(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ付用フラックスであって、
当該フラックスは、空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が170℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下であり、
その成分として、少なくとも(-OH)水酸基官能基を１分子に２個有し、且つ空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が170℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である有機物質を含み、
前記有機物質はアルコールアミン系有機物質またはその誘導体、もしくは、エタノールアミン系有機物質またはその誘導体、のいずれかを含み、
非還元雰囲気でのはんだ付けに用いられることを特徴とするはんだ付用フラックス。
【請求項２】
前記はんだ付用フラックスは、複数種類の物質から成り、それらが互いに未反応の状態で混合されていることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付用フラックス。
【請求項３】
前記有機物質は(-OH)水酸基官能基を１分子に３個以上有し、空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が235℃以上であって使用するリフローピーク温度以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のはんだ付用フラックス。
【請求項４】
はんだ付用フラックスであって、
1,3-ジオキサン-5,5-ジメタノール、1,4-ジオキサン-2,3-ジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,5-フランジメタノール、n-ブチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、ジエタノールアミン、テトラエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、1,2,3-ヘキサントリオール、1,2,6-ヘキサントリオール、1,2,4-ブタントリオール、2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン、2',3',4'-トリヒドロキシアセトフェノン、3-メチルペンタン-1,3,5-トリオール、トリエタノールアミン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ピロガロール、N-N-ビス(2-ヒドロキシエチル)イソプロパノールアミン、ペンタエリトリトール、及びビス(2-ヒドロキシメチル)イミノトリス(ヒドロキシメチル)メタンのうち１種類または複数の組み合わせから成ることを特徴とするはんだ付用フラックス。
【請求項５】
はんだ付用フラックスであって、
1,3-ジオキサン-5,5-ジメタノール、1,4-ジオキサン-2,3-ジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,5-フランジメタノール、n-ブチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、ジエタノールアミン、テトラエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、1,2,3-ヘキサントリオール、1,2,6-ヘキサントリオール、1,2,4-ブタントリオール、2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン、2',3',4'-トリヒドロキシアセトフェノン、3-メチルペンタン-1,3,5-トリオール、グリセリン、トリエタノールアミン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ピロガロール、N-N-ビス(2-ヒドロキシエチル)イソプロパノールアミン、ペンタエリトリトール、及びビス(2-ヒドロキシメチル)イミノトリス(ヒドロキシメチル)メタンのうち１種類または複数の組み合わせから成り、
非還元雰囲気でのはんだ付けに用いられることを特徴とするはんだ付用フラックス。
【請求項６】
前記有機物質は蒸留品であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のはんだ付用フラックス。
【請求項７】
はんだ粉と、
空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が235℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である溶剤とから成り、
その溶剤の成分として、少なくとも(-OH)水酸基官能基を１分子に３個有し、且つ空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が235℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である有機物質を含み、
前記有機物質はアルコールアミン系有機物質またはその誘導体、もしくは、エタノールアミン系有機物質またはその誘導体、のいずれかを含むことを特徴とするはんだペースト。
【請求項８】
はんだ粉と、
空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が235℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である溶剤とから成り、
その溶剤の成分として、トリメチロールプロパン及びトリメチロールエタンの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項８に記載のはんだペースト。
【請求項９】
前記はんだペーストは、非還元雰囲気でのはんだ付に用いられたことを特徴とする請求項７又は８に記載のはんだペースト。
【請求項１０】
前記溶剤は、複数種類の物質から成り、それらが互いに未反応の状態で混合されていることを特徴とする請求項７に記載のはんだペースト。
【請求項１１】
前記有機物質は、全ての(-OH)水酸基と(-OH)水酸基との間に炭素を少なくとも３個介在させる分子構造を有することを特徴とする請求項７に記載のはんだペースト。
【請求項１２】
はんだ粉と、
空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が235℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である溶剤とから成るはんだペーストを用意し、
当該溶剤は、少なくとも(-OH)水酸基官能基を１分子に３個有し、空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が235℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である有機物質を含み、
前記有機物質はアルコールアミン系有機物質またはその誘導体、もしくは、エタノールアミン系有機物質またはその誘導体、のいずれかを含み、
当該ペーストを、ワークのはんだ付部に供給し、該ワークを昇温可能な雰囲気に載置し、第一の温度まで昇温し、該第一の温度を所定時間保持し、該第一の温度より高い第二の温度まで、平均10℃/min以上の昇温速度で昇温することを特徴とするはんだ付方法。
【請求項１３】
はんだ粉と、
1,2,6-ヘキサントリオール、1,2,4-ブタントリオール、ペンタエリトリトールのうち少なくとも１種を主成分とし、空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が235℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である溶剤とから成るはんだペーストを用意し、
当該ペーストを、ワークのはんだ付部に供給し、該ワークを昇温可能な雰囲気に載置し、第一の温度まで昇温し、該第一の温度を所定時間保持し、該第一の温度より高い第二の温度まで、平均10℃/min以上の昇温速度で昇温することを特徴とするはんだ付方法。
【請求項１４】
はんだ粉と、
テトラエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ペンタエチレングリコールのうち少なくとも１種の第一成分と、1,2,3,ヘキサントリオール、3-メチルペンタン-1,3,5-トリオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンのうち少なくとも１種の第二成分との混合物を主成分とし、空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が235℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である溶剤とから成るはんだペーストを用意し、
当該ペーストを、ワークのはんだ付部に供給し、該ワークを昇温可能な雰囲気に載置し、第一の温度まで昇温し、該第一の温度を所定時間保持し、該第一の温度より高い第二の温度まで、平均10℃/min以上の昇温速度で昇温することを特徴とするはんだ付方法。
【請求項１５】
前記第一の温度は、前記溶剤の前記有機物質が前記はんだ付部の金属酸化物に対して還元力を発揮する温度に関連して設定されていることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載のはんだ付方法。
【請求項１６】
前記第一の温度は、160℃以上で、かつ、はんだの融点以下の温度であることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載のはんだ付方法。
【請求項１７】
前記第二の温度は、240℃であることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかに記載のはんだ付方法。
【請求項１８】
前記第一の温度を保持する前記所定時間は、１０秒以上５分以下であることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれかに記載のはんだ付方法。
【請求項１９】
前記第一の温度を保持する前記所定時間は、１〜２分であることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれかに記載のはんだ付方法。
【請求項２０】
前記はんだペーストを供給する工程の前に、前記はんだ粉と前記溶剤とを混練して前記はんだペーストを作成する工程を備え、該工程は混練前に前記溶剤の前記有機物質を蒸留する工程を含むことを特徴とする請求項１２〜１９のいずれかに記載のはんだ付方法。
【請求項２１】
空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が170℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下であるフラックスを用意し、
当該フラックスは、少なくとも(-OH)水酸基官能基を１分子に２個有し、空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が170℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である有機物質を含み、
前記有機物質はアルコールアミン系有機物質またはその誘導体、もしくは、エタノールアミン系有機物質またはその誘導体、のいずれかを含み、
当該フラックスを、ワークのはんだ付部に付着させ、はんだを供給し、前記ワークを昇温可能な雰囲気に載置し、少なくとも前記はんだの固相線温度以上の温度範囲において、平均10℃/min以上の昇温速度で昇温することを特徴とするはんだ付方法。
【請求項２２】
1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ジエチレングリコールのうち少なくとも１種から成るフラックスを、ワークのはんだ付部に付着させ、
はんだをフロー法或いはディップ法により供給し、
前記ワークを昇温可能な雰囲気に載置し、少なくとも前記はんだの固相線温度以上の温度範囲において、平均10℃/min以上の昇温速度で昇温することを特徴とするはんだ付方法。
【請求項２３】
前記昇温する工程は、前記はんだの固相線温度以下の温度範囲において、所定期間、同一温度に保持する工程を含むことを特徴とする請求項２１又は２２に記載のはんだ付方法。
【請求項２４】
前記保持する温度は、160℃以上ではんだの融点以下の温度であり、前記保持する所定期間は１０秒以上５分以下であることを特徴とする請求項２３に記載のはんだ付方法。
【請求項２５】
前記昇温工程は、240℃まで昇温することを特徴とする請求項２１〜２４のいずれかに記載のはんだ付方法。
【請求項２６】
前記フラックスを供給する工程の前に、前記有機物質を蒸留する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２１〜２５のいずれかに記載のはんだ付方法。
【請求項２７】
前記フラックスに含まれる前記有機物質は、少なくとも(-OH)水酸基官能基を１分子に３個有し、且つ空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が235℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下であり、
前記はんだの供給はフロー法或いはディップ法であることを特徴とする請求項２１に記載のはんだ付方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術】
本発明は、基板にフリップチップＩＣや電子部品をはんだ付する際に用いられるフラックス及びそれを用いたはんだ付方法に関する。また、本発明は、はんだ粉をペースト状に練りこんだはんだペースト及びそれを用いたはんだ付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＨＩＣ（ハイブリッドＩＣ）及びプリント基板のはんだ付において、有機酸・ハロゲン化物含有のフラックスが使用されている。ところが近年、環境汚染の観点から脱フロン化がすすめられており、固形分の少ない低残渣の無洗浄フラックスの使用、または水系の代替洗浄が主流になりつつある。しかしながら、水系洗浄はＨＩＣのような、今後さらに微細化されるであろう接続ピッチ構造を持つＩＣに対して洗浄性が悪いという問題がある。また、仮に洗浄できたとしても乾燥が不十分であると、車載用というように厳しい環境下においては、吸湿等によりリークの不具合が懸念される。一方、低残渣フラックスは後工程に樹脂モールドやワイヤボンディング工程がある場合、洗浄なしではやはり悪影響を及ぼすことが懸念される。
【０００３】
また、はんだペーストにおいては、ペーストの材料構成が、１．はんだ粉、２．溶剤、３．固形分（ロジン、活性剤など）から成るのが一般的である。市販の無洗浄型の物は、固形分を減らしたり、ハロゲン化物を含有させない等の工夫は成されているが、はんだ付後、必ずロジン等の樹脂成分或いは活性剤成分等の残渣が発生する。特に、活性剤による残渣（活性剤自身または反応生成物）は、信頼性を著しく悪化させる。一方、ロジンのような樹脂の残渣は、主にプリント基板（家電用、一部車載用等）のはんだ付では、あまり問題にならない。しかし、ＨＩＣでのはんだ付では、このような残渣が少しでも残るはんだペーストでは、微細接続部を有する製品に対しては、フリップチップの端子リーク、回路腐食及び後工程のワイヤボンディング等の信頼性の点から問題があるため、結局のところ代替フロン洗浄や水系洗浄を実施しているのが現状である。
【０００４】
そこで最近、特開平2-290693号公報或いは特開平2-25291号公報等に、アルコールを用いてはんだペーストをリフロする無残渣タイプのはんだ付方法が提案されている。例えば、特開平2-290693号公報においては、はんだ融点より３０℃程度高い温度の沸点を有するアルコール類（１価アルコール、多価アルコール、エーテル）をはんだ粉に混ぜたペーストが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本願発明者らが実際に、この文献に基づき確認したところ、エーテル及び１価アルコールでは非還元雰囲気（金属酸化物に対して還元能力を発揮し得ない雰囲気）では、全くはんだ濡れを示さず、はんだが広がらなかった。また実施例に開示された多価アルコール例、トリエチレングリコールを用いた場合では、アルコールをかなり多い割合（約15wt%）で添加させる必要があり、印刷ペーストとして使用するには適当とは言えなかった。そしてこれを用いてはんだ付を行っても、はんだ付良好とは言い難いレベルであった。また、トリエチレングリコールの量を約10wt%として印刷ペースト状としても、はんだが濡れず（はんだが広がらず）、はんだ付用ペーストとしての機能が発揮されないものであった。本願発明者らの高温顕微鏡での観察によると、特にはんだ融点より30℃程度沸点の高い材料のほとんどは、はんだが溶融する前に蒸発してしまい、はんだペーストの表面張力を十分低下させることができず、はんだが広がらなかった。特開平2-25291号公報にて提案されたものでは、はんだ濡れを改善するため、還元性の雰囲気下ではんだ付を行うようにしており、そのためにリフロ炉の温度を300〜350℃以上と高温にする必要がある。即ち、これらの文献に提案されたはんだペーストは、残渣を残さない材料として期待できる反面、非還元雰囲気或いは通常温度において良好な濡れを期待できるものではなかった。
【０００６】
従って本発明の目的は、通常の温度プロファイルで、また非還元雰囲気であっても、被接合部である母材に対して良好な濡れを示し、かつその残渣をほぼ皆無とすることのできる、はんだ付用フラックス或いははんだペーストを構成する際のバインダとして用いて好適な新たな活性剤を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明者らは、はんだ付の際にその成分が還元力を具備し、かつはんだ溶融開始時に液体で存在する有機物質を用いることにより、適切なはんだ付が実現することを見いだし、その際サーマルグラビメトリ法（以下、ＴＧ法と記す）の分析による有機物質の分類が、適切なフラックスもしくはペーストに向く材料として特定できることを見いだした。ＴＧ法は微小な質量変化を正確に検出できる熱分析の一つで、この分析で得られる情報を基に、ここではフラックスもしくはペーストなどのはんだ付用フラックスとして用いる物質を評価分類することに用いている。尚、ＴＧ法は、市販のＳＩＩ（セイコー電子工業）製、SSC-5200測定装置を用いて実施し、実際に測定するにあたっては、僅かな分量６〜７ｍｇのサンプルで測定した。
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１に記載の手段を採用することができる。この手段によると、はんだ付用フラックスであって、当該フラックスは、ＴＧ法による測定で空気または窒素ガス雰囲気流量200ml/min、温度上昇率10℃/minの時、その質量％が0％となる温度（以下、蒸発温度と記す）が170℃以上で、かつ、はんだの融点(固相線温度)以上であって使用するリフローピーク温度以下であり、その成分として、少なくとも(-OH)水酸基官能基を１分子に２個有し、且つ空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が170℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である有機物質を含み、有機物質はアルコールアミン系有機物質またはその誘導体、もしくは、エタノールアミン系有機物質またはその誘導体、のいずれかを含み、非還元雰囲気でのはんだ付けに用いられることを特徴とする。このはんだ付用フラックスを用いてはんだ付することにより、はんだが溶融し始める温度では、分解もしくは蒸発されないではんだ部に液体状に存在し、該はんだ付工程終了時に、分解もしくは蒸発して実質的に残存させなくすることができる。
【０００９】
沸点でフラックスやペーストを特定する従来の考え方では、はんだ部の適切な濡れ状態を実現できない材料が含まれる場合があったのに比べ、本願発明者らが見いだした(-OH)水酸基含有材料におけるＴＧ法による材料特定の方法では、はんだ部の良好な濡れ及びはんだ表面の十分な還元を実現する材料を確実に選択できる。またＴＧ法による評価は、物質の蒸気圧と相関ある特性を示し、蒸気圧によっても適切な物質を特定することができる。これらの物質は、はんだ付用フラックスとして、或いははんだペースト用フラックスとして、はんだ及び基板電極及び部品電極に対して還元性の働きかけをして、これら表面の酸化物を分解し、はんだ付を容易にする。そしてこれらの物質では、はんだ溶融の際にはんだ部にフラックスが液体の状態で存在して濡れの状態を実現し、その還元反応がはんだ及び基板電極及び部品電極全体に渡ってはんだを滑らかに広がらせ、確実なはんだ接合を形成させる。はんだ付が終了する時点では、フラックス全てが蒸発もしくは分解・蒸発することにより残渣が発生しない。従って、後工程の洗浄を必要としない。また、はんだ溶融時における濡れ性及び広がり性が良好で、はんだ付終了時には残渣の発生を抑えることができる。
【００１０】
また、はんだ付用フラックスは少なくとも(-OH)水酸基を１分子中に２個有するために十分な還元能力を有し、このはんだ付用フラックスを用いて非還元雰囲気ではんだ付を行っても良好なはんだの濡れ性を得ることができる。
有機物質が多価アルコール系有機物質または糖類またはそれらの誘導体、もしくは、アルコールアミン系有機物質またはその誘導体、もしくは、エタノールアミン系有機物質またはその誘導体、のいずれかを含むことにより、従来のカルボニル基含有有機物やハロゲン化合物含有有機物を含まずとも、今回見いだしたフラックスとしての有機物質だけの構成でも、従来と同様にフラックスとしての効果がある。とりわけ、(-OH)水酸基を少なくとも２個以上有するグリコール系有機物質、または多価アルコール系有機物質、または糖類であること、或いは(-OH)水酸基を少なくとも２個以上有するアルコールアミン系有機物質であることで、はんだ溶融時に還元性を強く示してはんだの表面張力を低下させ、はんだ付を容易に、しかも確実にすることができる。
【００１１】
請求項２に記載の手段によれば、複数種類の物質から成り、それらが互いに未反応の状態で混合されているはんだ付用フラックスを用いてはんだ付を行う。これにより、各成分のそれぞれの蒸気圧もしくはＴＧ特性の違いから、はんだ溶融時にフラックスの役割を時間的或いは温度的ににずれた状態で十分に発揮することができる。
【００１２】
【００１３】
請求項３に記載の手段によれば、有機物質は(-OH)水酸基を１分子に３個含有する有機物質を含有する。これにより、はんだをより良好に広がらせることができ、特に有機物質が(-OH)水酸基を１分子に４個含有する場合には蒸気圧を低く抑えることができるため、ペーストに用いてもはんだ溶融時に蒸発せずに残存し、還元能力を十分に発揮することができる。
【００１４】
更に、(-OH)水酸基を１分子に３個以上有する有機物質は、空気または窒素雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のＴＧ法による測定で、蒸発温度を235℃以上にする。これにより、はんだをより良好に広がらせることができ、はんだ付の品質をより向上させることができる。
【００１５】
【００１６】
請求項４に記載の手段によれば、1,3-ジオキサン-5,5-ジメタノール、1,4-ジオキサン-2,3-ジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,5-フランジメタノール、n-ブチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、ジエタノールアミン、テトラエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、1,2,3-ヘキサントリオール、1,2,6-ヘキサントリオール、1,2,4-ブタントリオール、2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン、2',3',4'-トリヒドロキシアセトフェノン、3-メチルペンタン-1,3,5-トリオール、トリエタノールアミン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ピロガロール、N-N-ビス(2-ヒドロキシエチル)イソプロパノールアミン、ペンタエリトリトール、及びビス(2-ヒドロキシメチル)イミノトリス(ヒドロキシメチル)メタンのうち１種類または複数の組み合わせから成る材料をはんだ付用フラックスの主成分とする。
請求項５に記載の手段によれば、1,3-ジオキサン-5,5-ジメタノール、1,4-ジオキサン-2,3-ジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,5-フランジメタノール、n-ブチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、ジエタノールアミン、テトラエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、1,2,3-ヘキサントリオール、1,2,6-ヘキサントリオール、1,2,4-ブタントリオール、2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン、2',3',4'-トリヒドロキシアセトフェノン、3-メチルペンタン-1,3,5-トリオール、グリセリン、トリエタノールアミン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ピロガロール、N-N-ビス(2-ヒドロキシエチル)イソプロパノールアミン、ペンタエリトリトール、及びビス(2-ヒドロキシメチル)イミノトリス(ヒドロキシメチル)メタンのうち１種類または複数の組み合わせから成る材料をはんだ付用フラックスの主成分とし、非還元雰囲気でのはんだ付けに用いられることを特徴とする。
これにより、リフロはんだ付を行うことにより、はんだの濡れ性及び広がり性を良好にし、かつ、はんだ付後に残渣を発生することを防止できる。とりわけ、これら材料のうち１分子内に(-OH)水酸基を３個以上含有した材料を少なくとも１種類以上、はんだ粉と混ぜ合わせてペーストとして用いれば、良好な濡れ性を示すと共に、車載等の厳しい環境下においても安定した品質を保持することが可能となる。また、該はんだペーストを作成する際に樹脂を混ぜてペースト状に形成するようにしても、はんだ付終了時には樹脂以外の残渣を全く発生させることはなく、信頼性の良好なはんだ付を得ることができる。このようにはんだ付時のフラックスの活性剤として、(-OH)水酸基を少なくとも１分子内に３個以上有する物質を用いることで、チキソトロピー性が得られ、より部品の保持性がよくなる。
【００１７】
請求項６に記載の手段によれば、(-OH)水酸基含有有機材料のうち蒸留された材料をはんだ付用フラックスの主成分として用いる。これにより、フラックス中に存在する高温成分(酸化物)などの不純物が除去され、フラックスの純度を向上させることができ、しかして絶縁抵抗値を安定させることができ、高品質なはんだ付とすることができる。尚、これははんだ付用フラックスの主成分となる原材料を蒸留して用いればよく、市販の材料を用いてもはんだ付終了時に残渣をほとんどなくすことができることを意味する。
【００１８】
請求項７に記載の手段によれば、ＴＧ法による測定で、空気または窒素ガス雰囲気流量200ml/min、温度上昇率が10℃/minの時、蒸発温度が235℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である溶剤をバインダとして、はんだ粉と混ぜてペースト状に形成する。この溶剤には、少なくとも(-OH)水酸基を１分子に３個以上含有し、且つ空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が235℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である有機物質を含み、有機物質はアルコールアミン系有機物質またはその誘導体、もしくは、エタノールアミン系有機物質またはその誘導体、のいずれかを含む。
これにより、はんだペースト溶融時の濡れ性を良好なものとすることができる。
はんだペーストは、蒸発性が高いとペーストとしての役割を果たさない場合があるため、はんだ溶融時においては、蒸発しにくいフラックス、つまり、ＴＧ法による測定において、空気または窒素ガス流量200ml/min、温度上昇率が10℃/minの時、はんだ融点（共晶はんだの場合、180℃）における質量％が89％以上、もしくは、はんだ融点における蒸気圧が、20mmHg以下のものが良い。またはんだペーストにおいては、はんだの表面積が大となるため、バインダとしての本発明の有機物質を用いる場合、より大きな還元力が必要とされることとなる。従って少なくとも(-OH)水酸基を１分子に３個以上含有するフラックスで構成することで、良好なはんだ付が実現できる。これらの材料をフラックスとして用いた場合、ペーストの濡れ性も極めて良好である。少なくとも(-OH)水酸基を１分子に３個以上含有するアルコールを含み、ＴＧ法による測定で、空気または窒素ガス雰囲気流量200ml/min、温度上昇率が10℃/minの時、蒸発温度が235℃以上の特定物質をバインダとしてはんだ粉と混ぜてペーストとして用いる。これにより、はんだ溶融時においてはフラックスとして蒸発性を低くすることができ、はんだペースト溶融時の濡れ性を良好なものとすることができる。
また、請求項８に記載の手段によれば、トリメチロールプロパン及びトリメチロールエタンの少なくとも１種を含む溶剤と、はんだ粉とから成ることを特徴とする。これにより、近接する(-OH)水酸基がなく、アミン基を有しないために、酸化が起こることがなく、はんだ付部の信頼性を向上させることができる。
【００１９】
請求項９に記載の手段によれば、非還元雰囲気でのはんだ付に請求項８又は９に記載のはんだペーストを用いる。これにより、非還元雰囲気ではんだ付を行っても良好な濡れ性が得られると共に、残渣をほぼ皆無とすることができる。
【００２０】
【００２１】
請求項１０に記載の手段によれば、溶剤は、複数種類の物質から成り、それらを互いに未反応の状態で混合して、はんだペーストの溶剤を構成する。この溶剤を含んだはんだペーストを用いてはんだ付を行うことにより、各成分のそれぞれの蒸気圧もしくはＴＧ特性の違いから、はんだ溶融時に溶剤の役割を時間的或いは温度的にずれた状態で十分に発揮することができる。
【００２２】
請求項１１に記載の手段によれば、全ての(-OH)水酸基と(-OH)水酸基との間に炭素を少なくとも３個介在させる分子構造を有する有機物質を用いる。これにより、近接しあう(-OH)水酸基が存在しないために、当該有機物質の酸化が起きにくく、はんだ付部の信頼性を向上させることができる。
【００２３】
【００２４】
【００２５】
請求項１２に記載の手段によれば、溶剤を、空気または窒素ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のＴＧ法による測定で、蒸発温度が235℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下とする。当該溶剤は、少なくとも(-OH)水酸基官能基を１分子に３個有し、空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が235℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である有機物質を含み、有機物質はアルコールアミン系有機物質またはその誘導体、もしくは、エタノールアミン系有機物質またはその誘導体、のいずれかを含む。そしてその溶剤とはんだ粉とを混練してはんだペーストを形成する。このはんだペーストをワークのはんだ付部に供給し、そのワークを昇温可能な雰囲気に載置する。雰囲気内を第一の温度まで昇温し、第一の温度を所定時間保持し、第一の温度より高い第二の温度まで、平均10℃/min以上の昇温速度で昇温する。このような方法ではんだ付を行うことにより、はんだ溶融前に溶剤が蒸発することがなく、はんだ付部に溶剤が存在し、はんだの表面張力を低下させることができる。
請求項１３に記載の手段によれば、1,2,6-ヘキサントリオール、1,2,4-ブタントリオール、ペンタエリトリトールのうち少なくとも１種をはんだペーストの溶剤の主成分としてはんだ付を行う。これにより、これら材料は還元力が大きいために、はんだが溶けた際の濡れ性を向上させることができる。
請求項１４に記載の手段によれば、テトラエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ペンタエチレングリコールのうち少なくとも１種の第一成分と、1,2,6-ヘキサントリオール、3-メチルペンタン-1,3,5-トリオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンのうち少なくとも１種の第二成分との混合物をはんだペーストの溶剤の主成分とする。これにより、より好ましいはんだの濡れ性が得られる。
【００２６】
請求項１５に記載の手段によれば、溶剤の有機物質がはんだ付部の金属酸化物に対して還元力を発揮する温度に関連して、第一の温度を設定してはんだ付を行う。これにより、溶剤による還元が有効に機能し、良好な濡れ性を得ることができる。
【００２７】
請求項１６に記載の手段によれば、第一の温度を160℃以上ではんだ融点以下としてはんだ付を行う。これにより、溶剤による還元が効果的に行われ、より良好なはんだの濡れ性を得ることができ、はんだ付部の信頼性を向上できる。
【００２８】
請求項１７に記載の手段によれば、第二の温度を240℃としてはんだ付を行う。これにより、はんだ付終了後に溶剤が蒸発し、基板表面に残存することがなく、はんだ付部の信頼性をより向上させることができる。
【００２９】
請求項１８に記載の手段によれば、１０秒以上５分以下に第一の温度を保持してはんだ付を行う。これにより、保持時間を設けないではんだ付を行う場合に比べて、より効果的に還元作用がはたらき、良好なはんだの濡れ性を得ることができる。より望ましくは、請求項１９に記載の手段を採用することであり、第一の温度を１〜２分間保持してはんだ付を行うことである。
【００３０】
請求項２０に記載の手段によれば、はんだペーストを供給する前に、溶剤の有機物質を蒸留してから、その溶剤とはんだ粉とを混練させて、はんだペーストを形成する工程を設ける。これにより、溶剤の純度が高まり、絶縁抵抗のバラツキを少なくとすることができる。
【００３１】
【００３２】
【００３３】
請求項２１に記載の手段によれば、フラックスは、空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のＴＧ法による測定で、蒸発温度が170℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下とする。当該フラックスは、少なくとも(-OH)水酸基官能基を１分子に２個有し、空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が170℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下である有機物質を含み、有機物質はアルコールアミン系有機物質またはその誘導体、もしくは、エタノールアミン系有機物質またはその誘導体、のいずれかを含む。このフラックスを、ワークのはんだ付部に付着させ、はんだを供給し、そのワークを昇温可能な雰囲気に載置する。そして少なくともはんだの固相線温度以上の温度範囲において、平均10℃/min以上の昇温速度で昇温する。これにより、はんだ溶融時にフラックスが蒸発せずに存在するため、はんだの表面張力を低下させることがなく、良好なはんだ付が得られる。
請求項２２に記載の手段によれば、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ジエチレングリコールのうち少なくとも１種にてフラックスを構成し、フロー法或いはディップ法によりはんだ付を行う。これにより、はんだ付終了時に、それら材料が基板表面に若干量残存するが、基板が加熱されているために、数十秒でそれらは完全に蒸発し、ランド部の大きさ、形状に係わらず、良好なはんだ付を実現できる。
【００３４】
請求項２３に記載の手段によれば、はんだの固相線温度以下の温度範囲において所定期間、同一温度に保持してはんだ付を行う。これにより、フラックスの還元能力を効果的に発揮することができる。
【００３５】
請求項２４に記載の手段によれば、160℃以上で、かつ、はんだの融点以下の温度で、１０秒以上５分以下に温度を保持する。これにより、より効果的にフラックスの還元能力を発揮することができる。
【００３６】
請求項２５に記載の手段によれば、はんだの固相線温度以上の温度範囲において、平均10℃/min以上の昇温速度で240℃まで昇温させてはんだ付を行う。これにより、はんだ付終了後にフラックスが蒸発し、基板表面にフラックスが残存することがない。
【００３７】
請求項２６に記載の手段によれば、フラックスを構成する有機物質を蒸留してからフラックスをワークのはんだ付部にはんだと共に供給する。これにより、フラックス中の高温成分等の不純物を除去することができ、フラックスの絶縁抵抗値を安定させることができる。
【００３８】
【００３９】
請求項２７に記載の手段によれば、フラックスに含まれる前記有機物質は、少なくとも１分子内に(-OH)水酸基を３個有し、且つ空気または窒素(N2)ガス雰囲気流量を200ml/min、温度上昇率を10℃/minとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が0％となる時の温度が235℃以上で、かつ、はんだの固相線温度以上であって使用するリフローピーク温度以下であり、フロー法或いはディップ法にてはんだ付する。これにより、ほとんどフラックスが残存することなく、ランド部の形状や大きさに係わらず良好にはんだ付できる。
【００４０】
【実施例】
（第一実施例）
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。図１は、リフロ工程でフリップチップＩＣ１やチップ部品２を基板４の基板電極３にはんだ付する様子を模式的な断面図で示したものである。基板４に設けられた基板電極３にはんだ５を予めはんだめっきのようなプリコートを施した状態から、本発明で特定した有機物質６（例えば100%1,2,6-ヘキサントリオール）を塗布した状態でフリップチップＩＣ１やチップ部品２を配置する。そして、このような状態で基板４を図示しないリフロ炉に通してはんだ５を溶融させ、はんだ付を行う（図１(a))。
【００４１】
このリフロしてはんだ付する際に、炉の雰囲気として水素(H2)ガス、窒素ガスを用いる。或いは空気でもよい。これは、本発明のはんだ付では、溶けたはんだ５の周囲に渡って特定した有機物質６で覆われてはんだ付が実施されるため、はんだ付後に酸化されたとしてもはんだ付それ自体には影響しないためである。またこのリフロ工程の温度プロファイルパターンとしては、図２に示すように、室温→約235〜250℃（ピーク温度）→室温という通常用いられるパターンでよい。本実施例では、雰囲気としては炉中雰囲気で行っているが、Air雰囲気でかつ熱板上でのリフロでも同様なはんだ付が可能であることを本願発明者らは確認している。このようにして形成したはんだ付のはんだ付部分断面の詳細な調査で、本願発明者らは、通常用いられてきたフラックスによるはんだ付と同等な接合が形成されていることを、電子顕微鏡及びＸ線元素分析等で確認している。
【００４２】
はんだ付に用いるフラックスやペースト用フラックスの働きは、図３に示すように、はんだ２１が溶融する際に、はんだ材の上面にフラックス２２が覆った状態になって、はんだ２１が電極面に速やかに濡れ広がるようにさせることである。このようにならないと、はんだ２１は表面張力で球形を保とうとして電極面上に丸まった状態となってしまうからである。即ち、液体となって速やかに広がる濡れの状態を実現する必要がある。
【００４３】
その際、図３に示すように、基板２３上で液体状になったはんだ２１の端部において、表面張力が働いて、丸１の方向に基板２３とフラックス２２との界面張力、丸２の方向に液体状のはんだ２１とフラックス２２の界面張力、丸３の方向に液体状のはんだ２１と基板２３の界面張力が働いているが、フラックス２２が溶融したはんだ２１の表面を覆った状態で、フラックス２２も液体状態であると丸２方向の界面張力が小さくなり、はんだ２１が基板２３の上に広がる。つまり、フラックス２２は、はんだ２１の溶融時にはんだ２１の表面の酸化膜を還元して、はんだ２１の濡れ状態を高める役割を果たす。従ってはんだ２１が溶融する際にフラックス２２は液体状態ではんだ周囲に広がって存在している必要がある。
【００４４】
このような働きを実現する材料として、従来は前述のようにロジン（松やに）またはハロゲン化物または有機酸を中心とする有機物質が利用されていたが、その塩またはそれ自体が固形物で残渣を発生させることから、本願発明者らは、残渣を発生させない材料を検討して、以下に示すような有機材料を中心とするフラックスを特定することができた。
【００４５】
即ち、フラックスを特定する場合にＴＧ法によって得られる特性（空気または窒素ガス雰囲気流量200ml/min、温度上昇率が10℃/minの時の、180℃における質量％）が一定量以上（18％以上)となる有機物質を中心とする材料がフラックスとして有用であること、及びこの180℃におけるＴＧ法による質量％が18％以上という条件は、ほぼ蒸気圧としては95mmHgとなっていることが本願発明者らの調査によって判明した。またペーストとしては、蒸発しにくい物質であることが必要で、グリセリンの蒸気圧である20mmHgでは不十分であり、この値未満であることが必要である。
【００４６】
そのような特性を有する特定の材料を示すために、様々な有機物質をフラックスとして用いる場合を想定して、図４にはんだ広がり率と、ＴＧ法による測定（条件：窒素ガス雰囲気流量200ml/min、温度上昇率10℃/min）において180℃でのＴＧ特性値（質量％）との関係を示す。尚、図４中の番号に対応した材料名と、それぞれのはんだ広がり率及びＴＧ法による180℃における質量％データを図５に示す。
【００４７】
図４に示したはんだ広がり率とは、図６に示すような測定により定義される。即ち、直径１mmのはんだボール(Sn63%Pb残部)５５ａを厚膜Cu導体５３上に測定対象の有機物質（溶剤）５６と共に配置し（図６(a)）、窒素雰囲気中でピーク温度235℃でリフロさせ（図６(b)）、その結果広がったはんだの直径の平均値Ｚを基にしてパーセンテージとしたものである。尚、図６(c)に示すように、はんだの広がりは均一とは限らないので、広がり具合の平均値Ｚ（Ｚ＝（Ｘ＋Ｙ）／２）を算出して、広がり率を（（Ｚ−１）／１）×１００（％）にて定義している。はんだボール径が１mmとしてあるので、100%の広がり率とは、はんだの直径が２mmに広がったことを意味する。
【００４８】
ＴＧ法によるパーセンテージとは、対象とする材料の特性を示すものであり、またＴＧ法は、熱分析のひとつで、対象材料の蒸発特性を質量で精密測定する手法である。ＴＧ法は、サンプルの質量変化を示差熱天秤にて精密に規定した精密な秤であり、物質の蒸発していく質量を0.1μg単位で精密測定するものである。これは沸点測定とは異なり、沸点に至るまでにその物質がどんどん蒸発していくために、物質の蒸発特性（ＴＧ特性）とでも言うべき性質を明らかにする。そして、この蒸発特性から判ることは、通常知られている沸点のみからでは判別しえない分類が可能となることである。例えば図７に示すように、沸点（b.p)がほぼ同一で、かつ、共晶はんだ融点より60℃も高い有機材料のオクチレングリコール（構造式:Pr-CH(OH)CH(C2H5)CH2OH、b.p=244℃)とジエチレングリコール（構造 式:HO-(CH2)2-O-(CH2)2-OH、b.p=244℃)とのＴＧ特性を比較してみる（加熱速度は10℃/min、雰囲気流量200ml/minとしてある）。この場合では両者とも沸点よりも早く蒸発が始まり、沸点以下で全てが蒸発し終わって、いわゆる沸騰状態は発生しようがない。
【００４９】
その蒸発中の質量変化率は両者ともほぼ同様なカーブを描いて減少していく。そして、それらの質量が50％になる時の温度は、図７で示されるように、それぞれほぼ160℃と185℃になっている。はんだの融点がほぼ180℃であるので、オクチレングリコールの場合ははんだが溶けはじめた段階ではすでに全て蒸発し尽くしており、フラックスとしての働きをしない。そのため実際にはんだ付に使用してもはんだ付不可である。一方ジエチレングリコールは、蒸発中にはんだが溶け、はんだの表面張力を低下させ良好に流れて濡れた状態となり、はんだ付が終了する時点では、全てのジエチレングリコールが蒸発し尽くして残渣を残さないことになる。即ち、図７において示したはんだ濡れ開始領域Ａにおいて、有機材料（溶剤）が液体状態で確実に存在している必要がある。
【００５０】
このように、(-OH)水酸基を２個含有する多価アルコールで沸点がほぼ同一の材料であっても、はんだボール試験で濡れた材料と濡れない材料に分かれる例は幾つか存在する。その例を図８に示す。図８より、濡れを示した材料を見てみると、沸点の差はおおよそ数℃程度なのに対し、蒸発温度（質量％＝0％）にすると、数十℃の差があることがわかる。また、沸点が高い物質順に蒸発温度が高くなっておらず、エチルジエタノールアミンと1,5-ペンタンジオールのように、逆転している物質も存在する。これら材料の比較からもわかるように、蒸発温度をＴＧ法で調べることにより、その蒸発温度がはんだの融点に対して高いか低いかによって、はんだボールが濡れるか否かの判定が可能であると言える。
【００５１】
蒸発温度が沸点から予想しえない理由をもう一つ述べる。図９は、蒸発温度が190℃とほぼ同一の材料の特性を記載したものである。これら材料の沸点は、243℃〜276℃と40℃以上の開きがあり、沸点からは蒸発温度が予想しえないことを示している。また図９は蒸発温度がはんだ融点より高くても、(-OH)水酸基の数によって濡れ性を示さない場合があることを示している。つまり、単純に沸点の値を基準にしてフラックスへの適不適は判別できないことがわかる。
【００５２】
以上のような観点から、沸点は材料を特定する基準とはならず、ＴＧ特性がその目安となることを本願発明者らは見いだした。このＴＧ特性は、蒸発と関係することから、蒸気圧とも対応している。蒸気圧は温度に依存するので、基準とする温度ははんだの溶ける温度とするのが良い。このように、有機物質を中心とする物質をフラックスとして利用する際には、その適不適を沸点から判断するのではなく、ＴＧ法から得られるデータで判定分類することがよく、ＴＧ法からの結果による分類で初めて可能となるのである。
【００５３】
従って、図７に示すようなＴＧ特性を基にして、図４に示されるように、各物質の180℃における残留量（質量％）と、その物質をはんだ付のフラックスに用いた図６に定義するはんだ広がり率とを比較した結果、多くの有機物質を中心とする物質がペースト用フラックスとして有用であることが示されたものである。尚、図４に示す個々の有機物質を示す点のうち、(-OH)水酸基が１個しかないものはすべてはんだ広がり率が0％で、はんだ付ができなかった。前述の図９は、蒸発温度がほぼ190℃（共晶はんだ融点以上）の材料特性を示したもので、この図から(-OH)水酸基の数についても比較できる。これによると、(-OH)水酸基の数が２個のものは全て濡れるが、(-OH)水酸基が１個や０個のものは、全く濡れを示さないことがわかる。つまり、はんだ表面及び基板（基板電極表面）に対する還元性が弱いまたは全く無い有機材料は、フラックスとしての効果がない。そして、(-OH)水酸基が２個の場合では、ＴＧ特性が18％以上ではんだが広がり、はんだ付が実施できることが確認された。
【００５４】
また(-OH)水酸基が３個の有機物質（主として多価アルコール類）の場合では、すべてはんだ広がり率が70％を越え、ほぼＴＧ特性が80％を越えた状態にある。そして、(-OH)水酸基が４個の有機物質（主として糖類）の場合では、蒸気圧が低く、はんだペーストとしても利用できる。これは蒸発しにくいため、ペーストとして実現しやすい。
【００５５】
このように、対象とする有機材料の温度に関する特性が得られる。即ち、図４に示す特性のように、沸点（b.p)による分類とは異なる材料分類ができ、これにてフラックスとして適用できるためのより正確な分類ができ、かつ、多くの材料が適用可能なことを判明させることができた。
【００５６】
はんだの広がり率はＴＧ法による質量％が0％になる温度とも関係がある。図１０にはんだ広がり率とＴＧ法による測定（窒素ガス雰囲気流量200ml/min、温度上昇率10℃/minの条件）で質量％が0％になる温度（蒸発温度）との関係を示す。図１０より、はんだが濡れ広がるためには、(-OH)水酸基を１分子中に２個以上有し、かつ、蒸発温度が185℃より大きい物質を選択すればよいことが理解される。尚、図１０中の番号に対応した材料名と、それぞれのはんだ広がり率及びＴＧ法による180℃における質量％データ及び質量％＝0％における温度のデータの詳細は、前述の図５に示すものである。
【００５７】
また、図５及び図１０に示される材料のうち、代表として1,2,6-ヘキサントリオール（図中の番号24）、テトラエチレングリコール（図中の番号18）、トリメチロールプロパン（図中の番号33）、トリメチロールエタン（図中の番号32）、グリセリン（図中の番号30）のＴＧ法による質量％の変化をそれぞれ図１１、図１２、図１３、図１４、図１５に示す。それぞれの図中において、特性線TGはＴＧ法による質量％を、特性線DTGは特性線TGの変化率をそれぞれ示す。また、参考までにそれぞれの図中に吸熱量を表す特性線DTAを併記した。図１１〜図１５に示されるように、温度が上昇するにつれてTG％は減少し、ついには0％になり、蒸発し尽くしてしまう。このときの温度を蒸発温度として各材料のデータを収集し、そのデータに基づいて図５を得、この図５を基に図１０を得た。本願発明者らは、図５に示したデータの他にも多数のデータを取得しており、それらデータの一覧は図１６に示す。
【００５８】
図１７、図１８は、前述の観点から、はんだ付においてはんだ広がり率が大きく、はんだ付が良好であると確認した有機物質を、図４に示した有機物質を含めて示した。尚、図１７は蒸留している場合に本発明の特性を単一物質で得ることのできる物質の一覧で、図１８は蒸留していない場合にも本発明の特性を単一物質で得ることのできる物質の一覧である。また図１７、図１８中の項目のうち「ＴＧでの残渣の有無」とは、ＴＧ特性で0％になるか否かを示す。また「180℃での蒸気圧」は文献値を示し、文献にないものについては括弧付で推定値を示してある。
【００５９】
図１７に示した市販の有機物質のうち、1,2,4-ブタントリオール、3-メチルペンタン-1,3,5-トリオールのように、微量の残渣がＴＧ特性で残るものが示してあるが、これを蒸留して用いた場合には残渣がほとんど認められず、支障がないことを確認している。さらに、ここに示した有機物質のうち、お互いに反応し合わないものを混合して使用しても差し支えない。それは、個々の有機物質がそれぞれフラックスとして働く場合に、それぞれの蒸気圧もしくはＴＧ特性の違いから、はんだ溶融時にフラックスの役割を時間的或いは温度的にずれた状態で十分に発揮する場合もあるためである。
【００６０】
このほか、図１７及び図１８に示さなかった有機物質でも、本発明の特性を具備する材料は数多くあり、いずれもフラックスやペースト用フラックスとして利用可能である。従って残渣がなくて後洗浄の不要なはんだ付実装方法を数多く提供することができる。特にカルボニル基含有有機物やハロゲン化合物含有有機物という従来用いられていた有機物質を全く含まなくても、フラックスやペースト用フラックスして有効であることは非常に応用範囲が広げられることを意味する。なお、図１９に、本発明に該当しなかった有機物質を示した。図４において、はんだ広がり率が0％（最下の横軸）に示してある物質である。これらははんだ付が不可であることを本願発明者らは確認している。
【００６１】
ところで、フラックスとして利用可能な有機材料を分類する際の条件、即ちＴＧ法の条件は、対象物質をフラックスとして特定するための条件であって、必ずしも実際の工程で実施する条件ではない。実際の工程では、リフロ炉の昇温のあり方や途中で昇温特性を変化させるなど様々であり、従って特定した有機物質は実際の使用条件に合わせたものを用いるようにすればよい。今回ＴＧ法で測定した条件は、次の環境（４ゾーンある窒素リフロ炉において、昇温速度約90℃／分、160〜170℃で約1分保持する温度プロファイルにてリフロする）とほぼ同一環境であることを、材料の蒸発量を観察することで本願発明者らは確認している。
【００６２】
また上記の説明では、はんだとして共晶はんだ（Sn約63％Pb残部）で、融点が約180℃のものを用いたが、固相線温度が約180℃であるはんだ組成（例えばSnが約18〜97.5％Pb残部）であっても同様な条件ではんだ付できることを本願発明者らは確認している。上記のはんだは、Sn-Pb系（含むAg,In,Cu,Bi,Sbなどの添加物）で示したが、これ以外のはんだ、例えばBi系、In系の低温はんだでは、融点が130℃、139℃、165℃であるはんだを用いてはんだボール試験を試みている。これら材料は、それぞれの融点では還元力が発揮されず、約170℃で濡れはじめた。このことは、これら材料の代表例が165〜170℃以上でないと酸化膜を除去しきれないという事実からも明らかである(後述の図２７参照）。従って、はんだ付用フラックスの条件としては、170℃以上のはんだ融点におけるＴＧ法による質量％が18％以上かつ(-OH)水酸基が１分子内に２個以上かつはんだ付時に液化するもの、ＴＧ法による質量％が0％となる温度（蒸発温度）が170℃以上かつはんだ融点以上かつ(-OH)水酸基が１分子内に２個以上、という条件で十分である。
【００６３】
さらに、高温はんだであるSn10％Pb残部で、約5gのテトラエチレングリコールにエリトリトール約10gを溶かしたものを用いても、第一実施例と同様、はんだ付ができることが確認されている。なお、基板電極としては、はんだ,Sn,Cu,Ag,Ni,Au,Pt,Pd、またはこれらの合金、または厚膜導体、の少なくとも１種類よりなる電極であって、通常利用されている電極材料であれば、ほとんど適用できる。
【００６４】
（第二実施例）
はんだの供給方法として、第一実施例でははんだめっきを用いたが、はんだペレット（はんだ箔）７を形成して特定したフラックス６と共に塗布しておく手法でもはんだ付の効果は同様であることを本願発明者らは確認している（図１（ｂ）参照）。具体例の一つとして、チップ部品２を搭載するランド（基板電極）３に予め溶剤６としてテトラチレングリコール(100%)をディスペンサで塗布する。次にランド３とほぼ同等の大きさの箔状のはんだ（ペレット）７を溶剤６上に置き、その上にチップ部品２を搭載する。フリップチップＩＣ１に関しては、フリップチップＩＣ１に予めはんだバンプ５が形成されているため、はんだ箔を置く必要はない。このように実装した基板４をリフロ炉に通してはんだ付する。
【００６５】
なお上記の塗布方法をディスペンサで実施しているが、印刷でも良い。また、ランド３のみの塗布でも、基板４全体の塗布でも、リフロ後には完全に蒸発することを本願発明者らは確認している。塗布の順番に関しても、はんだ箔を置いた後、フラックスを塗布する工程をとっても良い。リフロ環境は、Airでも不活性雰囲気でもよく、炉中はんだ付でも熱板上でのリフロでもよい。尚、本実施例では、フラックスとしてテトラエチレングリコールを例に説明したが、第一実施例に示した図１７、図１８に示されるような他の材料をフラックスとして用いても、本実施例のはんだ付に適用できることを本願発明者らは確認している。
【００６６】
（第三実施例）
次に、はんだペースト８を用いる場合を説明する（図１（ｃ）参照）。はんだペースト８は、はんだ粉に溶剤をペーストとして混合させたもので、はんだ付領域にクリーム状のはんだペーストを塗布して用いるものである。はんだ粉ははんだ表面積を大きくするので、はんだが溶けた際に、より大きな還元力を必要とする。従って、本発明の有機材料をはんだペースト８の溶剤として用いる場合、(-OH)水酸基３個あることが条件となる。しかもこの時、液体性を有していることが必要である。またペーストの場合、半練り状態を得るためには、はんだに対して約10wt%程度で溶剤を含有させる必要がある。即ち、前記各実施例と比較すると、フラックスとして働く溶剤量が少なく、同じ温度プロファイルでも早く蒸発してしまう場合がある。そのため、大きな還元力を持っていても該溶剤がはんだ付時に存在していないと意味がなく、従って蒸気圧が小さいものがペーストとして適している。実際、ＴＧ法による質量％が約82％で、180℃における蒸気圧がほぼ20mmHgのグリセリン単体ではぺーストとしては有効ではなかった。
【００６７】
ペーストとして現実に良好な結果が得られたものを以下に示す。例えば25〜40μｍのSn62%Ag2%Pb残部（JISH62Ag2）のはんだ粉約100gに、溶剤の一例として多価アルコール類である1,2,6-ヘキサントリオールを約9wt%(9g)を入れ、十分混練させる。この溶剤は室温で2584cpsと高粘度であるため、粘度調整しなくても、メタルマスク及びメッシュマスクでの印刷が可能なペーストができる。このはんだペーストをメタルマスク及びメッシュマスクにて基板４に印刷し、その後チップ部品２及びフリップチップＩＣ１を実装させ、その状態でリフロ炉に通してはんだ付する。
【００６８】
（第四実施例）
別のはんだペーストの具体例として、常温で固体であるトリメチロールプロパン（別名1,1,1-トリスプロパンまたは1,1,1-ヒドロキシメチルプロパン）約12.3gを、乳鉢を用いて十分粉砕し、これを溶剤として用いるテトラエチレングリコール約6.2gに溶かし、十分攪拌するとゲル状になる。これに25〜40μｍのSn62%Ag2%Pb残部のはんだ粉138.9gに入れ、十分混練させる。これをはんだペーストとして、第三実施例と同様に印刷工程を経てリフロ炉ではんだ付を実施する。この例では、２つの特定有機物質を混合して、還元性と液体性（濡れ性）を分担させ、使いやすい状態にして用いるケースである。
【００６９】
はんだペーストとして、より好ましいはんだ濡れを実験で確認した組み合わせとして以下のようなものがあげられる。１．1,2,6-ヘキサトリオール単体。２．トリエタノールアミン単体。３．テトラエチレングリコールとトリメチロールプロパンの混合系。４．ジエタノールアミン類とテトラエチレングリコール、1,2,6-ヘキサトリオールグリセリンの混合系。５．トリエタノールアミンを微量以上添加（0.045%以上100%まで）した、図１７及び図１８に示す他の溶剤との混合系。６．1,2,6-ヘキサトリオールとトリメチロールプロパンの混合系。７．トリメチロールプロパンと水とテトラエチレングリコールの混合系。これら１．〜７．はいずれも、はんだ粉に対して約8〜12wt%で通常市販されているはんだペーストと同程度の粘度のペースト状態となる（ただし一方が固体であるサンプルは、溶解度にもよるが、はんだ以外の成分が約8〜14wt%でペースト状となる)。
【００７０】
第三実施例及び第四実施例に示したペーストの例では、残渣が発生しないという効果に加え、はんだボールの発生が抑制されることも判明した。これは、本案の構成材料が樹脂を全く含まない構成であるため、温度上昇のダレにより遠くに取り残されたはんだボールが、はんだ溶融時に障害なく吸収され、はんだボールとしてはんだ付後に残らないからである。このことは、本案と市販ペーストを高温顕微鏡下で観察比較することで判明した。
【００７１】
（第五実施例）
本願発明者らのグループは既に特開昭64-5039号公報でフラックスを用いた突起電極製造方法を示してあるが、この場合にも本発明の特定した有機物質を適用できる。例えば、図２０に示す模式的な構造断面図のように、転写用基板８１側にはんだめっきにて、フリップチップＩＣ８４の電極８３と同配置に、200μｍピッチにてランド部分８２を形成しておく。ＩＣ８４側はAl配線電極上に、パッシベーション膜形成後にバリア電極としてチタン(Ti)/銅(Cu)を連続蒸着し、その後銅(Cu)電極８３をメッキ形成したフリップチップＩＣ８４を用いる。このフリップチップＩＣ８４を、専用のチップマウンタ８５で吸着し、例えば溶剤としてテトラエチレングリコールを約30μｍ厚のトレーで転写した後、認識装置にて治具内にて位置合わせして転写用基板８１側に移動配置させる。ＩＣチップ８４側を約240℃まで加熱しながら、転写用基板８１側のはんだに降下接触させて転写を行う。このように転写したはんだ電極８３は、溶剤が蒸発してしまい、無洗浄、無残渣のはんだ転写が可能である。
【００７２】
（第六実施例）
前記の各実施例をもとに、車載用ＨＩＣ基板に適用した場合を示す。フリップチップＩＣ及びチップ部品を、銅(Cu)導体で形成された、最小100μｍ幅の電極間距離をもつＨＩＣ用セラミック基板上に搭載する例を示す。例えば、前述実施例のフラックスまたはペーストを電極部に塗布または印刷する。これにチップ部品及びフリップチップＩＣを専用マウンタで搭載する。その後、窒素炉を用いてリフロする。リフロは、約160℃近傍で１分間保持し、ピーク温度が約235℃である温度プロファイルパターンを使用する。昇温速度は約60℃／分であるようにする。
【００７３】
この様にしてはんだ付された後、ワイヤボンディング実装を行う。このとき、洗浄無しでもボンディング接合性は従来の洗浄品と遜色なく、引っ張り強度が確保されていることが判っている。またこの様にして作られたものはリーク等がなく、従来の洗浄品と、品質上、同等の特性を示すことを本願発明者らは確認している。さらに、このはんだ付部近傍には、目視では全く残渣が無く、顕微ＦＴ−ＩＲ(Fourier Transformation-Infrared)分析でも有機物とみられるピークがない（即ちフラックス成分が無い）ことを本願発明者らは確認している。
【００７４】
（第七実施例）
今まで示したフラックス成分は、有機酸・ハロゲン化合物を含有しない構成であった。このフラックス成分に、約240℃でＴＧ法による質量％が0％となるような有機酸を微量添加した例を示す。有機酸は、酸化金属と反応して塩を生成するため、完全に無残渣にはならないが、ＴＧ法による質量％が0％であれば有機酸そのものは蒸発または熱分解するため、微量の残渣ではんだ付可能である。そこで、今までに示してきた実施例で構成されるフラックス材料に、熱分解・蒸発する有機酸等を添加して使用するものである。
【００７５】
例えば、前述の図１７、図１８に示すフラックス構成材料に、ＴＧ法による分析より200℃でほとんど蒸発してしまうモノカルボン酸であるカプリン酸（CH3-(CH2)8-COOH : 別名デカン酸）をフラックス中に約１wt％添加したものを同様なリフロ工程ではんだ付を行う。この様にして添加されたフラックスは濡れ性をさらに向上させ、特にペーストにした例において顕著に良好な濡れを示すことが判明した。
【００７６】
この様に本発明と遜色なく本発明のフラックスに添加できる物質は、最低でもＴＧ法による測定でピーク温度前後での質量％が0％になるような物質を用いなければならない。乳酸やオレイン酸等のカルボン酸では、ＴＧ法による質量％は0％にはならず、数十μｇ〜数ｍｇも残渣として残ってしまい、使用できないことも本願発明者らは確認している。尚、上記に示したカルボン酸以外に、アジピン酸などの240℃前後でＴＧ法による質量％が0％となる材料でも有効であることを本願発明者らは確認した。
【００７７】
（第八実施例）
以上の説明はすべてリフロはんだ付工程で説明しているが、フロー工程でもはんだ付工程として同様であり、フラックスの効果は同様である。フロー工程にて回路部品３１〜３３を基板３４の基板配線３５にはんだ付する様子を、図２１に示す。フロー工程として、例えば噴流はんだ付によるはんだ付の例を示す。シュリンク型のＩＣや、基板３４の裏面に接着剤で固定されたチップ部品等の回路部品３１〜３３を基板３４に仮実装した後（図２１（ａ）参照）、プリント基板３４の裏面よりフラックス（ここでは図１７、図１８に示される材料のうち例えばグリセリン）を全面塗布する。その基板３４を約150℃で加熱するプリヒート工程を経て、噴流はんだ槽を通し、約240℃で溶融したはんだに接触させ、ファンにて乾燥させる過程をとる。このようにフローはんだ付により、回路部品３１〜３３の各接続端子３１ａ〜３３ａと、基板配線３５とがはんだ３６により電気的に接続された基板３４（図２１（ｂ）参照）においてもフラックスの残渣はほとんどなく、リフロ工程で示したのと同様な役割（還元作用、濡れ向上）を果たしている。
【００７８】
（第九実施例）
25〜40μｍのSn62%Ag2%Pb残部のはんだ粉約200gに、樹脂成分として例えばロジン約8gと1,2,6-ヘキサントリオール約15gを混合し、十分に混練してペースト状にする。このペーストを用いて、第三実施例と同様な方法でプリント基板に印刷する。このようにしてはんだ付した製品は、残渣として樹脂成分のみが若干残るものの、それ以外の成分は蒸発分解し、信頼性が良好なはんだ付が可能となる。つまり、市販ペーストの活性剤及び溶剤の代わりに本案の材料を採用することで、信頼性において市販低残渣フラックスを凌駕するはんだ付が可能となる。また、はんだ付性においても、樹脂を用いない場合と比較して良好な結果が得られた。本実施例では、樹脂としてロジンを用いたが、ロジン以外にアクリル系樹脂を用いても同様な結果が得られた。また、樹脂以外の成分として、1,2,6-ヘキサントリオールを用いたが、テトラエチレングリコールとブチルカルビトールまたはα−テルピネオールなどのロジンを溶かす溶剤を混合したもので代用してもよい。
【００７９】
（第十実施例）
例えば、瑪瑙鉢で十分に粉砕したトリメチロールプロパン約12.5gをテトラエチレングリコール約15.3gに若干温度を加えながら溶かし込む。トリメチロールプロパンは完全には溶けきらないが、このままでも十分に塗布できる。この溶剤を用いて予めSn60%Pb残部はんだを供給した基板の上に塗布し、その上からチップ部品及び400μｍピッチSn40%Pb残部バンプを有したフリップチップＩＣを実装する。この後、不活性雰囲気のベルトリフロ炉を用いてリフロする。ピーク温度を約240℃とした通常プロファイル（図２参照）において、はんだ付後は溶剤は全て蒸発し、残渣として全く残らないことをＳＥＭ(Scanning Electron Microscopy:走査型電子顕微鏡)観察及びＦＴ−ＩＲ分析で本願発明者らは確認している。
【００８０】
２価のアルコールであるテトラエチレングリコールは、それ自身は常温でそれほど粘性が高くないが、常温で固体でトリメチロールプロパンを加えていくと粘性が増し、チキソトロピー性が得られ、より部品の保持性がよくなる。このように、常温で固体である多価アルコールは、チキソ剤としても有効であることがわかった。常温で固体である多価アルコールは、上記材料以外にトリメチロールエタン、1,2,3-ヘキサントリオール等があり、これらの材料もチキソ剤として有効であることがわかった。溶剤と固体の配合比は、本実施例において、約１：１であるが、トリメチロールプロパン量をもっと多くしても同様な接合が可能である。また、第二実施例に示したようにテトラエチレングリコール単体でも有効であるが、トリメチロールプロパンを混合した方がより還元力が強く、より確実にはんだ付できる。
【００８１】
（第十一実施例）
瑪瑙鉢で十分に粉砕されたトリメチロールエタン約12.6gをテトラエチレングリコール約9.7gに溶かす。このトリメチロールエタンは完全には溶けきらないが、乳白色のゲル状の液体となる。これに、25〜40μｍのSn60%Pb残部共晶はんだ粉を、スパーテル（攪拌用の金属製へら）を用いて混ぜ合わせた後、混練機を使って十分に混ぜ合わせる。混練機には、（株）ジャパンユニックス製の自公転型のものを使用して約30分間混練を行った。このようにして作られたものは、ペースト状となり、印刷可能レベルにある。このペーストを用いて絶縁抵抗測定用のセラミック基板に印刷する。この基板は、100,200,300μｍピッチでCu厚膜で形成された対向電極があり、リフロの後に絶縁抵抗を測定できるものである。リフロは、窒素雰囲気のベルトリフロ炉を用いて行った。トリメチロールエタンは、融点が200℃であるが、ＴＧ法によると200℃以前の約150℃から昇華が顕著になり、はんだが溶融する以前に還元力を発揮し、良好な濡れ性を示した。その後、ＰＣＢＴ(Pressure Cooker Bias Test)を行った。条件は、温度121℃、湿度85%、対向電極への印加電圧24Vという厳しい試験条件で約120時間行った。
【００８２】
上記材料の他に、1,2,6-ヘキサントリオール、トリエタノールアミン及びトリメチロールプロパンを各々テトラエチレングリコールに混合した混合ペーストを用いて同様の試験を行った。また、ペースト以外のはんだ付方法として、予めディップ等により基板電極側にはんだを供給後、十分に洗浄し、1,2,6-ヘキサントリオール等の同材料を塗布し、リフロしたサンプルについてもＰＣＢＴを行った。その結果をペーストについては図２２に、フラックスについては図２３にそれぞれ示す。このような、厳しい試験において、初期の状態とほとんど変わらないものは、トリメチロールプロパンペースト、トリメチロールエタンペースト及びペーストはんだ付以外のフラックスであり、これら材料及びはんだ付方法は、特に車載等の厳しい環境下で使用する際に好適であるといえる。特に、ペーストにおいては、トリメチロールプロパンとトリメチロールエタン以外のものでは、絶縁抵抗の低下が見られた。この原因は、材料構造に起因している。即ち、第一にアミン基を含有しない材料であること、第二に近接しあう(-OH)水酸基を分子内に含有しないこと、この２つの条件を満たす材料がより信頼性の高いはんだ付を提供することになる。
【００８３】
1,2,6-ヘキサントリオールの構造式、トリメチロールプロパンの構造式及びトリメチロールエタンの構造式をそれぞれ図２４に示す。1,2,6-ヘキサントリオールには近接しあう(-OH)水酸基が存在するが（図２４（ａ）参照）、トリメチロールプロパン或いはトリメチロールエタンには近接しあう(-OH)水酸基がなく、(-OH)水酸基同士の間には少なくとも炭素が３個介在している（図２４（ｂ）、（ｃ）参照）。構造上、近接しあう(-OH)水酸基が存在すると、溶剤自身の酸化がより進行しやすく、その酸化した部位でアルコール基がカルボニル基になり、Sn塩等を形成し、信頼性を低下させる要因になる。このことはＭＳ(Mass Spectrometry: 質量分析法)によるスペクトルのフラグメントイオンからも容易に想像できる。即ち、1,2,6-ヘキサントリオールのＭＳによるスペクトルのピークからは近接しあう(-OH)水酸基に起因すると推定される比較的強いカルボニルまたはアルデヒドのフラグメントピークがあるのに対して、トリメチロールプロパン或いはトリメチロールエタンには強くは見られない。つまり、1,2,6-ヘキサントリオールの方がより分子内での酸化が起きやすく、ペーストのようにSnの酸化物（Snイオン）と触れ合う機会が多いペーストにおいて、極微量に金属塩を生成してしまうため、厳しい信頼性試験において、低下が見られたのである。
【００８４】
一方、トリメチロールプロパンに似た構造を有する材料に、トリエタノールアミンがある。この材料は、アミン基が存在するため、濡れ性は非常に良好となるが、1,2,6-ヘキサントリオールと同様に酸化が起きやすくなる方向に作用し、信頼性の面で1,2,6-ヘキサントリオールと同様な結果となった。
【００８５】
（第十二実施例）
25〜40μｍのSn62%Ag2%Pb残部のはんだ粉約200gに、テトラエチレングリコール約9.7gに約24.6gのトリメチロールプロパンを加え、スパーテルにて混合し、その後自公転式の混練機にて十分に混練する。このペーストを用いて、第三実施例と同様な方法で印刷塗布した後、窒素雰囲気炉にてリフロする。この時のリフロプロファイルを図２５に示す。図２５に示されるように、165℃近傍で１分間保持するプロファイルとし、その他の昇温スピードは、約90℃／分とした。このように約170℃で保持する時間を設けることで、より良好なはんだ付性を得ることができた。保持する温度は、トリメチロールプロパンが電極材料に対して還元力を示し始める温度（図２７参照）に基づいて決定できる。
【００８６】
図２６は、酸化膜除去能力の測定方法のフローを示し、酸化Cuまたは酸化Sn基板に材料を塗布し、その後リフロしたサンプルをＸＰＳ(X-ray Photoelectron Spectroscopy:X線電子分光法)を用いて酸化膜厚を測定するようにした方法を示したものである。図２６に示される方法を用いて、トリメチロールプロパン及びトリメチロールエタンを酸化Cu基板上に塗布した場合の測定結果が図２７である。図２７によると、トリメチロールプロパンの場合、約160℃から還元反応が起き、175℃で完全に除去できている。このため、約170℃での温度保持が効果的である。本願発明者らは、トリメチロールエタンペーストにおいても、同様の還元能力を調査しており、約165℃の保持でも良好な濡れ性を示すことがわかった。一方、トリメチロールプロパンペーストにおいて、約165℃保持プロファイルでは、約170℃保持プロファイルほどの濡れ性が得られなかった。このように、酸化金属上に塗布された材料を還元領域で保持するプロファイルは、濡れ性を確保する上で重要な工程であり、材料毎に保持温度が異なることがわかった。
【００８７】
また、図２８に示すように、本願発明者らは、Cu基板の酸化膜厚除去能力だけでなく、Snに対しても酸化膜厚除去能力を各種材料について調査している。尚、本実施例では図２５の温度プロファイルでリフロを行ったが、保持時間を特に設けなくてもはんだ付可能である。また、保持時間については、約１０秒の保持で良好な効力を発揮し、保持しない場合に比較して良い濡れ性を示した。保持時間としては、約１０秒〜５分、さらに望ましくは約１〜２分が良い。また昇温速度に関しては、ＴＧ法による質量％の変化のデータが10℃/minで測定されたデータであるため、少なくとも実際の昇温速度の平均が10℃/min以上であることが望ましい。特に、蒸発しはじめる温度から、平均して10℃/min以上で昇温するのが望ましい。例えば、共晶はんだの場合、各材料のＴＧ特性のデータ（図１１〜図１５）から、約170℃から著しく蒸発しはじめるため、リフロの温度プロファイルを保持温度から昇温する際、その昇温速度が遅いとはんだ溶融前に溶剤が蒸発してしまい、はんだ溶融時にはんだの表面張力を低下させる作用が期待できなくなる。従って、少なくとも溶剤の蒸発が激しくなる温度以上では、昇温速度を規定する必要がある。逆に、それ以下の温度においては、溶剤材料の蒸発がほとんどないため、昇温速度を特に規定する必要はない。
【００８８】
還元能力をはかる尺度として、１分子中の(-OH)水酸基の個数以外に分子内に占める(-OH)水酸基の割合が考えられる。図２９に、(-OH)水酸基／分子量×100(%)と、除去できた酸化膜厚量との関係を示す。図２９から(-OH)水酸基／分子量×100の値が約17.5%を越えた材料から自然酸化膜を除去し得る還元能力（約1〜2nm）があることがわかる。また、分子内に占める(-OH)水酸基の割合が大きくなるに従って、還元能力も増していることも判明した。この図より、ペーストで必要な還元能力（(-OH)水酸基3個以上)は、(-OH)水酸基／分子量×100の値が約38%以上であることがわかる。
【００８９】
（第十三実施例）
市販（和光純薬製）の1,2,6-ヘキサントリオールをロータリポンプの減圧下において蒸留を行う。約5mmHgの圧力下で約180〜190℃で蒸留できるが、高温成分（酸化物）などの不純物のみを取り除くことが目的であるため、精密蒸留でなくとも有効である。1,2,6-ヘキサントリオールは市販品では若干黄色を呈しているが、蒸留後は無色透明を呈する。この材料を300,150,75,50μｍピッチのCu厚膜を対向配線し、絶縁抵抗を測定できる評価用基板上に上記の蒸留した1,2,6-ヘキサントリオール及び蒸留していない1,2,6-ヘキサントリオールを塗布した後、窒素雰囲気炉でリフロした。各材料の蒸留処理の有無による初期の絶縁抵抗を比較した結果を図３０に示す。図３０より、蒸留しない材料の絶縁抵抗値は、バラツキが顕著であり、絶縁抵抗も低めの値となっていることがわかる。一方、エタノールのような高沸点でないアルコールは、市販の通常の純度のものでもバラツキがなく、蒸留しなくても使用できるレベルにあることがわかった。
【００９０】
1,2,6-ヘキサントリオール以外の材料として、テトラエチレングリコールやグリセリンについても蒸留を行い、絶縁抵抗を測定した。一方、トリメチロールプロパンとトリメチロールエタンは、常温で固体であるため、再結晶法により純度を向上させようと試みたが、あまり効果が得られなかった。そこで、常温液体の材料と同様に強制蒸留することで、他の材料並の効果が得られることがわかった。強制蒸留は、減圧下において、通常液体を蒸留する蒸留器（ガラス器具）を使い、リービッヒ管（冷却部）を取り除いて使用し、ガラスの内側に付着した材料を掻き取る方法で行った。トリメチロールエタンの場合、融点以前に昇華するため、昇華して採取した材料を使っても同様な効果があることがわかった。また、トリメチロールプロパンは、融点が58℃であるため、器具をドライヤ等で熱しながら蒸留すれば、液体のまま簡単に採取できる。
【００９１】
（第十四実施例）
例えば、図３１に示されるように250μｍピッチでCu導体１３により形成された配線パターン上に、特定有機物１８として蒸留した1,2,4-ブタントリオールを薄く綿棒等で塗布する。この配線上にはんだバンプ１５が250μｍピッチで形成されたフリップチップＩＣ１１(224個のバンプが形成)を高精度マウンタを用いて実装する。このフリップチップＩＣ１１の電極１５は、Cuバンプの上にSn71%Pb残部のはんだを形成させたものである。実装後、窒素雰囲気炉にてピーク温度を約240℃でリフロした。これにより、Cu導体１３側にははんだがなく、かつ、250μｍという微細ピッチにおいても良好にはんだ付できることがわかった。リフロピーク温度を約10〜20℃上げて、塗布材料を1,2,6-ヘキサントリオールやペンタエチレングリコールにすることで、上記ＩＣ電極材料の他に、約Sn100%やAgSn共晶はんだの組成でも良好なはんだ付が行える。
【００９２】
1,2,6-ヘキサントリオールのような粘性の強い多価アルコール材料は、基板に対して濡れ性が悪く(はじく)、ドライバＩＣのような約15〜20mmの巨大なチップに対しては、塗布の仕方によっては接合不良箇所が発生する場合がある。そこで、次の手法ではんだ付することで良好なはんだ付が可能である。基板に対する濡れ性の悪い溶剤として1,2,6-ヘキサントリオールを、基板に対する濡れ性の良い溶剤としてテトラエチレングリコールを用い、それぞれの配合比を１０：１（質量比）として混合液を作製する。この混合液は、1,2,6-ヘキサントリオールと比較して、基板に対する表面張力が低くなるため、基板に薄く均一に塗布可能となる。その後フリップチップＩＣをマウンタにて搭載し、窒素中にてリフロを行う。また、これらの混合液はディップ用のフラックスとしても有効であることを本願発明者らは確認している。
【００９３】
基板に対して濡れ性の悪い溶剤として、1,2,4-ブタントリオール、3-メチルペンタン-1,3,5-トリオール、グリセリン等があり、一方、基板に対する濡れ性の良い溶剤として1,5-ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジエチレングリコール、3-メチル-1,5−ペンタンジオールなどがある。これらの溶剤を、所望の配合比で混合したものは、基板に対する濡れ性が良くなり、溶剤を薄く均一に塗布することができ、結果としてはんだ付性を向上できる。
【００９４】
（第十五実施例）
AgまたはCu系厚膜で形成された配線を有するセラミック基板において、図１７、１８に示される材料のうち例えば、1,2,6-ヘキサントリオールをフラックス材として少なくともその配線上に塗布する。図３２に示すように、この基板４４をSn62%Ag2%Pb残部の組成から成り約235℃に保持された溶融はんだ４５の入ったはんだ浴槽４７に垂直に浸漬させる。約2秒間浸漬した後、液面に対して約45度の角度で引き上げると、基板４４の表面に若干量の材料が残っている。この状態で基板４４を再びはんだ浴槽４７中に垂直に約3秒間浸漬させ、液面に対して約45度の角度でゆっくりと引き上げる。このようにしてディップされた基板４４は、材料の塗布の量によっては、ほとんどフラックス材が残存することなく、ランド部の形状や大きさに関わらず良好にはんだ付できる。仮に、残存したとしてもその量は微小で炭化していないため、エタノール等で除去可能であり、或いは、その後の部品実装リフロ後に蒸発し、最終的には残渣として残らない。この基板４４を用いて、第一実施例で示した方法で部品実装を行うことにより、全ての工程において無洗浄が可能である。
【００９５】
尚、本実施例では、基板配線材料に厚膜を用いた構成としたが、本願発明者らは基板配線材料にはんだ付可能なめっき金属で構成しても可能であることを確認している。また、上記説明では、材料を基板４４側に塗布しているが、材料を直接はんだ浴槽４７の上面に供給し、そこに基板４４をディップするような方法でも同様にはんだ付が可能であることを本願発明者らは確認している。
【００９６】
（第十六実施例）
AgまたはCu系厚膜で形成された配線を有するセラミック基板を、100％の1,5-ペンタンジオール（(-OH)水酸基数が２個、蒸発温度（質量％＝0％の温度）が190.8℃）中に液面に垂直に浸漬する。約5秒間浸漬した後、液から垂直に引き上げる。そして、約30秒間垂直のまま保持し、この基板をSn62%Ag2%Pb残部の組成から成る約235℃に保持されたはんだ浴槽にゆっくりと垂直に浸漬させる。約2秒間はんだ浴槽中で保持した後垂直に引き上げると、基板表面に若干量の1,5-ペンタンジオールが残っているが、基板は加熱されているため、約数十秒で1,5-ペンタンジオールは完全に蒸発してしまう。
【００９７】
このようにしてディップされた基板は、表面に全く溶剤を残すことなく、ランド部の大きさ、形状に関わらず良好にはんだ付できる。ＴＧ法による蒸発温度が190℃より低いプロピレングリコール（蒸発温度＝約150℃）を用いたディップでは、浸漬後引き上げる時に既に溶剤は蒸発してしまっており、はんだカスが大量に基板に付着する。一方、ＴＧ法による蒸発温度が190℃より高いグリセリン（蒸発温度＝約230℃）では、良好なはんだ付は可能であるが、１回のディップでは蒸発しきらなかった溶剤が残ってしまう。このことから、約235℃に保持されたはんだ浴槽においては、(-OH)水酸基を２個以上有し、蒸発温度が約190℃の材料は、１回のディップではんだ付が可能で、且つ蒸発し尽くせる材料であると言える。
【００９８】
蒸発温度が190℃以上の材料であっても、ディップ後に乾燥工程を加えることで、上記材料と同様に無洗浄ディップはんだ付が可能である。このようにしてディップされた基板を用いて、第一実施例に示した方法で部品の実装を行うことにより、全ての工程において無洗浄化が可能である。尚、本願発明者らは、1,5-ペンタンジオールと同等のＴＧ特性を有する材料として、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ジエチレングリコールなどでも1,5-ペンタンジオールと同様な結果が得られることを確認している。また、本実施例では、基板にセラミック基板を用いているが、プリント基板でも同様なディップが可能であることも本願発明者らは確認している。
【００９９】
（第十七実施例）
次に、各々単独では濡れ性を示さない溶剤同士を混合することで、濡れ性を示すようになる例を以下に示す。例えば、n-ドデカノールと、オコチレングリコールの混合系である。これら材料は、いずれも単独では濡れ性を示さない材料である。即ち、n-ドデカノールは、(-OH)水酸基が1個であるため還元力に乏しいが、質量％が0％になる温度は190℃であるため、はんだ溶融時には表面張力を低下させる効力を発揮する。一方、オクチレングリコールは、質量％が0％になる温度が180℃であるため、はんだ溶融時には表面張力を低下させる作用に乏しいが、(-OH)水酸基を2個持ち合わせているため、還元力は十分である。このように、両者の欠点を補うような材料の混合系をフラックスとしてもよい。実際に、n-ドデカノール約10gとオクチレングリコール約20ｇを十分混合させた材料を作成し、この混合材料を用いて第一実施例に示す方法で部品実装を行ったところ、確実にはんだ付することができた。材料としては、上記のn-ドデカノールの代わりに、(-OH)水酸基を含まないアルカン（n-ヘキサデカン）で代用しても、はんだ付可能であった。
【０１００】
上記に示されるように、本発明によれば、少なくとも(-OH)水酸基を１分子に２個以上含有するはんだ付用フラックスのうち、ＴＧ法による測定で、所定の条件下で、170℃以上のはんだ融点における質量％が18％以上となる物質を少なくとも１種類含有したはんだ付用フラックスを用いることにより、はんだの濡れ性及び広がり性が良好で、残渣のないはんだ付を行うことができる。また、少なくとも(-OH)水酸基を１分子に２個以上含有するはんだ付用フラックスのうち、ＴＧ法による測定で、所定の条件下で質量％が0％になる温度がはんだの融点（固相線温度）以上かつ170℃以上となる物質を、少なくとも１種類含有したはんだ付用フラックスを用いることによっても、はんだの濡れ性及び広がり性が良好で、残渣のないはんだ付を行うことができる。このはんだ付用フラックスを用いてディップ法によるはんだ付を行っても有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  リフロによるはんだ付の様子を示す模式的な構成断面図。
【図２】  リフロ時の温度プロファイルを示した模式図。
【図３】  はんだ濡れの状態を示す説明図。
【図４】  有機物質のはんだ濡れ広がり率と180℃におけるＴＧ法による質量％との関係を示した関係図。
【図５】  図４中の番号と材料との対応を示した対応図。
【図６】  はんだ広がり率の定義を示す説明図。
【図７】  オクチレングリコール及びジエチレングリコールにおけるサーマルグラビメトリの特性図。
【図８】  (-OH)水酸基を２個有した材料のうち沸点がほぼ同一材料の蒸発温度と濡れ性との関係を示した説明図。
【図９】  沸点がほぼ同一材料における蒸発温度、(-OH)水酸基の個数、はんだ広がり率等の特性を示した説明図。
【図１０】  有機物質のはんだ濡れ広がり率とＴＧ法による質量％が0％の時の温度（蒸発温度）との関係を示した関係図。
【図１１】  1,2,6-ヘキサントリオールにおけるサーマルグラビメトリの特性図。
【図１２】  テトラエチレングリコールにおけるサーマルグラビメトリの特性図。
【図１３】  トリメチロールプロパンにおけるサーマルグラビメトリの特性図。
【図１４】  トリメチロールエタンにおけるサーマルグラビメトリの特性図。
【図１５】  グリセリンにおけるサーマルグラビメトリの特性図。
【図１６】  有機物質のはんだ濡れ広がり率と180℃におけるＴＧ法による質量％及びＴＧ法による質量％が0％の時の温度（蒸発温度）との関係を示した説明図。
【図１７】  本発明の特性を単一物質で具備する物質の一覧図（蒸留している場合）。
【図１８】  本発明の特性を単一物質で具備する物質の一覧図（蒸留していない場合）。
【図１９】  本発明の特性を単一物質で具備しない物質の一例を示す一覧図。
【図２０】  第五実施例の構成を示す模式的な断面構成図。
【図２１】  フローによるはんだ付の様子を示す模式的な構成断面図。
【図２２】  ペーストのＰＣＢＴ試験結果を示したグラフ。
【図２３】  フラックスのＰＣＢＴ試験結果を示したグラフ。
【図２４】  1,2,6-ヘキサントリオールの構造、トリメチロールプロパンの構造、及びトリメチロールエタンの構造を示した構造図。
【図２５】  リフロ時の温度プロファイルを示した模式図。
【図２６】  酸化Ｃｕ膜除去能力の測定方法を示した説明図。
【図２７】  トリメチロールプロパン及びトリメチロールエタンの除去された酸化Ｃｕ膜厚と温度との関係を示した関係図。
【図２８】  Snめっき基板の180℃で1分間保持したときの除去できたSnの酸化膜厚と材料との関係を示した関係図。
【図２９】  分子量に占める(-OH)水酸基の割合と除去できたSnの酸化膜厚との関係を示した関係図。
【図３０】  各材料の蒸留処理の有無による初期絶縁抵抗を示した特性図。
【図３１】  第十四実施例における微細フリップチップの実装を示した断面模式図。
【図３２】  はんだディップ方法を示した模式図。
【符号の説明】
１  フリップチップＩＣ（ＦＣ−ＩＣ）
２  チップ部品
３  基板電極
４  基板
５  はんだ（ＩＣ側はＦＣ電極を兼ねる）
６  特定した有機物物質（フラックス）
７  はんだペレット
８  特定有機物を含有するはんだペースト
１１  フリップチップＩＣ
１３  Ｃｕ導体
１４  セラミック基板
１５  はんだバンプ
１８  特定有機物
２１  はんだ
２２  フラックス（特定した有機物質）
２３  基板
３１〜３３  回路部品
３４  基板
３５  基板配線
３６  はんだ
４４  基板
４５  はんだ
４７  はんだ浴槽
５３  厚膜Ｃｕ導体
５５ａ  はんだボール
５６  溶剤
８１  転写用基板
８２  ランド部分
８３  電極
８４  フリップチップＩＣ（ＦＣ−ＩＣ）
８５  パルスヒータ・吸着ヘッド付専用チップマウンタ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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