(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワートランジスタを接合するために用いるはんだ組成物であって、
（Ａ）ロジン系樹脂、（Ｂ）活性剤、（Ｃ）溶剤および（Ｄ）チクソ剤を含有するフラックス組成物と、（Ｅ）はんだ粉末とを含有し、
前記（Ｃ）溶剤が、（Ｃ１）イソボルニルシクロヘキサノール、（Ｃ２）２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２２０℃以上２４５℃以下である溶剤、および、（Ｃ３）２０℃における粘度が１５ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２５５℃以上３００℃以下である溶剤を含有し、
前記（Ｃ２）成分が、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、およびエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテルからなる群から選択される少なくとも１種であり、
前記（Ｃ３）成分が、ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル、ベンジルグリコール、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、およびテトラエチレングリコールジメチルエーテルからなる群から選択される少なくとも１種である
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（Ａ）成分の配合量が、前記フラックス組成物１００質量％に対して、２５質量％以上６０質量％以下である
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（Ｃ２）成分の前記（Ｃ１）成分に対する質量比（（Ｃ２）／（Ｃ１））が、１／２以上１以下であり、
前記（Ｃ３）成分の前記（Ｃ１）成分に対する質量比（（Ｃ３）／（Ｃ１））が、１以上２以下である
ことを特徴とするはんだ組成物。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のはんだ組成物を用いたはんだ付け部を備えることを特徴とする電子基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ組成物および電子基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
はんだ組成物は、はんだ粉末にフラックス組成物（ロジン系樹脂、活性剤および溶剤など）を混練してペースト状にした混合物である（例えば、特許文献１）。このはんだ組成物においては、はんだ溶融性やはんだが濡れ広がりやすいという性質（はんだ濡れ広がり）などのはんだ付け性とともに、ボイドの抑制や印刷性などが要求されている。
一方で、電子機器の機能の多様化により、大型の電子部品が電子基板に搭載されるようになっている。また、大型の電子部品の中には、電極端子の面積が広い電子部品（例えば、パワートランジスタ）がある。このような電子部品では、はんだ組成物の印刷面積が広いため、大きな径のボイドが発生しやすい傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７５６０６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
はんだ組成物において、大きな径のボイドを低減するために、イソボルニルシクロヘキサノールのような高沸点で高粘度の溶剤を用いることが検討されている。しかしながら、このように高沸点で高粘度の溶剤を用いても、パワートランジスタのような電極端子の面積が広い電子部品に対しては、大きな径のボイドを低減する効果がないことが分かった。
【０００５】
そこで、本発明は、はんだ組成物の印刷面積が広い場合でも、大きな径のボイドを十分に抑制でき、しかも十分な印刷性を有するはんだ組成物、並びにそれを用いた電子基板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】
【０００６】
前記課題を解決すべく、本発明は、以下のようなはんだ組成物および電子基板を提供するものである。
本発明のはんだ組成物は、パワートランジスタを接合するために用いるはんだ組成物であって、（Ａ）ロジン系樹脂、（Ｂ）活性剤、（Ｃ）溶剤および（Ｄ）チクソ剤を含有するフラックス組成物と、（Ｅ）はんだ粉末とを含有し、前記（Ｃ）溶剤が、（Ｃ１）イソボルニルシクロヘキサノール、（Ｃ２）２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２２０℃以上２４５℃以下である溶剤、および、（Ｃ３）２０℃における粘度が１５ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２５５℃以上３００℃以下である溶剤を含有し、前記（Ｃ２）成分が、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、およびエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテルからなる群から選択される少なくとも１種であり、前記（Ｃ３）成分が、ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル、ベンジルグリコール、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、およびテトラエチレングリコールジメチルエーテルからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明のはんだ組成物においては、前記（Ａ）成分の配合量が、前記フラックス組成物１００質量％に対して、２５質量％以上６０質量％以下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（Ｃ２）成分の前記（Ｃ１）成分に対する質量比（（Ｃ２）／（Ｃ１））が、１／２以上１以下であり、前記（Ｃ３）成分の前記（Ｃ１）成分に対する質量比（（Ｃ３）／（Ｃ１））が、１以上２以下であることが好ましい。
本発明の電子基板は、前記はんだ組成物を用いたはんだ付け部を備え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よれば、はんだ組成物の印刷面積が広い場合でも、大きな径のボイドを十分に抑制でき、しかも十分な印刷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は、（Ｃ）溶剤として、（Ｃ１）イソボルニルシクロヘキサノールを用いている。この（Ｃ１）成分は、高沸点であるため、はんだが溶融する前にほとんど揮発しない。そのため、溶剤の気化によるボイドの発生を抑制できる。また、（Ｃ１）成分は、高粘度であるため、加熱した際にはんだ組成物が流れてしまう現象（加熱ダレ）も抑制できる。また、（Ｃ１）成分を含有するはんだ組成物は、はんだ溶融時にもある程度の流動性を有しているため、はんだ組成物中の気体が徐々に集まりながら外部に放出できる。しかし、はんだ組成物の印刷面積が広い場合には、はんだ組成物の流動性が足りないために、はんだ溶融時に気体を外部に放出しきれずに、大きな径のボイドとして残ってしまう。このようなメカニズムにより、はんだ組成物の印刷面積が広い場合、（Ｃ１）成分を含有するはんだ組成物では、大きな径のボイドが発生してしまうものと本発明者らは推察する。
そして、本発明のはんだ組成物においては、（Ｃ）溶剤として、（Ｃ１）成分の他に、（Ｃ２）２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２２０℃以上２４５℃以下である溶剤を併用している。この（Ｃ２）成分は、低粘度であるため、プリヒート時のはんだ組成物の流動性を向上でき、はんだ組成物中の気体を除去しやすくなる。また、（Ｃ２）成分は、比較的に低沸点であるため、はんだが溶融する前にも揮発して気体となってしまうが、この気体が、はんだ組成物中の気体を外部に押し出す作用がある。結果として、はんだ組成物の印刷面積が広い場合には、（Ｃ１）成分および（Ｃ２）成分の組み合わせにより、大きな径のボイドを十分に抑制できる。以上のようにして、上記本発明の効果が達成されるものと本発明者らは推察する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、はんだ組成物の印刷面積が広い場合でも、大きな径のボイドを十分に抑制でき、しかも十分な印刷性を有するはんだ組成物、並びにそれを用いた電子基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の試験基板におけるはんだ接合部をＸ線検査装置により観察した画像を示す写真である。
【図２】比較例５の試験基板におけるはんだ接合部をＸ線検査装置により観察した画像を示す写真である。
【図３】比較例７の試験基板におけるはんだ接合部をＸ線検査装置により観察した画像を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のはんだ組成物は、以下説明するフラックス組成物と、以下説明する（Ｅ）はんだ粉末とを含有するものである。
【００１２】
［フラックス組成物］
まず、本発明に用いるフラックス組成物について説明する。本発明に用いるフラックス組成物は、はんだ組成物におけるはんだ粉末以外の成分であり、（Ａ）ロジン系樹脂、（Ｂ）活性剤、（Ｃ）溶剤および（Ｄ）チクソ剤を含有するものである。
【００１３】
［（Ａ）成分］
本発明に用いる（Ａ）ロジン系樹脂としては、ロジン類およびロジン系変性樹脂が挙げられる。ロジン類としては、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン、不均化ロジン、重合ロジン、水素添加ロジンおよびこれらの誘導体などが挙げられる。ロジン系変性樹脂としては、ディールス・アルダー反応の反応成分となり得る前記ロジン類の不飽和有機酸変性樹脂（（メタ）アクリル酸などの脂肪族の不飽和一塩基酸、フマル酸、マレイン酸などのα，β−不飽和カルボン酸などの脂肪族不飽和二塩基酸、桂皮酸などの芳香族環を有する不飽和カルボン酸などの変性樹脂）およびアビエチン酸の変性樹脂、並びに、これらの変性物を主成分とするものなどが挙げられる。これらのロジン系樹脂は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。
【００１４】
前記（Ａ）成分の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して、２０質量％以上６０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以上５０質量％以下であることがより好ましい。（Ａ）成分の配合量が前記下限未満では、はんだ付ランドの銅箔面の酸化を防止してその表面に溶融はんだを濡れやすくする、いわゆるはんだ付性が低下し、はんだボールが生じやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、フラックス残さ量が多くなる傾向にある。
【００１５】
［（Ｂ）成分］
本発明に用いる（Ｂ）活性剤としては、有機酸、非解離性のハロゲン化化合物からなる非解離型活性剤、およびアミン系活性剤などが挙げられる。これらの活性剤は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。なお、これらの中でも、環境対策の観点や、はんだ付け部分での腐食を抑制するという観点からは、有機酸、アミン系活性剤（ハロゲンを含有しないもの）を用いることが好ましく、有機酸を用いることがより好ましい。
【００１６】
前記有機酸としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸などの他に、その他の有機酸が挙げられる。
モノカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブチリック酸、バレリック酸、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、ベヘニン酸、リグノセリン酸、およびグリコール酸などが挙げられる。
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、およびジグリコール酸などが挙げられる。
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、およびピコリン酸などが挙げられる。
【００１７】
前記非解離型活性剤としては、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。このハロゲン化化合物としては、塩素化物、臭素化物、フッ化物のように塩素、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いが、塩素、臭素およびフッ素の任意の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やハロゲン化カルボキシル化合物のように水酸基やカルボキシル基など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、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、１，４−ジブロモ−２−ブタノール、およびトリブロモネオペンチルアルコールなどの臭素化アルコール、１，３−ジクロロ−２−プロパノール、および１，４−ジクロロ−２−ブタノールなどの塩素化アルコール、３−フルオロカテコールなどのフッ素化アルコール、並びに、その他これらに類する化合物が挙げられる。ハロゲン化カルボキシル化合物としては、２−ヨード安息香酸、３−ヨード安息香酸、２−ヨードプロピオン酸、５−ヨードサリチル酸、および５−ヨードアントラニル酸などのヨウ化カルボキシル化合物、２−クロロ安息香酸、および３−クロロプロピオン酸などの塩化カルボキシル化合物、２，３−ジブロモプロピオン酸、２，３−ジブロモコハク酸、および２−ブロモ安息香酸などの臭素化カルボキシル化合物、並びに、その他これらに類する化合物が挙げられる。
【００１８】
前記アミン系活性剤としては、アミン類（エチレンジアミンなどのポリアミンなど）、アミン塩類（トリメチロールアミン、シクロヘキシルアミン、およびジエチルアミンなどのアミンやアミノアルコールなどの有機酸塩や無機酸塩（塩酸、硫酸、および臭化水素酸など））、アミノ酸類（グリシン、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、およびバリンなど）、アミド系化合物などが挙げられる。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（塩酸塩、コハク酸塩、アジピン酸塩、およびセバシン酸塩など）、トリエタノールアミン、モノエタノールアミン、並びに、これらのアミンの臭化水素酸塩などが挙げられる。
【００１９】
前記（Ｂ）成分の配合量としては、フラックス組成物１００質量％に対して、１質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、１質量％以上１５質量％以下であることがより好ましく、２質量％以上１０質量％以下であることが特に好ましい。（Ｂ）成分の配合量が前記下限未満では、はんだボールが生じやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、フラックス組成物の絶縁性が低下する傾向にある。
【００２０】
［（Ｃ）成分］
本発明に用いる（Ｃ）溶剤は、（Ｃ１）イソボルニルシクロヘキサノール、および、（Ｃ２）２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ沸点が２２０℃以上２４５℃以下である溶剤を含有することが必要である。（Ｃ１）成分と（Ｃ２）成分とを組み合わせて用いることにより、はんだ組成物の印刷面積が広い場合にも、大きな径のボイドを十分に抑制できる。
また、ボイドの更なる抑制の観点から、（Ｃ２）成分の２０℃における粘度は、８ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましく、５ｍＰａ・ｓ以下であることが更により好ましく、２ｍＰａ・ｓ以下であることが特に好ましい。（Ｃ２）成分の２０℃における粘度の下限は、特に限定されないが、例えば０．０１ｍＰａ・ｓ以上であってもよい。なお、溶剤の粘度は、ブルックフィールド式回転粘度計で測定できる。
さらに、ボイドの更なる抑制の観点から、（Ｃ２）成分の沸点は、２２５℃以上２４５℃以下であることがより好ましく、２３０℃以上２４３℃以下であることが特に好ましい。なお、本明細書において、沸点とは、１０１３ｈＰａにおける沸点のことをいう。
【００２１】
前記（Ｃ２）成分としては、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル（沸点：２４２℃、粘度：１ｍＰａ・ｓ）、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル（沸点：２３１℃、粘度：７．４ｍＰａ・ｓ）、エチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル（沸点：２２９℃、粘度：７．６ｍＰａ・ｓ）、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（沸点：２３１℃、粘度：６．５ｍＰａ・ｓ）およびジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（沸点：２２０℃、粘度：２．８ｍＰａ・ｓ）などが挙げられる。これらは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。なお、括弧内に記載の粘度は、２０℃における粘度である。
【００２２】
前記（Ｃ２）成分の前記（Ｃ１）成分に対する質量比（（Ｃ２）／（Ｃ１））は、ボイドの更なる抑制の観点から、１／５以上５以下であることが好ましく、１／３以上３以下であることがより好ましく、１／２以上２以下であることが更により好ましく、１／２以上１以下であることが特に好ましい。
【００２３】
前記（Ｃ）成分は、さらに、（Ｃ３）沸点が２５５℃以上３００℃以下である溶剤を含有することが好ましい。（Ｃ３）成分により、はんだ組成物の粘度を調整しやすくなり、印刷性とボイドの抑制とのバランスがとり易くなる。
また、印刷性とボイドの抑制とのバランスの観点から、（Ｃ３）成分の沸点は、２６０℃以上２９０℃以下であることがより好ましく、２６５℃以上２８０℃以下であることが更により好ましく、２７０℃以上２７５℃以下であることが特に好ましい。
なお、（Ｃ３）成分の２０℃における粘度は、特に限定されないが、例えば２ｍＰａ・ｓ以上６０ｍＰａ・ｓ以下であってもよく、３ｍＰａ・ｓ以上３０ｍＰａ・ｓ以下であってもよく、５ｍＰａ・ｓ以上１５ｍＰａ・ｓ以下であってもよい。
一方で、（Ｃ３）成分の２０℃における粘度は、１０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、５ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましい。粘度が前記上限以下であれば、複数回のリフローに起因するボイドの巨大化を抑制できる。
【００２４】
前記（Ｃ３）成分としては、ベンジルグリコール（沸点：２５６℃、粘度：１２．６ｍＰａ・ｓ）、ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル（沸点：２７２℃、粘度：１０．４ｍＰａ・ｓ）、トリプロピレングリコール（沸点：２６５℃、粘度：５７．２ｍＰａ・ｓ）、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル（沸点：３０２℃、粘度：１９．３ｍＰａ・ｓ）、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル（沸点：２５９℃、粘度：８．６ｍＰａ・ｓ）、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（沸点：２７５℃、粘度：３．８ｍＰａ・ｓ）、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル（沸点：２７４℃、粘度：８．４ｍＰａ・ｓ）、マレイン酸ジブチル（沸点：２８１℃、粘度：５．０ｍＰａ・ｓ）およびジエチレングリコールジブチルエーテル（沸点：２５５℃、粘度：２．４ｍＰａ・ｓ）などが挙げられる。これらは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。なお、括弧内に記載の粘度は、２０℃における粘度である。これらの中でも、複数回のリフローに起因するボイドの巨大化を抑制するという観点から、テトラエチレングリコールジメチルエーテルが特に好ましい。
【００２５】
前記（Ｃ３）成分を用いる場合、前記（Ｃ３）成分の前記（Ｃ１）成分に対する質量比（（Ｃ３）／（Ｃ１））は、印刷性とボイドの抑制とのバランスの観点から、１／５以上５以下であることが好ましく、１／３以上３以下であることがより好ましく、１／２以上２以下であることが更により好ましく１以上２以下であることが特に好ましい。
【００２６】
前記（Ｃ）成分は、本発明の目的を達成できる範囲内において、前記（Ｃ１）成分、前記（Ｃ２）成分および前記（Ｃ３）成分以外の溶剤（（Ｃ４）成分）を含有していてもよい。
前記（Ｃ４）成分としては、フェニルグリコール（沸点：２４５℃、粘度：３０．５ｍＰａ・ｓ）、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール（沸点：２４４℃、粘度：３２０ｍＰａ・ｓ）およびジプロピレングリコールモノフェニルエーテル（沸点：２４３℃、粘度：２３．２ｍＰａ・ｓ）などが挙げられる。これらは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。なお、括弧内に記載の粘度は、２０℃における粘度である。
【００２７】
前記（Ｃ）成分の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して、２０質量％以上６０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以上５５質量％以下であることがより好ましく、３０質量％以上５０質量％以下であることが特に好ましい。溶剤の配合量が前記範囲内であれば、得られるはんだ組成物の粘度を適正な範囲に適宜調整できる。
【００２８】
［（Ｄ）成分］
本発明に用いる（Ｄ）チクソ剤としては、硬化ひまし油、アミド類、カオリン、コロイダルシリカ、有機ベントナイト、およびガラスフリットなどが挙げられる。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。
【００２９】
前記（Ｄ）成分の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して、３質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。配合量が前記下限未満では、チクソ性が得られず、ダレが生じやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、チクソ性が高すぎて、印刷不良となりやすい傾向にある。
【００３０】
［他の成分］
本発明に用いるフラックス組成物には、前記（Ａ）成分、前記（Ｂ）成分、前記（Ｃ）成分および前記（Ｄ）成分の他に、必要に応じて、その他の添加剤、更には、その他の樹脂を加えることができる。その他の添加剤としては、消泡剤、酸化防止剤、改質剤、つや消し剤、および発泡剤などが挙げられる。その他の樹脂としては、アクリル系樹脂などが挙げられる。
【００３１】
［はんだ組成物］
次に、本発明のはんだ組成物について説明する。本発明のはんだ組成物は、前記本発明のフラックス組成物と、以下説明する（Ｅ）はんだ粉末とを含有するものである。
前記フラックス組成物の配合量は、はんだ組成物１００質量％に対して、５質量％以上３５質量％以下であることが好ましく、７質量％以上１５質量％以下であることがより好ましく、８質量％以上１２質量％以下であることが特に好ましい。フラックス組成物の配合量が５質量％未満の場合（はんだ粉末の配合量が９５質量％を超える場合）には、バインダーとしてのフラックス組成物が足りないため、フラックス組成物とはんだ粉末とを混合しにくくなる傾向にあり、他方、フラックス組成物の配合量が３５質量％を超える場合（はんだ粉末の配合量が６５質量％未満の場合）には、得られるはんだ組成物を用いた場合に、十分なはんだ接合を形成できにくくなる傾向にある。
【００３２】
［（Ｅ）成分］
本発明に用いる（Ｅ）はんだ粉末は、鉛フリーはんだ粉末のみからなることが好ましいが、有鉛のはんだ粉末であってもよい。このはんだ粉末におけるはんだ合金としては、スズ（Ｓｎ）を主成分とする合金が好ましい。また、この合金の第二元素としては、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）およびアンチモン（Ｓｂ）などが挙げられる。さらに、この合金には、必要に応じて他の元素（第三元素以降）を添加してもよい。他の元素としては、銅、銀、ビスマス、インジウム、アンチモン、およびアルミニウム（Ａｌ）などが挙げられる。
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、３００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
鉛フリーはんだ粉末におけるはんだ合金としては、具体的には、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｂ、Ｉｎ−Ａｇなどが挙げられる。これらの中でも、はんだ接合の強度の観点から、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ合金が好ましく用いられている。そして、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだの融点は、通常２００℃以上２５０℃以下である。なお、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだの中でも、銀含有量が低い系のはんだの融点は、２１０℃以上２５０℃以下（２２０℃以上２４０℃以下）である。
【００３４】
前記（Ｅ）成分の平均粒子径は、通常１μｍ以上４０μｍ以下であるが、はんだ付けパッドのピッチが狭い電子基板にも対応するという観点から、１μｍ以上３５μｍ以下であることがより好ましく、２μｍ以上３０μｍ以下であることがさらにより好ましく、３μｍ以上２０μｍ以下であることが特に好ましい。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。
【００３５】
［はんだ組成物の製造方法］
本発明のはんだ組成物は、上記説明したフラックス組成物と上記説明した（Ｅ）はんだ粉末とを上記所定の割合で配合し、撹拌混合することで製造できる。
【００３６】
［電子基板］
次に、本発明の電子基板について説明する。本発明の電子基板は、以上説明したはんだ組成物を用いたはんだ付け部を備えることを特徴とするものである。本発明の電子基板は、前記はんだ組成物を用いて電子部品を電子基板（プリント配線基板など）に実装することで製造できる。
前記本発明のはんだ組成物は、はんだ組成物の印刷面積が広い場合でも、大きな径のボイドを十分に抑制できる。そのため、電子部品としては、電極端子の面積が広い電子部品（例えば、パワートランジスタ）を用いてもよい。また、はんだ組成物の印刷面積は、例えば、２０ｍｍ２以上であってもよく、３０ｍｍ２以上であってもよく、４０ｍｍ２以上であってもよい。なお、印刷面積は、電子部品の電極端子の面積に対応する。
ここで用いる塗布装置としては、スクリーン印刷機、メタルマスク印刷機、ディスペンサー、およびジェットディスペンサーなどが挙げられる。
また、前記塗布装置にて塗布したはんだ組成物上に電子部品を配置し、リフロー炉により所定条件にて加熱して、前記電子部品をプリント配線基板に実装するリフロー工程により、電子部品を電子基板に実装できる。
【００３７】
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、電子部品およびプリント配線基板の間に十分なはんだ接合を行うことができる。その結果、前記電子部品を前記プリント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、プリヒート温度を１５０〜２００℃に設定し、プリヒート時間を６０〜１２０秒間に設定し、ピーク温度を２３０〜２７０℃に設定すればよい。
【００３８】
また、本発明のはんだ組成物および電子基板は、前記実施形態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、前記電子基板では、リフロー工程により、プリント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、プリント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、およびＩｎＧａＡｓＰなど）、液体レーザー（色素など）、並びに、気体レーザー（Ｈｅ−Ｎｅ、Ａｒ、ＣＯ２、およびエキシマーなど）が挙げられる。
【実施例】
【００３９】
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）
ロジン系樹脂：水添酸変性ロジン、商品名「パインクリスタルＫＥ−６０４」、荒川化学工業社製
（（Ｂ）成分）
活性剤Ａ：マロン酸
活性剤Ｂ：ジブロモブテンジオール
（（Ｃ１）成分）
溶剤Ａ：イソボルニルシクロヘキサノール
（（Ｃ２）成分）
溶剤Ｂ：トリプロピレングリコールモノメチルエーテル（沸点：２４２℃、粘度：１ｍＰａ・ｓ）
溶剤Ｃ：ジプロピレングリコールモノブチルエーテル（沸点：２３１℃、粘度：７．４ｍＰａ・ｓ）
溶剤Ｄ：エチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル（沸点：２２９℃、粘度：７．６ｍＰａ・ｓ）
（（Ｃ３）成分）
溶剤Ｅ：ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル（沸点：２７２℃、粘度：１０．４ｍＰａ・ｓ）
溶剤Ｆ：ベンジルグリコール（沸点：２５６℃、粘度：１２．６ｍＰａ・ｓ）
溶剤Ｇ：ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル（沸点：２５９℃、粘度：８．６ｍＰａ・ｓ）
溶剤Ｈ：テトラエチレングリコールジメチルエーテル（沸点：２７５℃、粘度：３．８ｍＰａ・ｓ）
（（Ｃ４）成分）
溶剤Ｉ：フェニルグリコール（沸点：２４５℃、粘度：３０．５ｍＰａ・ｓ）
溶剤Ｊ：２−エチル−１，３−ヘキサンジオール（沸点：２４４℃、粘度：３２０ｍＰａ・ｓ）
（（Ｄ）成分）
チクソ剤：商品名「スリパックスＺＨＨ」、日本化成社製
（（Ｅ）成分）
はんだ粉末：合金組成はＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、粒子径分布は２０〜３８μｍ、はんだ融点は２１７〜２２０℃
【００４０】
［実施例１］
ロジン系樹脂４２質量％、活性剤Ａ２．１質量％、活性剤Ｂ２質量％、溶剤Ａ１３質量％、溶剤Ｂ８質量％、溶剤Ｅ２０．９質量部およびチクソ剤１２質量％を容器に投入し、プラネタリーミキサーを用いて混合してフラックス組成物を得た。
その後、得られたフラックス組成物１０．２質量％およびはんだ粉末８９．８質量％（合計で１００質量％）を容器に投入し、プラネタリーミキサーにて混合することではんだ組成物を調製した。
【００４１】
［実施例２〜４］
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。
［比較例１〜７］
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。
【００４２】
＜はんだ組成物の評価＞
はんだ組成物の評価（粘度、印刷性、パワートランジスタでのボイド率、バンプでのボイド）を以下のような方法で行った。得られた結果を表１に示す。
（１）粘度
スパイラル方式の粘度計を用いて、次のように測定を行う。まず、はんだ組成物を２５℃で２〜３時間放置する。はんだ組成物の容器の蓋をあけ、スパチュラで空気の混入を避けるようにして丁寧に１〜２分かき混ぜる。さらに、はんだ組成物の容器を恒温槽に入れる。その後、回転速度を１０ｒｐｍに調節し、温度２５℃に設定し、約３分後にローターに吸引されたペーストが排出口から現れていることを確認した後、ローター回転を停止させ、温度が一定になるまで待つ。温度が一定になった後、回転速度を１０ｒｐｍに調節し、３分後の粘度値ηを読み取った。
（２）印刷性
直径０．３ｍｍφおよび０．４ｍｍφの開穴が、それぞれ４９個設けられ、厚みが０．１２ｍｍの版を用い、はんだ組成物を基板上に、印刷速度５０ｍｍ／ｓｅｃ、印圧０．２Ｎの条件で印刷した。そして、印刷後の版を目視にて観察して、穴抜けした箇所の比率（抜け率）を測定し、以下の基準に従って、印刷性を評価した。
○：抜け率が、６０％以上である。
△：抜け率が４０％以上６０％未満である。
×：抜け率が４０％未満である。
（３）パワートランジスタでのボイド率
パワートランジスタ（大きさ：５．５ｍｍ×６．５ｍｍ、厚み：２．３ｍｍ、ランド：スズめっき、ランドの面積：３０ｍｍ２）を実装できる電極を有する基板上に、対応するパターンを有するメタルマスクを用い、はんだ組成物を印刷した。その後、はんだ組成物上にパワートランジスタを搭載して、プリヒート１５０〜１８０℃を８０秒間とピーク温度２４０℃で溶融時間を４０秒間の条件でリフロー（窒素中、酸素濃度１０００ｐｐｍ以下）を行い、試験基板を作製した。得られた試験基板におけるはんだ接合部を、Ｘ線検査装置（「ＮＬＸ−５０００」、ＮＡＧＯＹＡ  ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＷＯＲＫＳ社製）を用いて観察した。そして、１回目リフロー後のパワートランジスタでのボイド率［（ボイド面積／ランド面積）×１００］を測定した。
また、実施例１、比較例５および比較例７については、はんだ接合部をＸ線検査装置により観察した画像を、それぞれ図１、図２および図３に示す。
さらに、１回目リフロー後の試験基板に対し、１回目リフローと同じ条件で２回目リフローを行って、はんだ接合部を観察した。そして、２回目リフロー後のパワートランジスタでのボイド率［（ボイド面積／ランド面積）×１００］を測定した。
（４）バンプでのボイド
直径２７０μｍの電極パッドを複数有する基板上に、対応するパターンを有するメタルマスクを用い、はんだ組成物を印刷した。その後、プリヒート１５０〜１８０℃を８０秒間とピーク温度２４０℃で溶融時間を４０秒間の条件でリフロー（窒素中、酸素濃度１０００ｐｐｍ以下）を行い、バンプを有する試験基板を作製した。得られた試験基板におけるバンプを、Ｘ線検査装置（「ＮＬＸ−５０００」、ＮＡＧＯＹＡ  ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＷＯＲＫＳ社製）を用いて観察した。５００個のバンプを確認し、バンプの直径に対して１／３以上（直径が９０μｍ以上）の大きさのボイドがある場合には、その個数を数えた。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１に示す結果からも明らかなように、（Ｃ１）成分および（Ｃ２）成分を含有する本
発明のはんだ組成物（実施例１〜４）を用いた場合には、粘度および印刷性が良好であり、パワートランジスタでのボイド率が低く、また、バンプでの大きな径のボイドも発生しないことが確認された。従って、本発明のはんだ組成物は、はんだ組成物の印刷面積が広い場合でも、大きな径のボイドを十分に抑制でき、しかも十分な印刷性を有することが確認された。
これに対し、（Ｃ１）成分および（Ｃ２）成分のいずれかを含有しないはんだ組成物（比較例１〜７）を用いた場合には、パワートランジスタでのボイド率が高いことが分かった。
また、（Ｃ１）成分および（Ｃ２）成分を含有し、さらに、（Ｃ３）成分としてテトラエチレングリコールジメチルエーテル（沸点：２７５℃、粘度：３．８ｍＰａ・ｓ）を含有する本発明のはんだ組成物（実施例４）を用いた場合には、実施例１〜３と比較しても、２回目リフロー後のパワートランジスタでのボイド率を低くできることが分かった。このことから、複数回のリフローに起因するボイドの巨大化を抑制できることが分かった。
また、実施例１、比較例５および比較例７の試験片について、はんだ接合部を、Ｘ線検査装置を用いて観察した画像を比較した（図１〜図３参照）。比較例５および比較例７の試験片では、巨大なボイドが観察されたが、実施例１の試験片では、巨大なボイドは観察されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のはんだ組成物は、電子機器のプリント配線基板などの電子基板に電子部品を実装するための技術として好適に用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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