(57)【要約】本発明は、有機ジカルボン酸の混合物を含むはんだペーストの使用によって電子部品を基板に実装する方法であって、はんだ堆積物の厚さは２５〜２００μｍである方法に関する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｉ）第１の表面を有し、熱的接続箇所および電気的接続箇所を備えた部品を準備するステップと、
ｉｉ）はんだ堆積物を備えた第２の表面を有する基板を準備するステップと、
ｉｉｉ）厚さが２５〜２００μｍの前記はんだ堆積物を用いて前記部品の前記第１の表面を前記基板の前記第２の表面に機械的に接触させるステップと、
ｉｖ）はんだおよびフラックスを含むはんだペーストにより形成され、前記フラックスは互いに異なるジカルボン酸Ａおよびジカルボン酸Ｂを含む前記はんだ堆積物を前記はんだの液相線温度超まで加熱するステップと
を含む、部品を基板に実装する方法。
【請求項２】
ジカルボン酸Ａは、５個以上の炭素原子、好ましくは６〜８個の炭素原子、特に６個の炭素原子を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ジカルボン酸Ｂは、４個以下の炭素原子、特に２個の炭素原子を含むことを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
ジカルボン酸Ａ対ジカルボン酸Ｂの重量比は、３０：１〜５：１、好ましくは２５：１〜７：１、特に２０：１〜１０：１であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記はんだペーストは、
ａ）５〜１５重量％のフラックスと、
ｂ）８５〜９５重量％のはんだと
を含み、重量指定はそれぞれ、前記はんだペーストの全重量に関し、
前記フラックスは、
ｉ）７〜１３重量％のジカルボン酸Ａ、好ましくはアジピン酸、
ｉｉ）０．３〜２．０重量％のジカルボン酸Ｂ、好ましくはシュウ酸、ならびに
ｉｉｉ）アミンであって、好ましくは第３級アミノ基を有するジアミンであるアミン成分Ｘ、およびアミノ基のうち少なくとも２個が少なくとも３個の炭素原子によって互いに離れており、少なくとも４個の炭素原子を含むジアミンまたはポリアミンであるアミン成分Ｙから選択されたアミンであるアミン
を含み、前記ジカルボン酸の重量指定はそれぞれ、前記フラックスの全重量に関することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
アミン成分Ｘは、１，２−テトラメチルエチレンジアミン、１，２−テトラエチルエチレンジアミン、１，２−テトラプロピルエチレンジアミン、および１，２−テトラ−イソプロピルエチレンジアミンからなる群から選択されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
アミン成分Ｙは、Ｎ−ｃｏｃｏ−１，３−ジアミノプロパン、１，６−ジアミノヘキサン、１，７−ジアミノヘプタン、１，８−ジアミノオクタン、１，９−ジアミノノナン、および１，１０−ジアミノデカンからなる群から選択されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記フラックス中のすべてのジカルボン酸の総量は、それぞれ前記フラックスの全重量に対して、最大１５重量％、好ましくは７〜１３重量％であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記はんだはスズ系はんだであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記はんだは、それぞれ前記はんだの全重量に対して、０．１〜８．０重量％、好ましくは０．２〜６重量％の量の銀を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記はんだは、それぞれ前記はんだの全重量に対して、０．１〜１．５重量％、好ましくは０．２〜１．０重量％の量の銅を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記はんだは、２００〜２５０℃の範囲、好ましくは２００〜２３０℃の範囲の液相線温度を有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記部品の表面は、銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、スズ、パラジウム、および前記金属の２種以上の合金からなる群から選択される少なくとも１種の金属を含むことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板の表面は、ニッケル、金、銅、スズ、銀、アルミニウム、パラジウム、および前記金属の２種以上の合金からなる群から選択される少なくとも１種の金属を含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
基板に実装され、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法に従って得ることができる部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ジカルボン酸の混合物を含むはんだペーストの使用によって電子部品を基板に実装する方法であって、はんだ堆積物の厚さは２５〜２００μｍである方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
はんだペースト、特に、軟質はんだペーストの主な用途は、例えば半導体産業等における電子回路の製造における用途である。本文脈中、電子部品は、例えば、プリント回路基板等の基板に塗布され、はんだペーストを用いて機械的、電子的、および熱的に基板に接続される。したがって、特に自動化プロセスを考慮した場合、この種の方法および当該方法に使用するはんだペーストの既存の要件は多種多様である。通常、基板の表面ははんだペーストを備え、はんだペーストによって部品への接触が確立される。はんだペーストの加熱により機械的接触がより強固なものとなる。機械的結合以外にも、はんだペーストは、部品と基板との電気的接触を確立させ、かつ／または部品の動作中に生じる熱を放散させる役割を果たすこともできる。
【０００３】
特許文献１は、融解温度が異なる高融点金属およびはんだ金属から作製された少なくとも部分的に金属被覆されたグレインの混合物を含む、拡散はんだ付けプロセスにおいて使用するためのはんだ剤について記述している。
【０００４】
特許文献２は、高エネルギー照射、特にレーザ照射を用いたはんだハンプ（ｈｕｍｐ）を塗布する方法およびデバイスについて記述している。
【０００５】
特許文献３は、互いから最大４００μｍの距離を有するはんだボールを用いた導電性物質を基板に塗布する方法およびプロセスに関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第０２／２０２１１Ａ１号
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１９５  １１  ３９２Ａ１号
【特許文献３】米国特許第５，６７２，５４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記方法特有の難題は、電気的接続箇所とは別に、下側に熱的接続箇所も備えた、例えば、ＱＦＰ（クオッドフラットパッケージ）等の電子部品である。ＱＦＰは、部品の側部に設置されているいわゆる脚の形態の電気的接続箇所を備え、これを用いて部品と基板との電気的接触が確立され、その動作中に生じる部品の熱を放散させる役割を果たす熱的接続箇所を下側に備える。接続箇所の基板への接触は、１つは熱的接続のため、１つは電気的接続のためにそれぞれ異なるはんだペーストを用いて行われる。このプロセスの途中で、熱的接続箇所に導入されるはんだ堆積物は、加熱するとすぐに広がりうる。本文脈中、はんだ粉末粒子は、通常いわゆるはんだボールの形態で電気的接触箇所の方向に外れ、これらの箇所で短絡を引き起こしうる。このことは、特に部品と基板との、例えば電気的接続箇所を介した所定の距離が、相互に接触するためにそれに対応する大量のはんだペーストの使用を必要とする場合に問題となりうる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、部品、特に電気的接続箇所および熱的接続箇所を有する部品を基板に実装する方法であって、部品の基板に対する熱的接続および機械的接続に悪影響を及ぼすことなく短絡の発生を防止するかまたは少なくとも最小限にするように、はんだペーストの広がりおよび望ましくないはんだボールの生成が防止される方法を提供することである。
【０００９】
本発明の範囲において、用語「広がり」とは、加工条件下ではんだペーストが加熱されたときの、部品および／または基板の熱的接続箇所の限界を超えた部品および基板の熱的接続に対するはんだペーストの広がりと、望ましくないはんだボールの生成とを意味すると理解すべきであり、これによりはんだペーストが部品の電気的接続箇所に接触したために短絡が発生する。
【００１０】
本目的は、本発明の独立請求項の主題により達成される。
【００１１】
驚くべきことに、はんだおよびフラックス、特に２種の異なるジカルボン酸の混合物を含むフラックスを含むはんだペーストの使用によって、はんだペーストの広がり、および望ましくないはんだボールの生成、したがって部品の電気的接続箇所における短絡が防止されることが明らかになっている。さらに、部品と基板の間のはんだ堆積物の厚さは広がりを制御するために非常に重要であることもまた明らかになっている。
【００１２】
したがって、本発明の主題の１つは、
ｉ）第１の表面を有し、熱的接続箇所および電気的接続箇所を備えた部品を準備するステップと、
ｉｉ）はんだ堆積物を備えた第２の表面を有する基板を準備するステップと、
ｉｉｉ）厚さが２５〜２００μｍのはんだ堆積物を用いて部品の第１の表面を基板の第２の表面に機械的に接触させるステップと、
ｉｖ）はんだ堆積物をはんだの液相線温度超まで加熱するステップと
を含む部品を基板に実装する方法であり、はんだ堆積物は、はんだおよびフラックスを含むはんだペーストにより形成され、このフラックスは互いに異なるジカルボン酸Ａおよびジカルボン酸Ｂを含む。以下でより詳細に説明されるであろうはんだ堆積物は、本方法の必須要素である。
【００１３】
ａ）はんだ堆積物
はんだ堆積物は、はんだおよびフラックスを含むはんだペーストにより形成される。はんだペーストの個々の成分は以下でより詳細に指定される。
【００１４】
フラックス
フラックスは、はんだペーストの重要な成分であり、主にその流動学的性質を決定付ける。驚くべきことに、部品の基板への実装中の短絡は、２種の異なるジカルボン酸の混合物を含むフラックスが使用されれば防止可能であることが明らかになっている。前記フラックスを含むはんだペーストの使用によって、短絡を起こさずに部品と基板との安定した機械的および熱的接続が確立されることが明らかになっており、またはんだペーストはさらに、良好な加工性および良好な濡れ特性を備えていることが明らかになっている。より詳細には、２５〜２００μｍの範囲の所定の堆積物厚さを有するはんだペーストに関しては優れた特性が明白である。
【００１５】
特に良好な結果は、特定の数の炭素原子を含むジカルボン酸を用いて得られた。
【００１６】
したがって、本発明の方法のジカルボン酸Ａが５個以上の炭素原子、好ましくは６〜８個の炭素原子、特に６個の炭素原子を含む実施形態が好ましい。特に好ましい実施形態では、ジカルボン酸Ａはアジピン酸である。
【００１７】
さらに、さらなる成分として、ジカルボン酸Ａよりも少ない数の炭素原子を含むジカルボン酸Ｂを使用することが有利であると分かっている。
【００１８】
したがって、ジカルボン酸Ｂは４個以下の炭素原子、特に２個の炭素原子を含む実施形態が好ましい。ジカルボン酸Ｂがシュウ酸である実施形態が特に好ましい。
【００１９】
驚くべきことに、有利な効果が、特にジカルボン酸Ａおよびジカルボン酸Ｂが互いに対して特定の重量比で存在する場合に生じることもわかっている。
【００２０】
したがって、好ましい実施形態では、ジカルボン酸Ａ対ジカルボン酸Ｂの重量比は、３０：１〜５：１、好ましくは２５：１〜７：１、特に２０：１〜１０：１である。
【００２１】
本発明に係る方法の特に好ましい実施形態では、はんだペーストは、以下の構成成分、すなわち、
ａ）５〜１５重量％のフラックスと、
ｂ）８５〜９５重量％のはんだと
を含み、重量指定はそれぞれ、はんだペーストの全重量に関し、フラックスは、
ｉ）７〜１３重量％のジカルボン酸Ａ、好ましくはアジピン酸、
ｉｉ）０．３〜２．０重量％のジカルボン酸Ｂ、好ましくはシュウ酸、ならびに
ｉｉｉ）アミン、好ましくは第３級アミノ基を有するジアミンであるアミン成分Ｘ、および少なくとも２個のアミノ基が少なくとも３個の炭素原子によって互いに離れており、少なくとも４個の炭素原子を含むジアミンまたはポリアミンであるアミン成分Ｙから選択されるアミン
を含み、ジカルボン酸の重量指定はそれぞれ、フラックスの全重量に関する。
【００２２】
フラックスが、それぞれフラックスの全重量に対して、７〜１３重量％、好ましくは８〜１２重量％の量のジカルボン酸Ａを含む実施形態が特に好ましい。
【００２３】
フラックスが、それぞれフラックスの全重量に対して、０．３〜２．０重量％、好ましくは０．４〜１．５重量％、より好ましくは０．４５〜１．０重量％の量のジカルボン酸Ｂを含有する実施形態もまた好ましい。
【００２４】
アミン成分ＸおよびＹは以下でより詳細に説明される。
【００２５】
アミン成分Ｘ
アミン成分Ｘは、少なくとも１個の第３級アミノ基、好ましくは２個の第３級アミノ基を含むジアミンである。
【００２６】
好ましい実施形態は、１，２−テトラメチルエチレンジアミン、１，２−テトラエチルエチレンジアミン、および１，２−テトラプロピルエチレンジアミン、例えば、１，２−テトラ−ｎ−プロピルエチレンジアミンおよび１，２−テトラ−イソ−プロピルエチレンジアミンからなる群から選択されるアミン成分Ｘを有する。第３級アミノ基がそれぞれ２個の同一の置換基を含むジアミンが特に好ましい。
【００２７】
本発明の範囲において、第３級アミンは、その窒素原子が３個の炭素含有置換基を有するアミンであると理解すべきである。
【００２８】
アミン成分Ｙ
アミン成分Ｙは、アミノ基のうち少なくとも２個が少なくとも３個の炭素原子によって互いに離れており、少なくとも４個の炭素原子を含むジアミンまたはポリアミンである。
【００２９】
アミン成分Ｙは、２個のアミノ基が少なくとも３個の炭素原子によって互いに離れており、少なくとも４個の炭素原子を含むジアミンである。あるいは、アミン成分Ｙは、アミノ基のうち少なくとも２個が少なくとも３個の炭素原子によって互いに離れており、少なくとも４個の炭素原子を含むポリアミンである。
【００３０】
さらに、驚くべきことに、アミン成分Ｙが第１級アミノ基を含む場合、はんだペーストの有利な流動学的性質はよりいっそう改善できることが明らかになっている。
【００３１】
したがって、本発明の好ましい実施形態では、アミン成分Ｙは少なくとも１個の第１級アミノ基を含む。
【００３２】
好適な実施形態では、アミン成分Ｙは、Ｎ−ｃｏｃｏ−１，３−ジアミノプロパン、１，６−ジアミノヘキサン、１，７−ジアミノヘプタン、１，８−ジアミノオクタン、１，９−ジアミノノナン、および１，１０−ジアミノデカンからなる群から選択される。
【００３３】
さらなる好ましい実施形態では、使用されるアミン、すなわち、アミン成分Ｘまたはアミン成分Ｙは第３級および／または第４級炭素原子を一切有しない。
【００３４】
さらなる好ましい実施形態では、アミンは少なくとも６個の炭素原子を含む。本文脈中、炭素原子は、２個のアミノ基の間を繋ぐ鎖として存在することができ、または窒素原子の置換基としてアミノ基に結合できる。
【００３５】
好ましい実施形態では、フラックス中のアミン、すなわち、アミン成分Ａおよび／またはアミン成分Ｂの総量は、それぞれフラックスの全重量に対して、２重量％以下、好ましくは１重量％以下、例えば、０．１重量％〜２．０重量％である。
【００３６】
フラックス中のアミンの量は、好ましくは、はんだペーストの良好な加工性および実装される部品および基板の表面の良好な濡れ性が確保されるように適切に選択される。
【００３７】
したがって、好ましい実施形態では、フラックスは、それぞれフラックスの全重量に対して、０．１〜２．０重量％、好ましくは０．４〜１．０重量％の量のアミン成分Ｘおよび／またはアミン成分Ｙを含む。
【００３８】
さらなる好ましい実施形態では、フラックスは、モノアミンをさらに含む。モノアミンは、アミン成Ｘおよび／またはアミン成分Ｙに加えて存在する。
【００３９】
モノアミンが第２級および／または第３級モノアミンである場合、特にはんだペーストの加工性および広がり挙動に関して特に良い結果を得ることができる。したがって、好ましい実施形態は、第２級モノアミン、第３級モノアミン、およびこれらの混合物からなる群から選択されるモノアミンを有する。特に好ましくは、モノアミンは第３級モノアミンである。好ましくは、フラックスは、それぞれフラックスの全重量に対して、０．５〜５．５重量％、好ましくは１．０〜５．０重量％の量のモノアミンを含有する。
【００４０】
フラックスが、ジカルボン酸ＡおよびＢとは別に、ジカルボン酸ＡおよびＢと異なるさらなるジカルボン酸を含有する場合、特に有利であると分かっている。
【００４１】
したがって、フラックスが、ジカルボン酸Ａおよびジカルボン酸Ｂ以外に、それぞれフラックスの全重量に対して、０〜２重量％、好ましくは０．０１〜１．０重量％の量のジカルボン酸をさらに含む実施形態が好ましい。
【００４２】
したがって、フラックス中のすべてのジカルボン酸の総量が、それぞれフラックスの全重量に対して、最大１５重量％、好ましくは７〜１３重量％、特に８〜１２重量％である実施形態もまた好ましい。
【００４３】
はんだペーストの濡れ特性および加工性、ならびに他の特性はさらなる添加剤を用いて改善できることが明らかになっている。
【００４４】
したがって、本発明の方法に用いるはんだペーストのフラックスは、それぞれフラックスの全重量に対して、好ましくは０．０５〜３．０重量％の量のさらなる添加剤を含む。好ましくは、前記添加剤は、例えば、エトキシ化アミン樹脂、アミン樹脂、樹脂のメチルエステル、ｎ−オレイルサルコシン、オレイルイミダゾリン、およびこれらの混合物等のはんだペーストの濡れ特性を改善する化合物である。
【００４５】
フラックスが、溶媒、特に、以下の、２５℃で可溶性のジオール、アルコール、エーテルアルコール、およびケトン、特に、トリメチルプロパノール、１，２−オクタンジオール、１，８−オクタンジオール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール、イソ−ボルニルシクロヘキサノン、グリコールエーテル、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、ｎ−デシルアルコール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、テルピネオール、イソプロパノール、およびこれらの混合物からなる群から選択される溶媒をさらに含む実施形態が好ましい。さらなる好ましい実施形態では、グリコールエーテルは、モノ−、ジ−、トリ−プロピレングリコールメチルエーテル、モノ−、ジ−、トリ−プロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、モノ−、ジ−、トリ−エチレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコール−ジブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコール−モノヘキシルエーテル、およびこれらの混合物からなる群から選択される。
【００４６】
さらに、フラックスは、対応する用途に必要とされる稠度をはんだペーストに与えるために樹脂を含むことができる。好ましい実施形態では、フラックスは、加えて、樹脂、好ましくは、ロジン、トール油、水素添加ロジン、二量体化ロジン、部分二量体化ロジン、およびこれらの混合物からなる群から選択される樹脂を含有する。
【００４７】
好ましい実施形態では、樹脂は、それぞれフラックスの全重量に対して、３５〜５０重量％、好ましくは４０〜４８重量％の量で存在する。本発明の方法の結果は、フラックスが、活性化剤、例えば、接続されるはんだ粉末、部品、および基板の表面を活性化し、したがって部品間のより良好な接続を提供するハロゲン含有化合物を含む場合、よりいっそう改善できる。
【００４８】
したがって、フラックスが、アニリンヒドロクロリド、グルタミン酸ヒドロクロリド、ジエタノールアミンヒドロクロリド、トリエタノールアミンヒドロブロミド、トリエタノールアミンヒドロクロリド、トリエタノールアミンヒドロブロミド、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、およびこれらの混合物からなる群から選択されるハロゲン含有化合物をさらに含有する実施形態が好ましい。
【００４９】
フラックス中のハロゲン含有化合物の量が、フラックスの全重量に対して、５重量％を超えないことが特に有利であると分かっている。したがって、フラックスが、それぞれフラックスの全重量に対して、０．１〜３．０重量％、好ましくは０．５〜２．０重量％の量のハロゲン含有化合物を含有する本発明によるはんだペーストの実施形態が好ましい。
【００５０】
代替的な好ましい実施形態では、本発明の方法で使用されるはんだペーストはハロゲン含有化合物を本質的に含まない。本発明の範囲において、ペーストが、それぞれフラックスの全重量に対して、０．１重量％未満、好ましくは０〜０．０９重量％、特に０．０１重量％未満または０．００５重量％未満の量のハロゲン含有化合物を含むペーストである場合、ペーストはハロゲン含有化合物を本質的に含まないと考えるものとする。
【００５１】
フラックスは、はんだペーストの流動学的性質および濡れ性を改善するために、例えば、増粘剤を含有することができる。好ましい実施形態では、フラックスは、好ましくはエチルセルロース、硬化ヒマシ油、グリセロール−トリス−１２−ヒドロキシステアリン、および変性グリセロール−トリス−１２−ヒドロキシステアリンからなる群から選択される１種以上の増粘剤をさらに含む。好ましくは、フラックスは、それぞれフラックスの全重量に対して、１．０〜４．０重量％、好ましくは１．７〜３．０重量％の量の増粘剤を含有する。
【００５２】
以下でより詳細に説明されるはんだは、本発明の方法に使用されるはんだペーストのもう１つの重要な成分である。
【００５３】
はんだ
はんだおよびフラックスは、はんだ堆積物を一緒に形成し、このはんだ堆積物により部品の基板への熱的結合が生じる。部品の動作中に生じる熱は前記接続により放散されるため、はんだは、可能であれば限られた電導率と併せて、良好な熱伝導率を有することが望ましい。これらの特性は、その主成分としてスズを含むはんだで特にはっきりとしている。
【００５４】
したがって、はんだがスズ系はんだである実施形態が好ましい。
【００５５】
本発明の範囲において、スズ系はんだは、少なくとも８０重量％、好ましくは少なくとも８３重量％、特に８５〜９０重量％（重量指定はそれぞれ、はんだの全重量に関する）のスズを含むはんだである。
【００５６】
好ましい実施形態では、はんだは、例えば、はんだの液相線温度をそれぞれの用途に有利な範囲に調整するためにスズ以外にさらなる金属を含むことができる。
【００５７】
したがって、はんだが、それぞれはんだの全重量に対して、０．１〜８重量％、好ましくは０．２〜６重量％の量の銀を含む実施形態が好ましい。
【００５８】
さらなる好ましい実施形態では、はんだは、それぞれはんだの全重量に対して、０．１〜１．５重量％、好ましくは０．２〜１．０重量％の量の銅を含む。
【００５９】
はんだが鉛を含まない実施形態もまた好ましい。
【００６０】
はんだペーストは、本発明の方法において使用するのに特に適しており、はんだはその液相線温度超まで加熱され、したがって、部品と基板との間の最適な接続をもたらす。したがって、はんだの液相線温度は、エネルギー技術の理由により、また取り扱いに注意を要する部品および基板を考慮すると高くなりすぎないようにすべきである。
【００６１】
したがって、はんだが２００〜２５０℃の範囲、好ましくは２００〜２３０℃の範囲の液相線温度を有する実施形態が好ましい。
【００６２】
好ましい実施形態では、はんだは、好ましくはＩＰＣ−ＴＭ−６５０  ２．２．１４〜２．２．１４．２に従って測定される、１５〜５０μｍ、好ましくは２０〜４５μｍの重量平均粒径を有する粉末として存在する。好ましい実施形態では、粉末中の粒子の８０〜９０％は、１５〜５０μｍ、好ましくは２０〜４５μｍのサイズを有する。本発明の範囲において、粒径は、粒子の直線的に延びた最大範囲を指すと理解するものとする。
【００６３】
さらなる好ましい実施形態では、はんだペーストは、それぞれはんだペーストの全重量に対して、８０〜９７重量％、好ましくは８３〜９５重量％、特に８５〜９３重量％の量のはんだを含む。
【００６４】
Ｂ）方法
以下で、本発明の方法の個々のステップをより詳細に説明する。
【００６５】
部品は、部品を基板に実装する本発明の方法の第１のステップで準備される。本発明の方法は、熱的接続箇所および電気的接続箇所を備えた部品を基板に実装するのに特に適しており、この接触は、はんだ堆積物を用いて部品の第１の表面と基板の第２の表面により行われる。好ましくは、部品の第１の表面は、銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、スズ、パラジウム、および前記金属の２種以上の合金からなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む。
【００６６】
好ましくは、部品は正方形の底面面積を備える。前記底面面積のサイズは好ましくは、３×３〜１００×１００ｍｍ、好ましくは５×５〜８０×８０ｍｍの範囲である。
【００６７】
さらなる好ましい実施形態では、部品は、クオッドフラットパッケージ（ＱＦＰ）、例えば、熱分配器を有するバンパー付きクオッドフラットパッケージ（ＢＱＦＰＨ）およびヒートシンク付きクオッドフラットパッケージ（ＨＱＦＰ）からなる群から選択される。
【００６８】
はんだ堆積物を備えた基板を第２のステップで準備する。本発明の方法を用いて部品が実装される基板は、第２の表面を備え、これを用いて部品への接触が行われる。好ましくは、基板の第２の表面は、ニッケル、銅、金、銀、アルミニウム、スズ、パラジウム、および前記金属の２種以上の合金からなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む。
【００６９】
好ましくは、基板は、金属被覆された基板、すなわち、少なくとも１つの金属表面を備える基板である。本文脈中、基板の基材本体は、セラミック、紙、エポキシ樹脂、または純銅からなることができる。
【００７０】
本発明の方法は特に、はんだ堆積物の塗布および部品のはんだ堆積物に対する機械的接触が自動で行われるプロセスによく適している。迅速かつ正確な作業技術を可能にするために、はんだ堆積物の塗布は、追加の作業ステップなしで迅速に行われることが望ましい。したがって、はんだ堆積物の塗布が、スクリーン印刷、ドクターコーティング、ステンシル印刷、分配または噴射を用いて行われる本方法の実施形態が好ましい。このことにより塗布が正確になり、それにより小型集積回路の製造も可能になる。本文脈中、はんだ堆積物は２５〜２００μｍ、好ましくは３０〜１５０μｍ、例えば、５０〜１５０μｍまたは８０〜１５０μｍの厚さである。あるいは、はんだ堆積物は、好都合には２５〜１３０μｍ、特に３０〜１２０μｍ、または３０〜１００μｍの厚さであってもよい。結果として、部品の基板への最適な熱的結合、したがって部品の最適な冷却が確実に行われる。同様に、この厚さの範囲における選択されたはんだペーストの広がりを少なくし、かつ／または防止できる。
【００７１】
本発明の方法の次のステップでは、部品の第１の表面を、はんだ堆積物を用いて基板の第２の表面に機械的に接触させる。
【００７２】
その後、はんだペーストは、はんだペーストを用いた部品と基板との接続が形成されるように、はんだの液相線温度を超えて加熱される。本文脈中、はんだペーストは好ましくは、はんだペースト、部品、および／または基板が損傷を受けることなく、はんだが液相へと変化するように適切に加熱される。好ましくは、はんだは、はんだの液相線温度よりも５〜６０℃、好ましくは１０〜５０℃高い温度まで加熱される。加熱は、好ましくは加熱プレートを用いて行われる。基板の第２の表面とは反対側の表面が加熱プレートに接触するように、基板が加熱プレートに置かれる。あるいは、はんだは、加熱された成形部品、ブラケット、スタンプ、赤外線ラジエータ、レーザビーム、または蒸気を用いて加熱されることが好都合でありうる。
【００７３】
本発明の方法による基板に実装された部品は、著しく低下した短絡発生率を示す。
【００７４】
したがって、本発明のさらなる主題は、基板に実装され、本発明の方法に従って得ることができるか、または得られる部品である。
【００７５】
本発明は、以下の実施例によってより詳細に説明されるが、以下の実施例は、決して本発明の概念を限定するものとして理解されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実験セットアップを示す。
【図２】本発明に従って使用されるはんだペースト１についてのＡＣ試験の結果を示す。１００μｍのはんだペースト１に対する測定。
【図３】本発明に従って使用されるはんだペースト１についてのＡＣ試験の結果を示す。１２０μｍのはんだペースト１に対する測定
【図４】本発明に従って使用されるはんだペースト１についてのＡＣ試験の結果を示す。１６０μｍのはんだペースト１に対する測定
【図５】本発明に従って使用されるはんだペースト１についてのＡＣ試験の結果を示す。２５〜２００μｍの本発明の範囲外の層厚さでは、はんだペーストと部品の電気的接続箇所との接触が生じ、確実に短絡が生じる。
【実施例】
【００７７】
本発明の方法を用いて製造される部品を、反毛細管（ａｎｔｉ−ｃａｐｉｌｌａｒｙ）試験（ＡＣ試験）を使用してさまざまなはんだ堆積物の厚さで評価した。この目的のために、はんだペーストを、ＱＦＰ部品（例えば、ドイツのＩｎｆｉｎｅｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＡＧ社製）の熱的接続箇所に塗布し、ガラスプレートで覆った。ペーストの挙動が評価できるように、ＱＦＰ部品の反対の面を２００℃の温度の加熱プレートに置いた。実験セットアップを図１に示す。
【００７８】
得られた結果はスコアを用いて評価された。スコア１は非常に良好な結果を表し、スコア２は良好な結果を表した。スコア１および２では、はんだペーストと部品の電気的接触箇所との望ましくない接触による短絡が生じなかった。スコア３は、はんだペーストが部品の電気的接続箇所に接触する程度まで広がった試験に割り当てられた。結果を表２にまとめているが、各試験は、本発明に従って使用されたはんだペースト１と、従来の参考はんだペースト２とを用いて行われた。
【００７９】
表１は、ＡＣ試験に使用されるはんだペーストの配合を示しており、はんだペースト１は、本発明に従って使用されたはんだペーストを表し、はんだペースト２は、１種のみのジカルボン酸を含むはんだペーストを表す。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
【表２】
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【００８２】
表２から明らかであるように、本発明のはんだペーストは、ＡＣ試験で非常に良好な結果および良好な結果を示しているのに対し、従来の参考はんだペースト２の使用は、はんだペーストの過剰な広がりが伴い、したがってＡＣ試験では不十分な結果であった。
【００８３】
図２〜図５は、本発明に従って使用されるはんだペースト１についてのＡＣ試験の結果を示し、表２に示すように、はんだ堆積物はさまざまな厚さで塗布された。図から明らかなように、はんだ堆積物の厚さが１００〜１６０μｍの範囲の実験の結果は、非常に良好な試験結果および良好な試験結果をはっきりと示した（図２：１００μｍのはんだペースト１に対する測定、図３：１２０μｍのはんだペースト１に対する測定、図４：１６０μｍのはんだペースト１に対する測定）。はんだペーストは１６０μｍのはんだ堆積物厚さでは比較的広範囲に広がった（図４）が、部品の電気的接続箇所との望ましくない接触はないため、短絡を防止するのが可能であった。対照的に、２５〜２００μｍの本発明の範囲外の層厚さでは、はんだペーストと部品の電気的接続箇所との接触が生じ、確実に短絡が生じる（図５）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月12日(2016.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｉ）第１の表面を有するＱＦＰ部品を準備するステップと、
ｉｉ）はんだ堆積物を備えた第２の表面を有する基板を準備するステップと、
ｉｉｉ）厚さが２５〜２００μｍの前記はんだ堆積物を用いて前記ＱＦＰ部品の前記第１の表面を前記基板の前記第２の表面に機械的に接触させるステップと、
ｉｖ）前記はんだ堆積物を前記はんだの液相線温度超まで加熱するステップと
を含み、
前記はんだ堆積物は、はんだペーストにより形成され、前記はんだペーストが、
ａ）５〜１５重量％のフラックスと、
ｂ）８５〜９５重量％のはんだと
を含むことを特徴とし、
重量指定はそれぞれ、前記はんだペーストの全重量に関し、前記フラックスは、
ｉ）７〜１３重量％のアジピン酸、
ｉｉ）０．３〜２．０重量％のシュウ酸、ならびに
ｉｉｉ）第３級アミノ基を有するジアミンであるアミン成分Ｘ、および少なくとも２個のアミノ基が少なくとも３個の炭素原子によって互いに離れており、少なくとも４個の炭素原子を含むジアミンまたはポリアミンであるアミン成分Ｙから選択されるアミン
を含み、
前記ジカルボン酸の重量指定はそれぞれ、前記フラックスの全重量に関する、ＱＦＰ部品を基板に実装する方法。
【請求項２】
アミン成分Ｘは、１，２−テトラメチルエチレンジアミン、１，２−テトラエチルエチレンジアミン、１，２−テトラプロピルエチレンジアミン、および１，２−テトラ−イソプロピルエチレンジアミンからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
アミン成分Ｙは、Ｎ−ｃｏｃｏ−１，３−ジアミノプロパン、１，６−ジアミノヘキサン、１，７−ジアミノヘプタン、１，８−ジアミノオクタン、１，９−ジアミノノナン、および１，１０−ジアミノデカンからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記はんだはスズ系はんだであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記はんだは、前記はんだの全重量に対して、０．１〜８．０重量％の量の銀を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記はんだは、前記はんだの全重量に対して、０．１〜１．５重量％の量の銅を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記はんだは、２００〜２５０℃の範囲の液相線温度を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ＱＦＰ部品の表面は、銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、スズ、パラジウム、および前記金属の２種以上の合金からなる群から選択される少なくとも１種の金属を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記基板の表面は、ニッケル、金、銅、スズ、銀、アルミニウム、パラジウム、および前記金属の２種以上の合金からなる群から選択される少なくとも１種の金属を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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