JP7239865B1 - フラックス及び接合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]ロジンと、有機酸と、溶剤(S)とを含有し、前記有機酸は、融点が35℃以上90℃以下であるモノカルボン酸(A1)を含み、前記溶剤(S)は、沸点が100℃以下である溶剤(S1)を含む、フラックス。
[2]前記モノカルボン酸(A1)の分子量が、180以上350以下である、[1]に記載のフラックス。
[3]前記溶剤(S1)の含有量が、前記溶剤(S)の総質量に対して、50質量%以上である、[1]又は[2]に記載のフラックス。
[4]さらに、アルカノールアミンを含有する、[1]~[3]のいずれかに記載のフラックス。
[5]前記モノカルボン酸(A1)の含有量が、フラックスの総質量に対して、0.5質量%以上20質量%以下である、[1]~[4]のいずれかに記載のフラックス。
[6]前記モノカルボン酸(A1)がパルミチン酸を含み、パルミチン酸の含有量が、前記モノカルボン酸(A1)の総質量に対して、60質量%以上である、[1]~[5]のいずれかに記載のフラックス。
[7]前記ロジンの含有量が、フラックスの総質量に対して、10質量%以上50質量%以下である、[1]~[6]のいずれかに記載のフラックス。
[9]前記リフロー方式による接合を、200℃未満で行う、[8]に記載の接合体の製造方法。
本実施形態に係るフラックスは、ロジンと、有機酸と、溶剤(S)とを含有する。前記有機酸は、融点が35℃以上90℃以下であるモノカルボン酸(A1)を含む。前記溶剤(S)は、沸点が100℃以下である溶剤(S1)を含む。
本実施形態に係るフラックスは、融点が35℃以上90℃以下であるモノカルボン酸(A1)を含有することにより、低温のリフローであっても、モノカルボン酸(A1)はガスが抜けやすい程度に溶融し、インジウムシートに対して濡れ性を十分なものとすることが可能である。
本実施形態に係るフラックスに含まれるモノカルボン酸(A1)は、ジカルボン酸に比べて反応性が低いため、ボイドの発生を抑制しやすくなる。
また、本実施形態に係るフラックスに含まれる、沸点が100℃以下である溶剤(S1)は、低温のリフローであっても、インジウムシートが溶融する前に、揮発する。その結果、インジウムが溶融する際に、溶剤(S1)に由来するボイドは発生しない。
これらの相乗効果により、本実施形態に係るフラックスは、インジウムシートの実装においても、ボイドの発生を抑制することが可能である。
本発明において「ロジン」とは、アビエチン酸を主成分とする、アビエチン酸とこの異性体との混合物を含む天然樹脂、及び天然樹脂を化学修飾したもの(ロジン誘導体と呼ぶ場合がある)を包含する。
本明細書において「主成分」とは、化合物を構成する成分のうち、その化合物中の含有量が40質量%以上の成分をいう。
変性ロジンとしては、例えば、水添ロジン、重合ロジン、重合水添ロジン、不均化ロジン、酸変性ロジン、ロジンエステル、酸変性水添ロジン、無水酸変性水添ロジン、酸変性不均化ロジン、無水酸変性不均化ロジン、フェノール変性ロジン及びα,β不飽和カルボン酸変性物(アクリル酸変性ロジン、マレイン酸変性ロジン、フマル酸変性ロジン等)、並びに該重合ロジンの精製物、水素化物及び不均化物、並びに該α,β不飽和カルボン酸変性物の精製物、水素化物及び不均化物、ロジンアルコール、ロジンアミン、水添ロジンアルコール、ロジンエステル、水添ロジンエステル、ロジン石鹸、水添ロジン石鹸、酸変性ロジン石鹸等が挙げられる。
ロジンは、ロジン誘導体を含むことが好ましく、酸変性水添ロジン及び水添ロジンからなる群より選択される一種以上を含むことがより好ましい。
ロジンの含有量が前記範囲内の下限値以上であることにより、フラックスの濡れ性を高めやすくなるとともに、ボイドの発生を抑制しやすくなる。ロジンの含有量が前記範囲内の上限値以下であることにより、ボイドの発生を抑制しやすくなる。
本実施形態に係るフラックスに含まれる有機酸は、融点が35℃以上90℃以下であるモノカルボン酸(A1)を含む。本実施形態に係るフラックスに含まれる有機酸は、モノカルボン酸(A1)以外に、その他有機酸を含んでもよい。
モノカルボン酸(A1)は、融点が35℃以上90℃以下である。モノカルボン酸とは、分子内に1個のカルボキシ基を有するカルボン酸を意味する。
インジウムの融点が156℃と低温であるため、インジウムシートの実装は、低温リフロー(例えば170℃)により行われる。
モノカルボン酸(A1)の融点が前記範囲内の下限値以上であることにより、リフロー時の、インジウムシートとモノカルボン酸(A1)との反応を抑制しやすくなるため、リフロー時にボイドの発生を抑制しやすくなる。
モノカルボン酸(A1)の融点が前記範囲内の上限値以下であることにより、リフロー時に、フラックス中のモノカルボン酸(A1)が溶融しやすくなるため、リフロー時に発生するボイドが、フラックスから抜けやすくなる。また、フラックスの濡れ性を高めやすくなる。
モノカルボン酸(A1)の分子量が前記範囲内の下限値以上であることにより、同一含有量(質量%)における、フラックスに含まれるモノカルボン酸(A1)のモル量がより少なくなるため、リフロー時にボイドの発生を抑制しやすくなる。
モノカルボン酸(A1)の分子量が前記範囲内の上限値以下であることにより、同一含有量(質量%)における、フラックスに含まれるモノカルボン酸(A1)のモル量が多くなるため、フラックスの濡れ性を高めやすくなる。
脂肪族モノカルボン酸は、ヒドロキシ基を含有してもよいし、ヒドロキシ基を含有しなくてもよい。
脂肪族モノカルボン酸の炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれであってもよい。前記炭化水素基は、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。
前記炭化水素基は、飽和炭化水素基であってもよいし、不飽和炭化水素基であってもよい。前記炭化水素基は、飽和炭化水素基であることが好ましい。
前記脂肪族モノカルボン酸の炭素数としては、12~24が好ましく、12~18がより好ましく、14~17が更に好ましく、15~17が特に好ましく、16が最も好ましい。
モノカルボン酸(A1)の含有量が前記範囲内の下限値以上であることにより、フラックスの濡れ性を高めやすくなるとともに、ボイドの発生を抑制しやすくなる。モノカルボン酸(A1)の含有量が前記範囲内の上限値以下であることにより、ボイドの発生を抑制しやすくなる。
パルミチン酸の含有量が上記範囲内の下限値以上であることにより、ボイド発生の抑制能がより高めやすくなる。
その他有機酸としては、例えば、カルボン酸、有機スルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、例えば、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等が挙げられる。脂肪族カルボン酸としては、モノカルボン酸(A1)以外の脂肪族モノカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸等が挙げられる。
脂肪族モノカルボン酸としては、例えば、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、イソペラルゴン酸、カプリン酸、カプロレイン酸、ウンデカン酸、リンデル酸、ミリストレイン酸、イソパルミチン酸、パルミトレイン酸、ヒラゴン酸、ヒドノカーピン酸、イソステアリン酸、エライジン酸、ペトロセリン酸、モロクチン酸、エレオステアリン酸、タリリン酸、バクセン酸、リミノレイン酸、ベルノリン酸、ステルクリン酸オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等が挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、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、ドデカン二酸、エイコサン二酸、酒石酸、2,4-ジエチルグルタル酸、ジグリコール酸、2-メチルノナン二酸と、4-(メトキシカルボニル)-2,4-ジメチルウンデカン二酸と、4,6-ビス(メトキシカルボニル)-2,4,6-トリメチルトリデカン二酸と、8,9-ビス(メトキシカルボニル)-8,9-ジメチルヘキサデカン二酸等が挙げられる。
芳香族カルボン酸としては、例えば、サリチル酸、ジブチルアニリンジグリコール酸、テレフタル酸、パラヒドロキシフェニル酢酸、フェニルコハク酸、フタル酸、安息香酸、2,3-ジヒドロキシ安息香酸、2-キノリンカルボン酸、3-ヒドロキシ安息香酸、p-アニス酸、ピコリン酸、ジピコリン酸、3-ヒドロキシピコリン酸等が挙げられる。
また、カルボン酸としては、イソシアヌル酸トリス(2-カルボキシエチル)、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。
ヒドロキシカルボン酸としては、例えば、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸、クエン酸、イソクエン酸、リンゴ酸、酒石酸等が挙げられる。
溶剤(S)は、沸点が100℃以下である溶剤(S1)を含む。溶剤(S1)としては、例えば、2-プロパノール、エタノール等が挙げられる。溶剤(S1)の沸点は、50℃以上100℃以下であることが好ましく、60℃以上90℃以下であることがより好ましく、70℃以上85℃以下であることが更に好ましい。
その他溶剤(S2)としては、例えば、アルコール系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、テルピネオール類等が挙げられる。
その他溶剤としては、例えば、セバシン酸ジオクチル(DOS)、流動パラフィン等が挙げられる。
前記フラックス中の、溶剤の含有量は、前記フラックスの総量(100質量%)に対して、10質量%以上95質量%以下であることが好ましく、25質量%以上90質量%以下であることがより好ましい。
前記溶剤(S1)の含有量は、前記溶剤(S)の総質量に対して、50質量%以上100質量%以下であることが好ましく、55質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、60質量%以上100質量%以下であることが更に好ましく、65質量%以上100質量%以下であることが特に好ましい。
溶剤(S1)の含有量が上記範囲内の下限値以上であることにより、ボイド発生の抑制能がより高めやすくなる。また、前記フラックスをスプレー塗布することが容易となる。
本実施形態におけるフラックスは、ロジン、有機酸及び溶剤(S)以外に、必要に応じて、その他成分を含んでもよい。
その他成分としては、ロジン以外の樹脂成分、有機酸以外の活性剤、チキソ剤、金属不活性化剤、界面活性剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、着色剤等が挙げられる。
ロジン以外の樹脂としては、例えば、テルペン樹脂、変性テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、変性テルペンフェノール樹脂、スチレン樹脂、変性スチレン樹脂、キシレン樹脂、変性キシレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル-ポリエチレン共重合樹脂、その他熱硬化性樹脂等が挙げられる。
変性テルペン樹脂としては、芳香族変性テルペン樹脂、水添テルペン樹脂、水添芳香族変性テルペン樹脂等が挙げられる。変性テルペンフェノール樹脂としては、水添テルペンフェノール樹脂等が挙げられる。変性スチレン樹脂としては、スチレンアクリル樹脂、スチレンマレイン酸樹脂等が挙げられる。変性キシレン樹脂としては、フェノール変性キシレン樹脂、アルキルフェノール変性キシレン樹脂、フェノール変性レゾール型キシレン樹脂、ポリオール変性キシレン樹脂、ポリオキシエチレン付加キシレン樹脂等が挙げられる。
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF 型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型樹脂、脂環式エポキシ樹脂、アミノプロパン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、トリアジン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。
有機酸以外の活性剤としては、例えば、アミン、ハロゲン化合物、有機リン化合物等が挙げられる。
アミンとしては、例えば、アゾール類、グアニジン類、アルカノールアミン、アルキルアミン化合物、アミンポリオキシアルキレン付加体等が挙げられる。
アミンポリオキシアルキレン付加体に付加されているアルキレンオキシドとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等が挙げられる。
末端ジアミンポリアルキレングリコールとしては、例えば、末端ジアミンポリエチレングリコール、末端ジアミンポリプロピレングリコール、末端ジアミンポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール共重合体等が挙げられる。
末端ジアミンポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール共重合体としては、例えば、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール共重合物ビス(2-アミノプロピル)エーテル、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール共重合物ビス(2-アミノエチル)エーテルが挙げられる。
アミンとしては、アルカノールアミンが好ましく、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン及び1-アミノ-2-プロパノールからなる群より選択される一種以上がより好ましく、ジエタノールアミンが更に好ましい。
ハロゲン化合物としては、例えば、アミンハロゲン化水素酸塩、アミンハロゲン化水素酸塩以外の有機ハロゲン化合物等が挙げられる。
アミンハロゲン化水素酸塩は、アミンとハロゲン化水素とを反応させた化合物である。
ここでのアミンとしては、≪アミン≫において上述したものが挙げられる。
ハロゲン化脂肪族化合物としては、ハロゲン化脂肪族アルコール、ハロゲン化複素環式化合物が挙げられる。
[式中、Rh11は、n価の複素環式基を表す。Rh12は、ハロゲン化脂肪族炭化水素基を表す。]
Rh12における、ハロゲン化脂肪族炭化水素基は、炭素数1~10が好ましく、炭素数2~6がより好ましく、炭素数3~5がさらに好ましい。また、Rh12は、臭素化脂肪族炭化水素基、塩素化脂肪族炭化水素基が好ましく、臭素化脂肪族炭化水素基がより好ましく、臭素化飽和脂肪族炭化水素基がさらに好ましい。
ハロゲン化複素環式化合物としては、例えば、トリス-(2,3-ジブロモプロピル)イソシアヌレート等が挙げられる。
ハロゲン化合物は、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。
有機リン化合物としては、例えば、酸性リン酸エステル、酸性ホスホン酸エステル、酸性ホスフィン酸エステル等が挙げられる。
有機リン化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
チキソ剤としては、例えば、エステル系チキソ剤、アミド系チキソ剤、ソルビトール系チキソ剤等が挙げられる。
モノアミドとしては、例えば、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、飽和脂肪酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、不飽和脂肪酸アミド、4-メチルベンズアミド(p-トルアミド)、p-トルエンメタンアミド、芳香族アミド、ヘキサメチレンヒドロキシステアリン酸アミド、置換アミド、メチロールステアリン酸アミド、メチロールアミド、脂肪酸エステルアミド等が挙げられる。
ビスアミドとしては、例えば、エチレンビス脂肪酸(脂肪酸の炭素数C6~24)アミド、エチレンビスヒドロキシ脂肪酸(脂肪酸の炭素数C6~24)アミド、ヘキサメチレンビス脂肪酸(脂肪酸の炭素数C6~24)アミド、ヘキサメチレンビスヒドロキシ脂肪酸(脂肪酸の炭素数C6~24)アミド、芳香族ビスアミド等が挙げられる。前記ビスアミドの原料である脂肪酸としては、例えば、ステアリン酸(炭素数C18)、オレイン酸(炭素数C18)、ラウリン酸(炭素数C12)等が挙げられる。
ポリアミドとしては、例えば、飽和脂肪酸ポリアミド、不飽和脂肪酸ポリアミド、芳香族ポリアミド、1,2,3-プロパントリカルボン酸トリス(2-メチルシクロヘキシルアミド)、環状アミドオリゴマー、非環状アミドオリゴマー等のポリアミドが挙げられる。
金属不活性化剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系化合物、窒素化合物等が挙げられる。
ここでいう「金属不活性化剤」とは、ある種の化合物との接触により金属が劣化することを防止する性能を有する化合物をいう。
ヒンダードフェノール系化合物としては、特に限定されず、例えば、ビス[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオン酸][エチレンビス(オキシエチレン)]、N,N’-ヘキサメチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパンアミド]、1,6-ヘキサンジオールビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート]、2,2’-ジヒドロキシ-3,3’-ビス(α-メチルシクロヘキシル)-5,5’-ジメチルジフェニルメタン、2,2’-メチレンビス(6-tert-ブチル-p-クレゾール)、2,2’-メチレンビス(6-tert-ブチル-4-エチルフェノール)、トリエチレングリコール-ビス[3-(3-tert-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6-ヘキサンジオール-ビス-[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4-ビス-(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、ペンタエリスリチル-テトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2-チオ-ジエチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N’-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナマミド)、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルフォスフォネート-ジエチルエステル、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、N,N’-ビス[2-[2-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)エチルカルボニルオキシ]エチル]オキサミド、下記化学式で表される化合物等が挙げられる。
金属不活性化剤は、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。
界面活性剤としては、例えば、ノニオン界面活性剤等が挙げられる。
ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレン付加体が挙げられる。
ポリオキシアルキレン付加体が由来するアルキレンオキシドとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等が挙げられる。
ポリオキシアルキレン付加体としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール共重合体、エチレンオキサイド-レゾルシン共重合物、ポリオキシアルキレンアセチレングリコール類、ポリオキシアルキレングリセリルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンエステル、ポリオキシアルキレンアルキルアミド等が挙げられる。
あるいは、ノニオン界面活性剤としては、アルコールのポリオキシアルキレン付加体が挙げられる。前記アルコールとしては、例えば、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、多価アルコールが挙げられる。
界面活性剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
酸化防止剤としては、例えば、2,2’-ジヒドロキシ-3,3’-ビス(α-メチルシクロヘキシル)-5,5’-ジメチルジフェニルメタン等のヒンダードフェノール系酸化防止剤等が挙げられる。
ここでいう「酸化防止剤」とは、はんだ合金の酸化を抑制する性能を有する化合物をいう。
酸化防止剤は、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。
本実施形態に係るフラックスは、比較的低温の接合においても濡れ性が高く、かつ、ボイドの発生の抑制能を高めることが可能である。このような効果が奏される理由は定かではないが、次のように推測される。
パルミチン酸等のモノカルボン酸(A1)は、アジピン酸等のジカルボン酸と比べて融点が低い。本実施形態に係るフラックスは、融点が比較的低いモノカルボン酸(A1)を含有することにより、比較的低温のリフローにおいても、十分な濡れ性を発揮することが可能である。
モノカルボン酸(A1)は、ジカルボン酸に比べて、カルボキシ基による反応性が低いため、カルボン酸と金属酸化物との反応に由来するボイド量を低減することも可能である。
沸点が100℃以下である溶剤(S1)は、低温のリフローであっても、インジウムシートが溶融する前に、揮発する。その結果、インジウムが溶融する際に、溶剤(S1)に由来するボイドは発生しない。
これらの相乗効果により、本実施形態に係るフラックスは、インジウムシートの実装においても、ボイドの発生を抑制することが可能である。
本実施形態に係るフラックスは、以上のような効果を奏するため、インジウムシートの実装に好適に用いることができる。
本態様に係る接合体の製造方法は、上記実施形態に係るフラックスを用いて、ダイとリッドとを、熱界面材料(TIM)を介して貼り合わせることにより、接合体を得る方法である。
本態様に係る接合体の製造方法について、フラックス塗布工程、リッド装着工程、リフロー工程を有する方法を例示して説明する。
フラックス50としては、上記実施形態にかかるフラックス50が好適に用いられる。フラックス塗布工程について、図2を参照して説明する。図2は、フラックス50が塗布された、TIM20及びダイ41を示す断面図である。フラックス塗布工程においては、TIM20とダイ41との間、及び、TIM20とリッド10との間に、フラックス50を介在させる。
フラックス塗布工程では、ダイ41とTIM20との貼合面(42a、20b)、及び、リッド10とTIM20との貼合面(11a、20a)に、フラックス50を塗布する。
リッド装着工程では、フラックス50を貼合面に塗布した後、TIM20及びダイ41が積層されている基板40に対して、リッド10を固定する。リッド装着工程について、図3を参照して説明する。図3は、フラックス50の塗布後、リッド10と基板40とが、接着用樹脂43により接着された積層体60を示す図である。
リフロー工程では、積層体60に対して、リフローを行う。リフローにより、TIM20を介して、リッド10及びダイ41が接合される。
リフロー温度は、200℃未満で行うことが好ましい。TIMであるインジウムシートを構成するインジウムは、融点が156℃であるため、通常のリフローよりも低い温度であっても、接合が可能である。リフロー温度は、160~200℃であることが好ましく、170~190℃であることがより好ましい。
上述したように、本態様に係る接合体の製造方法は、TIM20とダイ41との間、又は、TIM20とリッド10との間の少なくとも一方に、フラックス50を介在させる。
上記の実施形態においては、ダイ41におけるTIM20との貼合面42a、TIM20におけるリッド10との貼合面11aにフラックス50を塗布するが、フラックス50を塗布する面はこれに限定されない。
例えば、TIM20とダイ41との間にフラックス50を介在させるために、TIM20におけるダイ41との貼合面20bにフラックス50を塗布してもよいし、リッド10におけるTIM20との貼合面11aにフラックス50を塗布してもよい。
(実施例1~45、比較例1~4)
表1~6に示す組成で実施例及び比較例の各フラックスを調合した。使用した原料の成分を以下に示した。表1~6における組成率は、フラックスの全質量を100質量%とした場合の質量%であり、空欄は0質量%を意味する。
モノカルボン酸(A1):ラウリン酸(融点45℃、分子量200)、パルミチン酸(融点63℃、融点256)、ステアリン酸(融点70℃、融点284)、12-ヒドロキシステアリン酸(融点76.5℃、分子量300)
ジカルボン酸:エイコサン二酸、アジピン酸、セバシン酸
溶剤(S1):2-プロパノール(沸点82℃)
溶剤(S2):ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(沸点259℃)
≪ボイド発生抑制能の評価≫
接合体の製造方法:
表面にAu/Niめっき部(サイズ8mm×8mm)が設けられたリッド、及び、表面にAu/Niめっき部(サイズ8mm×8mm)が設けられた基板を用意した。
はんだシートとして、インジウムのみからなるインジウムシート(サイズ:7mm×7mm×400μm)を準備した。インジウムシートの表面及び裏面に、それぞれ、各例のフラックス2mgをスプレー塗布した。
基板のAu/Niめっき部の周縁に、厚さ300μmの銅板を、スペーサーとして載置した。次いで、フラックスを塗布したインジウムシートを、リッド及び基板のAu/Niめっき部の間に挟み込んだ状態で、クリップで固定した。
次いで、はんだシートを挟んだリッド及び基板に対して、リフローを行い、接合体を得た。リフローは、大気中、昇温速度10℃/分で昇温し、170℃に達するまで行った。
検証方法:
得られた接合体に対し、基板の鉛直方向からX線を照射して、透過X線を解析することにより、ボイド面積を測定した。測定には、XD7600NT(ノードソン社製)を用いた。ボイド面積の測定では、X線が少なくとも1個のボイドを通過した場合には、ボイドが存在したものとして測定した。ボイドは、直径0.1μm以上のものを検出した。次いで、インジウムシートの総面積に対するボイドの総面積の割合を算出し、ボイド面積率(%)とした。
A:ボイド面積率が、10%未満である。
B:ボイド面積率が、10%以上15%未満である。
C:ボイド面積率が、15%以上である。
評価結果が、A又はBであったフラックスは合格であり、Cであったフラックスは不合格であるとした。
検証方法:
はんだシートとして、インジウムのみからなるインジウムシート(サイズ:2mm×2mm×100μm)を準備した。
インジウムシートの表面及び裏面に、それぞれ、各例のフラックス0.5mgをスプレー塗布した。フラックスを塗布したはんだシートを、Au/Ni電極上に載置した。
次いで、インジウムシートが載置された電極を、次の条件でリフローを行った。リフローは、昇温速度6℃/分で、180℃まで昇温し、180℃で3分間、保持した。
次いで、フラックスを除去した後、濡れ広がった面積を計測した。
A:濡れ広がった面積が、2.5mm2以上である。
B:濡れ広がった面積が、2.0mm2以上2.5mm2未満である。
評価結果が、A又はBであったフラックスは合格であるとした。
≪ボイド発生抑制能の評価≫
はんだシートとして、Agが3質量%、Cuが0.5質量%、残部がSnのはんだ合金からなるSAC合金シート(サイズ:7mm×7mm×400μm)を準備した。
SAC合金シート、及び、実施例5、比較例3のフラックスを用いて、<評価1>の[ボイド発生抑制能の評価]と同様の方法で検証した。ただし、リフローは、大気中、昇温速度30℃/分で昇温し、250℃に達するまで行った。
はんだシートとして、Agが3質量%、Cuが0.5質量%、残部がSnのはんだ合金からなるSAC合金シート(サイズ:2mm×2mm×100μm)を準備した。
SAC合金シート、及び、実施例5、比較例3のフラックスを用いて、<評価1>の[濡れ性の評価]と同様の方法で検証した。ただし、リフローは、昇温速度6℃/分で、250℃まで昇温し、250℃で3分間、保持した。
モノカルボン酸(A1)を含有しない、比較例1~4のフラックスは、ボイド発生抑制能の評価が、Cであった。
パルミチン酸を含有する、実施例5のフラックスは、ボイド発生抑制能の評価が、Aであった。ラウリン酸、ステアリン酸又は12-ヒドロキシステアリン酸を含有する、実施例7~9のフラックスは、ボイド発生抑制能の評価が、Bであった。
アルカノールアミンを含有しない、実施例6のフラックスは、ボイド発生抑制能の評価及び濡れ性の評価が、Bであった。
パルミチン酸の含有量が、モノカルボン酸(A1)の総質量に対して、60質量%未満である、実施例11のフラックスは、ボイド発生抑制能の評価が、Bであった。
溶剤(S1)の含有量が、溶剤(S)の総質量に対して、65質量%未満である、実施例13のフラックスは、ボイド発生抑制能の評価が、Bであった。
ロジンの総含有量が、フラックスの総質量に対して、10質量%である、実施例34、38のフラックスは、ボイド発生抑制能の評価及び濡れ性の評価が、Bであった。
ロジンの総含有量が、フラックスの総質量に対して、50質量%である、実施例37、41、45のフラックスは、ボイド発生抑制能の評価が、Bであった。
パルミチン酸の含有量が、フラックスの総質量に対して、1質量%である、実施例26、38のフラックスは、ボイド発生抑制能の評価及び濡れ性の評価が、Bであった。
パルミチン酸の含有量が、フラックスの総質量に対して、20質量%である、実施例20~21、32~33、44~45のフラックスは、ボイド発生抑制能の評価が、Bであった。
モノカルボン酸(A1)を含有する実施例5のフラックスは、インジウムシートを用いた場合であっても、十分にボイドを抑制することができた。
Claims (14)
- ロジンと、有機酸と、溶剤(S)と、アルカノールアミンとを含有し、
前記有機酸は、融点が35℃以上90℃以下であり、かつ、分子量が180以上350以下であるモノカルボン酸(A1)を含み、
前記溶剤(S)は、沸点が100℃以下である溶剤(S1)を含み、
前記ロジンの含有量が、フラックスの総質量に対して、5質量%以上70質量%以下であり、
前記モノカルボン酸(A1)の含有量が、フラックスの総質量に対して、0.1質量%以上30質量%以下であり、
前記溶剤(S)の含有量が、フラックスの総質量に対して、10質量%以上90質量%以下であり、
前記溶剤(S1)の含有量が、前記溶剤(S)の総質量に対して、50質量%以上100質量%以下であり、
前記アルカノールアミンの含有量が、フラックスの総質量に対して、0.1質量%以上5質量%以下である、フラックス。 - ロジンと、有機酸と、溶剤(S)とを含有し、
前記有機酸は、融点が35℃以上90℃以下であり、かつ、分子量が180以上350以下であるモノカルボン酸(A1)を含み、
前記溶剤(S)は、沸点が100℃以下である溶剤(S1)を含み、
エチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂を含有せず、
前記ロジンの含有量が、フラックスの総質量に対して、10質量%以上70質量%以下であり、
前記モノカルボン酸(A1)の含有量が、フラックスの総質量に対して、0.1質量%以上30質量%以下であり、
前記溶剤(S)の含有量が、フラックスの総質量に対して、10質量%以上88.5質量%以下であり、
前記溶剤(S1)の含有量が、前記溶剤(S)の総質量に対して、50質量%以上100質量%以下である、フラックス。 - 前記溶剤(S1)の含有量が、前記溶剤(S)の総質量に対して、65質量%以上である、請求項1又は2に記載のフラックス。
- さらに、アルカノールアミンを含有する、請求項2に記載のフラックス。
- 前記モノカルボン酸(A1)の含有量が、フラックスの総質量に対して、0.5質量%以上20質量%以下である、請求項1又は2に記載のフラックス。
- 前記モノカルボン酸(A1)がパルミチン酸を含み、
パルミチン酸の含有量が、前記モノカルボン酸(A1)の総質量に対して、60質量%以上である、請求項1又は2に記載のフラックス。 - 前記ロジンの含有量が、フラックスの総質量に対して、10質量%以上50質量%以下である、請求項1又は2に記載のフラックス。
- ダイとリッドとが熱界面材料(TIM)を介して貼り合わされた接合体の製造方法であって、
前記TIMが、インジウムシートであり、
前記TIMと前記ダイとの間、又は、前記TIMと前記リッドとの間の少なくとも一方に、フラックスを介在させて、リフロー方式による接合を行う工程を有し、
前記フラックスは、ロジンと、有機酸と、溶剤(S)とを含有し、
前記有機酸は、融点が35℃以上90℃以下であり、かつ、分子量が180以上350以下であるモノカルボン酸(A1)を含み、
前記溶剤(S)は、沸点が100℃以下である溶剤(S1)を含み、
前記ロジンの含有量が、フラックスの総質量に対して、5質量%以上70質量%以下であり、
前記モノカルボン酸(A1)の含有量が、フラックスの総質量に対して、0.1質量%以上30質量%以下であり、
前記溶剤(S)の含有量が、フラックスの総質量に対して、10質量%以上88.5質量%以下であり、
前記溶剤(S1)の含有量が、前記溶剤(S)の総質量に対して、50質量%以上100質量%以下である、接合体の製造方法。 - 前記リフロー方式による接合を、200℃未満で行う、請求項8に記載の接合体の製造方法。
- 前記溶剤(S1)の含有量が、前記溶剤(S)の総質量に対して、65質量%以上である、請求項8又は9に記載の接合体の製造方法。
- さらに、アルカノールアミンを含有する、請求項8又は9に記載の接合体の製造方法。
- 前記モノカルボン酸(A1)の含有量が、フラックスの総質量に対して、0.5質量%以上20質量%以下である、請求項8又は9に記載の接合体の製造方法。
- 前記モノカルボン酸(A1)がパルミチン酸を含み、
パルミチン酸の含有量が、前記モノカルボン酸(A1)の総質量に対して、60質量%以上である、請求項8又は9に記載の接合体の製造方法。 - 前記ロジンの含有量が、フラックスの総質量に対して、10質量%以上50質量%以下である、請求項8又は9に記載の接合体の製造方法。
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