JP4457070B2 - Solder paste composition - Google Patents
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Description
本発明は、粘度安定性に優れ、はんだ付工程でのフラックスの飛散や分解を軽減し、はんだ付部におけるボイドの発生を減少させた無鉛型ソルダーペーストに関する。 The present invention relates to a lead-free solder paste that is excellent in viscosity stability, reduces flux scattering and decomposition in a soldering process, and reduces the generation of voids in a soldered portion.
近年、電子機器の配線基板の多機能化、軽薄短小化に伴い表面実装技術が急速に発展し、電子部品の表面実装を行う場合には、ほとんどソルダーペーストを用いたリフローはんだ付方法が行われている。そのソルダーペーストに用いられるはんだ粉末は、Sn−Pb系のものが大部分を占めている。
ところが、電子機器が使用済み等により廃棄される場合、分解されてその一部は回収されているものの、電子部品を実装した実装基板はほとんど回収されずに粉砕されて埋め立てられて処理されるか、自然界に投棄されたままにされるものもあるというのが現状である。
自然界に投棄された実装基板には電子部品がはんだ付されているので、このはんだに鉛が含まれていると、酸性雨等によりこの鉛が可溶性鉛化合物となって溶出し、自然界を汚染するのみならず、地下水等を通して汚染された水や動植物の食物が人体に摂取されることがあり、その毒性が強いことから重大な問題となりつつある。
そこで、鉛を含まないはんだ材料が開発され、Sn−Ag合金、Sn−Ag−Cu合金等のいわゆる無鉛系のはんだ合金粉末が用いられるようになってきた。
In recent years, surface mounting technology has rapidly developed along with the multi-functionalization, miniaturization, and miniaturization of wiring boards for electronic devices. When surface mounting electronic components, reflow soldering methods that use solder paste are mostly used. ing. The solder powder used for the solder paste is mostly Sn-Pb-based.
However, if the electronic equipment is disposed of after it has been used, etc., it is disassembled and part of it is recovered, but the mounting board on which the electronic components are mounted is crushed and landfilled without being recovered. The current situation is that some are left in nature.
Since electronic components are soldered on the mounting board that is dumped in nature, if this solder contains lead, it will be eluted as a soluble lead compound due to acid rain, etc., and pollutes nature. In addition, contaminated water and animal and plant foods may be ingested by humans through groundwater, which is becoming a serious problem because of its high toxicity.
Accordingly, lead-free solder materials have been developed, and so-called lead-free solder alloy powders such as Sn—Ag alloys and Sn—Ag—Cu alloys have been used.
ところで、プリント配線基板に電子部品をはんだ付するには、そのプリント配線基板のはんだ付ランドにソルダーペーストを塗布し、チップ状電子部品をその電極あるいはリードがはんだ付ランドに位置するようにしてその塗布膜の粘着力で仮留めし、ついで加熱し、そのソルダーペースト膜のはんだ粉末を溶融してはんだ付することがおこなわれているが、プリント配線基板に設けたスルーホールにソルダーペーストを塗布し、これに電子部品のリード線を挿入し、上記と同様に加熱してはんだ付することも行われている。
このようなソルダーペーストは、例えばはんだ粉末、ロジン系樹脂、活性剤、溶剤及びチクソ剤を含有するが、その塗布は、例えばメタルマスクを用いたスクリーン印刷により行われるので、ソルダーペーストの粘度は適度である必要があり、その粘度が製造後適度に維持されていなければならない、いわゆる粘度安定性を必要とする。また、プリント配線基板に塗布したときはフラックスの飛散や、そのフラックス膜の分解を抑制し、その分解ガスにより溶融はんだにボイド(空胞)の発生が多くならないようにすることも必要である。
By the way, in order to solder an electronic component to a printed wiring board, solder paste is applied to the soldering land of the printed wiring board, and the chip-shaped electronic component is placed so that its electrode or lead is positioned on the soldering land. Temporarily fastening with the adhesive strength of the coating film, then heating, and soldering by melting the solder powder of the solder paste film is performed, but solder paste is applied to the through hole provided in the printed wiring board. In addition, a lead wire of an electronic component is inserted into this, and heating and soldering are performed in the same manner as described above.
Such solder paste contains, for example, solder powder, rosin resin, activator, solvent and thixotropic agent, but the application is performed by screen printing using a metal mask, for example, so the viscosity of the solder paste is moderate. And so-called viscosity stability is required, the viscosity of which must be maintained moderately after production. Further, when applied to a printed wiring board, it is also necessary to suppress the scattering of the flux and the decomposition of the flux film, and to prevent the generation of voids in the molten solder due to the decomposition gas.
ソルダーペーストの粘度安定性を高めるためには、はんだ金属の反応性を抑える工夫も行われ、例えばはんだ粉末をグリセリンで被覆する方法(下記特許文献1)や、ソルダーペーストの溶剤等に不溶性又は難溶性のコーテイング剤(シリコーン系、フッ素系化合物等)によりはんだ粉末をコートする方法(下記特許文献2)も知られており、さらには無鉛はんだを安定化するためにマロン酸やコハク酸を使用することも知られている(下記特許文献3)。
また、ソルダーベーストのフラックス飛散の低減や、はんだ付部におけるボイドを減少させる方法(下記特許文献4〜6)も知られている。
In order to increase the viscosity stability of the solder paste, a device for suppressing the reactivity of the solder metal is also performed. For example, the solder powder is insoluble or difficult to coat with glycerin (Patent Document 1 below), the solder paste solvent, or the like. A method of coating solder powder with a soluble coating agent (silicone-based, fluorine-based compound, etc.) is also known (Patent Document 2 below), and malonic acid and succinic acid are used to stabilize lead-free solder. This is also known (Patent Document 3 below).
In addition, methods for reducing solder-based flux scattering and methods for reducing voids in soldered portions (Patent Documents 4 to 6 below) are also known.
しかしながら、鉛を含有する従来のSn/Pb系はんだ(63Sn/37Pb)と異なり、無鉛系はんだは、Snの含有量が高く(63%より高い)、Snは反応性が高いため、ソルダーペーストの樹脂成分等と反応し易く、ソルダーペーストの粘度安定性を損ね易いという問題がある。そのため、この問題解決に触れている上記特許文献1〜3に記載の方法によっても、鉛系はんだについてはともかく、無鉛系はんだについてはその改善が十分になされているとはいえない。特に、電子部品のはんだ付は、一枚の配線基板において多数箇所で行われ、しかも微小で軽量な例えば0603チップ(縦0.6mm、横0.3mm)も多数使用されているが、電子部品は小型化の上に多機能化され、狭い間隔で多数のリードが配設されている、例えばQFPやSOPのような集積回路部品では、リード数が100本以上、リード間隔が0.5mm以下であり、さらにリード間隔が0.3mmという細密なものも実用化されているというように、電子部品を搭載する実装密度の高度化が進むほど、精細度の高いソルダーペーストの印刷が要求され、それには粘度の安定性が益々重要になってきていることから、さらなる改善が望まれている。 However, unlike the conventional Sn / Pb solder containing lead (63Sn / 37Pb), the lead-free solder has a high Sn content (higher than 63%) and Sn is highly reactive. There exists a problem that it is easy to react with a resin component etc. and it is easy to impair the viscosity stability of a solder paste. For this reason, even the methods described in Patent Documents 1 to 3 that touch this problem solution cannot be said to have been sufficiently improved for lead-free solders, apart from lead-based solders. In particular, soldering of electronic parts is performed at many places on a single wiring board, and a large number of microscopic and lightweight 0603 chips (length 0.6 mm, width 0.3 mm) are also used. Is miniaturized and multi-functionalized, and a large number of leads are arranged at narrow intervals. For example, in an integrated circuit component such as QFP or SOP, the number of leads is 100 or more and the lead interval is 0.5 mm or less. In addition, as the mounting density for mounting electronic components progresses more and more, as the finer one with a lead interval of 0.3 mm has been put into practical use, printing of a solder paste with higher definition is required. For this purpose, the stability of viscosity is becoming more and more important, and further improvement is desired.
また、無鉛系はんだは、融点が200〜220℃と高いので、そのはんだ粉末を含有するソルダぺーストを用いたリフローはんだ付方法では加熱時のピーク温度を230〜240℃にする必要があり、鉛系のSn−Pb合金の場合にはその共晶組成(63Sn/37Pb)の融点が183℃と低く、そのはんだ粉末を含有するソルダぺーストを用いたリフローはんだ付方法ではその加熱のピーク温度が230℃程度でよいのと比べても、はんだ付工程ではフラックスの飛散が起こり易く、その塗布漏れによるはんだ付ランドの絶縁性能や酸化防止性能を損ね易い。また、そのフラックス膜が高温にさらされることにより分解も生じ易く、その分解物にガスが生じればはんだ付部にボイド(空胞)を生じ易く、接合強度を低下させるという問題を生じる。そのため、マロン酸やコハク酸により安定化した無鉛はんだを使用してソルダーペーストの粘度安定化を行っても、これらのマロン酸やコハク酸によるフラックスの飛散が起こり易い点、そのフラックス膜の分解が生じ易く、はんだ付部にボイドが発生し易い点について、これらの問題解決に触れている上記特許文献4〜6に記載の方法によっても、鉛系はんだについてはともかく、無鉛系はんだについてはその改善が十分になされているとはいえない。 In addition, since the lead-free solder has a high melting point of 200 to 220 ° C., the reflow soldering method using the solder paste containing the solder powder needs to have a peak temperature during heating of 230 to 240 ° C., In the case of a lead-based Sn—Pb alloy, the eutectic composition (63Sn / 37Pb) has a melting point as low as 183 ° C., and in the reflow soldering method using the solder paste containing the solder powder, the peak temperature of the heating Compared with the temperature of about 230 ° C., flux is likely to be scattered in the soldering process, and the insulating performance and antioxidation performance of the soldered land due to the leakage of coating are likely to be impaired. Further, when the flux film is exposed to a high temperature, decomposition is likely to occur, and if gas is generated in the decomposition product, voids (vacuum) are likely to be generated in the soldered portion, resulting in a problem that the bonding strength is reduced. Therefore, even if the solder paste viscosity is stabilized using lead-free solder stabilized with malonic acid or succinic acid, the flux is easily scattered by these malonic acid or succinic acid, and the flux film is decomposed. About the point which is easy to generate and a void tends to generate | occur | produce in a soldering part, even if it is the method of the said patent documents 4-6 touching solution of these problems, it is the improvement about a lead-type solder irrespective of a lead-type solder Is not done enough.
本発明の第1の目的は、経時的に粘度安定性に優れ、はんだ付工程ではフラックスの飛散や分解が軽減され、ボイドの発生の低減されたはんだ付状態が得られる無鉛型ソルダーペーストを提供することにある。
本発明の第2の目的は、回路導体について信頼性が高い実装基板を得ることができる無鉛型ソルダーペーストを提供することにある。
The first object of the present invention is to provide a lead-free solder paste that has excellent viscosity stability over time, reduces flux scattering and decomposition in the soldering process, and provides a soldered state with reduced void generation. There is to do.
A second object of the present invention is to provide a lead-free solder paste capable of obtaining a highly reliable mounting board for circuit conductors.
本発明者は、上記の問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、無鉛系はんだ粉末に、低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物を含んだフラックス成分を使用したソルダーペーストでは、粘度安定性が優れ、これを用いて、プリント基板に電子部品をリフローはんだ付した場合には、フラックスの飛散も生じ難く、そのフラックス膜の分解も起こり難く、その分解ガスによるはんだ付部におけるボイドの発生も生じ難いことを見出し、本発明を完成するに至った。
従って、本発明は、(1)、Snの含有量が63質量%より多い無鉛系はんだ粉末と、樹脂成分を少なくとも含有するソルダーペーストにおいて、又はSnの含有量が63質量%より多い無鉛系はんだ粉末と、樹脂成分と、活性剤と、溶剤と、チクソ剤を含有するソルダーペーストにおいて、低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物を含有するソルダーペースト組成物を提供するものである。
また、本発明は、(2)、無鉛系はんだ粉末と、樹脂成分と、活性剤と、溶剤と、チクソ剤を含有するソルダーペーストにおいて、低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物を含有するソルダーペースト組成物であって、経時的に粘度安定性に優れ、はんだ付け工程でのフラックスの飛散や分解を生じ難く、はんだ付部におけるボイドの発生を生じ難くするソルダーペースト組成物、(3)、低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物は炭素数が4から21の化合物である上記(1)又は(2)のソルダーペースト組成物、(4)、無鉛系はんだ粉末と、樹脂成分を少なくとも含有するソルダーペーストにおいて、又は無鉛系はんだ粉末と、樹脂成分と、活性剤と、溶剤と、チクソ剤を含有するソルダーペーストにおいて、低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物を含有するソルダーペースト組成物であって、該低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物は炭素数が4から21の化合物であり、該低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物は0.3質量%〜1質量%含有されるソルダーペースト組成物を提供するものである。
なお、「(1)、例えば回路基板に電子部品をはんだ付する際に用いる、無鉛系はんだ粉末と、樹脂成分を少なくとも含有するソルダーペーストにおいて、低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物を含有するソルダーペースト組成物を提供するものである。
また、本発明は、(2)、例えば回路基板に電子部品をはんだ付する際に用いる、無鉛系はんだ粉末と、樹脂成分と、活性剤と、溶剤と、チクソ剤を含有するソルダーペーストにおいて、低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物を含有するソルダーペースト組成物、(3)、低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物は炭素数が4から21の化合物である上記(1)のソルダーペースト組成物、(4)、低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物は0.1%以上10.0%以下含有される上記(1)ないし(3)のいずれかのソルダーペースト組成物を提供するものである。」とすることもできる。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that a solder paste using a flux component containing a low molecular dibasic acid dialkyl ester compound in lead-free solder powder has viscosity stability. When using this to reflow soldering electronic components to a printed circuit board, flux scattering hardly occurs, the flux film does not easily decompose, and voids are generated in the soldered portion due to the decomposition gas. It was found difficult to complete the present invention.
Accordingly, the present invention provides (1) a lead-free solder powder having a Sn content of more than 63% by mass and a solder paste containing at least a resin component, or a lead-free solder having a Sn content of more than 63% by mass. In the solder paste containing a powder, a resin component, an activator, a solvent, and a thixotropic agent, a solder paste composition containing a low-molecular dibasic acid dialkyl ester compound is provided.
The present invention also relates to (2) a solder paste containing a low molecular dibasic acid dialkyl ester compound in a solder paste containing a lead-free solder powder, a resin component, an activator, a solvent, and a thixotropic agent. A solder paste composition that is excellent in viscosity stability over time, is less likely to cause flux scattering and decomposition in the soldering process, and is less likely to generate voids in the soldered portion; (3) low The molecular dibasic acid dialkyl ester compound is a compound having 4 to 21 carbon atoms, the solder paste composition of (1) or (2), (4), a solder containing at least a lead-free solder powder and a resin component Low molecular dibasic in paste or solder paste containing lead-free solder powder, resin component, activator, solvent and thixotropic agent A solder paste composition containing an acid dialkyl ester compounds, low molecular dibasic acid dialkyl ester compound is a compound from 4 carbon atoms 21, the low-molecular dibasic acid dialkyl ester compound 0 A solder paste composition containing 3% by mass to 1% by mass is provided.
In addition, " (1) Solder containing a low molecular dibasic acid dialkyl ester type compound in a solder paste containing at least a lead-free solder powder and a resin component used when soldering an electronic component to a circuit board, for example " A paste composition is provided.
Further, the present invention provides (2) a solder paste containing a lead-free solder powder, a resin component, an activator, a solvent, and a thixotropic agent, for example, used when soldering an electronic component to a circuit board. Solder paste composition comprising a low molecular dibasic acid dialkyl ester compound, (3), and the low molecular dibasic acid dialkyl ester compound is a compound having 4 to 21 carbon atoms. (4) A low-molecular dibasic acid dialkyl ester compound is provided in the solder paste composition according to any one of (1) to (3) above, which is contained in an amount of 0.1% to 10.0%. . It can also be said.
本発明において、無鉛系はんだ粉末とは、鉛の成分を含有しないはんだ粉末であり、これにはSn/Ag、Sn/Ag/Cu、Sn/Ag/Bi、Sn/Bi、Sn/Ag/Cu/Bi、Sn/Ag/Bi/In、Sn/Zn、Sn/Zn/Bi、Sn/Zn/Al、Sn/Sb等が挙げられる。
本発明のソルダーペーストに用いられる無鉛系はんだ粉末は、ソルダーペースト中85〜92%(フラックス:8〜15%、「%」は質量%を表す、以下同様)用いられ、球形で粒径が1〜40μmのはんだ粉末が、はんだ付ランドのピッチの狭くなってきている最近のプリント回路基板、はんだバンプ形成に対するリフローはんだ付用として好ましい。
In the present invention, the lead-free solder powder is a solder powder containing no lead component, and includes Sn / Ag, Sn / Ag / Cu, Sn / Ag / Bi, Sn / Bi, and Sn / Ag / Cu. / Bi, Sn / Ag / Bi / In, Sn / Zn, Sn / Zn / Bi, Sn / Zn / Al, Sn / Sb and the like.
The lead-free solder powder used in the solder paste of the present invention is used in the solder paste in an amount of 85 to 92% (flux: 8 to 15%, “%” represents mass%, hereinafter the same), and is spherical and has a particle size of 1 A solder powder of ˜40 μm is preferable for reflow soldering for the recent printed circuit board and solder bump formation in which the pitch of the soldering land is becoming narrower.
本発明のソルダーペーストに用いられる樹脂成分には、ロジン系樹脂が挙げられ、ロジン系樹脂とはロジン及びその変性ロジン等の誘導体が挙げられ、これらは併用することもできるが、具体的には例えばガムロジン、ウッドロジン、重合ロジン、フェノール変性ロジンやこれらの誘導体が挙げられるが、アクリル系樹脂も併用することもできる。ロジン系樹脂の含有量は、ソルダーペースト組成物のはんだ粉末を除いた他の成分である、いわゆるフラックス中、30〜70%とすることができる。これより少ないと、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易くする、いわゆるはんだ付性が低下し、はんだボールが生じ易くなり、これより多くなると残さ量が多くなる。 Examples of the resin component used in the solder paste of the present invention include rosin-based resins. Examples of rosin-based resins include rosin and derivatives thereof such as modified rosin, and these can be used in combination. Examples include gum rosin, wood rosin, polymerized rosin, phenol-modified rosin and derivatives thereof, but acrylic resins can also be used in combination. The content of the rosin resin can be 30 to 70% in the so-called flux, which is another component excluding the solder powder of the solder paste composition. If it is less than this, oxidation of the copper foil surface of the soldering land is prevented and the solder is easily wetted on the surface, so-called solderability is deteriorated, and solder balls are easily formed. Become more.
また、活性剤としては、有機アミンのハロゲン化水素酸塩及び有機酸が挙げられ、具体的には有機アミンのハロゲン化水素酸塩として、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、ジエチルアミン塩酸塩、トリエタノールアミン臭化水素酸塩、モノエタノールアミン臭化水素酸塩が挙げられ、また、有機酸としては、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、グルタル酸、スベリン酸、アジピン酸、セバシン酸等が挙げられる。
これらの活性剤はフラックス残さによる腐食性を抑制し、絶縁抵抗を損なわない点から、さらにははんだ付性、はんだボールを生じないようにする点からフラックス中0.1〜3%が好ましい。
Examples of the activator include organic amine hydrohalides and organic acids. Specifically, diphenylguanidine hydrobromide, cyclohexylamine hydrobromide as organic amine hydrohalates. Salts, diethylamine hydrochloride, triethanolamine hydrobromide, monoethanolamine hydrobromide, and organic acids include malonic acid, succinic acid, maleic acid, glutaric acid, suberic acid, adipine An acid, sebacic acid, etc. are mentioned.
These activators are preferably 0.1 to 3% in the flux from the viewpoint of suppressing the corrosiveness caused by the flux residue and not impairing the insulation resistance, and further from the viewpoint of preventing solderability and solder balls.
また、チキソ剤を使用してもよく、その使用により、ソルダペーストをその印刷性に適した粘度に調整することができるように、例えば、水素添加ヒマシ油、脂肪酸アマイド類、オキシ脂肪酸類をフラックス中3〜15%含有させることが好ましい。
また、溶剤としては、通常のソルダペーストに用いられているものが挙げられる。例えば、ヘキシルカルビトール(沸点:260℃)、ブチルカルビトール(沸点:230℃)、エチレングリコールモノブチルエーテル等が挙げられ、フラックス中30〜50%含有されることが好ましい。
In addition, a thixotropic agent may be used. For example, hydrogenated castor oil, fatty acid amides, and oxy fatty acids are fluxed so that the solder paste can be adjusted to a viscosity suitable for its printability. It is preferable to contain 3 to 15%.
Moreover, as a solvent, what is used for the normal solder paste is mentioned. Examples thereof include hexyl carbitol (boiling point: 260 ° C.), butyl carbitol (boiling point: 230 ° C.), ethylene glycol monobutyl ether, and the like, and it is preferably contained in the flux by 30 to 50%.
本発明には、低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物をソルダーペーストに添加するが、具体的にいえば、フラックス中に添加し、このフラックスを無鉛系はんだ粉末と攪拌混合することによってソルダーペーストが得られる(ソルダーペーストからはんだ粉末を除いたものがフラックス)。具体的に低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物としては、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジプロピル、マロン酸ジイソプロピル、マロン酸ジブチル等のマロン酸ジ低級アルキルエステル(炭素数5〜13)等が挙げられる。また、これらのそれぞれに対応する例えばコハク酸ジメチル等のコハク酸ジ低級アルキルエステル(炭素数5〜14))も挙げられ、低分子二塩基酸ジ低級アルキルエステル系化合物(炭素数5〜14)も好ましい(「低級アルキル「とは炭素数1〜5のアルキル基をいう)。低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物は、低分子ジカルボン酸ジアルキルエステル系化合物、低分子二塩基酸ジ低級アルキルエステル系化合物は、低分子ジカルボン酸ジ低級アルキルエステル系化合物としてもよく、これらは低分子有機酸エステル系化合物であり、いずれも単分子化合物であるが、多量体でもよい。この低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物には、炭素数4から21であるものも含む。これらの化合物は1種又は複数種併用できる。なお、アルキル基、低級アルキル基には置換基を有していてもよく、ジアルキル基、ジ低級アルキル基はその2個のアルキル基、2個の低級アルキル基は同一でも異なってもよい。
上記低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物及の添加量は、0.1%以上10.0%以下、特に0.3%〜1%が好ましい。添加量0.1%未満ではソルダーペーストへ添加した効果が見られず、添加量10.0%以上では、はんだ付性が悪くなる。
In the present invention, the low molecular dibasic acid dialkyl ester compound is added to the solder paste. Specifically, the solder paste is added to the flux and the flux is stirred and mixed with the lead-free solder powder. Obtained (flux is obtained by removing solder powder from solder paste). Specific examples of the low molecular dibasic acid dialkyl ester compounds include dimethyl malonate, diethyl malonate, dipropyl malonate, diisopropyl malonate, and dibutyl malonate (C5-13). Is mentioned. In addition, succinic acid di-lower alkyl esters (carbon number 5 to 14) such as dimethyl succinate corresponding to each of these may also be mentioned, and low molecular dibasic acid di-lower alkyl ester compounds (carbon numbers 5 to 14). (“Lower alkyl” means an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.) Low molecular dibasic acid dialkyl ester compounds are low molecular dicarboxylic acid dialkyl ester compounds, low molecular dibasic acid dilower alkyl esters. The low-molecular dicarboxylic acid di-lower alkyl ester compound may be a low-molecular organic acid ester compound, which is a monomolecular compound, but may be a multimer. The dialkyl ester compounds include those having 4 to 21 carbon atoms, and these compounds can be used alone or in combination. , Alkyl groups may have a substituent on the lower alkyl group, a dialkylamino group, a di-lower alkyl groups that two alkyl groups, two lower alkyl groups may be the same or different.
The addition amount of the low molecular dibasic acid dialkyl ester compound and the like is preferably 0.1% to 10.0%, particularly preferably 0.3% to 1%. When the addition amount is less than 0.1%, the effect of adding to the solder paste is not observed, and when the addition amount is 10.0% or more, the solderability is deteriorated.
上記低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物(特に上記低分子二塩基酸ジ低級アルキルエステル系化合物)のフラックス中への添加により、そのソルダーペーストでは、従来粘度安定性を保つために必須成分と言われる物質(例えばマロン酸やコハク酸)の添加をしないことができるため、この物質を加えることによるデメリット(上記したボイドの発生、フラックス飛散)を低減することができる。すなわち、特にSnの多い無鉛系はんだ粉末を使用しているソルダーペーストでは、マロン酸やコハク酸は、分解温度が低く、その有機酸の分解の影響により、フラックス飛散が多発し、また、その化合物のガス化が多く、はんだ付部におけるボイド発生の原因となっているが、上記低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物の添加により、上記したマロン酸やコハク酸と同様なメカニズムで粘度安定性が保たれる一方で、分解温度が高いため、フラックス飛散を低減することができ、さらにこれらの化合物はガス化されにくい(エステル化されている分、分子量が大きく、安定化されているとも考えられる)ために、はんだ付部にボイドが発生しにくくなる。 By adding the low-molecular dibasic acid dialkyl ester compound (especially the low-molecular dibasic acid di-lower alkyl ester compound) to the flux, the solder paste is said to be an essential component for maintaining viscosity stability. Since the added substances (for example, malonic acid and succinic acid) can be omitted, the disadvantages (addition of voids and flux scattering described above) due to the addition of this substance can be reduced. That is, especially in solder paste using lead-free solder powder with a lot of Sn, malonic acid and succinic acid have a low decomposition temperature, and flux scattering frequently occurs due to the effect of decomposition of the organic acid. This is a cause of void generation in the soldered part, but the addition of the low molecular dibasic acid dialkyl ester compound improves the viscosity stability by the same mechanism as malonic acid and succinic acid. On the other hand, since the decomposition temperature is high, flux scattering can be reduced, and furthermore, these compounds are not easily gasified (the molecular weight is large and stabilized because of esterification). Therefore, voids are less likely to occur in the soldered portion.
本発明によれば、低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物を含有するソルダーペーストを提供できるので、経時的に粘度安定性に優れ、はんだ付工程でのフラックスの飛散や分解を減少させ、はんだ付部におけるボイドの発生を減少させたはんだ付けを可能にし、しかもはんだ付性の特性が低下せず、回路の信頼性の高い実装基板を得ることができる無鉛はんだを用いたソルダーペーストを提供することができる。 According to the present invention, since it is possible to provide a solder paste containing a low molecular dibasic acid dialkyl ester-based compound, it has excellent viscosity stability over time, reduces flux scattering and decomposition in the soldering process, and solders To provide a solder paste using lead-free solder that enables soldering with reduced generation of voids in the part, and that does not deteriorate the solderability and can provide a highly reliable circuit board. Can do.
詳細は下記実施例により説明するが、それらの実施例を中心にして上記の本発明の説明の中からこれに類似する範囲のものも、本発明の目的をよく実現できる。 Details will be described with reference to the following examples, but the objects of the present invention can be well realized by those having a scope similar to the above description of the present invention centering on these examples.
以下に、実施例を説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら制限されるものではない。
以下の組成のソルダペーストを調製した。
水添ロジン(ロジン系樹脂) 50.0g
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩(活性剤) 0.5g アジピン酸(活性剤) 0.5g
水添ヒマシ油(チクソ剤) 6.0g
エチレングリコールモノブチルエーテル(溶剤) 38.0g
マロン酸ジメチル 5.0g
(以上、フラックス 100g)
上記フラックス 11.0g
無鉛はんだ粉末(Sn/3Ag/0.5Cu、粒子径1 〜12μm) 89.0g
(以上、ソルダーペースト 100g)
上記フラックスとはんだ粉末を攪拌混合することによりソルダーペーストを得た。このソルダーペーストをマルコム粘度計で測定したところ210Pa・s(測定温度25℃)(初期粘度)であった。
Hereinafter, examples will be described, but the present invention is not limited to the following examples.
A solder paste having the following composition was prepared.
Hydrogenated rosin (rosin resin) 50.0g
Diphenylguanidine hydrobromide (active agent) 0.5 g Adipic acid (active agent) 0.5 g
Hydrogenated castor oil (thixotropic agent) 6.0g
Ethylene glycol monobutyl ether (solvent) 38.0g
Dimethyl malonate 5.0g
(Flux 100g)
Flux 11.0g
Lead-free solder powder (Sn / 3Ag / 0.5Cu, particle size 1-12μm) 89.0g
(Solder paste 100g)
A solder paste was obtained by stirring and mixing the flux and the solder powder. When this solder paste was measured with a Malcolm viscometer, it was 210 Pa · s (measurement temperature 25 ° C.) (initial viscosity).
上記の得られたソルダーペーストを用いて以下の試験を行った結果を表1 に示す。
(i) フラックス飛散試験
タムラ化研(株)製試験基板(銅張り積層板)を用い、はんだ付温度についてピーク245℃プロファイルを用いてはんだ付を行う。その時の25cm2あたりにフラックスが飛散した数を数える(個/25 cm2 ) 。
(ii) ボイド発生試験
タムラ化研(株)製試験基板(銅張り積層板)を用い、BGA(ボールグリッドアレイ)をマウントし、はんだ付温度についてピーク245℃プロファイルを用いてはんだ付を行う。その時、BGA のはんだ付部に発生したボイドの面積率( %) (平面図においてボイドの平面面積の占めるはんだ全体平面面積に対する割合)の測定を行う。
(iii) 1 ケ月後の粘度変化試験
ソルダーペースト作製後、恒温恒湿度(10℃、相対湿度50%)下に1ヶ月保存し、その後の粘度測定を行う( JIS Z 3284(1984)に準拠)。
Table 1 shows the results of the following tests using the solder paste obtained above.
(i) Flux scattering test Using a test board (copper-clad laminate) manufactured by Tamura Kaken Co., Ltd., soldering is performed using a peak 245 ° C profile for soldering temperature. Count the number of flux scattered per 25 cm 2 at that time (pieces / 25 cm 2 ).
(ii) Void generation test A test board (copper-clad laminate) manufactured by Tamura Kaken Co., Ltd. is used, a BGA (ball grid array) is mounted, and soldering is performed using a peak 245 ° C profile. At that time, the area ratio (%) of voids generated in the soldered part of the BGA (ratio of the planar area of the void to the total area of the solder in the plan view) is measured.
(iii) Viscosity change test after 1 month After making the solder paste, store it under constant temperature and humidity (10 ° C, 50% relative humidity) for 1 month, and then measure the viscosity (conforms to JIS Z 3284 (1984)) .
実施例1において、マロン酸ジメチル5gの代わりにマロン酸ジエチル5gを用いたこと以外は同様にしてソルダーペーストを調製し、これについも実施例1と同様にして試験した結果を表1に示す。
なお、実施例1と同様にソルダーペーストの粘度を測定したところ、215Pa・s(測定温度25℃)(初期粘度)であった。
A solder paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5 g of diethyl malonate was used instead of 5 g of dimethyl malonate, and the results of tests conducted in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.
In addition, when the viscosity of the solder paste was measured in the same manner as in Example 1, it was 215 Pa · s (measurement temperature 25 ° C.) (initial viscosity).
実施例1において、マロン酸ジメチル5gの代わりにマロン酸ジブチル5gを用いたこと以外は同様にしてソルダーペーストを調製し、これについも実施例1と同様にして試験した結果を表1に示す。
なお、実施例1と同様にソルダーペーストの粘度を測定したところ、214Pa・s(測定温度25℃)(初期粘度)であった。
〔比較例1〕
A solder paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5 g of dibutyl malonate was used instead of 5 g of dimethyl malonate, and the results of testing this in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.
In addition, when the viscosity of the solder paste was measured in the same manner as in Example 1, it was 214 Pa · s (measurement temperature 25 ° C.) (initial viscosity).
[Comparative Example 1]
実施例1において、マロン酸ジメチル5gを用いず、その分はエチレングリコールモノブチルエーテルに代えて用いたこと以外は同様にしてソルダーペーストを調製し、これを実施例1と同様にして試験した結果を表1に示す。
なお、実施例1と同様にソルダーペーストの粘度を測定したところ、210Pa・s(測定温度25℃)(初期粘度)であった。
〔比較例2〕
A solder paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5 g of dimethyl malonate was not used and that part was used instead of ethylene glycol monobutyl ether. Table 1 shows.
In addition, when the viscosity of the solder paste was measured in the same manner as in Example 1, it was 210 Pa · s (measurement temperature 25 ° C.) (initial viscosity).
[Comparative Example 2]
実施例1において、マロン酸ジメチル5gの代わりにマロン酸5gを用いたこと以外は同様にしてソルダーペーストを調製し、これを実施例1と同様にして試験した結果を表1に示す。
なお、実施例1と同様にソルダーペーストの粘度を測定したところ、210Pa・s(測定温度25℃)(初期粘度)であった。
A solder paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5 g of malonic acid was used instead of 5 g of dimethyl malonate, and the results of testing this in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.
In addition, when the viscosity of the solder paste was measured in the same manner as in Example 1, it was 210 Pa · s (measurement temperature 25 ° C.) (initial viscosity).
なお、実施例1〜3において、アジピン酸を使用せずその代わりにエチレングリコールモノブチルエーテル(溶剤)を使用しても、アジピン酸を使用したのもと効果はほとんど変わりなく、マロン酸ジエステルの代わりに、これに対応するコハク酸ジエステルを使用した場合にもこれに準ずる効果が得られると考えられる。
表1の結果から、実施例1〜3は比較例1に比べ、初期粘度に対する1ケ月後の粘度変化がなく、フラックス飛散試験では比較例1、2に比べ約6〜10倍優れ、ボイド発生試験では50〜120%優れることがわかる。
In Examples 1 to 3, even if ethylene glycol monobutyl ether (solvent) was used instead of adipic acid, the effect was almost unchanged under the use of adipic acid, instead of malonic acid diester. Moreover, it is considered that an effect equivalent to this can be obtained when a succinic diester corresponding to this is used.
From the results of Table 1, Examples 1 to 3 have no change in viscosity after 1 month relative to the initial viscosity, compared to Comparative Example 1, and are about 6 to 10 times better than Comparative Examples 1 and 2 in the flux scattering test. The test shows 50-120% better.
なお、「低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物」は、「低分子脂肪族二塩基酸ジアルキルエステル系化合物」、「低分子二塩基カルボン酸ジアルキルエステル系化合物」〔一般式R1 −A−R2 の化合物(R1 、R2 はカルボン酸エステル基(R1 は−COOR11、R2 は−COOR21(R11、R21はアルキル基で、同一でも異なってもよい。))、Aは置換若しくは非置換の飽和若しくは不飽和炭化水素基(飽和炭化水素基としては置換若しくは非置換のアルキレン基(−(CH2 )n−(nは0も含む整数)が挙げられる。))又は芳香族炭化水素基等である。)〕、あるいは「低分子脂肪族二塩基カルボン酸ジアルキルエステル系化合物」(上記一般式においてAが置換若しくは非置換の飽和若しくは不飽和炭化水素基(飽和炭化水素基としては置換若しくは非置換のアルキレン基が挙げられる。))としてもよく、「低分子二塩基酸ジ低級アルキルエステル系化合物」は、「低分子脂肪族二塩基酸ジ低級アルキルエステル系化合物」、「低分子二塩基カルボン酸ジ低級アルキルエステル系化合物」(上記一般式においてR11、R21が低級アルキル基で、同一でも異なってもよいもの)あるいは「低分子脂肪族二塩基カルボン酸ジ低級アルキルエステル系化合物」(上記一般式においてAが置換若しくは非置換の飽和若しくは不飽和炭化水素基(飽和炭化水素基としては置換若しくは非置換のアルキレン基が挙げられる。)であり、R11、R21が低級アルキル基で、同一でも異なってもよいもの)としてもよい。なお「二塩基カルボン酸」は「ジカルボン酸」としてもよく、「二塩基」は「二塩基性」としてもよい。
なお、「プリント回路基板のはんだ付部に対して電子部品を上記(1)ないし(4)のいずれかのソルダペースト組成物を用いてリフローはんだ付するリフローはんだ付方法。」の発明を構成してもよい。
The “low molecular dibasic acid dialkyl ester compound” means “low molecular aliphatic dibasic acid dialkyl ester compound”, “low molecular dibasic carboxylic acid dialkyl ester compound” [general formula R 1 -AR]. 2 compounds (R 1 and R 2 are carboxylate groups (R 1 is —COOR 11 , R 2 is —COOR 21 (R 11 and R 21 are alkyl groups, which may be the same or different)), A Is a substituted or unsubstituted saturated or unsaturated hydrocarbon group (the saturated hydrocarbon group includes a substituted or unsubstituted alkylene group (— (CH 2 ) n — (n is an integer including 0))) or A low molecular weight aliphatic dibasic carboxylic acid dialkyl ester compound ”(in the above general formula, A is a substituted or unsubstituted saturated or unsaturated hydrocarbon group (saturated carbon). The hydrogen group may be a substituted or unsubstituted alkylene group.)) May be used, and the “low molecular dibasic acid di-lower alkyl ester compound” may be referred to as “low molecular aliphatic dibasic acid di-lower alkyl ester compound”. ", A low molecular dibasic carboxylic acid di-lower alkyl ester compound" (in the above general formula, R 11 and R 21 are lower alkyl groups which may be the same or different) or "low molecular aliphatic dibasic carboxylic acid A di-lower alkyl ester compound ”(in the above general formula, A is a substituted or unsubstituted saturated or unsaturated hydrocarbon group (the saturated hydrocarbon group includes a substituted or unsubstituted alkylene group), and R 11. R 21 is a lower alkyl group which may be the same or different. “Dibasic carboxylic acid” may be “dicarboxylic acid”, and “dibasic” may be “dibasic”.
In addition, the invention of “a reflow soldering method in which an electronic component is reflow soldered to a soldered portion of a printed circuit board using the solder paste composition according to any one of the above (1) to (4)” is configured. May be.
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