JP7312534B2 - Solder composition for microchip parts - Google Patents
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Description
本発明は、微小チップ部品用はんだ組成物に関する。 The present invention relates to a solder composition for micro chip parts.
プリント配線板やシリコンウエハといった基板上に形成される電子回路に電子部品を接合する接合材料としては、主としてはんだ合金が用いられている。
このはんだ合金を用いた接合方法としては、例えばはんだ合金粉末とフラックス組成物とを混合したはんだ組成物を基板に印刷して行う方法が存在する。
Solder alloys are mainly used as bonding materials for bonding electronic components to electronic circuits formed on substrates such as printed wiring boards and silicon wafers.
As a joining method using this solder alloy, for example, there is a method in which a solder composition obtained by mixing a solder alloy powder and a flux composition is printed on a substrate.
近年、電子機器の高性能化に伴い、電子回路実装基板も高性能化及び高密度化が進んでいる。そのため、電子回路基板に実装される電子部品も更に微小化が進んでいる。
従来使用される一般的なはんだ組成物の場合、微小な電子部品を電子回路基板に実装する際に印刷にじみやはんだブリッジが生じ易く、はんだ接合不良の発生要因となっていた。
In recent years, as the performance of electronic devices has improved, the performance and density of electronic circuit mounting substrates have also increased. For this reason, electronic components mounted on electronic circuit boards are becoming more and more miniaturized.
In the case of a conventionally used general solder composition, printing bleeding and solder bridging tend to occur when mounting minute electronic components on an electronic circuit board, which causes poor solder joints.
特許文献１には、粘度安定性に優れるはんだ用フラックスとして、有機溶剤の配合量を３０質量％以上４０質量％未満とするはんだ用フラックスが開示されている。 Patent Literature 1 discloses a solder flux having an organic solvent content of 30 mass % or more and less than 40 mass % as a solder flux having excellent viscosity stability.
フラックス組成物に含まれる有機溶剤の配合量を減少させると、はんだ組成物の粘度安定性、印刷性は向上し得る。しかし一方で、このようなはんだ組成物の場合、特に微小なチップ部品の実装においては、チップ立ちが増加し易いという問題があった。 Reducing the amount of the organic solvent contained in the flux composition can improve the viscosity stability and printability of the solder composition. On the other hand, however, in the case of such a solder composition, there has been a problem that the rise of chips tends to increase, especially in the mounting of minute chip parts.
本発明の目的はこれらの課題を解決するものであり、特に微小なチップ部品の実装に際しても、印刷にじみ及びはんだブリッジの発生を抑制すると共に、チップ立ちの発生も抑制し得るはんだ組成物及びこれを用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路実装基板に関する。 The object of the present invention is to solve these problems, and in particular, it relates to a solder composition that can suppress the occurrence of print bleeding and solder bridging even when mounting minute chip parts, and the occurrence of chip standing, and an electronic circuit mounting board having a solder joint formed using the same.
本発明のはんだ組成物は、微小チップ部品用のはんだ組成物であって、ロジン系樹脂（Ａ）と、活性剤（Ｂ）と、溶剤（Ｃ）とを含有するフラックス組成物と、はんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）とを含有し、前記溶剤（Ｃ）は炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）を含有することをその特徴とする。 The solder composition of the present invention is a solder composition for micro chip parts, and is characterized in that it contains a flux composition containing a rosin resin (A), an activator (B), and a solvent (C), and an alloy powder (D) made of a solder alloy, and the solvent (C) contains a higher alcohol (C-1) having a carbon number of 12 or more and 22 or less and being liquid at room temperature.
また前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）はアルキル鎖が分岐鎖状であることが好ましい。 Further, the higher alcohol (C-1) having 12 to 22 carbon atoms and being liquid at room temperature preferably has a branched alkyl chain.
また前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）はアルキル鎖がＣ－２位で分岐鎖を有することが好ましい。 Further, the higher alcohol (C-1) having 12 to 22 carbon atoms and being liquid at room temperature preferably has a branched alkyl chain at the C-2 position.
また前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）は２－アルキルアルカノールであることが好ましい。
また前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）はイソステアリルアルコールであることが好ましい。
Further, the higher alcohol (C-1) having 12 or more and 22 or less carbon atoms and being liquid at room temperature is preferably a 2-alkyl alkanol.
Further, the higher alcohol (C-1) having 12 or more and 22 or less carbon atoms and being liquid at room temperature is preferably isostearyl alcohol.
また前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）の配合量は前記溶剤（Ｃ）全量に対して１０質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。 The amount of the higher alcohol (C-1) having 12 or more and 22 or less carbon atoms and being liquid at room temperature is preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less based on the total amount of the solvent (C).
また前記はんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）は液相線温度が２３０℃以上２４５℃以下のはんだ合金からなることが好ましい。 Moreover, the alloy powder (D) made of the solder alloy is preferably made of a solder alloy having a liquidus temperature of 230° C. or more and 245° C. or less.
また前記はんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）はＳｂを５質量％含み、残部がＳｎからなるはんだ合金からなることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the alloy powder (D) made of the solder alloy contains 5% by mass of Sb and the balance is Sn.
また本発明の電子回路実装基板は、上記微小チップ部品用はんだ組成物を用いて形成されるはんだ接合部を有することをその特徴とする。 Further, an electronic circuit mounting substrate of the present invention is characterized by having a solder joint formed using the above solder composition for microchip components.
本発明のはんだ組成物は、特に微小なチップ部品の実装に際しても、印刷にじみ及びはんだブリッジの発生を抑制すると共に、チップ立ちの発生も抑制し得る。またこのようなはんだ組成物を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路実装基板は、高い信頼性を保つことができる。 The solder composition of the present invention can suppress the occurrence of print bleeding and solder bridging, and also suppress the occurrence of standing chips, particularly when mounting minute chip components. Further, an electronic circuit mounting board having solder joints formed using such a solder composition can maintain high reliability.
以下、本発明のはんだ組成物及び電子回路実装基板の一実施形態について詳細に説明する。なお、本発明が当該実施形態に限定されないのはもとよりである。 Hereinafter, one embodiment of the solder composition and the electronic circuit mounting substrate of the present invention will be described in detail. It goes without saying that the present invention is not limited to this embodiment.
１．フラックス組成物
本実施形態に係るはんだ組成物に含まれるフラックス組成物は、ロジン系樹脂（Ａ）と、活性剤（Ｂ）と、溶剤（Ｃ）とを含有する。
1. Flux Composition The flux composition contained in the solder composition according to this embodiment contains a rosin-based resin (A), an activator (B), and a solvent (C).
ロジン系樹脂（Ａ）
前記ロジン系樹脂（Ａ）としては、例えばトール油ロジン、ガムロジン、ウッドロジン等のロジン；水添ロジン、重合ロジン、不均一化ロジン、アクリル酸変性ロジン、マレイン酸変性ロジン、ホルミル化ロジン等のロジン誘導体等が挙げられる。
なおロジン系樹脂（Ａ）としては、ロジンまたはロジン誘導体をアクリル酸変性したアクリル変性ロジン樹脂が好ましく用いられ、アクリル変性ロジン樹脂に水素を添加した水添アクリル変性ロジン樹脂が特に好ましく用いられる。
また、これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
Rosin resin (A)
Examples of the rosin-based resin (A) include rosins such as tall oil rosin, gum rosin, and wood rosin; hydrogenated rosin, polymerized rosin, heterogenized rosin, acrylic acid-modified rosin, maleic acid-modified rosin, and rosin derivatives such as formylated rosin.
As the rosin-based resin (A), an acrylic-modified rosin resin obtained by modifying rosin or a rosin derivative with acrylic acid is preferably used, and a hydrogenated acrylic-modified rosin resin obtained by adding hydrogen to the acrylic-modified rosin resin is particularly preferably used.
Moreover, these can be used individually or in combination.
前記ロジン系樹脂（Ａ）の配合量はフラックス組成物全量に対して３０質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、３５質量％以上４５質量％以下であることが更に好ましい。 The content of the rosin-based resin (A) is preferably 30% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 35% by mass or more and 45% by mass or less, relative to the total amount of the flux composition.
活性剤（Ｂ）
前記活性剤（Ｂ）としては、例えば有機アミンのハロゲン化水素塩等のアミン塩（無機酸塩や有機酸塩）、有機酸、有機酸塩、有機アミン塩、臭素化ハロゲン化合物等が挙げられる。具体的には、例えばジエチルアミン塩、酸塩、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、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、臭素化トリアリルイソシアヌレート、トリス（２，３－ジブロモプロピル）イソシアヌレート、ポリ８，１３－ジメチル－８，１２－エイコサジエン二酸無水物、ダイマー酸等が挙げられる。
前記活性剤（Ｂ）は、特に、炭素数１８の不飽和脂肪酸を二量化したダイマー酸を含むことが好ましい。前記活性剤（Ｂ）として前記炭素数１８の不飽和脂肪酸を二量化したダイマー酸を配合する場合、その配合量はフラックス組成物全量に対して７質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、８質量％以上１７質量％以下であることが更に好ましい。なお、前記炭素数１８の不飽和脂肪酸を二量化したダイマー酸としては、例えばＵＮＩＤＹＭＥ１４（商品名：クレイトンポリマー社製）等が挙げられる。
これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
Activator (B)
Examples of the activator (B) include amine salts (inorganic acid salts and organic acid salts) such as hydrohalide salts of organic amines, organic acids, organic acid salts, organic amine salts, brominated halogen compounds, and the like. Specific examples include diethylamine salts, acid salts, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, glutaric acid, diphenylguanidine hydrobromide, cyclohexylamine hydrobromide, brominated triallyl isocyanurate, tris(2,3-dibromopropyl) isocyanurate, poly 8,13-dimethyl-8,12-eicosadiene dianhydride, dimer acid and the like.
The activator (B) preferably contains a dimer acid obtained by dimerizing an unsaturated fatty acid having 18 carbon atoms. When a dimer acid obtained by dimerizing the unsaturated fatty acid having 18 carbon atoms is blended as the activator (B), the blending amount is preferably 7% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 8% by mass or more and 17% by mass or less, based on the total amount of the flux composition. Examples of the dimer acid obtained by dimerizing the unsaturated fatty acid having 18 carbon atoms include UNIDYME14 (trade name: manufactured by Kraton Polymer Co., Ltd.).
These can be used singly or in combination.
前記活性剤（Ｂ）の配合量は、他の成分及び使用する鉛フリーはんだ合金により異なるが、フラックス組成物全量に対して２５質量％以下であることが一般的である。 The content of the activator (B) varies depending on other components and the lead-free solder alloy used, but is generally 25% by mass or less of the total flux composition.
溶剤（Ｃ）
前記溶剤としては、アルコール系、エタノール系、アセトン系、トルエン系、キシレン系、酢酸エチル系、エチルセロソルブ系、ブチルセロソルブ系、グリコールエーテル系、エステル系等が挙げられる。これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
Solvent (C)
Examples of the solvent include alcohol-based, ethanol-based, acetone-based, toluene-based, xylene-based, ethyl acetate-based, ethyl cellosolve-based, butyl cellosolve-based, glycol ether-based, and ester-based solvents. These can be used singly or in combination.
本実施形態に係るフラックス組成物は、前記溶剤（Ｃ）として、炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）を含むことが好ましい。 The flux composition according to the present embodiment preferably contains, as the solvent (C), a higher alcohol (C-1) having 12 or more and 22 or less carbon atoms and which is liquid at room temperature.
本実施形態に係るフラックス組成物は、前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）を含むことにより、前記溶剤（Ｃ）全体の配合量を抑えた場合であっても、これを用いたはんだ組成物の印刷にじみ及びはんだブリッジの発生を抑制すると共に、特に微小なチップ部品を実装する場合においても、チップ立ちの発生をも抑制することができる。 The flux composition according to the present embodiment contains the higher alcohol (C-1), which has 12 to 22 carbon atoms and is liquid at room temperature. Therefore, even when the total amount of the solvent (C) is suppressed, it is possible to suppress the occurrence of print bleeding and solder bridging of the solder composition using this, and also to suppress the occurrence of standing chips, especially when mounting minute chip parts.
ここで、従来の方法として、加熱時におけるはんだ組成物の流動性を保つために、フラックス組成物に沸点の高い溶剤を配合する方法が存在する。しかし、沸点の高い溶剤は分子量が多く、常温時でも粘度が高い。そのため、このような沸点の高い溶剤を含むフラックス組成物は、フラックス組成物及びはんだ組成物の粘度調整のために溶剤以外の成分、特に常温で固形状の成分の配合割合を減らさざるを得ず、特にはんだ組成物に求められる特性が阻害される虞があった。
一方、前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）は、従来使用されるヘキシルジグリコール（沸点：２５８℃）よりも高い沸点を有し、且つ、常温時に液状であるため、常温で固形状の成分の配合割合を減らすことなく、フラックス組成物及びはんだ組成物の粘度を調整し得る。そのため、このようなはんだ組成物は、印刷にじみ及びはんだブリッジを抑制しつつ、はんだ組成物に求められる特性を十分に発揮し得る。
更には、前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）をフラックス組成物に配合することにより、これを用いたはんだ組成物は、加熱時、特に高温加熱時におけるフラックス組成物の成分の揮発量を抑えられるため、特に微小なチップ部品を実装する場合においても、チップ立ちの発生をも抑制することができる。
Here, as a conventional method, there is a method of blending a solvent with a high boiling point into the flux composition in order to maintain the fluidity of the solder composition during heating. However, solvents with high boiling points have large molecular weights and high viscosities even at room temperature. Therefore, in the flux composition containing such a solvent with a high boiling point, there is no choice but to reduce the blending ratio of components other than the solvent, particularly components that are solid at room temperature, in order to adjust the viscosity of the flux composition and the solder composition.
On the other hand, the higher alcohol (C-1) having 12 or more and 22 or less carbon atoms and being liquid at room temperature has a boiling point higher than that of conventionally used hexyl diglycol (boiling point: 258° C.) and is liquid at room temperature. Therefore, the viscosity of the flux composition and the solder composition can be adjusted without reducing the blending ratio of the components that are solid at room temperature. Therefore, such a solder composition can sufficiently exhibit the properties required for the solder composition while suppressing print bleeding and solder bridging.
Furthermore, by blending the higher alcohol (C-1) having 12 or more and 22 or less carbon atoms and being liquid at room temperature into the flux composition, the solder composition using this can suppress the amount of volatilization of the components of the flux composition during heating, especially at high temperature.
なお、本明細書において、前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）の「常温」とは、１５℃から３０℃程度をいい、「液状」とは、粘度がブルックフィールド回転粘度計を用いて、２００ｍＰａ・ｓ以下（測定温度２５℃）であることをいう。 In the present specification, the "normal temperature" of the higher alcohol (C-1) having 12 to 22 carbon atoms and being liquid at normal temperature means about 15°C to 30°C, and "liquid" means that the viscosity is 200 mPa s or less (measurement temperature: 25°C) using a Brookfield rotational viscometer.
また前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）は、アルキル鎖が分岐鎖状であることが好ましく、特にアルキル鎖がＣ－２位で分岐鎖を有するものであることが好ましい。 The higher alcohol (C-1) having 12 or more and 22 or less carbon atoms and liquid at room temperature preferably has a branched alkyl chain, and particularly preferably has a branched alkyl chain at the C-2 position.
また前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）の炭素数は、１６以上２０以下であることが好ましい。 Further, the carbon number of the higher alcohol (C-1) having 12 or more and 22 or less and being liquid at room temperature is preferably 16 or more and 20 or less.
前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）としては、２－アルキルアルカノールが好ましく用いられる。この中でも特に、２－ヘキサデカノール（炭素数：１６）及び２－オクチルドデカノール（炭素数：２０）が好ましく用いられる。
また前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）としては、イソステアリルアルコール（炭素数：１８）が好ましく用いられる。このようなイソステアリルアルコールは、イソステアリン酸を還元して得られる構造のものでなく、飽和アルコールをアルドール縮合により得られるアルキル鎖がＣ－２位で分岐鎖状となるものが好ましく用いられ、例えば、２－ヘプチルウンデカノール、２－オクチルデカノール、２－ヘキシルドデカノール、２－ノニルアルコール等が挙げられる。
これらの前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）をフラックス組成物に配合する場合、これを用いたはんだ組成物の印刷にじみ及びはんだブリッジの抑制効果、並びにチップ立ちの発生抑制効果をより向上し得る。
なお、これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
As the higher alcohol (C-1) having 12 or more and 22 or less carbon atoms and being liquid at room temperature, 2-alkylalkanol is preferably used. Among these, 2- hexadecanol (carbon number: 16) and 2-octyldodecanol (carbon number: 20) are particularly preferably used.
Isostearyl alcohol (carbon number: 18) is preferably used as the higher alcohol (C-1) having 12 to 22 carbon atoms and being liquid at room temperature. Such isostearyl alcohols are not those having a structure obtained by reducing isostearic acid, but those obtained by aldol condensation of saturated alcohols and having a branched alkyl chain at the C-2 position are preferably used.
When these higher alcohols (C-1) having 12 or more and 22 or less carbon atoms and liquid at room temperature are blended into the flux composition, the effect of suppressing printing bleeding and solder bridging of the solder composition using this, and the effect of suppressing the occurrence of standing chips can be further improved.
In addition, these can be used individually or in combination.
なお、本実施形態に係るフラックス組成物は、前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）以外の溶剤として、前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）よりも低い沸点を有するものが好ましく用いられる。このようなフラックス組成物を使用するはんだ組成物は、その加熱中に溶剤（Ｃ）由来の２つの異なる揮発ピークを有するため、加熱時のはんだブリッジの抑制効果及びチップ立ちの発生抑制効果を向上し得る。 In the flux composition according to the present embodiment, as a solvent other than the higher alcohol (C-1) having 12 to 22 carbon atoms and being liquid at room temperature, a solvent having 12 to 22 carbon atoms and having a boiling point lower than that of the higher alcohol (C-1) being liquid at room temperature is preferably used. A solder composition using such a flux composition has two different volatilization peaks derived from the solvent (C) during heating, so that the effect of suppressing solder bridging and the occurrence of standing chips during heating can be improved.
なお、前記溶剤（Ｃ）全量の配合量は、フラックス組成物全量に対して２０質量％以上４０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以上３５質量％以下であることが更に好ましい。 The total amount of the solvent (C) is preferably 20% by mass or more and 40% by mass or less, more preferably 25% by mass or more and 35% by mass or less, relative to the total amount of the flux composition.
また前記炭素数が１２以上２２以下であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）の配合量は前記溶剤（Ｃ）全量に対して１０質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、１２質量％以上２８質量％以下であることが更に好ましい。 The amount of the higher alcohol (C-1) having 12 to 22 carbon atoms and being liquid at room temperature is preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 12% by mass or more and 28% by mass or less, relative to the total amount of the solvent (C).
チクソ剤
本実施形態に係るフラックス組成物には、チクソ剤を配合することができる。当該チクソ剤としては、例えば硬化ひまし油、ビスアマイド系チクソ剤（飽和脂肪酸ビスアマイド、不飽和脂肪酸ビスアマイド、芳香族ビスアマイド等）、ジメチルジベンジリデンソルビトール等が挙げられる。
これらの中でも特に、硬化ひまし油が前記チクソ剤として好ましく用いられる。硬化ひまし油は、他のチクソ剤と比較して軟化点が低いため、はんだ組成物の加熱時におけるフラックス組成物の流動性を向上し得る。そのため、チップ立ちの発生抑制効果を向上し得る。
なお、これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
Thixotropic agent A thixotropic agent can be blended in the flux composition according to the present embodiment. Examples of the thixotropic agents include hydrogenated castor oil, bisamide-based thixotropic agents (saturated fatty acid bisamides, unsaturated fatty acid bisamides, aromatic bisamides, etc.), dimethyldibenzylidenesorbitol, and the like.
Among these, hydrogenated castor oil is particularly preferably used as the thixotropic agent. Since hydrogenated castor oil has a lower softening point than other thixotropic agents, it can improve the fluidity of the flux composition when the solder composition is heated. Therefore, the effect of suppressing the occurrence of standing chips can be improved.
In addition, these can be used individually or in combination.
前記チクソ剤の配合量はフラックス組成物全量に対して３質量％以上１５質量％以下であることが好ましく、５質量％以上１０質量％以下であることが更に好ましい。 The content of the thixotropic agent is preferably 3% by mass or more and 15% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 10% by mass or less, relative to the total amount of the flux composition.
本実施形態のフラックス組成物には、はんだ合金粉末の酸化を抑える目的で酸化防止剤を配合することができる。
前記酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ビスフェノール系酸化防止剤、ポリマー型酸化防止剤等が挙げられる。これらの中でも特にヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましく用いられる。
前記酸化防止剤はこれらに限定されるものではなく、またその配合量は特に限定されるものではない。その一般的な配合量は、フラックス組成物全量に対して０．５質量％から５質量％程度である。
The flux composition of the present embodiment may contain an antioxidant for the purpose of suppressing oxidation of the solder alloy powder.
Examples of the antioxidant include hindered phenol-based antioxidants, phenol-based antioxidants, bisphenol-based antioxidants, polymer-type antioxidants, and the like. Among these, hindered phenol-based antioxidants are particularly preferably used.
The antioxidants are not limited to these, and the amount thereof is not particularly limited. The general blending amount thereof is about 0.5% by mass to 5% by mass with respect to the total amount of the flux composition.
本実施形態のフラックス組成物には、更につや消し剤、消泡剤等の添加剤を加えてもよい。前記添加剤の配合量は、フラックス組成物全量に対して１０質量％以下であることが好ましく、更に好ましい配合量は５質量％以下である。 Additives such as a matting agent and an antifoaming agent may be further added to the flux composition of the present embodiment. The amount of the additive compounded is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, relative to the total amount of the flux composition.
２．はんだ組成物
本実施形態のはんだ組成物は、上記フラックス組成物とはんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）とを公知の方法にて混合して作製できる。
2. Solder Composition The solder composition of the present embodiment can be produced by mixing the flux composition and the alloy powder (D) composed of the solder alloy by a known method.
はんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）
前記はんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）に使用されるはんだ合金としては、例えばＳｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐ、Ｉｎ、Ｐｂ等を複数組合せたものが挙げられる。
Alloy powder (D) made of solder alloy
Solder alloys used in the alloy powder (D) made of the solder alloy include, for example, a combination of a plurality of Sn, Ag, Cu, Bi, Zn, In, Ga, Sb, Au, Pd, Ge, Ni, Cr, Al, P, In, Pb, and the like.
その中でも特に、液相線温度が２３０℃以上２４５℃以下のものが前記はんだ合金として好ましく用いられる。このようなはんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）を使用するはんだ組成物は、例えば電子回路基板の両面に、片面ずつ電子部品を実装する場合において、最初の電子部品の実装に好適に使用することができる。
即ち、先に電子回路基板の片面に、液相線温度が２３０℃以上２４５℃以下のはんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）を使用するはんだ組成物を用いて電子部品を実装（はんだ接合部を形成）し、その後、当該はんだ合金よりも液相線温度の低いはんだ合金からなる合金粉末を使用するはんだ組成物を用いて、前記電子回路基板の別の片面に電子部品を実装することができる。
この際、液相線温度が２３０℃以上２４５℃以下のはんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）を使用するはんだ組成物を用いて形成されるはんだ接合部は、後に行う、電子回路基板のもう一方の面の電子部品の実装において溶融し難いため、このような実装方法に最適に使用することができる。
Among them, those having a liquidus temperature of 230° C. or more and 245° C. or less are particularly preferably used as the solder alloy. A solder composition using an alloy powder (D) made of such a solder alloy can be suitably used for the first mounting of electronic components, for example, when electronic components are mounted on both sides of an electronic circuit board.
That is, first, on one side of the electronic circuit board, an electronic component is mounted using a solder composition that uses an alloy powder (D) made of a solder alloy having a liquidus temperature of 230 ° C. or higher and 245 ° C. or lower (solder joints are formed). Then, using a solder composition that uses an alloy powder made of a solder alloy with a lower liquidus temperature than the solder alloy, the electronic component can be mounted on another side of the electronic circuit board.
At this time, the solder joints formed using the solder composition using the alloy powder (D) made of a solder alloy having a liquidus temperature of 230 ° C. or higher and 245 ° C. or lower are difficult to melt when mounting electronic components on the other surface of the electronic circuit board, and can be optimally used for such a mounting method.
そして上述の通り、当該はんだ組成物に使用される上記フラックス組成物は、加熱時、特に高温加熱時におけるフラックス組成物の成分の揮発量を抑えることができる。そのため、液相線温度が２３０℃以上２４５℃以下のはんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）を使用する場合であっても、当該はんだ組成物は、高温加熱時においても十分な粘度及び流動性を確保し得るため、特に微小なチップ部品を実装する場合において、チップ立ちの発生抑制効果を発揮し得る。
また上述の通り、上記フラックス組成物を使用する本実施形態のはんだ組成物は、印刷にじみ及びはんだブリッジの発生をも抑制することができる。
そして本実施形態に係るはんだ組成物は、特に微小なチップ部品を実装する際に、上記の効果を更に発揮し得る。
なお、本明細書において「微小なチップ部品（微小チップ部品）」とは、１パットあたりの電極面積が０．０３ｍｍ２以下のものをいい、特に好ましく用いられるチップ部品として、０４０２サイズチップ部品（抵抗器）が挙げられる。
As described above, the flux composition used in the solder composition can suppress volatilization of components of the flux composition during heating, particularly during high-temperature heating. Therefore, even when using an alloy powder (D) made of a solder alloy having a liquidus temperature of 230 ° C. or higher and 245 ° C. or lower, the solder composition has sufficient viscosity and fluidity even when heated to a high temperature.
Further, as described above, the solder composition of the present embodiment using the above flux composition can also suppress the occurrence of print bleeding and solder bridging.
Moreover, the solder composition according to the present embodiment can further exhibit the above effects, particularly when mounting minute chip components.
In this specification, the term "micro chip component (micro chip component)" refers to one having an electrode area of 0.03 mm 2 or less per pad, and particularly preferably used chip components include 0402 size chip components (resistors).
また前記はんだ合金として、Ｓｂを５質量％含み、残部がＳｎからなるはんだ合金が特に好ましく用いられる。 As the solder alloy, a solder alloy containing 5% by mass of Sb and the balance being Sn is particularly preferably used.
前記はんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）の配合量は、はんだ組成物全量に対して６３質量％から９３質量％であることが好ましい。より好ましいその配合量は８４質量％から９２質量％であり、特に好ましいその配合量は８６質量％から９０質量％である。 The content of the alloy powder (D) made of the solder alloy is preferably 63% by mass to 93% by mass with respect to the total amount of the solder composition. A more preferable blending amount thereof is 84% by mass to 92% by mass, and a particularly preferable blending amount thereof is 86% by mass to 90% by mass.
３．電子回路実装基板
本実施形態の電子回路実装基板は、上記はんだ組成物を用いて形成されるはんだ接合部を有する。当該はんだ接合部は、例えば以下の方法により形成される。
即ち、基板上の予め定められた所定の位置に前記はんだ組成物を印刷し、更に当該基板上の所定の位置に電子部品（特に微小なチップ部品）を搭載し、これをリフローすることにより形成される。
このように形成されたはんだ接合部は、前記はんだ組成物の印刷時における印刷にじみの発生、並びにはんだブリッジ及びチップ立ちの発生が抑制されていることから、信頼性の高いはんだ接合部となり得る。
またこのようなはんだ接合部を有する電子回路実装基板は、高い信頼性を発揮でき、半導体及び電子機器等に好適に用いることができる。
3. Electronic Circuit Mounting Board The electronic circuit mounting board of the present embodiment has solder joints formed using the solder composition. The solder joints are formed, for example, by the following method.
That is, the solder composition is printed at a predetermined position on the substrate, and an electronic component (especially a minute chip component) is mounted at a predetermined position on the substrate and is formed by reflowing.
The solder joints formed in this way suppress the occurrence of print bleeding when printing the solder composition, and the occurrence of solder bridges and standing chips, so that they can be highly reliable solder joints.
Further, an electronic circuit mounting board having such solder joints can exhibit high reliability and can be suitably used for semiconductors, electronic devices, and the like.
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳述する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples.
フラックス組成物の作製
表１に示す組成及び配合にて各成分を混練し、実施例１から６並びに比較例１及び２に係る各フラックス組成物を作製した。なお、表１のうち、組成を表すものに係る数値の単位は、特に断り書きがない限り質量％である。
Preparation of Flux Composition Each component was kneaded according to the composition and formulation shown in Table 1 to prepare each flux composition according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2. In addition, in Table 1, the units of the numerical values representing the compositions are % by mass unless otherwise specified.
はんだ組成物の作製
次いで、実施例１から６並びに比較例１及び２に係るフラックス組成物１１．５質量％と９５Ｓｎ－５Ｓｂはんだ合金粉末（粉末粒径１μｍから１２μｍ）８８．５質量％とを混合し、実施例１から６並びに比較例１及び２に係るはんだ組成物を得た。
Preparation of solder composition Next, 11.5% by mass of the flux composition according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 and 88.5% by mass of 95Sn-5Sb solder alloy powder (powder particle size 1 μm to 12 μm) were mixed to obtain solder compositions according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2.
※２ アクリル変性ロジン イーストマン・ケミカル社製
※３ ダイマー酸 クレイトンポリマー社製
※４ イソステアリルアルコール（炭素数１８：分岐型／Ｃ－２位で分岐鎖状） 高級アルコール工業（株）製
※５ ２－ヘキサデカノール（炭素数１６：分岐型） 高級アルコール工業（株）製
※６ ２－オクチルドデカノール （炭素数２０：分岐型） 高級アルコール工業（株）製
※７ ヒンダードフェノール系酸化防止剤 ＢＡＳＦジャパン（株）製
＜チップ立ち確認試験＞
以下の用具を用意した。
・０４０２サイズチップ部品（抵抗器）
・上記０４０２サイズチップ部品を実装し得る所定のパターンを有するソルダレジスト（膜厚：２０μｍ）及び電極とを備えた電子回路基板
・上記パターンを有する厚さ４０μｍのメタルマスク（開口率：７５％）
前記電子回路基板上に前記メタルマスクを用いて実施例１から６並びに比較例１及び２の各はんだ組成物を印刷し、前記電子回路基板１枚につき前記０４０２サイズチップ部品を５００個搭載した。
その後、リフロー炉（製品名：ＴＮＰ２５－５３８ＥＭ、（株）タムラ製作所製）を用いて前記各電子回路基板を加熱して、当該各電子回路基板と前記０４０２サイズチップ部品とを電気的に接合するはんだ接合部を有する各試験基板を作製した。
この際のリフロー条件は、プリヒートを１６５℃から１７５℃で１５０秒間、ピーク温度を２６０℃とし、２００℃以上の時間が１０５秒間、２３５℃以上の時間が６０秒間、ピーク温度から２００℃までの冷却速度を３℃から８℃／秒とし、酸素濃度は１００±５０ｐｐｍに設定した。
そして、作製した各試験基板について、光学顕微鏡を用いて、各試験基板上に形成されたはんだ接合部全てについて目視にてチップ立ち発生の有無及び発生率（％）を計測し、以下の基準に従い評価した。その結果を表２に示す。
○：チップ立ちの発生率が０％
△：チップ立ちの発生率が０％超０．０５％以下
×：チップ立ちの発生率が０．０５％越
<Tip Standing Confirmation Test>
I prepared the following tools.
・0402 size chip parts (resistors)
・Electronic circuit board provided with a solder resist (thickness: 20 μm) and electrodes having a predetermined pattern on which the above 0402 size chip parts can be mounted ・A metal mask with a thickness of 40 μm (aperture ratio: 75%) having the above pattern
The solder compositions of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were printed on the electronic circuit board using the metal mask, and 500 0402 size chip components were mounted on each electronic circuit board.
After that, each electronic circuit board is heated using a reflow furnace (product name: TNP25-538EM, manufactured by Tamura Corporation) to electrically connect each electronic circuit board and the 0402 size chip component. Each test board having a solder joint portion was produced.
The reflow conditions at this time were preheating from 165 ° C. to 175 ° C. for 150 seconds, peak temperature at 260 ° C., time at 200 ° C. or higher for 105 seconds, time at 235 ° C. or higher for 60 seconds, from peak temperature to 200 ° C. The cooling rate was set to 3 ° C. to 8 ° C./sec, and the oxygen concentration was set to 100 ± 50 ppm.
Then, using an optical microscope, the presence or absence of standing chips and the occurrence rate (%) of the occurrence of standing chips were visually measured for all solder joints formed on each test board using an optical microscope, and the evaluation was performed according to the following criteria. Table 2 shows the results.
○: The rate of chip standing is 0%.
Δ: The occurrence rate of standing chips is more than 0% and 0.05% or less. ×: The occurrence rate of standing chips is over 0.05%.
＜粘着性試験（初期）＞
実施例１から６並びに比較例１及び２の各はんだ組成物について、作製した直後の粘着性をＪＩＳ規格Ｚ３２８４－３「粘着性試験」に規定の条件に準拠して測定した。なお、使用するメタルマスクの厚さは４０μｍに変更した。また粘着性測定装置は、（株）マルコム製のＴａｃｋｉｎｅｓｓ ｔｅｓｔｅｒ ＴＫ－１（製品名）を使用した。
測定した各はんだ組成物のタック力（力の平均値：ｎ＝５。以下同じ。）（Ｎ１）を表２に示す。
<Adhesiveness test (initial)>
The tackiness of the solder compositions of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 immediately after preparation was measured according to the conditions specified in JIS Z3284-3 "Tackiness test". The thickness of the metal mask used was changed to 40 μm. Tackiness tester TK-1 (product name) manufactured by Malcom Co., Ltd. was used as a stickiness measuring device.
Table 2 shows the measured tack force (average value of force: n=5; the same shall apply hereinafter) (N1) of each solder composition.
＜粘着性試験（２４時間経過後）＞
実施例１から６並びに比較例１及び２の各はんだ組成物について、作製してから２５℃５０％の条件下で２４時間放置した後の粘着性を、上記粘着性試験（初期）に規定の条件と同じ条件で測定した。
測定した各はんだ組成物のタック力（Ｎ２）を表２に示す。
<Adhesiveness test (after 24 hours)>
For each solder composition of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2, the adhesiveness after being left for 24 hours under the condition of 25 ° C. 50% after preparation was measured under the same conditions as those specified in the adhesive test (initial).
Table 2 shows the measured tack strength (N2) of each solder composition.
＜粘着性試験（変化率）＞
上記粘着性試験（初期）と粘着性試験（２４時間経過後）とで測定したタック力（Ｎ１）及びタック力（Ｎ２）について、以下の計算式を用いてタック力変化率（％）を算出した。その結果を表２に示す。
タック力変化率（％）＝（Ｎ２－Ｎ１）／Ｎ１
<Adhesiveness test (change rate)>
Regarding the tack force (N1) and tack force (N2) measured in the above adhesive test (initial) and adhesive test (after 24 hours), the tack force change rate (%) was calculated using the following formula. Table 2 shows the results.
Tack force change rate (%) = (N2-N1)/N1
＜印刷性試験＞
以下の用具を用意した。
・各種チップ部品（１００５、０６０３、０４０２）を実装し得る所定のパターンを有する試験基板
・上記パターンを有するメタルマスク（厚み：５０μｍ、開口率１００％）
そして、メタルスキージを用い、実施例１から６並びに比較例１及び２の各はんだ組成物を、印刷機（製品名：ＳＰ－６０、パナソニック（株）製）を用い、各前記試験基板に印刷した。なお、印刷速度は５０ｍｍ／秒に設定した。
各はんだ組成物をメタルマスクのクリーニングをせず連続印刷した５枚目の各前記試験基板について、印刷ブリッジ、にじみやかすれの有無を光学顕微鏡を用いて目視にて確認し、以下の基準に従い評価した。その結果を表２に示す。
○：にじみ及びかすれがない
△：にじみが発生
×：印刷ブリッジ、かすれが発生
<Printability test>
I prepared the following tools.
・Test board having a predetermined pattern on which various chip parts (1005, 0603, 0402) can be mounted ・Metal mask having the above pattern (thickness: 50 μm, aperture ratio 100%)
Then, using a metal squeegee, each solder composition of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 was printed on each test substrate using a printer (product name: SP-60, manufactured by Panasonic Corporation). The printing speed was set to 50 mm/sec.
For each of the fifth test substrates on which each solder composition was continuously printed without cleaning the metal mask, the presence or absence of printing bridges, bleeding and blurring was visually confirmed using an optical microscope, and evaluated according to the following criteria. Table 2 shows the results.
○: No bleeding or fading △: Bleeding occurred ×: Printing bridging and fading occurred
＜はんだボール確認試験＞
上記チップ立ち確認試験にて作製した各試験基板について、光学顕微鏡を用いて、各試験基板上の前記チップ部品脇及び当該部品間に発生したはんだボールの数を目視にて計測し、以下の基準に従い評価した。その結果を表２に示す。
○：発生したはんだボール数が３０個未満
△：発生したはんだボール数が３０個以上１００個未満
×：発生したはんだボール数が１００個以上
<Solder ball confirmation test>
Using an optical microscope, the number of solder balls generated beside and between the chip components on each test board was visually measured for each test board produced in the above-described chip standing confirmation test, and evaluated according to the following criteria. Table 2 shows the results.
○: less than 30 solder balls were generated △: 30 or more and less than 100 solder balls were generated ×: 100 or more solder balls were generated
以上に示す通り、各実施例に係るはんだ組成物は、経時による粘度の変化も少なく、また印刷にじみやかすれ及びはんだボールの発生を抑制し得ると共に、０４０２サイズチップ部品のような微小なチップ部品の実装において、チップ立ちをも抑制し得ることが分かる。
なお、比較例２については、作製したフラックス組成物の粘度が高すぎたためにはんだ合金粉末と混合してはんだ組成物を作製することができなかったため、全ての試験結果を「－」と評価している。
As shown above, the solder composition according to each example has little change in viscosity over time, can suppress printing bleeding, blurring, and solder ball generation, and can also suppress chip standing when mounting minute chip parts such as 0402 size chip parts.
In Comparative Example 2, all the test results were evaluated as "-" because the viscosity of the produced flux composition was too high and the solder composition could not be produced by mixing with the solder alloy powder.
Claims (10)
はんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）とを含有し、
前記溶剤（Ｃ）は炭素数が１８であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）として、２－オクチルデカノールを含有し、
前記溶剤（Ｃ）全量の配合量は、フラックス組成物全量に対して２０質量％以上４０質量％以下であり、
前記常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）の配合量は、前記溶剤（Ｃ）全量に対して１０質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする微小チップ部品用はんだ組成物。 a flux composition containing a rosin-based resin (A), an activator (B), and a solvent (C);
containing an alloy powder (D) made of a solder alloy,
The solvent (C) contains 2-octyldecanol as a higher alcohol (C-1) that has 18 carbon atoms and is liquid at room temperature,
The total amount of the solvent (C) is 20% by mass or more and 40% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition,
A solder composition for microchip parts , wherein the amount of the higher alcohol (C-1) that is liquid at room temperature is 10% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total amount of the solvent (C).
はんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）とを含有し、
前記溶剤（Ｃ）は炭素数が１８であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）として、２－ヘキシルドデカノールを含有し、
前記溶剤（Ｃ）全量の配合量は、フラックス組成物全量に対して２０質量％以上４０質量％以下であり、
前記常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）の配合量は、前記溶剤（Ｃ）全量に対して１０質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする微小チップ部品用はんだ組成物。 a flux composition containing a rosin-based resin (A), an activator (B), and a solvent (C);
containing an alloy powder (D) made of a solder alloy,
The solvent (C) contains 2-hexyldodecanol as a higher alcohol (C-1) that has 18 carbon atoms and is liquid at room temperature,
The total amount of the solvent (C) is 20% by mass or more and 40% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition,
A solder composition for microchip parts , wherein the amount of the higher alcohol (C-1) that is liquid at room temperature is 10% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total amount of the solvent (C).
はんだ合金からなる合金粉末（Ｄ）とを含有し、
前記溶剤（Ｃ）は炭素数が１８であって常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）として、２－オクチルデカノールおよび２－ヘキシルドデカノールを含有し、
前記溶剤（Ｃ）全量の配合量は、フラックス組成物全量に対して２０質量％以上４０質量％以下であり、
前記常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）の配合量は、前記溶剤（Ｃ）全量に対して１０質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする微小チップ部品用はんだ組成物。 a flux composition containing a rosin-based resin (A), an activator (B), and a solvent (C);
containing an alloy powder (D) made of a solder alloy,
The solvent (C) contains 2-octyldecanol and 2-hexyldodecanol as higher alcohols (C-1) having 18 carbon atoms and being liquid at room temperature,
The total amount of the solvent (C) is 20% by mass or more and 40% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition,
A solder composition for microchip parts , wherein the amount of the higher alcohol (C-1) that is liquid at room temperature is 10% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total amount of the solvent (C).
前記常温で液状の高級アルコール（Ｃ－１）の配合量は、前記溶剤（Ｃ）全量に対して１２質量％以上２８質量％以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の微小チップ部品用はんだ組成物。 The total amount of the solvent (C) is 20% by mass or more and 40% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition,
4. The solder composition for microchip parts according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of the higher alcohol (C-1) that is liquid at room temperature is 12% by mass or more and 28% by mass or less with respect to the total amount of the solvent (C).
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