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JP4780464B2 - Au-Ge alloy solder paste - Google Patents

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JP4780464B2
JP4780464B2 JP2006262857A JP2006262857A JP4780464B2 JP 4780464 B2 JP4780464 B2 JP 4780464B2 JP 2006262857 A JP2006262857 A JP 2006262857A JP 2006262857 A JP2006262857 A JP 2006262857A JP 4780464 B2 JP4780464 B2 JP 4780464B2
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貴行 神野
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Description

この発明は、はんだ付けに際してはんだ部分および接合界面にボイドが少なくかつリフロー後に洗浄する必要のないAu−Ge合金はんだペーストに関するものであり、さらにこのAu−Ge合金はんだペーストはAuメッキしてある基板をはんだ付けするために特に有効なAu−Ge合金はんだペーストに関するものである。   The present invention relates to an Au-Ge alloy solder paste that has few voids at the soldering portion and joint interface during soldering and does not need to be cleaned after reflowing. Further, the Au-Ge alloy solder paste is an Au-plated substrate. The present invention relates to an Au—Ge alloy solder paste that is particularly effective for soldering.

従来の技術Conventional technology

一般に、Ge:1〜50質量%を含有し、残部がAuおよび不可避不純物からなる成分組成並びに粒径:100μm以下を有するAu−Ge合金粉末はAu−Ge合金はんだペーストの原料粉末として使用されることは知られており、このAu−Ge合金粉末を80〜95質量%含有し、残部がパラフィンワックス、流動パラフィン、テトラリンからなるAu−Ge合金はんだペーストが知られている。このAu−Ge合金粉末はガスアトマイズ法よりも回転電極法で製造することが好ましいとされている(特許文献1参照)、さらにAu−Ge合金粉末を80〜95質量%含有し、残部が通常のロジン、活性剤、溶剤および増粘剤からなるフラックスからなるAu−Ge合金はんだペーストも知られている。このAu−Ge合金はんだペーストはGaAs光素子、GaAs高周波素子、熱伝素子などの半導体素子と基板との接合、微細かつ高気密性が要求されるSAWフィルター、水晶発振子などのパッケージ封止などに使用されており、特に高融点接合が可能な部分のはんだ付けに使用されている。   In general, an Au—Ge alloy powder containing Ge: 1 to 50% by mass, the balance being composed of Au and inevitable impurities, and a particle size: 100 μm or less is used as a raw material powder for an Au—Ge alloy solder paste. It is known that there is known an Au—Ge alloy solder paste containing 80 to 95% by mass of this Au—Ge alloy powder and the balance being paraffin wax, liquid paraffin and tetralin. It is said that this Au—Ge alloy powder is preferably produced by the rotating electrode method rather than the gas atomization method (see Patent Document 1), and further contains 80 to 95% by mass of the Au—Ge alloy powder, with the balance being normal. An Au—Ge alloy solder paste made of a flux composed of rosin, an activator, a solvent and a thickener is also known. This Au-Ge alloy solder paste is used for bonding a semiconductor element such as a GaAs optical element, a GaAs high frequency element, a heat transfer element and a substrate, a SAW filter that requires fine and high airtightness, a package sealing for a crystal oscillator, etc. In particular, it is used for soldering a portion where high melting point bonding is possible.

近年、パッケージサイズの小型化が急速に進んでおり、パッケージ封止されるパッケージのサイズは縦:1.6mm、横:1.0mmの寸法まで小型化され、さらに小型化されようとしている。前記パッケージサイズが縦:1.6mm、横:1.0mmのパッケージに設けられている蓋接合部の枠の幅は100〜250μmと狭く、かかる狭い幅の枠に前記Au−Ge合金はんだペーストを塗布し、その上に蓋を載せて加熱し、パッケージの封止を行うのであるが、パッケージサイズの小型化が進むにつれて、パッケージの枠の幅もますます狭くなる。このように狭い枠にろう付けして高気密性が要求されるSAWフィルター、水晶発振子などのパッケージの封止を行う場合に、従来より小さな粒径の合金粉末が必要になってきている。しかし、小さな粒径の合金粉末を用いた場合ははんだ接合部にボイドが多く発生し、ボイドの発生により気密性能が低下し、はんだ付けに対する信頼性が低下する。特に、25μmを越える大きなボイドの発生は小型パッケージの気密性能を低下させる最大の原因の一つになっている。
さらに、近年、ろう付け部分を洗浄することが困難な部品のろう付けには腐食性のないノンハロゲンフラックス(たとえば、千住金属製のデルタラックス527Nなど)を使用してろう付けすることが知られており、このノンハロゲンフラックスを使用してろう付けした場合、ろう付け部分の洗浄工程を省略できることから特に洗浄が難しい電子部品などのろう付けに広く使用されるようになってきた。
特開平3−155493号公報
In recent years, the package size has been rapidly reduced, and the size of the package to be sealed has been reduced to the dimensions of 1.6 mm in the vertical direction and 1.0 mm in the horizontal direction. The frame of the lid joint portion provided in the package having a package size of 1.6 mm in length and 1.0 mm in width has a narrow width of 100 to 250 μm, and the Au—Ge alloy solder paste is applied to the narrow frame. It is applied, and a lid is placed thereon and heated to seal the package. However, as the package size is further reduced, the width of the package frame becomes narrower. In order to seal packages such as SAW filters and crystal oscillators that require high airtightness by brazing to such a narrow frame, an alloy powder having a smaller particle diameter than before has been required. However, when an alloy powder having a small particle size is used, many voids are generated in the solder joint, and the airtightness is reduced due to the generation of voids, and the reliability with respect to soldering is reduced. In particular, the generation of large voids exceeding 25 μm is one of the biggest causes for reducing the hermetic performance of a small package.
Furthermore, in recent years, it is known to braze parts that are difficult to clean the brazed part by using non-corrosive non-halogen flux (for example, Deltalux 527N made by Senju Metal). In the case of brazing using this non-halogen flux, it has been widely used for brazing electronic parts that are particularly difficult to clean because the cleaning process of the brazed portion can be omitted.
Japanese Patent Laid-Open No. 3-155493

前記従来のAu−Ge合金はんだペーストを用いてろう付けすると、ろう付け部に25μmを越える大きなボイドの発生が見られ、かかる大きなボイドの発生は前述のような小型パッケージの信頼できる封止を行うことができない。そのために、25μmを越える大きなボイドの発生がなくかつボイド発生数の一層少ないAu−Ge合金粉末を含むペーストが求められていた。
さらに、ろう付け部分の洗浄を省略できるAu−Ge合金はんだペーストが求められていた。
When brazing using the conventional Au—Ge alloy solder paste, large voids exceeding 25 μm are observed in the brazed portion, and the generation of such large voids provides reliable sealing of the small package as described above. I can't. Therefore, there has been a demand for a paste containing Au—Ge alloy powder that does not generate large voids exceeding 25 μm and has a smaller number of voids.
Furthermore, there has been a demand for an Au—Ge alloy solder paste that can eliminate the cleaning of the brazed portion.

本発明者らは、ボイド発生数が一層少なくかつ25μmを越える大きなボイド発生することがなく、さらにろう付け部分の洗浄を省略することができるAu−Ge合金ペーストを得るべく研究を行った。その結果、
(イ)Ge:10.5〜15.5質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる組成を有するAu−Ge合金粉末を市販のノンハロゲンフラックスに混合せしめて得られたはんだペーストは、そのはんだペーストを使用してろう付けした場合に、そのろう付け部に25μmを越える大きなボイドの発生がなくなり、かつ従来のAu−Ge合金ハンダペーストに比べてボイド発生数が一段と少なくなり、さらにろう付け部分の洗浄を省略することができる
(ロ)前記特許文献1には、はんだペーストに使用するAu−Ge合金粉末はガスアトマイズ粉末よりも回転電極法で製造した粉末であるほうが好ましいと記載されているが、Au−Ge二元系状態図の共晶点(Ge:12.5質量%)近傍のGe:10.5〜15.5質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる組成を有するAu−Ge合金粉末は、これを通常のノンハロゲンフラックスと混合してAu−Ge合金ハンダペーストにする場合には回転電極法で製造した粉末よりもガスアトマイズ粉末であることが好ましい、という研究結果が得られたのである。
The inventors of the present invention have studied to obtain an Au—Ge alloy paste in which the number of voids is smaller and large voids exceeding 25 μm are not generated, and further, the cleaning of the brazed portion can be omitted. as a result,
(A) Solder paste obtained by mixing Au: Ge alloy powder containing Ge: 10.5 to 15.5% by mass with the remainder consisting of Au and inevitable impurities in a commercially available non-halogen flux, When brazing using the solder paste, large voids exceeding 25 μm are not generated in the brazed portion, and the number of voids is further reduced as compared with the conventional Au—Ge alloy solder paste. (B) The patent document 1 describes that the Au—Ge alloy powder used for the solder paste is preferably a powder produced by the rotating electrode method rather than the gas atomized powder. However, Ge: 10.5 to 15.5% by mass near the eutectic point (Ge: 12.5% by mass) in the Au-Ge binary phase diagram. The Au—Ge alloy powder having the composition consisting of Au and inevitable impurities as the balance is mixed with a normal non-halogen flux to form an Au—Ge alloy solder paste than the powder produced by the rotating electrode method. The result of the study was that gas atomized powder is preferable.

この発明は、かかる研究結果にもとづいてなされたものであって、
(1)Ge:10.5〜15.5質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる組成を有するガスアトマイズAu−Ge合金粉末を80〜95質量%含有し、残部がノンハロゲンフラックスからなるAu−Ge合金はんだペーストである。
This invention was made based on the results of such research,
(1) Ge: 10.5 to 15.5% by mass, the remainder contains 80 to 95% by mass of gas atomized Au—Ge alloy powder having a composition consisting of Au and inevitable impurities, and the remainder consists of non-halogen flux is an Au-Ge alloy solder paste.

この発明のAu−Ge合金はんだペーストに含まれるノンハロゲンフラックスは、水酸基を4〜6個有する糖類からなる還元性固体活性剤、イソボルニル基を有する化合物からなる高粘性溶剤、および、アルカンジオール、アルキレングリコール、炭化水素、テルペンおよびエーテルからなる群より選ばれた1種または2種以上からなる低粘性溶剤を配合して混合したフラックスである。 Halogen-free flux contained in Au-Ge alloy solder paste of the present invention, reducing solid active agent comprising a saccharide having 4-6 water group, high viscosity solvent comprising a compound having an isobornyl group, and, alkanediol, alkylene glycols, Ru hydrocarbons, one or flux der mixed by blending the low viscous solvent of two or more selected from the group consisting of terpenes and ether.

(2)Ge:10.5〜15.5質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる組成を有するガスアトマイズAu−Ge合金粉末を80〜95質量%含有し、残部がノンハロゲンフラックスからなり、該ノンハロゲンフラックスは、水酸基を4〜6個有する糖類からなる還元性固体活性剤、イソボルニル基を有する化合物からなる高粘性溶剤、および、アルカンジオール、アルキレングリコール、炭化水素、テルペンおよびエーテルからなる群より選ばれた1種または2種以上からなる低粘性溶剤チキソ剤を配合して混合したフラックスであるAu−Ge合金はんだペーストである。 (2) Ge: 10.5 to 15.5% by mass, with the remainder comprising 80 to 95% by mass of gas atomized Au—Ge alloy powder having a composition consisting of Au and inevitable impurities, with the remainder consisting of non-halogen flux , the non-halogen flux reducing solid active agent comprising a saccharide having 4-6 hydroxyl groups, highly viscous solvent comprising a compound having an isobornyl group, and, alkane diols, alkylene glycols, the group consisting of hydrocarbons, terpenes and ether more selected one or low viscosity solvent composed of two or more was an a u-Ge alloy solder paste Ru flux der mixed by blending a thixotropic agent.

前記ノンハロゲンフラックスに含まれる水酸基を4〜6個有する糖類からなる還元性固体活性剤、イソボルニル基を有する化合物からなる高粘性溶剤、低粘性溶剤、さらに必要に応じて含有するチキソ剤の配合割合は、具体的には、水酸基を4〜6個有する糖類からなる還元性固体活性剤:5〜60質量%、イソボルニル基を有する化合物からなる高粘性溶剤:10〜60質量%、低粘性溶剤:20〜70質量%、チキソ剤:25質量%以下である。
(3)前記ノンハロゲンフラックスは、水酸基を4〜6個有する糖類からなる還元性固体活性剤:5〜60質量%、イソボルニル基を有する化合物からなる高粘性溶剤:10〜60質量%、低粘性溶剤:20〜70質量%を含有するフラックスであるAu−Ge合金はんだペースト、
(4)前記ノンハロゲンフラックスは、水酸基を4〜6個有する糖類からなる還元性固体活性剤:5〜60質量%、イソボルニル基を有する化合物からなる高粘性溶剤:10〜60質量%、低粘性溶剤:20〜70質量%を含有し、さらにチキソ剤:25質量%以下含有するフラックスであるAu−Ge合金はんだペースト、に特徴を有するものである。
The blending ratio of the reducing solid activator comprising saccharides having 4 to 6 hydroxyl groups contained in the non-halogen flux, the high-viscosity solvent comprising the compound having an isobornyl group, the low-viscosity solvent, and the thixotropic agent contained as required is as follows: Specifically, reducing solid activator composed of saccharide having 4 to 6 hydroxyl groups: 5 to 60% by mass, high viscosity solvent composed of compound having isobornyl group: 10 to 60% by mass, low viscosity solvent: 20 -70 mass%, thixotropic agent: 25 mass% or less .
(3) The halogen-free flux, reducing solid active agents comprising a saccharide having 4-6 hydroxyl groups: 5 to 60 wt%, high viscosity solvent comprising a compound having a isobornyl group: 10 to 60 mass%, low viscosity solvent : Ru fluxes der you containing 20 to 70 wt% a u-Ge alloy solder paste,
(4) The halogen-free flux, reducing solid active agents comprising a saccharide having 4-6 hydroxyl groups: 5 to 60 wt%, high viscosity solvent comprising a compound having a isobornyl group: 10 to 60 mass%, low viscosity solvent : containing 20 to 70 wt%, more thixotropic agent: is 25 wt% or less Ru fluxes der you containing a u-Ge alloy solder paste, the one having the characteristics.

前記水酸基を4〜6個有する糖類は、具体的には、エリトリトール、フルクトース、ガラクトース、グルコース、マンノース、ソルビトール、ラクトース、スクロース、キシリトール、ヘキシトール、マルチトール、ラクチトール、リビトールおよびマンニトールからなる群より選ばれた1種の化合物または2種以上の混合物であり
前記イソボルニル基を有する化合物からなる高粘性溶剤は、具体的には、イソボルニルシクロヘキサノールまたはイソボルニルフェノールのいずれか一方またはその双方であり
前記低粘性溶剤は、アルカンジオール、アルキレングリコール、炭化水素、テルペンおよびエーテルからなる群より選ばれた種または2種以上を含む。
(5)前記水酸基を4〜6個有する糖類は、エリトリトール、フルクトース、ガラクトース、グルコース、マンノース、ソルビトール、ラクトース、スクロース、キシリトール、ヘキシトール、マルチトール、ラクチトール、リビトールおよびマンニトールからなる群より選ばれた1種の化合物または2種以上の混合物であり、
前記イソボルニル基を有する化合物からなる高粘性溶剤は、イソボルニルシクロヘキサノールまたはイソボルニルフェノールのいずれか一方またはその双方であり、
前記低粘性溶剤は、アルカンジオール、アルキレングリコール、炭化水素、テルペンおよびエーテルからなる群より選ばれた種または2種以上を含むAu−Ge合金はんだペースト、に特徴を有するものである。
The saccharide having 4 to 6 hydroxyl groups is specifically selected from the group consisting of erythritol, fructose, galactose, glucose, mannose, sorbitol, lactose, sucrose, xylitol, hexitol, maltitol, lactitol, ribitol and mannitol. is a kind of compound or a mixture of two or more were,
High viscosity solvent comprising a compound having the isobornyl group, specifically, wherein one or both either isobornyl cyclohexanol or isobornyl phenol,
The low-viscosity solvent includes a species selected from the group consisting of alkanediol, alkylene glycol, hydrocarbon, terpene, and ether, or two or more species.
(5) The saccharide having 4 to 6 hydroxyl groups is selected from the group consisting of erythritol, fructose, galactose, glucose, mannose, sorbitol, lactose, sucrose, xylitol, hexitol, maltitol, lactitol, ribitol and mannitol. A species compound or a mixture of two or more species,
The highly viscous solvent comprising the compound having an isobornyl group is either or both of isobornyl cyclohexanol and isobornyl phenol,
The low viscosity solvent, alkane diols, those with alkylene glycols, hydrocarbons, species selected from the group consisting of terpenes and ether or two or more including A u-Ge alloy solder paste, in the features.

前記低粘性溶剤は、アルカンジオール、アルキレングリコール、炭化水素、テルペンおよびエーテルの内でも、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,4−ブタンジオール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、テトラデカン、a−テルピネオール、ジベンジルエーテル、p−ドデシルフェノール、2−ノニルフェノールおよび2−フェノキシエタノールである。
(6)前記低粘性溶剤は、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,4−ブタンジオール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、テトラデカン、a−テルピネオール、ジベンジルエーテル、p−ドデシルフェノール、2−ノニルフェノールおよび2−フェノキシエタノールからなる群より選ばれた1種または2種以上含む。
The low-viscosity solvent includes alkanediol, alkylene glycol, hydrocarbon, terpene and ether, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 1,5-pentanediol, 1,4-butanediol, triethylene glycol Tetraethylene glycol, tetradecane, a-terpineol, dibenzyl ether, p-dodecylphenol, 2-nonylphenol and 2-phenoxyethanol .
(6) The low viscosity solvent is 2-ethyl-1,3-hexanediol, 1,5-pentanediol, 1,4-butanediol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, tetradecane, a-terpineol, dibenzyl ether, p- dodecylphenol, one or more including selected from the group consisting of 2-nonylphenol and 2-phenoxyethanol.

(7)チキソ剤は脂肪酸アミドであるAu−Ge合金はんだペースト、に特徴を有するものである。
(7) thixotropic agent is that having the characteristics to Oh Ru A u-Ge alloy solder paste, a fatty acid amide.

この発明のAu−Ge合金はんだペーストで使用するAu−Ge合金粉末は、Ge:10.5〜15.5質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる組成を有するAu−Ge合金を溶解して得られた溶湯を温度:600℃〜1000℃に保持し、機械撹拌しながらまたは機械撹拌したのちこの撹拌された溶湯を圧力:300〜800kPaで加圧しながら噴射圧力:5000〜8000kPaの圧力で直径:1〜2mmを有する小径ノズルからノズルギャップ:0.3mm以下で不活性ガスを噴射して製造する。前記撹拌は機械撹拌であることが好ましく、機械撹拌の内でもプロペラ撹拌が一層好ましい。前記機械撹拌に電磁撹拌のような電気的撹拌を併用してもよい。機械撹拌の回転速度は特に限定されるものではないが、60〜100r.p.mで3〜10分間プロペラ撹拌することが好ましい。
この発明のはんだペースト用Au−Ge合金粉末の製造方法において、Au−Ge合金溶湯を機械撹拌すると、Ge相の偏析がほとんどないAu−Ge合金溶湯が得られ、この撹拌して得られたAu−Ge合金溶湯をアトマイズし、得られたアトマイズ粉末をふるい分級および風力分級することにより粒径が15〜60μmAu−Ge合金粉末が得られ、かかるAu−Ge合金粉末と前記ノンハロゲンフラックスとで構成されるはんだペーストを用いてろう付けすると、ろう付け部に発生するボイドの数は減少し、特に25μmを越える大きなボイドの発生は見られなくなり、さらにろう付け部を洗浄する工程を省くことができる。
The Au—Ge alloy powder used in the Au—Ge alloy solder paste of the present invention is an Au—Ge alloy having a composition containing Ge: 10.5 to 15.5% by mass, and the remainder consisting of Au and inevitable impurities. The molten metal obtained by melting was maintained at a temperature of 600 ° C. to 1000 ° C., and after mechanical stirring or mechanical stirring, the molten metal thus stirred was pressurized at a pressure of 300 to 800 kPa and an injection pressure of 5000 to 8000 kPa. It is manufactured by injecting an inert gas from a small diameter nozzle having a diameter of 1 to 2 mm under pressure and a nozzle gap of 0.3 mm or less. The stirring is preferably mechanical stirring, and propeller stirring is more preferable among mechanical stirring. Electric stirring such as electromagnetic stirring may be used in combination with the mechanical stirring. The rotational speed of mechanical stirring is not particularly limited, but is 60 to 100 r. p. It is preferable to stir the propeller at m for 3 to 10 minutes.
In the method for producing an Au—Ge alloy powder for solder paste of the present invention, when the Au—Ge alloy molten metal is mechanically stirred, an Au—Ge alloy molten metal having almost no segregation of the Ge phase is obtained. -Ge alloy molten metal is atomized, and the obtained atomized powder is subjected to sieve classification and wind classification to obtain an Au-Ge alloy powder having a particle size of 15 to 60 μm, and is composed of such an Au-Ge alloy powder and the non-halogen flux. When the solder paste is used, the number of voids generated in the brazed portion is reduced. In particular, the generation of large voids exceeding 25 μm is not observed, and the step of cleaning the brazed portion can be omitted.

この発明のはんだペースト用Au−Ge合金粉末に含まれるGeの含有量を10.5〜15.5質量%に限定したのは、この種のはんだペーストはAuメッキコーティングされた基板上にはんだ付けするのが通常の使用方法であり、このような使用方法がなされた場合、Au−Ge合金粉末に含まれるGeの含有量が10.5質量%未満ではAuメッキコーティングのAuがろう付け金属のAu−Ge合金を溶食してAu濃度が増加し、組成が変わることで融点が高くなって融液粘性が高くなり、ペースト溶融中に発生したガスが基板近傍にトラップされるので好ましくなく、一方、Geの含有量が15.5質量%を越えると、25μmを越える大きなボイドが発生するようになるので好ましくないからである。   The reason why the content of Ge contained in the Au-Ge alloy powder for solder paste of the present invention is limited to 10.5 to 15.5% by mass is that this type of solder paste is soldered onto a substrate coated with Au plating. If the content of Ge contained in the Au-Ge alloy powder is less than 10.5% by mass, the Au of the Au plating coating is made of the brazing metal. It is not preferable because the Au-Ge alloy is eroded and the Au concentration is increased, the composition is changed, the melting point is increased and the melt viscosity is increased, and the gas generated during the melting of the paste is trapped in the vicinity of the substrate. If the Ge content exceeds 15.5% by mass, large voids exceeding 25 μm are generated, which is not preferable.

前記ノンハロゲンフラックスに含まれる「水酸基を4〜6個有する糖類を含む還元性固体活性剤」はフラックスの濡れ性を向上させる成分である。還元性固体活性剤に含まれる糖類を水酸基を4〜6個有するものとしたのは、水酸基の数が4個未満であると活性力が不足して濡れ性が低下するので好ましくなく、一方、水酸基の数が6個を越えると、分子量が大きくなって、化合物の沸点が高くなりすぎてしまい、はんだ付け終了後において残渣が生じてしまうので好ましくないという理由によるものである。水酸基を4〜6個有する糖類を含む還元性固体活性剤の添加量はフラックス全体量100質量%に対して5〜60質量%含有することが好ましい。その理由は、水酸基を4〜6個有する糖類を含む還元性固体活性剤の添加量が5質量%未満では活性力不足となって濡れ性が低下するので好ましくなく、一方、還元性固体活性剤を60質量%を超えて含有すると、Au−Ge合金粉末とフラックスを混合して得られたAu−Ge合金はんだペーストの扱いが難しくなり、また、残渣が発生するようになるので好ましくないことによるものである。 The “reducing solid activator containing a saccharide having 4 to 6 hydroxyl groups” contained in the non-halogen flux is a component that improves the wettability of the flux. The saccharide contained in the reducing solid activator having 4 to 6 hydroxyl groups is not preferable because the number of hydroxyl groups is less than 4 because the activity is insufficient and wettability is reduced. This is because if the number of hydroxyl groups exceeds 6, the molecular weight increases, the boiling point of the compound becomes too high, and a residue is formed after the soldering is completed, which is not preferable. The amount of the reducing solid activator containing a saccharide having 4 to 6 hydroxyl groups is preferably 5 to 60% by mass with respect to 100% by mass of the total flux. The reason is that if the amount of the reducing solid activator containing saccharides having 4 to 6 hydroxyl groups is less than 5% by mass, the activity is insufficient and the wettability is lowered, while the reducing solid activator is not preferred. When the content exceeds 60% by mass, it is difficult to handle the Au—Ge alloy solder paste obtained by mixing the Au—Ge alloy powder and the flux, and a residue is generated, which is not preferable. Is.

前記イソボルニル基を含有する化合物を含む高粘性溶剤は、高い粘性を有するのでフラックスの高い粘度化を達成させるために添加する成分であるので添加する。しかしその含有量がフラックス全体量100質量%に対して10質量%未満では粘度及び粘着性が不足するので好ましくなく、一方、イソボルニル基を含有する化合物を含む高粘性溶剤を60質量%を超えて含有すると、Au−Ge合金粉末とフラックスを混合して得られたAu−Ge合金はんだペーストが強粘性を呈してしまうため、扱いが難しくなるので好ましくないことによるものである。   The high-viscosity solvent containing the compound containing the isobornyl group has a high viscosity and is added to achieve a high viscosity of the flux. However, if the content is less than 10% by mass with respect to 100% by mass of the total flux, the viscosity and tackiness are insufficient, which is not preferable. On the other hand, the high-viscosity solvent containing a compound containing an isobornyl group exceeds 60% by mass. If it is contained, the Au—Ge alloy solder paste obtained by mixing the Au—Ge alloy powder and the flux exhibits a high viscosity, which makes it difficult to handle.

前記低粘性溶剤は、適正な流動性が得られるように粘度調整する目的で添加する。低粘性溶剤の含有量はフラックス全体量100質量%に対して20質量%未満では適正な流動性が得られないので好ましくなく、一方、70質量%を超えて含有するとはんだ付け終了後に残渣が生じるので好ましくないことによるものである。   The low-viscosity solvent is added for the purpose of adjusting the viscosity so that proper fluidity can be obtained. If the content of the low-viscosity solvent is less than 20% by mass with respect to 100% by mass of the total flux, it is not preferable because proper fluidity cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 70% by mass, a residue is generated after the soldering is completed. This is because it is not preferable.

この発明のAu−Ge合金粉末を含むはんだペーストは直径が25μmを越える大きなボイドが発生することがないところから、従来のAu−Ge合金粉末を含むはんだペーストに比べて一層信頼性の優れたはんだペーストを提供することができ、半導体装置の不良品発生率も減少してコストを低減することができ、さらに洗浄工程を省略できるのでコストの削減に寄与することができ、産業上優れた効果をもたらすものである。   Since the solder paste containing the Au—Ge alloy powder of the present invention does not generate a large void exceeding 25 μm in diameter, it is more reliable than the solder paste containing the conventional Au—Ge alloy powder. The paste can be provided, the defective product incidence rate of semiconductor devices can be reduced, the cost can be reduced, and the cleaning process can be omitted, which can contribute to the cost reduction, and has excellent industrial effects Is what it brings.

実施例1
高周波溶解炉により溶解し、得られた溶湯を800℃に保持しながらプロペラを回転数:80rpmで3分間回転させて溶湯を機械撹拌したのち、溶湯に圧力をかけ、高周波溶解炉の底部に設けられたノズルから溶湯を落下させ、同時にノズルの周囲にノズルギャップ:0.2mmとなるように設けられたガスノズルから落下する溶湯に向かってArガスを噴射させることによりガスアトマイズ粉末を作製し、このガスアトマイズ粉末を篩でふるうことにより平均粒径:30μmを有し、表1に示される組成を有するガスアトマイズAu−Ge合金粉末A〜Oを作製した。さらに、表1に示される成分組成を有するAu−Ge合金粉末Pを回転電極法で作製した。
Example 1
The melt is melted in a high-frequency melting furnace, the propeller is rotated at 80 rpm for 3 minutes while the obtained molten metal is kept at 800 ° C., and the molten metal is mechanically stirred. The gas atomized powder is produced by dropping the molten metal from the nozzle and simultaneously injecting Ar gas from the gas nozzle provided around the nozzle so that the nozzle gap is 0.2 mm toward the molten metal. By sieving the powder with a sieve, gas atomized Au—Ge alloy powders A to O having an average particle size of 30 μm and having the composition shown in Table 1 were produced. Furthermore, Au—Ge alloy powder P having the component composition shown in Table 1 was produced by the rotating electrode method.

さらに、市販の千住金属製のデルタラックス527N(以下、ノンハロゲンフラックスaという)を用意した。   Furthermore, commercially available Deltalux 527N (hereinafter referred to as non-halogen flux a) made of Senju Metal was prepared.

さらに、還元性固体活性剤としてエリトリトール、キシリトリトール、ソルビトール、リビトールを用意し、高粘性溶剤としてイソボルニルシクロヘキサノール:イソボルニルフェノール=8:2の割合で混合して調整された混合剤またはイソボルニルシクロヘキサノールを用意し、低粘性溶剤としてテトラエチレングリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,5−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、a−テルピネオール、p−ドデシルフェノールを用意し、さらに、チキソ剤としてステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、オレイン酸アミド、パルミチン酸アミドを用意し、これらを表2に示されるように配合し混合してノンハロゲンフラックスb〜hを作製した。   Furthermore, erythritol, xylitolitol, sorbitol, ribitol is prepared as a reducing solid activator, and a mixed agent prepared by mixing at a ratio of isobornylcyclohexanol: isobornylphenol = 8: 2 as a highly viscous solvent. Alternatively, isobornylcyclohexanol is prepared, and tetraethylene glycol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 1,5-pentanediol, tetraethylene glycol, a-terpineol, and p-dodecylphenol are prepared as low-viscosity solvents. Further, stearic acid amide, erucic acid amide, oleic acid amide, and palmitic acid amide were prepared as thixotropic agents, and these were blended and mixed as shown in Table 2 to prepare non-halogen fluxes b to h.

表1に示されるAu−Ge合金粉末A〜Pを表2に示されるノンハロゲンフラックスa〜hに表3に示されるように割合で配合し混合することにより表3に示される本発明Au−Ge合金はんだペースト1〜13、比較Au−Ge合金はんだペースト1〜5を作製した。
さらに、回転電極法で作製した表1に示されるAu−Ge合金粉末P:94.5質量%、パラフィンワックス:2.2質量%、流動パラフィン:3.3質量%からなる従来Au−Ge合金はんだペーストを作製し用意した。
The Au—Ge alloy powders A to P shown in Table 1 are mixed with the non-halogen fluxes a to h shown in Table 2 in proportions as shown in Table 3 and mixed, and then the present invention Au—Ge shown in Table 3 is mixed. Alloy solder pastes 1 to 13 and comparative Au—Ge alloy solder pastes 1 to 5 were prepared.
Furthermore, the conventional Au-Ge alloy which consists of Au-Ge alloy powder P shown in Table 1 produced by the rotating electrode method: 94.5 mass%, paraffin wax: 2.2 mass%, liquid paraffin: 3.3 mass% A solder paste was prepared and prepared.

次に、縦:10mm、横:10mm、厚さ:1mmの寸法を有するFe−Ni系合金(Ni:42%,残部Feおよび不可避不純物からなる合金)からなる板を用意し、このFe−Ni系合金製板の表面に厚さ:2.5μmのNiメッキを施したのち厚さ:0.03μmのAuメッキし、このメッキされた板を基板として用意した。
かかる基板上に直径:6.5μm、厚さ:1.2mmのマスクを用いて前記本発明Au−Ge合金はんだペースト1〜13、比較Au−Ge合金はんだペースト1〜5および従来Au−Ge合金はんだペーストを印刷し、リフロー処理(プレヒート150℃/60秒+本ヒート320℃/60秒)したのち、25μm以上のサイズのボイド数を透過X線装置および画像処理ソフトを用いて求め、その結果を表3に示した。
さらに、はんだ付け部の残渣の有無を観察し、その結果を表3に示した。
Next, a plate made of an Fe—Ni-based alloy (Ni: 42%, an alloy composed of the remaining Fe and inevitable impurities) having dimensions of 10 mm in length, 10 mm in width, and 1 mm in thickness is prepared. The surface of the alloy plate was plated with Ni having a thickness of 2.5 μm and then plated with Au having a thickness of 0.03 μm, and this plated plate was prepared as a substrate.
The Au—Ge alloy solder pastes 1 to 13 of the present invention, the comparative Au—Ge alloy solder pastes 1 to 5 and the conventional Au—Ge alloy using a mask having a diameter of 6.5 μm and a thickness of 1.2 mm on the substrate. After the solder paste is printed and reflowed (preheat 150 ° C./60 seconds + main heat 320 ° C./60 seconds), the number of voids having a size of 25 μm or more is obtained using a transmission X-ray apparatus and image processing software. Are shown in Table 3.
Furthermore, the presence or absence of residue in the soldered portion was observed, and the results are shown in Table 3.

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表1〜3に示される結果から、本発明Au−Ge合金はんだペースト1〜13は、従来Au−Ge合金はんだペーストに比べてボイドの発生数が少なく、従来Au−Ge合金はんだペーストは25μmを越える大きなボイドが発生するのに対し、本発明Au−Ge合金はんだペースト1〜13は25μmを越えるボイドが発生することはなく、さらに残渣がないことがわかる。
しかし、この発明の条件から外れた比較Au−Ge合金はんだペースト1〜5は、ボイドが発生したり、溶融してもAu−Ge合金はんだペーストに含まれるAu−Ge合金粉末が未溶融となったりして好ましくないことが分かる。
From the results shown in Tables 1 to 3, the Au—Ge alloy solder pastes 1 to 13 of the present invention have fewer voids than the conventional Au—Ge alloy solder paste, and the conventional Au—Ge alloy solder paste has a thickness of 25 μm. It can be seen that the voids exceeding 25 μm are not generated in the Au—Ge alloy solder pastes 1 to 13 of the present invention, and there is no residue, whereas the large voids exceeding are generated.
However, in the comparative Au—Ge alloy solder pastes 1 to 5 that deviate from the conditions of the present invention, the Au—Ge alloy powder contained in the Au—Ge alloy solder paste is not melted even if voids are generated or melted. It turns out that it is not preferable.

Claims (7)

Ge:10.5〜15.5質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる組成を有するガスアトマイズAu−Ge合金粉末を80〜95質量%含有し、残部がノンハロゲンフラックスからなり、
前記ノンハロゲンフラックスは、水酸基を4〜6個有する糖類からなる還元性固体活性剤、イソボルニル基を有する化合物からなる高粘性溶剤、および、アルカンジオール、アルキレングリコール、炭化水素、テルペンおよびエーテルからなる群より選ばれた1種または2種以上からなる低粘性溶剤を配合して混合したフラックスであることを特徴とするAu−Ge合金はんだペースト。
Ge: 10.5-15.5 contains by mass%, the remainder containing 80 to 95 wt% of the gas atomization Au-Ge alloy powder having a composition consisting of Au and unavoidable impurities, Ri Do the balance is non-halogen flux,
The non-halogen flux comprises a reducing solid activator comprising a saccharide having 4 to 6 hydroxyl groups, a highly viscous solvent comprising a compound having an isobornyl group, and a group comprising alkanediol, alkylene glycol, hydrocarbon, terpene and ether. selected one or low viscosity solvents of two or more is a flux added and mixed to you wherein a u-Ge alloy solder paste.
Ge:10.5〜15.5質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる組成を有するガスアトマイズAu−Ge合金粉末を80〜95質量%含有し、残部がノンハロゲンフラックスからなり、
前記ノンハロゲンフラックスは、水酸基を4〜6個有する糖類からなる還元性固体活性剤、イソボルニル基を有する化合物からなる高粘性溶剤、および、アルカンジオール、アルキレングリコール、炭化水素、テルペンおよびエーテルからなる群より選ばれた1種または2種以上からなる低粘性溶剤、さらにチキソ剤を配合して混合したフラックスであることを特徴とするAu−Ge合金はんだペースト。
Ge: 10.5 to 15.5% by mass, the remainder containing 80 to 95% by mass of gas atomized Au—Ge alloy powder having a composition consisting of Au and inevitable impurities, and the balance consisting of non-halogen flux,
The halogen-free flux, reducing solid active agent comprising a saccharide having 4-6 hydroxyl groups, highly viscous solvent comprising a compound having an isobornyl group, and, alkane diols, alkylene glycols, of hydrocarbon, the group consisting of terpenes and ether selected one or of two or more low viscosity solvent agent, you wherein a further flux added and mixed thixotropic agent a u-Ge alloy solder paste.
前記ノンハロゲンフラックスは、フラックス全体質量に対して、前記還元性固体活性剤:5〜60質量%、前記高粘性溶剤:10〜60質量%、前記低粘性溶剤:20〜70質量%を配合して混合したフラックスであることを特徴とする請求項1記載のAu−Ge合金はんだペースト。 The halogen-free flux, with respect to the total mass flux, the reducing solid active agent: 5 to 60 wt%, the high-viscosity solvent: 10 to 60 wt%, the low-viscosity solvent: by blending 20 to 70 wt% The Au-Ge alloy solder paste according to claim 1, which is a mixed flux. 前記ノンハロゲンフラックスは、フラックス全体質量に対して、前記還元性固体活性剤:5〜60質量%、前記高粘性溶剤:10〜60質量%、前記低粘性溶剤:20〜70質量%、さらに前記チキソ剤:25質量%以下を配合して混合したフラックスであることを特徴とする請求項記載のAu−Ge合金はんだペースト。 The halogen-free flux, with respect to the total mass flux, the reducing solid active agent: 5 to 60 wt%, the high-viscosity solvent: 10 to 60 wt%, the low-viscosity solvent: 20 to 70 wt%, further said thixotropic 3. An Au—Ge alloy solder paste according to claim 2 , wherein the flux is a mixture of 25% by mass or less of an agent. 記糖類は、エリトリトール、フルクトース、ガラクトース、グルコース、マンノース、ソルビトール、ラクトース、スクロース、キシリトール、ヘキシトール、マルチトール、ラクチトール、リビトールおよびマンニトールからなる群より選ばれた1種の化合物または2種以上の混合物であり、
記高粘性溶剤は、イソボルニルシクロヘキサノールまたはイソボルニルフェノールのいずれか一方またはその双方であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のAu−Ge合金はんだペースト。
Before SL sugar acids include erythritol, fructose, galactose, glucose, mannose, sorbitol, lactose, sucrose, xylitol, hexitol, maltitol, lactitol, selected from the group consisting of ribitol and mannitol one compound or two or more A mixture of
Before SL highly viscous solvents, isobornyl cyclohexanol or isobutanol one isobornyl either phenol or Au-Ge alloy solder paste according to any one of claims 1 to 4, characterized in that its both.
前記低粘性溶剤が、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,4−ブタンジオール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、テトラデカン、a−テルピネオール、ジベンジルエーテル、p−ドデシルフェノール、2−ノニルフェノールおよび2−フェノキシエタノールからなる群より選ばれた1種または2種以上含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のAu−Ge合金はんだペースト。 The low-viscosity solvent is 2-ethyl-1,3-hexanediol, 1,5-pentanediol, 1,4-butanediol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, tetradecane, a-terpineol, dibenzyl ether, p The Au-Ge alloy solder paste according to any one of claims 1 to 5, comprising one or more selected from the group consisting of -dodecylphenol, 2-nonylphenol and 2-phenoxyethanol. 前記チキソ剤は脂肪酸アミドであることを特徴とする請求項2または4記載のAu−Ge合金はんだペースト。 The Au-Ge alloy solder paste according to claim 2 or 4, wherein the thixotropic agent is a fatty acid amide.
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