(57)【要約】【課題】  一定量以上のＡｇを含有する金属粉、例えばＳｎ−Ａｇ系およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金粉末、特にＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ系はんだ合金粉末や一定量のＡｇ粉を含む金属混合粉等を用いた場合であっても、リフロー時における金属間化合物の粗大化とこれに伴う異形バンプおよび異形フィレットの発生を抑制することのできるソルダペースト用フラックスおよびソルダペーストを提供すること。【解決手段】  （ａ）ベース樹脂と（ｂ）溶剤と（ｃ）活性剤と（ｄ）増粘剤とを含み、前記ベース樹脂（ａ）は軟化点が１３０℃を超える樹脂（ａ−１）と軟化点が１３０℃以下の樹脂（ａ−２）とからなり、前記軟化点が１３０℃を超える樹脂（ａ−１）の配合量はソルダペースト用フラックス全量に対して５重量％以下であることを特徴とするソルダペースト用フラックス。【選択図】図１
2015085353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ベース樹脂と（ｂ）溶剤と（ｃ）活性剤と（ｄ）増粘剤とを含むソルダペースト用フラックスであって、
前記ベース樹脂（ａ）は軟化点が１３０℃を超える樹脂（ａ−１）と軟化点が１３０℃以下の樹脂（ａ−２）とからなり、
前記軟化点が１３０℃を超える樹脂（ａ−１）の配合量はソルダペースト用フラックス全量に対して５重量％以下であることを特徴とするソルダペースト用フラックス。
【請求項２】
前記軟化点が１３０℃以下の樹脂（ａ−２）として、その酸価が３００ｍｇＫＯＨ／ｇを超える樹脂（ａ−２’）が含まれることを特徴とする請求項１に記載のソルダペースト用フラックス。
【請求項３】
前記軟化点が１３０℃以下で酸価が３００ｍｇＫＯＨ／ｇを超える樹脂（ａ−２’）の配合量はソルダペースト用フラックス全量に対して５重量％から１５重量％であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のソルダペースト用フラックス。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のソルダペースト用フラックスと金属粉とを含むソルダペーストであって、
前記金属粉は、少なくともＳｎとＡｇとを含むはんだ合金粉末、Ｓｎ粉とＡｇ粉を含む金属混合粉、または前記はんだ粉末並びに前記Ｓｎ粉および前記Ａｇ粉の少なくとも一方の混合物であり、
前記金属粉に含まれるＡｇの総含有量は前記金属粉全量に対して１重量％以上であることを特徴とするソルダペースト。
【請求項５】
前記金属粉は、少なくともＳｎとＡｇとを含むはんだ合金粉末、Ｓｎ粉とＡｇ粉を含む金属混合粉、または前記はんだ粉末並びに前記Ｓｎ粉および前記Ａｇ粉の少なくとも一方の混合物であり、
前記金属粉に含まれるＡｇの総含有量は前記金属粉全量に対して２．７重量％超であることを特徴とする請求項４に記載のソルダペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板と電子部品等とをパンプにより接合する際に使用されるソルダペースト用フラックスおよびソルダペーストに関する。
具体的には、一定量以上のＡｇを含有する金属粉、例えばＳｎ−Ａｇ系およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金粉末、特にＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ系はんだ合金粉末を用いた場合であっても、リフロー時における金属間化合物の粗大化とこれに伴う異形バンプおよび異形フィレットの発生を抑制することのできるソルダペースト用フラックスおよびソルダペーストに関する。
【背景技術】
【０００２】
ソルダペースト使用方法の１つとして、基板上に電極となるパンプを形成する方法が挙げられる。また、他の使用方法として、ソルダペーストを基板上に塗布し、その粘着性を利用して電子部品等を搭載し、リフローの加熱によりはんだを溶融させてフィレットを形成し、電子部品を接合する方法が挙げられる。これら用途に使用されるソルダペーストは、フラックスとはんだ合金粉末とを混合して得られるのが一般的である。そして電子部品、基板とはんだとの接合状態を長期に渡り保つために、前記バンプおよびフィレットには良好な強度が特に求められる。この特性を満たすべく、前記はんだ合金粉末には、以前は主にＰｂを含むはんだ合金が用いられていた。
しかし、近年においてはＰｂがもたらす環境汚染を鑑み、Ｐｂを使用しない所謂鉛フリーはんだ合金であって、良好な強度を有するＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金、特にＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ系はんだ合金がはんだ合金粉末として広く用いられるようになっている。このようなはんだ合金は良好な強度を有するものの、高温下に曝されると金属間化合物であるＡｇ３Ｓｎ結晶が粗大化し易くなるという性質を有する。
【０００３】
そしてこのＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ系はんだ合金粉末を用いたソルダペーストにより基板上にバンプやフィレットを形成する際、そのリフローピーク温度は２４０℃から２６０℃とするのが一般的であった。しかし近年においては薄型・小型化が進み基板や部品に与える熱負荷を低減するなどの目的でこのピーク温度を比較的低温（例えば２３０℃から２４０℃）とすることが増えてきている。
ここで、一般的に用いられているフラックスとＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ系はんだ合金粉末とを混練したソルダペーストを用い、上記のような低温のピーク温度条件下にてパンプやフィレット形成を行うと、針状のまたは板状の金属間化合物が突出した、所謂異形パンプや異形フィレットが発生し易くなる。
【０００４】
この異形バンプおよび異形フィレット発生の要因は以下の通りであると推測される。即ち、従来のフラックスは２３０℃から２４０℃の温度下では流動性が悪くなる傾向にある。そのため、このようなフラックスを用いたソルダペーストの場合、上記低温のピーク温度条件下においてはフラックス残渣が溶融したはんだ上に覆い被さるような状態になり易い。そのため、溶融したはんだの冷却が妨げられてはんだ自体の高温状態が続き、これがＡｇ３Ｓｎ結晶の粗大化を促進してしまうものと考える。
異形パンプおよび異形フィレットは正常のものと比較して粗大化したＡｇ３Ｓｎが接合を阻害し接合信頼性に悪影響を及ぼすだけでなく、成長したＡｇ３Ｓｎが隣接するはんだバンプやフィレットとの短絡を起こすという問題がある。また電子製品の高性能化および高密度化等に伴いパンプおよび部品実装の高密度化および微細化が求められていることもあり、異形パンプおよび異形フィレットの抑制ははんだ付けにおける重要な課題の１つとなっている。
【０００５】
このようなＡｇ３Ｓｎ結晶の粗大化を抑制する方法としては、例えばＡｇの含有量を一定量以下とした鉛フリーはんだが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００９−０５１２４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１で開示されるようにはんだ合金のＡｇ含有量を減らすことによりＡｇ３Ｓｎ結晶の粗大化を防止する場合、Ａｇ含有量の低減によるはんだ接合部の強度低下を補うため、例えばＺｎといった組成をはんだ合金に追加で含有させなければならない。そのため、例えば追加する組成の種類や含有量によっては、強度以外のはんだ接合部の特性が抑制される、若しくは阻害される虞もある。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するものであり、一定量以上のＡｇを含有する金属粉、例えばＳｎ−Ａｇ系およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金粉末、特にＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ系はんだ合金粉末を用いた場合であっても、リフロー時における金属間化合物の粗大化とこれに伴う異形バンプおよび異形フィレットの発生を抑制することのできるソルダペースト用フラックスおよびソルダペーストを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のソルダペースト用フラックスおよびソルダペーストは、以下の構成からなることをその特徴とする。
【００１０】
（１）本発明のソルダペースト用フラックスは、（ａ）ベース樹脂と（ｂ）溶剤と（ｃ）活性剤と（ｄ）増粘剤とを含み、前記ベース樹脂（ａ）は軟化点が１３０℃を超える樹脂（ａ−１）と軟化点が１３０℃以下の樹脂（ａ−２）とからなり、前記軟化点が１３０℃を超える樹脂（ａ−１）の配合量はソルダペースト用フラックス全量に対して５重量％以下であることをその特徴とする。
【００１１】
（２）上記（１）の構成にあって、本発明のソルダペースト用フラックスは、前記軟化点が１３０℃以下の樹脂（ａ−２）として、その酸価が３００ｍｇＫＯＨ／ｇを超える樹脂（ａ−２’）が含まれることをその特徴とする。
【００１２】
（３）上記（１）または（２）の構成にあって、前記軟化点が１３０℃以下で酸価が３００ｍｇＫＯＨ／ｇを超える樹脂（ａ−２’）の配合量はソルダペースト用フラックス全量に対して５重量％から１５重量％であることをその特徴とする。
【００１３】
（４）本発明のソルダペーストは、上記（１）から（３）のいずれか１つに記載のソルダペースト用フラックスと金属粉とを含むソルダペーストであって、前記金属粉は、少なくともＳｎとＡｇとを含むはんだ合金粉末、Ｓｎ粉とＡｇ粉を含む金属混合粉、または前記はんだ粉末並びに前記Ｓｎ粉および前記Ａｇ粉の少なくとも一方の混合物であり、前記金属粉に含まれるＡｇの総含有量は前記金属粉全量に対して１重量％以上であることをその特徴とする。
【００１４】
（５）上記（４）の構成にあって、前記金属粉は、少なくともＳｎとＡｇとを含むはんだ合金粉末、Ｓｎ粉とＡｇ粉を含む金属混合粉、または前記はんだ粉末並びに前記Ｓｎ粉および前記Ａｇ粉の少なくとも一方の混合物であり、前記金属粉に含まれるＡｇの総含有量は前記金属粉全量に対して２．７重量％超であることをその特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のソルダペースト用フラックスは、ベース樹脂（ａ）として使用される軟化点が１３０℃を超える樹脂（ａ−１）と軟化点が１３０℃以下の樹脂（ａ−２）との配合量を調整することにより、一定量以上のＡｇを含有する金属粉、例えばＳｎ−Ａｇ系およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金粉末、特にＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ系はんだ合金粉末と混合してソルダペーストとした場合であっても、そのリフロー時における金属間化合物の粗大化とこれに伴う異形バンプおよび異形フィレットの発生を抑制することができる。
【００１６】
また本発明のソルダペースト用フラックスおよびソルダペーストは、軟化点が１３０℃以下で酸価が３００ｍｇＫＯＨ／ｇを超える樹脂（ａ−２’）を一定量配合することにより、ソルダペーストの溶融性、はんだ濡れ性を向上させることができる。
【００１７】
また本発明のソルダペースト用フラックスおよびソルダペーストは、異形バンプおよび異形フィレットの発生を抑制しつつ一定量以上のＡｇを含有する金属粉、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金粉末を用いることができる。そのため、これを用いて形成したバンプおよびフィレットは特に良好な強度を保つことができ、はんだ接合信頼性に優れたバンプおよびフィレットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例および比較例に係るソルダペーストの異形バンプ発生評価においてＦＲ基板上に印刷した各ソルダペーストを加熱溶融する際の熱プロファイルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明のソルダペースト用フラックスおよびソルダペーストの一実施形態について詳細に説明する。なお、本発明が当該実施形態に限定されないのはもとよりである。
【００２０】
１．ソルダペースト用フラックス
（ａ）ベース樹脂
本発明のソルダペースト用フラックスに用いるベース樹脂（ａ）は、軟化点が１３０℃を超える樹脂（ａ−１）と軟化点が１３０℃以下の樹脂（ａ−２）とからなる。そして前記軟化点が１３０℃を超える樹脂（ａ−１）の配合量はソルダペースト用フラックス全量に対して５重量％以下（０を含む）である。
【００２１】
このように、前記軟化点が１３０℃を超える樹脂（ａ−１）と前記軟化点が１３０℃以下の樹脂（ａ−２）の配合量を調整した本発明のソルダペースト用フラックスは、例えば２３０℃から２４０℃のような比較的低温のリフローピーク温度条件下においても良好な流動性を有するため、溶融したはんだの冷却を阻害し難いものと推測される。
以上から、このようなソルダペースト用フラックスを用いたソルダペーストは、一定量以上のＡｇを含有する金属粉、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金粉末や一定量のＡｇ粉を含む金属混合粉等を用いた場合であってもＡｇ３Ｓｎ結晶の粗大化および異形バンプおよび異形フィレットの発生を抑制することができるとものと考える。
【００２２】
またソルダペーストの溶融性、はんだ濡れ性を向上するために、前記軟化点が１３０℃以下の樹脂（ａ−２）として、その酸価が３００ｍｇＫＯＨ／ｇを超える樹脂（ａ−２’）を用いることができる。
前記軟化点が１３０℃以下で酸価が３００ｍｇＫＯＨ／ｇを超える樹脂（ａ−２’）の配合量は、ソルダペースト用フラックス全量に対して５重量％から１５重量％であることが好ましい。
【００２３】
なお、前記ベース樹脂（ａ）の配合量は、ソルダペースト用フラックス全量に対して３０重量％から５０重量％であることが好ましい。またより好ましいその配合量は、４０重量％から４５重量％である
【００２４】
また、前記軟化点が１３０℃を超える樹脂（ａ−１）と前記軟化点が１３０℃以下の樹脂（ａ−２）の軟化点は、環球法を用いて計測することができる。
そしてこのような樹脂として、例えば以下に挙げる樹脂を使用することができる。これらはその軟化点により、前記軟化点が１３０℃を超える樹脂（ａ−１）と前記軟化点が１３０℃以下の樹脂（ａ−２）に区分けされる。
【００２５】
＜ロジン＞
前記ベース樹脂（ａ）として用いられるロジンとしては、例えばトール油ロジン、ガムロジン、ウッドロジン等のロジン；水添ロジン、重合ロジン、不均一化ロジン、アクリル酸変性ロジン、マレイン酸変性ロジン等のロジン誘導体等が挙げられる。
これらのロジンは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
【００２６】
＜アクリル樹脂＞
前記ベース樹脂（ａ）として用いられるアクリル樹脂としては、例えば（メタ）アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸等のカルボキシル基を有するモノマー；（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸ノニル、（メタ）アクリル酸デシル、（メタ）アクリル酸ウンデシル、（メタ）アクリル酸ドデシル、（メタ）アクリル酸トリデシル、（メタ）アクリル酸テトラデシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリル、およびこれらのイソ体等、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸プロピル等のモノマーを単独または複数種で重合・共重合することにより得られる。前記アクリル樹脂の軟化点および酸価はモノマーの配合比、配合量および重合・共重合時の条件等により適宜調整することができる。
【００２７】
＜その他の樹脂＞
前記ベース樹脂（ａ）として用いられるその他の樹脂としては、例えばスチレン−マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂等が挙げられる。
【００２８】
上述した各樹脂は単独でまたは複数を組合せて使用することができる。また、本発明のソルダペースト用フラックスに使用できる樹脂は、これらに限定されるものではない。
【００２９】
（ｂ）溶剤
本発明のソルダペースト用フラックスに用いる溶剤（ｂ）としては、例えばイソプロピルアルコール、エタノール、アセトン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、グリコールエーテル、ヘキシルジグリコール、（２−エチルヘキシル）ジグリコール、フェニルグリコール、ブチルカルビトール、オクタンジオール、α−テレピネオール、β−テレピネオール、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリメリト酸トリス（２−エチルヘキシル）、セバシン酸ビス（２−エチルヘキシル）等を使用することができる。これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。なお、本発明のソルダペースト用フラックスに使用できる溶剤（ｂ）はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
前記溶剤（ｂ）の配合量は、ソルダペースト用フラックス全量に対して３０重量％から６５重量％であることが好ましい。またより好ましいその配合量は４０重量％から６０重量％であり、更に好ましいその配合量は４０重量％から５０重量％である。
【００３１】
（ｃ）活性剤
本発明のソルダペースト用フラックスに用いる活性剤（ｃ）としては、例えばカルボン酸類およびハロゲンを含む化合物が挙げられる。
【００３２】
前記カルボン酸類としては、例えばモノカルボン酸、ジカルボン酸等の他に、その他の有機酸が挙げられる。これらのカルボン酸類は単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
【００３３】
前記モノカルボン酸としては、例えばプロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、グリコール酸等が挙げられる。ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、ジグリコール酸等が挙げられる。
【００３４】
前記その他の有機酸としては、ダイマー酸、レブリン酸、乳酸、アクリル酸、安息香酸、サリチル酸、アニス酸、クエン酸、ピコリン酸等が挙げられる。
【００３５】
前記活性剤（ｃ）として前記カルボン酸類を配合する場合、その配合量はソルダペースト用フラックス全量に対して０．１重量％から５重量％であることが好ましい。より好ましいその配合量は０．３重量％から２重量％である。
【００３６】
また前記ハロゲンを含む化合物としては、例えば非解離性のハロゲン化化合物（非解離型活性剤）と解離型の含ハロゲン化合物（解離型活性剤）が挙げられる。
【００３７】
前記非解離性のハロゲン化化合物としては、ハロゲン原子が共有結合により結合した非塩系の有機化合物が挙げられる。またハロゲン化化合物としては塩素化物、臭素化物、フッ化物のような塩素、臭素、フッ素の各単独元素の共有結合による化合物でもよく、この３つの元素の任意の２つまたは全部のそれぞれの共有結合を有する化合物でもよい。
これらの化合物は、水性溶媒に対する溶解性を向上させるために、例えばハロゲン化アルコールのように水酸基等の極性基を有することが好ましい。ハロゲン化アルコールとしては、例えば２、３−ジブロモプロパノール、２、３−ジブロモブタンジオール、１、４−ジブロモ−２−ブタノール、トリブロモネオペンチルアルコール等の臭素化アルコール；１、３−ジクロロ−２−プロパノール、１、４−ジクロロ−２−ブタノール等の塩素化アルコール；３−フルオロカテコール等のフッ素化アルコール；その他のこれらに類する化合物が挙げられる。
【００３８】
前記活性剤（ｃ）として前記非解離性のハロゲン化化合物を配合する場合、その配合量はソルダペースト用フラックス全量に対して０．５重量％から５重量％であることが好ましい。より好ましいその配合量は１重量％から３重量％である。
【００３９】
前記解離型の含ハロゲン化合物（解離型活性剤）としては、例えばアミン、イミダゾール等の塩基の塩化水素酸塩および臭化水素酸塩が挙げられる。塩化水素酸および臭化水素酸の塩の一例としてはメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、シクロヘキシルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の比較的炭素数の小さいアミン；イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−メチル−４−メチルイミダゾール、２−メチル−４−エチルイミダゾール、２−エチル−４−エチルイミダゾール、２−プロピルイミダゾール、２−プロピル−４−プロピルイミダゾール等の塩化水素酸塩および臭化水素酸塩等が挙げられる。
【００４０】
前記活性剤（ｃ）として前記解離型の含ハロゲン化合物を配合する場合、その配合量はソルダペースト用フラックス全量に対して０．１重量％から３重量％であることが好ましい。より好ましいその配合量は０．３重量％から１重量％である。
【００４１】
更には、前記活性剤（ｃ）として、前記アミン類および前記イミダゾール類を単体で用いることもできる。その場合の前記アミン類および前記イミダゾール類の配合量は、ソルダペースト用フラックス全量に対して０．１重量％から５重量であることが好ましい。より好ましいその配合量は０．５重量％から３重量％である。
【００４２】
（ｄ）増粘剤
本発明のソルダペースト用フラックスに用いる増粘剤（ｄ）としては、例えばチキソ剤および糖の脂肪酸エステル等が挙げられる。
【００４３】
前記チキソ剤としては、例えば硬化ヒマシ油、水素添加ヒマシ油、飽和脂肪酸アミド、飽和脂肪酸ビスアミド類、オキシ脂肪酸類およびジベンジリデンソルビトール類等が挙げられる。なお、本発明のはんだ付け用フラックスに使用できるチキソ剤はこれらに限定されるものではない。
【００４４】
前記糖の脂肪酸エステルの糖としては、例えばデキストリンおよびイヌリンの少なくとも一方が用いられる。また前記糖の脂肪酸エステルの脂肪酸としては、パルミチン酸、ステアリン酸、２−エチルヘキサン酸およびミリスチン酸から選ばれる少なくともいずれかが用いられる。
【００４５】
前記増粘剤（ｄ）として前記チキソ剤を用いる場合、その配合量はソルダペースト用フラックス全量に対して３重量％から１５重量％であることが好ましい。
【００４６】
前記増粘剤（ｄ）として前記糖の脂肪酸エステルを用いる場合、その配合量はソルダペースト用フラックス全量に対して０．１重量％から５重量％であることが好ましい。より好ましいその配合量は０．５重量％から２重量％である。
【００４７】
また前記増粘剤（ｄ）として前記チキソ剤と前記糖の脂肪酸エステルとを併用する場合、その配合量は総量でソルダペースト用フラックス全量に対して３重量％から１０重量％であることが好ましい。より好ましいその配合量は総量で５重量％から８重量％である。
【００４８】
（ｅ）その他の成分
本発明のソルダペースト用フラックスには、上記成分の他に更に酸化防止剤、並びにハロゲン、つや消し剤および消泡剤等の添加剤を加えてもよい。
前記酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ビスフェノール系酸化防止剤、ポリマー型酸化防止剤等が挙げられる。その中でも特にヒンダードフェノール系酸化剤が好ましく用いられる。またこれらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。
また前記酸化防止剤および前記添加剤の配合量は、ソルダペースト用フラックス全量に対して総量で３重量％から２０重量％であることが好ましい。より好ましいその配合量は５重量％から１５重量％である。
【００４９】
２．金属粉
本発明のソルダペーストに用いる金属粉としては、例えば少なくともＳｎとＡｇとを含むはんだ合金粉末、Ｓｎ粉とＡｇ粉を含む金属混合粉、または前記はんだ粉末並びに前記Ｓｎ粉および前記Ａｇ粉の少なくとも一方の混合物を用いることができる。
具体的には、例えばＳｎ−Ａｇ系はんだ合金粉末、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金粉末、Ａｇ粉とＳｎ粉との金属混合粉、Ａｇ粉とＳｎ粉とＣｕ粉との金属混合粉、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ合金とＡｇ粉との混合物、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ合金とＳｎ粉との混合物等が挙げられる。
【００５０】
このような金属粉に含まれるＡｇの総含有量は、前記金属粉全量に対して１重量％以上であることが好ましく、２．７重量％超であることが更に好ましい。このような金属粉を用いたソルダペーストは良好な強度を有するはんだ接合部を形成することができる。
【００５１】
前記はんだ合金粉末としては、特にＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ系に代表されるＡｇの含有量が２．７重量％超であるはんだ合金粉末が好ましく用いられる。
このようなはんだ合金粉末には、ＳｎおよびＡｇの他に、例えばＣｕ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐ、およびＩｎ等を単独でまたは複数組合せて含有させることができる。
【００５２】
また前記金属混合粉または前記混合物には、Ｓｎ粉およびＡｇ粉の他に、例えばＣｕ粉、Ｂｉ粉、Ｚｎ粉、Ｉｎ粉、Ｇａ粉、Ｓｂ粉、Ａｕ粉、Ｐｄ粉、Ｇｅ粉、Ｎｉ粉、Ｃｒ粉、Ａｌ粉、Ｐ粉、およびＩｎ粉等を単独でまたは複数組合せて配合することができる。
【００５３】
前記金属粉の配合量は、ソルダペースト用フラックス全量に対して６５重量％から９５重量％であることが好ましい。より好ましいその配合量は８５重量％から９３重量％であり、特に好ましいその配合量は８９重量％から９２重量％である。
前記金属粉の配合量が６５重量％未満の場合には、得られるソルダペーストを用いた場合に充分なはんだ接合が形成され難くなる傾向にある。他方前記金属粉の含有量が９５重量％を超える場合にはバインダとしてのソルダペースト用フラックスが足りないため、ソルダペースト用フラックスと金属粉とを混合しにくくなる傾向にある。
【００５４】
３．ソルダペースト
本発明のソルダペーストは、前記ソルダペースト用フラックスと前記金属粉とを公知の方法にて混合することで作成される。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳述する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５６】
＜アクリル樹脂の生成＞
下記一般式（１）で表される化合物４０重量％と、下記一般式（２）で表される化合物６０重量％とを混合した溶液１を作製した。
【００５７】
【化１】
2015085353.tif 000003
【００５８】
【化２】
2015085353.tif 000004
【００５９】
撹拌機、還流管と窒素導入管を備えた５００ｍｌの４つ口フラスコにジエチルヘキシルグリコールを２００ｇ仕込み、これを１１０℃に加熱した。その後、溶液１（合計３００ｇ）に、アゾ系ラジカル開始剤（ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、商品名：Ｖ−６０１、和光純薬（株）製）を０．２重量から５重量％加えて溶解させた。この溶液を１．５時間かけて滴下し、滴下後１１０℃で１時間撹拌後、反応を終了しアクリル樹脂を得た。アクリル樹脂の重量平均分子量は１５，０００、酸価は０ｍｇＫＯＨ／ｇであった。
【００６０】
＜各ソルダペーストの作製＞
表１に記載の組成および配合量にて実施例１から１０、並びに表２に記載の組成および配合量にて比較例１から７に係る各ソルダペースト用フラックスを作成した。
即ち、表１および表２に記載に基づき、各ベース樹脂と各溶剤とを溶液に仕込み、これを加熱溶解させた。次いでこれに表１および表２に記載の各増粘剤を加えて溶解させ、更に各活性剤と各添加剤とを加えてこれを溶解させた後に溶液を冷却し、各ソルダペースト用フラックスを得た。なお、表１および表２のうち、組成を表すものに係る数値の単位は、特に断り書きがない限り重量％である。
【００６１】
次いで表１および表２に記載の配合比にて前記各ソルダペースト用フラックスと９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金粉末（平均粒径２μｍから６μｍ）とを公知の方法にて混練し、実施例１から１０および比較例１から７に係る各ソルダペーストを得た。
【００６２】
【表１】
2015085353.tif 000005
【００６３】
【表２】
2015085353.tif 000006
【００６４】
＊１  荒川化学工業（株）製  水添酸変性ロジン  軟化点：１３４℃、酸価：２４５
＊２  Ｐｉｎｏｖａ．Ｉｎｃ製  完全水添ロジン  軟化点：８８℃、酸価１７３
＊３  ハリマ化成（株）  ロジン変性特殊合成樹脂  軟化点：９５℃、酸価：１６０
＊４  荒川化学工業（株）製  酸変性ロジン  軟化点：１２０℃、酸価：３２０
＊５  荒川化学工業（株）製  ロジンエステル  軟化点：１０４℃、酸価：２４
＊６  荒川化学工業（株）製  ロジン  軟化点：９４℃、酸価：１８０
＊７  荒川化学工業（株）製  ロジン含有ジオール  軟化点：９９℃、酸価：１以下
＊８  日本テルペン化学（株）製  α−テルピネオール
＊９  日本化成（株）製  ヘキサメチレンヒドロキシステアリン酸アミド
＊１０  千葉製粉（株）製  パルミチン酸デキストリン化合物
＊１１  Ｕｎｉｄｙｍ製  ダイマー酸
＊１２  ＢＡＳＦジャパン製  ヒンダードフェノール
＊１３  日油（株）製  ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール
【００６５】
実施例１から１０および比較例１から７の各ソルダペーストについて以下通り測定および評価を行った。その結果を表３および表４に示す。
【００６６】
＜異形バンプ発生＞
ＦＲ基板（Ｃｕ−ＯＳＰ処理／５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．６ｍｍ／ＳＲＯ１００μｍ）およびアディティブ加工ステンシルマスク（（株）プロセス・ラボ・ミクロン製、２０５ｍｍ×２４５ｍｍ枠、５０μｍｔ／ＭＭＯ１００μｍ／ピッチサイズ４００μｍ）を用意した。前記マスクを用い、各ソルダペーストをステンシルスキージにて前記ＦＲ基板上に手刷りで印刷した。
次いで印刷後の各ＦＲ基板をリフローオーブン（製品名：ＴＮＰ２５−５３８ＥＭ、タムラ製作所（株）製）に入れ、窒素雰囲気（酸素濃度１００ｐｐｍ）下にて、図１に示す熱プロファイル条件下でＦＲ基板上のソルダペーストを加熱溶融させた。その後、加熱した各ＦＲ基板を室温まで冷却させて顕微鏡を用いてその溶融状態を観察し、形成されたバンプから針状または板状の突起物が出ているかどうかを以下の基準にて評価した。
◎：針状または板状の突起物が発生していない
○：針状または板状の突起物が発生しているが、これがバンプ輪郭の円を超えて成長していない
△：針状または板状の突起物が発生しており、且つこれが上面から観察した場合にバンプ輪郭の円を超えて成長している
×：針状または板状の突起物が発生しており、且つこれが隣接バンプとブリッジするサイズに成長している
【００６７】
＜溶融性＞
上記異形バンプ発生試験を行った各ＦＲ基板について観察し、以下の基準にて評価した。
◎：異形バンプもソルダボールの発生もない
○：異形バンプの発生はないがソルダボール（洗浄して落ちるもの）が発生している
△：バンプは形成されているが異形バンプが発生している
×：未溶融またはミッシングバンプが発生している
【００６８】
＜洗浄性＞
洗浄液としてクリンスルー７５０Ｋ（（株）花王製）を用意した。３００ｃｃのビーカーに前記洗浄液を２５０ｃｃから３００ｃｃ入れ、これを撹拌装置つきのホットプレート上で撹拌および加温した。なお、撹拌には３０ｍｍφのクロスヘッド撹拌子を用いた。
上記溶融性試験後の各ＦＲ基板を前記洗浄液の入ったビーカーに浸るように吊るし、所定の時間と回転数でこれを洗浄した。洗浄後、各ＦＲ基板を純水でリンスした。リンス後の各ＦＲ基板について金属顕微鏡を用いてリフロー残さの洗浄残りの有無を観察し、以下の基準にて評価した。
◎：洗浄液温度５０℃／撹拌無し／洗浄時間６０秒で洗浄できる
○：洗浄液温度５０℃／回転数３００ｒｐｍ／洗浄時間６０秒で洗浄できる
△：洗浄液温度６０℃／回転数４００ｒｐｍ／洗浄時間１２０秒で洗浄できる×：洗浄液温度６０℃／回転数４００ｒｐｍ／洗浄時間１２０秒で洗浄できない
【００６９】
【表３】
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【００７０】
【表４】
2015085353.tif 000008
【００７１】
以上、実施例に示す通り、本発明のソルダペーストは、ベース樹脂として使用される軟化点が１３０℃を超える樹脂と軟化点が１３０℃以下の樹脂との配合量を調整することにより、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金粉末を用いた場合であってもリフロー時における金属間化合物の粗大化とこれに伴う異形バンプの発生を抑制することができるものと考える。またこれらのソルダペーストは良好な溶融性と洗浄性とを有している。
【００７２】
更に軟化点が１３０℃以下で酸価が３００ｍｇＫＯＨ／ｇを超える樹脂であるＫＥ−１２０を一定量配合した実施例３、８および９は、その溶融性が特に優れることが分かる。
【００７３】
このように、本実施例のソルダペーストを用いて形成されたバンプは異形バンプの発生が抑えられており、且つ一定量以上のＡｇを含有するＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金からなることから良好な強度を保つことができ、これにより優れたはんだ接合信頼性を実現することができる。
【図１】
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