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JP5783273B2 - Solder flux - Google Patents

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JP5783273B2 JP2014010868A JP2014010868A JP5783273B2 JP 5783273 B2 JP5783273 B2 JP 5783273B2 JP 2014010868 A JP2014010868 A JP 2014010868A JP 2014010868 A JP2014010868 A JP 2014010868A JP 5783273 B2 JP5783273 B2 JP 5783273B2
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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

本発明は、はんだフラックスに関する。更に詳しくは、はんだペーストのリフロー時におけるボイドの発生を評価することができ、接合強度の優れたはんだペースト用のはんだフラックスに関するものである。   The present invention relates to a solder flux. More specifically, the present invention relates to a solder flux for solder paste that can evaluate the occurrence of voids during reflow of the solder paste and has excellent bonding strength.

はんだ合金粉末とフラックスとを練り合わせたはんだペーストは、プリント基板に塗布又は印刷されて、その上に電子部品を搭載した後、加熱することで電子部品をプリント基板に実装することに用いられている。
このような電子部品接合に用いられるはんだペーストにおいては、はんだペーストのリフロー後(溶融後)にボイドが発生すると、はんだと電子部品の電極との間の接合強度が低下し、長期信頼性に影響を与えるため、ボイドの低減が求められており、はんだフラックスの改善が行われてきた。
Solder paste in which solder alloy powder and flux are kneaded is applied or printed on a printed circuit board and mounted on the printed circuit board by mounting or mounting the electronic component on the printed circuit board. .
In such solder pastes used for joining electronic components, if voids occur after reflow (after melting) of the solder paste, the bonding strength between the solder and the electrodes of the electronic components is reduced, affecting long-term reliability. Therefore, the reduction of voids has been demanded, and the solder flux has been improved.

例えば、特許文献1では、TG法による測定において減量率が15質量%になる温度が、はんだの溶融ピーク温度よりも5℃以上高温の溶剤を含有するはんだフラックスを用いて、ボイドの低減を試みている。   For example, in Patent Document 1, an attempt is made to reduce voids by using a solder flux containing a solvent whose temperature at which the weight loss rate is 15% by mass in the measurement by the TG method is 5 ° C. or more higher than the melting peak temperature of the solder. ing.

また、近年では環境保全の面からPbの使用が規制されており、Pbを全く含まない鉛フリーのはんだ合金粉末の使用が進められており、Snを主成分としたはんだ合金粉末が採用されている。Snを主成分としたはんだ合金粉末は、従来のSn−Pb系はんだ合金粉末よりも濡れ性が悪く、融点が高い(例えば217℃)ため、従来のPbを含有するはんだ合金粉末に使用されているフラックスでは、鉛フリーのはんだ合金粉末に対応し難いものとなっている。   In recent years, the use of Pb has been regulated from the viewpoint of environmental protection, and the use of lead-free solder alloy powder containing no Pb has been promoted, and the solder alloy powder mainly composed of Sn has been adopted. Yes. Since the solder alloy powder containing Sn as a main component has lower wettability and higher melting point (eg, 217 ° C.) than the conventional Sn—Pb solder alloy powder, it is used for the conventional solder alloy powder containing Pb. However, it is difficult to cope with lead-free solder alloy powder.

再表2004−108345号公報No. 2004-108345

特許文献1のTG法による溶剤の減量率は、溶剤そのものの熱分解によるボイド発生を評価する場合には有効である。しかしながら、はんだ合金粉末と活性剤の反応ガスによるボイド発生については考慮されていない。
また、はんだ合金粉末に用いるフラックスを評価する場合、実際にはんだ合金粉末とフラックスとを混ぜ合わせてはんだペーストを作製し、リフロー時に溶融できるか否か、あるいはボイドの発生による接合強度の低下がみられるか否かを試してみる以外に方法がないため、効率的ではなかった。
The weight loss rate of the solvent by the TG method of Patent Document 1 is effective when evaluating the generation of voids due to thermal decomposition of the solvent itself. However, no consideration is given to the generation of voids due to the reaction gas of the solder alloy powder and the activator.
Also, when evaluating the flux used for solder alloy powder, the solder paste is actually mixed with the flux to produce a solder paste, and whether it can be melted during reflow, or the bonding strength decreases due to the generation of voids. It was not efficient because there was no way other than trying to see if it was possible.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、はんだペーストのリフロー時における濡れ性や、ボイドの発生を簡易に評価することができ、濡れ性及び接合強度に優れたはんだペースト用のはんだフラックスを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can easily evaluate the wettability and void generation during reflow of the solder paste, and is excellent in wettability and bonding strength. The purpose is to provide flux.

本発明のはんだフラックスを評価する場合、はんだフラックスを用いて作製するはんだペーストの融点の直前からその融点を含む温度領域におけるイオン伝導率を測定する。   When evaluating the solder flux of the present invention, the ionic conductivity in the temperature region including the melting point is measured immediately before the melting point of the solder paste produced using the solder flux.

はんだフラックス中の活性剤は、特定の温度になるとイオン解離し、はんだ表面および電極表面の酸化物と反応して、反応ガスを発生させる。はんだフラックス中の活性剤の活性力は、はんだフラックス中の活性剤のイオン解離の様子、つまりイオン伝導率を評価することで明らかにすることができる。   The activator in the solder flux is ionically dissociated at a specific temperature and reacts with oxides on the solder surface and the electrode surface to generate a reactive gas. The active power of the activator in the solder flux can be clarified by evaluating the ion dissociation state of the activator in the solder flux, that is, the ionic conductivity.

はんだフラックス中の活性剤の活性力が弱いはんだフラックスを用いた場合、はんだ表面や電極表面の酸化膜除去が十分に行えずに濡れ不足が発生し、ボイドが増加する。また、はんだの融点まで活性剤の活性力が持続的に続くようなはんだフラックスにおいても、はんだの融点を迎えても活性剤自身の分解が持続的に続いて、反応ガスを発生し続けるために、ボイドが増大する。
そのため、作製するはんだペーストについて、予め、配合されるはんだ粉末合金の金属成分により決まる融点付近の特定の温度領域におけるフラックスのイオン伝導率を測定することにより、これらの温度領域におけるフラックスの活性度を得ることができるので、そのイオン伝導率からリフロー時の濡れ性とボイドの発生状況とを指定することができ、はんだペーストの用途に応じたフラックスを選定することができる。
When a solder flux having a weak activity of the activator in the solder flux is used, the oxide film on the solder surface and the electrode surface cannot be sufficiently removed, resulting in insufficient wetting and increased voids. In addition, even in solder fluxes where the activator's activity continues continuously up to the melting point of the solder, the activator itself continues to decompose even when the solder's melting point is reached, so as to continue to generate reaction gas. , Voids increase.
Therefore, by measuring the ionic conductivity of the flux in a specific temperature range near the melting point determined by the metal component of the solder powder alloy to be blended in advance for the solder paste to be prepared, the activity of the flux in these temperature ranges is determined. Since it can be obtained, it is possible to specify the wettability during reflow and the occurrence of voids from the ionic conductivity, and it is possible to select a flux according to the application of the solder paste.

また、このはんだフラックスの評価方法において、前記融点を含む温度領域に加えて、前記融点より低い温度領域のイオン伝導率を測定するとよい。
このように、二つの異なる温度領域のイオン伝導率を測定することにより、はんだ表面の酸化膜を除去して良好な濡れ性を有するとともに、ボイドの発生を抑制して接合強度の低下を防ぐことのできるはんだフラックスを選定することができる。
Further, in this solder flux evaluation method, in addition to the temperature range including the melting point, the ion conductivity in a temperature region lower than the melting point may be measured.
In this way, by measuring the ionic conductivity in two different temperature regions, the oxide film on the solder surface can be removed to have good wettability, and the generation of voids can be suppressed to prevent a decrease in bonding strength. Can be selected.

そして、本発明のはんだフラックスは、鉛フリーはんだペースト用のはんだフラックスであって、融点より低い温度領域である170〜200℃でのイオン伝導率の最大値が2.0mS/m以上であり、且つ前記融点を含む温度領域である217〜250℃でのイオン伝導率が1.0mS/m以下であることを特徴とする。
このようなはんだフラックスは、はんだの融点より低い温度領域(170〜200℃)で、フラックスがはんだ表面の酸化膜を除去できるだけの十分な活性度を持つので、はんだ溶解時において良好な濡れ性を持つことができる。また、はんだの融点前までは、フラックスの活性状態が持続的に続き酸化膜を除去して分解ガスを発生し続けるが、融点の直前から到達後の融点を含む温度領域(217〜250℃)においてはフラックスの活性度が抑えられるので、反応ガスの発生を抑えてボイドを低減でき、はんだの接合強度の低下を防ぐことができる。
本発明のはんだフラックスにおいて、前記イオン伝導率は、イオン伝導率測定装置によって測定されたものであり、前記イオン伝導率測定装置は、加熱したフラックスの温度及びイオン伝導率を連続的に測定可能な熱電対及び電気伝導率計が備えられているとよい。
The solder flux of the invention is a solder flux for lead-free solder paste, the maximum value of the ion conductivity at 170 to 200 ° C. is a temperature region lower than the melting point be 2.0 mS / m or more And the ion conductivity in 217-250 degreeC which is a temperature range containing the said melting | fusing point is 1.0 mS / m or less, It is characterized by the above-mentioned.
Such solder flux has a sufficient activity to remove the oxide film on the solder surface in a temperature range (170 to 200 ° C.) lower than the melting point of the solder. Can have. Also, until the melting point of the solder, the active state of the flux continues continuously and the oxide film is removed and decomposition gas continues to be generated, but the temperature range (217 to 250 ° C.) including the melting point after reaching the melting point immediately before the melting point. Since the activity of the flux can be suppressed, the generation of reaction gas can be suppressed, voids can be reduced, and the solder joint strength can be prevented from being lowered.
In the solder flux of the present invention, the ionic conductivity is measured by an ionic conductivity measuring device, and the ionic conductivity measuring device can continuously measure the temperature and ionic conductivity of the heated flux. A thermocouple and electrical conductivity meter may be provided.

そして、本発明のはんだペーストは、鉛フリーはんだペーストであって、前記はんだフラックスとSnを95質量%以上含みPbを含まないはんだ合金粉末とを混合し、ペースト化されるとよい。
Snを95質量%以上含みPbを含まない鉛フリーはんだ合金粉末に対しては、活性の高いはんだフラックスが必要であり、保管時の粘度上昇を抑えつつ、リフロー時の良好な濡れ性を得ることが困難であった。これに対し、前記はんだフラックスを用いたこのはんだペーストは、鉛フリーはんだ合金粉末を含んだものでありながら、はんだの融点より低い温度領域においては、はんだ表面の酸化膜を除去して良好な濡れ性を有するとともに、はんだの融点直前から融点到達後の融点を含む温度領域においては、フラックスからの反応ガスの発生を抑えてボイドを低減し、接合強度の低下を防ぐことができる。
なお、Pbを含まない鉛フリーはんだ合金粉末とは、はんだ合金粉末中のPb含有量が1000ppm未満であることを示す。
The solder paste of the present invention is a lead-free solder paste, and is preferably formed into a paste by mixing the solder flux and solder alloy powder containing 95 mass% or more of Sn and not containing Pb.
For lead-free solder alloy powder containing 95% by mass or more of Sn and not containing Pb, a highly active solder flux is required, and good wettability during reflow is obtained while suppressing an increase in viscosity during storage. It was difficult. On the other hand, this solder paste using the solder flux contains lead-free solder alloy powder, but in the temperature range lower than the melting point of the solder, the oxide film on the solder surface is removed and good wetting is achieved. In the temperature region including the melting point of the solder and the melting point after reaching the melting point, the generation of the reaction gas from the flux can be suppressed to reduce the voids and prevent the bonding strength from being lowered.
The lead-free solder alloy powder containing no Pb indicates that the Pb content in the solder alloy powder is less than 1000 ppm.

本発明の実装基板の製造方法は、前記はんだペーストを用いて電子部品を実装することを特徴とする。   The mounting board manufacturing method of the present invention is characterized in that an electronic component is mounted using the solder paste.

本発明によれば、はんだペーストの融点付近の温度領域におけるはんだフラックスのイオン伝導率を測定することにより、これらの温度領域におけるはんだフラックスの活性度を得ることができるので、はんだペーストを作製する前に、そのイオン伝導率から、リフロー時の濡れ性とボイドの発生状況とを評価することができる。これにより、はんだの融点より低い温度領域においては、はんだ表面の酸化膜を除去してはんだ溶融時において良好な濡れ性を有するとともに、融点直前から融点到達後の融点を含む温度領域においては、フラックスからの分解ガスの発生を抑えてボイドを低減し、はんだの接合強度の低下を防ぐことのできるはんだフラックスを選定することができる。   According to the present invention, by measuring the ionic conductivity of the solder flux in the temperature range near the melting point of the solder paste, the activity of the solder flux in these temperature ranges can be obtained. In addition, the wettability during reflow and the occurrence of voids can be evaluated from the ionic conductivity. As a result, in the temperature range lower than the melting point of the solder, the oxide film on the solder surface is removed to have good wettability at the time of melting the solder, and in the temperature range including the melting point after reaching the melting point immediately before the melting point, the flux Therefore, it is possible to select a solder flux that can suppress generation of decomposition gas from the metal to reduce voids and prevent a decrease in solder joint strength.

イオン伝導率の測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the measuring method of ion conductivity.

以下、本発明の一実施形態のはんだフラックスの評価方法を、図面を参照しながら説明する。
本実施形態のはんだフラックスの評価方法は、フラックスを加熱するとともに、作製するはんだペーストの融点付近の二つの異なる温度領域についてイオン伝導率を測定し、フラックスの温度とイオン伝導率との関係から、はんだペーストの用途に応じたフラックスを選定する方法である。
Hereinafter, a solder flux evaluation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The solder flux evaluation method of this embodiment is to heat the flux and measure the ionic conductivity for two different temperature regions near the melting point of the solder paste to be produced. From the relationship between the flux temperature and the ionic conductivity, This is a method of selecting a flux according to the application of the solder paste.

フラックスに含まれる有機酸、ハロゲン化合物等の酸化膜を除去する働きのある活性剤は、イオンに分解されることにより、これらのイオンがはんだ表面および電子部品の電極表面の酸化膜と反応して除去することによってはんだ付け性を向上させる。
フラックス中の活性剤の活性力は、活性剤のイオン解離の様子、つまりイオン伝導率を評価することで明らかにすることができる。
リフロー時に、はんだフラックス中の活性剤の活性力が弱いはんだフラックスを用いた場合、はんだ表面や電極表面の酸化膜の除去が十分に行えずに濡れ不足が発生するとともに、反応ガスによるボイドが増加する。また、はんだの融点を迎えても活性剤自身の分解が持続的に続くフラックスを用いた場合、反応ガスを発生し続けるために、ボイドが増大してしまう。
The active agent that works to remove oxide films such as organic acids and halogen compounds contained in the flux is decomposed into ions, which react with the oxide films on the solder surface and the electrode surface of the electronic component. The solderability is improved by removing.
The active power of the active agent in the flux can be clarified by evaluating the state of ion dissociation of the active agent, that is, the ionic conductivity.
When using a solder flux with a weak activator in the solder flux during reflow, the oxide film on the solder surface and electrode surface cannot be removed sufficiently, resulting in insufficient wetting and an increase in voids due to the reaction gas. To do. In addition, when a flux is used in which decomposition of the activator itself continues even when the melting point of the solder is reached, the reaction gas is continuously generated, resulting in an increase in voids.

そこで、この評価方法においては、はんだの融点より低い温度領域(170〜200℃)及び融点直前から融点到達後の融点を含む温度領域(217〜250℃)の異なる二つの温度領域を含む温度領域におけるフラックスのイオン伝導率を測定することにより、フラックスの活性度を測定し、はんだペーストに適したフラックスを選定する。   Therefore, in this evaluation method, a temperature region including two temperature regions different from a temperature region (170 to 200 ° C.) lower than the melting point of the solder and a temperature region (217 to 250 ° C.) including the melting point immediately after reaching the melting point immediately before the melting point. The flux activity is measured by measuring the flux ionic conductivity, and a flux suitable for the solder paste is selected.

フラックスのイオン伝導率は、例えば、図1に示すイオン伝導率測定装置100によって測定することができる。この測定装置100では、スターラー1及びマントルヒーター2を利用して評価対象のフラックスFを170℃〜250℃に加熱しながら、連続的にイオン伝導率を測定する。
スターラー1には、マントルヒーター2で囲まれたオイルバス3が載置されており、このオイルバス3内にはシリコーンオイル4が貯留されるとともに攪拌子5aが浸漬され、シリコーンオイル4は均一に加熱された状態とされている。
フラックスFは試験管6に収容され、この試験管6内のフラックスFに熱電対7及び電気伝導率計8を挿入した状態で加熱される。この際、熱電対7により、フラックスFの温度を連続的に測定するとともに、電気伝導率計8により、フラックスFのイオン伝導率を連続的に測定することができる。
なお、フラックスFは、試験管6内の攪拌子5bによって攪拌され、均一に加熱される。
The ion conductivity of the flux can be measured by, for example, the ion conductivity measuring device 100 shown in FIG. In this measuring apparatus 100, the ion conductivity is continuously measured while heating the flux F to be evaluated to 170 ° C. to 250 ° C. using the stirrer 1 and the mantle heater 2.
An oil bath 3 surrounded by a mantle heater 2 is placed on the stirrer 1. Silicon oil 4 is stored in the oil bath 3 and a stirrer 5 a is immersed therein. It is in a heated state.
The flux F is accommodated in the test tube 6 and heated with the thermocouple 7 and the electric conductivity meter 8 inserted into the flux F in the test tube 6. At this time, the temperature of the flux F can be continuously measured by the thermocouple 7 and the ionic conductivity of the flux F can be continuously measured by the electric conductivity meter 8.
The flux F is stirred by the stirring bar 5b in the test tube 6 and heated uniformly.

次に、フラックスのイオン伝導率から、はんだペーストに適したフラックスを評価する方法について説明する。
フラックスのイオン伝導率が低い状態は、フラックス中の活性剤のイオン解離が抑制されたフラックスの活性度が低い状態であり、他の成分との反応が抑制される。一方、イオン伝導率が高い状態では、フラックス中の活性剤が活発にイオン解離されフラックスの活性度が高い状態であり、他の成分との反応が促進される。
はんだペーストに用いられるフラックスに関しては、はんだペーストのリフロー時にフラックス中の活性剤のイオン解離を促進し、はんだ粉末表面の酸化膜を除去して良好な濡れ性を持たせることが求められるが、一方で、反応ガスの発生を抑制してボイドを低減させ、はんだの接合強度の低下を防ぐことが求められる。
そこで、このフラックス評価方法においては、はんだの融点付近のフラックスの活性度をみることにより、はんだの濡れ性及び接合性の両方を評価して、はんだペーストに適したフラックスを判定する。
Next, a method for evaluating the flux suitable for the solder paste from the ionic conductivity of the flux will be described.
The state where the ion conductivity of the flux is low is a state where the activity of the flux in which ion dissociation of the activator in the flux is suppressed is low, and the reaction with other components is suppressed. On the other hand, when the ionic conductivity is high, the active agent in the flux is actively ion-dissociated and the activity of the flux is high, and the reaction with other components is promoted.
Regarding the flux used in the solder paste, it is required to promote the ion dissociation of the activator in the flux during reflow of the solder paste and to remove the oxide film on the surface of the solder powder so as to have good wettability. Therefore, it is required to suppress generation of reaction gas to reduce voids and prevent a decrease in solder joint strength.
Therefore, in this flux evaluation method, by examining the activity of the flux in the vicinity of the melting point of the solder, both the wettability and the bondability of the solder are evaluated, and the flux suitable for the solder paste is determined.

次に、はんだペースト用フラックスについて説明する。
はんだペーストに適したフラックスは、リフロー時において、はんだの融点より低い温度領域ではイオンが分離された状態となりイオン伝導率が高く、はんだの融点直前から融点到達後の融点を含む温度領域では、イオン伝導率が低いものが好ましい。特に、鉛フリーはんだペーストに適したフラックスは、融点より低い温度領域(170〜200℃)のフラックスのイオン伝導率が2.0mS/m以上であり、且つ融点直前から融点到達後の融点を含む温度領域(217〜250℃)のフラックスのイオン伝導率が1.0mS/m以下のものが好ましい。
このようなフラックスは、はんだペーストのリフロー時に、融点より低い温度領域でフラックスがはんだ粉末表面の酸化膜を除去できるだけの十分な活性度を持つので、はんだの溶融時(融点)に良好な濡れ性を持たせることができる。また、融点直前から融点到達後の融点を含む温度領域では、フラックスの活性が抑えられ、反応ガスの発生を抑制するので、ボイドを低減することができ、これにより、はんだの接合強度の低下を防ぐことができる。
Next, the solder paste flux will be described.
Flux suitable for solder paste is in a state where ions are separated in a temperature region lower than the melting point of the solder during reflow, and has a high ionic conductivity. In a temperature region including the melting point immediately after reaching the melting point of the solder, Those having low conductivity are preferred. In particular, the flux suitable for the lead-free solder paste has an ion conductivity of 2.0 mS / m or more in the temperature region lower than the melting point (170 to 200 ° C.) and includes the melting point immediately after reaching the melting point immediately before the melting point. The thing whose ion conductivity of the flux of a temperature range (217-250 degreeC) is 1.0 mS / m or less is preferable.
Such a flux has sufficient activity to allow the flux to remove the oxide film on the surface of the solder powder at a temperature lower than the melting point when the solder paste is reflowed. Can be given. Also, in the temperature range including the melting point just before the melting point and after the melting point is reached, the activity of the flux is suppressed and the generation of reaction gas is suppressed, so that voids can be reduced, thereby reducing the solder joint strength. Can be prevented.

以上説明したように、本発明のはんだフラックスの評価方法によれば、予め、はんだフラックスのイオン伝導率を測定することにより、はんだの融点付近の温度領域におけるフラックスの活性度を得ることができるので、はんだの融点より低い温度領域ではんだ表面の酸化膜を除去して良好な濡れ性を有するとともに、融点直前から融点到達後の融点を含む温度領域ではフラックスからの分解ガスの発生を抑えてボイドを低減し、はんだの接合強度の低下を防ぐことのできるはんだフラックスを選定することができる。   As described above, according to the solder flux evaluation method of the present invention, the flux activity in the temperature region near the melting point of the solder can be obtained by measuring the ionic conductivity of the solder flux in advance. In addition, the oxide film on the solder surface is removed in a temperature range lower than the melting point of the solder to have good wettability, and in the temperature range including the melting point after reaching the melting point immediately before the melting point, generation of decomposition gas from the flux is suppressed and voids are generated. Can be selected, and a solder flux that can prevent a decrease in the bonding strength of the solder can be selected.

次に、本発明のはんだフラックスに係る実施例1〜3及び比較例1〜3について説明する。
(はんだフラックスの作製)
実施例1〜3及び比較例1〜3のはんだフラックスは、表1に示す配合表の配合率(質量%)通りに作製した。
Next, Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 according to the solder flux of the present invention will be described.
(Production of solder flux)
The solder fluxes of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were prepared according to the blending ratio (mass%) in the blending table shown in Table 1.

Figure 0005783273
Figure 0005783273

(イオン伝導率の測定)
図1に示す測定装置100を用いて、各フラックスのイオン伝導率を測定した。作製した各フラックスを30mlずつ取り出して試験管6に入れ、この試験管6内のフラックスに熱電対7および電気伝導率計8を挿入する。次に、この試験管6を300℃に加熱したオイルバス3に入れ、170〜250℃まで加熱し、その時のイオン伝導率を連続的に測定した。その時の170〜200℃の結果と217〜250℃の結果を表2に示す。
(Measurement of ionic conductivity)
The ion conductivity of each flux was measured using the measuring apparatus 100 shown in FIG. 30 ml of each produced flux is taken out and put into a test tube 6, and a thermocouple 7 and an electric conductivity meter 8 are inserted into the flux in the test tube 6. Next, this test tube 6 was put into an oil bath 3 heated to 300 ° C., heated to 170 to 250 ° C., and ionic conductivity at that time was continuously measured. Table 2 shows the results at 170 to 200 ° C and the results at 217 to 250 ° C.

Figure 0005783273
Figure 0005783273

表2に示すとおり、実施例1〜3のフラックスは、170〜200℃のフラックスのイオン伝導率の最大値が2.0mS/m以上であり、且つ217〜240℃のフラックスのイオン伝導率が1.0mS/m以下の鉛フリーはんだペーストに適したフラックスである。一方、比較例2,3のフラックスは、170〜200℃のイオン伝導率の最大値が2.0mS/m未満のものであり、比較例1のフラックスは、217〜240℃のイオン伝導率が1.0mS/mを超えるものである。   As shown in Table 2, in the fluxes of Examples 1 to 3, the maximum value of the ionic conductivity of the flux at 170 to 200 ° C. is 2.0 mS / m or more, and the ionic conductivity of the flux at 217 to 240 ° C. It is a flux suitable for a lead-free solder paste of 1.0 mS / m or less. On the other hand, the flux of Comparative Examples 2 and 3 has a maximum ion conductivity of 170 to 200 ° C. less than 2.0 mS / m, and the flux of Comparative Example 1 has an ion conductivity of 217 to 240 ° C. It exceeds 1.0 mS / m.

(はんだペーストの作製)
次に、これらのフラックスに対し、Sn−3.0質量%Ag−0.5質量%Cu組成を持つ平均粒径8.0μmはんだ合金粉末(融点:219℃)を混合し、はんだペーストを作製した。混合比は、はんだ粉末88質量%、フラックス12質量%である。
(Preparation of solder paste)
Next, an average particle size of 8.0 μm solder alloy powder (melting point: 219 ° C.) having a Sn-3.0 mass% Ag-0.5 mass% Cu composition is mixed with these fluxes to produce a solder paste. did. The mixing ratio is 88% by mass of solder powder and 12% by mass of flux.

(ボイド測定)
作製したはんだペーストをバンプ形成用基板に印刷し(マスク厚30μm、マスク開口径75μm)、窒素中にて最大温度240℃にてリフローを実施した。リフロー後に形成されたはんだバンプを透過X線顕微鏡にて観測し、はんだバンプ中に存在するボイドを測定した。そして、はんだバンプの直径とはんだバンプ中に存在するボイドの直径とを比較し、このはんだバンプの直径に対するボイドの直径の比率に応じて評価した。この際、はんだバンプ中に複数のボイドが存在する場合には、ボイドの直径の総和とはんだバンプの直径との比率を求めて評価した。これらの結果を表2に示す。
「○」はボイド直径がはんだバンプ直径の20%未満の場合で、ボイドの少ない良好なはんだ接合部が得られたことを示している。また、「△」は20以上30未満%の場合、「×」は30%以上の場合であり、ボイドの占める値が大きくなるほど、はんだの接合性が悪いことを示している。
(Void measurement)
The produced solder paste was printed on a bump forming substrate (mask thickness 30 μm, mask opening diameter 75 μm), and reflow was performed in nitrogen at a maximum temperature of 240 ° C. Solder bumps formed after reflow were observed with a transmission X-ray microscope, and voids present in the solder bumps were measured. And the diameter of the solder bump and the diameter of the void which exists in the solder bump were compared, and it evaluated according to the ratio of the diameter of the void with respect to the diameter of this solder bump. At this time, when a plurality of voids exist in the solder bump, the ratio between the sum of the void diameters and the solder bump diameter was determined and evaluated. These results are shown in Table 2.
“◯” indicates that when the void diameter is less than 20% of the solder bump diameter, a good solder joint with few voids was obtained. Further, “Δ” is 20 to 30%, “x” is 30% or more, and the larger the value occupied by the void, the worse the solderability of the solder.

Figure 0005783273
Figure 0005783273

本発明によれば、170〜200℃でのフラックスのイオン伝導率の最大値が2.0mS/m以上であり、且つ217〜250℃でのフラックスのイオン伝導率が1.0mS/m以下のフラックスを用いることで、ボイドが抑制された良好なはんだ接合部を得ることができる。   According to the present invention, the maximum value of the ionic conductivity of the flux at 170 to 200 ° C. is 2.0 mS / m or more, and the ionic conductivity of the flux at 217 to 250 ° C. is 1.0 mS / m or less. By using the flux, it is possible to obtain a good solder joint in which voids are suppressed.

なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   In addition, this invention is not limited to the thing of the structure of the said embodiment, In a detailed structure, it is possible to add a various change in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

1 スターラー
2 マントルヒーター
3 オイルバス
4 シリコーンオイル
5a,5b 攪拌子
6 試験管
7 熱電対
8 電気伝導率計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stirrer 2 Mantle heater 3 Oil bath 4 Silicone oil 5a, 5b Stirrer 6 Test tube 7 Thermocouple 8 Electrical conductivity meter

Claims (4)

鉛フリーはんだペースト用のはんだフラックスであって、融点より低い温度領域である170〜200℃での前記はんだフラックスのイオン伝導率の最大値が2.0mS/m以上であり、且つ前記融点を含む温度領域である217〜250℃での前記はんだフラックスのイオン伝導率が1.0mS/m以下であることを特徴とするはんだフラックス。 A soldering flux for lead-free solder paste, the maximum value of the ion conductivity of the solder flux at 170 to 200 ° C. is a temperature region lower than the melting point is at 2.0 mS / m or more and the melting point The solder flux characterized by having an ion conductivity of 1.0 mS / m or less at a temperature range of 217 to 250 ° C. 前記イオン伝導率は、イオン伝導率測定装置によって測定されたものであり、前記イオン伝導率測定装置は、加熱したフラックスの温度及びイオン伝導率を連続的に測定可能な熱電対及び電気伝導率計が備えられていることを特徴とする請求項1記載のはんだフラックス。   The ion conductivity is measured by an ion conductivity measuring device, and the ion conductivity measuring device is a thermocouple and an electric conductivity meter capable of continuously measuring the temperature of the heated flux and the ion conductivity. The solder flux according to claim 1, wherein the solder flux is provided. 請求項1又は2記載の前記はんだフラックスとSnを95質量%以上含みPbを含まないはんだ合金粉末とを混合し、ペースト化したことを特徴とする鉛フリーはんだペースト。   3. A lead-free solder paste, wherein the solder flux according to claim 1 or 2 is mixed with a solder alloy powder containing 95% by mass or more of Sn and not containing Pb, to form a paste. 請求項3記載の前記はんだペーストを用いて電子部品を実装することを特徴とする実装基板の製造方法。   An electronic component is mounted using the solder paste according to claim 3.
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