(57)【要約】      （修正有）【課題】狭ピッチの電子部品の開口部に不足無く充填できる流動性を保ち、マスクに付着することなく、かつダレや滲みなくはんだ接合部としての形態を維持することができるクリームはんだおよび当該クリームはんだを構成するクリームはんだ用フラックスを提供すること。【解決手段】フラックス中にフッ素系化合物を含有することを特徴とするクリームはんだ用フラックス；はんだ粉末および当該クリームはんだ用フラックスを含有してなるクリームはんだを用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラックス中にフッ素系化合物を含有することを特徴とするクリームはんだ用フラックス。
【請求項２】
前記フッ素系化合物がフッ素置換されたカルボン酸類、フッ素置換されたアルコール類、フッ素置換されたアミン類およびこれらの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のクリームはんだ用フラックス。
【請求項３】
前記フッ素系化合物をフラックス中に０．１〜１０重量％含有する請求項１または２に記載のクリームはんだ用フラックス
【請求項４】
はんだ粉末および請求項１〜３のいずれかに記載のクリームはんだ用フラックスを含有してなるクリームはんだ。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリームはんだ用フラックスおよびクリームはんだに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の表面実装では、フラックスとはんだ粉末を混練した、いわゆるクリームはんだを、プリント基板にステンシルマスク等を用いて印刷塗布し、部品を搭載した後、リフロー炉等を用いて加熱溶融させて、部品を接続する方法が主に採用されている。
【０００３】
このようなはんだ付けでは、スクリーン印刷技術をベースとした手法が利用されている。この手法では、図１に示すように、実装する基板にステンシルマスクを所定の位置に設置し、このマスクに儲けられた窓状の開口部に、ペースト状のはんだをスキージにより塗布充填し、その後、マスクを除去することで、あらかじめメタルマスクに儲けられた開口部のパターンどおりに、クリームはんだが実装基板上に転写される。
【０００４】
近年、基板に実装される電子部品が微小化されてきており、たとえば、ＩＣパッケージではリードピッチが０．５ｍｍから０．４ｍｍ、さらには０．３ｍｍへ狭ピッチ化が進められており、チップ部品も１ｍｍ×０．５ｍｍサイズや０．６ｍｍ×０．３ｍｍサイズの微小部品が使われるようになってきている。このような狭ピッチ化にともない、クリームはんだを供給量不足に陥ることなく、マスクのパターンを精度よく転写できるような、より信頼性の高い実装技術が求められている。すなわち、このような狭ピッチ部品の実装では、クリームはんだの印刷性、特に版抜け性が非常に重要となる。特に、マスク開口径が小さくなった場合、メタルマスクの開口部にペースト状のクリームはんだが付着することによる不良の発生や、パターン転写精度の低下という問題点が顕在化してくる。この版抜け性に影響を与える因子としては、クリームはんだの粘度、印刷プロセス時のクリームはんだの塗布精度などが、一般的に挙げられる。
【０００５】
このような問題を解決するために、クリームはんだの粘度を調整する手法として、適当な無機系もしくは有機化合物系のチキソトロピック剤の添加（特許文献１）、アミド添加によるゲル化（特許文献２）などが提案されている。これらの方法によれば、クリームはんだの粘度を調整することにより、印刷時のダレや滲みが抑制されることで、版抜け性や印刷性が改善すると考えられる。
【０００６】
また、外部滑剤として作用する成分を前記フラックス中に添加して印刷時の版抜け性をよくする方法も提案されている。このような外部滑剤となる成分としては、空気や不活性ガスなどの微細な気泡を利用する方法（特許文献３）、ステアリン酸やパルミチン酸を添加する方法（特許文献４）、ポリスチレン樹脂、ジメチルシリコン樹脂、流動パラフィンを添加する方法（特許文献５）、分岐鎖脂肪族アルコールもしくは脂肪酸またはそれらのエステルを添加する方法（特許文献６）などが提案されている。さらに、クリームはんだの凝着・付着を防ぐために、ステンシルマスクの開口部に保護膜をコーティングする手法も考えられている。
【０００７】
しかし、スクリーン印刷というプロセス操作上、クリームはんだが一定量の粘性と流動性を兼備していることは不可欠であり、このため、特許文献１〜２に示されるようなクリームはんだの粘度調整では、狭ピッチの開口部に不足無く充填できる流動性を保ち、さらにマスクに付着することなく、かつダレや滲みなくはんだ接合部としての形態を維持することは非常に困難となる。また、特許文献３〜６に示されるような滑剤効果だけでは、より狭ピッチ化されて開口径が狭まったマスクとペーストとの付着を防ぐことは困難となっている。さらに、開口部の寸法精度を保ったまま、均一なコーティング膜をマスク開口部に施すこともプロセス技術として容易ではない。このように、狭ピッチ化が進む電子部品実装において、版抜け性の本質的な改良が求められている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３４７３９５号公報
【特許文献２】特開昭６０−１７０５９４号公報
【特許文献３】特開平１０−２４３８６号公報
【特許文献４】特開平９−２９４８１号公報
【特許文献５】特開平８−１７４２６５号公報
【特許文献６】特表２００５−５０５４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、狭ピッチの電子部品の開口部に不足無く充填できる流動性を保ち、マスクに付着することなく、かつダレや滲みなくはんだ接合部としての形態を維持することができるクリームはんだおよび当該クリームはんだを構成するクリームはんだ用フラックス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】
【００１０】
本発明者は、前記課題を解決すべく、ステンシルマスクとしてステンレスなどの金属製の材料が通常用いられることに注目し、一定の粘度を有したペースト状のクリームはんだをマスク開口部に印刷塗布した際に、マスクとペーストの界面において物理的・化学的な相互作用を弱めるような、いわゆる離型性を積極的に改善するフッ素化合物をクリームはんだの一成分として添加することで、マスク開口部が狭まった狭ピッチ実装においても、不足なくマスク開口部に充填でき、かつクリームはんだがマスクに付着することなく、版抜け性が著しく改善することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、フラックス中にフッ素系化合物を含有することを特徴とするクリームはんだ用フラックス；はんだ粉末および当該クリームはんだ用フラックスを含有してなるクリームはんだに関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、狭ピッチの電子部品の実装においても、不足無くマスク開口部に充填でき、かつクリームはんだがマスクに付着することなく、さらにはダレや滲みをおこすことなく、スクリーン印刷時の版抜け性を著しく改善することのできるフラックス組成物およびクリームはんだを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のクリームはんだは、通常電子部品実装に用いられているものと同様に、液状のいわゆるフラックス組成物とはんだ粉末を混練した組成物である。当該液状フラックスは、一般的にフラックスベース、溶剤、活性剤、チキソ剤などから構成されている。
【００１４】
本発明では、フラックス中にフッ素系化合物を含むことを特徴とする。ここでフッ素系化合物とは、分子中にフッ素原子を含有するものであれば特に限定されず、公知のものを用いることができ、具体的には、たとえば、フッ素置換されたカルボン酸類、アルコール類、アミン類およびその誘導体などがあげられる。フッ素置換したカルボン酸類としては、ジフルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸、パーフルオロプロピオニック酸、パーフルオロブチリック酸、パーフルオロバレリック酸、パーフルオロヘキサノイック酸、パーフルオロヘプタノイック酸、パーフルオロオクタノイック酸、パーフルオロノナニック酸、フルオロデカノイック酸、テトラフルオロプロピニック酸、オクタフルオロバレリック酸、ドデカフルオロヘプタノイック酸、へクサデカフルオロノナノイック酸、テトラフルオロサクシニック酸、ヘキサフルオログルタリック酸、オクタフルオロアジピック酸、パーフルオロスベリック酸、パーフルオロアゼライック酸、ビストリフルオロメチルプロピオニック酸などが挙げられる。フッ素置換したアルコール類としては、トリフルオロエタノール、ペンタフルオロプロパノール、パーフルオロブチルアルコール、パーフルオロヘキシルアルコール、パーフルオロオクチルアルコール、パーフルオロデシルアルコール、テトラフルオロプロパノール、オクタフルオロペンタノール、ドデカフルオロペンタノール、へクサデカフルオロノナノール、へクサフルオロプロパノール、へクサフルオロブタノール、オクタフルオロヘキサンジオール、ドデカフルオロオクタンジオール等が挙げられる。フッ素置換したアミン類としては、へプタフルオロブチルアミン、トリドデカフルオロヘプチルアミン、ペンタデカフルオロオクチルアミン、ヘプタデカフルオロノニルアミン等が挙げられる。なお、これらは、一種を単独でまたは二種以上混合して用いることができる。
【００１５】
フラックス中に添加された当該フッ素系化合物は、クリームはんだ印刷時において、金属製のステンシルマスクの界面に存在し、フッ素が金属側に配位して、安定状態を形成すると考えられる。このとき界面エネルギーの低い、すなわち金属との相互作用の少ないマスク／はんだ界面が形成され、印刷後のステンシルマスクの除去時に良好な離型作用を呈することになる。この結果、ある程度の粘度を持ったペースト状のクリームはんだにおいても、マスクへの付着が無く、良好な版抜け性が得られる。
【００１６】
本発明のクリームはんだ用フラックスに用いられるフラックスベースとしては、特に限定されず公知のものを用いることができる。具体的には、ガムロジン、重合ロジン、水素化ロジン、不均化ロジン、変性ロジン（例えば、アクリル酸変性ロジン等）、ロジンエステル類、その他各種ロジン誘導体等のロジン系樹脂や、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエステルアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂等の合成樹脂等があげられる。これらは、一種を単独でまたは二種以上混合して用いることができる。
【００１７】
溶剤としては、特に限定されず公知のものを使用することができる。具体的には、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、イソブタノール等のアルコール類、ブチルカルビトール、ヘキシルカルビトール等のグリコールエーテル類、酢酸イソプロピル、プロピオン酸エチル、安息香酸ブチル、アジピン酸ジエチル等のエステル類、ｎ−ヘキサン、ドデカン、テトラデセン等の炭化水素類等があげられる。これらは、一種を単独でまたは二種以上混合して用いることができる。
【００１８】
本発明で使用する活性剤としては、とくに限定されず公知のものを用いることができる。具体的には、たとえば、アミンのハロゲン化水素酸塩、有機酸類などを用いることができる。アミンのハロゲン化水素酸塩の具体例としては、ジメチルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアミン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩などをあげることができ、有機酸類の具体例としては、アジピン酸、ステアリン酸、安息香酸などをあげることができる。なお、これらの活性剤は、一種を単独でまたは二種以上混合して用いることができる。
【００１９】
チキソ剤としては、フラックスの製造に用いられるチキソ剤であれば特に限定されず、公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、硬化ひまし油、蜜ロウ、カルナバワックス、ステアリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸エチレンビスアミド等を使用することができる。これらは、一種を単独でまたは二種以上混合して用いることができる。
【００２０】
これら各成分の使用量は用途に応じて適宜調節すればよいが、通常、フラックスベース３０〜７５重量部程度、溶剤２０〜６０重量部程度、チキソ剤１〜１０重量部程度、活性剤０．１〜２０部程度である。なお、本発明のクリームはんだ用フラックス中には、必要に応じて酸化防止剤、防黴剤、艶消し剤等の添加剤を含有させることができる。
【００２１】
フッ素系化合物の使用量は特に限定されないが、通常は、フラックス中、０．１〜１０重量％程度、より好ましくは０．５〜５重量％となるようにすればよい。添加量を０．１重量％以上とすることで、付着を阻害するに十分なはんだ／マスク界面を形成できるため好ましく、１０重量％以下とすることで、フラックスに対する相溶性が良好となりはんだ／マスク界面において離型剤としての作用が高まるうえ、ボイドとして残留しにくくなるため好ましい。
【００２２】
本発明の、クリームはんだは、はんだ粉末および前記クリームはんだ用フラックスを含有するものである。
【００２３】
本発明のはんだ粉末の合金組成は特に限定されず、各種公知のものを使用できる。たとえば、はんだ合金としては、従来公知の錫−鉛合金や、鉛フリーはんだとして開発されている錫−銀合金、錫−亜鉛系合金等のはんだ合金組成；さらには前記はんだ合金に、銅、ビスマス、インジウム、アンチモン等を添加したもの等を使用できる。また、はんだ粉末の形状も特に限定されるものではなく、真球、不定形および両者の混合等、いずれの形状も使用できる。
【００２４】
各成分の使用量は、用途等に応じて適宜決定すれば良いが、通常は、はんだ粉末が８０〜９５重量部程度、クリームはんだ用フラックスが５〜２０重量部程度である。また、必要に応じて、各種公知の添加剤を添加してもよい。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【００２６】
実施例１〜６および比較例１〜３
表１に示した各成分を用い、下記方法により、クリームはんだ用フラックス、クリームはんだを調製し、下記評価を行った。結果を表１に示す。
【００２７】
（１）フラックスの調製
表１に示したフッ素系化合物を除いたフラックスの各成分を容器に仕込み、１８０℃に加熱溶解した。なお、フッ素系化合物は、当該組成物を冷却後、添加・溶解させて、クリームはんだ用フラックスを得た。またフッ素系化合物を添加しないフラックスを比較例３とした。
【００２８】
（２）クリームはんだの調製
はんだ粉末（粒径２０〜４０μｍのＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕの含有量は、９６．５重量％／３重量％／０．５重量％である。）８９重量部と前記方法により調製した各フラックス組成物１１重量部とを容器に取り、攪拌してクリームはんだ組成物を調製した。
【００２９】
（３）クリームはんだの評価
２５℃で１５日間保存したクリームはんだを、スクリーン厚１５０ミクロンのステンシルマスクを用いて、銅張り積層板上に２０回連続印刷した。パターン形状は孔幅０．２５mm、長さ２．０mm、ピッチを０．５、０．４、０．３mmとした。光学顕微鏡を用いて印刷後のマスク開口部におけるはんだの付着状況および、印刷転写されたクリームはんだのダレ・にじみを評価し、明確なマスクへのはんだ付着、転写パターンのダレ・滲みが観察された場合は印刷性不良とした。◎：不良率０％、○：不良率５％未満、△：不良率５％以上〜１５％未満、×：不良率１５％以上
【００３０】
【表１】
2008110379.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】クリームはんだの印刷工程を示す模式図である。
【図１】
2008110379.tif 000003