300)에는 전극 상에 접착이 용이하고 미립자 솔더 페이스트의 칩 패키지(100)로의 확산을 방지하기 위한 다층의 금속층인 UBM(Under Bump Metallurgy) 등이 형성될 수 있다. 미립자 솔더 페이스트는 메탈 마스크 프린팅(Metal Mask Printing) 또는 핀 도팅(Pin Dotting), 스텐실 프린팅(Stencil Printing) 등의 방법을 이용하여 도포될 수 있다. 미립자 솔더 페이스트는 금속층을 포함하는 회로 기판(300) 표면 전체에 도포될 수 있고, 회로 기판(300) 표면 일부인 전극 상에만 도포될 수 있다. 다음으로 도포된 미립자 솔더 페이스트 상에 솔더(200)를 어태치(Attach)한 후 리플로우(Reflow) 하는 단계를 포함하여 회로 기판(300) 상에 솔더(200)를 접합할 수 있다. 특히, 도포된 미립자 솔더 페이스트 상에 전기적 접속이 요구되는 위치에 솔더(200)를 위치시킨 후 가열하여 리플로우시킬 수 있다. 이에 따라, 미립자 솔더 페이스트가 활성화되어 솔더(200) 표면 및 전극 표면의 금속산화막을 플럭싱하고 솔더(200)를 용융시킴으로써 회로 기판(300)과 솔더(200)가 접합될 수 있다.
솔더 플럭스(400)를 형성하기 위한 미립자 솔더 페이스트에 대하여 더 자세히 살펴보면, 미립자 솔더 페이스트는 6 μm 이하의 평균 직경을 갖는 타입7 입자; 적어도 1종 이상의 금속을 포함하는 솔더 파우더; 및 에폭시 화합물을 포함하고, 용매 및 로진 없이 제공된다.
에폭시 화합물은 비스페놀 A계열 및/또는 노볼락 계열 화합물일 수 있다. 상술한 에폭시 화합물은 혼합 후 경화되었을 때 우수한 경도를 나타내고, 경화제와의 반응성이 우수하다는 특징이 있다. 특히 에폭시 바인더는 솔더 페이스트에 포함된 전도성 미립자들을 잡아주어 상분리가 나타나는 것을 막을 수 있다.
에폭시 화합물은 조성물 전체 중량 대비 5 중량부 내지 30 중량부 비율로 포함될 수 있다.
미립자 솔더 페이스트의 경화를 촉진하기 위하여 경화 촉매가 더 제공될 수 있다. 경화 촉매는 4급 포스포늄염 경화 촉매, 유기 포스핀계 경화 촉매, 3급 아민계 경화 촉매, 및 이미다졸류 경화 촉매로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이들에 해당하는 경화 촉매는 구체적으로 트리페닐포스핀, 디페닐포스핀 등의 유기 포스핀계 경화 촉매, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7, 트리에탄올아민, 벤질디메틸아민 등의 3급 아민계 경화 촉매, 2-메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸류 등일 수 있다.
경화 촉매의 함량은, 미립자 솔더 페이스트 전체 질량 100 중량부에 대하여 약 0.05 내지 약 3 중량부 비율일 수 있다. 경화 촉매의 함량이 약 0.05 중량부보다 적으면, 에폭시 화합물과 경화제의 반응을 촉진시키는 효과를 충분히 얻지 못할 우려가 있다. 반대로, 경화 촉매의 함량이 약 3 중량부 보다 많으면, 경화시나 리플로우 시험 시에 변색의 원인이 될 우려가 있다.
미립자의 표면이 산화되어 전기전도성이 저하되는 것을 막기 위해, 미립자 솔더 페이스트에는 미립자의 표면을 에칭할 수 있는 유기산이 더 제공될 수 있다.
유기산은 미립자 솔더 페이스트 내에 활성제로 기능하며, 앞서 설명한 것과 같이 미립자 표면을 에칭할 수 있다. 유기산은 숙신산(succinic acid), 아디핀산(adipic acid), 프로피온산(Propionic acid), 말론산(malonic acid), 말레익산(Maleic acid), 개미산(Formic acid) 글루타르산(glutaric acid), 피멜산(pimelic acid), 테트라데칸산(tetradecanoic acid) 및 다이메티롤프로피온산(dimethylolpropionic acid)으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 산(acid)을 포함할 수 있다.
유기산은 미립자 솔더 페이스트 100 중량부에 대하여 약 10 중량부 내지 약 25 중량부 비율로 포함될 수 있다. 유기산이 약 10 중량부 미만으로 포함되는 경우 충분한 플럭싱 효과를 제공할 수 없으며 솔더 냉납 및 함몰 범프(shrinkage)가 발생하는 문제점이 있을 수 있다. 또한 유기산이 약 25 중량부를 초과하여 포함되는 경우 미립자 솔더 페이스트 사용 후 과다한 잔류물(solder residue)이 남을 수 있고, 부식에 의한 장치 성능 저하의 문제가 발생할 수 있다.
미립자 솔더 페이스트에 포함된 전도성 물질인 타입7 입자는 전기 전도성이 높은 도전체일 수 있다. 전도성 물질은 주석(Sn), 인듐(In), 아연(Zn), 구리(Cu), 망간(Mg), 니켈(Ni), 비스무스(Bi), 은(Ag)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 경우에 따라 전도성 물질은 주석(Sn), 은(Ag), 및 구리(Cu)의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, Sn-1.0 Ag-0.5 Cu, Sn-1.2 Ag-0.5 Cu, Sn-2.5 Ag-0.5 Cu, Sn-3.0 Ag-0.5 Cu, Sn-4.0 Ag-0.5 Cu, Sn-0.7 Cu, Sn-3.5 Ag, Sn-2.8 Ag-20 In, Sn-5 Sb, Sn-58 Bi, Sn-9 Zn, Sn-8 Zn-3 Bi, Sn-3.5 Ag-3 Bi, Sn-57 Bi-0.1 Ag, Sn-52 In 등이 사용될 수 있다(원소 옆에 표시된 숫자는 중량비를 의미). 상술한 혼합물은 전기 전도성 및 열 전도성이 높고, 상대적으로 작은 크기로 성형하기 적합하다.
타입7 입자는 6 μm 이하의 평균 직경을 갖는 입자일 수 있다. 이때 평균 직경은 타입7 입자의 직경을 다양한 방향에서 측정한 후 평균 낸 수치일 수 있다. 타입7 입자는 구형 입자일 수 있으나, 경우에 따라서는 타원구, 정육면체, 직육면체, 사각뿔, 삼각뿔, 사각대 또는 기타 비정형의 형태를 가질 수도 있다. 다만, 구형의 타입7 입자는 롤링성(rolling)이 우수하여 높은 전기 전도성을 갖고 사용하기 적합하다.
솔더 페이스트에 포함된 전도성 입자의 크기는 솔더 페이스트의 성능에 영향을 미친다. 보관 수명, 스텐실 수명, 리플로우 성능, 보이드 발생 거동 및 반응성/안정성은 모두 솔더 파우더 크기와 관계 있다. 솔더 페이스트에 포함된 입자의 크기가 작아질 경우, 미세 피치 어플리케이션을 제조하는데 사용할 수 있다. 또한, 제트 프린팅과 같은 디스펜싱(dispensing) 형태로 솔더 페이스트를 도포할 수 있어 공정 수행에 이점이 있다. 다만, 미세 입자를 사용할 경우, 상대적으로 큰 크기의 입자를 사용할 때에 비해 랜덤 솔더링과 그레이핑(리플로우 후 전도성 입자들이 침전되고 뭉치는 현상) 발생 가능성이 커진다는 문제도 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 미립자 솔더 페이스트에 에폭시 바인더를 혼합하여 랜덤 솔더볼링과 그레이핑 발생의 문제를 방지할 수 있다.
타입7 입자는 입자의 평균 직경이 작기 때문에, 솔더 페이스트 내에 크기가 큰 종래의 전도성 입자와 같은 중량 포함되었을 때 표면적이 더 크다. 표면적이 커지면 전도성 입자가 솔더 페이스트 조성물 내에서 산화반응에 의해 표면이 산화될 여지가 더 크다. 솔더 파우더의 산화는 리플로우 도중에도 발생할 수 있다. 솔더 플럭스는 리플로우 중에 전도성 입자(솔더 파우더)와 반응하여 파우더의 산화물을 제거할 수 있다. 다만, 파우더 크기가 줄어듦에 따라 이러한 산화물을 처리하기 위해 더 많은 플럭스가 필요하다. 소형 파우더로 제작된 솔더를 리플로우 할 때 플럭스의 활동이 부족해질 수 있으며, 파우더에 산화물이 남게 되어 솔더의 적절한 유착을 방해할 수도 있다. 그래서 소형 파우더를 이용한 솔더페이스트는 무작위적인 솔더볼링 발생과 그레이핑과 같은 잠재적인 문제에서 자유롭지 못하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미립자를 사용함에 따라 발생할 수 있는 미립자(솔더 파우더 또는 전도성 입자)의 산화 문제, 플럭스의 활동성 확보를 위해 에폭시 바인더를 혼합하는 동시에, 끓는 점(boiling point)가 다양한 유기산을 배합하였다.
미립자 솔더 페이스트를 도포한 후에는 가열 및 경화를 수행하는 리플로우(reflow) 공정이 수행되는데, 리플로우 공정은 서로 다른 온도 범위에서 여러 번 수행될 수 있다. 예를 들어, 리플로우 공정은 100 ℃ 내지 150 ℃에서 1차, 150 ℃ 내지 200 ℃에서 2차 그리고 200 ℃ 내지 250 ℃에서 3차 수행되는데 각각의 리플로우 단계에 맞추어 서로 다른 온도의 유기산을 배합한다. 예를 들어, 상술한 것과 같이 3 종류의 온도 범위를 갖도록 3번에 걸쳐 리플로우 수행되는 경우 유기산 역시 100 ℃ 내지 150 ℃의 끓는 점을 갖는 제1 유기산, 150 ℃ 내지 200 ℃의 끓는 점을 갖는 제2 유기산, 200 ℃ 내지 250 ℃의 끓는 점을 갖는 제3 유기산을 배합하여 사용할 수 있다. 이러한 본원 발명과 달리 한 번에 모든 유기산을 혼합하여 사용할 경우, 미립자의 뭉침, 이에 의한 불균일한 솔더링이 나타날 수 있다.
미립자 솔더 페이스트에는 칙소제가 더 포함될 수 있다. 칙소제는 친환경 미립자 솔더 페이스트의 인쇄성을 향상시키며, 표면 장력을 감소시키기 위해 첨가될 수 있다. 이때, 칙소제로서 사용될 수 있는 것들은 특별히 제한이 없으나, 왁스류 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 에어로실 왁스, 아마이드 왁스(amide wax), 카나우바 왁스(carnauba wax) 등에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
이러한 칙소제는 미립자 솔더 페이스트 100 중량부에 대하여 약 1 중량부 내지 약 10 중량부 비율로 포함될 수 있다. 칙소제의 첨가량이 약 1 중량부 미만일 경우에는 유동성이 저하되어 인쇄시 불량을 야기할 수 있다. 반대로, 칙소제의 첨가량이 약 10 중량부를 초과할 경우에는 칙소성(요변성)이 높아서 스퀴지에서 분리될 때 점착성이 높아져 작업성을 저하시킬 우려가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미립자 솔더 페이스트는 종래의 미립자 솔더 페이스트와 비교했을 때, 아래와 같이 로진과 용매를 포함하지 않는다는 특징이 있다.
일반적으로 솔더 페이스트에 용매는 조성물의 점도를 조절하기 위해 포함된다. 로진은 솔더 페이스트에 포함된 전도성 입자의 산화를 막고 전도성 입자 표면의 산화막을 제거하기 위해 포함될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 미립자 솔더 페이스트는 용매와 로진을 포함하지 않는 형태로 구현되는데, 이는 미립자 솔더 페이스트에 사용된 에폭시 수지와 유기산의 조성 설계를 통해 달성될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 미립자 솔더 페이스트와 이로부터 형성된 솔더 플럭스(400)를 포함하는 전자 장치에 대하여 살펴보았다. 이하에서는 시험예를 통하여 미립자 솔더 페이스트 및 솔더 플럭스(400)의 물성에 대하여 더 자세히 살펴보고자 한다.
다음으로, 미립자 솔더 페이스트로부터 제공된 솔더 플럭스의 물성에 대하여 살펴보고자 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 솔더 페이스트를 이용하여 솔더를 형성한 모습이다. 도 3에서 비스페놀 A형 에폭시, 노볼락 화합물과, 타입7 입자(주석 96.5 몰 비, 은 3.0 몰 비, 구리 0.5 몰 비 혼합), 유기산을 이용하여 용매 및 로진 없이 솔더 페이스트를 제조하였다. 상기 솔더 페이스트를 이용하여 제조한 솔더는 640 μm 내지 750 μm의 크기를 갖도록 형성되었는바, 미세 크기의 솔더를 제조하는데 본원 발명의 일 실시예에 따른 솔더 페이스트가 적합함을 확인하였다.
제조된 솔더는 50% 미만의 기포율을 보였으며, 도면에서 확인할 수 있듯이 우수한 투명성을 보였다.
다음으로, 도 4는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 솔더 페이스트를 이용하여 제조한 솔더볼과 PCB 기판 활성을 비교 분석한 결과이다.
실시예의 솔더 페이스트는 앞서 도 3의 실험에서 사용한 솔더 페이스트이며, 비교예 1의 솔더 페이스트(DSMT-E601)는 에폭시 레진 조성을 갖고, 비교예 2의 솔더 페이스트(Reference)는 말레인산 로진 조성을 갖도록 준비되었다.
도 4를 참고하면, 실시예에 따른 솔더볼은 잔사가 없고 기포가 개선된 것을 확인할 수 있다. 이에 비하여 비교예 1에 따른 솔더볼은 기포가 솔더볼을 중심으로 실시예에서 보다 많이 존재하는 것(도면의 반짝이는 부분)을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 2의 경우 솔더볼 제조 후 황변된 영역이 관측되었으며 기포도 많은 것을 확인할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 솔더 페이스트를 이용할 경우, 타입7의 미립자를 활용하면서도 기포와 잔사가 없고 투명성이 우수한 솔더를 제조할 수 있음을 확인했다.
다음으로, 도 5는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 솔더 페이스트의 점도와 칙소성을 분석한 결과이다.
분석 결과 실시예에 따른 솔더 페이스트(DSMT-E601 220211)는 비교예에 따른 솔더 페이스트(DSMST-E601 211013)보다 우수한 상온 보관 안정성을 나타냈으며, 적절한 칙소성을 갖는 것을 확인했다. 구체적으로, 실시예에 따른 솔더 페이스트는 상온에서 24시간 방치하여도 점도 변화가 거의 없는 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 상온 보관 안정성을 나타냄을 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Claims (7)
- 적어도 1종 이상의 금속을 포함하며 6 μm 이하의 평균 직경을 갖는 타입7 입자; 및
에폭시 화합물을 포함하고,
용매 및 로진 없이 제공되는, 미립자 솔더 페이스트. - 제1항에 있어서,
상기 에폭시 화합물은 비스페놀 A계 에폭시 화합물, 노볼락계 에폭시 화합물에서 선택된 1종의 화합물인, 미립자 솔더 페이스트. - 제1항에 있어서,
숙신산(succinic acid), 아디핀산(adipic acid), 프로피온산(Propionic acid), 말론산(malonic acid), 말레익산(Maleic acid), 개미산(Formic acid) 글루타르산(glutaric acid), 피멜산(pimelic acid), 테트라데칸산(tetradecanoic acid) 및 다이메티롤프로피온산(dimethylolpropionic acid)으로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 유기산을 더 포함하는, 미립자 솔더 페이스트. - 제3항에 있어서,
다 단계로 수행되는 리플로우 공정의 각 단계의 수행 온도에 맞추어 서로 다른 끓는 점을 갖는 복수 종의 유기산을 포함하는, 미립자 솔더 페이스트. - 제1항에 있어서,
4급 포스포늄염 경화 촉매, 유기 포스핀계 경화 촉매, 3급 아민계 경화 촉매, 및 이미다졸류 경화 촉매로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 경화 촉매를 더 포함하는, 미립자 솔더 페이스트. - 제1항에 있어서,
상기 타입7 입자는 주석, 은 및 구리를 포함하는, 미립자 솔더 페이스트. - 칩 패키지;
상기 칩 패키지의 일면 상에 제공된 솔더;
상기 칩 패키지를 지지하는 회로 기판; 및
상기 솔더와 상기 회로 기판 사이에 제공되는 솔더 플럭스를 포함하고,
상기 솔더 플럭스는 6 μm 이하의 평균 직경을 갖는 타입7 입자; 적어도 1종 이상의 금속을 포함하는 솔더 파우더; 및 에폭시 화합물을 포함하고, 용매 및 로진 없이 제공되는, 전자 장치.
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|---|---|---|---|
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| KR1020220113604A KR20240034511A (ko) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 미립자 솔더 페이스트 및 이를 포함하는 전자 장치 |
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| KR1020220113604A KR20240034511A (ko) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 미립자 솔더 페이스트 및 이를 포함하는 전자 장치 |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR20240034511A (ko) |
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2022
- 2022-09-07 KR KR1020220113604A patent/KR20240034511A/ko unknown
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