(57)【要約】【課題】パターンの種類や電子部品の大きさに関わらず、過酷な環境下に置かれた場合であってもフラックス残渣の接着力を一定以上に保ち、はんだ接合部の亀裂の進展およびはんだシェア強度の低下を防止することのできるはんだ接合構造体を提供すること。【解決手段】回路基板に設けられるパターン等の条件に応じ、前記回路基板上の所定の領域にフラックスを供給し、前記リフロー工程において前記はんだペーストからにじみ出るフラックスおよび前記フラックスの少なくとも一方により形成されるフラックス残渣が少なくとも前記回路基板と前記電子部品との間に介在してこれらに接着するよう形成され、−４０℃／３０分〜１５０℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与えた後の前記フラックス残渣の接着力が３．５Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とするはんだ接合構造体の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と電子部品とをはんだ接合するはんだ接合部と、フラックス残渣とを含むはんだ接合構造体の製造方法であって、
前記回路基板に設ける電極部上にフラックスを含むはんだペーストを供給するペースト供給工程と、
前記電子部品を前記回路基板上に搭載する搭載工程と、
前記電子部品を搭載した前記回路基板をリフロー処理してはんだ接合部とフラックス残渣を形成するリフロー工程とを含み、
前記搭載工程の前に、前記回路基板上に設けられるパターン並びに前記電極部上に供給されるはんだペーストに含まれるフラックスの成分および量に応じて、前記回路基板上のはんだ接合時に前記電子部品と相対する領域であって前記電極部以外の所定の領域にフラックスを供給し、
前記リフロー工程において前記はんだペーストからにじみ出るフラックスおよび前記フラックスの少なくとも一方により形成されるフラックス残渣は、少なくとも前記回路基板若しくは前記回路基板上に設けられる絶縁層と前記電子部品と前記はんだ接合部との間に介在してこれらに接着するよう形成され、
−４０℃／３０分〜１５０℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与えた後の前記フラックス残渣の接着力は３．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
前記はんだペーストに含まれるフラックスおよび前記フラックスの少なくとも一方は、合成樹脂と、チキソ剤と、活性剤と、溶剤とを含むことを特徴とするはんだ接合構造体の製造方法。
【請求項２】
前記はんだペーストに含まれるフラックスおよび前記フラックスは、同一の組成または異なる組成のいずれでも良いことを特徴とする請求項１に記載のはんだ接合構造体の製造方法。
【請求項３】
前記合成樹脂は、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸の各種エステル、メタクリル酸の各種エステル、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸のエステル、無水マレイン酸のエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、塩化ビニル酢酸ビニルの少なくとも１種のモノマーを重合してなるアクリル樹脂、カルボキシル基を有するロジン系樹脂とダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合してなる誘導体化合物、およびエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ロジン系樹脂の群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のはんだ接合構造体の製造方法。
【請求項４】
前記ペースト供給工程において、前記はんだペーストの前記電極部上への供給と同時に前記所定の領域に前記フラックスを供給することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のはんだ接合構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のはんだ接合構造体の製造方法により製造されるはんだ接合構造体であって、
前記はんだ接合構造体に−４０℃／３０分〜１５０℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与える前と与えた後のはんだシェア強度の低下率が５０％以下であることを特徴とするはんだ接合構造体。
【請求項６】
回路基板と電子部品とをはんだ接合するはんだ接合方法であって、
前記回路基板に設ける電極部上にフラックスを含むはんだペーストを供給する工程と、
前記電子部品を前記回路基板上に搭載する工程と、
前記電子部品を搭載した前記回路基板をリフロー処理してはんだ接合部を形成し前記回路基板と前記電子部品とをはんだ接合する工程とを含み、
前記電子部品を前記回路基板上に搭載する前に、前記回路基板上に設けられるパターン並びに前記電極部上に供給されるはんだペーストに含まれるフラックスの成分および量に応じて、前記回路基板上のはんだ接合時に前記電子部品と相対する領域であって前記電極部以外の所定の領域にフラックスを供給し、
前記リフロー処理において前記はんだペーストからにじみ出るフラックスおよび前記フラックスの少なくとも一方により形成されるフラックス残渣は、少なくとも前記回路基板若しくは前記回路基板上に設けられる絶縁層と前記電子部品と前記はんだ接合部との間に介在してこれらに接着するよう形成され、
−４０℃／３０分〜１５０℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与えた後の前記フラックス残渣の接着力は３．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、
前記はんだペーストに含まれるフラックスおよび前記フラックスの少なくとも一方は、合成樹脂と、チキソ剤と、活性剤と、溶剤とを含むことを特徴とするはんだ接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板と電子部品等とをはんだ接合するはんだ接合構造体の製造方法、これにより製造されるはんだ接合構造体、およびはんだ接合方法に関する。具体的には、特に寒暖の差が激しい冷熱衝撃サイクル環境下に置かれても、フラックス残渣およびはんだ接合部に生じる亀裂の進展を抑制することのできるはんだ接合構造体およびはんだ接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子部品を回路基板へ接合する方法としては、はんだ粉末とフラックスとを混合したはんだペーストを回路基板上に印刷し、電子部品を搭載した後にこれを加熱して接合する方法が汎用的に用いられている。フラックスは、はんだおよび回路基板表面の金属酸化物を除去しつつ、はんだ接合時の金属の再酸化防止、はんだ表面張力の低下作用を果たすものであり、良好なはんだ接合を行うためには不可欠である。しかし、はんだペーストを用いてはんだ接合を行う場合、はんだ接合終了後にフラックスの大部分が残渣として回路基板上に残ることとなる。例えば、はんだペーストを用いて電極部および絶縁層とを備えた回路基板上に電子部品を搭載してはんだ接合しようとする場合、はんだ接合の過程で上記フラックス成分が浸出し、電子部品と絶縁層との間にフラックス残渣が局在することとなる。
【０００３】
このようなフラックス残渣は、その性質上、亀裂が発生し易いという問題がある。特に、その使用時に寒暖差がある環境下に置かれる回路基板の場合、激しい冷熱衝撃を受けたフラックス残渣には特に亀裂が入り易い。そして、水分がこの亀裂を通して回路基板の回路部分に浸透して回路をショートさせたり、回路の金属を腐食させたりするという問題が生じる。
加えて、寒暖差のある環境下に置かれる回路基板の場合、実装された電子部品と回路基板との線膨張係数の差により、はんだ接合部に大きな応力が発生する。そしてこの応力によるはんだ接合部の塑性変形の繰り返しによってはんだ接合部に亀裂が生じてしまう。更には時間の経過と共に応力が繰り返し加えられる過程で、上記亀裂先端付近のはんだに応力が集中して亀裂がはんだ接合部のより深部まで進展してしまう。このように著しく亀裂が進展した場合、最終的には電子部品と回路基板との電気的接続が損なわれてしまうという問題がある。
これまでは、自動車の車室内のように、寒暖差はあるものの比較的穏やかな環境下でのはんだ接合は良好に行われていた。しかし近年、例えばエンジンルーム内のエンジン付近やエンジン直載、モーターとの機電一帯化といった寒暖差が特に激しく（−４０℃〜１２５℃、−４０℃〜１５０℃といった寒暖差）、加えて振動がかかるような過酷な環境下での回路基板の配置の検討および実用化がなされている。このようなより過酷な環境下においては、フラックス残渣およびはんだ接合部ともに、十分な亀裂抑性効果を発揮できないという問題があった。このような寒暖差が非常に大きく、振動が負荷される過酷な環境下において十分な性能を発揮し得るフラックスおよびはんだペーストへの要望は今後ますます大きくなることが予想される。
【０００４】
フラックス残渣およびはんだ接合部の亀裂発生を抑制するはんだ接合構造として、ガラス転移点が−４０℃以下または当該フラックス残渣の軟化温度以上であるアクリル樹脂を含むフラックスを用いて形成され、−４０℃から当該フラックス残渣の軟化温度までの温度範囲における線膨張係数の最大値が３００×１０−６／Ｋ以下であるフラックス残渣を有するはんだ接合構造が開示されている（特許文献１参照）。またはんだ接合強度の向上を目的として、電子部品と部品搭載基板との間にはんだ付け用フラックスが介在し、両者を接着している電子部品装置が開示されている（特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献１に開示されるはんだ接合構造は、高い温度から低い温度への温度変化時におけるはんだ強度の低下を防止することにより、はんだ接合構造のはんだ接合強度を保持するものである。しかし一旦フラックス残渣やはんだ接合部に亀裂が発生した場合、上記構造においてはその亀裂先端付近に集中する応力の分散および亀裂の進展抑制は難しい。
【０００６】
また特許文献２に開示される電子部品装置は上述のような寒暖の差が激しい環境下に置かれることを前提としておらず、このような環境下における亀裂の進展の抑制は難しい。更にはパターンの設計上、回路基板上のはんだ接合部近傍が凹状であったり、搭載する電子部品のサイズが大きく回路基板と電子部品とはんだ接合部間の体積が大きい場合、電極部上に供給されたはんだペーストに含まれるフラックスのみでは回路基板と電子部品とはんだ接合部間を充填するのに十分なフラックス残渣を形成できず、フラックス残渣およびはんだ接合部に生じる亀裂進展の抑制が難しくなるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００９／１０４６９３号
【特許文献２】特開２００１−１７０７９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記課題を解決するものであり、特にその使用時に−４０℃から１５０℃といった寒暖の差が激しく冷熱衝撃の大きい環境下においても優れた接着力を発揮し、これによりはんだ接合部に発生する亀裂の進展を抑制し、はんだ接合構造体のはんだシェア強度の低下を防止することのできるはんだ接合構造体の製造方法、これにより製造されたはんだ接合構造体、およびはんだ接合方法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】
本発明のはんだ接合構造体の製造方法は、回路基板に設ける電極部上にフラックスを含むはんだペーストを供給するペースト供給工程と、電子部品を前記回路基板上に搭載する搭載工程と、前記電子部品を搭載した前記回路基板をリフロー処理してはんだ接合部とフラックス残渣を形成するリフロー工程とを含み、前記搭載工程の前に、前記回路基板上に設けられるパターン並びに前記電極部上に供給されるはんだペーストに含まれるフラックスの成分および量に応じて、前記回路基板上のはんだ接合時に前記電子部品と相対する領域であって前記電極部以外の所定の領域にフラックスを供給し、前記リフロー工程において前記はんだペーストからにじみ出るフラックスおよび前記フラックスの少なくとも一方により形成されるフラックス残渣は、少なくとも前記回路基板若しくは前記回路基板上に設けられる絶縁層と前記電子部品と前記はんだ接合部との間に介在してこれらに接着するよう形成され、−４０℃／３０分〜１５０℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与えた後の前記フラックス残渣の接着力は３．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、前記はんだペーストに含まれるフラックスおよび前記フラックスの少なくとも一方は、合成樹脂と、チキソ剤と、活性剤と、溶剤とを含むことをその特徴とする。
【００１０】
（２）上記（１）の構成にあって、前記はんだペーストに含まれるフラックスおよび前記フラックスは、同一の組成または異なる組成のいずれでも良いことをその特徴とする。
【００１１】
（３）上記（１）または（２）の構成にあって、前記合成樹脂は、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸の各種エステル、メタクリル酸の各種エステル、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸のエステル、無水マレイン酸のエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、塩化ビニル酢酸ビニルの少なくとも１種のモノマーを重合してなるアクリル樹脂、カルボキシル基を有するロジン系樹脂とダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合してなる誘導体化合物、およびエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ロジン系樹脂の群から選ばれる１種以上を含むことをその特徴とする。
【００１２】
（４）上記（１）から（３）のいずれかの構成にあって、前記ペースト供給工程において、前記フラックスは前記はんだペーストの前記電極部上への供給と同時に前記所定の領域に供給されることをその特徴とする。
【００１３】
（５）本発明のはんだ接合構造体は上記（１）から（４）のいずれかの構成にあるはんだ接合構造体の製造方法により製造され、前記はんだ接合構造体に−４０℃／３０分〜１５０℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与える前と与えた後のはんだシェア強度の低下率が５０％以下であることをその特徴とする。
【００１４】
（６）本発明のはんだ接合方法は、回路基板に設ける電極部上にフラックスを含むはんだペーストを供給する工程と、電子部品を前記回路基板上に搭載する工程と、前記電子部品を搭載した前記回路基板をリフロー処理してはんだ接合部を形成し前記回路基板と前記電子部品とをはんだ接合する工程とを含み、前記電子部品を前記回路基板上に搭載する前に、前記回路基板上に設けられるパターン並びに前記電極部上に供給されるはんだペーストに含まれるフラックスの成分および量に応じて、前記回路基板上のはんだ接合時に前記電子部品と相対する領域であって前記電極部以外の所定の領域にフラックスを供給し、前記リフロー処理において前記はんだペーストからにじみ出るフラックスおよび前記フラックスの少なくとも一方により形成されるフラックス残渣は、少なくとも前記回路基板若しくは前記回路基板上に設けられる絶縁層と前記電子部品と前記はんだ接合部との間に介在してこれらに接着するよう形成され、−４０℃／３０分〜１５０℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与えた後の前記フラックス残渣の接着力は３．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、前記はんだペーストに含まれるフラックスおよび前記フラックスの少なくとも一方は、合成樹脂と、チキソ剤と、活性剤と、溶剤とを含むことをその特徴とする。
【００１５】
なお、本発明のはんだ接合構造体の製造方法、はんだ接合構造体およびはんだ接合方法においては、パターンの形状に応じて、前記はんだペーストからにじみ出るフラックスおよび前記フラックスの少なくとも一方により形成されるフラックス残渣が、前記回路基板と前記絶縁層と前記電子部品と前記はんだ接合部との間に介在し、これらに接着するように形成されるようにしても良い。
また前記はんだ接合構造体に含まれるフラックス残渣は、前記回路基板と前記絶縁層と前記電子部品と前記はんだ接合部との間の他に、前記はんだ接合部の表面と少なくとも前記回路基板の一部と前記電子部品の一部とを覆うように形成されるようにしても良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のはんだ接合構造体の製造方法によれば、煩雑な工程を経ることなく、また回路基板のパターンや電子部品の種類を問わず、寒暖差の激しい過酷な環境下に置かれても優れた接着力を発揮するフラックス残渣を、少なくとも前記回路基板若しくは前記回路基板上に形成される絶縁層と前記電子部品と前記はんだ接合部とに十分に接着するように形成することができる。
また前記フラックスは前記回路基板上に設けられるパターン等に応じて基板上の所定領域に供給される。そのため、例えばはんだペーストに含まれるフラックスの量が上記構成のフラックス残渣を形成するのに十分である場合はフラックスを供給せずとも良い等、適宜最適な作業を選択することができる。
【００１７】
このような構成を有するはんだ接合構造体は、はんだ接合部に亀裂が発生した場合であってもその亀裂先端付近に集中する応力を分散し易くなり、前記亀裂の進展を抑制すると共に、優れたはんだ接合性を発揮しはんだシェア強度の低下を防止することができる。
【００１８】
また本発明のはんだ接合構造体の製造方法の他の態様によれば、前記はんだペーストに含まれるフラックスおよび前記フラックスは同一の組成または異なる組成のいずれでもよいことから、作業の負担を軽減することができる。
【００１９】
また本発明のはんだ接合構造体によれば、前記はんだ接合構造体に−４０℃／３０分〜１５０℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与える前と与えた後のはんだシェア強度の低下率が５０％以下となるようにすることができ、寒暖の差が激しく且つ振動のかかる過酷な環境下に長時間置かれる場合であっても、信頼性の高い回路基板を提供することが可能となる。
【００２０】
更に本発明のはんだ接合方法によれば、はんだ接合部に亀裂が発生した場合であってもその亀裂先端付近に集中する応力が分散し易くなり、前記亀裂の進展を抑制すると共に、優れたはんだ接合性を発揮しはんだシェア強度の低下を防止することのできるはんだ接合が可能となる。
【００２１】
従って、本発明のはんだ接合構造体の製造方法、はんだ接合構造体およびはんだ接合方法によれば、例えば自動車のエンジンルーム内といった長期の過酷な冷熱衝撃サイクルおよび振動に曝される環境下においても、十分な接合信頼性を保つことのできる回路基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のはんだ接合構造体の製造方法の一実施形態に係り、製造工程を表した部分断面図。
【図２】本発明のはんだ接合構造体の製造方法の他の実施形態に係り、製造工程を表した部分断面図。
【図３】本発明のはんだ接合構造体の一実施例および一比較例に係り、−４０℃〜１２５℃を１サイクルとする冷熱衝撃試験におけるフラックス残渣接着強度を表したグラフ。
【図４】本発明のはんだ接合構造体の同実施例および同比較例に係り、−４０℃〜１２５℃を１サイクルとする冷熱衝撃試験におけるはんだ接合構造体のシェア強度を表したグラフ。
【図５】本発明のはんだ接合構造体の同実施例および同比較例に係り、−４０℃〜１２５℃を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与えた後のチップレジスタ（はんだ接合構造体）の断面写真。
【図６】本発明のはんだ接合構造体の同実施例および同比較例に係り、−４０℃〜１５０℃を１サイクルとする冷熱衝撃試験におけるフラックス残渣接着強度を表したグラフ。
【図７】本発明のはんだ接合構造体の同実施例および同比較例に係り、−４０℃〜１５０℃を１サイクルとする冷熱衝撃試験におけるはんだ接合構造体のシェア強度を表したグラフ。
【図８】本発明のはんだ接合構造体の同実施例および同比較例に係り、−４０℃〜１５０℃を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与えた後のチップレジスタ（はんだ接合構造体）の断面写真。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明のはんだ接合構造体の製造方法に用いるはんだペーストに含まれるフラックスおよびフラックス（以下、併せて「本フラックス」という。）の一実施形態を以下に詳述する。なお、はんだペーストに含まれるフラックスおよびフラックスは、同一の組成または異なる組成のいずれでも良い。
【００２４】
＜本フラックス＞
１．合成樹脂
本実施形態の本フラックスには、合成樹脂を使用することができる。このような合成樹脂としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸の各種エステル、メタクリル酸の各種エステル、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸のエステル、無水マレイン酸のエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、塩化ビニルおよび酢酸ビニルの少なくとも１種のモノマーを重合してなるアクリル樹脂、カルボキシル基を有するロジン系樹脂とダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合してなる誘導体化合物等が挙げられる。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。
【００２５】
前記アクリル樹脂の中でも、特にメタクリル酸と炭素鎖が直鎖状である炭素数２〜２０の飽和アルキル基を２つ有するモノマーを含むモノマー類とを重合して得られるアクリル樹脂が好ましく用いられる。
【００２６】
また前記カルボキシル基を有するロジン系樹脂とダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合してなる誘導体化合物（以下、「ロジン誘導体化合物」という。）に使用するカルボキシル基を有するロジン系樹脂としては、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、これら以外にもカルボキシル基を有するロジンであれば使用することができる。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。
【００２７】
次に前記ダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物としては、例えばダイマージオール、ポリエステルポリオール、ポリエステルダイマージオールのようなダイマー酸から誘導される化合物であって、その末端にアルコール基を有するもの等が挙げられ、例えばＰＲＩＰＯＬ２０３３、ＰＲＩＰＬＡＳＴ３１９７、ＰＲＩＰＬＡＳＴ１８３８（以上、クローダジャパン（株）製）等を用いることができる。
【００２８】
前記ロジン誘導体化合物は、前記カルボキシル基を有するロジン系樹脂と前記ダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合することにより得られる。この脱水縮合の方法としては一般的に用いられる方法を使用することができる。また、前記カルボキシル基を有するロジン系樹脂と前記ダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合する際の好ましい重量比率は、それぞれ２５：７５〜７５：２５である。
【００２９】
前記合成樹脂の酸価は１０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましく、その配合量は生成するフラックス（はんだペーストに含まれるフラックスおよびフラックスのいずれをも指す。以下同じ。）全量に対して１０重量％から９０重量％であることが好ましい。
【００３０】
２．チキソ剤
本実施形態の本フラックスには、チキソ剤を使用することができる。このようなチキソ剤としては、例えば水素添加ヒマシ油、脂肪酸アマイド類、オキシ脂肪酸類が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
このようなチキソ剤の配合量は、生成する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。
【００３１】
３．活性剤
本実施形態の本フラックスには、活性剤を使用することができる。このような活性剤としては、例えば有機アミンのハロゲン化水素塩等のアミン塩（無機酸塩や有機酸塩）、有機酸、有機酸塩、有機アミン塩を配合することができる。更に具体的には、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアミン塩、酸塩、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等が挙げられる。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。
このような活性剤の配合量は、生成する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。
【００３２】
４．溶剤
本実施形態の本フラックスには、溶剤を使用することができる。このような溶剤としては、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。
このような溶剤の配合量は、生成するフラックス全量に対して２０重量％から４０重量％であることが好ましい。
【００３３】
５．酸化防止剤
本実施形態の本フラックスには、酸化防止剤を使用することができる。このような酸化防止剤としては、例えばヒンダート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トフェノール系酸化剤が好ましく用いられるが、使用できる酸化防止剤はこれらに限定されるものではない。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。
このような酸化防止剤の配合量は特に限定されないが、一般的には生成するフラックス全量に対して０．５重量％から５重量％程度であることが好ましい。
【００３４】
６．ロジン系樹脂
本実施形態の本フラックスには、ロジン系樹脂を使用することができる。このようなロジン系樹脂としては、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、およびロジンを重合化、水添化、不均一化、アクリル化、マレイン化、エステル化、およびフェノール付加反応等を行ったロジン変性樹脂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。
このようなロジン系樹脂の配合量は、生成するフラックス全量に対して２０重量％以下であることが好ましい。
【００３５】
本実施形態の本フラックスには、更にアクリル系樹脂、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。
【００３６】
このようなアクリル系樹脂としては、例えばアクリル系モノマーを重合成分に有するポリマーからなる樹脂を用いることができる。このようなアクリル系モノマーとしては、酸性基を有するアクリル酸、メタアクリル酸、エステル基を有するアクリル酸エステル、メタアクリル酸エステル等が挙げられる。またこれ以外に、これらのアクリル系モノマーのみを用いたポリマーからなる樹脂も用いることができる。このようなアクリル系樹脂の配合量は、生成するフラックス全量に対して５０重量％以下であることが好ましい。
【００３７】
また前記添加剤の配合量は、生成するフラックス全量に対して１０重量％以下であることが好ましい。またこれらの更に好ましい配合量は生成するフラックス全量に対して５重量％以下である。
【００３８】
本実施形態の本フラックスを加熱して形成するフラックス残渣は、これに−４０℃／３０分〜１５０℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与えた後の接着力を３．５Ｎ／ｍｍ２以上に保つことができる。
フラックス残渣の上記接着力は、フラックスに配合する樹脂成分の酸価およびガラス転移温度により適宜調整することができる。
【００３９】
＜はんだペースト＞
本実施形態のはんだペーストは、上記のフラックス成分とはんだ粉末とを混合することにより得られる。
前記はんだ合金粉末としては特に制限はなく、例えばＳｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐ、Ｉｎ、Ｐｂ等を複数組合せたもの等、汎用のものを使用することができる。代表的なはんだ合金粉末としては、ＳｎとＰｂを含むＳｎ−Ｐｂ系はんだ合金粉末や、Ｓｎ−Ａｇ−ＣｕおよびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎといった鉛フリーはんだ合金粉末を用いることができる。
【００４０】
上記はんだ合金粉末の中でも、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ａｇ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｂｉ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｂ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ、並びにＳｎ−Ｐｂ系はんだ合金粉末が好ましく用いられる。これらの合金粉末は、単独でまたは複数を組合せて用いることができる。
【００４１】
前記はんだ合金粉末の配合量は、はんだペースト全量に対して６５重量％以上９５重量％以下であることが好ましい。より好ましい配合量は８５重量％以上９３重量％以下であり、特に好ましい配合量は８９重量％以上９２重量％以下である。
はんだ合金粉末の配合量が６５重量％未満の場合には、得られるはんだペーストを用いた場合に充分なはんだ接合が形成されにくくなる傾向にある。他方はんだ合金粉末の含有量が９５重量％を超える場合にはバインダとしてのフラックス成分が足りないため、フラックス成分とはんだ合金粉末とを混合しにくくなる傾向にある。
【００４２】
＜はんだ接合構造体＞
本発明のはんだ接合構造体の製造方法の一実施形態を図１を用いて説明する。
【００４３】
本実施形態においては、先ず基板１上に所定のパターンとなるように、絶縁層２および電極部３を形成する。図１（ａ）に示す通り、本実施形態においては絶縁層２と電極部３との間が凹状となるように、即ち電極部３の一部周囲に絶縁層２を設けないパターンを形成する。
【００４４】
パターンが形成された基板１の電極部３上にはんだペースト４を供給する（図１（ｂ）参照）。はんだペースト４は、上記のフラックス成分とはんだ合金粉末とを混合することにより調製される。このはんだペースト４の供給方法としては、例えば印刷機による印刷、ディスペンサーによる塗布、スプレーによる塗布等が挙げられる。電極部３上にはんだペースト４を供給可能であれば、どのような供給方法を採用してもかまわない。
【００４５】
次いで基板１上のうち、電子部品６をマウントした場合に電子部品６と相対する領域であって電極部３以外の領域にフラックス５を供給する。フラックス５は、上記のフラックス成分を混合して調製される。本実施形態においては、電極部３間に設けられた絶縁層２上にフラックス５を所定量供給する（図１（ｃ）参照）。フラックス５の供給方法としては、例えば印刷機による印刷、ディスペンサーによる塗布等が挙げられる。基板１上の当該領域にフラックスを供給可能であれば、どのような供給方法を採用してもかまわない。
またフラックス５の供給量は、電子部品６を基板１上にはんだ接合した際の基板１、絶縁層２、電極部３、電子部品６およびはんだ接合部８で囲まれる空間の体積により適宜調整される。
なお、本実施形態では絶縁層２上にフラックス５を供給したが、前記空間の体積が小さい場合には、フラックス５を供給せずに基板１をリフロー処理しても良い。
更には本実施形態においては、電極部３上にはんだペースト４を供給した後にフラックス５を所定領域に供給したが、はんだペースト４の供給と同時にフラックス５を供給するようにしても良い。
【００４６】
電子部品６を基板１上にマウントする。本実施形態においては、はんだペースト４上に電子部品６の外部電極７が位置するよう、電子部品６をマウントする（図１（ｄ）参照）。
【００４７】
そして電子部品６をマウントした基板１をリフロー処理することにより、はんだペースト４よりはんだ接合部８が形成され、電極部３と電子部品６の外部電極７とがはんだ接合部８を介して電気的に接合される。またリフロー処理により、はんだペースト４よりにじみ出たフラックスおよびフラックス５から、基板１、絶縁層２、電極部３、電子部品６およびはんだ接合部８の間に介在し、これらのいずれもに接着するフラックス残渣９が形成される。なおこのフラックス残渣９は、上記領域とは異なる領域において、基板１と電極部３とはんだ接合部８と電子部品６の端部１０とを覆うようにも形成される（図１（ｅ）参照）。なお、本実施形態において基板１に形成されたパターンの場合、電極部上３に供給されたはんだペースト４に含まれるフラックスのみでは、基板１、絶縁層２、電極部３、電子部品６およびはんだ接合部８の間に介在し、且つこれらを接着するフラックス残渣９の形成は難しいものと考えられる。
【００４８】
またフラックス残渣９は、これに−４０℃／３０分〜１５０℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与えた後の接着力が３．５Ｎ／ｍｍ２以上となる。
【００４９】
このように本実施形態の製造方法を用いて製造されたはんだ接合構造体１００は、上記のとおり、基板１、絶縁層２、電極部３、電子部品６およびはんだ接合部８の間に介在してこれらのいずれもにも接着し、且つ、上記領域とは異なる領域において、基板１と電極部３とはんだ接合部８と電子部品６の端部１０とを覆う、優れた接着力を有するフラックス残渣９を有している。これにより、フラックス残渣９を介して基板１、絶縁層２、電極部３、電子部品６、およびはんだ接合部８を強固に接着することができる。そのため、激しい冷熱衝撃を受けた場合であってもフラックス残渣９は十分な接着力を保つことができ、フラックス残渣９やはんだ接合部８に亀裂が発生した場合であってもその亀裂先端付近に集中する応力が更に分散し易くなり、前記亀裂の進展を抑制することができる。
【００５０】
更には上記冷熱衝撃試験を与える前と後の前記はんだ接合部８のはんだシェア強度の低下率を５０％以下に保つことができる場合、より長期間に渡り前記亀裂の進展を抑制することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態によれば基板１に形成されたパターンと基板１、絶縁層２、電極部３、電子部品６およびはんだ接合部８に囲まれた空間の体積により適宜フラックス５の量を調整することができるため、余分な工程や煩雑な作業を経ることなく、またパターンの種類を問わず、上述のような構成を有するはんだ接合構造体１００を得ることができる。
なお、はんだペースト４に含まれるフラックスの配合量を増加させることにより様々なパターンに対応する方法も考えられるが、はんだペースト４に含まれるフラックスの配合量の増加ははんだペースト４の印刷性の阻害要因となるため好ましくない。
【００５２】
次に、本発明のはんだ接合構造体の製造方法の他の実施形態を図２を用いて説明する。
【００５３】
本他の実施形態においては、先ず基板１１上の所定の位置に絶縁層１２および電極部１３を形成する。本他の実施形態においてはやや大きめの電子部品１６を実装するため、図２（ａ）に示す通り、電極部１３同士がやや離れて設けられている。
【００５４】
基板１１上に設けられた電極部１３上にはんだペースト１４を供給する（図２（ｂ）参照）。この供給方法としては、例えば印刷機による印刷、ディスペンサーによる塗布、スプレーによる塗布等が挙げられる。電極部１３上にはんだペースト１４を供給可能であれば、どのような供給方法を採用してもかまわない。
【００５５】
次いで基板１１上のうち、電子部品１６をマウントした場合に電子部品１６と相対する領域であって電極部１３以外の領域にフラックス１５を供給する。本他の実施形態においては、電極部１３間に設けられた絶縁層１２上にフラックス１５を所定量供給する（図２（ｃ）参照）。フラックス１５の供給方法としては、例えば印刷機による印刷、ディスペンサーによる塗布等が挙げられる。基板１１上の当該領域にフラックスを供給可能であれば、どのような供給方法を採用してもかまわない。
またフラックス１５の供給量は、電子部品１６を基板１１上にはんだ接合した際の絶縁層１２、電子部品１６およびはんだ接合部１８で囲まれる空間の体積により適宜調整される。
更には本他の実施形態においては、電極部１３上にはんだペースト１４を供給した後にフラックス１５を所定領域に供給したが、はんだペースト１４の供給と同時にフラックス１５を供給するようにしても良い。
【００５６】
電子部品１６を基板１１上にマウントする。本他の実施形態においては、はんだペースト１４上に電子部品１６の外部電極１７が位置するよう、電子部品１６をマウントする（図１（ｄ）参照）。
【００５７】
そして電子部品１６をマウントした基板１１をリフロー処理することにより、はんだペースト１４よりはんだ接合部１８が形成され、電極部１３と電子部品１６の外部電極１７とがはんだ接合部８を介して電気的に接合される。またリフロー処理により、はんだペースト１４よりにじみ出たフラックスおよびフラックス１５から、絶縁層１２、電子部品１６およびはんだ接合部１８の間に介在し、これらのいずれもに接着するフラックス残渣１９が形成される。なおこのフラックス残渣１９は、上記領域とは異なる領域において、絶縁層１２とはんだ接合部１８と電子部品１６の端部２０とを覆うようにも形成される（図２（ｅ）参照）。
なお、本実施形態において基板１１に形成されたパターンの場合、電極上１３に供給されたはんだペースト１４に含まれるフラックスのみでは、絶縁層１２、電子部品１６およびはんだ接合部１８の間に介在し、且つこれらを接着するフラックス残渣１９の形成は難しいものと考えられる。
【００５８】
またフラックス残渣１９は、これに−４０℃／３０分〜１５０℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与えた後の接着力が３．５Ｎ／ｍｍ２以上となる。
【００５９】
このように本他の実施形態の製造方法を用いて製造されたはんだ接合構造体２００は、上記のとおり、絶縁層１２、電子部品１６およびはんだ接合部１８の間に介在してこれらのいずれもにも接着し、且つ、上記領域とは異なる領域において、基板１１とはんだ接合部１８と電子部品１６の端部２０とを覆う、優れた接着力を有するフラックス残渣１９を有している。これにより、フラックス残渣１９を介して絶縁層１２、電子部品１６、およびはんだ接合部１８を強固に接着することができる。そのため、激しい冷熱衝撃を受けた場合であってもフラックス残渣１９は十分な接着力を保つことができ、フラックス残渣１９やはんだ接合部１８に亀裂が発生した場合であってもその亀裂先端付近に集中する応力が更に分散し易くなり、前記亀裂の進展を抑制することができる。
【００６０】
更には上記冷熱衝撃試験を与える前と後の前記はんだ接合部１８のはんだシェア強度の低下率を５０％以下に保つことができる場合、より長期間に渡り前記亀裂の進展を抑制することが可能となる。
【００６１】
また、本他の実施形態によれば、電子部品１６の大きさによって絶縁層１２、電子部品１６およびはんだ接合部１８に囲まれた空間の体積が変わる場合であっても適宜フラックス１５の量を調整することができるため、余分な工程や煩雑な作業を経ることなく、また電子部品１６の大きさを問わず、上述のような構成を有するはんだ接合構造体２００を得ることができる。
なお、はんだペースト１４に含まれるフラックスの配合量を増加させることにより様々なパターンに対応する方法も考えられるが、はんだペースト１４に含まれるフラックスの配合量の増加ははんだペースト１４の印刷性の阻害要因となるため好ましくない。
【００６２】
本実施形態および本他の実施形態の回路基板に実装される電子部品の種類は特に限定されないが、例えばチップコンデンサ、チップＬＥＤといったチップ型部品を実装する際に特にその効果を発揮することができる。
【００６３】
また本明細書において、前記フラックス残渣の接着力は、以下の測定方法にて測定される。
【００６４】
フラックスまたはこれを用いたはんだペーストを用いて基板上にチップ部品を表面実装し、当該基板上にフラックス残渣を形成する。当該フラックス残渣は前記チップ部品と前記基板の両方に接着するように形成される。
その後、冷熱衝撃試験装置等を用いて前記基板に−４０℃／３０分〜１５０℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与える。
【００６５】
そして当該冷熱衝撃試験後の基板上にあるフラックス残渣について、オートグラフ等を用いてその接着力を測定する。測定の条件はＪＩＳ規定Ｃ６００６８−２−２１に準拠する。測定に用いるジグは端面が平坦で部品寸法と同等以上の幅を持つせん断ジグとする。測定にあたっては、当該せん断ジグを前記冷熱衝撃試験後のチップ部品側面に突き当てて所定のせん断速度にて基板に平行な力を加えてその最大試験力を求め、この値を前記チップ部品の面積で除してフラックス残渣の接着力を算出する。この時、せん断高さは部品高さの１／４以下とし、せん断速度は５ｍｍ／分とする。
【００６６】
更に本明細書において、前記はんだ接合部のはんだシェア強度およびその低下率は、以下の測定方法にて測定される。
【００６７】
はんだペーストを用いて基板上にチップ部品を表面実装し、当該基板上にはんだ接合部およびフラックス残渣を形成する。当該チップ部品を実装した基板についてオートグラフ等を用いてそのはんだシェア強度を測定する。
その後、冷熱衝撃試験装置等を用いて前記基板に−４０℃／３０分〜１５５℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与える。
次いで、当該冷熱衝撃試験後の基板上にあるはんだ接合部について、オートグラフ等を用いてそのはんだシェア強度を測定する。
冷熱衝撃試験前後のはんだシェア強度測定の条件はＪＩＳ規定Ｃ６００６８−２−２１に準拠する。測定に用いるジグは端面が平坦で部品寸法と同等以上の幅を持つせん断ジグとする。測定にあたっては、当該せん断ジグを基板のチップ部品側面に突き当てて所定のせん断速度にて基板に平行な力を加えてその最大試験力を求め、この値をはんだシェア強度とする。この時、せん断高さは部品高さの１／４以下とし、せん断速度は５ｍｍ／分とする。
【００６８】
そして、冷熱衝撃試験前のはんだ接合部のはんだシェア強度に対し、冷熱衝撃試験後により低下したはんだシェア強度の割合を百分率で示した値をはんだシェア強度の低下率（％）とする。なお、本明細書においてはんだ接合部のはんだシェア強度とは、フラックス残渣が付着した状態のはんだ接合部のはんだシェア強度を意味する。
【実施例】
【００６９】
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。
【００７０】
１．フラックスの作成
【００７１】
＜合成樹脂の調製＞
以下の成分および手順にて、合成樹脂ＡからＧを作製した。
【００７２】
合成樹脂Ａ
メタクリル酸１０重量％、２−エチルヘキシルメタクリレート５１重量％、ラウリルアクリレート３９重量％を混合した溶液を作製した。
その後、撹拌機、流管および窒素導入管とを備えた５００ｍｌの４つ口フラスコにジエチルヘキシルグリコール２００ｇを仕込み、これを１１０℃に加熱した。その後、上記溶液３００ｇにアゾ系ラジカル開始剤としてジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）（製品名：Ｖ−６０１、和光純薬（株）製）を０．２重量％から５重量％を加えてこれを溶解させた。
この溶液を上記４つ口フラスコに１．５時間かけて滴下し、当該４つ口フラスコ内にある成分を１０℃で１時間撹拌した後に反応を終了させ、合成樹脂Ａを得た。なお、合成樹脂Ａの重量平均分子量は７，８００Ｍｗ、酸価は４０ｍｇＫＯＨ／ｇ、ガラス転移温度は−４７℃であった。
【００７３】
合成樹脂Ｂ
メタクリル酸１１重量％、２−エチルヘキシルメタクリレート２５重量％、下記一般式（１）で表す化合物６４重量％を混合した溶液を使用する以外は合成樹脂Ａの作製と同じ条件にて合成樹脂Ｂを得た。合成樹脂Ｂの重量平均分子量は１４，７００Ｍｗ、酸価は７２ｍｇＫＯＨ／ｇ、ガラス転移温度は−７１℃であった。
【００７４】
【化１】
2015225938.tif 000003
【００７５】
合成樹脂Ｃ
水添酸変性ロジン（製品名：ＫＥ−６０４、荒川化学工業（株）製）４６重量％とダイマージオール（製品名：ＰＲＩＰＯＬ２０３３、クローダジャパン（株）製）５４重量％とを混合した溶液を作製した。
撹拌翼、ディーン・スターク装置および窒素導入管を備えた５００ｍｌの４つ口フラスコに上記溶液２２４ｇを入れ、これを窒素雰囲気下１５０℃にて１時間撹拌し、水添酸変性ロジンを溶解させた。
次いで、上記４つ口フラスコにｐ−トルエンスルホン酸一水和物５．７ｇ（０．０３ｍｏｌ）を加えてこれを１８０℃まで昇温し、脱水反応を行った。脱水が止まるまでこれを３時間反応させた後に室温まで放冷し、更に酢酸エチル２００ｇを加えて均一の溶液とした。これを飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で中和させて分液後に濃縮することで、合成樹脂Ｃを得た。なお、合成樹脂Ｂの重量平均分子量は５，３４０Ｍｗ、酸価は１０ｍｇＫＯＨ／ｇ、ガラス転移温度は−１０℃から−２０℃であった。
【００７６】
合成樹脂Ｄ
水添酸変性ロジン（製品名：ＫＥ−６０４、荒川化学工業（株）製）５０重量％とダイマージオール（製品名：ＰＲＩＰＯＬ２０３３、クローダジャパン（株）製）５０重量％とを混合した溶液を使用した以外は合成樹脂Ｃの作製と同じ条件にて合成樹脂Ｃを得た。なお、合成樹脂Ｄの重量平均分子量は４，８１０Ｍｗ、酸価は１９ｍｇＫＯＨ／ｇ、ガラス転移温度は−１０℃から−２０℃であった。
【００７７】
合成樹脂Ｅ
水添酸変性ロジン（製品名：ＫＥ−６０４、荒川化学工業（株）製）５２．５重量％とダイマージオール（製品名：ＰＲＩＰＯＬ２０３３、クローダジャパン（株）製）４７．５重量％とを混合した溶液を使用した以外は合成樹脂Ｃの作製と同じ条件にて合成樹脂Ｅを得た。なお、合成樹脂Ｅの重量平均分子量は３，８５０Ｍｗ、酸価は２６ｍｇＫＯＨ／ｇ、ガラス転移温度は−１０℃から−２０℃であった。
【００７８】
合成樹脂Ｆ
エポキシ樹脂（製品名：ＥＰＩＣＬＯＮ  １０５０、エポキシ当量４５０〜５００、軟化点６４℃〜７４℃、ＤＩＣ（株）製）を使用した。
【００７９】
合成樹脂Ｇ
フェノキシ樹脂（製品名：ＹＰ−７０、重量平均分子量５０，０００〜６０，０００Ｍｗ、新日鉄住金（株）製）を使用した。
【００８０】
＜フラックスの調製＞
表１に記載の各成分を混練し、実施例１から１０、および比較例１から２の各フラックスを得た。
【００８１】
【表１】
2015225938.tif 000004
＊１  荒川化学工業株式会社製  水添酸変性ロジン
＊２  ＢＡＳＦジャパン（株）製  酸化防止剤
【００８２】
＜接着力＞
各フラックスについて、フラックス残渣の接着力を測定した。その測定方法は以下の通りである。また測定した数値を表２に示す。
【００８３】
はんだ付パターンを有していない、ソルダレジストを備えたガラスエポキシ基板と、３．２ｍｍ×１．６ｍｍサイズのチップ部品と、当該チップ部品を実装するために形成された開口を持つ厚さ１５０μｍのメタルマスクを用意した。
前記ガラスエポキシ基板上に前記メタルマスクを用いて各フラックスを印刷し、前記チップ部品を搭載した。その後、酸素濃度１５００±５００ｐｐｍの窒素雰囲気下において、ピーク温度を２４０℃に設定したリフロー炉（製品名：ＴＮＰ−５３８ＥＭ、（株）タムラ製作所製）を用いて前記各基板を加熱し、フラックス残渣にて当該各基板と前記チップ部品とを接着した。
次に、−４０℃（３０分間）〜１２５℃（３０分間）と、−４０℃（３０分間）〜１５０℃（３０分間）の条件に設定した冷熱衝撃試験装置（製品名：ＥＳ−７６ＬＭＳ、 日立アプライアンス（株）製）を用い、上記冷熱衝撃サイクルを２０００回繰り返す環境下に前記各基板を曝した後これを取りだし、各試験基板を作製した。
当該各試験基板について、各基板と前記チップ部品の接着力（フラックス残渣の接着力）をオートグラフ（製品名：ＥＺ−Ｌ−５００Ｎ、（株）島津製作所製）を用いて測定した。測定条件は、ＪＩＳ規定Ｃ６００６８−２−２１に準拠した。また接着力の測定に際しては、ジグは端面が平坦で部品寸法と同等以上の幅を持つせん断ジグを用いた。このせん断ジグを前記チップ部品側面に突き当てて所定のせん断速度で基板に平行な力を加えて最大試験力を求め、この値をフラックス残渣の接着力（Ｎ）とした。またこの値を前記チップ部品の面積で除してフラックス残渣の接着力（Ｎ／ｍｍ２）を算出した。この時、せん断高さは部品高さの１／４以下とし、せん断速度は５ｍｍ／分とした。
【００８４】
次に、上記各フラックス１１．０重量％と、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金粉末（平均粒径２０〜３６μｍ）８９．０重量％とを混合し、実施例１から１０、および比較例１から２に係る各はんだペーストを作製した。
【００８５】
各はんだペーストおよび各フラックスを用いてはんだ接合し、そのはんだ接合部のはんだシェア強度低下率とはんだ亀裂進展性を測定し、その結果に基づき評価を行った。これらの測定方法および評価方法は以下の通り。またその評価結果を表２に示す。
【００８６】
＜はんだシェア強度低下率＞
各はんだペーストを３．２ｍｍ×１．６ｍｍのサイズのチップ部品と、当該サイズのチップ部品を実装できるパターンを有するソルダレジストおよびチップ部品を接続する電極（１．６ｍｍ×１．０ｍｍ）とを備えたガラスエポキシ基板と、同パターンを有する厚さ１５０μｍのメタルマスクを用意した。
前記ガラスエポキシ基板上に前記メタルマスクを用いて各はんだペーストを印刷した。次いで、ディスペンサー（製品名：ＭＬ−６０６ＧＸ、武蔵エンジニアリング（株）製）を用い、対応する各フラックスを電極間に設けられたソルダレジスト上に所定量供給した。次いで前記チップ部品を搭載した。その後、酸素濃度１５００±５００ｐｐｍの窒素雰囲気下において、ピーク温度を２４０℃に設定したリフロー炉（製品名：ＴＮＰ−５３８ＥＭ、（株）タムラ製作所製）を用いて前記各基板を加熱してはんだ付をし、はんだ接合部を形成した。このはんだ付けを行った各基板について、各基板上のはんだ接合部のはんだシェア強度をオートグラフ（製品名：ＥＺ−Ｌ−５００Ｎ、（株）島津製作所製）を用いて測定した。
次に、−４０℃（３０分間）〜１２５℃（３０分間）と、−４０℃（３０分間）〜１５０℃（３０分間）の条件に設定した冷熱衝撃試験装置（製品名：ＥＳ−７６ＬＭＳ、 日立アプライアンス（株）製）を用い、上記冷熱衝撃サイクルを２０００回繰り返す環境下に前記各基板を曝した後これを取りだした。そしてこの冷熱衝撃試験後の各基板上のはんだ接合部のはんだシェア強度をオートグラフ（製品名：ＥＺ−Ｌ−５００Ｎ、（株）島津製作所製）を用いて測定した。
上記はんだシェア強度の測定条件は、いずれもＪＩＳ規定Ｃ６００６８−２−２１に準拠した。またはんだシェア強度の測定に際しては、ジグは端面が平坦で部品寸法と同等以上の幅を持つせん断ジグを用いた。このせん断ジグをチップ部品側面に突き当てて所定のせん断速度で基板に平行な力を加えて最大試験力を求め、この値をはんだ接合部のはんだシェア強度とした。この時、せん断高さは部品高さの１／４以下とし、せん断速度は５ｍｍ／分とした。
そして、冷熱衝撃試験前のはんだシェア強度と冷熱衝撃試験後のはんだシェア強度とを比較し、低下したシェア強度の割合を百分率で示した値をシェア強度低下率（％）として求め、以下の通り評価した。
◎：シェア強度低下率が３０％以下
○：シェア強度低下率が３０％超え、５０％以下
×：シェア強度低下率が５０％超
【００８７】
＜はんだ亀裂進展性＞
各はんだペーストを３．２ｍｍ×１．６ｍｍのサイズのチップ部品と、当該サイズのチップ部品を実装できるパターンを有するソルダレジストおよびチップ部品を接続する電極（１．６ｍｍ×１．０ｍｍ）とを備えたガラスエポキシ基板と、同パターンを有する厚さ１５０μｍのメタルマスクを用意した。
前記ガラスエポキシ基板上に前記メタルマスクを用いて各はんだペーストを印刷した。次いで、ディスペンサー（製品名：ＭＬ−６０６ＧＸ、武蔵エンジニアリング（株）製）を用い、対応する各フラックスを電極間に設けられたソルダレジスト上に所定量供給した。次いで前記チップ部品を搭載した。その後、酸素濃度１５００±５００ｐｐｍの窒素雰囲気下において、ピーク温度を２４０℃に設定したリフロー炉（製品名：ＴＮＰ−５３８ＥＭ、（株）タムラ製作所製）を用いて前記各基板を加熱してはんだ付をし、はんだ接合部を形成した。
次に、−４０℃（３０分間）〜１２５℃（３０分間）と、−４０℃（３０分間）〜１５０℃（３０分間）の条件に設定した冷熱衝撃試験装置（製品名：ＥＳ−７６ＬＭＳ、 日立アプライアンス（株）製）を用い、上記冷熱衝撃サイクルを２０００回繰り返す環境下に前記各基板を曝した後これを取りだし、各試験基板を作製した。
そして、前記各試験基板の対象部分を切り出し、これをエポキシ樹脂（製品名：エポマウント（主剤および硬化剤）、リファインテック（株）製）を用いて封止した。更に湿式研磨機（製品名：ＴｅｇｒａＰｏｌ−２５、丸本ストルアス（株）製）を用いて前記各試験基板に実装された前記チップ部品の中央断面が分かるような状態とし、そのはんだ接合部の組織内部に進行した亀裂の長さを測定顕微鏡（製品名：ＳＴＭ６、オリンパス（株）製）を用いて、以下のように評価した。
○：亀裂の長さが０．５ｍｍ以下
×：亀裂の長さが０．５ｍｍ超
【００８８】
【表２】
2015225938.tif 000005
【００８９】
以上、実施例に示す通り、本発明のはんだ接合構造体の製造方法を用いて製造したはんだ接合構造体は、これに−４０℃／３０分〜１２５℃／３０分を１サイクル、および−４０℃／３０分〜１５０℃／３０分を１サイクルとする冷熱衝撃試験を２０００サイクル与えた後の接着力が３．５Ｎ／ｍｍ２以上と高く、電子部品と回路基板とを強固に接着することができる。またこのはんだ接合構造体のはんだ接合部は、上記冷熱衝撃試験による亀裂進展を抑制することができ、これに起因してシェア強度の低下も抑性される。
特に実施例１に係るフラックスにおいては−４０℃〜１２５℃および−４０℃〜１５０℃の冷熱衝撃試験ともに、冷熱サイクルを与えられるに従ってフラックス残渣の接着力が増しており、長時間に渡って激しい冷熱衝撃サイクル下に置かれた場合でも十分な接着力を発揮し得る。
更に例えば実施例１に係るはんだ接合構造体は、図５および図８からも分かるとおり、−４０℃〜１２５℃および−４０℃〜１５０℃の冷熱衝撃試験後であっても深い亀裂は発生しておらず、高い接合信頼性を発揮し得る。
更には、回路基板上に設けられるパターンや電子部品の大きさに関わらず、上記効果を発揮するはんだ接合構造体を提供することができる。
このように、本発明のはんだ接合構造体の製造方法を用いて製造したはんだ接合構造体を有する回路基板は、長時間に渡って激しい冷熱衝撃サイクルおよび振動を受ける環境下にて非常に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９０】
１  基板
２  絶縁層
３  電極部
４  はんだペースト
５  フラックス
６  電子部品
７  外部電極
８  はんだ接合部
９  フラックス残渣
１０  端部
１００  はんだ接合構造体
１１  基板
１２  絶縁層
１３  電極部
１４  はんだペースト
１５  フラックス
１６  電子部品
１７  外部電極
１８  はんだ接合部
１９  フラックス残渣
２０  端部
２００  はんだ接合構造体
【図１】
2015225938.tif 000006
【図２】
2015225938.tif 000007
【図３】
2015225938.tif 000008
【図４】
2015225938.tif 000009
【図５】
2015225938.tif 000010
【図６】
2015225938.tif 000011
【図７】
2015225938.tif 000012
【図８】
2015225938.tif 000013