KR20220104701A - 솔더 페이스트 - Google Patents

솔더 페이스트 Download PDF

Info

Publication number
KR20220104701A
KR20220104701A KR1020227016474A KR20227016474A KR20220104701A KR 20220104701 A KR20220104701 A KR 20220104701A KR 1020227016474 A KR1020227016474 A KR 1020227016474A KR 20227016474 A KR20227016474 A KR 20227016474A KR 20220104701 A KR20220104701 A KR 20220104701A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solder paste
acid
solder
weight
molecular weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
KR1020227016474A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102781596B1 (ko
Inventor
레이 왕
세바스티안 프리체
Original Assignee
헤레우스 도이칠란트 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 헤레우스 도이칠란트 게엠베하 운트 코. 카게 filed Critical 헤레우스 도이칠란트 게엠베하 운트 코. 카게
Publication of KR20220104701A publication Critical patent/KR20220104701A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102781596B1 publication Critical patent/KR102781596B1/ko
Assigned to 헤레우스 일렉트로닉스 게엠베하 & 코 카게 reassignment 헤레우스 일렉트로닉스 게엠베하 & 코 카게 권리의 전부이전등록 Assignors: 헤레우스 프레셔스 메탈스 게엠베하 운트 코. 카게
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings or fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3612—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings or fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents
    • B23K35/3618—Carboxylic acids or salts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Soldering of electronic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering or brazing
    • B23K35/0244—Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • B23K35/025—Pastes, creams or slurries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400°C
    • B23K35/262—Sn as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings or fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/365—Selection of non-metallic compositions of coating materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings or fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/368—Selection of non-metallic compositions of core materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C13/00—Alloys based on tin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

85 내지 92 중량%의 주석계 솔더 및 8 내지 15 중량%의 플럭스로 이루어진 솔더 페이스트로서, 상기 플럭스는
i) 총 중량을 기준으로, 30 내지 50 중량%의 적어도 2개의 선택적으로 개질된 천연 수지의 조합,
ii) 총 중량을 기준으로 5 내지 20 중량%의 적어도 하나의 저분자 카르복실산; 및
iii) 총 중량을 기준으로 0.4 내지 10 중량%의 적어도 하나의 아민을 포함하고,
상기 선택적으로 개질된 천연 수지의 조합은 조합된 GPC에서 150 내지 550의 분자량 범위 45 내지 70 면적% 및 >550 내지 10,000의 분자량 범위 30 내지 55 면적%의 적분 분자량 분포를 갖는, 솔더 페이스트.

Description

솔더 페이스트
본 발명은 특히 전자 부품을 기판에 부착하기 위한 솔더 페이스트에 관한 것이다.
솔더 페이스트, 특히 연질 솔더 페이스트는 주로 전자 회로의 제조에 사용되고, 전자 부품과 기판 사이의 기계적, 전기적 및 열적 연결을 생성하는 역할을 하며, 이는 이러한 목적을 위해 제공된 그의 접촉 표면들 사이에 더 정밀하게 사용된다.
본 특허 출원의 의미에서 전자 부품의 예는 다이오드, LED(발광 다이오드), 다이, IGBT(절연 게이트 쌍극 트랜지스터, 절연 게이트 전극을 갖는 쌍극 트랜지스터), MOSFET(금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), IC(집적 회로), 센서, 히트 싱크, 저항기, 커패시터, 코일, 연결 요소(예를 들어, 클립), 베이스 플레이트, 안테나 등을 포함한다.
본 특허 출원의 의미에서 기판의 예는 리드 프레임, PCB(인쇄 회로 기판), 가요성 전자기기, 세라믹 기판, 금속-세라믹 기판, 예컨대 DCB 기판(직접 구리 접합 기판), IMS(절연 금속 기판) 등을 포함한다.
전자 부품은 통상적으로 솔더 페이스트를 통해 기판과 접촉하거나 기판에 적용된다. 솔더 페이스트는 리플로우 공정에 의해 페이스트 중에 솔더를 용융시켜 전자 부품과 기판 사이에 접촉을 형성하도록 가열된다. 솔더의 냉각 및 고형화 후, 전자 부품 및 기판은 서로 단단히 연결된다.
솔더 페이스트는 일반적으로, 특히, 부품 및 기판의 솔더 분말의 표면 상에 산화물 층을 용해시키는 역할을 하고 솔더링 공정 동안 더 양호한 습윤성을 보장하도록 하는 플럭스를 함유한다. 솔더 페이스트가 주로 전자 회로의 자동 생산에서 스크린 및 스텐실 인쇄로 가공되기 때문에, 플럭스는 일반적으로 플럭스 및 따라서 솔더 페이스트의 유동학적 특성을 개선하는 계면활성제 및 첨가제와 같은 물질을 추가로 함유한다.
솔더링 공정 후, 플럭스로부터 유래된 솔더 잔류물은 전자 조립체 상에 남아 있고, 소위 무세척(no-clean) 솔더 페이스트의 경우에는 솔더링된 조립체로부터 제거될 필요가 없다. 그러나, 솔더 조인트로부터 유래하는 전기이동 및/또는 덴드라이트 형성에 대한 경향이 있어서, 바람직하지 않은 단락으로 이어진다. 특히 진보적인 소형화 과정에서, 전기이동 및/또는 덴드라이트 형성의 문제는, 서로 전기적으로 절연되어 있어야 하는 전자 부품들의 근접함이 부수적으로 증가하기 때문에 점점 더 중요해지고 있다.
본 발명의 목적은 이로부터 형성된 솔더 조인트의 전기이동 및/또는 덴드라이트 형성에 대한 경향이 감소되거나 없는 무세척 솔더 페이스트를 제공하는 것이다.
본 출원인은 평균 분자량(Mw)과 관련하여 서로 특히 상이한 적어도 2개의 천연 수지의 동시 존재를 특징으로 하며 선택적으로 개질될 수 있는 새로운 특별히 구성된 플럭스에 의해 상기 목적을 달성하는 솔더 페이스트를 개발하였다.
따라서, 본 발명은 85 내지 92 중량%(중량 퍼센트)의 주석계 솔더 및 8 내지 15 중량%의 플럭스로 이루어진 솔더 페이스트를 제공하는 것으로 이루어지며, 상기 플럭스는
i) 총 중량을 기준으로, 30 내지 50 중량%의 적어도 2개의 선택적으로 개질된 천연 수지의 조합,
ii) 총 중량을 기준으로 5 내지 20 중량%의 적어도 하나의 저분자 카르복실산; 및
iii) 총 중량을 기준으로 0.4 내지 10 중량%의 적어도 하나의 아민을 포함하는 것을 특징으로 하고,
선택적으로 개질된 천연 수지의 조합은 조합된 GPC(겔 투과 크로마토그램)에서 150 내지 550의 분자량 범위 45 내지 70 면적% 및 >550 내지 10,000의 분자량 범위 30 내지 55 면적%의 적분 분자량 분포를 갖는다.
언급된 적분 분자량 분포 형태의 조합된 GPC를 비롯한 GPC는, 예를 들어 DIN 55672-1(2016년 3월)에 따라, 23℃의 온도에서 고정상으로서의 가교 폴리스티렌, 액상으로서의 테트라하이드로푸란, 및 폴리스티렌 표준물을 사용하여 당업자에게 공지된 통상적인 방식으로 기록될 수 있다.
달리 언급되지 않는 한, 본 특허 출원에 인용된 모든 표준은 각각의 경우에 우선일 시점의 통용 버전이다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트는 85 내지 92 중량%의 주석계 솔더를 포함한다.
용어 "주석계 솔더"는 적어도 80 중량%, 바람직하게는 적어도 83 중량%, 특히 85 내지 90 중량%의 주석을 포함하는 솔더링 합금을 의미한다.
바람직한 실시형태에서, 솔더링 합금은 0.1 내지 8 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 6 중량%의 은, 및/또는 0.1 내지 1.5 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 1 중량%의 구리를 포함한다.
솔더링 합금이 무연인 실시형태가 추가로 바람직하다.
특히 바람직하게는, 솔더링 합금은 주석 및 전술한 비율의 은 및 구리를 포함하거나 이로 이루어진다.
솔더링 합금은 200 내지 250℃ 범위, 바람직하게는 200 내지 230℃의 범위의 액상선 온도를 갖는 것이 바람직하다.
바람직한 실시형태에서, 주석계 솔더는 IPC-TM-650 2.2.14.2에 따라 결정되는, 바람직하게는 15 내지 50 μm, 바람직하게는 20 내지 45 μm의 중량-평균 입자 크기를 갖는 솔더 분말로서 존재한다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트는 8 내지 15 중량%의 플럭스를 포함한다. 본 발명에 따른 솔더 페이스트가 포함하는 이러한 새로운 플럭스 자체는 결국, 각각의 경우에, 이의 총 중량을 기준으로, i) 30 내지 50 중량%의 적어도 2개의 선택적으로 개질된 천연 수지의 조합, ii) 5 내지 20 중량%의 적어도 하나의 저분자 카르복실산, 및 iii) 0.4 내지 10 중량%의 적어도 하나의 아민을 포함하며, 여기서, 선택적으로 개질된 천연 수지의 조합은 조합된 GPC에서 150 내지 550의 분자량 범위 45 내지 70 면적% 및 >550 내지 10,000의 분자량 범위 30 내지 55 면적%의 적분 분자량 분포를 갖는다.
플럭스는 i) 이의 총 중량을 기준으로 30 내지 50 중량%의 적어도 2개의 선택적으로 개질된 천연 수지의 조합(혼합물)을 포함한다. 당업자에게, "개질된"은 화학적 개질을 나타낸다는 것은 설명할 필요가 없다. 선택적으로 개질된 천연 수지는 개질되지 않은 또는 개질된 천연 수지, 예를 들어, 수소화, 이량체화 및/또는 이들의 카르복실기의 에스테르화에 의해 개질된 천연 수지일 수 있다. 특히, 천연 수지는 로진 수지 유형의 천연 수지, 즉 개질되지 않은 또는 개질된 로진 수지, 예를 들어, 수소화, 이량체화, 및/또는 이들의 카르복실기의 에스테르화에 의해 개질된 로진 수지이다.
이미 언급된 바와 같이, 적어도 2개의 선택적으로 개질된 천연 수지의 조합은 공통 GPC에서 150 내지 550의 분자량 범위 45 내지 70 면적% 및 >550 내지 10,000의 분자량 범위 30 내지 55 면적%의 적분 분자량 분포를 갖는다. 즉, 150 내지 550의 분자량 범위의 면적% 및 >550 내지 10,000의 분자량 범위의 면적%의 합은 150 내지 10,000의 분자량 범위의 적분 분자량 분포 100 면적%가 된다. 분자량 150 미만 및 분자량 10,000 초과에서, 조합된 GPC는 바람직하게는 적어도 2개의 선택적으로 개질된 천연 수지에 대한 신호를 갖지 않는다.
상기 조합의 적어도 2개의 선택적으로 개질된 천연 수지는 이들의 평균 분자량 Mw와 관련하여 상이하다. 바람직하게는, 이것은 150 내지 550의 범위의 Mw를 갖는 적어도 하나의 선택적으로 개질된 천연 수지 및 >550 내지 10,000의 범위의 Mw를 갖는 적어도 하나의 선택적으로 개질된 천연 수지의 조합이다. 평균 분자량 Mw는 GPC에 의해 당업자에게 공지된 통상적인 방식으로, 예를 들어 DIN 55672-1(2016년 3월, 고정상으로서 가교된 폴리스티렌, 액상으로서 테트라하이드로푸란, 폴리스티렌 표준물, 23℃)에 따라 결정될 수 있다.
상기 조합의 적어도 2개의 선택적으로 개질된 천연 수지는 다르게는 이의 산가(AN)와 관련하여 상이할 수 있다. 일 실시형태에서, 높은 Mw, 예를 들어 >550 내지 10,000의 범위의 Mw를 갖는 선택적으로 개질된 천연 수지(들)는 예를 들어 1 내지 50 mg KOH/g 범위의 산가를 가질 수 있고, 낮은 Mw, 예를 들어 150 내지 550의 범위의 Mw를 갖는 선택적으로 개질된 천연 수지(들)는 예를 들어 180 내지 280 mg KOH/g 범위의 산가를 가질 수 있다.
본 특허 출원에서 사용되는 용어 "산가"는 mg KOH/g(그램당 밀리그램 KOH) 단위의 DIN EN ISO 2114에 따라 결정가능한 산가에 관한 것이다.
성분 ii)로서, 플럭스는 5 내지 20 중량%의 적어도 하나의 저분자 카르복실산, 바람직하게는 디카르복실산을 포함한다. 예는 옥살산, 아디프산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 운데칸디오산, 도데칸디오산 및 트리데칸디오산을 포함한다.
일 실시형태에서, 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 플럭스는 총 플럭스를 기준으로 85 내지 145 mg KOH/g 범위의 산가를 갖는다. 플럭스의 이러한 총 산가는 실질적으로 성분 i) 및 ii)의 산 기여의 결과이다.
성분 iii)으로서, 플럭스는 0.4 내지 10 중량%의 적어도 하나의 아민을 포함한다. 아민의 예는 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라에틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라프로필에틸렌디아민, N-코코-1,3-디아미노프로판, 1,6-디아미노헥산, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난, 및 1,10-디아미노데칸, 비스(2-에틸헥실)아민, 비스(2-메틸헥실)아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 사이클로헥실아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 수소화 탈로우 알킬아민, 수소화 (탈로우 알킬)디메틸아민, 및 수소화 비스(탈로우 알킬)메틸아민을 포함한다.
또한, 플럭스는 선택적으로, 예를 들어, 총 1 내지 5 중량%, 바람직하게는 1.7 내지 4.5 중량%의 비율로 하나 이상의 증점제를 포함할 수 있다. 예는 에틸 셀룰로스, 수소화 피마자유, 글리세롤 트리스-12 하이드록시스테아린 및 개질된 글리세롤 트리스-12 하이드록시스테아린을 포함한다.
또한, 플럭스는 선택적으로 하나 이상의 유기 용매를, 예를 들어, 총 32 내지 46 중량%, 바람직하게는 36 내지 42 중량%의 비율로 포함할 수 있다. 예는 25℃에서 액체인 디올, 알코올, 에테르 알코올 및 케톤을 포함하며, 특히 트리메틸프로판올, 1,2-옥탄디올, 1,8-옥탄디올, 2,5-디메틸-2,5-헥산디올, 이소보르닐 사이클로헥산올, 글리콜 에테르, 2-에틸-1,3-헥산디올, n-데실 알코올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 테르피네올, 및 이소프로판올, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 글리콜 에테르의 예는 모노-, 디-, 트리프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 모노-, 디-, 트리프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르, 모노-, 디-, 트리에틸렌 글리콜 n-부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 및 디에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
또한, 플럭스는 선택적으로 하나 이상의 할로겐-함유 화합물을, 예를 들어 총 0.1 내지 3 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 2 중량%의 비율로 포함할 수 있다. 예는 아닐린 염산염, 글루탐산 염산염, 디에탄올아민 염산염, 디에탄올아민 하이드로브로마이드, 트리에탄올아민 염산염, 트리에탄올아민 하이드로브로마이드, 및 트랜스-2,3-디브로모-2-부텐-1,4-디올을 포함한다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트는 바람직하게는 플레이트-콘 레오미터(예를 들어, Anton-Paar company's Physica plate-cone rheometer)로 측정한 23℃ 및 10 s-1의 전단 속도에서 결정된 50 내지 200 Pa·s의 점도를 갖는다.
본 발명의 추가 주제는 본 발명에 따른 솔더 페이스트의 제조 방법이다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트의 제조 방법은
- 플럭스의 성분들, 특히 성분 i), ii) 및 iii)을 혼합하는 단계; 및
- 상기 언급된 바와 같은 솔더 분말을 첨가하는 단계를 포함한다.
솔더 분말의 첨가는 바람직하게는 일반적으로 가열 없이 제시된 플럭스 성분의 혼합물을 형성하도록 교반하면서 여러 번으로 나누어 수행된다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트는 전자 부품을 기판에 연결하기 위해 사용될 수 있다. 그것은 또한 기판 상에 솔더 침착물을 생성하는 데 사용될 수 있다.
전자 부품을 기판에 연결할 때, 기판의 접촉 표면 및 전자 부품의 접촉 표면은 본 발명에 따른 솔더 페이스트를 통해 접촉된다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트를 사용하여 전자 부품을 기판에 부착하기 위한 방법은 하기 단계를 포함할 수 있다:
a) 접촉 표면을 갖는 전자 부품을 제공하는 단계,
b) 접촉 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계,
c) 전자 부품의 접촉 표면 및/또는 기판의 접촉 표면에 본 발명에 따른 솔더 페이스트를 제공하는 단계,
d) 전자 부품의 접촉 표면을 솔더 페이스트를 통해 기판의 접촉 표면과 접촉시키는 단계; 및
e) 솔더 페이스트를 솔더의 액상선 온도 초과로 가열하고, 이어서 솔더가 냉각되고 고화되도록 하면서 전자 부품과 기판 사이에 고체 연결을 형성하는 단계.
단계 a) 및 b)는 자명하며 추가 설명을 필요로 하지 않는다.
단계 c)에서, 본 발명에 따른 솔더 페이스트는 예를 들어 스크린 또는 스텐실 인쇄에 의해 당업자에게 공지된 통상적인 방법에 의해 하나 또는 둘 모두의 접촉 표면에 적용될 수 있다.
단계 d)에서, 전자 부품 및 기판의 접촉 표면은 솔더 페이스트를 통해 서로 접촉될 수 있다. 즉, 샌드위치 배열은 전자 부품 및 기판으로부터 그의 접촉 표면들 사이에 솔더 페이스트를 두어 생성될 수 있다.
단계 e)에서, 샌드위치 배열은 솔더 페이스트를 통해 전자 부품과 기판 사이에 견고한 연결을 생성하도록 솔더 페이스트를 솔더의 액상선 온도보다 높게 가열함으로써 솔더링될 수 있다. 이러한 경우에, 솔더 페이스트는 바람직하게는 솔더가 그의 액상선 상으로 전이되도록 가열되지만, 솔더 페이스트, 전자 부품, 및/또는 기판을 손상시키지 않으면서 가열된다. 샌드위치 배열 또는 솔더 페이스트는 바람직하게는 솔더의 액상선 온도보다 5 내지 60℃, 바람직하게는 10 내지 50℃ 높은 온도로 가열된다.
본 발명에 따른 부착 방법에 따라 함께 솔더링된 전자 부품들 및 기판들을 갖는 전자 모듈들은 단락이 상당히 덜 빈번하게 발생한다. 이러한 바람직한 거동은 본 발명에 따른 방법에서 형성된 솔더 조인트의 전기이동 및/또는 덴드라이트 형성에 대한 경향이 감소되거나 존재하지 않는 결과이다.
실시예
사용된 시험 방법:
1. 습윤 성능:
솔더 페이스트의 습윤 특성을 IPC-TM-650(1/95) 시험 방법 2.4.45에 따라 용융 시험을 사용하여 평가하였다. 이를 위해, 시험될 솔더 페이스트를 구리 시트(20 mm x 20 mm x 0.5 mm)에 적용하였다. 구리 시트가 표면 상에 산화물 층을 가졌다면, 이들을 P600 등급 사포를 이용해 베어 금속으로 연마하고 알코올로 세정하였다. 밝고 순수한 표면을 갖는 구리 시트를 알코올로만 세정하였다. 제조된 구리 시트를 스텐실의 도움으로 인쇄하였다. 이러한 목적을 위해, 스텐실을 구리 시트 상에 단단히 압착하여 스텐실의 개구가 구리 시트의 중간에 있도록 하였다. 스텐실 상에 더 이상 솔더 페이스트가 남아 있지 않을 때까지, 시험될 솔더 페이스트를 일본 스패튤러(Japanese spatula) 상에 놓고 먼저 약하게 펴바르고, 그 다음 약간 더 가압하여 스텐실 내의 개구부에 걸쳐 펴발랐다. 이어서 스텐실을 조심스럽게 제거하여 스텐실에 의해 주어진 패턴을 얻었다. 인쇄된 구리 시트를 솔더의 액상선 온도 미만의 온도로 200℃에서 설정된 제1 가열 플레이트 상에 2분 동안 배치한 다음, 솔더의 액상선 온도(피크 온도)보다 대략 50℃ 높은 온도를 갖는 제2 가열 플레이트 상에 즉시 배치하였다. 솔더 페이스트 또는 솔더가 용융된 후, 구리 시트를 추가 5초 동안 가열 플레이트 상에 둔 다음, 제거하고 냉각시켰다.
솔더 페이스트가 냉각된 후, 스텐실의 개구부의 크기에 대응하는 스폿들 내로 또는 여러 작은 스폿들 내로 용융되어 들어가는지 여부, 및 용융 후 솔더 페이스트가 날카로운 에지를 갖는지 여부에 대한 평가가 이루어졌다. 또한, 표면이 광택성이 있거나 매트한지에 대해 평가하였다.
솔더 페이스트를 4개의 클래스로 나누며, 클래스 1 및 클래스 2는 만족스러운 결과로 분류되는 반면, 클래스 3 및 클래스 4는 만족스럽지 못한 결과를 나타내었다:
클래스 1: 재용융 면적이 이전에 솔더 페이스트로 인쇄된 면적보다 더 컸다.
클래스 2: 재용융 면적이 이전에 솔더 페이스트로 인쇄된 면적에 상응한다.
클래스 3: 재용융 면적이 이전에 솔더 페이스트로 인쇄된 면적보다 작았다(약간의 디웨팅(dewetting)을 볼 수 있음).
클래스 4: 솔더 페이스트는 하나 이상의 솔더 볼을 형성하였고, 구리 시트를 습윤시키지 않았거나 완전히 용융되지 않았다.
2. 표면 절연 저항(SIR) 시험, 솔더 조인트의 부식 거동
J-STD-004B:2011에 따른 시험 방법에서 하기와 같이 변화시켰다:
- 200 μm 라인 폭 및 라인들 사이의 200 μm 간격을 갖는 IPC-B-24에 따른 인쇄 회로 기판,
- 주변 조건: 65℃/93% 상대 습도,
- 100 V 부식 전압, 100 V 측정 전압, 측정 주파수 60분
- 1,000시간 시험 지속 시간
SIR 시험의 평가를 위해 두 가지 기준이 사용되었다:
기준 1(시각적으로 검출가능한 덴드라이트 형성): 25x의 배율로 광학 현미경 하에서 볼 때, 솔더링된 SIR 전도체 트랙의 영역에서 덴드라이트가 형성되었는지 여부에 대한 시각적 검사가 이루어졌다.
기준 2(>100 MΩ의, 안정성 기준을 나타내는, 저항의 바람직하지 않은 단락에 대한 시간당 검사): 저항 측정은 1,000시간의 총 기간에 걸쳐 매시간 수행되었다. 상기 기간에 걸쳐 측정된 모든 저항이 >100 MΩ일 때 SIR 시험의 결과는 안정한 것으로 평가되었다. 대조적으로, 1,000개의 측정값 중 하나 이상이 ≤100 MΩ일 때 SIR 시험의 결과는 불안정한 것으로 평가되었다.
표 1은 비교 솔더 페이스트 1 내지 6 및 본 발명에 따른 솔더 페이스트 7 내지 13의 플럭스 조성을 나타낸다. 각각의 경우 도면은 중량%를 지칭한다. 각각의 경우에, 11 중량부의 이들 플럭스를 각각의 경우에 89 중량부의 솔더 분말(SnAgCu: Sn 96.5 중량%, Ag 3.0 중량%, Cu 0.5 중량%, 표준 IPC J-STD-006에 따른 타입 3)과 혼합하여 솔더 페이스트를 형성하였다.
솔더 페이스트의 특성을 상기 기재된 방법에 의해 결정하였고, 또한 표 1에 요약하였다.
[표 1]
Figure pct00001

Claims (15)

  1. 85 내지 92 중량%의 주석계 솔더 및 8 내지 15 중량%의 플럭스로 이루어진 솔더 페이스트로서, 상기 플럭스는
    i) 총 중량을 기준으로, 30 내지 50 중량%의 적어도 2개의 선택적으로 개질된 천연 수지의 조합,
    ii) 총 중량을 기준으로 5 내지 20 중량%의 적어도 하나의 저분자 카르복실산; 및
    iii) 총 중량을 기준으로 0.4 내지 10 중량%의 적어도 하나의 아민을 포함하고,
    상기 선택적으로 개질된 천연 수지의 조합은 조합된 GPC에서 150 내지 550의 분자량 범위 45 내지 70 면적% 및 >550 내지 10,000의 분자량 범위 30 내지 55 면적%의 적분 분자량 분포를 갖는, 솔더 페이스트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 솔더는 적어도 80 중량%의 주석을 포함하는 솔더링 합금인, 솔더 페이스트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 솔더링 합금은 200 내지 250℃ 범위의 액상선 온도를 갖는, 솔더 페이스트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선택적으로 개질된 천연 수지는 개질되지 않은 천연 수지 또는 수소화, 이량체화 및/또는 이들의 카르복실기의 에스테르화에 의해 개질된 천연 수지인, 솔더 페이스트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 분자량 150 미만 및 분자량 10,000 초과에서 조합된 GPC는 적어도 2개의 선택적으로 개질된 천연 수지에 대한 신호를 갖지 않는, 솔더 페이스트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 선택적으로 개질된 천연 수지는 이들의 평균 분자량 MW와 관련하여 상이한 것인, 솔더 페이스트.
  7. 제6항에 있어서, 150 내지 550의 범위의 Mw를 갖는 적어도 하나의 선택적으로 개질된 천연 수지 및 >550 내지 10,000의 범위의 Mw를 갖는 적어도 하나의 선택적으로 개질된 천연 수지의 조합인, 솔더 페이스트.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 선택적으로 개질된 천연 수지는 이들의 산가와 관련하여 상이한 것인, 솔더 페이스트.
  9. 제8항에 있어서, 상기 높은 Mw를 갖는 선택적으로 개질된 천연 수지(들)는 1 내지 50 mg KOH/g 범위의 산가를 갖고, 상기 낮은 Mw를 갖는 선택적으로 개질된 천연 수지(들)는 180 내지 280 mg KOH/g 범위의 산가를 갖는, 솔더 페이스트.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 저분자 카르복실산은 옥살산, 아디프산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 운데칸디오산, 도데칸디오산 및 트리데칸디오산으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 솔더 페이스트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스는 총 플럭스를 기준으로 85 내지 145 mg KOH/g 범위의 산가를 갖는, 솔더 페이스트.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 아민은 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라에틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라프로필에틸렌디아민, N-코코-1,3-디아미노프로판, 1,6-디아미노헥산, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난, 및 1,10-디아미노데칸, 비스(2-에틸헥실)아민, 비스(2-메틸헥실)아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 사이클로헥실아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 수소화 탈로우 알킬아민, 수소화 (탈로우 알킬)디메틸아민, 및 수소화 비스(탈로우 알킬)메틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 솔더 페이스트.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스는 1 내지 5 중량%의 하나 이상의 증점제 및/또는 32 내지 46 중량%의 하나 이상의 유기 용매 및/또는 0.1 내지 3 중량%의 하나 이상의 할로겐-함유 화합물을 포함하는, 솔더 페이스트.
  14. 전자 부품을 기판에 연결하거나 기판 상에 솔더 침착물을 생성하기 위한 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 솔더 페이스트의 용도.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 솔더 페이스트를 사용하여 전자 부품을 기판에 부착하는 방법으로서,
    a) 접촉 표면을 갖는 전자 부품을 제공하는 단계,
    b) 접촉 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계,
    c) 상기 전자 부품의 접촉 표면 및/또는 상기 기판의 접촉 표면에 본 발명에 따른 솔더 페이스트를 제공하는 단계,
    d) 상기 전자 부품의 접촉 표면을 상기 솔더 페이스트를 통해 상기 기판의 접촉 표면과 접촉시키는 단계; 및
    e) 상기 솔더 페이스트를 상기 솔더의 액상선 온도 초과로 가열하고, 이어서 상기 솔더가 냉각되고 고화되도록 하면서 상기 전자 부품과 상기 기판 사이에 고체 연결을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
KR1020227016474A 2019-12-10 2020-09-04 솔더 페이스트 Active KR102781596B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19214787.4 2019-12-10
EP19214787.4A EP3834980B1 (de) 2019-12-10 2019-12-10 Lotpaste
PCT/EP2020/074721 WO2021115644A1 (de) 2019-12-10 2020-09-04 Lotpaste

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220104701A true KR20220104701A (ko) 2022-07-26
KR102781596B1 KR102781596B1 (ko) 2025-03-13

Family

ID=68848028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227016474A Active KR102781596B1 (ko) 2019-12-10 2020-09-04 솔더 페이스트

Country Status (8)

Country Link
US (1) US12138715B2 (ko)
EP (1) EP3834980B1 (ko)
JP (1) JP7462751B2 (ko)
KR (1) KR102781596B1 (ko)
CN (1) CN114728382B (ko)
HU (1) HUE061641T2 (ko)
PL (1) PL3834980T3 (ko)
WO (1) WO2021115644A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102713467B1 (ko) * 2022-02-25 2024-10-08 (주)에버텍엔터프라이즈 웨이퍼 범핑용 플럭스 조성물
WO2024011492A1 (en) * 2022-07-14 2024-01-18 Heraeus Materials Technology Shanghai Ltd. Solder paste

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012071337A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Koki:Kk はんだペースト及びフラックス
JP2017508622A (ja) * 2013-12-31 2017-03-30 アルファ・メタルズ・インコーポレイテッドAlpha Metals, Inc. ロジンフリー熱硬化性フラックス配合物
WO2018003820A1 (ja) * 2016-06-29 2018-01-04 株式会社タムラ製作所 フラックス組成物、ソルダペースト組成物及び電子回路基板

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2715084A (en) * 1952-02-07 1955-08-09 Nat Lead Co Modified rosin soldering flux
US2898255A (en) * 1958-06-30 1959-08-04 Ibm Soldering flux composition
US3655461A (en) * 1970-09-02 1972-04-11 Sanyo Electric Works Flux for aluminum soldering
GB9713128D0 (en) * 1996-11-14 1997-08-27 Multicore Solders Ltd Novel materials for use in the fabrication of electronic assemblies
GB2380964B (en) * 2001-09-04 2005-01-12 Multicore Solders Ltd Lead-free solder paste
JP3788335B2 (ja) * 2001-12-07 2006-06-21 千住金属工業株式会社 ソルダペースト
JP3702418B2 (ja) * 2002-03-07 2005-10-05 株式会社 東京第一商興 ソルダペースト用フラックス及びソルダペースト
JP2004202518A (ja) * 2002-12-24 2004-07-22 Nof Corp はんだ付け用フラックス組成物、はんだペースト及びはんだ付け方法
US20070051774A1 (en) * 2005-09-06 2007-03-08 Stipp John N Method of controlling solder deposition on heat spreader used for semiconductor package
JP2008062253A (ja) * 2006-09-05 2008-03-21 Denso Corp はんだ付け用フラックスおよびはんだペースト組成物
KR101455738B1 (ko) * 2007-01-04 2014-10-28 알파 메탈즈, 인코포레이티드 플럭스 포뮬레이션
JP2008266597A (ja) 2007-03-22 2008-11-06 Arakawa Chem Ind Co Ltd 重合ロジン、水素化重合ロジン、およびこれらの製造方法、ならびにこれらを用いたはんだ用フラックスおよびソルダーペースト
JP5230122B2 (ja) 2007-05-14 2013-07-10 上野製薬株式会社 表面実装用電子部品
JP5486282B2 (ja) * 2009-12-08 2014-05-07 荒川化学工業株式会社 はんだペースト用フラックス及びはんだペースト
JP5486281B2 (ja) * 2009-12-08 2014-05-07 荒川化学工業株式会社 はんだペースト
CN101733588B (zh) 2010-01-08 2012-11-21 四川大学 电子工业用无铅无卤锡膏
US9283641B2 (en) * 2012-09-25 2016-03-15 Intel Corporation Flux materials for heated solder placement and associated techniques and configurations
JP6196036B2 (ja) * 2012-12-26 2017-09-13 ハリマ化成株式会社 フラックスおよびはんだペースト
HUE045153T2 (hu) * 2013-12-17 2019-12-30 Heraeus Deutschland Gmbh & Co Kg Forrasztópaszta adipinsavval, oxálsavval és aminkomponenssel
JP6460473B2 (ja) * 2015-03-25 2019-01-30 ハリマ化成株式会社 はんだ付け用フラックスおよびはんだペースト組成物
DE102015108485B4 (de) 2015-05-29 2025-02-27 ELSOLD GmbH & Co. KG Röhrenlot, insbesondere zum Weichlöten von Aluminium
US10655042B2 (en) * 2015-11-13 2020-05-19 Schlumberger Norge As Wellbore strengthening additive and uses thereof
BR112018068596A2 (pt) * 2016-03-22 2019-02-12 Tamura Corporation liga de soldas sem chumbo, composição de fluxo, composição de pasta de solda, placa de circuito eletrônico, e controlador eletrônico
JP2018122322A (ja) * 2017-01-31 2018-08-09 株式会社タムラ製作所 鉛フリーはんだ合金、ソルダペースト、電子回路基板及び電子制御装置
JP6940963B2 (ja) * 2017-03-10 2021-09-29 株式会社タムラ製作所 フラックス組成物及びソルダペースト
JP6674982B2 (ja) 2017-08-30 2020-04-01 株式会社タムラ製作所 はんだ組成物および電子基板
US10913132B2 (en) * 2017-08-30 2021-02-09 Tamura Corporation Solder composition, electronic board, and bonding method
JP6824208B2 (ja) * 2018-02-26 2021-02-03 株式会社タムラ製作所 フラックス及びソルダペースト
DE102018112982A1 (de) * 2018-05-30 2019-12-05 STANNOL GmbH & Co. KG Aktivator für Flussmittelsysteme sowie Lötmittel zum Weichlöten von Aluminium
PH12021552231A1 (en) * 2019-03-29 2022-05-30 Senju Metal Industry Co Resin composition for soldering use, solder composition, flux cored solder, flux, and solder paste
JP7089491B2 (ja) * 2019-04-23 2022-06-22 株式会社タムラ製作所 フラックス組成物、ソルダペースト及び電子回路基板

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012071337A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Koki:Kk はんだペースト及びフラックス
JP2017508622A (ja) * 2013-12-31 2017-03-30 アルファ・メタルズ・インコーポレイテッドAlpha Metals, Inc. ロジンフリー熱硬化性フラックス配合物
WO2018003820A1 (ja) * 2016-06-29 2018-01-04 株式会社タムラ製作所 フラックス組成物、ソルダペースト組成物及び電子回路基板

Also Published As

Publication number Publication date
EP3834980B1 (de) 2023-02-22
JP7462751B2 (ja) 2024-04-05
JP2023505425A (ja) 2023-02-09
EP3834980A1 (de) 2021-06-16
CN114728382A (zh) 2022-07-08
WO2021115644A1 (de) 2021-06-17
KR102781596B1 (ko) 2025-03-13
US12138715B2 (en) 2024-11-12
HUE061641T2 (hu) 2023-07-28
CN114728382B (zh) 2025-05-02
US20230001520A1 (en) 2023-01-05
PL3834980T3 (pl) 2023-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101142815B1 (ko) 땜납 접합 구조 및 납땜용 플럭스
US9609762B2 (en) Flux, solder composition, and method for manufacturing electronic circuit mounted substrate
CN108500499A (zh) 无铅软钎料合金、电子电路基板和电子控制装置
CN109530977B (zh) 助焊剂及焊膏
KR20190024866A (ko) 플럭스 조성물, 솔더 페이스트 조성물 및 전자 회로 기판
KR102781596B1 (ko) 솔더 페이스트
US10434610B2 (en) Solder paste with oxalic acid and amine component
TWI856704B (zh) 焊料膏
JP6423840B2 (ja) フラックス組成物及びソルダーペースト
JP7241795B2 (ja) 無残渣フラックス組成物及びソルダペースト
JP6267427B2 (ja) はんだ付け方法及び実装基板
JP7324024B2 (ja) フラックス及びソルダペースト
KR102942970B1 (ko) 합금
JP7777193B2 (ja) フラックス及び当該フラックスを含むはんだペースト
JP7806143B2 (ja) フラックス及び当該フラックスを含むはんだペースト
JP2017507025A (ja) 部品を基板に実装する方法
KR102355781B1 (ko) 자가융착성이 우수한 led 칩 본딩용 자가융착형 도전접속 조성물, 이를 포함하는 led 칩-회로기판 본딩 모듈 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20220517

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20220727

Comment text: Request for Examination of Application

PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20240624

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20250217

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20250311

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20250311

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration