JP2019042805A - Solder composition and electronic substrate - Google Patents
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は、はんだ組成物および電子基板に関する。 The present invention relates to a solder composition and an electronic substrate.
はんだ組成物は、はんだ粉末にフラックス組成物（ロジン系樹脂、活性剤および溶剤など）を混練してペースト状にした混合物である（例えば、特許文献１）。このはんだ組成物においては、はんだ溶融性やはんだが濡れ広がりやすいという性質（はんだ濡れ広がり）などのはんだ付け性とともに、ボイドの抑制や印刷性などが要求されている。
また、はんだ組成物は、フラックス残さをそのまま残留させる、いわゆる無洗浄型のはんだ組成物が広く用いられている。さらに、はんだ組成物は、ガラスエポキシ基材、紙エポキシ基材、紙フェノール基材およびプラスチック基材などの各種基材を備えるプリント配線基板と、電子部品の接合に用いられている。
The solder composition is a mixture obtained by kneading a flux composition (such as a rosin resin, an activator, and a solvent) into solder powder to form a paste (for example, Patent Document 1). In this solder composition, not only solderability such as solder meltability and a property that the solder easily spreads (solder wetting spread), but also suppression of voids and printability are required.
As the solder composition, a so-called no-clean solder composition that leaves the flux residue as it is is widely used. Furthermore, the solder composition is used for joining an electronic component with a printed wiring board including various substrates such as a glass epoxy substrate, a paper epoxy substrate, a paper phenol substrate, and a plastic substrate.
例えば、はんだ組成物を紙フェノール基材に使用した場合には、フラックス残さ中に泡が残ることが分かった。フラックス残さ中に泡が残ると、泡中に水分がたまったり、泡にクラックが生じたりして、絶縁信頼性が低下するという問題がある。 For example, it has been found that when the solder composition is used for a paper phenol substrate, bubbles remain in the flux residue. If bubbles remain in the flux residue, moisture accumulates in the bubbles or cracks are generated in the bubbles, resulting in a problem that insulation reliability is lowered.
そこで、本発明は、フラックス残さ中の泡を十分に抑制できるはんだ組成物、並びにそれを用いた電子基板を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the solder composition which can fully suppress the bubble in a flux residue, and an electronic substrate using the same.
前記課題を解決すべく、本発明は、以下のようなはんだ組成物および電子基板を提供するものである。
本発明のはんだ組成物は、（Ａ）ロジン系樹脂、（Ｂ）活性剤および（Ｃ）溶剤を含有するフラックス組成物と、（Ｄ）融点が２００℃以上２５０℃以下であるはんだ粉末とを含有し、前記（Ａ）成分が、（Ａ１）軟化点が１２０℃以上であり、酸価が２２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であるロジン系樹脂と、（Ａ２）軟化点が１００℃以下であり、酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるロジン系樹脂と、を含有し、前記（Ｃ）成分が、（Ｃ１）融点が４０℃以上であり、沸点が２２０℃以下であるヘキサンジオール系溶剤、および、（Ｃ２）２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２７０℃以上である溶剤を含有し、前記（Ａ１）成分の配合量が、前記フラックス組成物１００質量％に対して、１５質量％以上２５質量％以下であることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following solder composition and electronic substrate.
The solder composition of the present invention comprises (A) a flux composition containing a rosin resin, (B) an activator and (C) a solvent, and (D) a solder powder having a melting point of 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. And the component (A) includes (A1) a rosin resin having a softening point of 120 ° C. or higher and an acid value of 220 mgKOH / g or higher, and (A2) a softening point of 100 ° C. or lower, and an acid value. A hexane-based solvent having a melting point of 40 ° C. or higher and a boiling point of 220 ° C. or lower, and (C2) ) A solvent having a viscosity at 20 ° C. of 10 mPa · s or less and a boiling point of 270 ° C. or more is contained, and the blending amount of the component (A1) is 15% by mass with respect to 100% by mass of the flux composition. More than 25% by mass It is characterized in that it.
本発明のはんだ組成物においては、前記（Ｃ１）成分が、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジオールおよび１，６−ヘキサンジオールからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
本発明のはんだ組成物においては、前記（Ｃ２）成分が、テトラエチレングリコールジメチルエーテルであることが好ましい。
本発明のはんだ組成物は、紙フェノール基材を備える電子基板と、電子部品との接続に用いることが好ましい。
本発明の電子基板は、前記はんだ組成物を用いたはんだ付け部を備えることを特徴とするものである。
In the solder composition of the present invention, the component (C1) is preferably at least one selected from the group consisting of 2,5-dimethylhexane-2,5-diol and 1,6-hexanediol. .
In the solder composition of the present invention, the component (C2) is preferably tetraethylene glycol dimethyl ether.
The solder composition of the present invention is preferably used for connection between an electronic board having a paper phenol base and an electronic component.
The electronic substrate of the present invention is characterized by including a soldering portion using the solder composition.
本発明のはんだ組成物によれば、フラックス残さ中の泡を十分に抑制できる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。
すなわち、本発明のはんだ組成物においては、（Ｃ）溶剤として、（Ｃ１）融点が４０℃以上であり、沸点が２２０℃以下であるヘキサンジオール系溶剤、および、（Ｃ２）２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２７０℃以上である溶剤を組み合わせて用いている。（Ｃ１）成分は、比較的に低沸点であるため、はんだが溶融する前やはんだ溶融時に揮発して気体となってしまうが、この気体が、フラックス残さ中の気体を外部に押し出す作用がある。そして、（Ｃ２）成分は、高沸点であるため、はんだ溶融時にもほとんど揮発しない。そのため、溶剤の気化による泡の発生を抑制できる。また、（Ｃ２）成分を含有するフラックス残さは、リフロー時にもある程度の流動性を有しているため、フラックス残さ中の気体が徐々に集まりながら外部に放出される。このようにして、フラックス残さ中の泡を十分に抑制できる。
本発明のはんだ組成物においては、（Ａ）ロジン系樹脂として、（Ａ１）軟化点が１２０℃以上であり、酸価が２２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であるロジン系樹脂、および、（Ａ２）軟化点が１００℃以下であり、酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるロジン系樹脂を併用し、かつ、（Ａ１）成分の配合量を所定範囲に抑えている。本発明者らは、（Ｃ１）成分および（Ｃ２）成分を含む溶剤組成のはんだ組成物において、（Ａ１）成分の配合量が多くなるほど、フラックス残さ中の泡が発生しやすいことを発見した。このメカニズムは、必ずしも明らかではないが、（Ａ１）成分は酸価が高いため、カルボン酸成分が分解しやすく、カルボン酸成分のガスが発生して、フラックス残さ中の泡が発生しやすいものと本発明者らは推察する。本発明のはんだ組成物においては、（Ａ１）成分の配合量を抑えているので、フラックス残さ中の泡の発生を抑制できる。また、（Ａ）ロジン系樹脂として、（Ａ１）成分の他に（Ａ２）成分を併用することで、フラックス残さの流動性を向上させ、フラックス残さ中の泡を外部に放出しやすくしている。さらに、（Ａ２）成分により、ロジン系樹脂として必要な物性（例えば、大気雰囲気下でリフロー工程を行う場合におけるはんだ溶融性など）を補っている。
以上のようにして、上記本発明の効果が達成されるものと本発明者らは推察する。
According to the solder composition of the present invention, the reason why the bubbles in the flux residue can be sufficiently suppressed is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows.
That is, in the solder composition of the present invention, as the solvent (C), (C1) a hexanediol solvent having a melting point of 40 ° C. or higher and a boiling point of 220 ° C. or lower, and (C2) a viscosity at 20 ° C. A solvent having a boiling point of not more than 10 mPa · s and a boiling point of not less than 270 ° C. is used in combination. Since the component (C1) has a relatively low boiling point, it volatilizes into a gas before the solder melts or when the solder melts, but this gas has an action of pushing the gas in the flux residue to the outside. . Since the component (C2) has a high boiling point, it hardly volatilizes even when the solder is melted. Therefore, generation | occurrence | production of the bubble by vaporization of a solvent can be suppressed. Moreover, since the flux residue containing the component (C2) has a certain degree of fluidity during reflow, the gas in the flux residue is released outside while gradually gathering. In this way, bubbles in the flux residue can be sufficiently suppressed.
In the solder composition of the present invention, (A) the rosin resin has (A1) a rosin resin having a softening point of 120 ° C. or higher and an acid value of 220 mgKOH / g or higher, and (A2) a softening point. A rosin resin having an acid value of 100 mg or less and an acid value of 20 mgKOH / g or less is used in combination, and the blending amount of the component (A1) is kept within a predetermined range. The inventors of the present invention have found that in a solder composition having a solvent composition containing the components (C1) and (C2), bubbles in the flux residue are more likely to be generated as the amount of the component (A1) is increased. Although this mechanism is not necessarily clear, since the component (A1) has a high acid value, the carboxylic acid component is easily decomposed, the carboxylic acid component gas is generated, and bubbles in the flux residue are easily generated. The present inventors speculate. In the solder composition of this invention, since the compounding quantity of (A1) component is suppressed, generation | occurrence | production of the bubble in a flux residue can be suppressed. Moreover, as (A) rosin resin, in addition to the (A1) component, the (A2) component is used in combination, thereby improving the fluidity of the flux residue and facilitating the release of bubbles in the flux residue to the outside. . Further, the component (A2) supplements physical properties necessary for the rosin resin (for example, solder meltability when the reflow process is performed in an air atmosphere).
As described above, the present inventors speculate that the effects of the present invention are achieved.
本発明によれば、フラックス残さ中の泡を十分に抑制できるはんだ組成物、並びにそれを用いた電子基板を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solder composition which can fully suppress the bubble in a flux residue and an electronic substrate using the same can be provided.
本実施形態のはんだ組成物は、以下説明するフラックス組成物と、以下説明する（Ｄ）はんだ粉末とを含有するものである。 The solder composition of the present embodiment contains a flux composition described below and (D) solder powder described below.
［フラックス組成物］
まず、本実施形態に用いるフラックス組成物について説明する。本実施形態に用いるフラックス組成物は、はんだ組成物におけるはんだ粉末以外の成分であり、（Ａ）ロジン系樹脂、（Ｂ）活性剤および（Ｃ）溶剤を含有するものである。
[Flux composition]
First, the flux composition used for this embodiment is demonstrated. The flux composition used in this embodiment is a component other than the solder powder in the solder composition, and contains (A) a rosin resin, (B) an activator, and (C) a solvent.
［（Ａ）成分］
本実施形態に用いる（Ａ）ロジン系樹脂としては、ロジン類およびロジン系変性樹脂が挙げられる。ロジン類としては、ガムロジン、ウッドロジンおよびトール油ロジンなどが挙げられる。ロジン系変性樹脂としては、不均化ロジン、重合ロジン、水素添加ロジン（完全水添ロジン、部分水添ロジン、並びに、不飽和有機酸（（メタ）アクリル酸などの脂肪族の不飽和一塩基酸、フマル酸、マレイン酸などのα，β−不飽和カルボン酸などの脂肪族不飽和二塩基酸、桂皮酸などの芳香族環を有する不飽和カルボン酸など）の変性ロジンである不飽和有機酸変性ロジンの水素添加物（「水添酸変性ロジン」ともいう））およびこれらの誘導体などが挙げられる。これらのロジン系樹脂は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
[(A) component]
Examples of the (A) rosin resin used in the present embodiment include rosins and rosin modified resins. Examples of rosins include gum rosin, wood rosin and tall oil rosin. Examples of rosin-based modified resins include disproportionated rosin, polymerized rosin, hydrogenated rosin (fully hydrogenated rosin, partially hydrogenated rosin, and unsaturated organic acids (aliphatic unsaturated monobasic such as (meth) acrylic acid). Unsaturated organics that are modified rosins of acid, fumaric acid, maleic acid and other aliphatic unsaturated dibasic acids such as α, β-unsaturated carboxylic acids, and unsaturated carboxylic acids having aromatic rings such as cinnamic acid) Examples include hydrogenated products of acid-modified rosin (also referred to as “hydrogenated acid-modified rosin”) and derivatives thereof. These rosin resins may be used alone or in combination of two or more.
本実施形態において、（Ａ）成分は、（Ａ１）軟化点が１２０℃以上であり、酸価が２２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であるロジン系樹脂、および、（Ａ２）軟化点が１００℃以下であり、酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるロジン系樹脂を含有することが必要である。なお、酸価（平均酸価）は、試料１ｇに含まれている遊離脂肪酸を中和するのに必要な水酸化カリウムを求めることで測定できる。また、軟化点は、環球法により測定できる。 In this embodiment, the component (A) has (A1) a rosin resin having a softening point of 120 ° C. or higher and an acid value of 220 mgKOH / g or higher, and (A2) a softening point of 100 ° C. or lower. It is necessary to contain a rosin resin having an acid value of 20 mgKOH / g or less. In addition, an acid value (average acid value) can be measured by calculating | requiring potassium hydroxide required in order to neutralize the free fatty acid contained in 1g of samples. The softening point can be measured by the ring and ball method.
（Ａ１）成分としては、（Ａ）成分のうち、軟化点が１２０℃以上であり、かつ酸価が２２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であるロジン系樹脂が挙げられる。また、フラックス組成物の流動性の観点から、（Ａ１）成分の軟化点は、１３０℃以上であることが好ましい。また、活性作用の観点からは、（Ａ１）成分の酸価は、２３０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることが好ましい。なお、（Ａ１）成分の軟化点および酸価の上限は、特に限定されない。例えば、（Ａ１）成分の軟化点は、２００℃以下であってもよい。また、（Ａ１）成分の酸価は、５００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であってもよい。 Examples of the component (A1) include rosin-based resins having a softening point of 120 ° C. or higher and an acid value of 220 mgKOH / g or higher among the components (A). Moreover, from the viewpoint of fluidity of the flux composition, the softening point of the component (A1) is preferably 130 ° C. or higher. Further, from the viewpoint of the active action, the acid value of the component (A1) is preferably 230 mgKOH / g or more. In addition, the upper limit of the softening point and acid value of (A1) component is not specifically limited. For example, the softening point of the component (A1) may be 200 ° C. or less. Further, the acid value of the component (A1) may be 500 mgKOH / g or less.
（Ａ２）成分としては、（Ａ）成分のうち、軟化点が１００℃以下であり、酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるロジン系樹脂が挙げられる。フラックス残さ中の泡の抑制の観点から、（Ａ２）成分の軟化点は、９０℃以下であることが好ましく、７０℃以上９０℃以下であることがより好ましい。また、フラックス残さ中の泡の抑制の観点から、（Ａ２）成分の酸価は、１５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、３ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることがより好ましい。 Examples of the component (A2) include rosin resins having a softening point of 100 ° C. or lower and an acid value of 20 mgKOH / g or lower among the components (A). From the viewpoint of suppressing bubbles in the flux residue, the softening point of the component (A2) is preferably 90 ° C. or lower, and more preferably 70 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. From the viewpoint of suppressing bubbles in the flux residue, the acid value of the component (A2) is preferably 15 mgKOH / g or less, and more preferably 3 mgKOH / g or more and 15 mgKOH / g or less.
なお、（Ａ）成分の軟化点を調整する手段としては、（i）ロジンの重合度合を調整すること（重合度合が高くなるほど、軟化点が高くなる傾向にある）、（ii）ロジンの変性方法を変更すること（例えば、アクリル酸やマレイン酸により変性することで、軟化点が高くなる傾向にある）、（iii）ロジンの分子量を調整すること（分子量が高くなるほど、軟化点が高くなる傾向にある）、（iv）ロジンに水素化反応を施すこと、または、（v）ロジンにエステル化反応またはエステル交換反応を施すことなどが挙げられる。
また、（Ａ）成分の酸価を調整する手段としては、ロジンの変性方法を変更すること（例えば、アクリル酸やマレイン酸により変性することで、酸価が高くなる傾向にあり、エステル化することで、酸価が低くなる傾向にある）などが挙げられる。
As means for adjusting the softening point of component (A), (i) adjusting the polymerization degree of rosin (the higher the polymerization degree, the higher the softening point tends to be), (ii) modification of rosin Changing the method (for example, tending to increase the softening point by modification with acrylic acid or maleic acid), (iii) adjusting the molecular weight of rosin (the higher the molecular weight, the higher the softening point) (Iv) subjecting rosin to hydrogenation, or (v) subjecting rosin to esterification or transesterification.
In addition, as a means for adjusting the acid value of the component (A), a modification method of rosin is changed (for example, modification with acrylic acid or maleic acid tends to increase the acid value and esterify. Thus, the acid value tends to be low).
本実施形態において、（Ａ１）成分の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して、１５質量％以上２５質量％以下であることが必要である。配合量が１５質量％未満である場合には、はんだ溶融性が不十分となる。他方、配合量が２５質量％を超えると、フラックス残さ中の泡の発生を抑制できない。また、フラックス残さ中の泡の更なる抑制の観点から、（Ａ１）成分の配合量は、１５質量％以上２２質量％以下であることが好ましく、１７質量％以上２０質量％以下であることがより好ましい。 In this embodiment, the compounding quantity of (A1) component needs to be 15 mass% or more and 25 mass% or less with respect to 100 mass% of flux compositions. When the blending amount is less than 15% by mass, the solder meltability is insufficient. On the other hand, if the blending amount exceeds 25% by mass, the generation of bubbles in the flux residue cannot be suppressed. Moreover, from the viewpoint of further suppressing bubbles in the flux residue, the blending amount of the component (A1) is preferably 15% by mass or more and 22% by mass or less, and preferably 17% by mass or more and 20% by mass or less. More preferred.
本実施形態において、（Ａ２）成分の配合量は、はんだ溶融性および印刷性などのバランスの観点から、フラックス組成物１００質量％に対して、１５質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、１７質量％以上２８質量％以下であることがより好ましく、１７質量％以上２５質量％以下であることが特に好ましい。 In the present embodiment, the blending amount of the component (A2) is preferably 15% by mass or more and 30% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition from the viewpoint of balance such as solder meltability and printability. The content is more preferably 17% by mass or more and 28% by mass or less, and particularly preferably 17% by mass or more and 25% by mass or less.
本実施形態においては、フラックス残さ中の泡の更なる抑制の観点から、（Ａ２）成分に対する（Ａ１）成分の質量比（Ａ１／Ａ２）が、１／３以上２／１以下であることが好ましく、２／３以上３／２以下であることがより好ましく、３／４以上１／１以下であることが特に好ましい。 In this embodiment, from the viewpoint of further suppressing bubbles in the flux residue, the mass ratio (A1 / A2) of the component (A1) to the component (A2) is 1/3 or more and 2/1 or less. Preferably, it is 2/3 or more and 3/2 or less, more preferably 3/4 or more and 1/1 or less.
また、（Ａ）成分は、必要に応じて、（Ａ１）成分および（Ａ２）成分以外のロジン系樹脂（（Ａ３）成分）を含有してもよい。このような場合、（Ａ１）成分および（Ａ２）成分の合計量の（Ａ）成分に対する質量比率［｛（Ａ１）＋（Ａ２）｝／（Ａ）×１００］は、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることが特に好ましい。 Moreover, (A) component may contain rosin-type resin ((A3) component) other than (A1) component and (A2) component as needed. In such a case, the mass ratio [{(A1) + (A2)} / (A) × 100] of the total amount of the components (A1) and (A2) to the component (A) is 80% by mass or more. It is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more.
（Ａ）成分の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して、２０質量％以上６０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以上５０質量％以下であることがより好ましく、３０質量％以上４５質量％以下であることが特に好ましい。（Ａ）成分の配合量が前記下限以上であれば、はんだ付ランドの銅箔面の酸化を防止してその表面に溶融はんだを濡れやすくする、いわゆるはんだ付け性を向上でき、はんだボールを十分に抑制できる。また、（Ａ）成分の配合量が前記上限以下であれば、フラックス残さ量を十分に抑制できる。 The blending amount of the component (A) is preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less, more preferably 25% by mass or more and 50% by mass or less, and more preferably 30% by mass with respect to 100% by mass of the flux composition. % To 45% by mass is particularly preferable. If the blending amount of the component (A) is equal to or more than the lower limit, the so-called solderability can be improved by preventing the copper foil surface of the soldered land from being oxidized and making the surface of the solder solder wet easily. Can be suppressed. Moreover, if the compounding quantity of (A) component is below the said upper limit, flux residual quantity can fully be suppressed.
［（Ｂ）成分］
本実施形態に用いる（Ｂ）活性剤としては、有機酸、非解離性のハロゲン化化合物からなる非解離型活性剤、およびアミン系活性剤などが挙げられる。これらの活性剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。なお、これらの中でも、環境対策の観点や、はんだ付け部分での腐食を抑制するという観点からは、有機酸、アミン系活性剤（ハロゲンを含有しないもの）を用いることが好ましく、有機酸を用いることがより好ましい。
[Component (B)]
Examples of the (B) activator used in the present embodiment include organic acids, non-dissociative activators composed of non-dissociable halogenated compounds, and amine-based activators. These activators may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types. Among these, from the viewpoint of environmental measures and from the viewpoint of suppressing corrosion at the soldered portion, it is preferable to use an organic acid or an amine-based activator (one containing no halogen), and an organic acid is used. It is more preferable.
有機酸としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸などの他に、その他の有機酸が挙げられる。
モノカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブチリック酸、バレリック酸、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸、リグノセリン酸、およびグリコール酸などが挙げられる。
ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、およびジグリコール酸などが挙げられる。
その他の有機酸としては、ダイマー酸、レブリン酸、乳酸、アクリル酸、安息香酸、サリチル酸、アニス酸、クエン酸、およびピコリン酸などが挙げられる。
Examples of the organic acid include other organic acids besides monocarboxylic acid and dicarboxylic acid.
Monocarboxylic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, pentadecylic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, tuberculostearic acid Arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, glycolic acid and the like.
Examples of the dicarboxylic acid include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, fumaric acid, maleic acid, tartaric acid, and diglycolic acid.
Examples of other organic acids include dimer acid, levulinic acid, lactic acid, acrylic acid, benzoic acid, salicylic acid, anisic acid, citric acid, and picolinic acid.
非解離型活性剤としては、ハロゲン原子が共有結合により結合した非塩系の有機化合物が挙げられる。このハロゲン化化合物としては、塩素化物、臭素化物、フッ化物のように塩素、臭素、フッ素の各単独元素の共有結合による化合物でもよいが、塩素、臭素およびフッ素の任意の２つまたは全部のそれぞれの共有結合を有する化合物でもよい。これらの化合物は、水性溶媒に対する溶解性を向上させるために、例えばハロゲン化アルコールやハロゲン化カルボキシル化合物のように水酸基やカルボキシル基などの極性基を有することが好ましい。ハロゲン化アルコールとしては、例えば２，３−ジブロモプロパノール、２，３−ジブロモブタンジオール、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、１，４−ジブロモ−２−ブタノール、およびトリブロモネオペンチルアルコールなどの臭素化アルコール、１，３−ジクロロ−２−プロパノール、および１，４−ジクロロ−２−ブタノールなどの塩素化アルコール、３−フルオロカテコールなどのフッ素化アルコール、並びに、その他これらに類する化合物が挙げられる。ハロゲン化カルボキシル化合物としては、２−ヨード安息香酸、３−ヨード安息香酸、２−ヨードプロピオン酸、５−ヨードサリチル酸、および５−ヨードアントラニル酸などのヨウ化カルボキシル化合物、２−クロロ安息香酸、および３−クロロプロピオン酸などの塩化カルボキシル化合物、２，３−ジブロモプロピオン酸、２，３−ジブロモコハク酸、および２−ブロモ安息香酸などの臭素化カルボキシル化合物、並びに、その他これらに類する化合物が挙げられる。 Examples of the non-dissociative activator include non-salt organic compounds in which halogen atoms are bonded by a covalent bond. The halogenated compound may be a compound formed by covalent bonding of chlorine, bromine and fluorine, such as chlorinated, brominated and fluoride, but any two or all of chlorine, bromine and fluorine may be used. The compound which has the following covalent bond may be sufficient. In order to improve the solubility in an aqueous solvent, these compounds preferably have a polar group such as a hydroxyl group or a carboxyl group such as a halogenated alcohol or a halogenated carboxyl compound. Examples of the halogenated alcohol include 2,3-dibromopropanol, 2,3-dibromobutanediol, trans-2,3-dibromo-2-butene-1,4-diol, 1,4-dibromo-2-butanol, And brominated alcohols such as tribromoneopentyl alcohol, chlorinated alcohols such as 1,3-dichloro-2-propanol, and 1,4-dichloro-2-butanol, fluorinated alcohols such as 3-fluorocatechol, and Other compounds similar to these may be mentioned. Examples of the halogenated carboxyl compound include 2-iodobenzoic acid, 3-iodobenzoic acid, 2-iodopropionic acid, 5-iodosalicylic acid, and 5-iodoanthranilic acid, iodinated carboxyl compounds, 2-chlorobenzoic acid, and Examples thereof include carboxylated carboxyl compounds such as 3-chloropropionic acid, brominated carboxyl compounds such as 2,3-dibromopropionic acid, 2,3-dibromosuccinic acid, and 2-bromobenzoic acid, and other similar compounds. .
アミン系活性剤としては、アミン類（エチレンジアミンなどのポリアミンなど）、アミン塩類（トリメチロールアミン、シクロヘキシルアミン、およびジエチルアミンなどのアミン、並びにアミノアルコールなどの有機酸塩または無機酸塩（塩酸、硫酸、および臭化水素酸など））、アミノ酸類（グリシン、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、およびバリンなど）、アミド系化合物などが挙げられる。具体的には、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアミン塩（塩酸塩、コハク酸塩、アジピン酸塩、およびセバシン酸塩など）、トリエタノールアミン、モノエタノールアミン、並びに、これらのアミンの臭化水素酸塩などが挙げられる。 Amine-based activators include amines (such as polyamines such as ethylenediamine), amine salts (amines such as trimethylolamine, cyclohexylamine, and diethylamine), and organic acid salts or inorganic acid salts such as amino alcohols (hydrochloric acid, sulfuric acid, And hydrobromic acid)), amino acids (such as glycine, alanine, aspartic acid, glutamic acid, and valine), amide compounds, and the like. Specifically, diphenylguanidine hydrobromide, cyclohexylamine hydrobromide, diethylamine salts (such as hydrochloride, succinate, adipate, and sebacate), triethanolamine, monoethanolamine, In addition, hydrobromides of these amines can be mentioned.
（Ｂ）成分の配合量としては、フラックス組成物１００質量％に対して、１質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、１質量％以上１５質量％以下であることがより好ましく、２質量％以上１０質量％以下であることが特に好ましい。（Ｂ）成分の配合量が前記下限未満では、はんだボールが生じやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、フラックス組成物の絶縁性が低下する傾向にある。 (B) As a compounding quantity of a component, it is preferable that they are 1 mass% or more and 20 mass% or less with respect to 100 mass% of flux compositions, and it is more preferable that they are 1 mass% or more and 15 mass% or less. It is particularly preferable that the content be 10% by mass or more and 10% by mass or less. When the blending amount of the component (B) is less than the lower limit, solder balls tend to be easily formed. On the other hand, when the amount exceeds the upper limit, the insulating property of the flux composition tends to be lowered.
［（Ｃ）成分］
本実施形態に用いる（Ｃ）溶剤は、（Ｃ１）融点が４０℃以上であり、沸点が２２０℃以下であるヘキサンジオール系溶剤、および、（Ｃ２）２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２７０℃以上である溶剤を含有することが必要である。（Ｃ１）成分と（Ｃ２）成分とを組み合わせて用いることにより、フラックス残さ中の泡を抑制でき、さらに、ボイドも抑制できる。
なお、（Ｃ１）成分の融点の上限は、特に限定されない。例えば（Ｃ１）成分の融点は、１００℃以下であってもよい。また、（Ｃ１）成分の沸点の下限は、特に限定されない。例えば、（Ｃ１）成分の沸点は、１２０℃以上であってもよい。なお、本明細書において、沸点とは、１０１３ｈＰａにおける沸点のことをいう。
[Component (C)]
The (C) solvent used in the present embodiment has (C1) a hexanediol solvent having a melting point of 40 ° C. or higher and a boiling point of 220 ° C. or lower, and (C2) a viscosity at 20 ° C. of 10 mPa · s or lower. And it is necessary to contain the solvent whose boiling point is 270 degreeC or more. By using the component (C1) and the component (C2) in combination, bubbles in the flux residue can be suppressed, and voids can also be suppressed.
In addition, the upper limit of melting | fusing point of (C1) component is not specifically limited. For example, the melting point of the component (C1) may be 100 ° C. or less. Moreover, the minimum of the boiling point of (C1) component is not specifically limited. For example, the boiling point of the component (C1) may be 120 ° C. or higher. In addition, in this specification, a boiling point means the boiling point in 1013 hPa.
前記（Ｃ１）成分としては、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール（融点：８６〜９０℃、沸点：２１４℃）、１，６−ヘキサンジオール（融点：４０〜４４℃、沸点：２１５℃）および（２Ｓ，５Ｓ）−２，５−ヘキサンジオール（融点：５２〜５６℃、沸点：２１２〜２１５℃）などが挙げられる。これらの中でも、溶剤の融点の観点から、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオールがより好ましい。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。 As the component (C1), 2,5-dimethyl-2,5-hexanediol (melting point: 86 to 90 ° C., boiling point: 214 ° C.), 1,6-hexanediol (melting point: 40 to 44 ° C., boiling point: 215 ° C.) and (2S, 5S) -2,5-hexanediol (melting point: 52 to 56 ° C., boiling point: 212 to 215 ° C.). Among these, 2,5-dimethyl-2,5-hexanediol is more preferable from the viewpoint of the melting point of the solvent. These may be used alone or in combination of two or more.
また、フラックス残さ中の泡の更なる抑制の観点から、（Ｃ２）成分の２０℃における粘度は、８ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましく、５ｍＰａ・ｓ以下であることが特に好ましく、２ｍＰａ・ｓ以下であることが最も好ましい。（Ｃ２）成分の２０℃における粘度の下限は、特に限定されない。例えば、（Ｃ２）成分の２０℃における粘度は、０．０１ｍＰａ・ｓ以上であってもよい。なお、溶剤の粘度は、ブルックフィールド式回転粘度計で測定できる。
さらに、フラックス残さ中の泡の更なる抑制の観点から、（Ｃ２）成分の沸点は、２７５℃以上３００℃以下であることがより好ましい。
Further, from the viewpoint of further suppressing bubbles in the flux residue, the viscosity at 20 ° C. of the component (C2) is more preferably 8 mPa · s or less, particularly preferably 5 mPa · s or less, and 2 mPa · s. Most preferably, it is s or less. The lower limit of the viscosity of component (C2) at 20 ° C. is not particularly limited. For example, the viscosity at 20 ° C. of the component (C2) may be 0.01 mPa · s or more. The viscosity of the solvent can be measured with a Brookfield rotary viscometer.
Furthermore, from the viewpoint of further suppressing bubbles in the flux residue, the boiling point of the component (C2) is more preferably 275 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
前記（Ｃ２）成分としては、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（沸点：２７５℃、粘度：３．８ｍＰａ・ｓ）、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル（沸点：２７４℃、粘度：８．４ｍＰａ・ｓ）、およびマレイン酸ジブチル（沸点：２８１℃、粘度：５．０ｍＰａ・ｓ）などが挙げられる。これらの中でも、溶剤の粘度の観点から、テトラエチレングリコールジメチルエーテルがより好ましい。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。なお、括弧内に記載の粘度は、２０℃における粘度である。 Examples of the component (C2) include tetraethylene glycol dimethyl ether (boiling point: 275 ° C., viscosity: 3.8 mPa · s), tripropylene glycol monobutyl ether (boiling point: 274 ° C., viscosity: 8.4 mPa · s), and maleic acid And dibutyl (boiling point: 281 ° C., viscosity: 5.0 mPa · s). Among these, tetraethylene glycol dimethyl ether is more preferable from the viewpoint of the viscosity of the solvent. These may be used alone or in combination of two or more. In addition, the viscosity described in parentheses is a viscosity at 20 ° C.
前記（Ｃ２）成分の（Ｃ１）成分に対する質量比（（Ｃ２）／（Ｃ１））は、フラックス残さ中の泡の抑制と印刷性とのバランスの観点から、１以上１０以下であることが好ましく、３／２以上８以下であることがより好ましく、２以上６以下であることが特に好ましい。 The mass ratio of the (C2) component to the (C1) component ((C2) / (C1)) is preferably 1 or more and 10 or less from the viewpoint of balance between suppression of bubbles in the flux residue and printability. It is more preferably 3/2 or more and 8 or less, and particularly preferably 2 or more and 6 or less.
前記（Ｃ）成分は、本発明の目的を達成できる範囲内において、（Ｃ１）成分および（Ｃ２）成分以外の溶剤（（Ｃ３）成分）を含有していてもよい。（Ｃ３）成分により、はんだ組成物中の固形分を溶解または分散させることができる。そして、この（Ｃ３）成分は、２０℃において液状であることが好ましい。 The component (C) may contain a solvent (component (C3)) other than the components (C1) and (C2) as long as the object of the present invention can be achieved. The solid content in the solder composition can be dissolved or dispersed by the component (C3). The component (C3) is preferably liquid at 20 ° C.
前記（Ｃ３）成分としては、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル（沸点：２５９℃、粘度：８．６ｍＰａ・ｓ）、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（沸点：２３０℃、粘度：６．６ｍＰａ・ｓ）、α,β,γ−ターピネオール（沸点：２１７℃、粘度：６７ｍＰａ・ｓ）、ベンジルグリコール（沸点：２５６℃、粘度：１２．６ｍＰａ・ｓ）、ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル（沸点：２７２℃、粘度：１０．４ｍＰａ・ｓ）、トリプロピレングリコール（沸点：２６５℃、粘度：５７．２ｍＰａ・ｓ）、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル（沸点：３０２℃、粘度：１９．３ｍＰａ・ｓ）、ジエチレングリコールジブチルエーテル（沸点：２５５℃、粘度：２．４ｍＰａ・ｓ）、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル（沸点：２４２℃、粘度：１ｍＰａ・ｓ）、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル（沸点：２３１℃、粘度：７．４ｍＰａ・ｓ）、エチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル（沸点：２２９℃、粘度：７．６ｍＰａ・ｓ）、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（沸点：２２０℃、粘度：２．８ｍＰａ・ｓ）および２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール（融点：１２７〜１３０℃、沸点：２１０℃）などが挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。なお、括弧内に記載の粘度は、２０℃における粘度である。 Examples of the component (C3) include diethylene glycol monohexyl ether (boiling point: 259 ° C., viscosity: 8.6 mPa · s), diethylene glycol monobutyl ether (boiling point: 230 ° C., viscosity: 6.6 mPa · s), α, β, γ Terpineol (boiling point: 217 ° C., viscosity: 67 mPa · s), benzyl glycol (boiling point: 256 ° C., viscosity: 12.6 mPa · s), diethylene glycol mono 2-ethylhexyl ether (boiling point: 272 ° C., viscosity: 10.4 mPa · s) s), tripropylene glycol (boiling point: 265 ° C., viscosity: 57.2 mPa · s), diethylene glycol monobenzyl ether (boiling point: 302 ° C., viscosity: 19.3 mPa · s), diethylene glycol dibutyl ether (boiling point: 255 ° C., viscosity) : 2.4 mPa · s), tripropylene Recall monomethyl ether (boiling point: 242 ° C., viscosity: 1 mPa · s), dipropylene glycol monobutyl ether (boiling point: 231 ° C., viscosity: 7.4 mPa · s), ethylene glycol mono 2-ethylhexyl ether (boiling point: 229 ° C., viscosity) : 7.6 mPa · s), diethylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point: 220 ° C., viscosity: 2.8 mPa · s) and 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (melting point: 127 to 130 ° C., boiling point: 210 ° C.). These may be used alone or in combination of two or more. In addition, the viscosity described in parentheses is a viscosity at 20 ° C.
（Ｃ３）成分を用いる場合、（Ｃ３）成分の（Ｃ）成分に対する質量比（（Ｃ３）／（Ｃ））は、ボイドの抑制と印刷性とのバランスの観点から、１／１５以上１／２以下であることが好ましく、１／１０以上１／２以下であることがより好ましく、１／５以上１／３以下であることが特に好ましい。 When the component (C3) is used, the mass ratio of the component (C3) to the component (C) ((C3) / (C)) is 1/15 or more from the viewpoint of the balance between void suppression and printability. It is preferably 2 or less, more preferably 1/10 or more and 1/2 or less, and particularly preferably 1/5 or more and 1/3 or less.
（Ｃ）成分の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して、２０質量％以上６５質量％以下であることが好ましく、３０質量％以上６０質量％以下であることがより好ましく、４０質量％以上５０質量％以下であることが特に好ましい。溶剤の配合量が前記範囲内であれば、得られるはんだ組成物の粘度を適正な範囲に適宜調整できる。 The blending amount of component (C) is preferably 20% by mass or more and 65% by mass or less, more preferably 30% by mass or more and 60% by mass or less, with respect to 100% by mass of the flux composition, and 40% by mass. It is particularly preferable that the content is not less than 50% and not more than 50% by mass. If the blending amount of the solvent is within the above range, the viscosity of the obtained solder composition can be appropriately adjusted to an appropriate range.
本実施形態においては、印刷性などの観点から、さらにチクソ剤を含有していてもよい。本実施形態に用いるチクソ剤としては、硬化ひまし油、アミド類、カオリン、コロイダルシリカ、有機ベントナイト、およびガラスフリットなどが挙げられる。これらのチクソ剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。 In the present embodiment, a thixotropic agent may be further contained from the viewpoint of printability and the like. Examples of the thixotropic agent used in the present embodiment include hardened castor oil, amides, kaolin, colloidal silica, organic bentonite, and glass frit. These thixotropic agents may be used alone or in combination of two or more.
前記チクソ剤を用いる場合、その配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して、３質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。配合量が前記下限未満では、チクソ性が得られず、ダレが生じやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、チクソ性が高すぎて、印刷不良となりやすい傾向にある。 When using the thixotropic agent, the blending amount is preferably 3% by mass or more and 20% by mass or less, and more preferably 5% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition. . If the blending amount is less than the lower limit, thixotropy cannot be obtained and the sagging tends to occur. On the other hand, if it exceeds the upper limit, the thixotropy tends to be too high and printing tends to be poor.
［他の成分］
本実施形態に用いるフラックス組成物には、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分およびチクソ剤の他に、必要に応じて、その他の添加剤、更には、その他の樹脂を加えることができる。その他の添加剤としては、消泡剤、酸化防止剤、改質剤、つや消し剤、および発泡剤などが挙げられる。これらの添加剤の配合量としては、フラックス組成物１００質量％に対して、０．０１質量％以上５質量％以下であることが好ましい。その他の樹脂としては、アクリル系樹脂などが挙げられる。
[Other ingredients]
In addition to the component (A), the component (B), the component (C), and the thixotropic agent, other additives and further other resins are added to the flux composition used in the present embodiment as necessary. be able to. Other additives include antifoaming agents, antioxidants, modifiers, matting agents, and foaming agents. As a compounding quantity of these additives, it is preferable that they are 0.01 mass% or more and 5 mass% or less with respect to 100 mass% of flux compositions. Examples of other resins include acrylic resins.
［はんだ組成物］
次に、本実施形態のはんだ組成物について説明する。本実施形態のはんだ組成物は、前述の本実施形態のフラックス組成物と、以下説明する（Ｄ）はんだ粉末とを含有するものである。
フラックス組成物の配合量は、はんだ組成物１００質量％に対して、５質量％以上３５質量％以下であることが好ましく、７質量％以上１５質量％以下であることがより好ましく、８質量％以上１２質量％以下であることが特に好ましい。フラックス組成物の配合量が５質量％未満の場合（はんだ粉末の配合量が９５質量％を超える場合）には、バインダーとしてのフラックス組成物が足りないため、フラックス組成物とはんだ粉末とを混合しにくくなる傾向にあり、他方、フラックス組成物の配合量が３５質量％を超える場合（はんだ粉末の配合量が６５質量％未満の場合）には、得られるはんだ組成物を用いた場合に、十分なはんだ接合を形成できにくくなる傾向にある。
[Solder composition]
Next, the solder composition of this embodiment will be described. The solder composition of this embodiment contains the above-described flux composition of this embodiment and (D) solder powder described below.
The blending amount of the flux composition is preferably 5% by mass or more and 35% by mass or less, more preferably 7% by mass or more and 15% by mass or less, and more preferably 8% by mass with respect to 100% by mass of the solder composition. It is particularly preferably 12% by mass or less. When the blending amount of the flux composition is less than 5% by mass (when the blending amount of the solder powder exceeds 95% by mass), the flux composition as the binder is insufficient, so the flux composition and the solder powder are mixed. On the other hand, when the blending amount of the flux composition exceeds 35% by mass (when the blending amount of the solder powder is less than 65% by mass), when the obtained solder composition is used, It tends to be difficult to form a sufficient solder joint.
［（Ｄ）成分］
本実施形態に用いる（Ｄ）はんだ粉末は、融点が２００℃以上２５０℃以下であるはんだ粉末である。本実施形態においては、融点が２００℃以上２５０℃以下のはんだ粉末を使用する前提で、前記（Ｃ１）成分および前記（Ｃ２）成分の沸点を規定している。
このはんだ粉末におけるはんだ合金としては、スズ（Ｓｎ）を主成分とする合金が好ましい。また、この合金の第二元素としては、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）およびアンチモン（Ｓｂ）などが挙げられる。さらに、この合金には、必要に応じて他の元素（第三元素以降）を添加してもよい。他の元素としては、銅、銀、ビスマス、インジウム、アンチモン、およびアルミニウム（Ａｌ）などが挙げられる。
ここで、鉛フリーはんだ粉末とは、鉛を添加しないはんだ金属または合金の粉末のことをいう。ただし、鉛フリーはんだ粉末中に、不可避的不純物として鉛が存在することは許容されるが、この場合に、鉛の量は、３００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
[(D) component]
The solder powder (D) used in this embodiment is a solder powder having a melting point of 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. In the present embodiment, the boiling points of the component (C1) and the component (C2) are defined on the premise that solder powder having a melting point of 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower is used.
As the solder alloy in the solder powder, an alloy containing tin (Sn) as a main component is preferable. Examples of the second element of the alloy include silver (Ag), copper (Cu), zinc (Zn), bismuth (Bi), indium (In), and antimony (Sb). Furthermore, you may add another element (after 3rd element) to this alloy as needed. Examples of other elements include copper, silver, bismuth, indium, antimony, and aluminum (Al).
Here, the lead-free solder powder refers to a solder metal or alloy powder to which lead is not added. However, it is allowed that lead is present as an inevitable impurity in the lead-free solder powder, but in this case, the amount of lead is preferably 300 mass ppm or less.
鉛フリーはんだ粉末におけるはんだ合金としては、具体的には、Ｓｎ−Ａｇ系、およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系などが挙げられる。これらの中でも、はんだ接合の強度の観点から、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ合金が好ましく用いられている。そして、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだの融点は、通常２００℃以上２５０℃以下（好ましくは、２００℃以上２４０℃以下）である。なお、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだの中でも、銀含有量が低い系統のはんだの融点は、２１０℃以上２５０℃以下（好ましくは、２２０℃以上２４０℃以下）である。 Specific examples of the solder alloy in the lead-free solder powder include Sn—Ag series and Sn—Ag—Cu series. Among these, Sn—Ag—Cu-based solder alloys are preferably used from the viewpoint of solder joint strength. The melting point of the Sn—Ag—Cu solder is usually 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower (preferably 200 ° C. or higher and 240 ° C. or lower). Note that among the Sn-Ag-Cu-based solders, the melting point of the solder having a low silver content is 210 ° C. or higher and 250 ° C. or lower (preferably 220 ° C. or higher and 240 ° C. or lower).
（Ｄ）成分の平均粒子径は、通常１μｍ以上４０μｍ以下であるが、はんだ付けパッドのピッチが狭い電子基板にも対応するという観点から、１μｍ以上３５μｍ以下であることがより好ましく、２μｍ以上３０μｍ以下であることがさらにより好ましく、３μｍ以上２０μｍ以下であることが特に好ましい。なお、平均粒子径は、動的光散乱式の粒子径測定装置により測定できる。 The average particle diameter of the component (D) is usually 1 μm or more and 40 μm or less, but is preferably 1 μm or more and 35 μm or less, more preferably 2 μm or more and 30 μm, from the viewpoint of being compatible with an electronic substrate having a narrow solder pad pitch. It is even more preferable that the thickness is 3 μm or more and 20 μm or less. The average particle size can be measured with a dynamic light scattering type particle size measuring device.
［はんだ組成物の製造方法］
本実施形態のはんだ組成物は、上記説明したフラックス組成物と上記説明した（Ｄ）はんだ粉末とを上記所定の割合で配合し、撹拌混合することで製造できる。
[Method for producing solder composition]
The solder composition of the present embodiment can be manufactured by blending the above-described flux composition and the above-described (D) solder powder at the predetermined ratio and stirring and mixing them.
［電子基板］
次に、本実施形態の電子基板について説明する。本実施形態の電子基板は、以上説明したはんだ組成物を用いたはんだ付け部を備えることを特徴とするものである。本発明の電子基板は、前記はんだ組成物を用いて電子部品を電子基板（プリント配線基板など）に実装することで製造できる。
前述した本実施形態のはんだ組成物は、フラックス残さ中の泡を十分に抑制できる。そして、特にフラックス残さ中の泡が発生しやすい紙フェノール基材を備える電子基板を用いる場合にも、フラックス残さ中の泡を十分に抑制できる。
ここで用いる塗布装置としては、スクリーン印刷機、メタルマスク印刷機、ディスペンサー、およびジェットディスペンサーなどが挙げられる。
また、前記塗布装置にて塗布したはんだ組成物上に電子部品を配置し、リフロー炉により所定条件にて加熱して、前記電子部品をプリント配線基板に実装するリフロー工程により、電子部品を電子基板に実装できる。
[Electronic substrate]
Next, the electronic substrate of this embodiment will be described. The electronic substrate of this embodiment is characterized by including a soldering portion using the solder composition described above. The electronic board of the present invention can be manufactured by mounting an electronic component on an electronic board (such as a printed wiring board) using the solder composition.
The solder composition of the present embodiment described above can sufficiently suppress bubbles in the flux residue. And especially when using the electronic board | substrate provided with the paper phenol base material which the bubble in a flux residue tends to generate | occur | produce, the bubble in a flux residue can fully be suppressed.
Examples of the coating apparatus used here include a screen printer, a metal mask printer, a dispenser, and a jet dispenser.
In addition, the electronic component is placed on the solder composition applied by the coating device, heated under a predetermined condition by a reflow furnace, and the electronic component is mounted on the printed wiring board by a reflow process. Can be implemented.
リフロー工程においては、前記はんだ組成物上に前記電子部品を配置し、リフロー炉により所定条件にて加熱する。このリフロー工程により、電子部品およびプリント配線基板の間に十分なはんだ接合を行うことができる。その結果、前記電子部品を前記プリント配線基板に実装することができる。
リフロー条件は、はんだの融点に応じて適宜設定すればよい。例えば、プリヒート温度は、１４０℃以上２００℃以下であることが好ましく、１５０℃以上１６０℃以下であることがより好ましい。プリヒート時間は、６０秒間以上１２０秒間以下であることが好ましい。ピーク温度は、２３０℃以上２７０℃以下であることが好ましく、２４０℃以上２５５℃以下であることがより好ましい。また、２２０℃以上の温度の保持時間は、２０秒間以上６０秒間以下であることが好ましい。
In the reflow process, the electronic component is placed on the solder composition and heated in a reflow furnace under predetermined conditions. By this reflow process, sufficient soldering can be performed between the electronic component and the printed wiring board. As a result, the electronic component can be mounted on the printed wiring board.
What is necessary is just to set reflow conditions suitably according to melting | fusing point of solder. For example, the preheat temperature is preferably 140 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and more preferably 150 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. The preheating time is preferably 60 seconds or more and 120 seconds or less. The peak temperature is preferably 230 ° C. or higher and 270 ° C. or lower, and more preferably 240 ° C. or higher and 255 ° C. or lower. The holding time at a temperature of 220 ° C. or higher is preferably 20 seconds or longer and 60 seconds or shorter.
また、本実施形態のはんだ組成物および電子基板は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、前記電子基板では、リフロー工程により、プリント配線基板と電子部品とを接着しているが、これに限定されない。例えば、リフロー工程に代えて、レーザー光を用いてはんだ組成物を加熱する工程（レーザー加熱工程）により、プリント配線基板と電子部品とを接着してもよい。この場合、レーザー光源としては、特に限定されず、金属の吸収帯に合わせた波長に応じて適宜採用できる。レーザー光源としては、例えば、固体レーザー（ルビー、ガラス、ＹＡＧなど）、半導体レーザー（ＧａＡｓ、およびＩｎＧａＡｓＰなど）、液体レーザー（色素など）、並びに、気体レーザー（Ｈｅ−Ｎｅ、Ａｒ、ＣＯ２、およびエキシマーなど）が挙げられる。
Further, the solder composition and the electronic substrate of the present embodiment are not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the electronic board, the printed wiring board and the electronic component are bonded by the reflow process, but the invention is not limited to this. For example, instead of the reflow process, the printed wiring board and the electronic component may be bonded by a process of heating the solder composition using laser light (laser heating process). In this case, the laser light source is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the wavelength matched to the metal absorption band. Examples of the laser light source include a solid-state laser (ruby, glass, YAG, etc.), a semiconductor laser (GaAs, InGaAsP, etc.), a liquid laser (pigment, etc.), and a gas laser (He—Ne, Ar, CO 2 , and the like) Excimer).
次に、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例および比較例にて用いた材料を以下に示す。
（（Ａ１）成分）
ロジン系樹脂Ａ：水添酸変性ロジン（軟化点：１３０℃、酸価：２４０ｍｇＫＯＨ／ｇ）、商品名「パインクリスタルＫＥ−６０４」、荒川化学工業社製
（（Ａ２）成分）
ロジン系樹脂Ｂ：ロジンエステル（軟化点：８０〜９０℃、酸価：４〜１２ｍｇＫＯＨ／ｇ）、商品名「ハリタック Ｆ８５」、ハリマ化成社製
ロジン系樹脂Ｃ：ロジンエステル（軟化点：７０〜８０℃、酸価：１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下）、商品名「スーパーエステルＡ−７５」、荒川化学工業社製
（（Ａ３）成分）
ロジン系樹脂Ｄ：水添ロジン（軟化点：８０℃、酸価：１７２ｍｇＫＯＨ／ｇ）、商品名「ＲＨＲ−３０１」、丸善油化商事社製
（（Ｂ）成分）
活性剤Ａ：スベリン酸
活性剤Ｂ：ジブロモブテンジオール、エア・ブラウン社製
（（Ｃ１）成分）
溶剤Ａ：２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール（融点：８６〜９０℃、沸点：２１４℃）
溶剤Ｂ：１，６−ヘキサンジオール（融点：４０〜４４℃、沸点：２１５℃）
（（Ｃ２）成分）
溶剤Ｃ：テトラエチレングリコールジメチルエーテル（沸点：２７５℃、粘度：３．８ｍＰａ・ｓ）、商品名「ハイソルブＭＴＥＭ」、東邦化学社製
（（Ｃ３）成分）
溶剤Ｄ：ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル（沸点：２５９℃、粘度：８．６ｍＰａ・ｓ）
（（Ｄ）成分）
はんだ粉末：合金組成はＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、粒子径分布は２０〜３８μｍ、はんだ融点は２１７〜２２０℃
（他の成分）
チクソ剤：硬化ひまし油、商品名「ヒマコウ」、ＫＦトレーディング社製
酸化防止剤：商品名「イルガノックス２４５」、ＢＡＳＦ社製
EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples. In addition, the material used in the Example and the comparative example is shown below.
((A1) component)
Rosin resin A: Hydrogenated acid-modified rosin (softening point: 130 ° C., acid value: 240 mgKOH / g), trade name “Pine Crystal KE-604”, manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd. (component (A2))
Rosin resin B: Rosin ester (softening point: 80 to 90 ° C., acid value: 4 to 12 mg KOH / g), trade name “Haritac F85”, rosin resin C: rosin ester (softening point: 70 to 80 ° C., acid value: 10 mg KOH / g or less), trade name “Superester A-75”, manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd. (component (A3))
Rosin resin D: hydrogenated rosin (softening point: 80 ° C., acid value: 172 mg KOH / g), trade name “RHR-301”, manufactured by Maruzen Oil Chemicals Co., Ltd. (component (B))
Activator A: Suberic acid Activator B: Dibromobutenediol, manufactured by Air Brown (component (C1))
Solvent A: 2,5-dimethyl-2,5-hexanediol (melting point: 86-90 ° C., boiling point: 214 ° C.)
Solvent B: 1,6-hexanediol (melting point: 40-44 ° C., boiling point: 215 ° C.)
((C2) component)
Solvent C: Tetraethylene glycol dimethyl ether (boiling point: 275 ° C., viscosity: 3.8 mPa · s), trade name “Hisolv MTEM”, manufactured by Toho Chemical Co., Ltd. (component (C3))
Solvent D: Diethylene glycol monohexyl ether (boiling point: 259 ° C., viscosity: 8.6 mPa · s)
((D) component)
Solder powder: Alloy composition is Sn-3.0Ag-0.5Cu, particle size distribution is 20-38 μm, solder melting point is 217-220 ° C.
(Other ingredients)
Thixotropic agent: hydrogenated castor oil, trade name “Himakou”, manufactured by KF Trading Co., Ltd .: trade name “Irganox 245”, manufactured by BASF
［実施例１］
ロジン系樹脂Ａ１７質量％、ロジン系樹脂Ｂ１７質量％、活性剤Ａ２質量％、活性剤Ｂ２質量％、溶剤Ａ１０質量％、溶剤Ｃ２６．５質量％、溶剤Ｄ１５．５質量％、チクソ剤６質量％および酸化防止剤４質量％を容器に投入し、プラネタリーミキサーを用いて混合してフラックス組成物を得た。
その後、得られたフラックス組成物１１質量％およびはんだ粉末８９質量％（合計で１００質量％）を容器に投入し、プラネタリーミキサーにて混合することではんだ組成物を調製した。
[Example 1]
Rosin-based resin A 17% by mass, rosin-based resin B 17% by mass, activator A 2% by mass, activator B 2% by mass, solvent A 10% by mass, solvent C 26.5% by mass, solvent D 15.5% by mass, thixotropic agent 6% by mass. And 4 mass% of antioxidant was thrown into the container, and it mixed using the planetary mixer, and obtained the flux composition.
Thereafter, 11% by mass of the obtained flux composition and 89% by mass (100% by mass in total) of the solder powder were put into a container and mixed with a planetary mixer to prepare a solder composition.
［実施例２〜７］
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、はんだ組成物を得た。
［比較例１〜６］
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、はんだ組成物を得た。
[Examples 2 to 7]
A solder composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that each material was blended according to the composition shown in Table 1.
[Comparative Examples 1-6]
A solder composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that each material was blended according to the composition shown in Table 1.
＜はんだ組成物の評価＞
はんだ組成物の評価（ボイド、はんだ溶融性、フラックス残さ中の泡）を以下のような方法で行った。得られた結果を表１に示す。
（１）ボイド
パワートランジスタ（大きさ：５．５ｍｍ×６．５ｍｍ、厚み：２．３ｍｍ、ランド：スズめっき、ランドの面積：３０ｍｍ２）およびＱＦＮ（大きさ：６ｍｍ×６ｍｍ、ランド：スズめっき、ランドの面積：３６ｍｍ２）を実装できる電極を有する基板上に、対応するパターンを有するメタルマスク（厚み：０．１３ｍｍ）を用い、はんだ組成物を印刷した。その後、はんだ組成物上にパワートランジスタおよびＱＦＮを搭載して、プリヒート１５０〜１８０℃を８０秒間とピーク温度２４０℃で溶融時間を４０秒間の条件でリフロー（大気中）を行い、試験基板を作製した。得られた試験基板におけるはんだ接合部を、Ｘ線検査装置（「ＮＬＸ−５０００」、ＮＡＧＯＹＡ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＷＯＲＫＳ社製）を用いて観察した。そして、リフロー後のパワートランジスタおよびＱＦＮでのボイド面積率［（ボイド面積／ランド面積）×１００］を測定した。
そして、以下の基準に従って、ボイドを評価した。
○：ボイド面積率が、１５％以下である。
×：ボイド面積率が、１５％超２０％以下である。
××：ボイド面積率が、２０％超である。
（２）はんだ溶融性
直径が０．２ｍｍφ、０．２２ｍｍφ、０．２４ｍｍφ、０．２６ｍｍφ、０．２８ｍｍφ、０．３ｍｍφ、０．３２ｍｍφ、０．３４ｍｍφ、０．３６ｍｍφ、０．３８ｍｍφおよび０．４ｍｍφの開穴が、それぞれ１００個設けられ、厚みが０．１３ｍｍの版を用い、はんだ組成物を基板上に、印刷速度５０ｍｍ／ｓｅｃ、印圧２０Ｎの条件で印刷して、試験基板を得た。その後、得られた試験基板に対し、プリヒート１５０〜１８０℃を８０秒間とピーク温度２４０℃で溶融時間を４０秒間の条件でリフロー（大気中）を行った。そして、リフロー後の試験基板を目視にて観察し、以下の基準に従って、はんだ溶融性を評価した。
◎：直径が０．２２ｍｍφの印刷部分ではんだ溶融が確認された。
○：直径が０．２２ｍｍφの印刷部分ではんだ溶融はなかったが、直径が０．２４ｍｍφの印刷部分ではんだ溶融が確認された。
×：直径が０．２６ｍｍφ以下の印刷部分ではんだ溶融はなかったが、直径が０．２８ｍｍφの印刷部分ではんだ溶融が確認された。
（３）フラックス残さ中の泡
紙フェノール基材を備える試験基板（ピッチが０．８ｍｍで、間隔が０．４ｍｍのスリット部を有する）を準備し、この試験基板を、温度８５℃、相対湿度８５％に設定した高温高湿槽に投入し、１２時間静置する吸湿処理を施した。そして、吸湿処理を施した試験基板の銅配線およびその周辺部に、スリット部に対応する開口部を有するメタルマスク（厚み：０．１３ｍｍ）を用い、はんだ組成物を印刷した。その後、印刷後の試験基板に、プリヒート１５０〜１８０℃を８０秒間とピーク温度２４０℃で溶融時間を４０秒間の条件でリフロー（大気中）を行った。そして、リフロー後の試験基板のスリット部を拡大鏡にて観察し（観察範囲の大きさ：３ｍｍ×０．５ｍｍ）、以下の基準に従って、フラックス残さ中の泡を評価した。
◎：フラックス残さに泡がないか、或いは、１５０μｍ以下の泡があり、その数が２個以下である。
○：フラックス残さに１５０μｍ以下の泡があり、その数が３個以上５個以下である。
×：フラックス残さに１５０μｍ以下の泡があり、その数が６個以上である。
××：フラックス残さに１５０μｍ超の泡がある。
<Evaluation of solder composition>
Evaluation of the solder composition (void, solder meltability, bubbles in the flux residue) was performed by the following method. The obtained results are shown in Table 1.
(1) Void power transistor (size: 5.5 mm × 6.5 mm, thickness: 2.3 mm, land: tin plating, land area: 30 mm 2 ) and QFN (size: 6 mm × 6 mm, land: tin plating) A solder composition was printed on a substrate having electrodes capable of mounting a land area (36 mm 2 ) using a metal mask (thickness: 0.13 mm) having a corresponding pattern. After that, a power transistor and QFN are mounted on the solder composition, and reflow (in the atmosphere) is performed under conditions of preheating 150 to 180 ° C. for 80 seconds, peak temperature 240 ° C. and melting time for 40 seconds, and a test substrate is manufactured. did. The solder joints in the obtained test substrate were observed using an X-ray inspection apparatus (“NLX-5000”, manufactured by NAGOYA ELECTRIC WORKS). Then, the void area ratio [(void area / land area) × 100] in the power transistor and QFN after reflow was measured.
And the void was evaluated according to the following criteria.
○: The void area ratio is 15% or less.
X: The void area ratio is more than 15% and 20% or less.
Xx: Void area ratio is more than 20%.
(2) Solder meltability The diameter is 0.2 mmφ, 0.22 mmφ, 0.24 mmφ, 0.26 mmφ, 0.28 mmφ, 0.3 mmφ, 0.32 mmφ, 0.34 mmφ, 0.36 mmφ, 0.38 mmφ and 0. A test board was obtained by printing a solder composition on a substrate with a printing speed of 50 mm / sec and a printing pressure of 20 N using a plate having a thickness of 0.13 mm, each having 100 4 mmφ holes. It was. Thereafter, the obtained test substrate was reflowed (in the atmosphere) under conditions of preheating 150 to 180 ° C. for 80 seconds, a peak temperature of 240 ° C. and a melting time of 40 seconds. And the test board | substrate after reflow was observed visually, and the solder melting property was evaluated according to the following references | standards.
A: Solder melting was confirmed in the printed portion having a diameter of 0.22 mmφ.
○: Solder melting did not occur in the printed portion having a diameter of 0.22 mmφ, but solder melting was confirmed in the printed portion having a diameter of 0.24 mmφ.
X: Solder melting was not observed in the printed portion having a diameter of 0.26 mmφ or less, but solder melting was confirmed in the printed portion having a diameter of 0.28 mmφ.
(3) Foam in flux residue A test substrate (having slit portions with a pitch of 0.8 mm and a distance of 0.4 mm) provided with a paper phenol base material was prepared, and the test substrate was heated to 85 ° C. and relative humidity. It was put into a high-temperature and high-humidity tank set to 85% and subjected to moisture absorption treatment that was allowed to stand for 12 hours. And the solder composition was printed using the metal mask (thickness: 0.13 mm) which has the opening part corresponding to a slit part in the copper wiring of the test board | substrate which performed the moisture absorption process, and its peripheral part. Then, reflow (in the atmosphere) was performed on the test substrate after printing under conditions of preheating 150 to 180 ° C. for 80 seconds, peak temperature 240 ° C. and melting time for 40 seconds. And the slit part of the test board after reflow was observed with the magnifier (size of observation range: 3 mm x 0.5 mm), and the bubbles in the flux residue were evaluated according to the following criteria.
A: There are no bubbles in the flux residue, or there are bubbles of 150 μm or less, and the number is 2 or less.
A: There are bubbles of 150 μm or less in the flux residue, and the number is 3 or more and 5 or less.
X: There are bubbles of 150 μm or less in the flux residue, and the number is 6 or more.
XX: There are bubbles of more than 150 μm in the flux residue.
表１に示す結果からも明らかなように、本発明のはんだ組成物（実施例１〜７）は、ボイド、はんだ溶融性、およびフラックス残さ中の泡の結果が良好であることが確認された。従って、本発明のはんだ組成物は、フラックス残さ中の泡を十分に抑制できることが確認された。 As is clear from the results shown in Table 1, it was confirmed that the solder compositions of the present invention (Examples 1 to 7) had good voids, solder meltability, and foam results in the flux residue. . Therefore, it was confirmed that the solder composition of the present invention can sufficiently suppress bubbles in the flux residue.
本発明のはんだ組成物は、電子機器のプリント配線基板などの電子基板に電子部品を実装するための技術として好適に用いることができる。 The solder composition of the present invention can be suitably used as a technique for mounting an electronic component on an electronic board such as a printed wiring board of an electronic device.
Claims (5)
前記（Ａ）成分が、（Ａ１）軟化点が１２０℃以上であり、酸価が２２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であるロジン系樹脂と、（Ａ２）軟化点が１００℃以下であり、酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるロジン系樹脂と、を含有し、
前記（Ｃ）成分が、（Ｃ１）融点が４０℃以上であり、沸点が２２０℃以下であるヘキサンジオール系溶剤、および、（Ｃ２）２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２７０℃以上である溶剤を含有し、
前記（Ａ１）成分の配合量が、前記フラックス組成物１００質量％に対して、１５質量％以上２５質量％以下である
ことを特徴とするはんだ組成物。 (A) a flux composition containing a rosin resin, (B) an activator and (C) a solvent, and (D) a solder powder having a melting point of 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower,
The component (A) includes (A1) a rosin resin having a softening point of 120 ° C. or higher and an acid value of 220 mgKOH / g or more, and (A2) a softening point of 100 ° C. or lower and an acid value of 20 mgKOH / a rosin-based resin that is not more than g,
The component (C) includes (C1) a hexanediol solvent having a melting point of 40 ° C. or higher and a boiling point of 220 ° C. or lower, and (C2) a viscosity at 20 ° C. of 10 mPa · s or lower and a boiling point of Containing a solvent that is 270 ° C. or higher,
Solder composition characterized by the compounding quantity of said (A1) component being 15 mass% or more and 25 mass% or less with respect to 100 mass% of said flux compositions.
前記（Ｃ１）成分が、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジオールおよび１，６−ヘキサンジオールからなる群から選択される少なくとも１種である
ことを特徴とするはんだ組成物。 The solder composition according to claim 1,
The component (C1) is at least one selected from the group consisting of 2,5-dimethylhexane-2,5-diol and 1,6-hexanediol.
前記（Ｃ２）成分が、テトラエチレングリコールジメチルエーテルである
ことを特徴とするはんだ組成物。 In the solder composition according to claim 1 or 2,
The solder composition, wherein the component (C2) is tetraethylene glycol dimethyl ether.
紙フェノール基材を備える電子基板と、電子部品との接続に用いる
ことを特徴とするはんだ組成物。 In the solder composition according to any one of claims 1 to 3,
A solder composition for use in connection between an electronic board having a paper phenol base and an electronic component.
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