JP2015208779A - Soldering flux and soldering paste - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、はんだ接合に用いるはんだ用フラックス、および、このはんだ用フラックスを用いたはんだペーストに関する。 The present invention relates to a soldering flux used for soldering and a solder paste using the soldering flux.
プリント回路基板に回路素子を実装する方法としては、はんだ浴にプリント基板の下面を浸すフロー法や、プリント回路基板上に、はんだペースト（はんだ合金粉末にフラックスを加えて適当な粘度に調整したもの）を印刷し、その上に回路素子を載置した後、はんだを加熱溶融するリフロー法などが挙げられる。いずれの方法においても、母材表面の酸化膜を除去するとともに、母材およびはんだの酸化を防止し、かつ、はんだ表面の濡れ性を良好にするために、フラックスの使用が必須とされている。 Circuit elements can be mounted on the printed circuit board by a flow method in which the lower surface of the printed circuit board is immersed in a solder bath, or on a printed circuit board with solder paste (a solder alloy powder with flux added to an appropriate viscosity) ) And a circuit element is placed thereon, and then a reflow method in which solder is heated and melted. In any of the methods, it is essential to use a flux in order to remove the oxide film on the surface of the base material, prevent the base material and the solder from being oxidized, and improve the wettability of the solder surface. .
基板実装用のフラックスとしては、主として、ロジン、変性ロジン、合成樹脂などを主成分として用いた樹脂系のフラックスが用いられるが、主成分のみでは活性力が弱いため、通常、有機酸や有機ハロゲン化合物などの活性剤が添加される。しかしながら、多量の活性剤が添加された活性フラックスでは、はんだ接合後のフラックス残渣と母材との錯化物生成反応により、母材または導体が腐食されてしまうという問題があり、はんだ接合後にフラックス残渣をフロン系洗浄液で洗浄し、除去することが必要とされる。 As the flux for mounting on the substrate, resin-based fluxes mainly composed of rosin, modified rosin, synthetic resin, etc. are used. However, since the active force is weak only with the main component, usually organic acids and organic halogens are used. An active agent such as a compound is added. However, in the active flux to which a large amount of activator is added, there is a problem that the base material or the conductor is corroded due to the complex formation reaction between the flux residue after solder joining and the base material. Is required to be removed by washing with a fluorocarbon cleaning solution.
ところで、近年、環境保護の観点から、フロン系洗浄液の使用が規制されており、アルコール系、水系または準水系、代替フロン系の洗浄液によって洗浄する技術や、無洗浄型のフラックスの開発が盛んに行われている。ただし、アルコール系洗浄液には、引火点が低く、安全性に問題があり、水系または準水系洗浄液には、排水処理や微細部分の乾燥が困難であるという問題があり、また、代替フロン系洗浄液には、コストが高く、その用途が限られるという問題がある。このため、現在では、無洗浄型のフラックスの開発が主流となっている。 By the way, in recent years, from the viewpoint of environmental protection, the use of chlorofluorocarbon-based cleaning liquids has been restricted, and technology for cleaning with alcohol-based, water-based, semi-aqueous, or alternative chlorofluorocarbon-based cleaning liquids, and the development of non-cleaning fluxes have been actively developed Has been done. However, alcohol-based cleaning solutions have a low flash point and have safety problems. Aqueous or semi-aqueous cleaning solutions have a problem that it is difficult to treat wastewater or dry fine parts. Has the problem of high cost and limited use. For this reason, at present, the development of a non-cleaning type flux has become the mainstream.
たとえば、特開２００３−２６４３６７号公報には、アクリル系樹脂とともに、酸価および軟化点の両方において高水準と低水準であって、その酸価および軟化点の両方において一致点がない２種類のロジン系樹脂を樹脂成分に用いた、フラックスが記載されている。また、特開２０１０−４６６８７号公報には、ロジンを主成分として、炭素数１４以上３０以下の直鎖飽和一塩基脂肪酸と、２価〜６価の多価アルコールとの縮合反応により得られ、示差熱曲線における極大ピークの温度が７０℃〜８５℃の範囲にあり、酸価が３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下かつ水酸基価が５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるエステルを添加した、フラックスが記載されている。このようなフラックスにより、はんだ接合後の洗浄が不要となるばかりでなく、接合部のボイドや割れを改善することができる。しかしながら、これらのフラックスには、母材に対する濡れ性が十分でなく、また、多量のフラックス残渣が生じるといった問題がある。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-264367, there are two types of acrylic resins, which are high and low in both acid value and softening point and have no coincidence in both acid value and softening point. A flux using a rosin resin as a resin component is described. In addition, JP 2010-46687 A is obtained by a condensation reaction of a linear saturated monobasic fatty acid having 14 to 30 carbon atoms and a divalent to hexavalent polyhydric alcohol having rosin as a main component, A flux is described in which an ester having a maximum peak temperature in the differential heat curve in the range of 70 ° C. to 85 ° C., an acid value of 3 mgKOH / g or less and a hydroxyl value of 5 mgKOH / g or less is added. Such a flux not only eliminates the need for cleaning after solder joining, but also improves voids and cracks in the joint. However, these fluxes have problems that the wettability with respect to the base material is not sufficient and a large amount of flux residue is generated.
これに対して、特許３７０２９６９号公報には、ロジン系樹脂、活性剤および溶剤を少なくとも含有するフラックスにおいて、０．０５質量％〜１．０質量％の不飽和脂肪酸アミドを含有させたことを特徴とする液状フラックスが記載されている。このようなフラックスを用いたはんだペーストでは、フラックス残渣を絶縁被膜として有効に利用することができるため、フラックス残渣を低減させることが可能である。しかしながら、この技術では、接合時に生じるフラックス残渣の全てを絶縁被膜として利用することは難しく、フラックス残渣に起因する腐食を完全に防止することはできない。 On the other hand, Japanese Patent No. 3702969 discloses that a flux containing at least a rosin resin, an activator and a solvent contains 0.05% by mass to 1.0% by mass of an unsaturated fatty acid amide. The liquid flux is described. In the solder paste using such a flux, the flux residue can be effectively used as an insulating film, and therefore the flux residue can be reduced. However, with this technique, it is difficult to use all of the flux residue generated at the time of bonding as an insulating film, and corrosion due to the flux residue cannot be completely prevented.
ところで、はんだペースト中では、はんだ合金粉末とフラックスが混合された状態にあるため、保管中に、はんだ合金粉末とフラックスの構成成分が反応することがある。この結果、はんだペースト中に金属塩が生成し、はんだペーストの粘度や接合時の反応性などが経時的に変化し、印刷不良、濡れ不良または接合不良などが生じる。 By the way, in the solder paste, since the solder alloy powder and the flux are in a mixed state, the constituent components of the solder alloy powder and the flux may react during storage. As a result, a metal salt is generated in the solder paste, and the viscosity of the solder paste and the reactivity at the time of bonding change over time, resulting in poor printing, poor wetting or poor bonding.
この問題に対して、特許第４０６９２３１号公報および特許４１０６５０４号公報には、アセチレンアルコール系化合物を添加したはんだ用フラックス、および、このはんだ用フラックスを用いたはんだペーストが記載されている。はんだペースト中にアセチレンアルコール系化合物を存在させることにより、はんだ合金粉末とフラックス構成成分との反応が妨げられ、はんだペーストの経時的な変化が抑制される。しかしながら、このようなはんだペーストを用いた回路基板では、直流電圧がかかる電極間に水滴が付着すると、陽極から溶け出た金属イオンが陰極で電子を授受することで成長し、この還元金属が陽極に達することにより、両極がショートする現象（マイグレーション）が起こりやすいという問題がある。 With respect to this problem, Japanese Patent No. 4069231 and Japanese Patent No. 4106504 describe a solder flux to which an acetylene alcohol-based compound is added, and a solder paste using this solder flux. The presence of the acetylene alcohol-based compound in the solder paste hinders the reaction between the solder alloy powder and the flux constituents, and suppresses changes in the solder paste over time. However, in a circuit board using such a solder paste, when water droplets adhere between electrodes to which a DC voltage is applied, the metal ions that have melted from the anode grow by transferring electrons at the cathode, and this reduced metal is the anode. Therefore, there is a problem that the phenomenon that both poles are short-circuited (migration) easily occurs.
マイグレーションを防止する技術として、ＷＯ２０１２／１１８０７５号公報には、リン酸エステルを添加したはんだ用フラックスが記載されている。この技術では、はんだ付けの際に、リン酸エステルがはんだ合金粉末などの表面に吸着し、疎水性の被膜を形成することで、マイグレーションを抑制している。しかしながら、この技術では、はんだ合金粉末とフラックスの構成成分との反応を抑制することはできず、はんだペーストの経時的な変化は避けられない。 As a technique for preventing migration, WO2012 / 118075 discloses a solder flux to which a phosphate ester is added. In this technique, at the time of soldering, phosphate is adsorbed on the surface of a solder alloy powder or the like to form a hydrophobic film, thereby suppressing migration. However, in this technique, the reaction between the solder alloy powder and the constituent components of the flux cannot be suppressed, and the change of the solder paste with time is inevitable.
本発明は、上述した問題に鑑みて、はんだ合金粉末と混合し、はんだペーストを形成した際に、粘度や反応性などの経時的な変化が少なく、かつ、接合時におけるマイグレーションの発生およびフラックス残渣の発生を抑制することが可能な無洗浄型のはんだ用フラックスを提供することを目的とする。また、このはんだ用フラックスとはんだ合金粉末を混合した、はんだペーストを提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, the present invention has little change over time such as viscosity and reactivity when mixed with a solder alloy powder to form a solder paste, and the occurrence of migration and flux residue during bonding An object of the present invention is to provide a non-cleaning type soldering flux capable of suppressing the generation of solder. Moreover, it aims at providing the solder paste which mixed this flux for solder and solder alloy powder.
本発明のはんだ用フラックスは、フラックス主成分を３５質量％以上７０質量％未満、アセチレンアルコール系化合物を１質量％以上１５質量％未満、および、リン酸エステルを１質量％以上１５質量％未満含むことを特徴とする。また、前記フラックス主成分は、ロジン、変性ロジン、アビエチン酸および変性アビエチン酸の群から選択される少なくとも１種であり、軟化点が７０℃〜１７０℃であり、かつ、酸価が１００ｍｇＫＯＨ／ｇ〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とする。 The solder flux of the present invention contains 35 mass% or more and less than 70 mass% of the flux main component, 1 mass% or more and less than 15 mass% of the acetylene alcohol compound, and 1 mass% or more and less than 15 mass% of the phosphate ester. It is characterized by that. The main component of the flux is at least one selected from the group consisting of rosin, modified rosin, abietic acid and modified abietic acid, the softening point is 70 ° C to 170 ° C, and the acid value is 100 mgKOH / g. It is characterized by being -200 mgKOH / g.
前記アセチレンアルコール系化合物は、第一級アセチレンアルコール、第二級アセチレンアルコールおよび第三級アセチレンアルコールの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。 The acetylene alcohol-based compound is preferably at least one selected from the group of primary acetylene alcohol, secondary acetylene alcohol and tertiary acetylene alcohol.
前記リン酸エステルは、下記化学式（１）で表されるリン酸エステルであることが好ましい。 The phosphate ester is preferably a phosphate ester represented by the following chemical formula (1).
前記はんだ用フラックスは、酸価が１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満であることが好ましい。 The solder flux preferably has an acid value of 100 mgKOH / g or more and less than 200 mgKOH / g.
本発明のはんだ用フラックスは、沸点が２００℃〜３００℃の範囲にある有機溶剤を２０質量％以上５０質量％未満さらに含んでも良い。 The solder flux of the present invention may further contain 20% by mass or more and less than 50% by mass of an organic solvent having a boiling point in the range of 200 ° C. to 300 ° C.
また、チクソ剤および／または活性剤をさらに含んでもよい。 Moreover, a thixotropic agent and / or an activator may be further included.
加えて、表面保護材剤、仮止め接着性を向上させる成分、熱可塑性樹脂の群から選択される少なくとも１種をさらに含んでもよい。 In addition, it may further include at least one selected from the group consisting of a surface protective agent, a component for improving the temporary fixing adhesive, and a thermoplastic resin.
本発明のはんだペーストは、前記はんだ用フラックスを５質量％以上２０質量％未満と、ビスマス、亜鉛、銀、アルミニウム、鉛および錫の群から選択される少なくとも２種を含む合金からなる、はんだ合金粉末を８０質量％以上９５質量％未満含有することを特徴とする。 The solder paste of the present invention comprises a solder alloy comprising an alloy containing 5% by mass or more and less than 20% by mass of the solder flux and at least two selected from the group consisting of bismuth, zinc, silver, aluminum, lead and tin. The powder is characterized by containing 80% by mass or more and less than 95% by mass.
本発明によれば、はんだ合金粉末と混合し、はんだペーストを形成した際に、粘度や反応性などの経時的な変化が少なく、かつ、接合時におけるマイグレーションの発生およびフラックス残渣の発生を抑制することが可能な無洗浄型のはんだ用フラックスを提供することができる。また、このはんだ用フラックスとはんだ合金粉末を混合することにより、長期間保管した場合であっても、粘度や反応性などの経時的な変化が少なく、接合時におけるマイグレーションの発生が少なく、かつ、フラックス残渣もほとんど生じない、はんだペーストを提供することができる。このため、本発明の工業的意義はきわめて大きい。 According to the present invention, when mixed with solder alloy powder to form a solder paste, there is little change over time in viscosity, reactivity, etc., and the occurrence of migration and flux residue during bonding is suppressed. It is possible to provide a non-cleaning type soldering flux. Also, by mixing this soldering flux and solder alloy powder, even when stored for a long time, there is little change over time such as viscosity and reactivity, less occurrence of migration during bonding, and It is possible to provide a solder paste that hardly generates a flux residue. For this reason, the industrial significance of the present invention is extremely large.
本発明者らは、上述した問題に鑑みて、無洗浄型はんだ用フラックスについて鋭意研究を重ねた。その結果、無洗浄型はんだ用フラックスにおいて、フラックス残渣の発生には、フラックス主成分の軟化点および酸価が大きく関係していることを突き止めた。本発明者らは、この点についてさらに研究を重ねた結果、フラックス主成分として、ロジン、変性ロジン、アビエチン酸および変性アビエチン酸の群から選択され、軟化点および酸価が特定の範囲にあるものを用いることで、濡れ性を含むはんだ付け性を犠牲にすることなく、フラックス残渣を大幅に低減することができるとの知見を得た。 In view of the above-described problems, the present inventors have made extensive studies on non-cleaning solder flux. As a result, it was found that in the non-cleaning type solder flux, the generation of flux residue is greatly related to the softening point and acid value of the flux main component. As a result of further research on this point, the present inventors have selected from the group of rosin, modified rosin, abietic acid and modified abietic acid as the main component of the flux, and the softening point and acid value are in a specific range. As a result, it was found that flux residue can be significantly reduced without sacrificing solderability including wettability.
また、本発明者らは、はんだペーストの経時的な変化や接合時におけるマイグレーションを防止するためには、はんだ用フラックスに、アセチレンアルコール系化合物とリン酸エステルを同時に添加することを試みた。しかしながら、このようにして得られたはんだ用フラックスは、粘度や反応性の経時的な変化を十分に抑制することができず、所望の保存安定性を得ることができなかった。本発明者らは、この点についても、さらに研究を重ねた結果、はんだ合成粉末に還元性を付与するにより、はんだペーストの経時的な変化を抑制し、かつ、接合時におけるマイグレーションの発生を安定して防止することが可能であるとの知見を得た。本発明は、これらの知見に基づき完成されたものである。 In addition, the present inventors tried to simultaneously add an acetylene alcohol-based compound and a phosphate ester to the soldering flux in order to prevent the solder paste from changing with time and migration during bonding. However, the solder flux thus obtained cannot sufficiently suppress changes in viscosity and reactivity over time, and cannot achieve desired storage stability. As a result of further research on this point, the present inventors have suppressed reductive properties of the solder synthetic powder, thereby suppressing the change of the solder paste with time and stabilizing the occurrence of migration during bonding. And obtained knowledge that it can be prevented. The present invention has been completed based on these findings.
以下、本発明について、「１．はんだ用フラックス」と、「２．はんだペースト」に分けて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described by dividing it into “1. solder flux” and “2. solder paste”.
１．はんだ用フラックス
本発明のはんだ用フラックスは、フラックス主成分を３５質量％以上７０質量％未満、アセチレンアルコール系化合物を１質量％以上１５質量％未満、および、リン酸エステルを１質量％以上１５質量％未満含有することを特徴とする。また、フラックス主成分として、ロジン、変性ロジン、アビエチン酸および変性アビエチン酸の群から選択される少なくとも１種であり、軟化点が７０℃〜１７０℃であり、かつ、酸価が１００ｍｇＫＯＨ／ｇ〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇであるものを使用することを特徴とする。
1. Soldering flux The soldering flux of the present invention has a flux main component of 35% by mass to less than 70% by mass, an acetylene alcohol-based compound of 1% by mass to less than 15% by mass, and a phosphate ester of 1% by mass to 15% by mass. It is characterized by containing less than%. Further, the flux main component is at least one selected from the group consisting of rosin, modified rosin, abietic acid and modified abietic acid, the softening point is 70 ° C to 170 ° C, and the acid value is 100 mgKOH / g to What is characterized by using what is 200 mgKOH / g.
このようなはんだ用フラックスを用いたはんだペーストは、経時的な変化が少なく、かつ、接合時におけるマイグレーションの発生やフラックス残渣の発生を大幅に抑制することができる。 A solder paste using such a soldering flux has little change over time, and can greatly suppress the occurrence of migration and the occurrence of flux residues during bonding.
（１）構成成分
はじめに、本発明のはんだ用フラックスの構成成分である、フラックス主成分、アセチレンアルコール系化合物およびリン酸エステルなどについて説明する。
(1) Constituent Component First, the main component of the flux, the acetylene alcohol compound and the phosphate ester, which are constituent components of the solder flux of the present invention, will be described.
（フラックス主成分）
本発明のはんだ用フラックスにおいては、フラックス主成分として、ロジン、変性ロジン、ロジンの主成分であるアビエチン酸、および、これを変性した変性アビエチン酸からなる群から選択される少なくとも１種を使用する。これは、ロジン、変性ロジン、アビエチン酸および変性アビエチン酸はその骨格にカルボン酸を含んでおり、このカルボキシル基が、はんだ合金粉末の表面に形成された酸化物と反応することで、酸化被膜を除去することができるからである。
(Flux main component)
In the solder flux of the present invention, at least one selected from the group consisting of rosin, modified rosin, abietic acid which is the main component of rosin, and modified abietic acid obtained by modifying this is used as the flux main component. . This is because rosin, modified rosin, abietic acid and modified abietic acid contain a carboxylic acid in their skeleton, and this carboxyl group reacts with an oxide formed on the surface of the solder alloy powder to form an oxide film. This is because it can be removed.
ただし、これらのフラックス主成分は、軟化点が７０℃〜１７０℃、好ましくは７５℃〜１６５℃、より好ましくは８０℃〜１６０℃、かつ、酸価が１００ｍｇＫＯＨ／ｇ〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇ、好ましくは１００ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１８０ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ましくは１３０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１７０ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲にあることが必要とされる。フラックス主成分として、軟化点および酸価がこのような範囲にあるものを使用することにより、濡れ性などのはんだ付け性を犠牲にすることなく、フラックス残渣の発生量を抑制することが可能となる。また、発生した微量のフラックスについては、絶縁被膜として有効に利用することが可能となる。これに対して、軟化点が７０℃未満または酸価が１００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満では、接合時にはんだ粉末の表面に形成された酸化被膜を除去しきれない場合がある。一方、軟化点が１７０℃を超えると、または、酸価が２００ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、はんだ粉末とフラックス主成分との反応により、はんだペーストの粘度を含めた特性が経時的に劣化する場合がある。なお、酸価とは、フラックス主成分１ｇ中に含まれる遊離脂肪酸を中和するのに要する水酸化カリウム（ＫＯＨ）の質量（ｍｇ）を意味し、はんだ付用フラックス試験方法（ＪＩＳ Ｚ ３１９７）に基づき、求めることができる。 However, these flux main components have a softening point of 70 ° C to 170 ° C, preferably 75 ° C to 165 ° C, more preferably 80 ° C to 160 ° C, and an acid value of 100 mgKOH / g to 200 mgKOH / g, preferably It is required to be in the range of 100 mg KOH / g to 180 mg KOH / g, more preferably 130 mg KOH / g to 170 mg KOH / g. By using a flux main component having a softening point and an acid value in such a range, it is possible to suppress the amount of flux residue generated without sacrificing solderability such as wettability. Become. Further, the generated minute amount of flux can be effectively used as an insulating film. On the other hand, if the softening point is less than 70 ° C. or the acid value is less than 100 mgKOH / g, the oxide film formed on the surface of the solder powder at the time of joining may not be completely removed. On the other hand, when the softening point exceeds 170 ° C. or the acid value exceeds 200 mgKOH / g, the characteristics including the viscosity of the solder paste may deteriorate over time due to the reaction between the solder powder and the main flux component. is there. In addition, an acid value means the mass (mg) of potassium hydroxide (KOH) required for neutralizing the free fatty acid contained in 1 g of flux main components, and the flux test method for soldering (JIS Z 3197). Based on the above.
このようなフラックスとしては、具体的には、天然ロジン（軟化点：７６℃〜８５℃、酸価：１６７ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１７５ｍｇＫＯＨ／ｇ）、重合ロジン（軟化点：９６℃〜９９℃、酸価：１５９ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１６３ｍｇＫＯＨ／ｇ）、水素添加ロジン（軟化点：７４℃〜７５℃、酸価：１６０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１７０ｍｇＫＯＨ／ｇ）、アビエチン酸（軟化点：１２９℃〜１３７℃、酸価：１７９ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１８２ｍｇＫＯＨ／ｇ）、ジヒドロアビエチン酸（軟化点：１５０℃〜１５５℃、酸価：１５４ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１５８ｍｇＫＯＨ／ｇ）、デヒドロアビエチン酸（軟化点：１６０℃〜１６８℃、酸価：１７４ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１７８ｍｇＫＯＨ／ｇ）などを挙げることができる。 Specifically, as such a flux, natural rosin (softening point: 76 ° C. to 85 ° C., acid value: 167 mg KOH / g to 175 mg KOH / g), polymerized rosin (softening point: 96 ° C. to 99 ° C., acid value) 159 mg KOH / g to 163 mg KOH / g), hydrogenated rosin (softening point: 74 ° C. to 75 ° C., acid value: 160 mg KOH / g to 170 mg KOH / g), abietic acid (softening point: 129 ° C. to 137 ° C., acid value: 179 mg KOH / g to 182 mg KOH / g), dihydroabietic acid (softening point: 150 ° C. to 155 ° C., acid value: 154 mg KOH / g to 158 mg KOH / g), dehydroabietic acid (softening point: 160 ° C. to 168 ° C., acid value: 174 mg KOH / g to 178 mg KOH / g).
フラックス主成分の含有量は、３５質量％以上７０質量％未満、好ましくは３５質量％以上６０質量％以下、より好ましくは３５質量％以上５０質量％以下とすることが必要である。フラックス主成分の含有量が３５質量％未満では、得られるはんだペーストの活性が不足し、電子部品および配線基板の間の導電性を十分に確保することができない場合がある。一方、フラックス主成分の含有量が７０質量％以上になると、フラックスとして溶解させることが困難となり、接合時に生じるフラックス残渣が増加し、母材や導体が腐食するおそれがある。 The content of the flux main component needs to be 35 mass% or more and less than 70 mass%, preferably 35 mass% or more and 60 mass% or less, more preferably 35 mass% or more and 50 mass% or less. If the content of the flux main component is less than 35% by mass, the activity of the obtained solder paste is insufficient, and the conductivity between the electronic component and the wiring board may not be sufficiently ensured. On the other hand, when the content of the flux main component is 70% by mass or more, it is difficult to dissolve the flux as a flux, the flux residue generated at the time of joining increases, and the base material and the conductor may be corroded.
（アセチレンアルコール系化合物）
アセチレンアルコール系化合物は、アセチレン結合（炭素−炭素間三重結合）に隣接する炭素に水酸基が結合した構造を有する。このような構造を有するアセチレンアルコール系化合物は、アセチレン結合周辺の電子密度が高く、かつ、極性の大きい水酸基が存在するため、はんだペースト中において、はんだ合金粉末の表面に強く吸着する。この結果、はんだ合金粉末とフラックスの構成成分との反応が抑制され、粘度や反応性などの経時的な変化が少ないはんだペーストを形成することが可能となる。
(Acetylene alcohol compound)
The acetylene alcohol-based compound has a structure in which a hydroxyl group is bonded to carbon adjacent to an acetylene bond (carbon-carbon triple bond). Since the acetylene alcohol compound having such a structure has a high electron density around the acetylene bond and a highly polar hydroxyl group, it strongly adsorbs to the surface of the solder alloy powder in the solder paste. As a result, the reaction between the solder alloy powder and the constituent components of the flux is suppressed, and it becomes possible to form a solder paste with little change over time in viscosity and reactivity.
このようなアセチレンアルコール系化合物としては、特に制限されることなく、第一級アセチレンアルコール、第二級アセチレンアルコールおよび第三級アセチレンアルコールの群から選択される少なくとも１種を用いることができる。 Such an acetylene alcohol-based compound is not particularly limited, and at least one selected from the group of primary acetylene alcohol, secondary acetylene alcohol and tertiary acetylene alcohol can be used.
第一級アセチレンアルコールとしては、たとえば、２−ブチン−１，４−ジオール、２−ブチン−１−オール、２−デシン−１−オール、４−ジエチルアミノ−２−ヘブチン−１−オール、２，４−ヘキサジイン−１，６−ジオール、２−ヘキシン−１−オール、２−ペンチン−１−オール、３−フェニル−２−プロピン−１−オール、２−プロピン−１−オール、１−ヘプチン−１−オールなどを好適に用いることができる。 Examples of the primary acetylene alcohol include 2-butyne-1,4-diol, 2-butyn-1-ol, 2-decyn-1-ol, 4-diethylamino-2-hebutin-1-ol, 2, 4-hexadiyne-1,6-diol, 2-hexyn-1-ol, 2-pentyn-1-ol, 3-phenyl-2-propyn-1-ol, 2-propyn-1-ol, 1-heptin- 1-ol and the like can be preferably used.
第二級アセチレンアルコールとしては、たとえば、３−ブチン−２−オール、３−ヘキシン−２，５−ジオール、１−ヘキシン−３−オール、５−メチル−１−ヘキシン−３−オール、１−オクチン−３−オール、１−ペンチン−３−オール、２，２，８，８−テトラメチル−３，６−ノナジイン−５−オール、４−エチル−１−オクチン−３−オール、１，１，３−トリフェニル−２−プロピン−１−オール、１−フェニル−２−プロピン−１−オールなどを好適に用いることができる。 Examples of the secondary acetylene alcohol include 3-butyn-2-ol, 3-hexyne-2,5-diol, 1-hexyn-3-ol, 5-methyl-1-hexyn-3-ol, 1- Octyn-3-ol, 1-pentyn-3-ol, 2,2,8,8-tetramethyl-3,6-nonadiin-5-ol, 4-ethyl-1-octin-3-ol, 1,1 , 3-triphenyl-2-propyn-1-ol, 1-phenyl-2-propyne-1-ol, and the like can be preferably used.
第三級アセチレンアルコールとしては、たとえば、２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジオール、３，６−ジメチル−１−ヘプチン−３−オール、２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジオール、３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、３，４−ジメチル−１−ペンチン−３−オール、３−エチル−１−ヘプチン−３−オール、３−エチル−１−ペンチン−３−オール、１−エチニル−１−シクロヘキサノール、２−メチル−３−ブチン−２−オール、３−メチル−１−ペンテン−４−イン−３−オール、３−メチル−１−ペンチン−３−オール、２−メチル−４−フェニル−３−ブチン−２−オール、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、１，１−ジフェニル−２−プロピン−１−オールなどを好適に用いることができる。 Examples of the tertiary acetylene alcohol include 2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol, 3,6-dimethyl-1-heptin-3-ol, and 2,5-dimethyl-3-hexyne- 2,5-diol, 3,5-dimethyl-1-hexyn-3-ol, 3,6-dimethyl-4-octyne-3,6-diol, 3,4-dimethyl-1-pentyn-3-ol, 3-ethyl-1-heptin-3-ol, 3-ethyl-1-pentyn-3-ol, 1-ethynyl-1-cyclohexanol, 2-methyl-3-butyn-2-ol, 3-methyl-1 -Penten-4-in-3-ol, 3-methyl-1-pentyn-3-ol, 2-methyl-4-phenyl-3-butyn-2-ol, 2,4,7,9-tetramethyl- 5-decyne-4,7-di Lumpur, 1,1-diphenyl-2-propyn-1-like can be suitably used in all.
アセチレンアルコール系化合物の含有量は、１質量％以上１５質量％未満、好ましくは１質量％以上１０質量％以下、より好ましくは１質量％以上７質量％以下とすることが必要である。アセチレンアルコール系化合物の含有量が１質量％未満では、このはんだ用フラックスを使用したはんだペーストにおける粘度や反応性の経時的な変化を十分に抑制することができない。一方、アセチレンアルコール系化合物の含有量が１５質量％以上では、他のフラックス成分の含有量が減少し、ダレによる印刷不良、濡れ性の不足によるはんだ付け性の低下、はんだボールの発生などの問題が生じるおそれがある。 The content of the acetylene alcohol compound needs to be 1% by mass or more and less than 15% by mass, preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 7% by mass or less. When the content of the acetylene alcohol compound is less than 1% by mass, it is not possible to sufficiently suppress the change in the viscosity and reactivity with time in the solder paste using the solder flux. On the other hand, if the content of the acetylene alcohol compound is 15% by mass or more, the content of other flux components decreases, causing problems such as poor printing due to sagging, poor solderability due to insufficient wettability, and generation of solder balls. May occur.
（リン酸エステル）
リン酸エステルは、有機リン化合物のうち、リン酸とアルコールとが脱水縮合したエステルであり、リン酸に結合する３つの水素の一部または全部が有機基で置換された構造を有する。このような構造を有するリン酸エステルは、はんだ合金粉末の表面に吸着し、疎水性の被膜を形成する。このため、はんだ付け部が高湿環境下に置かれた場合であっても、直流電圧がかかる電極間に水滴が付着することが防止され、マイグレーションの発生が抑制されることとなる。
(Phosphate ester)
The phosphoric ester is an ester obtained by dehydrating and condensing phosphoric acid and alcohol among the organic phosphorus compounds, and has a structure in which part or all of three hydrogens bonded to phosphoric acid are substituted with an organic group. The phosphate ester having such a structure is adsorbed on the surface of the solder alloy powder and forms a hydrophobic film. For this reason, even when the soldering part is placed in a high humidity environment, water droplets are prevented from adhering between electrodes to which a direct current voltage is applied, and the occurrence of migration is suppressed.
このようなリン酸エステルとしては、はんだ合金末とはんだ用フラックスとの反応性を抑制する観点から、下記化学式（１）で表されるような、ＯＨ基を１つ以上備えるものを用いることが好ましい。ただし、下記化学式（１）中、Ｒ1およびＲ2は、炭素数が１２〜２２のアルキル基を表す。 As such a phosphoric ester, one having at least one OH group represented by the following chemical formula (1) is used from the viewpoint of suppressing the reactivity between the solder alloy powder and the solder flux. preferable. However, in the following chemical formula (1), R 1 and R 2 represent an alkyl group having 12 to 22 carbon atoms.
具体的には、エチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、ジブチルピロホスフェート、ブトキシエチルアシッドホスフェート、２−エチルヘキシルアシッドホスフェート、イソトリデシルアシッドホスフェート、オレイルアシッドホスフェート、テトラコシルアシッドホスフェート、エチレングリコールアシッドホスフェート、２−ヒドロキシエチルメタクリレートアシッドホスフェート、ジブチルホスフェート、ビス（２−エチルヘキシル）ホスフェート、アレンドロン酸の群から選択される少なくとも１種を用いることが好ましい。 Specifically, ethyl acid phosphate, butyl acid phosphate, dibutyl pyrophosphate, butoxyethyl acid phosphate, 2-ethylhexyl acid phosphate, isotridecyl acid phosphate, oleyl acid phosphate, tetracosyl acid phosphate, ethylene glycol acid phosphate, 2 It is preferable to use at least one selected from the group consisting of -hydroxyethyl methacrylate acid phosphate, dibutyl phosphate, bis (2-ethylhexyl) phosphate, and alendronic acid.
リン酸エステルの含有量は、１質量％以上１５質量％未満、好ましくは１質量％以上１０質量％以下、より好ましくは１質量％以上７質量％以下とすることが必要である。リン酸エステルの含有量が１質量％未満では、このはんだ用フラックスを使用したはんだペーストにおいてマイグレーションを十分に抑制することができない場合がある。一方、リン酸エステルの含有量が１５質量％以上では、フラックス残渣が液状化したり、他のフラックス成分の含有量が減少し、ダレによる印刷不良、濡れ性の不足によるはんだ付け性の低下、はんだボールの発生などの問題が生じるおそれがある。 The content of the phosphate ester is required to be 1% by mass or more and less than 15% by mass, preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 7% by mass or less. If the phosphate ester content is less than 1% by mass, migration may not be sufficiently suppressed in the solder paste using the solder flux. On the other hand, if the phosphate ester content is 15% by mass or more, the flux residue will be liquefied or the content of other flux components will decrease, resulting in poor printing due to sagging, poor solderability due to insufficient wettability, solder Problems such as the generation of balls may occur.
（有機溶剤）
本発明のはんだ用フラックスにおいては、フラックスのペースト化を容易にするため、有機溶剤を添加することができる。このような有機溶剤は、特に制限されることなく、公知のものを使用することができる。ただし、はんだ用フラックスとはんだ合金粉末とを混合することにより得られるはんだペーストを、はんだ接合時に融解した場合に、好適な粘度に調整可能な高沸点溶剤、具体的には、沸点が２００℃〜３００℃、好ましくは２２０℃〜３００℃、より好ましくは２３０℃〜３００℃の範囲にある有機溶剤を使用することが好ましい。
(Organic solvent)
In the solder flux of the present invention, an organic solvent can be added in order to facilitate the paste of the flux. Such an organic solvent is not particularly limited, and a known one can be used. However, when the solder paste obtained by mixing the soldering flux and the solder alloy powder is melted at the time of soldering, a high boiling point solvent that can be adjusted to a suitable viscosity, specifically, a boiling point of 200 ° C. to It is preferable to use an organic solvent in the range of 300 ° C, preferably 220 ° C to 300 ° C, more preferably 230 ° C to 300 ° C.
このような有機溶剤としては、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル（沸点：２６１℃〜２６５℃）やジエチレングリコールモノブチルエーテル（沸点：２３０．４℃）などを挙げることができる。 Examples of such an organic solvent include diethylene glycol monohexyl ether (boiling point: 261 ° C. to 265 ° C.) and diethylene glycol monobutyl ether (boiling point: 230.4 ° C.).
有機溶剤の含有量は、好ましくは５０質量％未満、より好ましくは２０質量％以上５０質量％未満、さらに好ましくは２５質量％以上４５質量％以下とする。有機溶剤の含有量が５０質量％以上では、フラックスを塗布した際にダレなどが発生しやすくなる。 The content of the organic solvent is preferably less than 50% by mass, more preferably 20% by mass or more and less than 50% by mass, and further preferably 25% by mass or more and 45% by mass or less. When the content of the organic solvent is 50% by mass or more, sagging or the like is likely to occur when the flux is applied.
（チクソ剤）
本発明のはんだ用フラックスでは、チクソ性を向上させる観点から、チクソ剤を添加することができる。このようなチクソ剤としては、特に制限されることはなく、硬化ひまし油、密ロウ、カルナバワックス、ステアリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸エチレンビスアミドなどの一般的なものを使用することができる。
(Thixotropic agent)
In the solder flux of the present invention, a thixotropic agent can be added from the viewpoint of improving thixotropy. Such a thixotropic agent is not particularly limited, and common ones such as hardened castor oil, beeswax, carnauba wax, stearamide, hydroxystearic acid ethylenebisamide and the like can be used.
チクソ剤の含有量は、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは１質量％以上７質量％以下とする。チクソ剤の含有量がこのような範囲にあれば、本発明のはんだ用フラックスの特性を確保しつつ、チクソ性を向上させることができる。 The content of the thixotropic agent is preferably 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 7% by mass or less. If the content of the thixotropic agent is within such a range, the thixotropy can be improved while ensuring the properties of the solder flux of the present invention.
（活性剤）
本発明のはんだ用フラックスでは、使用時に十分な活性力を確保するため、活性剤を添加することもできる。このような活性剤としては、特に制限されることなく、アミンのハロゲン化水素酸塩、アジピン酸、ステアリン酸、安息香酸などの有機酸類、へキシルアミン、ジオクチルアミン、トリエチルアミンなどの有機アミン類といった一般的なものを使用することができる。
(Active agent)
In the solder flux of the present invention, an activator can be added in order to ensure a sufficient activation force during use. Examples of such activators include, but are not limited to, amine hydrohalides, organic acids such as adipic acid, stearic acid, and benzoic acid, and organic amines such as hexylamine, dioctylamine, and triethylamine. Can be used.
活性剤の含有量は、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは１質量％以上７質量％以下とする。活性剤の含有量がこのような範囲にあれば、本発明のはんだ用フラックスの特性を確保しつつ、接合時に、十分な活性力を得ることができる。 The content of the activator is preferably 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 7% by mass or less. If the content of the activator is within such a range, sufficient active force can be obtained at the time of joining while ensuring the characteristics of the solder flux of the present invention.
（他の添加剤）
本発明のはんだ用フラックスには、上述した成分のほかに、必要に応じて、表面保護剤や仮止め接着性を向上させる成分を添加することができる。具体的には、表面保護剤としては、シランカップリング剤、界面活性剤を、仮止め接着性を向上させる成分としては、リン酸系（メタ）アクリルモノマー、トリアジンジチオール系モノマーを添加することができる。
(Other additives)
In addition to the above-described components, the solder flux of the present invention may contain a surface protective agent or a component that improves the temporary fixing adhesiveness, if necessary. Specifically, silane coupling agents and surfactants can be added as surface protecting agents, and phosphoric acid-based (meth) acrylic monomers and triazine dithiol-based monomers can be added as components for improving temporary adhesion. it can.
また、本発明のはんだ用フラックスでは、ヒートサイクルでの耐割れ性を向上させる観点から、ロジン成分に添加または一部代替する材料として、熱可塑性樹脂を使用することができる。具体的には、ポリアミド、ブタジエン、イソプレン、スチレン、アクリル酸もしくはそのエステル、メタクリル酸もしくはそのエステル、エチレンなどの重合体、または、これらの２種以上からなる共重合体を使用することもできる。 In the solder flux of the present invention, a thermoplastic resin can be used as a material to be added to or partially substituted for the rosin component from the viewpoint of improving crack resistance in heat cycle. Specifically, a polymer such as polyamide, butadiene, isoprene, styrene, acrylic acid or an ester thereof, methacrylic acid or an ester thereof, ethylene, or a copolymer composed of two or more of these may be used.
これらの添加剤の含有量は、合計で、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは１質量％以上７質量％以下とする。他の添加剤の含有量がこのような範囲にあれば、本発明のはんだ用フラックスの特性を確保しつつ、仮止め接着性や耐割れ性などを向上させることが可能となる。 The total content of these additives is preferably 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 7% by mass or less. If the content of the other additives is within such a range, it is possible to improve the temporary fixing adhesiveness and crack resistance while securing the properties of the solder flux of the present invention.
（２）はんだ用フラックスの製造方法
次に、本発明のはんだ用フラックスの製造方法について説明をする。
(2) Method for Producing Solder Flux Next, a method for producing a solder flux of the present invention will be described.
本発明のはんだ用フラックスは、各構成成分を、上述した含有量となるように秤量し、均一に混合することにより得ることができる。この混合手段は、特に制限されることはないが、自公転ミキサ、ホモジナイザ、ヘイシェルミキサなどを用いて混合することが好ましい。なお、構成成分を均一に混合する観点から、最初に固体成分のみを混合した後、有機溶剤を加えて、さらに混合することが好ましい。 The solder flux of the present invention can be obtained by weighing each constituent component so as to have the above-described content and mixing them uniformly. The mixing means is not particularly limited, but is preferably mixed using a self-revolving mixer, a homogenizer, a Hayshell mixer or the like. In addition, from the viewpoint of uniformly mixing the constituent components, it is preferable to first mix only the solid components and then add an organic solvent and further mix them.
（３）はんだ用フラックスの酸価
本発明では、各構成成分の含有量を上述のように調製することにより、従来の無洗浄型のフラックスにおいて、５０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満とされていたフラックス全体の酸価を、１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満に制御することが好ましく、１１０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下に制御することがより好ましく、１１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下に制御することがさらに好ましい。はんだ用フラックスとしての酸価をこのような範囲に制御することにより、はんだ接合時の濡れ性を向上させることができ、また、フラックス残渣の発生量をより低減することが可能となる。これに対して、はんだ用フラックスとしての酸価が１００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満では、はんだを十分に活性化することができないため、母材に対する濡れ性が不足し、電子部品と配線基板の導電性が損なわれてしまう。一方、はんだ用フラックスとしての酸価が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上では、はんだ粉末とフラックスとの反応を抑制することができず、接合時におけるフラックス残渣の生成長が増加し、母材の腐食などの不具合が生じるおそれがある。また、はんだ合金粉末とフラックスの反応が優先的に進行することにより、母材（被接合材）とはんだ合金粉末との合金化が十分に進行しない場合がある。
(3) Acid value of flux for soldering In the present invention, by adjusting the content of each component as described above, the acid of the whole flux, which has been less than 50 mgKOH / g in the conventional non-cleaning type flux, is prepared. The value is preferably controlled to 100 mgKOH / g or more and less than 200 mgKOH / g, more preferably 110 mgKOH / g to 160 mgKOH / g or less, and still more preferably 110 mgKOH / g or more and 140 mgKOH / g or less. By controlling the acid value as the solder flux in such a range, the wettability at the time of soldering can be improved, and the amount of generated flux residue can be further reduced. On the other hand, if the acid value as the solder flux is less than 100 mgKOH / g, the solder cannot be sufficiently activated, so that the wettability with respect to the base material is insufficient, and the conductivity between the electronic component and the wiring board is impaired. It will be. On the other hand, when the acid value as the solder flux is 200 mgKOH / g or more, the reaction between the solder powder and the flux cannot be suppressed, the generation length of the flux residue at the time of joining increases, and the base material is corroded. May occur. Further, when the reaction between the solder alloy powder and the flux proceeds preferentially, alloying of the base material (material to be joined) and the solder alloy powder may not sufficiently proceed.
２．はんだペースト
次に、本発明のはんだ用フラックスを用いたはんだペーストについて説明する。
2. Next, the solder paste using the solder flux of the present invention will be described.
（１）はんだ合金粉末
本発明のはんだ用フラックスと混合する、はんだ合金粉末としては、ビスマス（Ｂｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉛（Ｐｂ）および錫（Ｓｎ）の群から選択される少なくとも２種を含む合金からなるものを使用することができる。たとえば、Ｐｂ−Ｓｎ系合金はんだ、Ｂｉ−Ｚｎ系合金はんだやＳｎ−Ａｇ系合金はんだなどのＰｂフリーはんだ、または、これらのはんだ合金に、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ａｌなどを添加したものを使用することができる。
(1) Solder alloy powder The solder alloy powder mixed with the solder flux of the present invention includes bismuth (Bi), zinc (Zn), silver (Ag), aluminum (Al), lead (Pb) and tin (Sn). And an alloy comprising at least two kinds selected from the group of (1) can be used. For example, Pb-Sn alloy solder, Pb-free solder such as Bi-Zn alloy solder or Sn-Ag alloy solder, or those added with Cu, Bi, In, Al, etc. to these solder alloys are used. can do.
はんだ合金粉末の平均粒径は、１μｍ〜１００μｍの範囲にあることが好ましく、５０μｍ未満のものがより好ましい。はんだ合金粉末の平均粒径が１μｍ未満では、はんだペースト中で、はんだ合金粉末が凝集する問題が生じるおそれがある。一方、１００μｍを超えると、接合時に被接合材料間に樹脂を含んだ新たな導電層が形成されてしまうため、導電性が低下するおそれがある。なお、本発明において、平均粒径とは、積算値５０％の粒度を意味し、たとえば、ＳＡＬＤ−７０００（株式会社島津製作所）などの粒度分布測定装置により測定することができる。 The average particle size of the solder alloy powder is preferably in the range of 1 μm to 100 μm, more preferably less than 50 μm. When the average particle size of the solder alloy powder is less than 1 μm, there is a possibility that the solder alloy powder aggregates in the solder paste. On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, a new conductive layer containing a resin is formed between the materials to be bonded at the time of bonding, so that the conductivity may be lowered. In the present invention, the average particle size means a particle size having an integrated value of 50%, and can be measured by a particle size distribution measuring device such as SALD-7000 (Shimadzu Corporation).
（２）混合比
本発明のはんだペーストは、５質量％〜２０質量％、好ましくは１０質量％〜１５質量％のはんだ用フラックスと、８０質量％〜９５質量％、好ましくは８５質量％〜９０質量％のはんだ合金粉末とから構成され、はんだ用フラックスとして、本発明のはんだ用フラックスが使用されていることを特徴とする。はんだ用フラックスおよびはんだ合金粉末の混合比をこのような範囲に制御することにより、得られるはんだペーストの接合時における濡れ性を優れたものとすることができる。また、フラックス残渣を、絶縁被膜として利用することができるため、母材の腐食を効果的に防止することができる。
(2) Mixing ratio The solder paste of the present invention has a solder flux of 5 mass% to 20 mass%, preferably 10 mass% to 15 mass%, and 80 mass% to 95 mass%, preferably 85 mass% to 90 mass%. The soldering flux of the present invention is used as a soldering flux. By controlling the mixing ratio of the soldering flux and the solder alloy powder in such a range, the wettability at the time of joining of the obtained solder paste can be made excellent. Moreover, since a flux residue can be utilized as an insulating film, corrosion of the base material can be effectively prevented.
なお、はんだ用フラックスとはんだ合金粉末の混合方法は、特に制限されることなく、公知の方法を採用することができ、たとえば、自公転ミキサ、ホモジナイザ、ヘイシェルミキサなどにより混合することができる。 In addition, the mixing method of the soldering flux and the solder alloy powder is not particularly limited, and a known method can be adopted. For example, the mixing can be performed by a self-revolving mixer, a homogenizer, a Hayshell mixer, or the like.
（３）特性
本発明のはんだペーストは、本発明のはんだ用フラックスを使用しているため、経時的な変化が少なく、長期間の保存安定性に優れる。また、接合時におけるマイグレーションの発生やフラックス残渣の発生を抑制することができる。
(3) Characteristics Since the solder paste of the present invention uses the solder flux of the present invention, there is little change with time and excellent long-term storage stability. In addition, it is possible to suppress the occurrence of migration and the generation of flux residues during bonding.
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
（実施例１〜１７および比較例１〜１３）
はんだ用フラックスとして、表１に記載されるフラックス主成分、アセチレンアルコール系化合物、およびリン酸エステル、その他の構成成分として、有機溶剤、チクソ剤および活性剤を用意した。これらの構成成分の組成比を表２に記載されるように調整し、はんだ用フラックスを得た。
(Examples 1-17 and Comparative Examples 1-13)
As a flux for solder, a flux main component, an acetylene alcohol compound and a phosphate ester described in Table 1 were prepared, and as other components, an organic solvent, a thixotropic agent and an activator were prepared. The composition ratio of these components was adjusted as shown in Table 2 to obtain a solder flux.
これらのはんだ用フラックス１２．５質量％に対して、平均粒径１９μｍ〜２７μｍのＢｉ−Ｚｎ−Ａｌ系合金からなるはんだ合金粉末（三井金属工業株式会社製）を８７．５質量％加え、自公転ミキサ（ＡＲ−２５０、シンキー株式会社製）を用いて１０分間混合し、はんだペーストを得た。 87.5% by mass of a solder alloy powder (Mitsui Metal Industries, Ltd.) made of a Bi—Zn—Al alloy having an average particle diameter of 19 μm to 27 μm is added to 12.5% by mass of the solder flux. Using a revolution mixer (AR-250, manufactured by Shinky Corporation), mixing was performed for 10 minutes to obtain a solder paste.
このようにして得られたはんだペーストの、（ａ）経時的変化、および、（ｂ）耐マイグレーション性を、次のようにして評価した。 The solder paste thus obtained was evaluated for (a) change over time and (b) migration resistance as follows.
（ａ）経時的変化
はんだペーストの経時的変化は、はんだペーストの作製直後の粘度η1と２週間保存した後の粘度η2とを、スパイラル型粘度計（株式会社マルコム製、ＰＣＵ−２０５）を用いて測定し、その変化率α（＝（η2−η1）／η1×１００）を求めることにより評価した。具体的には、変化率αが５％未満であったものを「優（◎）」、５％以上１０％未満であったものを「良（○）」、１０％以上であったものを「不良（×）」として評価した。
(A) Time-dependent change The time-dependent change of the solder paste is determined by measuring the viscosity η 1 immediately after production of the solder paste and the viscosity η 2 after storage for 2 weeks by using a spiral viscometer (PCU-205, manufactured by Malcolm). Was evaluated by determining the rate of change α (= (η 2 −η 1 ) / η 1 × 100). Specifically, the rate of change α is less than 5% is “excellent (◎)”, 5% or more and less than 10% is “good (◯)”, and 10% or more. Evaluated as “bad (×)”.
（ｂ）耐マイグレーション性
はんだペーストの耐マイグレーション性を評価するため、はんだペーストを０．５ｍｍピッチで形成した電極に印刷した後、これを、同様に０．５ｍｍピッチのリードを有した基板に載置し、リフロー炉を用いたはんだ接合を行った。このようにしてはんだ接合された電極間にイオン交換水を滴下し、リード間に８Ｖの電圧を印加する加速劣化試験を行った。この際、はんだ接合部を、実体顕微鏡（ＺＥＩＳＳ製、Ｓｔｅｍｉ ＤＶ４）を用いて観察し、加速劣化試験を開始してから、マイグレーションが発生するまでの時間を計測した。
(B) Migration resistance In order to evaluate the migration resistance of the solder paste, the solder paste is printed on an electrode formed with a pitch of 0.5 mm, and then this is mounted on a substrate having leads with a pitch of 0.5 mm. And soldering using a reflow furnace. Ion exchange water was dropped between the electrodes thus soldered, and an accelerated deterioration test was performed in which a voltage of 8 V was applied between the leads. At this time, the solder joints were observed using a stereomicroscope (Zeiss, Stemi DV4), and the time from the start of the accelerated deterioration test to the occurrence of migration was measured.
（総合評価）
表１〜表３より、本発明の技術的範囲に属するはんだペーストを用いた実施例１〜１７は、いずれも粘度変化率αが１０％未満であり、耐マイグレーション性に優れ、かつ、フラックス残渣および腐食の発生がきわめて少ないことが確認される。また、これらのはんだペーストは、はんだ付用フラックス試験方法（ＪＩＳ Ｚ ３１９７）により測定される酸価が、いずれも１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２００ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲にあることが確認される。
(Comprehensive evaluation)
From Tables 1 to 3, Examples 1 to 17 using the solder paste belonging to the technical scope of the present invention all have a viscosity change rate α of less than 10%, excellent migration resistance, and flux residues. And the occurrence of corrosion is very low. Further, it is confirmed that these solder pastes each have an acid value measured by a soldering flux test method (JIS Z 3197) in the range of 100 mgKOH / g to 200 mgKOH / g.
これに対して、アセチレンアルコール系化合物およびリン酸エステルのいずれも含まない、はんだ用ペーストを用いた比較例１〜６では、粘度変化率αが１０％以上で、加速劣化試験開始後９０秒〜１８０秒でマイグレーションが発生していることが確認される。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 6 using the solder paste, which does not include any of the acetylene alcohol compound and the phosphate ester, the viscosity change rate α is 10% or more and 90 seconds after the start of the accelerated deterioration test. It is confirmed that migration has occurred in 180 seconds.
また、アセチレンアルコール系化合物を含むが、リン酸エステルを含まない、はんだ用ペーストを用いた比較例７〜１０では、粘度変化率αは１０％未満であったが、加速劣化試験開始後１２０秒〜１８０秒でマイグレーションが発生していることが確認される。 Further, in Comparative Examples 7 to 10 using a solder paste that contains an acetylene alcohol compound but does not contain a phosphate ester, the viscosity change rate α was less than 10%, but 120 seconds after the start of the accelerated deterioration test It is confirmed that migration has occurred in ~ 180 seconds.
さらに、アセチレンアルコール系化合物は含まないが、リン酸エステルを含む比較例１１〜１３のはんだ用ペーストを用いた比較例１１〜１３では、耐マグレーション性は良好であるものの、粘度変化率αは１０％以上であり、経時的な変化が大きいことが確認される。 Further, in Comparative Examples 11 to 13 using the solder pastes of Comparative Examples 11 to 13 containing a phosphate ester, which does not include an acetylene alcohol-based compound, although the magnation resistance is good, the viscosity change rate α is It is 10% or more, and it is confirmed that the change over time is large.
Claims (8)
前記フラックス主成分は、ロジン、変性ロジン、アビエチン酸および変性アビエチン酸の群から選択される少なくとも１種であり、軟化点が７０℃〜１７０℃であり、かつ、酸価が１００ｍｇＫＯＨ／ｇ〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇである、
はんだ用フラックス。 Containing 35 mass% or more and less than 70 mass% of flux main component, 1 mass% or more and less than 15 mass% of acetylene alcohol-based compound, and 1 mass% or more and less than 15 mass% of phosphate ester,
The flux main component is at least one selected from the group of rosin, modified rosin, abietic acid and modified abietic acid, has a softening point of 70 ° C to 170 ° C, and an acid value of 100 mgKOH / g to 200 mgKOH. / G,
Solder flux.
It consists of an alloy containing at least two selected from the group consisting of bismuth, zinc, silver, aluminum, lead, and tin, and the solder flux according to claim 1. Solder paste containing 80% by mass or more and less than 95% by mass of solder alloy powder.
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