JP7554294B2 - Flux composition, solder composition, and method for manufacturing electronic board - Google Patents

Flux composition, solder composition, and method for manufacturing electronic board Download PDF

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Description

本発明は、フラックス組成物、およびはんだ組成物、並びに、電子基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a flux composition, a solder composition, and a method for manufacturing 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(特許文献1参照)。
はんだ組成物を用いてはんだ付けを行うと、はんだ付け後、接合部周辺にフラックス残さが残留する。この残さには活性剤成分などが含まれ、特に結露などによって電極間をまたぐように分布する残さ中に水分が侵入することでイオンマイグレーションを引き起こす懸念がある。また、表面にフラックス残さが存在することで、モールド工程またはコーティング工程で不良、或いはワイヤボンディングの接合不良を引き起こす場合がある。そこで、接合後にこの残さを洗浄によって除去することが望ましい。
The solder composition is a mixture of solder powder and a flux composition (rosin-based resin, an activator, a solvent, etc.) kneaded together to form a paste (see Patent Document 1).
When soldering is performed using a solder composition, flux residue remains around the joint after soldering. This residue contains activator components, etc., and there is a concern that moisture may enter the residue distributed across the electrodes due to condensation, etc., and cause ion migration. In addition, the presence of flux residue on the surface may cause defects in the molding process or coating process, or cause poor bonding in wire bonding. Therefore, it is desirable to remove this residue by cleaning after bonding.

従来は、洗浄力の高い有機溶剤を主成分とする洗浄剤などを用いた洗浄が行われてきた。しかし、溶剤分が多いことで、水質汚染、火災および大気汚染などの防止の観点、また労働衛生上の観点から規制が強化されている。
そこで、近年は、溶剤使用量を減らし、水を主成分とする水系洗浄剤が用いられるようになった。そのため、洗浄剤成分が変化したことにより、フラックス残さの洗浄性は悪化傾向にあり、問題となっている。
また、設備コストなどの観点から大気条件下でのリフローではんだ付けを行うニーズが増えている。大気リフローの場合、はんだ粉末の酸化が進行し、はんだ溶融性が低下する。この傾向は、はんだ組成物の印刷量が少ない、小さな部品の接合部ほど顕著となる。さらに、大気リフローでは金属酸化の影響で、はんだ付け後にフラックス残さに含まれる金属塩が増加し、フラックス残さの洗浄性も悪化する傾向がある。
Conventionally, cleaning has been carried out using cleaning agents whose main component is organic solvents with high cleaning power. However, because these agents contain a large amount of solvent, regulations have been strengthened from the viewpoints of preventing water pollution, fire and air pollution, and from the viewpoint of occupational health.
In recent years, the amount of solvent used has been reduced and water-based cleaning chemicals, which are mainly composed of water, have come to be used. However, due to the change in the cleaning chemicals' ingredients, the cleaning performance of flux residues has tended to deteriorate, which has become a problem.
Also, from the viewpoint of equipment costs, there is an increasing need to perform soldering by reflow under atmospheric conditions. In the case of air reflow, oxidation of the solder powder progresses, and solder melting property decreases. This tendency is more pronounced in the joints of small components where the amount of solder composition printed is small. Furthermore, in air reflow, the metal salts contained in the flux residue after soldering increase due to the effect of metal oxidation, and the cleanability of the flux residue also tends to deteriorate.

特許第5887330号公報Patent No. 5887330

本発明は、水系洗浄剤でのフラックス残さの洗浄性に優れ、かつ大気リフローでのはんだ溶融性に優れるフラックス組成物、およびはんだ組成物、並びに、電子基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a flux composition and a solder composition that have excellent cleaning properties for flux residues in aqueous cleaners and excellent solder melting properties in air reflow, as well as a method for manufacturing electronic substrates.

本発明の一態様によれば、(A)ロジン系樹脂、(B)活性剤、(C)溶剤、および(D)ヒンダードアミン化合物を含有し、前記(B)成分が、(B1)炭素数が4以上18以下のジカルボン酸を含有し、前記(D)成分が、下記一般式(D1)で表される構造を有する、フラックス組成物が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a flux composition comprising (A) a rosin-based resin, (B) an activator, (C) a solvent, and (D) a hindered amine compound, the (B) component comprising (B1) a dicarboxylic acid having 4 to 18 carbon atoms, and the (D) component having a structure represented by the following general formula (D1):

Figure 0007554294000001
Figure 0007554294000001

前記一般式(D1)において、Rは、独立して、メチル基、またはエチル基であり、Xは、水素、炭素数1から12のアルキル基、または炭素数1から12のアルコキシ基である。 In the general formula (D1), R 1 is independently a methyl group or an ethyl group, and X is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms.

本発明の一態様によれば、前記本発明の一態様に係るフラックス組成物と、(E)はんだ粉末とを含有するはんだ組成物が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a solder composition containing the flux composition according to the above aspect of the present invention and (E) solder powder.

本発明の一態様によれば、前記本発明の一態様に係るはんだ組成物を用いてはんだ付けを行う電子基板の製造方法であって、電子基板上に、前記はんだ組成物を塗布する工程と、前記はんだ組成物上に電子部品を配置する工程と、リフロー炉により所定条件にて加熱して、前記電子部品を前記電子基板に実装する工程と、水系洗浄剤を用いて、前記電子基板上のフラックス残さを洗浄する工程と、を備える、電子基板の製造方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an electronic board by performing soldering using a solder composition according to one aspect of the present invention, the method comprising the steps of applying the solder composition onto an electronic board, arranging electronic components on the solder composition, mounting the electronic components on the electronic board by heating under predetermined conditions in a reflow furnace, and cleaning flux residues on the electronic board with a water-based cleaner.

本発明によれば、水系洗浄剤でのフラックス残さの洗浄性に優れ、かつ大気リフローでのはんだ溶融性に優れるフラックス組成物、およびはんだ組成物、並びに、電子基板の製造方法を提供できる。 The present invention provides a flux composition and solder composition that are excellent in cleaning properties for flux residues with aqueous cleaners and excellent in solder melting properties during air reflow, as well as a method for manufacturing electronic substrates.

[フラックス組成物]
まず、本実施形態に係るフラックス組成物について説明する。本実施形態に係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、以下説明する(A)ロジン系樹脂、(B)活性剤、(C)溶剤、および(D)ヒンダードアミン化合物を含有するものである。
[Flux composition]
First, the flux composition according to the present embodiment will be described. The flux composition according to the present embodiment is a solder composition containing components other than the solder powder, which are (A) a rosin resin, (B) an activator, (C) a solvent, and (D) a hindered amine compound, which will be described below.

[(A)成分]
本実施形態に用いる(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、ウッドロジンおよびトール油ロジンなどが挙げられる。ロジン系変性樹脂としては、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。水素添加ロジンとしては、完全水添ロジン、部分水添ロジン、並びに、不飽和有機酸((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)の変性ロジンである不飽和有機酸変性ロジンの水素添加物(「水添酸変性ロジン」ともいう)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。また、フラックス残さの洗浄性の観点から、これらのロジン系樹脂の中でも、重合ロジンおよび水添酸変性ロジンの少なくともいずれか1つを用いることが好ましく、重合ロジンを用いることがより好ましい。また、重合ロジンおよび水添酸変性ロジンの少なくともいずれか1つと、これ以外のロジン系樹脂(不均化ロジン、ホルミル化ロジン、または水素添加ロジンなど)とを併用することがより好ましい。
[Component (A)]
Examples of the rosin-based resin (A) used in this embodiment include rosins and rosin-modified resins. Examples of rosins include gum rosin, wood rosin, and tall oil rosin. Examples of the rosin-modified resin include disproportionated rosin, polymerized rosin, hydrogenated rosin, and derivatives thereof. Examples of the hydrogenated rosin include fully hydrogenated rosin, partially hydrogenated rosin, and hydrogenated products of unsaturated organic acid-modified rosins (also called "hydrogenated acid-modified rosin"), which are modified rosins of unsaturated organic acids (aliphatic unsaturated monobasic acids such as (meth)acrylic acid, aliphatic unsaturated dibasic acids such as α,β-unsaturated carboxylic acids such as fumaric acid and maleic acid, unsaturated carboxylic acids having aromatic rings such as cinnamic acid, etc.). These rosin-based resins may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of cleaning properties of flux residue, it is preferable to use at least one of polymerized rosin and hydrogenated acid-modified rosin among these rosin-based resins, and it is more preferable to use polymerized rosin. It is also more preferable to use at least one of polymerized rosin and hydrogenated acid-modified rosin in combination with another rosin-based resin (such as disproportionated rosin, formylated rosin, or hydrogenated rosin).

(A)成分の配合量は、フラックス組成物100質量%に対して、30質量%以上70質量%以下であることが好ましく、35質量%以上60質量%以下であることがより好ましく、40質量%以上50質量%以下であることが特に好ましい。(A)成分の配合量が前記下限以上であれば、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、いわゆるはんだ付け性を向上でき、はんだボールを十分に抑制できる。また、(A)成分の配合量が前記上限以下であれば、フラックス残さ量を十分に抑制できる。 The amount of component (A) is preferably 30% by mass or more and 70% by mass or less, more preferably 35% by mass or more and 60% by mass or less, and particularly preferably 40% by mass or more and 50% by mass or less, relative to 100% by mass of the flux composition. If the amount of component (A) is equal to or more than the lower limit, oxidation of the copper foil surface of the soldering land can be prevented, making the surface more easily wetted by molten solder, improving so-called solderability, and sufficiently suppressing solder balls. Also, if the amount of component (A) is equal to or less than the upper limit, the amount of flux residue can be sufficiently suppressed.

[(B)成分]
本実施形態に用いる(B)活性剤は、(B1)炭素数が4以上18以下のジカルボン酸を含有することが必要である。また、(B1)成分は、フラックス残さの洗浄性およびはんだ溶融性の観点から、炭素数が4以上12以下のジカルボン酸が好ましく、炭素数が8以上12以下のジカルボン酸がより好ましく、炭素数が9以上12以下のジカルボン酸が特に好ましい。
(B1)成分としては、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、およびドデカン二酸などが挙げられる。これらの中でも、フラックス残さの洗浄性およびはんだ溶融性の観点から、アゼライン酸、セバシン酸、またはドデカン二酸が好ましい。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。
[Component (B)]
The activator (B) used in this embodiment is required to contain (B1) a dicarboxylic acid having 4 to 18 carbon atoms. From the viewpoints of cleaning properties for flux residue and solder melting properties, the component (B1) is preferably a dicarboxylic acid having 4 to 12 carbon atoms, more preferably a dicarboxylic acid having 8 to 12 carbon atoms, and particularly preferably a dicarboxylic acid having 9 to 12 carbon atoms.
Examples of the (B1) component include succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, and dodecanedioic acid. Among these, azelaic acid, sebacic acid, and dodecanedioic acid are preferred from the viewpoint of cleaning properties of flux residue and solder melting properties. These may be used alone or in combination of two or more.

(B1)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、2質量%以上20質量%以下であることが好ましく、3質量%以上15質量%以下であることがより好ましく、4質量%以上12質量%以下であることが特に好ましい。(B1)成分の配合量が前記下限以上であれば、はんだ溶融性を向上できる傾向にあり、他方、前記上限以下であれば、フラックス組成物の絶縁性を維持できる傾向にある。 The amount of the (B1) component is preferably 2% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 15% by mass or less, and particularly preferably 4% by mass or more and 12% by mass or less, relative to 100% by mass of the flux composition. If the amount of the (B1) component is equal to or more than the lower limit, the solder melting property tends to be improved, while if the amount is equal to or less than the upper limit, the insulating properties of the flux composition tend to be maintained.

(B)成分は、フラックス残さの洗浄性およびはんだ溶融性の観点から、(B2)芳香族カルボン酸を、さらに含有することが好ましい。
(B2)成分としては、公知の芳香族カルボン酸を適宜選択できる。また、(B2)成分は、フラックス残さの洗浄性および活性作用の観点から、1分子中に水酸基およびアミノ基を有するか、または、1分子中に複素環を有する芳香族カルボン酸であることが好ましい。
(B2)成分としては、2-ナフトエ酸、3-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸、安息香酸、アントラニル酸、サリチル酸、およびピコリン酸などが挙げられる。これらの中でも、フラックス残さの洗浄性および活性作用の観点から、3-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸、アントラニル酸、サリチル酸、またはピコリン酸が好ましく、3-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸、サリチル酸、またはピコリン酸がより好ましく、3-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸、またはピコリン酸が特に好ましい。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。
From the viewpoints of cleaning properties for flux residues and solder melting properties, it is preferable that the component (B) further contains an aromatic carboxylic acid (B2).
As the component (B2), a known aromatic carboxylic acid can be appropriately selected. From the viewpoint of cleaning property and activity of flux residue, the component (B2) is preferably an aromatic carboxylic acid having a hydroxyl group and an amino group in one molecule or having a heterocycle in one molecule.
Examples of the (B2) component include 2-naphthoic acid, 3-hydroxy-2-naphthoic acid, benzoic acid, anthranilic acid, salicylic acid, and picolinic acid. Among these, from the viewpoint of cleaning properties and activation of flux residue, 3-hydroxy-2-naphthoic acid, anthranilic acid, salicylic acid, and picolinic acid are preferred, 3-hydroxy-2-naphthoic acid, salicylic acid, and picolinic acid are more preferred, and 3-hydroxy-2-naphthoic acid and picolinic acid are particularly preferred. These may be used alone or in combination of two or more.

(B2)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10質量%以下であることが好ましく、2質量%以上8質量%以下であることがより好ましく、3質量%以上5質量%以下であることが特に好ましい。(B2)成分の配合量が前記下限以上であれば、はんだ溶融性を向上できる傾向にあり、他方、前記上限以下であれば、フラックス組成物の絶縁性を維持できる傾向にある。 The amount of the (B2) component is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 8% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or more and 5% by mass or less, relative to 100% by mass of the flux composition. If the amount of the (B2) component is equal to or more than the lower limit, the solder melting property tends to be improved, while if the amount is equal to or less than the upper limit, the insulating properties of the flux composition tend to be maintained.

(B)成分は、フラックス残さの洗浄性およびはんだ溶融性の観点から、(B3)炭素数が19以上24以下のジカルボン酸を、さらに含有することが好ましい。(B3)成分としては、エイコサン二酸、および8,13-ジメチル-8,12-エイコサジエン二酸などが挙げられる。この(B3)成分は、フラックス残さの洗浄性を維持しつつ、はんだ溶融性を向上できる。これに対し、理由は不明であるが、ダイマー酸のように分岐鎖を有する長鎖ジカルボン酸は、フラックス残さの洗浄性に悪影響を及ぼす。 From the viewpoint of cleaning ability of flux residue and solder melting ability, it is preferable that the (B) component further contains (B3) a dicarboxylic acid having 19 to 24 carbon atoms. Examples of the (B3) component include eicosane diacid and 8,13-dimethyl-8,12-eicosadienedioic acid. This (B3) component can improve solder melting ability while maintaining the cleaning ability of flux residue. In contrast, long-chain dicarboxylic acids with branched chains such as dimer acid have a negative effect on the cleaning ability of flux residue, although the reason is unclear.

(B3)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10質量%以下であることが好ましく、2質量%以上8質量%以下であることがより好ましく、3質量%以上5質量%以下であることが特に好ましい。(B3)成分の配合量が前記下限以上であれば、はんだ溶融性を向上できる傾向にあり、他方、前記上限以下であれば、フラックス組成物の絶縁性を維持できる傾向にある。 The amount of the (B3) component is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 8% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or more and 5% by mass or less, relative to 100% by mass of the flux composition. If the amount of the (B3) component is equal to or more than the lower limit, the solder melting property tends to be improved, while if the amount is equal to or less than the upper limit, the insulating properties of the flux composition tend to be maintained.

(B)成分は、本発明の課題を達成できる範囲において、(B1)成分、(B2)成分および(B3)成分以外に、その他の活性剤(以下(B4)成分とも称する)をさらに含有してもよい。(B4)成分としては、(B1)成分、(B2)成分および(B3)成分以外の有機酸、ハロゲン系活性剤、およびアミン系活性剤などが挙げられる。ただし、(B4)成分がフラックス残さの洗浄性に悪影響を与えうるという観点から、(B)成分は、(B1)成分、(B2)成分および(B3)成分を使用することが好ましい。また、(B1)成分、(B2)成分および(B3)成分の配合量の合計は、(B)成分100質量%に対して、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。 The (B) component may further contain other activators (hereinafter also referred to as (B4) component) in addition to the (B1), (B2) and (B3) components, within the scope of the present invention. Examples of the (B4) component include organic acids, halogen-based activators, and amine-based activators other than the (B1), (B2) and (B3) components. However, from the viewpoint that the (B4) component may adversely affect the cleaning properties of the flux residue, it is preferable to use the (B1), (B2) and (B3) components as the (B) component. In addition, the total amount of the (B1), (B2) and (B3) components is preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more, relative to 100% by mass of the (B) component.

(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、3質量%以上25質量%以下であることが好ましく、5質量%以上23質量%以下であることがより好ましく、7質量%以上21質量%以下であることがさらに好ましく、10質量%以上20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以上であれば、活性作用を向上できる傾向にあり、他方、前記上限以下であれば、フラックス組成物の絶縁性を維持できる傾向にある。 The amount of component (B) is preferably 3% by mass or more and 25% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 23% by mass or less, even more preferably 7% by mass or more and 21% by mass or less, and particularly preferably 10% by mass or more and 20% by mass or less, relative to 100% by mass of the flux composition. If the amount of component (B) is equal to or more than the lower limit, the activation action tends to be improved, while if it is equal to or less than the upper limit, the insulating properties of the flux composition tend to be maintained.

[(C)成分]
本実施形態に用いる(C)溶剤としては、公知の溶剤を適宜用いることができる。このような溶剤としては、沸点170℃以上の溶剤を用いることが好ましい。
このような溶剤としては、例えば、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、1,5-ペンタンジオール、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、2-エチルヘキシルジグリコール、オクタンジオール、フェニルグリコール、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(DEH)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、およびジブチルマレイン酸などが挙げられる。これらの溶剤は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。
[Component (C)]
As the solvent (C) used in the present embodiment, a known solvent can be appropriately used. As such a solvent, it is preferable to use a solvent having a boiling point of 170° C. or higher.
Examples of such solvents include diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, hexylene glycol, 1,5-pentanediol, methyl carbitol, butyl carbitol, 2-ethylhexyl diglycol, octanediol, phenyl glycol, diethylene glycol monohexyl ether (DEH), tetraethylene glycol dimethyl ether, dibutyl maleic acid, etc. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

(C)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、10質量%以上60質量%以下であることが好ましく、20質量%以上50質量%以下であることがより好ましい。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 amount of component (C) is preferably 10% by mass or more and 60% by mass or less, and more preferably 20% by mass or more and 50% by mass or less, relative to 100% by mass of the flux composition. If the amount of the solvent is within the above range, the viscosity of the resulting solder composition can be appropriately adjusted to an appropriate range.

[(D)成分]
本実施形態に用いる(D)ヒンダードアミン化合物は、下記一般式(D1)で表される構造を有するものである。この(D)成分により、大気リフローでのはんだ溶融性を向上できる。また、この(D)成分と(B1)成分との組合せにより、フラックス残さの洗浄性を維持しつつ、大気リフローでのはんだ溶融性を向上できる。
[Component (D)]
The hindered amine compound (D) used in this embodiment has a structure represented by the following general formula (D1). This component (D) can improve the solder melting property in air reflow. Furthermore, the combination of this component (D) with component (B1) can improve the solder melting property in air reflow while maintaining the cleaning property of the flux residue.

Figure 0007554294000002
Figure 0007554294000002

一般式(D1)において、Rは、独立して、メチル基、またはエチル基であり、メチル基であることが好ましい。
Xは、水素、炭素数1から12のアルキル基、または炭素数1から12のアルコキシ基である。また、Xが水素の場合は、下記一般式(D1-1)で表される構造である。Xが炭素数1から12のアルキル基の場合は、下記一般式(D1-2)で表される構造である。Xが炭素数1から12のアルコキシ基の場合は、下記一般式(D1-3)で表される構造である。
なお、(D)成分において、波線より先の部分の構造は、特に限定されない。
(D)成分の1分子中における一般式(D1)で表される構造の数は、1以上10以下であることが好ましく、2以上4以下であることがより好ましい。
In formula (D1), R 1 is independently a methyl group or an ethyl group, and is preferably a methyl group.
X is hydrogen, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. When X is hydrogen, the structure is represented by the following general formula (D1-1). When X is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, the structure is represented by the following general formula (D1-2). When X is an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, the structure is represented by the following general formula (D1-3).
In addition, in component (D), the structure of the portion beyond the wavy line is not particularly limited.
The number of structures represented by general formula (D1) in one molecule of the component (D) is preferably 1 or more and 10 or less, and more preferably 2 or more and 4 or less.

Figure 0007554294000003
Figure 0007554294000003

一般式(D1-1)において、Rは、独立して、メチル基、またはエチル基であり、メチル基であることが好ましい。
一般式(D1-1)で表される構造を有する化合物としては、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバシケート、テトラキス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)ブタン-1,2,3,4-テトラカルボキシレート、および、2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジルメタクリレートなどが挙げられる。
In formula (D1-1), R 1 is independently a methyl group or an ethyl group, and is preferably a methyl group.
Examples of the compound having a structure represented by general formula (D1-1) include bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacicate, tetrakis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)butane-1,2,3,4-tetracarboxylate, and 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl methacrylate.

Figure 0007554294000004
Figure 0007554294000004

一般式(D1-2)において、Rは、独立して、メチル基、またはエチル基であり、メチル基であることが好ましい。
は、炭素数1から12のアルキル基であり、炭素数1から8のアルキル基であることが好ましく、炭素数1から3のアルキル基であることがより好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
一般式(D1-2)で表される構造を有する化合物としては、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-[[3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]エチル]ブチルマロネート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート、1-(メチル)-8-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート、テトラキス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)ブタン-1,2,3,4-テトラカルボキシレート、および、1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジルメタクリレートなどが挙げられる。
In formula (D1-2), R 1 is independently a methyl group or an ethyl group, and is preferably a methyl group.
R2 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group.
Examples of the compound having a structure represented by general formula (D1-2) include bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)-[[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl]ethyl]butyl malonate, bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacate, 1-(methyl)-8-(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacate, tetrakis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)butane-1,2,3,4-tetracarboxylate, and 1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl methacrylate.

Figure 0007554294000005
Figure 0007554294000005

一般式(D1-3)において、Rは、独立して、メチル基、またはエチル基であり、メチル基であることが好ましい。
は、炭素数1から12のアルキル基であり、炭素数4から11のアルキル基であることが好ましく、炭素数8から11のアルキル基であることがより好ましく、オクチル基またはウンデシル基であることが特に好ましい。
一般式(D1-3)で表される構造を有する化合物としては、ビス(1-オクチルオキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、および、ビス(1-ウンデカオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)カーボネートなどが挙げられる。
In formula (D1-3), R 1 is independently a methyl group or an ethyl group, and is preferably a methyl group.
R3 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, preferably an alkyl group having 4 to 11 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 8 to 11 carbon atoms, and particularly preferably an octyl group or an undecyl group.
Examples of the compound having a structure represented by general formula (D1-3) include bis(1-octyloxy-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacate and bis(1-undecaoxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)carbonate.

(D)成分の配合量は、フラックス組成物100質量%に対して、0.1質量%以上20質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上10質量%以下であることがより好ましく、1質量%以上7質量%以下であることがさらに好ましく、2質量%以上4質量%以下であることが特に好ましい。(D)成分の配合量が前記下限以上であれば、特にリフロー時での溶融温度の到達時間が長い場合において、大気リフローでのはんだ溶融性を向上できる傾向にあり、他方、前記上限以下であれば、フラックス組成物の絶縁性を維持できる傾向にある。 The amount of component (D) is preferably 0.1% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or more and 10% by mass or less, even more preferably 1% by mass or more and 7% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or more and 4% by mass or less, based on 100% by mass of the flux composition. If the amount of component (D) is equal to or more than the lower limit, the solder meltability during air reflow tends to be improved, especially when the time required to reach the melting temperature during reflow is long, while if the amount is equal to or less than the upper limit, the insulating properties of the flux composition tend to be maintained.

[チクソ剤]
本実施形態のフラックス組成物においては、印刷性などの観点から、さらにチクソ剤を含有することが好ましい。ここで用いるチクソ剤としては、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。
[Thixilation agent]
In the flux composition of the present embodiment, it is preferable to further contain a thixotropic agent from the viewpoint of printability, etc. Examples of the thixotropic agent used here include hardened castor oil, amides, kaolin, colloidal silica, organic bentonite, and glass frit. These may be used alone or in combination of two or more.

チクソ剤の配合量は、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、2質量%以上12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 amount of the thixotropic agent is preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less, and more preferably 2% by mass or more and 12% by mass or less, relative to 100% by mass of the flux composition. If the amount is less than the lower limit, thixotropy is not obtained and sagging tends to occur easily, while if the amount is more than the upper limit, the thixotropy is too high and printing defects tend to occur.

[他の成分]
本実施形態に用いるフラックス組成物には、(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分、およびチクソ剤の他に、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、(D)成分以外の酸化防止剤、消泡剤、改質剤、つや消し剤、および発泡剤などが挙げられる。これらの添加剤の配合量としては、フラックス組成物100質量%に対して、0.01質量%以上5質量%以下であることが好ましい。その他の樹脂としては、アクリル系樹脂、およびポリブタジエンなどが挙げられる。
[Other ingredients]
In addition to the (A), (B), (C), (D) and thixotropic agent, other additives and even other resins can be added to the flux composition used in this embodiment as necessary. Examples of the other additives include antioxidants other than the (D) component, antifoaming agents, modifiers, matting agents, and foaming agents. The amount of these additives to be added is preferably 0.01% by mass or more and 5% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition. Examples of the other resins include acrylic resins and polybutadiene.

[はんだ組成物]
次に、本実施形態のはんだ組成物について説明する。本実施形態のはんだ組成物は、前述の本実施形態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。
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18質量%以下であることがより好ましく、8質量%以上15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 embodiment will be described. The solder composition of the present embodiment contains the flux composition of the present embodiment described above and the solder powder (E) described below.
The amount of the flux composition is preferably 5% by mass or more and 35% by mass or less, more preferably 7% by mass or more and 18% by mass or less, and particularly preferably 8% by mass or more and 15% by mass or less, relative to 100% by mass of the solder composition. When the amount of the flux composition is less than 5% by mass (when the amount of the solder powder exceeds 95% by mass), the flux composition as a binder is insufficient, so that it tends to be difficult to mix the flux composition and the solder powder. On the other hand, when the amount of the flux composition is more than 35% by mass (when the 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。また、このはんだ粉末におけるはんだ合金は、スズ(Sn)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、銀(Ag)、アンチモン(Sb)、鉛(Pb)、インジウム(In)、ビスマス(Bi)、ニッケル(Ni)、金(Au)、コバルト(Co)およびゲルマニウム(Ge)からなる群から選択される少なくとも1種を含有することが好ましい。
このはんだ粉末におけるはんだ合金としては、スズを主成分とする合金が好ましい。また、このはんだ合金は、スズ、銀および銅を含有することがより好ましい。さらに、このはんだ合金は、添加元素として、アンチモン、ビスマスおよびニッケルのうちの少なくとも1つを含有してもよい。本実施形態のフラックス組成物によれば、アンチモン、ビスマスおよびニッケルなどの酸化しやすい添加元素を含むはんだ合金を用いた場合でも、ボイドの発生を抑制できる。
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。
[Component (E)]
The solder powder (E) used in the present invention is preferably composed of only lead-free solder powder, but may be lead-containing solder powder. The solder alloy in the solder powder preferably contains at least one selected from the group consisting of tin (Sn), copper (Cu), zinc (Zn), silver (Ag), antimony (Sb), lead (Pb), indium (In), bismuth (Bi), nickel (Ni), gold (Au), cobalt (Co) and germanium (Ge).
The solder alloy in the solder powder is preferably an alloy mainly composed of tin. More preferably, the solder alloy contains tin, silver and copper. Furthermore, the solder alloy may contain at least one of antimony, bismuth and nickel as an additive element. According to the flux composition of the present embodiment, even when a solder alloy containing an additive element that is easily oxidized, such as antimony, bismuth and nickel, is used, the generation of voids can be suppressed.
Here, lead-free solder powder refers to a powder of a solder metal or alloy to which no lead is added. However, the presence of lead as an unavoidable impurity in the lead-free solder powder is permitted, but in this case, the amount of lead is preferably 300 ppm by mass or less.

鉛フリーのはんだ粉末の合金系としては、具体的には、Sn-Ag-Cu系、Sn-Cu系、Sn-Ag系、Sn-Bi系、Sn-Ag-Bi系、Sn-Ag-Cu-Bi系、Sn-Ag-Cu-Ni系、Sn-Ag-Cu-Bi-Sb系、Sn-Ag-Bi-In系、およびSn-Ag-Cu-Bi-In-Sb系などが挙げられる。 Specific examples of alloy systems for lead-free solder powder include Sn-Ag-Cu, Sn-Cu, Sn-Ag, Sn-Bi, Sn-Ag-Bi, Sn-Ag-Cu-Bi, Sn-Ag-Cu-Ni, Sn-Ag-Cu-Bi-Sb, Sn-Ag-Bi-In, and Sn-Ag-Cu-Bi-In-Sb systems.

(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35μm以下であることがさらにより好ましく、3μm以上32μm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 component (E) is usually 1 μm or more and 40 μm or less, but from the viewpoint of being compatible with electronic boards with narrow pitches of solder pads, it is more preferably 1 μm or more and 35 μm or less, even more preferably 2 μm or more and 35 μm or less, and particularly preferably 3 μm or more and 32 μm or less. The average particle diameter can be measured by a dynamic light scattering particle size measuring device.

[はんだ組成物の製造方法]
本実施形態のはんだ組成物は、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 of manufacturing solder composition]
The solder composition of the present embodiment can be produced by blending the above-described flux composition and the above-described (E) solder powder in the above-described predetermined ratio, and stirring and mixing them.

[電子基板の製造方法]
次に、本実施形態の電子基板の製造方法について説明する。本実施形態の電子基板の製造方法は、以上説明したはんだ組成物を用いることを特徴とするものである。本実施形態の電子基板の製造方法によれば、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、電子基板を製造できる。
前述した本実施形態のはんだ組成物は、水系洗浄剤でのフラックス残さの洗浄性に優れ、かつ大気リフローでのはんだ溶融性に優れる。そのため、はんだ付けを行った後に、水系洗浄剤で容易にフラックス残さを洗浄することができる。
本実施形態の電子基板の製造方法においては、まず、電子基板上に、はんだ組成物を塗布装置にて塗布する。
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 Manufacturing Method]
Next, a method for producing an electronic board according to the present embodiment will be described. The method for producing an electronic board according to the present embodiment is characterized by using the solder composition described above. According to the method for producing an electronic board according to the present embodiment, an electronic board can be produced by mounting electronic components on an electronic board (such as a printed wiring board) using the solder composition.
The solder composition of the present embodiment described above has excellent cleaning properties for flux residues with an aqueous cleaner and excellent solder melting properties in air reflow, so that flux residues can be easily cleaned with an aqueous cleaner after soldering.
In the method for producing an electronic substrate according to the present embodiment, first, a solder composition is applied onto the electronic substrate by a coating device.
Examples of the coating device used here include a screen printer, a metal mask printer, a dispenser, and a jet dispenser.
In addition, an electronic component can be mounted on an electronic board by a reflow process in which an electronic component is placed on the solder composition applied by the application device and heated under specified conditions in a reflow furnace to mount the electronic component on a printed wiring board.

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、電子部品をプリント配線基板に実装することができる。なお、リフロー時の雰囲気は、窒素雰囲気としてもよいが、前述した本実施形態のはんだ組成物は、大気リフローでのはんだ溶融性に優れるため、大気のままでもよい。
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、プリヒート温度は、140℃以上200℃以下であることが好ましく、150℃以上160℃以下であることがより好ましい。プリヒート時間は、60秒間以上120秒間以下であることが好ましい。ピーク温度は、230℃以上270℃以下であることが好ましく、240℃以上255℃以下であることがより好ましい。また、220℃以上の温度の保持時間は、20秒間以上60秒間以下であることが好ましい。
In the reflow process, the electronic component is placed on the solder composition and heated under predetermined conditions in a reflow furnace. This reflow process allows sufficient solder bonding between the electronic component and the printed wiring board. As a result, the electronic component can be mounted on the printed wiring board. The atmosphere during reflow may be a nitrogen atmosphere, but since the solder composition of the present embodiment described above has excellent solder melting properties in air reflow, it may be left in air.
The reflow conditions may be appropriately set according to the melting point of the solder. For example, the preheat temperature is preferably 140° C. or more and 200° C. or less, and more preferably 150° C. or more and 160° C. or less. The preheat time is preferably 60 seconds or more and 120 seconds or less. The peak temperature is preferably 230° C. or more and 270° C. or less, and more preferably 240° C. or more and 255° C. or less. The holding time at a temperature of 220° C. or more is preferably 20 seconds or more and 60 seconds or less.

リフロー工程後には、水系洗浄剤を用いて、前記電子基板上のフラックス残さを洗浄する。
洗浄の方法としては、浸漬方式、および噴流方式などを採用できる。
例えば、浸漬方式では、水系洗浄剤中に電子基板を浸漬すればよい。なお、このときに、超音波をかけてもよい。
水系洗浄剤としては、公知の水系のフラックス残さの洗浄剤を使用できる。ここで水系とは、水を主成分(水が50質量%以上)であるものをいう。市販品としては、ゼストロンジャパン社製の「VIGON US」などが挙げられる。
洗浄時の水系洗浄剤の温度は、例えば、30℃以上70℃以下である。
洗浄時間は、例えば、1分間以上10分間以下である。
水系洗浄剤を用いた洗浄後には、リンスを行ってもよい。リンスの条件は、特に制限されず、20℃以上50℃以下の水で、0.5分間以上5分間以下程度であればよい。また、リンスを2回以上行ってもよい。
After the reflow process, flux residues on the electronic substrate are cleaned using a water-based cleaner.
The cleaning method may be a dipping method, a jet method, or the like.
For example, in the immersion method, the electronic substrate is immersed in a water-based cleaning agent. At this time, ultrasonic waves may be applied.
As the aqueous cleaning agent, a known aqueous cleaning agent for flux residue can be used. Here, aqueous means that the main component is water (water is 50 mass% or more). Commercially available products include "VIGON US" manufactured by ZESTRON JAPAN.
The temperature of the aqueous cleaner during cleaning is, for example, 30° C. or higher and 70° C. or lower.
The cleaning time is, for example, from 1 minute to 10 minutes.
After cleaning with the aqueous cleaner, rinsing may be performed. The conditions for rinsing are not particularly limited, and the rinsing may be performed with water at 20° C. to 50° C. for about 0.5 minutes to 5 minutes. Rinsing may be performed two or more times.

また、本実施形態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、前記電子基板の製造方法では、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、CO、およびエキシマーなど)が挙げられる。
Furthermore, the solder composition and electronic substrate of the present embodiment are not limited to the above-described embodiment, and modifications and improvements within the scope of the present invention that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the method for manufacturing an electronic board, the printed wiring board and the electronic components are bonded by a reflow process, but the present invention is not limited thereto. For example, instead of the reflow process, the printed wiring board and the electronic components may be bonded by a process (laser heating process) in which the solder composition is heated using laser light. In this case, the laser light source is not particularly limited and can be appropriately adopted according to the wavelength that matches the absorption band of the metal. Examples of the laser light source include solid lasers (ruby, glass, YAG, etc.), semiconductor lasers (GaAs, InGaAsP, etc.), liquid lasers (dye, etc.), and gas lasers (He-Ne, Ar, CO 2 , and excimer, etc.).

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A:重合ロジン、商品名「中国重合ロジン」、荒川化学工業社製
ロジン系樹脂B:アクリル酸変性水添ロジン、商品名「パインクリスタルKE-604」、荒川化学工業社製
ロジン系樹脂C:ホルミル化ロジン、商品名「FORAL-AX」、イーストマンケミカル社製
ロジン系樹脂D:特殊変性ロジン、商品名「ハリタックFG-90」、ハリマ化成社製
((B1)成分)
ジカルボン酸A:アゼライン酸
ジカルボン酸B:セバシン酸
ジカルボン酸C:ドデカン二酸
((B2)成分)
芳香族カルボン酸:3-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸
((B3)成分)
エイコサン二酸:商品名「SL-20」、岡村製油社製
((B4)成分)
有機酸A:ダイマー酸、商品名「UNIDYME14」、アリゾナケミカル社製
有機酸B:パルミチン酸
有機酸C:ドデカン酸
((C)成分)
溶剤:ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(DEH、ヘキシルジグルコール)
((D)成分)
ヒンダードアミン化合物A:1分子中に一般式(D1-2)で表される構造を2つ有する化合物、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-[[3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]エチル]ブチルマロネート、商品名「Tinuvin PA144」、BASF社製
ヒンダードアミン化合物B:1分子中に一般式(D1-1)で表される構造を2つ有する化合物、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバシケート、商品名「Tinuvin 770DF」、BASF社製
ヒンダードアミン化合物C:1分子中に一般式(D1-3)で表される構造を2つ有する化合物、ビス(1-オクチルオキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、商品名「Tinuvin 123」、BASF社製
ヒンダードアミン化合物D:1分子中に一般式(D1-1)で表される構造を4つ有する化合物、テトラキス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)ブタン-1,2,3,4-テトラカルボキシレート、商品名「アデカスタブLA-57」、ADEKA社製
(他の成分)
チクソ剤:商品名「スリパックスH」、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15~25μm、はんだ融点は217~220℃
The present invention will now be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples. The materials used in the examples and comparative examples are shown below.
(Component (A))
Rosin-based resin A: polymerized rosin, trade name "Chinese polymerized rosin", manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd. Rosin-based resin B: acrylic acid modified hydrogenated rosin, trade name "Pine Crystal KE-604", manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd. Rosin-based resin C: formylated rosin, trade name "FORAL-AX", manufactured by Eastman Chemical Co. Rosin-based resin D: special modified rosin, trade name "Haritac FG-90", manufactured by Harima Chemical Industries, Ltd. (component (B1))
Dicarboxylic acid A: azelaic acid Dicarboxylic acid B: sebacic acid Dicarboxylic acid C: dodecanedioic acid (component (B2))
Aromatic carboxylic acid: 3-hydroxy-2-naphthoic acid (component (B3))
Eicosanedioic acid: trade name "SL-20", manufactured by Okamura Oil Mills (component (B4))
Organic acid A: dimer acid, trade name "UNIDYME 14", manufactured by Arizona Chemical Company Organic acid B: palmitic acid Organic acid C: dodecanoic acid (component (C))
Solvent: Diethylene glycol monohexyl ether (DEH, hexyl diglycol)
(Component (D))
Hindered amine compound A: a compound having two structures represented by the general formula (D1-2) in one molecule, bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)-[[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl]ethyl]butyl malonate, trade name "Tinuvin PA144", manufactured by BASF Hindered amine compound B: a compound having two structures represented by the general formula (D1-1) in one molecule, bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacate, trade name "Tinuvin 770DF", manufactured by BASF Hindered amine compound C: a compound having two structures represented by the general formula (D1-3) in one molecule, bis(1-octyloxy-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacate, trade name "Tinuvin 123", manufactured by BASF Corporation; hindered amine compound D: a compound having four structures represented by the general formula (D1-1) in one molecule; tetrakis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)butane-1,2,3,4-tetracarboxylate, trade name "ADEKA STAB LA-57", manufactured by ADEKA Corporation (other components)
Thixotropic agent: Trade name "Slipax H", manufactured by Nippon Kasei Chemical Industry Co., Ltd. (component (E))
Solder powder: alloy composition is Sn-3.0Ag-0.5Cu, particle size distribution is 15-25 μm, solder melting point is 217-220°C

[実施例1]
ロジン系樹脂A45質量%、ジカルボン酸B2質量%、芳香族カルボン酸4質量%、エイコサン二酸4質量%、溶剤36.5質量%、ヒンダードアミン化合物D2質量%、およびチクソ剤6.5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12質量%およびはんだ粉末88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]
45% by mass of rosin-based resin A, 2% by mass of dicarboxylic acid B, 4% by mass of aromatic carboxylic acid, 4% by mass of eicosanedioic acid, 36.5% by mass of solvent, 2% by mass of hindered amine compound D, and 6.5% by mass of a thixotropic agent were charged into a container and mixed using a planetary mixer to obtain a flux composition.
Thereafter, 12% by mass of the obtained flux composition and 88% by mass of the solder powder (total of 100% by mass) were placed in a container and mixed with a planetary mixer to prepare a solder composition.

[実施例2~13]
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1~5]
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。
[実施例14~19]
表2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 13]
A solder composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the materials were mixed according to the composition shown in Table 1.
[Comparative Examples 1 to 5]
A solder composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the materials were mixed according to the composition shown in Table 1.
[Examples 14 to 19]
A solder composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the materials were mixed according to the composition shown in Table 2.

<はんだ組成物の評価>
はんだ組成物の評価(洗浄性、はんだ溶融性(大気リフロー)、ローリング後の性状変化)を以下のような方法で行った。得られた結果を表1および表2に示す。
(1)洗浄性
チップ部品を搭載できる基板に、はんだ組成物を印刷し、チップ部品(大きさ:1.6mm×0.8mm)を搭載し、リフロー炉(タムラ製作所社製)で、はんだ組成物を溶解させて、はんだ付けを行って、評価用基板を得た。なお、リフロー条件は、大気リフローで、プリヒート温度が130~180℃(約100秒間)であり、温度220℃以上の時間が約60秒間であり、ピーク温度が240℃である。
次に、得られた評価用基板を、水系洗浄剤(ゼストロンジャパン社製の「VIGON US」、20%濃度)の入った容器中に、浸漬して、超音波をかけながら洗浄(液温度:60℃、洗浄時間:5分間)した。その後、エアナイフで液切りを行った後に、常温の純水の入った容器中に、浸漬して、1回目のリンス(リンス時間:1~2分間)を行い、さらに、45℃の純水の入った容器中に、浸漬して、2回目のリンス(リンス時間:1~2分間)を行った。その後、エアガンで液切りを行った後に、熱風乾燥炉(炉内温度:70℃)の中で10分間の乾燥を行った。
水系洗浄剤での洗浄後の評価用基板から、全てのチップを取り外し、チップ下のフラックス残さの有無と、チップ横のフラックス残さの有無を観察した。そして、フラックス残さの残留していたチップの数と、全てのチップの数に対する比率(残留比率)を測定し、この残留比率に基づいて、下記の基準に従って、洗浄性(チップ下、チップ横)を評価した。
○:残留比率が、10%未満である。
△:残留比率が、10%以上20%未満である。
×:残留比率が、20%以上である。
(2)はんだ溶融性(大気リフロー)
チップ部品を搭載できる基板に、はんだ組成物を印刷し、1005チップ部品(大きさ:1.0mm×0.5mm)および0603チップ部品(大きさ:0.6mm×0.3mm)を搭載し、リフロー炉(タムラ製作所社製)で、はんだ組成物を溶解させて、はんだ付けを行って、評価用基板を得た。なお、リフロー条件は、大気リフローで、プリヒート温度が130~180℃(約100秒間)であり、温度220℃以上の時間が約60秒間であり、ピーク温度が240℃である。
そして、評価用基板のチップ接合部について、未溶融部の数をカウントし、以下の基準に従って、はんだ溶融性(大気リフロー)を評価した。
(a)1005チップ部品
〇:未溶融比率が、30%未満である。
△:未溶融比率が、30%以上50%未満である。
×:未溶融比率が、50%以上である。
(b)0603チップ部品
〇:未溶融比率が、50%未満である。
△:未溶融比率が、50%以上70%未満である。
×:未溶融比率が、70%以上である。
(3)ローリング後の性状変化
得られたはんだ組成物を試料とし、この試料を、開口の無いメタルマスク上に載せる。これを印刷機にセットし、ウレタンスキージにて連続印刷動作を6時間行うローリング試験を施す。そして、ローリング試験後の試料について、以下の基準に従って、ローリング後の性状変化を評価した。
○:試料の性状が、もとの滑らかな状態を維持している。例えば、スパチュラなどを差し込み、抜いた後にツノが立ち、先端が自重で降下する。
△:試料の性状がやや悪化する。例えば、スパチュラなどを差し込み、抜いた後のツノが立ったまま、10秒間以上保たれる。
×:試料の性状が大幅に悪化する。例えば、スパチュラなどを差し込み、抜いた後にツノが立たず、穴が残る。
<Evaluation of Solder Composition>
The solder compositions were evaluated (cleaning properties, solder melting properties (air reflow), and property changes after rolling) by the following methods. The results are shown in Tables 1 and 2.
(1) Cleanability A solder composition was printed on a substrate capable of mounting chip components, chip components (size: 1.6 mm x 0.8 mm) were mounted, and the solder composition was melted in a reflow furnace (manufactured by Tamura Corporation) to perform soldering to obtain a substrate for evaluation. The reflow conditions were air reflow, a preheat temperature of 130 to 180°C (about 100 seconds), a time at a temperature of 220°C or higher for about 60 seconds, and a peak temperature of 240°C.
Next, the obtained evaluation substrate was immersed in a container containing a water-based cleaning agent (Zestron Japan's "VIGON US", 20% concentration) and cleaned with ultrasonic waves (liquid temperature: 60°C, cleaning time: 5 minutes). After that, the liquid was removed with an air knife, and the substrate was immersed in a container containing pure water at room temperature for a first rinse (rinsing time: 1 to 2 minutes), and further immersed in a container containing pure water at 45°C for a second rinse (rinsing time: 1 to 2 minutes). After that, the liquid was removed with an air gun, and the substrate was dried in a hot air drying furnace (furnace temperature: 70°C) for 10 minutes.
After cleaning with the aqueous cleaner, all chips were removed from the evaluation board, and the presence or absence of flux residue under the chips and the presence or absence of flux residue beside the chips were observed. The number of chips with residual flux and the ratio to the total number of chips (residual ratio) were then measured, and the cleanability (under the chips, beside the chips) was evaluated based on the residual ratio according to the following criteria.
A: The residual ratio is less than 10%.
Δ: The residual ratio is 10% or more and less than 20%.
×: The residual ratio is 20% or more.
(2) Solder melting property (air reflow)
A solder composition was printed on a substrate capable of mounting chip components, 1005 chip components (size: 1.0 mm x 0.5 mm) and 0603 chip components (size: 0.6 mm x 0.3 mm) were mounted, and the solder composition was melted and soldered in a reflow furnace (manufactured by Tamura Corporation) to obtain a substrate for evaluation. The reflow conditions were air reflow, a preheat temperature of 130 to 180°C (for about 100 seconds), a time at a temperature of 220°C or higher for about 60 seconds, and a peak temperature of 240°C.
The number of unmelted portions in the chip bonding portions of the evaluation board was then counted, and the solder melting property (air reflow) was evaluated according to the following criteria.
(a) 1005 chip component ◯: The unmelted ratio is less than 30%.
Δ: The unmelted ratio is 30% or more and less than 50%.
×: The unmelted ratio is 50% or more.
(b) 0603 chip component. ◯: The unmelted ratio is less than 50%.
Δ: The unmelted ratio is 50% or more and less than 70%.
×: The unmelted ratio is 70% or more.
(3) Changes in properties after rolling The obtained solder composition was used as a sample, and this sample was placed on a metal mask without any openings. This was set in a printing machine, and a rolling test was performed in which continuous printing was performed for 6 hours using a urethane squeegee. Then, the sample after the rolling test was evaluated for changes in properties after rolling according to the following criteria.
○: The sample maintains its original smooth state. For example, when a spatula is inserted and removed, a peak stands up and the tip falls back under its own weight.
△: The properties of the sample are slightly deteriorated. For example, when a spatula or the like is inserted and then removed, the horns remain erect for 10 seconds or more.
×: The properties of the sample are significantly deteriorated. For example, when a spatula or the like is inserted and then removed, no protrusion stands up and a hole remains.

Figure 0007554294000006
Figure 0007554294000006

Figure 0007554294000007
Figure 0007554294000007

表1および表2に示す結果からも明らかなように、本発明のはんだ組成物(実施例1~19)は、洗浄性、はんだ溶融性(大気リフロー)、およびローリング後の性状変化の全ての結果が良好であることが確認された。
従って、本発明のはんだ組成物によれば、水系洗浄剤でのフラックス残さの洗浄性に優れ、かつ大気リフローでのはんだ溶融性に優れることが確認された。
As is clear from the results shown in Tables 1 and 2, it was confirmed that the solder compositions of the present invention (Examples 1 to 19) were good in all respects, including cleanability, solder melting property (air reflow), and property changes after rolling.
Therefore, it was confirmed that the solder composition of the present invention has excellent cleaning properties for flux residues when used with an aqueous cleaner, and also has excellent solder melting properties during air reflow.

本発明のフラックス組成物およびはんだ組成物は、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 flux composition and solder composition of the present invention can be suitably used as a technique for mounting electronic components on electronic substrates such as printed wiring boards for electronic devices.

Claims (5)

(A)ロジン系樹脂、(B)活性剤、(C)溶剤、および(D)ヒンダードアミン化合物を含有するフラックス組成物であって
前記(B)成分が、(B1)炭素数が4以上18以下のジカルボン酸を含有し、
前記(D)成分が、下記一般式(D1)で表される構造を有し、
前記(A)の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、30質量%以上70質量%以下であり、
前記(B)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、3質量%以上25質量%以下であり、
前記(B1)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、2質量%以上20質量%以下であり、
前記(C)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、10質量%以上60質量%以下であり、
前記(D)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、0.1質量%以上20質量%以下である、
フラックス組成物。
Figure 0007554294000008
(前記一般式(D1)において、Rは、独立して、メチル基、またはエチル基であり、Xは、水素、炭素数1から12のアルキル基、または炭素数1から12のアルコキシ基である。)
A flux composition comprising: (A) a rosin-based resin; (B) an activator; (C) a solvent; and (D) a hindered amine compound,
The component (B) contains (B1) a dicarboxylic acid having 4 to 18 carbon atoms,
The component (D) has a structure represented by the following general formula (D1):
The blending amount of the (A) is 30% by mass or more and 70% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition,
The blending amount of the (B) component is 3 mass% or more and 25 mass% or less with respect to 100 mass% of the flux composition,
The blending amount of the (B1) component is 2 mass% or more and 20 mass% or less with respect to 100 mass% of the flux composition,
The blending amount of the (C) component is 10% by mass or more and 60% by mass or less with respect to 100% by mass of the flux composition,
The blending amount of the (D) component is 0.1 mass% or more and 20 mass% or less with respect to 100 mass% of the flux composition,
Flux composition.
Figure 0007554294000008
(In the general formula (D1), R 1 is independently a methyl group or an ethyl group, and X is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms.)
請求項1に記載のフラックス組成物において、
前記(B)成分が、(B2)芳香族カルボン酸を含有し、
前記(B2)成分の配合量が、前記フラックス組成物100質量%に対して、1質量%以上10質量%以下である、
フラックス組成物。
2. The flux composition according to claim 1,
The component (B) contains an aromatic carboxylic acid (B2) ,
The blending amount of the (B2) component is 1 mass% or more and 10 mass% or less with respect to 100 mass% of the flux composition.
Flux composition.
請求項1または請求項2に記載のフラックス組成物において、
前記(A)成分が、重合ロジンを含有する、
フラックス組成物。
The flux composition according to claim 1 or 2,
The component (A) contains a polymerized rosin.
Flux composition.
請求項1または請求項2に記載のフラックス組成物と、(E)はんだ粉末とを含有する、
はんだ組成物。
A flux composition according to claim 1 or 2, and (E) a solder powder.
Solder composition.
請求項に記載のはんだ組成物を用いてはんだ付けを行う電子基板の製造方法であって、
電子基板上に、前記はんだ組成物を塗布する工程と、
前記はんだ組成物上に電子部品を配置する工程と、
リフロー炉により所定条件にて加熱して、前記電子部品を前記電子基板に実装する工程と、
水系洗浄剤を用いて、前記電子基板上のフラックス残さを洗浄する工程と、を備える、
電子基板の製造方法。
A method for manufacturing an electronic substrate by soldering using the solder composition according to claim 4 , comprising the steps of:
applying the solder composition onto an electronic substrate;
placing an electronic component on the solder composition;
a step of mounting the electronic component on the electronic board by heating under predetermined conditions in a reflow furnace;
and cleaning the flux residue on the electronic substrate using a water-based cleaning agent.
A method for manufacturing electronic boards.
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