(57)【要約】【課題】十分なはんだ溶融性を有するとともに、十分な樹脂硬化性を有するはんだ組成物を提供すること。【解決手段】本発明のはんだ組成物は、２４０℃以下の融点を有する鉛フリーはんだ粉末５０質量％以上９０質量％以下と、熱硬化性樹脂および芳香族カルボン酸を含有する熱硬化性樹脂組成物１０質量％以上４０質量％以下とを含有し、前記芳香族カルボン酸は、ベンゼン環またはナフタレン環を有し、当該ベンゼン環または当該ナフタレン環の水素原子の１つは、カルボキシル基に置換され、当該ベンゼン環または当該ナフタレン環の水素原子の１つまたは２つは、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、プロトキシ基、ブトキシ基およびアセトキシ基の少なくともいずれかに置換されている化合物であることを特徴とするものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
２４０℃以下の融点を有する鉛フリーはんだ粉末５０質量％以上９０質量％以下と、熱硬化性樹脂および芳香族カルボン酸を含有する熱硬化性樹脂組成物１０質量％以上５０質量％以下とを含有し、
前記芳香族カルボン酸は、ベンゼン環またはナフタレン環を有し、
当該ベンゼン環または当該ナフタレン環の水素原子の１つは、カルボキシル基に置換され、
当該ベンゼン環または当該ナフタレン環の水素原子の１つまたは２つは、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、プロトキシ基、ブトキシ基およびアセトキシ基の少なくともいずれかに置換されている化合物である
ことを特徴とするはんだ組成物。
【請求項２】
請求項１に記載のはんだ組成物において、
前記芳香族カルボン酸が、２，４−ジヒドロキシ安息香酸である
ことを特徴とするはんだ組成物。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のはんだ組成物において、
前記熱硬化性樹脂組成物が、さらに、９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシドを含有する
ことを特徴とするはんだ組成物。
【請求項４】
熱硬化性樹脂および芳香族カルボン酸を含有し、
前記芳香族カルボン酸は、ベンゼン環またはナフタレン環を有し、
当該ベンゼン環または当該ナフタレン環の水素原子の１つは、カルボキシル基に置換され、
当該ベンゼン環または当該ナフタレン環の水素原子の１つまたは２つは、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、プロトキシ基、ブトキシ基およびアセトキシ基の少なくともいずれかに置換されている化合物である
ことを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品と配線基板とを接続するはんだ組成物、およびこのはんだ組成物用の熱硬化性樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型軽量化が進むと同時に、配線基板の高密度実装化が進んでいる。そして、半導体のパッケージも小型化が進み、グリッドアレイ型の電子部品であるＢＧＡやＬＧＡもチップサイズパッケージ（以下、ＣＳＰともいう）へと小型化してきている。そして、パッケージの小型化が進むにつれ、接続端子ピッチも小さくなり、０．５ｍｍピッチのＣＳＰも普及している。その結果、接続端子自身も小さくする必要があるため、電子部品と配線基板との接続強度が弱くなってしまう。その強化策の一つとして、電子部品と配線基板との間にアンダーフィル剤を入れて硬化させる方法も実用化されている。しかし、実装工程が長くなる、或いは電子部品または接合不良が発見されたときにリペアーができないという欠点がある。
【０００３】
そこで、電子部品と配線基板との接続強度をはんだペーストにより向上することが求められており、例えば、熱硬化性樹脂、有機酸、溶剤および硬化剤を含有するフラックスと、はんだ粉末とを含有するはんだペーストが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１９２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のはんだペーストでは、樹脂硬化性が不十分であり、必要に応じて、リフロー後にアフターキュアなどをすることが必要となるという問題があった。
一方で、樹脂硬化性を高めるために、硬化成分量を調整することなども考えられるが、樹脂硬化性を高めると、はんだ溶融性が低下してしまう。このように、はんだ溶融性と樹脂硬化性とは二律背反の関係にあり、これらを両立することは困難であった。
【０００６】
そこで、本発明は、十分なはんだ溶融性を有するとともに、十分な樹脂硬化性を有するはんだ組成物、およびこのはんだ組成物用の熱硬化性樹脂組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のはんだ組成物は、２４０℃以下の融点を有する鉛フリーはんだ粉末５０質量％以上９０質量％以下と、熱硬化性樹脂および芳香族カルボン酸を含有する熱硬化性樹脂組成物１０質量％以上５０質量％以下とを含有し、前記芳香族カルボン酸は、ベンゼン環またはナフタレン環を有し、当該ベンゼン環または当該ナフタレン環の水素原子の１つは、カルボキシル基に置換され、当該ベンゼン環または当該ナフタレン環の水素原子の１つまたは２つは、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、プロトキシ基、ブトキシ基およびアセトキシ基の少なくともいずれかに置換されている化合物であることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明のはんだ組成物においては、前記芳香族カルボン酸が、２，４−ジヒドロキシ安息香酸であることが好ましい。
本発明のはんだ組成物においては、前記熱硬化性樹脂組成物が、さらに、９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシドを含有することが好ましい。
【０００９】
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂および芳香族カルボン酸を含有し、前記芳香族カルボン酸は、ベンゼン環またはナフタレン環を有し、当該ベンゼン環または当該ナフタレン環の水素原子の１つは、カルボキシル基に置換され、当該ベンゼン環または当該ナフタレン環の水素原子の１つまたは２つは、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、プロトキシ基、ブトキシ基およびアセトキシ基の少なくともいずれかに置換されている化合物であることを特徴とするものである。
【００１０】
なお、本発明のはんだ組成物が、十分なはんだ溶融性を有するとともに、十分な樹脂硬化性を有する理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。
すなわち、本発明のはんだ組成物において、芳香族カルボン酸は、はんだの活性剤として作用するだけでなく、熱硬化性樹脂を硬化させる硬化成分としても作用している。本発明における芳香族カルボン酸は、カルボキシル基およびヒドロキシ基などを有している。本発明における芳香族カルボン酸では、カルボキシル基が主にはんだの活性に寄与し、ヒドロキシ基などが主にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の硬化に寄与する。そこで、芳香族カルボン酸のヒドロキシ基を多くすれば、重合化が進行しやすくなり樹脂硬化性を向上できる。しかし、芳香族カルボン酸のヒドロキシ基が多過ぎると、重合が進行する分、はんだ溶融性が低下してしまう。本発明においては、上記の観点から、芳香族カルボン酸のヒドロキシ基とカルボキシル基の数を所定範囲に調整することで、従来は困難であったはんだ溶融性と樹脂硬化性との両立を図ることができるものと本発明者らは推察する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、十分なはんだ溶融性を有するとともに、十分な樹脂硬化性を有するはんだ組成物を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
先ず、本発明のはんだ組成物および熱硬化性樹脂組成物について説明する。
本発明のはんだ組成物は、電子部品および配線基板を接続するはんだ組成物である。そして、このはんだ組成物は、以下説明する鉛フリーはんだ粉末５０質量％以上９０質量％以下と、以下説明する熱硬化性樹脂組成物１０質量％以上５０質量％以下とを含有するものである。
この鉛フリーはんだ粉末の含有量が５０質量％未満の場合（熱硬化性樹脂組成物の含有量が５０質量％を超える場合）には、得られるはんだ組成物にて接着した場合に、電子部品および配線基板の間に十分なはんだ接合を形成できず、電子部品および配線基板の間の導電性が不十分となり、他方、鉛フリーはんだ粉末の含有量が９０質量％を超える場合（熱硬化性樹脂組成物の含有量が１０質量％未満の場合）には、得られるはんだ組成物にて接着した場合に、電子部品および配線基板の間の接続強度が不十分となる。また、得られるはんだ組成物において、接続強度と導電性とのバランスをとるという観点から、この鉛フリーはんだ粉末の含有量は、６０質量％以上９０質量％以下であることが好ましく、７０質量％以上８５質量％以下であることがより好ましい。
【００１３】
［（Ａ）鉛フリーはんだ粉末］
本発明に用いる（Ａ）鉛フリーはんだ粉末は、２４０℃以下の融点を有するものである。この鉛フリーはんだ粉末の融点が２４０℃を超えるものを用いる場合には、はんだ組成物における通常の接着温度では鉛フリーはんだ粉末を溶融させることが困難となる。
ここで、鉛フリーはんだ粉末とは、鉛を添加しないはんだ金属または合金の粉末のことをいう。ただし、鉛フリーはんだ粉末中に、不可避的不純物として鉛が存在することは許容されるが、この場合に、鉛の量は、１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
前記鉛フリーはんだ粉末は、スズ（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）および亜鉛（Ｚｎ）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が好ましい。
また、前記鉛フリーはんだ粉末における具体的なはんだ組成（質量比率）としては、以下のようなものを例示できる。
２元系合金としては、例えば、９５．３Ａｇ／４．７ＢｉなどのＡｇ−Ｂｉ系、６６Ａｇ／３４ＬｉなどのＡｇ−Ｌｉ系、３Ａｇ／９７ＩｎなどのＡｇ−Ｉｎ系、６７Ａｇ／３３ＴｅなどのＡｇ−Ｔｅ系、９７．２Ａｇ／２．８ＴｌなどのＡｇ−Ｔｌ系、４５．６Ａｇ／５４．４ＺｎなどのＡｇ−Ｚｎ系、８０Ａｕ／２０ＳｎなどのＡｕ−Ｓｎ系、５２．７Ｂｉ／４７．３ＩｎなどのＢｉ−Ｉｎ系、３５Ｉｎ／６５Ｓｎ、５１Ｉｎ／４９Ｓｎ、５２Ｉｎ／４８ＳｎなどのＩｎ−Ｓｎ系、８．１Ｂｉ／９１．９ＺｎなどのＢｉ−Ｚｎ系、４３Ｓｎ／５７Ｂｉ、４２Ｓｎ／５８ＢｉなどのＳｎ−Ｂｉ系、９８Ｓｎ／２Ａｇ、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ、９６Ｓｎ／４Ａｇ、９５Ｓｎ／５ＡｇなどのＳｎ−Ａｇ系、９１Ｓｎ／９Ｚｎ、３０Ｓｎ／７０ＺｎなどのＳｎ−Ｚｎ系、９９．３Ｓｎ／０．７ＣｕなどのＳｎ−Ｃｕ系、９５Ｓｎ／５ＳｂなどのＳｎ−Ｓｂ系が挙げられる。+
３元系合金としては、例えば、９５．５Ｓｎ／３．５Ａｇ／１ＩｎなどのＳｎ−Ａｇ−Ｉｎ系、８６Ｓｎ／９Ｚｎ／５Ｉｎ、８１Ｓｎ／９Ｚｎ／１０ＩｎなどのＳｎ−Ｚｎ−Ｉｎ系、９５．５Ｓｎ／０．５Ａｇ／４Ｃｕ、９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕ、９８．３Ｓｎ／１．０Ａｇ／０．７Ｃｕ、９９．０Ｓｎ／０．３Ａｇ／０．７ＣｕなどのＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、９０．５Ｓｎ／７．５Ｂｉ／２Ａｇ、４１．０Ｓｎ／５８Ｂｉ／１，０ＡｇなどのＳｎ−Ｂｉ−Ａｇ系、８９．０Ｓｎ／８．０Ｚｎ／３．０ＢｉなどのＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系が挙げられる。
その他の合金としては、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ／Ｂｉ系などが挙げられる。
【００１５】
また、前記鉛フリーはんだ粉末の平均粒子径は、１０μｍ以上７０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上６０μｍ以下であることがより好ましい。鉛フリーはんだ粉末の平均粒子径が前記下限未満では、電子部品および配線基板間の導電性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、はんだ組成物における絶縁性が低下する傾向にある。なお、平均粒子径は、動的光散乱式の粒子径測定装置により測定できる。
【００１６】
［（Ｂ）熱硬化性樹脂］
本発明に用いる熱硬化性樹脂としては、公知の熱硬化性樹脂を適宜用いることができるが、フラックス作用を有するという観点から、特にエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
なお、本発明において、フラックス作用を有するとは、通常のロジン系フラックスのように、その塗布膜は被はんだ付け体の金属面を覆って大気を遮断し、はんだ付け時にはその金属面の金属酸化物を還元し、この塗布膜が溶融はんだに押し退けられてその溶融はんだと金属面との接触が可能となり、その残渣は回路間を絶縁する機能を有するものである。
【００１７】
このようなエポキシ樹脂としては、公知のエポキシ樹脂を適宜用いることができる。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビフェニル型、ナフタレン型、クレゾールノボラック型、フェノールノボラック型、およびジシクロペンタジエン型などのエポキシ樹脂が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、これらのエポキシ樹脂は、常温で液状のものを含有することが好ましく、常温で固形のものを用いる場合には、常温で液状のものと併用することが好ましい。また、これらのエポキシ樹脂の型の中でも、金属粒子の分散性およびペースト粘度を調整でき、さらに硬化物の落下衝撃に対する耐性が向上できるという観点や、はんだの濡れ広がり性が良好となるという観点から、液状ビスフェノールＡ型、液状ビスフェノールＦ型、液状水添タイプのビスフェノールＡ型、ナフタレン型、ジシクロペンタジエン型、ビフェニル型が好ましく、液状ビスフェノールＡ型、液状ビスフェノールＦ型、ビフェニル型がより好ましい。
前記エポキシ樹脂の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、５０質量％以上９９質量％以下であることが好ましく、５５質量％以上８５質量％以下であることがより好ましく、６０質量％以上７１質量％以下であることが特に好ましい。エポキシ樹脂の含有量が前記下限未満では、電子部品を固着させるために十分な強度が得られないため、落下衝撃に対する耐性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、熱硬化性樹脂組成物中の硬化成分の含有量が減少し、エポキシ樹脂を硬化せしめる速度が遅延しやすい傾向にある。
【００１８】
［（Ｃ）芳香族カルボン酸］
本発明に用いる芳香族カルボン酸は、ベンゼン環またはナフタレン環を有し、当該ベンゼン環または当該ナフタレン環の水素原子の１つは、カルボキシル基に置換され、当該ベンゼン環または当該ナフタレン環の水素原子の１つまたは２つは、ヒドロキシ基およびメトキシ基の少なくともいずれかに置換されている化合物である。カルボキシル基に置換された数が２以上の場合は、はんだ組成物における絶縁性が不十分となる。また、ヒドロキシ基またはメトキシ基に置換された数が３以上の場合は、はんだ組成物におけるはんだ溶融性が不十分となる。さらに、樹脂硬化性の観点から、ヒドロキシ基またはメトキシ基に置換された数は、２つであることがより好ましい。
前記芳香族カルボン酸は、ベンゼン環およびナフタレン環のいずれの芳香環を有していてもよいが、ベンゼン環を有することが好ましい。
前記芳香族カルボン酸は、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、プロトキシ基、ブトキシ基およびアセトキシ基のうちのいずれかの置換基を有していればよいが、ヒドロキシ基を有することが好ましい。また、前記芳香族カルボン酸においては、はんだ溶融性および樹脂硬化性の観点から、ヒドロキシ基が、カルボキシル基のオルト位またはメタ位にあることが好ましく、カルボキシル基のオルト位およびメタ位にあることがより好ましい。
前記芳香族カルボン酸における当該ベンゼン環または当該ナフタレン環の水素原子の１つまたは２つは、さらに、炭素数１〜４のアルキル基およびホルミル基の少なくともいずれかに置換されていてもよい。
【００１９】
前記芳香族カルボン酸としては、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、２−ヒドロキシ安息香酸、４−ヒドロキシ安息香酸、３，５−ジメトキシ安息香酸、２−ヒドロキシ−３−ナフトエ酸、３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ安息香酸、５−ホルミルサリチル酸などが挙げられる。これらの中でも、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジメトキシ安息香酸が好ましく、２，４−ジヒドロキシ安息香酸が特に好ましい。これらの芳香族カルボン酸は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２０】
前記芳香族カルボン酸の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、１質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、２質量％以上３５質量％以下であることがより好ましく、７質量％以上３０質量％以下であることが更により好ましく、１２質量％以上２０質量％以下であることが特に好ましい。芳香族カルボン酸の含有量が前記下限未満では、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を硬化せしめる速度が遅延することで硬化不良となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られるはんだ組成物における絶縁性が低下する傾向にある。
【００２１】
また、本発明に用いる熱硬化性樹脂組成物は、前記熱硬化性樹脂および前記芳香族カルボン酸の他に、９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシド、チクソ剤および硬化剤などを含有していてもよい。
【００２２】
［（Ｄ）ＨＣＡ］
本発明に用いる（Ｄ）９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシド（以下、「ＨＣＡ」ともいう）としては、適宜市販品を用いることができる。このＨＣＡにより、はんだ組成物における樹脂硬化性を維持しつつ、はんだ溶融性の更なる向上を図ることができる。
前記ＨＣＡの含有量としては、熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、０．５質量％以上１５質量％以下であることが好ましく、３質量％以上８質量％以下であることがより好ましい。ＨＣＡの含有量が前記下限未満では、はんだ溶融性の向上効果が得られにくい傾向にあり、他方、前記上限を超えると、絶縁性が低下するとともに、樹脂硬化によってはんだ溶融性が低下する傾向にある。
【００２３】
本発明に用いるチクソ剤としては、公知のチクソ剤を適宜用いることができる。このようなチクソ剤としては、例えば、有機系チクソ剤（脂肪酸アマイド、水添ヒマシ油、オレフィン系ワックスなど）、無機系チクソ剤（コロイダルシリカ、ベントンなど）が挙げられる。これらのチクソ剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。これらの中でも、脂肪酸アマイド、コロイダルシリカ、ベントンが好ましい。また、得られるはんだ組成物のにじみにくさの観点からは、有機系チクソ剤と無機系チクソ剤との組み合わせで使用することが好ましい。具体的には、脂肪酸アマイドとコロイダルシリカとの組み合わせ、脂肪酸アマイドとベントンとの組み合わせが挙げられる。
前記チクソ剤の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、０．５質量％以上２５質量％以下であることが好ましく、１質量％以上２０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以上１５質量％以下であることが特に好ましい。チクソ剤の含有量が前記下限未満では、チクソ性が得られず、配線基板の電極上でダレが生じやすくなり、配線基板の電極上に電子部品を搭載した際の付着力が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、チクソ性が高すぎてシリンジニードルの詰まりにより塗布不良となりやすい傾向にある。
【００２４】
本発明に用いる硬化剤としては、適宜公知の硬化剤を用いることができる。例えば、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を用いる場合には、以下のようなものを用いることができる。これらの硬化剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
潜在性硬化剤としては、例えば、ノバキュアＨＸ−３７２２、ＨＸ−３７２１、ＨＸ−３７４８、ＨＸ−３０８８、ＨＸ−３６１３、ＨＸ−３９２１ＨＰ、ＨＸ−３９４１ＨＰ（旭化成エポキシ社製、商品名）が挙げられる。
脂肪族ポリアミン系硬化剤としては、例えば、フジキュアＦＸＲ−１０２０、ＦＸＲ−１０３０、ＦＸＲ−１０５０、ＦＸＲ−１０８０（富士化成工業社製、商品名）が挙げられる。
エポキシ樹脂アミンアダクト系硬化剤としては、例えば、アミキュアＰＮ−２３、ＰＮ−Ｆ、ＭＹ−２４、ＶＤＨ、ＵＤＨ、ＰＮ−３１、ＰＮ−４０（味の素ファインテクノ社製、商品名）、ＥＨ−３６１５Ｓ、ＥＨ−３２９３Ｓ、ＥＨ−３３６６Ｓ、ＥＨ−３８４２、ＥＨ−３６７０Ｓ、ＥＨ−３６３６ＡＳ、ＥＨ−４３４６Ｓ、ＥＨ−５０１６Ｓ（ＡＤＥＫＡ社製、商品名）が挙げられる。
イミダゾール系硬化促進剤としては、例えば、２Ｐ４ＭＨＺ、２ＭＺＡ、２ＰＺ、Ｃ１１Ｚ、Ｃ１７Ｚ、２Ｅ４ＭＺ、２Ｐ４ＭＺ、Ｃ１１Ｚ−ＣＮＳ、２ＰＺ−ＣＮＺ（以上、商品名）が挙げられる。
【００２５】
前記硬化剤の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、０．５質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、１質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。硬化剤の含有量が前記下限未満では、熱硬化性樹脂を硬化せしめる速度が遅延しやすい傾向にあり、他方、前記上限を超えると、反応性が速くなり、ペースト使用時間が短くなる傾向にある。
【００２６】
本発明に用いる熱硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、前記エポキシ樹脂、前記芳香族カルボン酸、前記ＨＣＡ、前記チクソ剤および前記硬化剤以外に、界面活性剤、カップリング剤、消泡剤、粉末表面処理剤、反応抑制剤、沈降防止剤などの添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、０．０１質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、０．０５質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。添加剤の含有量が前記下限未満では、それぞれの添加剤の効果を奏しにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、熱硬化性樹脂組成物による接合強度が低下する傾向にある。
【００２７】
次に、本発明のはんだ組成物を用いて、配線基板および電子部品などの電極同士を接続する方法について説明する。ここでは、配線基板および電子部品の電極同士を接続する場合を例に挙げて説明する。
このように配線基板および電子部品の電極同士を接続する方法としては、前記配線基板上に前記はんだ組成物を塗布する塗布工程と、前記はんだ組成物上に前記電子部品を配置し、リフロー炉により所定条件にて加熱して、前記電子部品を前記配線基板に実装するリフロー工程と、を備える方法を採用できる。
【００２８】
塗布工程においては、前記配線基板上に前記はんだ組成物を塗布する。
ここで用いる塗布装置としては、例えば、ディスペンサー、スクリーン印刷機、ジェットディスペンサー、メタルマスク印刷機が挙げられる。
また、塗布膜の厚みは、特に限定されないが、５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。厚みが前記下限未満では、配線基板の電極上に電子部品を搭載した際の付着力が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、接続部分以外にもペーストがはみ出しやすくなる傾向にある。
【００２９】
リフロー工程においては、前記はんだ組成物上に前記電子部品を配置し、リフロー炉により所定条件にて加熱する。このリフロー工程により、電子部品および配線基板の間に十分なはんだ接合を行うことができ、また、樹脂硬化を進行させることもできる。その結果、前記電子部品を前記配線基板に実装することができる。
リフロー条件は、はんだの融点に応じて適宜設定すればよい。例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ合金を用いる場合には、プリベークを温度１５０〜１８０℃で６０〜１２０秒行い、ピーク温度を２３０〜２５０℃に設定すればよい。
【００３０】
また、このように配線基板および電子部品の電極同士を接続する方法においては、前記リフロー工程に代えて、或いは、前記リフロー工程の前工程として、以下説明する熱圧着工程を備えていてもよい。
熱圧着工程においては、前記はんだ組成物上に前記電子部品を配置し、前記はんだ粉末の融点よりも１℃以上高い温度で、前記電子部品を前記配線基板に熱圧着する。
熱圧着時の温度が、前記はんだ粉末の融点よりも１℃以上高いという条件を満たさない場合には、はんだを十分に溶融させることができず、電子部品および配線基板の間に十分なはんだ接合を形成できず、電子部品および配線基板の間の導電性が不十分となる。
熱圧着時の温度は、１３０℃以上２００℃以下とすることが好ましく、１４０℃以上１８０℃以下とすることがより好ましい。
熱圧着時の圧力は、特に限定されないが、０．０５ＭＰａ以上３ＭＰａ以下とすることが好ましく、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下とすることがより好ましい。圧力が前記上限未満では、電子部品および配線基板の間に十分なはんだ接合を形成できず、電子部品および配線基板の間の導電性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると配線基板にストレスがかかり、デッドスペースを広くとらなければならなくなる傾向にある。
なお、本発明においては、上記のように、熱圧着時の圧力を、従来の導電性フィラー系の異方性導電材を用いる方法による場合と比較して、低い圧力範囲に設定することができる。そのため、熱圧着工程に用いる装置の低コスト化を達成することもできる。
熱圧着時の時間は、特に限定されないが、通常、１秒以上６０秒以下であり、２秒以上２０秒以下であることが好ましく、３秒以上１０秒以下であることがより好ましい。
【００３１】
また、このように配線基板および電子部品の電極同士を接続する方法においては、以下説明する剥離工程、再塗布工程および再リフロー工程をさらに備えていてもよい。
剥離工程においては、前記はんだ粉末の融点よりも１℃以上高い温度で、前記電子部品を前記配線基板から剥離する。
ここで、電子部品を配線基板から剥離する方法は、特に限定されない。このような方法としては、例えば、はんだごてなどを用いて接続部分を加熱しながら、電子部品を配線基板から剥離する方法を採用することができる。なお、このような場合に、リペアに用いる公知の剥離装置を用いてもよい。
また、電子部品を配線基板から剥離した後に、必要に応じて、溶剤などで前記配線基板上を洗浄してもよい。
【００３２】
再塗布工程においては、剥離工程後の配線基板上に前記はんだ組成物を塗布する。ここで、塗布装置や塗布膜の厚みは、前記塗布工程と同様のものや条件を採用することができる。
再リフロー工程においては、再塗布工程後のはんだ組成物上に前記電子部品を配置し、リフロー炉により所定条件にて加熱して、前記電子部品を前記配線基板に実装する。ここで、加熱条件は、前記リフロー工程と同様の条件を採用することができる。
【００３３】
以上説明した電子部品の接続方法によれば、電子部品および配線基板の電極同士がはんだ接合されるために、従来の導電性フィラー系の異方性導電材のように、電極および導電性フィラーが接触し合うことで接続されている場合と比較して、極めて高い接続信頼性を達成できる。また、リフロー後において、はんだ粉末の融点以上の温度の熱をかければ、はんだは溶融させることができ、また、熱硬化性樹脂組成物も軟化させることができることから、配線基板から電子部品を容易に剥離することができる。また、本発明では、剥離後に再びはんだ組成物を用いて配線基板と電子部品との接続を図る場合に、電極などにある程度の残渣（はんだなど）が残っていたとしても、それらの残渣を併せてはんだ接合することができ、導電性を確保できる。そのため、前記電子部品の接続方法は、従来の導電性フィラー系の異方性導電材を用いる方法と比較して、リペア性が優れている。
【００３４】
また、本発明のはんだ組成物を用いた接続方法は、前記接続方法に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、前記接続方法では、リフロー工程により、配線基板と電子部品とを接着しているが、これに限定されない。例えば、リフロー工程に代えて、レーザー光を用いてはんだ組成物を加熱する工程（レーザー加熱工程）により、配線基板と電子部品とを接着してもよい。この場合、レーザー光源としては、特に限定されず、金属の吸収帯に合わせた波長に応じて適宜採用できる。レーザー光源としては、例えば、固体レーザー（ルビー、ガラス、ＹＡＧなど）、半導体レーザー（ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰなど）、液体レーザー（色素など）、気体レーザー（Ｈｅ−Ｎｅ、Ａｒ、ＣＯ２、エキシマーなど）が挙げられる。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例および比較例にて用いた材料を以下に示す。
（（Ａ）成分）
鉛フリーはんだ粉末：平均粒子径は３９μｍ、はんだの融点は２１７〜２２０℃、はんだの組成は９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕ
（（Ｂ）成分）
熱硬化性樹脂Ａ：ビスフェノールＡ型およびビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂、ＤＩＣ社製、商品名「ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ」
熱硬化性樹脂Ｂ：ビフェニル型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン社製、商品名「ＹＸ−４０００ＨＫ」
（（Ｃ）成分）
芳香族カルボン酸Ａ：２，４−ジヒドロキシ安息香酸
芳香族カルボン酸Ｂ：３，５−ジメトキシ安息香酸
芳香族カルボン酸Ｃ：３，５−ジヒドロキシ安息香酸
芳香族カルボン酸Ｄ：４−ヒドロキシ安息香酸
芳香族カルボン酸Ｅ：２−ヒドロキシ−３−ナフトエ酸、
（他の成分）
芳香族カルボン酸Ｆ：没食子酸
芳香族カルボン酸Ｇ：没食子酸ステアリル
脂肪族ジカルボン酸：アジピン酸、関東電化工業社製
チクソ剤：日本化成社製、商品名「スリパックスＺＨＨ」
ＨＣＡ：９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシド、三光社製
硬化剤：変性ポリアミン、ＡＤＥＫＡ社製、商品名「ＥＨ−５０１６Ｓ」
【００３６】
［実施例１］
熱硬化性樹脂Ａ３６質量％、熱硬化性樹脂Ｂ２０質量％、チクソ剤１４質量％および芳香族カルボン酸Ａ３０質量％を容器に投入し、攪拌機にて予備混合した後、３本ロールを用いて室温にて混合し分散させて熱硬化性樹脂組成物を得た。
次に、得られた熱硬化性樹脂組成物２０質量％および鉛フリーはんだ粉末８０質量％（合計で１００質量％）を容器に投入し、混練機にて混合することではんだ組成物を調製した。
【００３７】
［実施例２〜１０］
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にしてはんだ組成物を得た。
［実施例１１〜１８］
表２に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にしてはんだ組成物を得た。
［比較例１〜４］
表３に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にしてはんだ組成物を得た。
【００３８】
＜はんだ組成物の評価＞
はんだ組成物の性能（はんだの溶融、ＬＧＡ実装適性、樹脂硬化性、せん断強度）を以下のような方法で評価または測定した。得られた結果を表１〜表３に示す。
（１）はんだの溶融
回路パターンとして直径１ｍｍ〜２ｍｍの複数のランドを有する配線基板上（ランド上）に、得られたはんだ組成物を塗布した（厚み：０．２ｍｍ）。そして、塗布後のはんだ組成物上に、チップ（電極：銅電極に金メッキ処理（Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ））を配置した。その後、プリベーク１５０〜１８０℃を９０秒とピーク温度を２４０℃の条件でリフローを行い、試験基板を作製した。得られた試験基板について、チップ脇ボールおよびチップの実装されていないランド上のはんだボールを観察し、それぞれ、以下の基準に従って、はんだの溶融を評価した。
◎：はんだボールがない。
○：はんだボールが５個以下である。
△：はんだボールが６個以上１０個以下である。
×：はんだボールが１１個以上、または、はんだが溶融しない。
（２）ＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）実装適性
回路パターンとして１．５ｍｍピッチランド（ランド／スペース＝７５０μｍ／７５０μｍ）を有する配線基板を準備した。この配線基板上（ランド上）に、得られたはんだ組成物を塗布した（厚み：０．２５ｍｍ）。そして、塗布後のはんだ組成物上に、１．５ｍｍピッチランドを有するＬＧＡ部品を配置した。その後、プリベーク１５０〜１８０℃を９０秒とピーク温度を２４０℃の条件でリフローを行い、試験基板を作製した。得られた試験基板について、はんだの未溶融の有無を観察し、以下の基準に従って、ＬＧＡ実装適性を評価した。
○：はんだの未溶融がない。
×：はんだの未溶融がある。
（３）樹脂硬化性
前記（１）において作製した試験基板を用いて評価する。得られた試験基板について、チップ脇の樹脂およびランド上の樹脂を観察し、それぞれ、以下の基準に従って、樹脂硬化性を評価した。
◎：樹脂が硬い。
○：樹脂を強く押すと、跡が残る。
△：樹脂を押すと、跡が残る。
×：樹脂が柔らかく、タックがある。
（４）せん断強度
回路パターンとして直径１ｍｍ〜２ｍｍの複数のランドを有する配線基板上（ランド上）に、得られたはんだ組成物を塗布した（厚み：０．１５ｍｍ）。そして、塗布後のはんだ組成物上に、１６０８ＣＲチップ（大きさ：１．６ｍｍ×０．８ｍｍ）を配置した。その後、プリベーク１５０〜１８０℃を９０秒とピーク温度を２４０℃の条件でリフローを行い、試験基板を作製した。得られた試験基板について、５ｍｍ／ｍｉｎの条件にてチップのせん断強度（単位：Ｎ／ｍｍ２）を測定した。なお、せん断強度が低すぎて、測定できなかった場合には、「測定不可」と判定した。
【００３９】
【表１】
2015010214.tif 000002
【００４０】
【表２】
2015010214.tif 000003
【００４１】
【表３】
2015010214.tif 000004
【００４２】
表１〜表３に示す結果からも明らかなように、本発明のはんだ組成物を用いて、配線基板と電子部品とを接続する場合（実施例１〜１８）には、はんだの溶融、ＬＧＡ実装適性、樹脂硬化性およびせん断強度が良好であることが確認された。従って、本発明のはんだ組成物は、十分なはんだ溶融性を有するとともに、十分な樹脂硬化性を有することが確認された。また、例えば、実施例３と実施例１０などの結果から、芳香族カルボン酸の中でも、特に２，４−ジヒドロキシ安息香酸が好ましいことが確認された。さらに、例えば、実施例３と実施例７などの結果から、（Ｄ）成分をさらに含有することが好ましいことが確認された。
これに対し、（Ｃ）成分に代えて（Ｃ）成分以外のカルボン酸類を含有するはんだ組成物を用いた場合（比較例１〜４）には、はんだ溶融性が不十分となり、ＬＧＡ実装に不適であることが分かった。特に、アジピン酸などの脂肪族ジカルボン酸では、はんだ溶融性と樹脂硬化性の両方が不十分であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のはんだ組成物は、電子部品と配線基板とを接続する技術として好適に用いることができる。