TWI824999B - 焊料膏用助焊劑及焊料膏 - Google Patents
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Abstract
本發明之焊料膏用助焊劑含有包含脂肪酸、與脂肪族一級胺之有機成分作為主成分。
Description
本發明係關於一種焊料膏用助焊劑、及使用該焊料膏用助焊劑所形成之焊料膏。
於製造將電子零件等接合零件接合於基板之接合構造體時，藉由將包含焊料粉與助焊劑之焊料膏塗佈於基板表面之電極部，並於使接合零件之電極部與該電極部接觸之狀態下進行加熱，而經由以焊料膏所形成之焊料接合部將基板與接合零件接合。 近年來，出於環境方面之考慮，作為構成焊料膏中之焊料粉之焊料合金，期望使用不含鉛者(無鉛焊料合金)。作為使用無鉛焊料合金之焊料粉，例如提出有將包含Sn或Sn合金之Sn系金屬之粒子、與包含Cu或Cu合金之Cu系金屬之粒子混合而成者(參照專利文獻1)。 關於使用該焊料粉之焊料膏，若為了形成如上所述之焊料接合部而進行加熱，則首先熔點低於Cu系金屬之粒子的Sn系金屬之粒子熔融。繼而，經熔融之Sn系金屬與Cu系金屬之粒子之表面之Cu反應，由此於Cu系金屬之粒子之表面形成金屬間化合物(具體而言為CuSn合金)層(以下亦記作IMC層)。由於該IMC層之熔點高於Sn系金屬，故而即便於將焊料接合部再次加熱之情形時，焊料接合部亦難以再熔融。因此，即便於必須將接合構造體再次加熱之情形時，亦可將焊料接合部之接合狀態維持為良好。 然而，若如上所述般使用將熔點不同之金屬之粒子混合而成之焊料膏形成焊料接合部，則於焊料接合部內易形成孔隙(空隙)。具體而言，若將如上所述之焊料膏加熱，則助焊劑等揮發成分揮發而產生氣體，該氣體以氣泡之形式殘存於熔融之Sn系金屬中。該氣體於Sn系金屬硬化時亦並未逸出，殘存於焊料接合部而形成孔隙。若此種孔隙大量存在於焊料接合部中，則有由於基板與接合零件之接觸面積減少故而電阻增加而發熱等之虞。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2010-149185號公報
[發明所欲解決之問題] 因此，本案發明之課題在於提供一種可形成孔隙較少之焊料接合部之焊料膏用助焊劑，並且提供一種使用該焊料膏用助焊劑之焊料膏。 [解決問題之技術手段] 本發明之焊料膏用助焊劑含有包含脂肪酸、與脂肪族一級胺之有機成分作為主成分。 上述焊料膏用助焊劑較佳為上述有機成分相對於上述焊料膏用助焊劑之質量的質量比率為70質量%以上且100質量%以下。 上述焊料膏用助焊劑較佳為以上述脂肪酸與上述脂肪族一級胺之莫耳比成為1：0.5以上且1.5以下之方式構成。 上述焊料膏用助焊劑較佳為上述脂肪酸為飽和脂肪酸及不飽和脂肪酸之至少一者，上述飽和脂肪酸之主鏈之碳數為10以下，上述不飽和脂肪酸之碳數為18以下。 上述不飽和脂肪酸較佳為選自由油酸、亞麻油酸、及次亞麻油酸所組成之群中之至少一種。 上述焊料膏用助焊劑較佳為上述脂肪酸包含飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸，並且不飽和脂肪酸之莫耳數相對於飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸之合計莫耳數的比率為20 mol%以下。 上述焊料膏用助焊劑較佳為上述脂肪族一級胺為飽和脂肪族一級胺及不飽和脂肪族一級胺之至少一者，上述飽和脂肪族一級胺之主鏈之碳數為8以下，上述不飽和脂肪族一級胺之碳數為18以下。 上述不飽和脂肪族一級胺較佳為油胺。 本發明之焊料膏含有上述任一種焊料膏用助焊劑、與焊料粉，上述焊料粉含有包含Sn或Sn合金之Sn系金屬之粒子、及包含Cu或Cu合金之Cu系金屬之粒子之至少一種。 上述焊料膏較佳為上述焊料膏用助焊劑之含量為5質量%以上且12質量%以下。 上述焊料膏較佳為上述焊料粉之平均粒徑為5 μm以上且35 μm以下。
以下，對本發明之實施形態進行說明。再者，本發明並不限定於下述實施形態。 本發明之焊料膏用助焊劑含有包含脂肪酸、與脂肪族一級胺之有機成分作為主成分。上述有機成分相對於上述焊料膏用助焊劑之質量的質量比率較佳為65質量%以上且100質量%以下，更佳為70質量%以上且100質量%以下。又，上述脂肪酸與上述脂肪族一級胺之莫耳比較佳為成為1：0.5以上且1.5以下，更佳為成為1：0.7以上且1.3以下，尤佳為1：1。 作為上述脂肪酸，較佳為使用於常溫下為液狀者。再者，所謂常溫係指25℃以上且30℃以下之溫度。又，作為上述脂肪酸，較佳為於將焊料膏進行回焊時之溫度以下不氣化者，例如沸點較佳為140℃以上且400℃以下，更佳為200℃以上且360℃以下，尤佳為230℃以上且270℃以下。 又，上述脂肪酸較佳為飽和脂肪酸及不飽和脂肪酸之至少一者。作為飽和脂肪酸，並無特別限定，例如較佳為主鏈之碳數為10以下者，更佳為9以下者。具體而言，作為飽和脂肪酸，可列舉選自由辛酸、壬酸、癸酸、4-甲基壬酸、及2-己基癸酸所組成之群中之至少一種。作為不飽和脂肪酸，並無特別限定，例如較佳為碳數為24以下者，更佳為18以下者。具體而言，作為不飽和脂肪酸，可列舉選自由油酸、亞麻油酸、及次亞麻油酸所組成之群中之至少一種。 再者，於使用飽和脂肪酸及不飽和脂肪酸作為上述脂肪酸之情形時，不飽和脂肪酸之莫耳數相對於飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸之合計莫耳數的比率較佳為20 mol%以下，更佳為10 mol%以下。 作為上述脂肪族一級胺，較佳為使用於常溫下為液狀者。又，作為上述脂肪族一級胺，沸點較佳為70℃以上且400℃以下，更佳為75℃以上且180℃以下。又，作為脂肪族一級胺，更佳為沸點低於上述脂肪酸者。 又，脂肪族一級胺較佳為飽和脂肪族一級胺及不飽和脂肪族一級胺之至少一者。作為飽和脂肪族一級胺，並無特別限定，例如較佳為主鏈之碳數為8以下者，更佳為6以下者。又，作為飽和脂肪族一級胺，可列舉選自由丁胺、己胺、辛胺、及2-乙基己胺所組成之群中之至少一種。作為不飽和脂肪族一級胺，並無特別限定，例如較佳為碳數為18以下者。又，作為不飽和脂肪族一級胺，可列舉油胺。 亦可於如上所述之焊料膏用助焊劑中含有上述脂肪酸、及脂肪族一級胺以外之其他成分。例如，為了調整黏度等，亦可含有溶劑或觸變劑等。 作為上述溶劑，並無特別限定，例如可列舉：二乙二醇單己醚(己基二甘醇)、二乙二醇二丁醚(二丁基二甘醇)、二乙二醇單2-乙基己醚(2-乙基己基二甘醇)、二乙二醇單丁醚(丁基二甘醇)等二醇醚類；正己烷、異己烷、正庚烷等脂肪族系化合物；乙酸異丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等酯類；甲基乙基酮、甲基正丙基酮、二乙基酮等酮類；乙醇、正丙醇、異丙醇、異丁醇、辛二醇等醇類，松油醇、薄荷腦、苯基乙醇、沈香醇、香葉草醇等萜系醇類等。上述溶劑可單獨使用，亦可將複數種混合使用。又，作為溶劑之使用量，並無特別限定，例如相對於焊料膏用助焊劑之質量，較佳為0質量%以上且20質量%以下，更佳為0質量%以上且16質量%以下。 作為上述觸變劑，並無特別限定，例如可列舉：醯胺系觸變劑、氫化蓖麻油、蜂蠟、巴西棕櫚蠟、十八醯胺等高級脂肪醯胺等。又，作為觸變劑之使用量，並無特別限定，例如相對於焊料膏用助焊劑之質量，較佳為0質量%以上且20質量%以下，更佳為0質量%以上且16質量%以下。 如上所述之焊料膏用助焊劑係與焊料粉混練而形成焊料膏。作為焊料膏用助焊劑相對於焊料膏之質量的質量比率，並無特別限定，例如較佳為5質量%以上且12質量%以下，更佳為5.5質量%以上且8質量%以下，進而佳為5.5質量%以上且6質量%以下。 又，作為焊料膏之黏度，並無特別限定，可根據印刷或點膠塗佈等供給方法而調整。例如較佳為10 Pa・s以上且350 Pa・s以下，更佳為100 Pa・s以上且300 Pa・s以下。再者，上述黏度係使用螺旋式黏度測定裝置(Malcolm公司製造之PCU-205)，根據10 rpm時之黏度值而測定。 作為上述焊料粉，並無特別限定，可使用通常之焊料粉。例如可使用構成可用作無鉛焊料之Sn-Ag系焊料、Sn-Ag-Cu系焊料、Sn-Ag-Cu-Bi系焊料、Sn-Ag-In-Bi系焊料、Sn-Cu系焊料、Sn-Zn系焊料、Sn-Bi系焊料、Sn-Sb系焊料、Sn-Au系焊料、Sn-In系焊料等無鉛焊料之金屬粉末。尤其作為焊料粉，較佳為使用將包含Sn或Sn合金之Sn系金屬之粒子、與包含Cu或Cu合金之Cu系金屬之粒子混合而成者(以下亦記作SnCu焊料粉)。 作為上述Sn系金屬之粒子，可列舉：包含Sn100質量%之Sn粒子，或包含Sn與選自由In、Ag、Cu、Sb、Ni、Ge、Fe、Co、及Bi所組成之群中之一種以上之其他金屬的Sn合金粒子等。作為Sn合金粒子，較佳為可列舉具有Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Sb、或Sn-Ag-Cu之組成者。 Sn系金屬之粒子例如較佳為平均粒徑D50(中值徑)為1 μm以上且70 μm以下，更佳為5 μm以上且35 μm以下。又，Sn系金屬之粒子較佳為90%粒徑D90為100 μm以下，更佳為60 μm以下。於Sn系金屬之粒子為如上述範圍之粒徑之情形時，可實現60 μm厚以下之較薄印刷，故而可使焊料接合部之厚度變薄。焊料接合部之厚度較薄之情況下可提高散熱性。 作為上述Cu系金屬之粒子，可列舉：包含Cu100質量%之Cu粒子，或包含Cu與選自由In、Ag、Sn、及Bi所組成之群中之一種以上之其他金屬的Cu合金粒子等。作為Cu合金粒子，較佳為可列舉具有Cu-Ag-Sn-Bi-In之組成者。 Cu系金屬之粒子例如較佳為平均粒徑D50(中值徑)為1 μm以上且70 μm以下，更佳為5 μm以上且35 μm以下。又，Cu系金屬之粒子較佳為90%粒徑D90為100 μm以下，更佳為60 μm以下。於Cu系金屬之粒子為如上述範圍之粒徑之情形時，可實現60 μm厚以下之較薄印刷，故而可使焊料接合部之厚度變薄。焊料接合部之厚度較薄之情況下可提高散熱性。 再者，所謂上述「平均粒徑D50(中值徑)」及「90%粒徑D90」，係指利用雷射繞射式粒度分佈測定裝置所測定之值。 作為Sn系金屬之粒子與Cu系金屬之粒子之混合比率，並無特別限定。例如，Sn系金屬之粒子較佳為35質量%以上且85質量%以下，更佳為50質量%以上且65質量%以下。又，Cu系金屬之粒子較佳為15質量%以上且65質量%以下，更佳為35質量%以上且50質量%以下。藉由成為此種混合比率，於將焊料膏加熱時，經熔融之Sn系金屬與Cu系金屬之粒子之表面之Cu反應，於Cu系金屬之粒子之表面形成充分之金屬間化合物(具體而言為CuSn合金)層(以下亦記作IMC層)。 再者，作為構成如上所述之焊料粉之金屬之粒子，除了Sn系金屬之粒子及Cu系金屬之粒子以外，亦可進而包含其他金屬之粒子。作為其他金屬之粒子，例如可列舉含有Ni等之金屬粒子。此種其他金屬之粒子較佳為相對於焊料粉之質量而為1質量%以上且20質量%以下之含量。 如上所述，根據本發明之焊料膏用助焊劑、及焊料膏，可形成孔隙較少之焊料接合部。 即，使用將含有包含脂肪酸、脂肪族一級胺之有機成分作為主成分之焊料膏用助焊劑與焊料粉混練所形成之焊料膏，將電子零件等接合零件接合於基板時，可減少於焊料接合部中產生孔隙。 再者，本發明之焊料膏用助焊劑、及焊料膏並不限定於上述實施形態，可於不脫離本發明之主旨之範圍內進行各種變更。又，當然亦可任意採用上述複數個實施形態之構成或方法等進行組合(亦可將一個實施形態之構成或方法等應用於其他實施形態之構成或方法等)。 [實施例] 以下，對本發明之實施例進行說明，但本發明並不限定於以下之實施例。 ＜使用材料＞ 1.脂肪酸 ・辛酸(東京化成工業公司製造，製品名：正辛酸) ・壬酸(東京化成工業公司製造，製品名：壬酸) ・4-甲基壬酸(東京化成工業公司製造，製品名：4-甲基壬酸) ・癸酸(東京化成工業公司製造，製品名：癸酸) ・硬脂酸(東京化成工業公司製造，製品名：硬脂酸) ・油酸(和光純藥工業公司製造，製品名：油酸) ・亞麻油酸(ALDRICH公司製造，製品名：亞麻油酸) ・次亞麻油酸(東京化成工業公司製造，製品名：次亞麻油酸) ・2-己基癸酸(東京化成工業公司製造，製品名：2-己基癸酸) 2.脂肪族一級胺 ・丁胺(東京化成工業公司製造，製品名：丁胺) ・己胺(東京化成工業公司製造，製品名：己胺) ・2-乙基己胺(廣榮化學工業公司製造，製品名：2-乙基己胺) ・辛胺(東京化成工業公司製造，製品名：正辛胺) ・油胺(東京化成工業公司製造，製品名：油胺) 3.樹脂成分 ・超淡色松香(荒川化學公司製造，製品名：KR-612) ・歧化松香(荒川化學公司製造，製品名：Longines R) 4.溶劑 ・己基二甘醇(日本乳化劑公司製造，製品名：HeDG) ・松油醇(Yasuhara Chemical公司製造，製品名：松油醇) 5.觸變劑 ・N.N'-六亞甲基-雙-12-羥基硬脂基醯胺(伊藤製油公司製造，製品名：J-630) ・氫化蓖麻油(伊藤製油公司製造，製品名：氫化蓖麻油) ・蜜蠟(三木化學工業公司製造，製品名：紅印曬蜜蠟) 6.活性劑 ・己二酸(東京化成工業公司製造，製品名：己二酸) ・反式-2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇(JAIN SPECIALITY FINE CHEMICALS公司製造，製品名：DBBD) 7.焊料粉1 使用由包含Sn之Sn系金屬之粒子(平均粒徑：19.8 μm)、與包含Cu合金之Cu系金屬之粒子(平均粒徑：11.7 μm)所構成者。Cu合金之組成係設為Cu為65質量%，Sn為15質量%，Ag為10質量%，Bi為5質量%，In為5質量%。又，各粒子相對於焊料粉之質量的質量比率係設為Sn系金屬之粒子為65質量%，Cu系金屬之粒子為35質量%。再者，上述平均粒徑(D50)係藉由Beckman Coulter製造之雷射繞射粒度分佈測定裝置所測定。 8.焊料粉2 使用由包含Sn之第一Sn系金屬之粒子(平均粒徑：19.8 μm)、包含Sn合金之第二Sn系金屬之粒子(平均粒徑：30.8 μm)、及包含Cu合金之Cu系金屬之粒子(平均粒徑：11.7 μm)所構成者。Sn合金之組成係設為Sn為95質量%，Sb為5質量%。Cu合金之組成係設為Cu為65質量%，Sn為15質量%，Ag為10質量%，Bi為5質量%，In為5質量%。又，各粒子相對於焊料粉之質量的質量比率係設為第一Sn系金屬之粒子為32.5質量%，第二Sn系金屬之粒子為32.5質量%，Cu系金屬之粒子為35質量%。再者，上述平均粒徑(D50)係藉由Beckman Coulter製造之雷射繞射粒度分佈測定裝置所測定。 9.焊料粉3 使用由包含Sn之第一Sn系金屬之粒子(平均粒徑：19.8 μm)、包含Sn合金之第二Sn系金屬之粒子(平均粒徑：28.4 μm)、及包含Cu合金之Cu系金屬之粒子(平均粒徑：11.7 μm)所構成者。Sn合金之組成係設為Ag為1.1質量%，Cu為0.7質量%，Ni為0.07質量%，Ge為0.01質量%，剩餘部分僅為Sn。又，各粒子相對於焊料粉之質量的質量比率係設為第一Sn系金屬之粒子為32.5質量%，第二Sn系金屬之粒子為32.5質量%，Cu系金屬之粒子為35質量%。再者，上述平均粒徑(D50)係藉由Beckman Coulter製造之雷射繞射粒度分佈測定裝置所測定。 10.焊料粉4 使用由包含Sn之Sn系金屬之粒子(平均粒徑：19.8 μm)、與包含Cu之Cu系金屬之粒子(平均粒徑：1.1 μm)所構成者。又，各粒子相對於焊料粉之質量的質量比率係設為Sn系金屬之粒子為65質量%，Cu系金屬之粒子為35質量%。再者，上述平均粒徑(D50)係藉由Beckman Coulter製造之雷射繞射粒度分佈測定裝置所測定。 11.焊料粉5 使用由包含Sn之Sn系金屬之粒子(平均粒徑：19.8 μm)、與包含Cu合金之Cu系金屬之粒子(平均粒徑：11.7 μm)所構成者。Cu合金之組成係設為Cu為65質量%，Sn為15質量%，Ag為10質量%，Bi為5質量%，In為5質量%。又，各粒子相對於焊料粉之質量的質量比率係設為Sn系金屬之粒子為50質量%，Cu系金屬之粒子為50質量%。再者，上述平均粒徑(D50)係藉由Beckman Coulter製造之雷射繞射粒度分佈測定裝置所測定者。 12.焊料粉6 使用由包含Sn之Sn系金屬之粒子(平均粒徑：19.8 μm)、與包含Cu合金之Cu系金屬之粒子(平均粒徑：11.7 μm)所構成者。Cu合金之組成係設為Cu為65質量%，Sn為15質量%，Ag為10質量%，Bi為5質量%，In為5質量%。又，各粒子相對於焊料粉之質量的質量比率係設為Sn系金屬之粒子為40質量%，Cu系金屬之粒子為60質量%。再者，上述平均粒徑(D50)係藉由Beckman Coulter製造之雷射繞射粒度分佈測定裝置所測定。 13.焊料粉7 使用由包含Sn之Sn系金屬之粒子(平均粒徑：7.3 μm)、與包含Cu合金之Cu系金屬之粒子(平均粒徑：9.6 μm)所構成者。Cu合金之組成係設為Cu為65質量%，Sn為15質量%，Ag為10質量%，Bi為5質量%，In為5質量%。又，各粒子相對於焊料粉之質量的質量比率係設為Sn系金屬之粒子為65質量%，Cu系金屬之粒子為35質量%。再者，上述平均粒徑(D50)係藉由Beckman Coulter製造之雷射繞射粒度分佈測定裝置所測定。 14.焊料粉8 使用由包含Sn合金之Sn系金屬之粒子(平均粒徑：28.8 μm)所構成者。Sn合金之組成係設為Sn為96.5質量%，Ag為3.0質量%，Cu為0.5質量%。再者，上述平均粒徑(D50)係藉由Beckman Coulter製造之雷射繞射粒度分佈測定裝置所測定。 ＜比較例1＞ 1.助焊劑之製作 將上述樹脂成分、活性劑、觸變劑、溶劑以下述表1之調配進行混練而製作助焊劑(比較例1)。 [表1]
2.焊料膏之製作 將比較例1之助焊劑與上述焊料粉1以下述表2之調配進行混練而製作焊料膏。 [表2]
3.孔隙之評價 (1)模擬基板之製作 於Cu板(經硫酸銨蝕刻處理者)上以60 μm之厚度且以遮罩開口率成為100%之方式印刷比較例1之焊料膏，製作模擬基板。 (2)加熱處理 對所獲得之模擬基板使用高溫觀察裝置(山陽精工公司製造，SK-5000)進行加熱處理。作為加熱處理之溫度條件，設為自熱處理開始(常溫)以1.6℃/秒升溫至120℃，其後將120℃維持300秒，自120℃以0.8℃/秒冷卻至常溫之條件(溫度分佈1)。又，加熱處理係於氧濃度為500 ppm以下之氮氣環境下進行。 於對以溫度分佈1進行加熱處理後之模擬基板之焊料膏上重疊Si晶片(尺寸：0.3×5.0×5.0)並以0.4 MPa進行加壓之狀態下，於與溫度分佈1不同之溫度條件下進行加熱處理，獲得試樣。作為加熱處理之溫度條件，設為自熱處理開始(常溫)以2.1℃/秒升溫至150℃，自150℃以0.25℃/秒升溫至180℃，自180℃以2℃/秒升溫至250℃，其後將250℃維持60秒，自250℃以3.8℃/秒冷卻至常溫之條件(溫度分佈2)。 (3)孔隙率之算出 此外，將所獲得之試樣於具備Si晶片之位置切斷，並觀察其截面，藉此算出孔隙率(空隙率)。具體而言，使用Hirox公司製造之數位顯微鏡KH-8700算出孔隙部分之面積，除以整個接合部之面積部而算出孔隙率。關於所算出之孔隙率，示於下述表3。 [表3]
＜試驗1(實施例1～24)＞ 1.助焊劑之製作 以下述表4之組合使用各脂肪酸與各脂肪族一級胺，並以下述表5之調配進行混練而製作助焊劑。 [表4]
[表5]
2.焊料膏之製作 將上述實施例1～24之各助焊劑與上述焊料粉1以下述表6之調配進行混練而製作焊料膏。 [表6]
3.孔隙之評價 使用以如上所述之方式所製作之各焊料膏製作試樣，除此以外，以與比較例1相同之條件進行孔隙之評價。各實施例之孔隙率係示於下述表7、8。 [表7]
[表8]
＜試驗2(實施例25～48)＞ 1.助焊劑之製作 以下述表9之組合使用各脂肪酸與各脂肪族一級胺，除此以外，與試驗1同樣地製作助焊劑。 [表9]
2.焊料膏之製作、與孔隙之評價 使用上述實施例25～48之各助焊劑，除此以外，與試驗1同樣地製作焊料膏。 又，使用以如上所述之方式所製作之各焊料膏製作試樣，除此以外，以與比較例1相同之條件進行孔隙之評價。各實施例之孔隙率係示於下述表10、11。 [表10]
[表11]
＜試驗3(實施例49～55)＞ 1.助焊劑之製作 以下述表12之組合使用脂肪酸與脂肪族一級胺，將脂肪酸之莫耳比設為如下述表12，除此以外，與試驗1同樣地製作助焊劑。 2.焊料膏之製作、與孔隙之評價 使用上述實施例49～55之各助焊劑，除此以外，與試驗1同樣地製作焊料膏。 又，使用以如上所述之方式所製作之各焊料膏製作試樣，除此以外，以與比較例1相同之條件進行孔隙之評價。各實施例之孔隙率係示於下述表12。 [表12]
＜試驗4(實施例56～60)＞ 1.助焊劑、及焊料膏之製作 製作試驗2之實施例30之助焊劑，使用該助焊劑並設為下述表13之調配，除此以外，與試驗1同樣地製作焊料膏。 2.孔隙之評價 使用以如上所述之方式所製作之各焊料膏製作試樣，除此以外，以與比較例1相同之條件進行孔隙之評價。各實施例之孔隙率係示於下述表13。 [表13]
＜試驗5(實施例61～67)＞ 1.助焊劑、及焊料膏之製作 製作試驗2之實施例26、30之助焊劑，使用該助焊劑、與如下述表14之焊料粉2～7，除此以外，與試驗1同樣地製作焊料膏。 2.孔隙之評價 使用以如上所述之方式所製作之各焊料膏製作試樣，除此以外，以與比較例1相同之條件進行孔隙之評價。各實施例之孔隙率係示於下述表14。 [表14]
＜試驗6(實施例68、69)＞ 1.助焊劑、及焊料膏之製作 使助焊劑之調配成為下述表15中記載之調配，除此以外，與試驗1同樣地製作焊料膏。 2.孔隙之評價 使用以下述表15之調配所製作之焊料膏製作試樣，除此以外，以與比較例1相同之條件進行孔隙之評價。各實施例之孔隙率係示於下述表15。 [表15]
＜試驗7(實施例70)＞ 1.助焊劑之製作 以下述表16之組合使用脂肪酸與脂肪族一級胺，將脂肪族一級胺之莫耳分率設為如下述表16，除此以外，與試驗1同樣地製作助焊劑。 2.焊料膏之製作、與孔隙之評價 使用上述助焊劑，除此以外，與試驗1同樣地製作焊料膏。 又，使用以如上所述之方式所製作之焊料膏製作試樣，除此以外，以與比較例1相同之條件進行孔隙之評價。實施例70之孔隙率係示於下述表16。 [表16]
＜試驗8(實施例71、72)＞ 1.助焊劑之製作 將助焊劑之調配設為如下述表17中記載之調配，除此以外，與試驗1同樣地製作助焊劑。 2.焊料膏之製作、與孔隙之評價 使用上述助焊劑，除此以外，與試驗1同樣地製作焊料膏。 又，使用以如上所述之方式所製作之焊料膏製作試樣，除此以外，以與比較例1相同之條件進行孔隙之評價。各實施例之孔隙率係示於下述表17。 [表17]
＜試驗9(實施例73)＞ 1.助焊劑之製作 使助焊劑之調配成為如下述表18中記載之調配，除此以外，與試驗1同樣地製作助焊劑。 2.焊料膏之製作、與孔隙之評價 使用上述助焊劑，並設為如下述表19中記載之調配，除此以外，與試驗1同樣地製作焊料膏。 又，使用以如上所述之方式所製作之焊料膏製作試樣，除此以外，以與比較例1相同之條件進行孔隙之評價。實施例73之孔隙率係示於下述表18。 [表18]
[表19]
＜試驗10(比較例2、實施例74)＞ 1.比較例2之助焊劑、及焊料膏之製作 製作比較例1之助焊劑，使用該助焊劑、與焊料粉8，除此以外，與比較例1同樣地製作焊料膏。 2.實施例74之助焊劑、及焊料膏之製作 製作實施例6之助焊劑，使用該助焊劑、與焊料粉8，除此以外，與試驗1同樣地製作焊料膏。 3.孔隙之評價 (1)模擬基板之製作 於FR-4樹脂基板(經OSP處理)上以120 μm之厚度且以遮罩開口率成為100%之方式印刷上述各焊料膏，製作模擬基板。 (2)加熱處理 於所獲得之模擬基板之焊料膏上重疊PwTr晶片，使用焊料回焊裝置(A-TEC製作，NIS-20-82-C)於氧濃度1000 ppm之氮氣環境下進行加熱處理，獲得試樣。作為加熱處理之溫度條件，自熱處理開始(常溫)以1.5℃/秒升溫至180℃，其後將180℃維持100秒。其後，設為自180℃以2.0℃/秒升溫至250℃，將250℃維持15秒後，自250℃以3.0/秒冷卻至常溫之條件(溫度分佈3)。 (3)孔隙率之算出 其後，將加熱處理後之試樣於具備PwTr晶片之位置切斷，並觀察其截面，藉此算出孔隙率(空隙率)。具體而言，使用Hirox公司製造之數位顯微鏡KH-8700算出孔隙部分之面積，除以整個接合部之面積部而算出孔隙率。關於所算出之孔隙率，示於下述表20。 [表20]
＜總結＞ 將表3所示之比較例1之孔隙率與表7、8、10～18所示之實施例1～73之孔隙率相比，可確認各實施例之孔隙率較低。即，藉由使用含有包含脂肪酸、與脂肪族一級胺之有機成分作為主成分之焊料膏用助焊劑，可實現孔隙率之降低。 又，將表7、8之實施例1～3、5～7、9～11與實施例4、8、12～24相比，可確認實施例1～3、5～7、9～11之孔隙率有效地降低。即，藉由使用主鏈之碳數為10以下者作為脂肪酸，使用主鏈之碳數為8以下者作為脂肪族一級胺，可更有效地降低孔隙率。 又，將表3所示之比較例1之孔隙率與表10～12所示之實施例25～55之孔隙率相比，可確認各實施例之孔隙率較低。即，即便於將低沸點(碳數10以下)之脂肪酸、與高沸點(碳數18)之脂肪酸併用之情形時，亦可實現孔隙率之降低。 又，將表12所示之實施例49～52之孔隙率與實施例53～55之孔隙率相比，可確認實施例49～52之孔隙率較低。即，藉由不飽和脂肪酸之莫耳數相對於飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸之合計莫耳數的比率為20 mol%以下，可更有效地實現孔隙率之降低。 又，將表3所示之比較例1之孔隙率與表13所示之實施例56～60之孔隙率相比，可確認各實施例之孔隙率較低。即，藉由使用本案發明之焊料膏用助焊劑，可不受焊料膏中之助焊劑之含量之影響而實現孔隙率之降低。尤其藉由焊料膏用助焊劑之含量為5.5質量%以上且6質量%以下，可更有效地實現孔隙率之降低。 又，將表3所示之比較例1之孔隙率與表14所示之實施例61～67之孔隙率相比，可確認各實施例之孔隙率較低。即，藉由使用本案發明之焊料膏用助焊劑，可不受金屬之粒子之種類、混合比、及粒徑範圍之影響而實現孔隙率之降低。 又，將表3所示之比較例1之孔隙率與表15所示之實施例68、69之孔隙率相比，可確認各實施例之孔隙率較低。即，於本案發明之焊料膏用助焊劑中，藉由以脂肪酸與脂肪族一級胺之莫耳比成為1：0.5以上且1.5以下之方式構成，可實現孔隙率之降低。 又，將表3所示之比較例1之孔隙率與表16所示之實施例70之孔隙率相比，可確認實施例70之孔隙率較低。即，即便於將低沸點(碳數10以下)之脂肪族一級胺、與高沸點(碳數18)之脂肪族一級胺併用之情形時，亦可實現孔隙率之降低。 又，將表3所示之比較例1之孔隙率與表17所示之實施例71、72之孔隙率相比，可確認各實施例之孔隙率較低。即，於本案發明之焊料膏用助焊劑中，即便脂肪酸及脂肪族一級胺為分支型，亦可實現孔隙率之降低。 又，將表3所示之比較例1之孔隙率與表18所示之實施例73之孔隙率相比，可確認實施例73之孔隙率較低。即，於本案發明之焊料膏用助焊劑中，藉由含有脂肪酸及脂肪族一級胺作為主成分，可實現孔隙率之降低。 又，將表20所示之比較例2之孔隙率與實施例74之孔隙率相比，可確認實施例74之孔隙率較低。即，本案發明之焊料膏用助焊劑即便於使用僅由Sn系金屬之粒子構成之焊料粉製作焊料膏之情形時，亦可實現孔隙率之降低。 [相關案之交叉參考] 本申請案係主張日本專利特願2016-152043號之優先權，並藉由引用而併入至本案說明書之記載中。
Claims (6)
- 一種焊料膏，其含有焊料膏用助焊劑、與焊料粉，上述焊料膏用助焊劑含有包含在常溫下為液狀之脂肪酸、與在常溫下為液狀之脂肪族一級胺之有機成分作為主成分，上述有機成分相對於上述焊料膏用助焊劑之質量的質量比率為70質量%以上且100質量%以下，上述脂肪酸與上述脂肪族一級胺之莫耳比為1：0.5以上且1.5以下，上述脂肪酸為飽和脂肪酸及不飽和脂肪酸之至少一者，上述飽和脂肪酸之主鏈之碳數為10以下，上述不飽和脂肪酸之碳數為18以下，上述脂肪族一級胺為飽和脂肪族一級胺及不飽和脂肪族一級胺之至少一者，上述飽和脂肪族一級胺之主鏈之碳數為8以下，上述不飽和脂肪族一級胺之碳數為18以下，上述焊料粉含有包含Sn或Sn合金之Sn系金屬之粒子、及包含Cu或Cu合金之Cu系金屬之粒子之至少一者。
- 如請求項1之焊料膏，其中上述不飽和脂肪酸為選自由油酸、亞麻油酸、及次亞麻油酸所組成之群中之至少一種。
- 如請求項1之焊料膏，其中上述脂肪酸包含飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸，並且不飽和脂肪酸之莫耳數相對於飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸之合計 莫耳數的比率為20mol%以下。
- 如請求項1之焊料膏，其中上述不飽和脂肪族一級胺為油胺。
- 如請求項1之焊料膏，其中上述焊料膏用助焊劑之含量為5質量%以上且12質量%以下。
- 如請求項1之焊料膏，其中上述焊料粉之平均粒徑為5μm以上且35μm以下。
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