JP7437677B2 - はんだ組成物 - Google Patents
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
本実施形態に係るはんだ組成物は、例えば、表面実装方式により部品を基板に固定するために用いられる。はんだ組成物は、例えばリフロー後において、部品と基板とを接合する接合部となる。接合部は、はんだ接合部と、補強部と、を有する。はんだ接合部は、部品と基板とを電気的に接合する部分である。補強部は、電気的絶縁性を有し、はんだ接合部の周囲を補強する部分である。
<はんだ組成物>
本実施形態に係るはんだ組成物は、好ましくはペースト状である。はんだ組成物は、はんだ粉末と、熱硬化性樹脂と、カルボン酸と、アミンと、アミン不活性化剤と、を含有する。はんだ組成物は、チクソ性付与剤を更に含有してもよい。はんだ組成物は、イミダゾールを更に含有してもよい。ただし、イミダゾールは、アミンの一種であるが、本実施形態において、アミンにはイミダゾールは含まれない。なお、以下において、はんだ組成物からはんだ粉末を除いた組成物のことをフラックス組成物という場合がある。
はんだ粉末としては、特に限定されない。はんだ粉末の化学成分には、鉛フリーはんだ、及び鉛含有はんだが含まれる。はんだ粉末の化学成分は、環境保全の観点から、好ましくは鉛フリーはんだである。
熱硬化性樹脂は、はんだ組成物に熱硬化性を付与し得る。熱硬化性樹脂は、硬化物となって、はんだ接合部の周囲に補強部を形成する。
カルボン酸は、フラックス作用を有する。フラックス作用として、例えば、清浄化作用、酸化防止作用、及び表面張力低下作用が挙げられる。
アミンは、カルボン酸の活性化作用を有する。すなわち、アミンは、カルボン酸のフラックス作用を活性化する作用を有する。これにより、はんだ組成物中のカルボン酸の含有量を減らすことができる。カルボン酸は、熱硬化性樹脂と反応しないので、はんだ組成物中のカルボン酸の含有量は、少ないほど好ましい。カルボン酸の含有量が少なくても、加熱時(例えばリフロー時)にはアミンが共存することで、フラックス作用は確保される。
アミン不活性化剤は、アミンを不活性化する作用(アミン不活性化作用)を有する。すなわち、アミン不活性化剤は、アミンとカルボン酸との反応を一時的に抑制する作用を有する。これにより、カルボン酸がはんだ粉末と反応してカルボン酸塩を生成することを抑制することができる。カルボン酸塩の生成が抑制されると、はんだ粉末が凝集しにくくなる。したがって、はんだ組成物の保存安定性を高めることができる。
チクソ性付与剤は、はんだ組成物にチクソ性を付与する。これにより、はんだ組成物の印刷性を向上させることができる。
イミダゾールとしては、特に限定されないが、例えば、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物、及び2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾールが挙げられる。
本実施形態に係るはんだ組成物は、例えば、以下のようにして調製することができる。なお、以下では、チクソ性付与剤及びイミダゾールを使用しているが、これらは使用しなくてもよい。
本実施形態に係るはんだ組成物は、例えば、表面実装方式により部品を基板に固定するために用いられる。表面実装方式のプロセスは、印刷工程、部品搭載工程、及びリフローはんだ付け工程を含む。
上記実施形態から明らかなように、本開示は、下記の態様を含む。
はんだ組成物の調製に用いた材料は、以下のとおりである。
はんだ粉末1:Sn-Bi系はんだ(Sn42Bi58、融点139℃、粒子径分布10~25μm)
はんだ粉末2:Sn-Ag-Cu系はんだ(Sn96.5Ag3Cu0.5、通称SAC305、融点219℃、平均粒子径10~25μm)
エポキシ樹脂:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製、グレード「806」、エポキシ当量160~170g/eq、常温で液状)
イミダゾール1:四国化成工業株式会社製、製品名「2MA-OK」、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物
イミダゾール2:四国化成工業株式会社製、製品名「2PHZ」、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール
グルタル酸、120メッシュの篩を通過したもの
アミン1:トリエタノールアミン
アミン2:トリプロピルアミン
式(1)で表される化合物:明和化成株式会社製、液状フェノール樹脂、製品名「MEH-8000H」、OH当量139~143g/eq
式(2)で表される化合物:新日本理化株式会社製、製品名「ゲルオールD」、1,3:2,4-ビス-O-ベンジリデン-D-グルシトール(ジベンジリデンソルビトール)
ヒドロキシ脂肪酸アミド(伊藤製油株式会社製、品名「ITOHWAX J-420」、フレーク状、N-ヒドロキシエチル-12-ヒドロキシステアリルアミド、融点105℃、酸価5.0mgKOH/g以下、水酸基価295mgKOH/g)
まず熱硬化性樹脂とチクソ性付与剤とを120℃に加温し、チクソ性付与剤を溶解させて第1混合物を得た。一方、アミンとアミン不活性化剤とを混合して第2混合物を得た。混合温度は、式(1)で表される化合物を用いた場合は常温であり、式(2)で表される化合物を用いた場合は120℃である。次に第1混合物、第2混合物、カルボン酸、及イミダゾールを混合し、プラネタリーミキサーで混練することによりフラックス組成物を得た。その後、このフラックス組成物にはんだ粉末を投入し、引き続き混練することにより、はんだ組成物を得た。なお、はんだ組成物の配合は、表1のとおりである。
はんだ組成物について、以下の試験を行った。
JIS Z 3284 附属書11に準拠して、ソルダボール試験を行った。実施例1~5、7、8については、はんだ組成物を160℃に加熱した。実施例6については、はんだ組成物を240℃に加熱した。
B:はんだの凝集度合が4~5
はんだ組成物を調製してから48時間常温にて放置した後、はんだ粉末の凝集の有無を確認した。
B:平均粒子径100μm以下のはんだ粉末の凝集粒子が見られた
C:平均粒子径100μm超のはんだ粉末の凝集粒子が見られた
はんだ組成物を調製した後、粘度(η1)を測定した。このはんだ組成物を48時間常温にて放置した後、再度粘度(η2)を測定した。なお、粘度測定は、E型粘度計を用いて、25℃、回転数0.5rpmにて行った。
B:粘度の上昇が1.2倍超1.5倍以下である(1.2<η2/η1≦1.5)
C:粘度の上昇が1.5倍超である((1.5<η2/η1))
Claims (5)
- はんだ粉末と、熱硬化性樹脂と、カルボン酸と、アミンと、アミン不活性化剤と、を含有し、
前記アミンは、トリエタノールアミン及び/又はトリプロピルアミンであり、
前記アミン不活性化剤は、下記式(1)で表される化合物である、
はんだ組成物。
- 前記アミン不活性化剤の含有量が、前記アミンの全質量に対して、0.3質量%以上120質量%以下の範囲内である、
請求項1に記載のはんだ組成物。 - 前記はんだ粉末の融点が80℃以上である、
請求項1又は2に記載のはんだ組成物。 - 前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含む、
請求項1~3のいずれか1項に記載のはんだ組成物。 - チクソ性付与剤を更に含有する、
請求項1~4のいずれか1項に記載のはんだ組成物。
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