JP2008030104A - Flux for cream solder, and cream solder - Google Patents
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は、クリームはんだ用フラックスおよびクリームはんだに関する。 The present invention relates to a flux for cream solder and cream solder.
電子部品の表面実装では、フラックスとはんだ粉末を混練した、いわゆるクリームはんだを、プリント基板にメタルマスク等を用いて塗布・印刷し、部品を搭載した後リフロー炉等を用いて加熱溶融させて部品を接続する方法が採られている。このようなクリームはんだに用いられるフラックスは、一般的にロジン類、溶剤、活性剤、チキソ剤等により構成されている。 In surface mounting of electronic components, so-called cream solder, which is a mixture of flux and solder powder, is applied and printed on a printed circuit board using a metal mask, etc., and the components are mounted and then heated and melted using a reflow oven or the like. The method of connecting is taken. The flux used for such cream solder is generally composed of rosins, solvents, activators, thixotropic agents and the like.
従来、リフロー炉においてクリームはんだを加熱溶融して部品を接続する際に接合に関与しなかったはんだが、はんだボールとして存在することがあった。はんだボールはリード間を短絡させたり、リード間の絶縁抵抗を低下させて電子機器の機能を劣化させたりする等の悪影響を与えるものであるため、はんだボールの発生を抑制することが検討されている。 Conventionally, solder that has not been involved in joining when connecting components by heating and melting cream solder in a reflow furnace may exist as solder balls. Since solder balls have an adverse effect such as short-circuiting between leads or lowering the insulation resistance between leads to deteriorate the function of electronic equipment, suppression of the generation of solder balls has been studied. Yes.
はんだボールの発生を抑制する方法としては、例えば、活性力の強い活性剤を用いることによりはんだボールを抑制することが知られている（例えば、特許文献１参照）が、活性力の強い活性剤は、クリームはんだの保管中にもはんだ粉末と反応を起こしてしまうため、活性力の向上に伴い、クリームはんだの粘度が変化したり、クリームはんだ表面が皮を張ったように硬くなったり、クリームはんだ全体の粘調性が失われる等の経時変化を生じるという問題があった。また、連続的に印刷して使われる場合においても、印刷機に充填されたクリームはんだが全量印刷されるまでには数時間から十数時間要する場合もあり、この間に同様の経時変化が生じ、はんだ粉末のぬれ不良等を生じ、基板と部品との接続不良を生じる場合があった。 As a method for suppressing the generation of solder balls, for example, it is known to suppress solder balls by using an activator having a strong activity (see, for example, Patent Document 1). Reacts with the solder powder during storage of the cream solder. As the activity increases, the cream solder viscosity changes, the cream solder surface becomes hard as if it is peeled, or cream There has been a problem that a change with the passage of time such as loss of the viscosity of the entire solder occurs. In addition, even when continuously printing and used, it may take several hours to several tens of hours until the entire amount of cream solder filled in the printing press is printed, and during this time, the same change over time occurs, In some cases, poor solder powder wetting, etc., resulting in poor connection between the board and the component.
なお、本出願人らは、先にポリエーテルエステルアミド樹脂、溶剤、活性剤およびチキソ剤
からなるクリームはんだ付け用フラックス組成物を提案している（特許文献２）。当該フラックスは、残さ膜でのクラックの発生を抑制できるものであったが、近年、はんだボールの発生をより抑制できるフラックス組成物等の開発が切望されていた。
The present applicants have previously proposed a cream soldering flux composition comprising a polyether ester amide resin, a solvent, an activator and a thixotropic agent (Patent Document 2). Although the flux can suppress the occurrence of cracks in the residual film, in recent years, development of a flux composition and the like that can further suppress the generation of solder balls has been desired.
本発明は、はんだボールの発生が少なくて保存時や印刷時の安定性が良好なクリームはんだを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a cream solder that generates less solder balls and has good stability during storage and printing.
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ね、活性剤とはんだ粉末の酸化膜が反応して生成する金属塩が、はんだ粉末表面に沈着し、はんだ粉末同士の合体を阻害することが、はんだボール発生の原因となっていること、生成する金属塩をフラックスに溶解しやすくする特定の活性剤を用いることで、はんだ粉末同士の合体を阻害する要因を取り除き、ぬれ性を向上させ、はんだボールの発生を抑制することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems, and the metal salt produced by the reaction between the activator and the oxide film of the solder powder is deposited on the surface of the solder powder and inhibits the coalescence of the solder powders. This is the cause of solder ball generation, and by using a specific activator that makes it easier to dissolve the metal salt that is produced in the flux, it eliminates the factors that hinder the coalescence of the solder powders and improves the wettability Thus, the inventors have found that the generation of solder balls can be suppressed, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、フラックスベース、溶剤、チキソ剤および活性剤を含有してなる液状またはペースト状のクリームはんだ用フラックスにおいて、活性剤として、カルボキシル基を少なくとも２つ以上ならびに分岐構造および不飽和結合を有していても良いアルキル基またはポリアルキレンオキシド基であって炭素数が４以上のものを少なくとも１つ以上有する化合物を使用することを特徴とするクリームはんだ用フラックス；はんだ粉末および前記液状またはクリームはんだ用フラックスを含有するクリームはんだに関する。 That is, the present invention relates to a liquid or paste-form cream solder flux containing a flux base, a solvent, a thixotropic agent and an activator. A flux for cream solder characterized by using a compound having at least one alkyl group or polyalkylene oxide group which may have a carbon number and having 4 or more carbon atoms; a solder powder and the liquid or The present invention relates to a cream solder containing a flux for cream solder.
本発明によれば、各種はんだ粉末を使用した場合にも、はんだボールの発生が少なく、また、保存時や印刷時の安定性が良好なクリームはんだを提供することができる。 According to the present invention, even when various solder powders are used, it is possible to provide a cream solder that is less likely to generate solder balls and that has good stability during storage and printing.
本発明のクリームはんだ用フラックスは、フラックスベース、溶剤、チキソ剤および活性剤を含有してなるものである。 The flux for cream solder of the present invention comprises a flux base, a solvent, a thixotropic agent and an activator.
フラックスベースとしては、特に限定されず公知のものを用いることができる。具体的には、例えば、ガムロジン、重合ロジン、水添ロジン、不均化ロジン、変性ロジン（例えば、アクリル酸変性ロジン等）、ロジンエステル類、その他各種ロジン誘導体や、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂等の合成樹脂等があげられる。 The flux base is not particularly limited, and a known one can be used. Specifically, for example, gum rosin, polymerized rosin, hydrogenated rosin, disproportionated rosin, modified rosin (for example, acrylic acid modified rosin, etc.), rosin esters, other various rosin derivatives, polyester resins, polyamide resins, phenoxy Examples thereof include synthetic resins such as resins and terpene resins.
溶剤としては、特に限定されず公知のものを使用することができる。具体的には、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、イソブタノール等のアルコール類、ブチルカルビトール、ヘキシルカルビトール等のグリコールエーテル類、酢酸イソプロピル、プロピオン酸エチル、安息香酸ブチル、アジピン酸ジエチル等のエステル類、ｎ−ヘキサン、ドデカン、テトラデセン等の炭化水素類等があげられる。 The solvent is not particularly limited, and known solvents can be used. Specifically, alcohols such as ethanol, n-propanol, isopropanol and isobutanol, glycol ethers such as butyl carbitol and hexyl carbitol, esters such as isopropyl acetate, ethyl propionate, butyl benzoate and diethyl adipate And hydrocarbons such as n-hexane, dodecane, and tetradecene.
チキソ剤としては、フラックスの製造に用いられるチキソ剤であれば特に限定されず、公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、硬化ひまし油、蜜ロウ、カルナバワックス、ステアリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸エチレンビスアミド等を使用することができる。 The thixotropic agent is not particularly limited as long as it is a thixotropic agent used in the production of a flux, and known ones can be used. Specifically, for example, hardened castor oil, beeswax, carnauba wax, stearamide, hydroxystearic acid ethylene bisamide and the like can be used.
本発明では、活性剤として、カルボキシル基を少なくとも２つ以上ならびに分岐構造および不飽和結合を有していても良いアルキル基またはポリアルキレンオキシド基であって炭素数が４以上のものを少なくとも１つ以上有する化合物を使用することを特徴とする。 In the present invention, as the activator, at least one carboxyl group and at least one alkyl group or polyalkylene oxide group which may have a branched structure and an unsaturated bond and has 4 or more carbon atoms. The compound having the above is used.
当該化合物は、カルボキシル基を少なくとも２つ以上ならびに分岐構造および不飽和結合を有していても良いアルキレン基であって炭素数が４以上のものまたは分岐構造とおよび不飽和結合を有していても良いポリアルキレンオキシド基であって炭素数が４以上のものを少なくとも１つ以上有する化合物であれば特に限定されず、公知のものを使用することができ、具体的には、例えば、一般式（１）： The compound is an alkylene group which may have at least two carboxyl groups and a branched structure and an unsaturated bond, and has 4 or more carbon atoms or a branched structure and an unsaturated bond. The polyalkylene oxide group is not particularly limited as long as it is a compound having at least one having 4 or more carbon atoms, and known compounds can be used. (1):
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、Ｈ、Ｂｒ、ＯＨ、分岐構造、不飽和結合を有していてもよい炭素数４〜５０のアルキル基またはＯＲ（式中、Ｒは、分岐構造、不飽和結合を有していてもよい炭素数４〜５０のアルキル基を表す。）で表される官能基、ｐ、ｒは、０〜２の整数、ｑは０または１の整数を表す。Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ同一でも異なっていてもよいが、少なくとも１つは分岐構造、不飽和結合を有していてもよい炭素数４〜５０のアルキル基またはＯＲ（式中、Ｒは、分岐構造、不飽和結合を有していてもよい炭素数４〜５０のアルキル基を表す。）で表される官能基であり、また、ｐ、ｒがともに０になることはない。）で表される化合物が挙げられる。これらの中では、特に、下記一般式（２）〜（１３） (Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are H, Br, OH, a branched structure, an alkyl group having 4 to 50 carbon atoms which may have an unsaturated bond, or OR (wherein R represents a branched structure, an alkyl group having 4 to 50 carbon atoms which may have an unsaturated bond.), P and r are integers of 0 to 2 and q is 0 or Represents an integer of 1. R 1 to R 4 may be the same as or different from each other, but at least one of them is a branched structure, an alkyl group having 4 to 50 carbon atoms which may have an unsaturated bond, or OR ( In the formula, R represents a functional group represented by a branched structure and an alkyl group having 4 to 50 carbon atoms which may have an unsaturated bond, and p and r are both 0. A compound represented by the following formula: Among these, in particular, the following general formulas (2) to (13)
で表されるもの（式中、Ｒは分岐構造、不飽和結合を有していてもよい炭素数４〜５０のアルキル基、Ｒ´は、分岐構造、不飽和結合を有していてもよい炭素数８〜３０のアルキル基を表す。）が好ましい。なお、本発明の効果に影響を与えない程度であれば、その他の活性剤を併用してもよい。その他の活性剤と併用する場合には、本発明の活性剤１００重量部に対し、その他の活性剤１００重量部以下とすることが好ましい。 (Wherein, R represents a branched structure, an alkyl group having 4 to 50 carbon atoms which may have an unsaturated bond, and R ′ may have a branched structure or an unsaturated bond.) Represents an alkyl group having 8 to 30 carbon atoms). Other active agents may be used in combination as long as the effects of the present invention are not affected. When used in combination with other active agents, the amount of the other active agents is preferably 100 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the active agent of the present invention.
これら各成分の使用量は用途に応じて適宜調節すればよいが、通常、フラックスベース３０〜７５重量部程度、溶剤２０〜６０重量部程度、チキソ剤１〜１０重量部程度、活性剤０．１〜２０部程度である。なお、本発明のクリームはんだ用フラックス中には、必要に応じて酸化防止剤、防黴剤、艶消し剤等の添加剤を含有させることができる。 The amount of each of these components may be appropriately adjusted according to the application, but is usually about 30 to 75 parts by weight of flux base, about 20 to 60 parts by weight of solvent, about 1 to 10 parts by weight of thixotropic agent, and 0. About 1 to 20 parts. In addition, in the flux for cream solder of this invention, additives, such as antioxidant, an antifungal agent, and a matting agent, can be contained as needed.
本発明の、クリームはんだは、はんだ粉末および前記クリームはんだ用フラックスを含有するものである。 The cream solder of the present invention contains solder powder and the cream solder flux.
本発明のはんだ粉末の合金組成は特に限定されず、各種公知のものを使用できる。たとえば、はんだ合金としては、従来公知の錫−鉛合金や、鉛フリーはんだとして開発されている錫−銀合金、錫−亜鉛系合金等のはんだ合金組成；さらには前記はんだ合金に、銅、ビスマス、インジウム、アンチモン等を添加したもの等を使用できる。 The alloy composition of the solder powder of the present invention is not particularly limited, and various known ones can be used. For example, as a solder alloy, a conventionally known tin-lead alloy, a solder alloy composition such as a tin-silver alloy and a tin-zinc-based alloy that have been developed as a lead-free solder; , Indium, antimony and the like can be used.
また、はんだ粉末の形状も特に限定されるものではなく、真球、不定形及び両者の混合等、いずれの形状も使用できる。 Also, the shape of the solder powder is not particularly limited, and any shape such as a true sphere, an indefinite shape, or a mixture of both can be used.
各成分の使用量は、用途等に応じて適宜決定すれば良いが、通常は、はんだ粉末が８０〜９５重量部程度、クリームはんだ用フラックスが５〜２０重量部程度である。また、必要に応じて、各種公知の添加剤を添加してもよい。 Although the usage-amount of each component should just be determined suitably according to a use etc., a solder powder is about 80-95 weight part normally, and the flux for cream solder is about 5-20 weight part. Moreover, you may add various well-known additives as needed.
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to the following Example.
実施例１〜４および比較例１〜２
表１に示した各成分を用い、下記方法により、クリームはんだ用フラックス、クリームはんだを調製し、下記評価を行った。なお、表中の各成分の使用量は重量部で示している。結果を表１に示す。
Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2
Using each component shown in Table 1, a flux for cream solder and cream solder were prepared by the following method and evaluated as follows. In addition, the usage-amount of each component in a table | surface is shown by the weight part. The results are shown in Table 1.
（１）フラックスの調製
表１に示したフラックスの各成分を容器に仕込み、１８０℃に加熱溶解後、冷却してクリームはんだ用フラックスを得た。
(1) Preparation of flux Each component of the flux shown in Table 1 was charged in a container, heated and dissolved at 180 ° C, and then cooled to obtain a flux for cream solder.
（２）クリームはんだの調製
はんだ粉末（粒径２０〜４０μｍのＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕの含有量は、９６．５重量％／３重量％／０．５重量％である。）８９重量％と前記方法により調製した各フラックス組成物１１重量％とを容器に取り、撹拌してクリームはんだ組成物を調製した。
(2) Preparation of cream solder Solder powder (Sn—Ag—Cu alloy having a particle size of 20 to 40 μm, Sn / Ag / Cu content is 96.5 wt% / 3 wt% / 0.5 wt% .) 89% by weight and 11% by weight of each flux composition prepared by the above method were placed in a container and stirred to prepare a cream solder composition.
（３）クリームはんだの評価
・はんだ付け性（初期値）
（２）で調整したクリームはんだを「ＪＩＳ Ｚ ３２８４ 付属書１０ ぬれ効力及びディウェッティング試験」に準拠して評価した。判定基準は広がり度合いの区分に従う。
○：広がり度合いの区分２以上、×：広がり度合いの区分３以下
(3) Evaluation and solderability of cream solder (initial value)
The cream solder prepared in (2) was evaluated according to “JIS Z 3284 Appendix 10 Wetting Efficacy and Dewetting Test”. Judgment criteria follow the extent of spread.
○: Spread degree category 2 or higher, ×: Spread degree category 3 or lower
・はんだボール（初期値）
（２）で調整したクリームはんだを、ガラスエポキシ基板上に設けたＱＦＰパターン上に厚さ１８０μｍのメタルマスクを用いて印刷し、４５３２チップコンデンサを搭載してリフローした後、Ｘ線顕微鏡を用いてはんだボールの発生状況を観察して評価した。
○：はんだボール発生なし、×：はんだボール発生あり
・ Solder ball (initial value)
The cream solder prepared in (2) is printed on a QFP pattern provided on a glass epoxy substrate using a metal mask having a thickness of 180 μm, mounted with a 4532 chip capacitor, reflowed, and then using an X-ray microscope. The occurrence of solder balls was observed and evaluated.
○: No solder balls generated, ×: Solder balls generated
・皮張り
（２）で調整したクリームはんだを、容器中で２５℃で１５日間保存した後、ガラス棒でクリームはんだ表面に触れてみて、クリームはんだ表面の皮張りの有無を評価した。
○：皮張りなし、×：皮張りあり
-Skinning After the cream solder prepared in (2) was stored in a container at 25 ° C for 15 days, the surface of the cream solder was evaluated by touching the surface of the cream solder with a glass rod.
○: No skinning, ×: Skinning
・ぼそつき
皮張りの評価に使用したクリームはんだをガラス棒で攪拌し、ぼそつきの有無を評価した。
○：ぼそつきなし、×：ぼそつきあり
-Stickiness The cream solder used for the evaluation of skinning was stirred with a glass rod to evaluate the presence or absence of stickiness.
○: There is no dimness, ×: There is dimness
・粘度
（２）で調整したクリームはんだの初期状態と、保存後のぼそつき評価に使用したクリームはんだの粘度を測定した。粘度はスパイラル型粘度計（マルコム社製、ＰＣＵ−２０５）を使用して、２５℃、１０ｒｐｍで測定した。
-Viscosity The initial state of the cream solder adjusted in (2) and the viscosity of the cream solder used for evaluation of blurring after storage were measured. The viscosity was measured at 25 ° C. and 10 rpm using a spiral viscometer (Malcom, PCU-205).
・印刷性
２５℃で１５日間保存したクリームはんだをメタルマスクを用いて、銅張り積層板上に印刷し、ローリング性、かすれ等を評価した。
○：印刷性良好、×：印刷性不良
-Printability The cream solder preserve | saved for 15 days at 25 degreeC was printed on the copper-clad laminated board using a metal mask, and rolling property, blurring, etc. were evaluated.
○: good printability, ×: poor printability
・はんだ付け性（保存後）
２５℃で１５日間保存したクリームはんだのはんだ付け性を「ＪＩＳ Ｚ ３２８４ 付属書１０ ぬれ効力及びディウェッティング試験」に準拠して評価した。判定基準は広がり度合いの区分に従う。
○：広がり度合いの区分２以上、×：広がり度合いの区分３以下
・ Solderability (after storage)
The solderability of the cream solder stored at 25 ° C. for 15 days was evaluated according to “JIS Z 3284 Appendix 10 Wetting Efficacy and Dewetting Test”. Judgment criteria follow the extent of spread.
○: Spread degree category 2 or higher, ×: Spread degree category 3 or lower
・はんだボール（保存後）
２５℃で１５日間保存したクリームはんだを、ガラスエポキシ基板上に設けたＱＦＰパターン上に厚さ１８０μｍのメタルマスクを用いて印刷し、４５３２チップコンデンサを搭載してリフローした後、Ｘ線顕微鏡を用いてはんだボールの発生状況を観察して評価した。
○：はんだボール発生なし、×：はんだボール発生あり
・ Solder balls (after storage)
The cream solder stored at 25 ° C. for 15 days is printed on a QFP pattern provided on a glass epoxy substrate using a metal mask having a thickness of 180 μm, mounted with a 4532 chip capacitor, reflowed, and then used with an X-ray microscope. The solder balls were observed and evaluated.
○: No solder balls generated, ×: Solder balls generated
表中、水添ロジンは、荒川化学工業（株）製、商品名「ＫＲ−６１４」、重合ロジンは、荒川化学工業（株）製、商品名「中国重合ロジン１４０」、ヘキシルカルビトールは日本乳化剤（株）製、硬化ひまし油は、豊国製油（株）製、商品名「カスターワックス」を用いた。
In the table, hydrogenated rosin is manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd., trade name “KR-614”, polymerized rosin is manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd., trade name “Chinese Polymerized Rosin 140”, and hexyl carbitol is manufactured in Japan. The product name “Caster Wax” manufactured by Toyokuni Oil Co., Ltd. was used as the hardened castor oil manufactured by Emulsifier Co., Ltd.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006208504A JP2008030104A (en) | 2006-07-31 | 2006-07-31 | Flux for cream solder, and cream solder |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2006208504A JP2008030104A (en) | 2006-07-31 | 2006-07-31 | Flux for cream solder, and cream solder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008030104A true JP2008030104A (en) | 2008-02-14 |
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ID=39120055
Family Applications (1)
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| JP2006208504A Pending JP2008030104A (en) | 2006-07-31 | 2006-07-31 | Flux for cream solder, and cream solder |
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-
2006
- 2006-07-31 JP JP2006208504A patent/JP2008030104A/en active Pending
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