JP6402213B2 - Solder composition and electronic substrate - Google Patents
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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。
一方で、電子機器の機能の多様化により、大型の電子部品が電子基板に搭載されるようになっている。また、大型の電子部品の中には、電極端子の面積が広い電子部品（例えば、パワートランジスタ）がある。このような電子部品では、はんだ組成物の印刷面積が広いため、大きな径のボイドが発生しやすい傾向にある。
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.
On the other hand, with the diversification of functions of electronic devices, large electronic components are being mounted on electronic substrates. Further, among large electronic components, there are electronic components (for example, power transistors) having a large area of electrode terminals. In such an electronic component, since the printing area of the solder composition is wide, a void having a large diameter tends to be generated.
はんだ組成物において、大きな径のボイドを低減するために、イソボルニルシクロヘキサノールのような高沸点で高粘度の溶剤を用いることが検討されている。しかしながら、このように高沸点で高粘度の溶剤を用いても、パワートランジスタのような電極端子の面積が広い電子部品に対しては、大きな径のボイドを低減する効果がないことが分かった。 In order to reduce voids having a large diameter in a solder composition, it has been studied to use a solvent having a high boiling point and a high viscosity such as isobornylcyclohexanol. However, it has been found that the use of a solvent having a high boiling point and a high viscosity as described above does not have an effect of reducing a large-diameter void for an electronic component having a large electrode terminal area such as a power transistor.
そこで、本発明は、はんだ組成物の印刷面積が広い場合でも、大きな径のボイドを十分に抑制でき、しかも十分な印刷性を有するはんだ組成物、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。 Accordingly, the present invention provides a solder composition that can sufficiently suppress voids having a large diameter even when the printing area of the solder composition is wide, and that has sufficient printability, and an electronic substrate using the same. Objective.
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、パワートランジスタを接合するために用いるはんだ組成物であって、（Ａ）ロジン系樹脂、（Ｂ）活性剤、（Ｃ）溶剤および（Ｄ）チクソ剤を含有するフラックス組成物と、（Ｅ）はんだ粉末とを含有し、前記（Ｃ）溶剤が、（Ｃ１）イソボルニルシクロヘキサノール、（Ｃ２）２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２２０℃以上２４５℃以下である溶剤、および、（Ｃ３）２０℃における粘度が１５ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２５５℃以上３００℃以下である溶剤を含有し、前記（Ｃ２）成分が、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、およびエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテルからなる群から選択される少なくとも１種であり、前記（Ｃ３）成分が、ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル、ベンジルグリコール、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、およびテトラエチレングリコールジメチルエーテ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 is a solder composition used for joining power transistors, and includes (A) a rosin resin, (B) an activator, (C) a solvent, and (D) a thixotropic agent. The composition contains (E) solder powder, the (C) solvent is (C1) isobornylcyclohexanol , ( C2) has a viscosity at 20 ° C. of 10 mPa · s or less, and has a boiling point of 220 ° C. And a solvent having a viscosity at 20 ° C. of 15 mPa · s or less and a boiling point of 255 ° C. or more and 300 ° C. or less, and the component (C2) is tripropylene Selected from the group consisting of glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol mono 2-ethylhexyl ether It is at least one, the (C3) component, characterized in that at least one member selected from the group consisting of diethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, benzyl glycol, diethylene glycol monohexyl ether and tetraethylene glycol dimethyl ether, Is.
本発明のはんだ組成物においては、前記（Ａ）成分の配合量が、前記フラックス組成物１００質量％に対して、２５質量％以上６０質量％以下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）成分の前記（Ｃ１）成分に対する質量比（（Ｃ２）／（Ｃ１））が、１／２以上１以下であり、前記（Ｃ３）成分の前記（Ｃ１）成分に対する質量比（（Ｃ３）／（Ｃ１））が、１以上２以下であることが好ましい。
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 this invention, it is preferable that the compounding quantity of the said (A) component is 25 mass% or more and 60 mass% or less with respect to 100 mass% of said flux compositions.
In the solder composition of the present invention, the mass ratio ((C2) / (C1)) of the component (C2) to the component (C1) is ½ or more and 1 or less, and the component (C3) is the component (C3). The mass ratio ((C3) / (C1)) to the component (C1) is preferably 1 or more and 2 or less.
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、はんだ組成物の印刷面積が広い場合でも、大きな径のボイドを十分に抑制でき、しかも十分な印刷性を有す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）イソボルニルシクロヘキサノールを用いている。この（Ｃ１）成分は、高沸点であるため、はんだが溶融する前にほとんど揮発しない。そのため、溶剤の気化によるボイドの発生を抑制できる。また、（Ｃ１）成分は、高粘度であるため、加熱した際にはんだ組成物が流れてしまう現象（加熱ダレ）も抑制できる。また、（Ｃ１）成分を含有するはんだ組成物は、はんだ溶融時にもある程度の流動性を有しているため、はんだ組成物中の気体が徐々に集まりながら外部に放出できる。しかし、はんだ組成物の印刷面積が広い場合には、はんだ組成物の流動性が足りないために、はんだ溶融時に気体を外部に放出しきれずに、大きな径のボイドとして残ってしまう。このようなメカニズムにより、はんだ組成物の印刷面積が広い場合、（Ｃ１）成分を含有するはんだ組成物では、大きな径のボイドが発生してしまうものと本発明者らは推察する。
そして、本発明のはんだ組成物においては、（Ｃ）溶剤として、（Ｃ１）成分の他に、（Ｃ２）２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２２０℃以上２４５℃以下である溶剤を併用している。この（Ｃ２）成分は、低粘度であるため、プリヒート時のはんだ組成物の流動性を向上でき、はんだ組成物中の気体を除去しやすくなる。また、（Ｃ２）成分は、比較的に低沸点であるため、はんだが溶融する前にも揮発して気体となってしまうが、この気体が、はんだ組成物中の気体を外部に押し出す作用がある。結果として、はんだ組成物の印刷面積が広い場合には、（Ｃ１）成分および（Ｃ２）成分の組み合わせにより、大きな径のボイドを十分に抑制できる。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, even when the printing area of the solder composition is large, it is not necessarily clear why the large-diameter voids can be sufficiently suppressed and sufficient printability is obtained. Guesses as follows.
That is, in the solder composition of the present invention, (C1) isobornylcyclohexanol is used as the (C) solvent. Since the component (C1) has a high boiling point, it hardly volatilizes before the solder melts. Therefore, generation | occurrence | production of the void by vaporization of a solvent can be suppressed. Moreover, since the component (C1) has a high viscosity, a phenomenon (heating sag) in which the solder composition flows when heated can be suppressed. Further, since the solder composition containing the component (C1) has a certain degree of fluidity even when the solder is melted, the gas in the solder composition can be released to the outside while gradually gathering. However, when the printing area of the solder composition is large, the fluidity of the solder composition is insufficient, so that when the solder is melted, the gas cannot be released to the outside and remains as a large diameter void. By such a mechanism, when the printing area of a solder composition is wide, the present inventors speculate that a void having a large diameter is generated in a solder composition containing the component (C1).
In the solder composition of the present invention, as the solvent (C), in addition to the component (C1), (C2) the viscosity at 20 ° C. is 10 mPa · s or less and the boiling point is 220 ° C. or more and 245 ° C. or less. A certain solvent is used in combination. Since the component (C2) has a low viscosity, the fluidity of the solder composition during preheating can be improved, and the gas in the solder composition can be easily removed. Moreover, since the component (C2) has a relatively low boiling point, it volatilizes and becomes a gas before the solder melts, but this gas has an action of pushing the gas in the solder composition to the outside. is there. As a result, when the printing area of the solder composition is wide, a void having a large diameter can be sufficiently suppressed by a combination of the component (C1) and the component (C2). As described above, the present inventors speculate that the effects of the present invention are achieved.
本発明によれば、はんだ組成物の印刷面積が広い場合でも、大きな径のボイドを十分に抑制でき、しかも十分な印刷性を有するはんだ組成物、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, even when the printing area of a solder composition is wide, the void composition of a big diameter can fully be suppressed, and also a solder composition which has sufficient printability, and an electronic substrate using the same can be provided.
本発明のはんだ組成物は、以下説明するフラックス組成物と、以下説明する（Ｅ）はんだ粉末とを含有するものである。 The solder composition of this invention contains the flux composition demonstrated below and the (E) solder powder demonstrated below.
［フラックス組成物］
まず、本発明に用いるフラックス組成物について説明する。本発明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、（Ｃ）溶剤および（Ｄ）チクソ剤を含有するものである。
[Flux composition]
First, the flux composition used for this invention is demonstrated. The flux composition used in the present invention is a component other than the solder powder in the solder composition, and contains (A) a rosin resin, (B) an activator, (C) a solvent, and (D) a thixotropic agent. .
［（Ａ）成分］
本発明に用いる（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、トール油ロジン、不均化ロジン、重合ロジン、水素添加ロジンおよびこれらの誘導体などが挙げられる。ロジン系変性樹脂としては、ディールス・アルダー反応の反応成分となり得る前記ロジン類の不飽和有機酸変性樹脂（（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樹脂）およびアビエチン酸の変性樹脂、並びに、これらの変性物を主成分とするものなどが挙げられる。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 invention include rosins and rosin modified resins. Examples of rosins include gum rosin, wood rosin, tall oil rosin, disproportionated rosin, polymerized rosin, hydrogenated rosin, and derivatives thereof. As rosin-based modified resins, unsaturated organic acid-modified resins of the above rosins that can be reactive components of Diels-Alder reactions (aliphatic unsaturated monobasic acids such as (meth) acrylic acid, fumaric acid, maleic acid, etc.) Modified resins such as aliphatic unsaturated dibasic acids such as α, β-unsaturated carboxylic acids and unsaturated carboxylic acids having aromatic rings such as cinnamic acid) and modified resins of abietic acid, and modified products thereof The thing which has a main component is mentioned. These rosin resins may be used alone or in combination of two or more.
前記（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い。（Ａ）成分の配合量が前記下限未満では、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、いわゆるはんだ付性が低下し、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、フラックス残さ量が多くなる傾向にある。 The blending amount of the component (A) is preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less, and more preferably 25% by mass or more and 50% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition. When the blending amount of the component (A) is less than the lower limit, oxidation of the copper foil surface of the soldering land is prevented and the molten solder is easily wetted on the surface, so-called solderability is lowered, and solder balls are easily generated. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the amount of residual flux tends to increase.
［（Ｂ）成分］
本発明に用いる（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 invention 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.
前記有機酸としては、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 in addition to 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.
前記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. .
前記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やアミノアルコールなどの有機酸塩や無機酸塩（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。 Examples of the amine activator include amines (such as polyamines such as ethylenediamine), amine salts (such as amines such as trimethylolamine, cyclohexylamine, and diethylamine, and organic acid salts such as amino alcohols and inorganic acid salts (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.
前記（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。 The blending amount of the component (B) is preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less, with respect to 100% by mass of the flux composition. The content is particularly preferably 2% 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］
本発明に用いる（Ｃ）溶剤は、（Ｃ１）イソボルニルシクロヘキサノール、および、（Ｃ２）２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２２０℃以上２４５℃以下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、はんだ組成物の印刷面積が広い場合にも、大きな径のボイドを十分に抑制できる。
また、ボイド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以下であることが更により好ましく、２ｍＰａ・ｓ以下であることが特に好ましい。（Ｃ２）成分の２０℃における粘度の下限は、特に限定されないが、例えば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、ボイドの更なる抑制の観点から、（Ｃ２）成分の沸点は、２２５℃以上２４５℃以下であることがより好ましく、２３０℃以上２４３℃以下であることが特に好ましい。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 solvent (C) used in the present invention contains (C1) isobornylcyclohexanol and (C2) a solvent having a viscosity at 20 ° C. of 10 mPa · s or less and a boiling point of 220 ° C. or more and 245 ° C. or less. It is necessary to. By using a combination of the component (C1) and the component (C2), it is possible to sufficiently suppress voids having a large diameter even when the printing area of the solder composition is large.
From the viewpoint of further suppression of voids, the viscosity at 20 ° C. of the component (C2) is more preferably 8 mPa · s or less, still more preferably 5 mPa · s or less, and 2 mPa · s or less. It is particularly preferred. Although the minimum of the viscosity in 20 degreeC of (C2) component is not specifically limited, For example, 0.01 mPa * s or more may be sufficient. The viscosity of the solvent can be measured with a Brookfield rotary viscometer.
Furthermore, from the viewpoint of further suppressing voids, the boiling point of the component (C2) is more preferably 225 ° C. or higher and 245 ° C. or lower, and particularly preferably 230 ° C. or higher and 243 ° C. or lower. In addition, in this specification, a boiling point means the boiling point in 1013 hPa.
前記（Ｃ２）成分としては、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ブチルエーテル（沸点：２３１℃、粘度：６．５ｍＰａ・ｓ）および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）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。 As the component (C2), tripropylene glycol 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 monobutyl ether (boiling point: 231 ° C, viscosity: 6.5 mPa · s) and diethylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point: 220 ° C, viscosity: 2) .8 mPa · s). 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）成分の前記（Ｃ１）成分に対する質量比（（Ｃ２）／（Ｃ１））は、ボイドの更なる抑制の観点から、１／５以上５以下であることが好ましく、１／３以上３以下であることがより好ましく、１／２以上２以下であることが更により好ましく、１／２以上１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 1/5 or more and 5 or less, and 1/3 or more from the viewpoint of further suppression of voids. It is more preferably 3 or less, even more preferably 1/2 or more and 2 or less, and particularly preferably 1/2 or more and 1 or less.
前記（Ｃ）成分は、さらに、（Ｃ３）沸点が２５５℃以上３００℃以下である溶剤を含有することが好ましい。（Ｃ３）成分により、はんだ組成物の粘度を調整しやすくなり、印刷性とボイドの抑制とのバランスがとり易くなる。
また、印刷性とボイドの抑制とのバランスの観点から、（Ｃ３）成分の沸点は、２６０℃以上２９０℃以下であることがより好ましく、２６５℃以上２８０℃以下であることが更により好ましく、２７０℃以上２７５℃以下であることが特に好ましい。
なお、（Ｃ３）成分の２０℃における粘度は、特に限定されないが、例えば２ｍＰａ・ｓ以上６０ｍＰａ・ｓ以下であってもよく、３ｍＰａ・ｓ以上３０ｍＰａ・ｓ以下であってもよく、５ｍＰａ・ｓ以上１５ｍＰａ・ｓ以下であってもよい。
一方で、（Ｃ３）成分の２０℃における粘度は、１０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、５ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましい。粘度が前記上限以下であれば、複数回のリフローに起因するボイドの巨大化を抑制できる。
The component (C) preferably further contains (C3) a solvent having a boiling point of 255 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. The component (C3) makes it easy to adjust the viscosity of the solder composition, making it easy to balance printability and void suppression.
In addition, from the viewpoint of the balance between printability and suppression of voids, the boiling point of the component (C3) is more preferably 260 ° C. or more and 290 ° C. or less, still more preferably 265 ° C. or more and 280 ° C. or less, It is particularly preferably 270 ° C. or higher and 275 ° C. or lower.
The viscosity at 20 ° C. of the component (C3) is not particularly limited, but may be, for example, 2 mPa · s or more and 60 mPa · s or less, or 3 mPa · s or more and 30 mPa · s or less, and 5 mPa · s. It may be 15 mPa · s or less.
On the other hand, the viscosity at 20 ° C. of the component (C3) is preferably 10 mPa · s or less, and more preferably 5 mPa · s or less. If the viscosity is less than or equal to the above upper limit, the enlargement of voids due to multiple reflows can be suppressed.
前記（Ｃ３）成分としては、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モノヘキシルエーテル（沸点：２５９℃、粘度：８．６ｍＰａ・ｓ）、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）、マレイン酸ジブチル（沸点：２８１℃、粘度：５．０ｍＰａ・ｓ）および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）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。これらの中でも、複数回のリフローに起因するボイドの巨大化を抑制するという観点から、テトラエチレングリコールジメチルエーテルが特に好ましい。 Examples of the component (C3) include 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), 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 monohexyl ether (boiling point: 259 ° C., viscosity: 8.6 mPa · s) ), 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), dibutyl maleate (boiling point: 281 ° C., Viscosity: 5.0 mPa · s) and die Glycol dibutyl ether (boiling point: 255 ° C., viscosity: 2.4 mPa · s) and the like. 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. Among these, tetraethylene glycol dimethyl ether is particularly preferable from the viewpoint of suppressing the enlargement of voids resulting from multiple reflows.
前記（Ｃ３）成分を用いる場合、前記（Ｃ３）成分の前記（Ｃ１）成分に対する質量比（（Ｃ３）／（Ｃ１））は、印刷性とボイドの抑制とのバランスの観点から、１／５以上５以下であることが好ましく、１／３以上３以下であることがより好ましく、１／２以上２以下であることが更により好ましく１以上２以下であることが特に好ましい。 When the component (C3) is used, the mass ratio ((C3) / (C1)) of the component (C3) to the component (C1) is 1/5 from the viewpoint of the balance between printability and void suppression. It is preferably 5 or less, more preferably 1/3 or more and 3 or less, still more preferably 1/2 or more and 2 or less, and even more preferably 1 or more and 2 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、前記（Ｃ１）成分、前記（Ｃ２）成分および前記（Ｃ３）成分以外の溶剤（（Ｃ４）成分）を含有していてもよい。
前記（Ｃ４）成分としては、フェニルグリコール（沸点：２４５℃、粘度：３０．５ｍＰａ・ｓ）、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール（沸点：２４４℃、粘度：３２０ｍＰａ・ｓ）およびジプロピレングリコールモノフェニルエーテル（沸点：２４３℃、粘度：２３．２ｍＰａ・ｓ）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。
The component (C) may contain a solvent (component (C4)) other than the component (C1), the component (C2) and the component (C3) within a range where the object of the present invention can be achieved. Good.
As the component (C4), phenyl glycol (boiling point: 245 ° C., viscosity: 30.5 mPa · s), 2-ethyl-1,3-hexanediol (boiling point: 244 ° C., viscosity: 320 mPa · s) and dipropylene And glycol monophenyl ether (boiling point: 243 ° C., viscosity: 23.2 mPa · s). 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（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６０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以上５５質量％以下であることがより好ましく、３０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 the component (C) is preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less, more preferably 25% by mass or more and 55% by mass or less, with respect to 100% by mass of the flux composition. It is particularly preferable that the content is not less than 50% by mass 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.
［（Ｄ）成分］
本発明に用いる（Ｄ）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。
[(D) component]
Examples of the thixotropic agent (D) used in the present invention 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（Ｄ）成分の配合量は、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。 The blending amount of the component (D) 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］
本発明に用いるフラックス組成物には、前記（Ａ）成分、前記（Ｂ）成分、前記（Ｃ）成分および前記（Ｄ）成分の他に、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。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 component (D), the flux composition used in the present invention, if necessary, other additives, Other resins can be added. Other additives include antifoaming agents, antioxidants, modifiers, matting agents, and foaming agents. Examples of other resins include acrylic resins.
［はんだ組成物］
次に、本発明のはんだ組成物について説明する。本発明のはんだ組成物は、前記本発明のフラックス組成物と、以下説明する（Ｅ）はんだ粉末とを含有するものである。
前記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 the present invention will be described. The solder composition of the present invention contains the flux composition of the present invention and (E) solder powder described below.
The blending amount of the flux composition is preferably 5% by mass to 35% by mass, more preferably 7% by mass to 15% by mass, and more preferably 8% by mass with respect to 100% by mass of the solder composition. It is particularly preferable that the content is not less than 12% and not more than 12% by mass. 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.
［（Ｅ）成分］
本発明に用いる（Ｅ）はんだ粉末は、鉛フリーはんだ粉末のみからなることが好ましいが、有鉛のはんだ粉末であってもよい。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。
[(E) component]
The solder powder (E) used in the present invention is preferably composed only of lead-free solder powder, but may be lead-containing solder powder. 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、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｂ、Ｉｎ−Ａｇ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、銀含有量が低い系のはんだの融点は、２１０℃以上２５０℃以下（２２０℃以上２４０℃以下）である。 Specific examples of solder alloys in lead-free solder powder include Sn-Ag, Sn-Ag-Cu, Sn-Cu, Sn-Ag-Bi, Sn-Bi, Sn-Ag-Cu-Bi, and Sn-Sb. Sn-Zn-Bi, Sn-Zn, Sn-Zn-Al, Sn-Ag-Bi-In, Sn-Ag-Cu-Bi-In-Sb, In-Ag, and the like. 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. Note that among the Sn-Ag-Cu solders, the melting point of the solder having a low silver content is 210 ° C. or higher and 250 ° C. or lower (220 ° C. or higher and 240 ° C. or lower).
前記（Ｅ）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 (E) 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, from the viewpoint of corresponding to an electronic substrate having a narrow solder pad pitch. More preferably, it is 30 μm or less, and particularly preferably 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］
本発明のはんだ組成物は、上記説明したフラックス組成物と上記説明した（Ｅ）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 invention can be produced by blending the above-described flux composition and the above-described (E) solder powder in the above-mentioned predetermined ratio and stirring and mixing them.
［電子基板］
次に、本発明の電子基板について説明する。本発明の電子基板は、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。
前記本発明のはんだ組成物は、はんだ組成物の印刷面積が広い場合でも、大きな径のボイドを十分に抑制できる。そのため、電子部品としては、電極端子の面積が広い電子部品（例えば、パワートランジスタ）を用いてもよい。また、はんだ組成物の印刷面積は、例えば、２０ｍｍ２以上であってもよく、３０ｍｍ２以上であってもよく、４０ｍｍ２以上であってもよい。なお、印刷面積は、電子部品の電極端子の面積に対応する。
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 the present invention will be described. The electronic board of the present invention 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 invention can sufficiently suppress voids having a large diameter even when the printing area of the solder composition is wide. Therefore, as an electronic component, an electronic component (for example, a power transistor) having a large electrode terminal area may be used. Further, the printed area of the solder composition may be, for example, 20 mm 2 or more, 30 mm 2 or more, or 40 mm 2 or more. The printed area corresponds to the area of the electrode terminal of the electronic component.
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、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ合金を用いる場合には、プリヒート温度を１５０〜２００℃に設定し、プリヒート時間を６０〜１２０秒間に設定し、ピーク温度を２３０〜２７０℃に設定すればよい。
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, when using a Sn—Ag—Cu-based solder alloy, the preheating temperature is set to 150 to 200 ° C., the preheating time is set to 60 to 120 seconds, and the peak temperature is set to 230 to 270 ° C. Good.
また、本発明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 invention 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。
（（Ａ）成分）
ロジン系樹脂：水添酸変性ロジン、商品名「パインクリスタルＫＥ−６０４」、荒川化学工業社製
（（Ｂ）成分）
活性剤Ａ：マロン酸
活性剤Ｂ：ジブロモブテンジオール
（（Ｃ１）成分）
溶剤Ａ：イソボルニルシクロヘキサノール
（（Ｃ２）成分）
溶剤Ｂ：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）
溶剤Ｃ：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）
溶剤Ｄ：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）
（（Ｃ３）成分）
溶剤Ｅ：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）
溶剤Ｆ：ベンジルグリコール（沸点：２５６℃、粘度：１２．６ｍＰａ・ｓ）
溶剤Ｇ：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）
溶剤Ｈ：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）
（（Ｃ４）成分）
溶剤Ｉ：フェニルグリコール（沸点：２４５℃、粘度：３０．５ｍＰａ・ｓ）
溶剤Ｊ：２−エチル−１，３−ヘキサンジオール（沸点：２４４℃、粘度：３２０ｍＰａ・ｓ）
（（Ｄ）成分）
チクソ剤：商品名「スリパックスＺＨＨ」、日本化成社製
（（Ｅ）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℃
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.
((A) component)
Rosin resin: hydrogenated acid-modified rosin, trade name “Pine Crystal KE-604”, manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd. (component (B))
Activator A: Malonic acid Activator B: Dibromobutenediol (component (C1))
Solvent A: Isobornylcyclohexanol (component (C2))
Solvent B: tripropylene glycol monomethyl ether (boiling point: 242 ° C., viscosity: 1 mPa · s)
Solvent C: Dipropylene glycol monobutyl ether (boiling point: 231 ° C., viscosity: 7.4 mPa · s)
Solvent D: Ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether (boiling point: 229 ° C., viscosity: 7.6 mPa · s)
((C3) component)
Solvent E: Diethylene glycol mono 2-ethylhexyl ether (boiling point: 272 ° C., viscosity: 10.4 mPa · s)
Solvent F: benzyl glycol (boiling point: 256 ° C., viscosity: 12.6 mPa · s)
Solvent G: Diethylene glycol monohexyl ether (boiling point: 259 ° C., viscosity: 8.6 mPa · s)
Solvent H: Tetraethylene glycol dimethyl ether (boiling point: 275 ° C., viscosity: 3.8 mPa · s)
((C4) component)
Solvent I: Phenyl glycol (boiling point: 245 ° C., viscosity: 30.5 mPa · s)
Solvent J: 2-ethyl-1,3-hexanediol (boiling point: 244 ° C., viscosity: 320 mPa · s)
((D) component)
Thixo: Brand name "Sripacs ZHH", manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.
Solder powder: Alloy composition is Sn-3.0Ag-0.5Cu, particle size distribution is 20-38 μm, solder melting point is 217-220 ° C.
［実施例１］
ロジン系樹脂４２質量％、活性剤Ａ２．１質量％、活性剤Ｂ２質量％、溶剤Ａ１３質量％、溶剤Ｂ８質量％、溶剤Ｅ２０．９質量部およびチクソ剤１２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１０．２質量％およびはんだ粉末８９．８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]
A rosin resin 42% by mass, activator A 2.1% by mass, activator B 2% by mass, solvent A 13% by mass, solvent B 8% by mass, solvent E 20.9 parts by mass and thixotropic agent 12% by mass are charged into a container. A flux composition was obtained by mixing using a Lee mixer.
Thereafter, 10.2% by mass of the obtained flux composition and 89.8% by mass of solder powder (100% by mass in total) were put into a container and mixed with a planetary mixer to prepare a solder composition.
［実施例２〜４］
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１〜７］
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。
[Examples 2 to 4]
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 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.
＜はんだ組成物の評価＞
はんだ組成物の評価（粘度、印刷性、パワートランジスタでのボイド率、バンプでのボイド）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）粘度
スパイラル方式の粘度計を用いて、次のように測定を行う。まず、はんだ組成物を２５℃で２〜３時間放置する。はんだ組成物の容器の蓋をあけ、スパチュラで空気の混入を避けるようにして丁寧に１〜２分かき混ぜる。さらに、はんだ組成物の容器を恒温槽に入れる。その後、回転速度を１０ｒｐｍに調節し、温度２５℃に設定し、約３分後にローターに吸引されたペーストが排出口から現れていることを確認した後、ローター回転を停止させ、温度が一定になるまで待つ。温度が一定になった後、回転速度を１０ｒｐｍに調節し、３分後の粘度値ηを読み取った。
（２）印刷性
直径０．３ｍｍφおよび０．４ｍｍφの開穴が、それぞれ４９個設けられ、厚みが０．１２ｍｍの版を用い、はんだ組成物を基板上に、印刷速度５０ｍｍ／ｓｅｃ、印圧０．２Ｎの条件で印刷した。そして、印刷後の版を目視にて観察して、穴抜けした箇所の比率（抜け率）を測定し、以下の基準に従って、印刷性を評価した。
○：抜け率が、６０％以上である。
△：抜け率が４０％以上６０％未満である。
×：抜け率が４０％未満である。
（３）パワートランジスタでのボイド率
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）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（窒素中、酸素濃度１０００ｐｐｍ以下）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、１回目リフロー後のパワートランジスタでのボイド率［（ボイド面積／ランド面積）×１００］を測定した。
また、実施例１、比較例５および比較例７については、はんだ接合部をＸ線検査装置により観察した画像を、それぞれ図１、図２および図３に示す。
さらに、１回目リフロー後の試験基板に対し、１回目リフローと同じ条件で２回目リフローを行って、はんだ接合部を観察した。そして、２回目リフロー後のパワートランジスタでのボイド率［（ボイド面積／ランド面積）×１００］を測定した。
（４）バンプでのボイド
直径２７０μｍの電極パッドを複数有する基板上に、対応するパターンを有するメタルマスクを用い、はんだ組成物を印刷した。その後、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（窒素中、酸素濃度１０００ｐｐｍ以下）を行い、バンプを有する試験基板を作製した。得られた試験基板におけるバンプを、Ｘ線検査装置（「ＮＬＸ−５０００」、ＮＡＧＯＹＡ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＷＯＲＫＳ社製）を用いて観察した。５００個のバンプを確認し、バンプの直径に対して１／３以上（直径が９０μｍ以上）の大きさのボイドがある場合には、その個数を数えた。
<Evaluation of solder composition>
Evaluation of the solder composition (viscosity, printability, void ratio in the power transistor, void in the bump) was performed by the following method. The obtained results are shown in Table 1.
(1) Viscosity Using a spiral viscometer, the viscosity is measured as follows. First, the solder composition is left at 25 ° C. for 2 to 3 hours. Open the lid of the solder composition container, and gently stir for 1-2 minutes to avoid air contamination with a spatula. Furthermore, the container of the solder composition is placed in a thermostatic bath. Thereafter, the rotational speed is adjusted to 10 rpm, the temperature is set to 25 ° C., and after confirming that the paste sucked into the rotor appears from the discharge port after about 3 minutes, the rotor rotation is stopped and the temperature is kept constant. Wait until After the temperature became constant, the rotation speed was adjusted to 10 rpm, and the viscosity value η after 3 minutes was read.
(2) Printability 49 holes each having a diameter of 0.3 mmφ and 0.4 mmφ were provided, and a plate having a thickness of 0.12 mm was used. The solder composition was printed on the substrate, the printing speed was 50 mm / sec, and the printing pressure. Printing was performed under the condition of 0.2N. And the plate after printing was observed visually, the ratio (missing rate) of the part which pierced was measured, and printability was evaluated according to the following references | standards.
○: The dropout rate is 60% or more.
Δ: The dropout rate is 40% or more and less than 60%.
X: The dropout rate is less than 40%.
(3) Void ratio in a power transistor On a substrate having an electrode capable of mounting a power transistor (size: 5.5 mm × 6.5 mm, thickness: 2.3 mm, land: tin plating, land area: 30 mm 2 ) The solder composition was printed using a metal mask having a corresponding pattern. After that, a power transistor is mounted on the solder composition, and reflow is performed under conditions of preheating 150 to 180 ° C. for 80 seconds and a peak temperature of 240 ° C. and a melting time of 40 seconds. A substrate was produced. 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 ratio [(void area / land area) × 100] in the power transistor after the first reflow was measured.
Moreover, about Example 1, Comparative Example 5, and Comparative Example 7, the image which observed the solder joint part with the X-ray inspection apparatus is shown in FIG.1, FIG.2 and FIG.3, respectively.
Further, a second reflow was performed on the test substrate after the first reflow under the same conditions as the first reflow, and the solder joints were observed. Then, the void ratio [(void area / land area) × 100] in the power transistor after the second reflow was measured.
(4) Void in bump A solder composition was printed on a substrate having a plurality of electrode pads having a diameter of 270 μm using a metal mask having a corresponding pattern. Thereafter, reflow was performed under conditions of preheating 150 to 180 ° C. for 80 seconds, peak temperature 240 ° C. and melting time of 40 seconds (in nitrogen, oxygen concentration 1000 ppm or less), and a test substrate having bumps was produced. The bumps on the obtained test substrate were observed using an X-ray inspection apparatus (“NLX-5000”, manufactured by NAGOYA ELECTRIC WORKS). 500 bumps were confirmed, and when there were voids having a size of 1/3 or more (diameter of 90 μm or more) with respect to the bump diameter, the number was counted.
表１に示す結果からも明らかなように、（Ｃ１）成分および（Ｃ２）成分を含有する本
発明のはんだ組成物（実施例１〜４）を用いた場合には、粘度および印刷性が良好であり、パワートランジスタでのボイド率が低く、また、バンプでの大きな径のボイドも発生しないことが確認された。従って、本発明のはんだ組成物は、はんだ組成物の印刷面積が広い場合でも、大きな径のボイドを十分に抑制でき、しかも十分な印刷性を有することが確認された。
これに対し、（Ｃ１）成分および（Ｃ２）成分のいずれかを含有しないはんだ組成物（比較例１〜７）を用いた場合には、パワートランジスタでのボイド率が高いことが分かった。
また、（Ｃ１）成分および（Ｃ２）成分を含有し、さらに、（Ｃ３）成分として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）を含有する本発明のはんだ組成物（実施例４）を用いた場合には、実施例１〜３と比較しても、２回目リフロー後のパワートランジスタでのボイド率を低くできることが分かった。このことから、複数回のリフローに起因するボイドの巨大化を抑制できることが分かった。
また、実施例１、比較例５および比較例７の試験片について、はんだ接合部を、Ｘ線検査装置を用いて観察した画像を比較した（図１〜図３参照）。比較例５および比較例７の試験片では、巨大なボイドが観察されたが、実施例１の試験片では、巨大なボイドは観察されなかった。
As is clear from the results shown in Table 1, when the solder composition (Examples 1 to 4) of the present invention containing the components (C1) and (C2) is used, the viscosity and the printability are good. Thus, it was confirmed that the void ratio in the power transistor was low and no large-diameter void was generated in the bump. Accordingly, it has been confirmed that the solder composition of the present invention can sufficiently suppress voids having a large diameter and has sufficient printability even when the printing area of the solder composition is wide.
On the other hand, when using the solder composition (Comparative Examples 1-7) which does not contain either the (C1) component and the (C2) component, it turned out that the void ratio in a power transistor is high.
Further, the solder composition of the present invention containing (C1) component and (C2) component, and further containing tetraethylene glycol dimethyl ether (boiling point: 275 ° C., viscosity: 3.8 mPa · s) as (C3) component ( When Example 4) was used, it was found that the void ratio in the power transistor after the second reflow can be lowered even when compared with Examples 1 to 3. From this, it was found that the enlargement of voids caused by multiple reflows can be suppressed.
Moreover, about the test piece of Example 1, the comparative example 5, and the comparative example 7, the image which observed the solder joint part using the X-ray inspection apparatus was compared (refer FIGS. 1-3). In the test pieces of Comparative Example 5 and Comparative Example 7, huge voids were observed, but in the test piece of Example 1, no huge voids were observed.
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 (4)
（Ａ）ロジン系樹脂、（Ｂ）活性剤、（Ｃ）溶剤および（Ｄ）チクソ剤を含有するフラックス組成物と、（Ｅ）はんだ粉末とを含有し、
前記（Ｃ）溶剤が、（Ｃ１）イソボルニルシクロヘキサノール、（Ｃ２）２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２２０℃以上２４５℃以下である溶剤、および、（Ｃ３）２０℃における粘度が１５ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２５５℃以上３００℃以下である溶剤を含有し、
前記（Ｃ２）成分が、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、およびエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテルからなる群から選択される少なくとも１種であり、
前記（Ｃ３）成分が、ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル、ベンジルグリコール、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、およびテトラエチレングリコールジメチルエーテ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。 A solder composition used for joining power transistors,
A flux composition containing (A) a rosin resin, (B) an activator, (C) a solvent and (D) a thixotropic agent, and (E) a solder powder,
The solvent (C) is (C1) isobornylcyclohexanol , ( C2) a solvent having a viscosity at 20 ° C. of 10 mPa · s or less and a boiling point of 220 ° C. or more and 245 ° C. or less , and (C3) 20 A solvent having a viscosity at 15 ° C. of 15 mPa · s or less and a boiling point of 255 ° C. or more and 300 ° C. or less ,
The component (C2) is at least one selected from the group consisting of tripropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol mono 2-ethylhexyl ether,
The solder composition, wherein the component (C3) is at least one selected from the group consisting of diethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, benzyl glycol, diethylene glycol monohexyl ether, and tetraethylene glycol dimethyl ether .
前記（Ａ）成分の配合量が、前記フラックス組成物１００質量％に対して、２５質量％以上６０質量％以下であるThe blending amount of the component (A) is 25% by mass to 60% by mass with respect to 100% by mass of the flux composition.
ことを特徴とするはんだ組成物。The solder composition characterized by the above-mentioned.
前記（Ｃ２）成分の前記（Ｃ１）成分に対する質量比（（Ｃ２）／（Ｃ１））が、１／２以上１以下であり、The mass ratio of the (C2) component to the (C1) component ((C2) / (C1)) is ½ or more and 1 or less,
前記（Ｃ３）成分の前記（Ｃ１）成分に対する質量比（（Ｃ３）／（Ｃ１））が、１以上２以下であるThe mass ratio ((C3) / (C1)) of the (C3) component to the (C1) component is 1 or more and 2 or less.
ことを特徴とするはんだ組成物。The solder composition characterized by the above-mentioned.
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