(57)【要約】本発明は、フラックスと粉末はんだを混合したソルダペーストを用いたリフローはんだ付けにおいて、ボイド発生を抑制し、はんだ接続の信頼性に悪影響を及ぼす大径ボイドの発生を防止する。フラックスが、ＴＧ法による測定で減量率が１５質量％になる温度がはんだの溶融ピーク温度より５℃以上高温である溶剤を含有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラックスと粉末はんだとを混合したソルダペーストであって、該フラックスが溶剤を含有し、該溶剤が、ＴＧ法による測定で減量率が１５質量％になる温度がはんだの溶融ピーク温度より５℃以上高温になる溶剤であることを特徴とするソルダペースト。
【請求項２】
はんだの溶融ピーク温度が２５０℃〜３３０℃であり、溶剤が植物油および鉱物油から選ばれた１種または２種以上である請求項１記載のソルダペースト。
【請求項３】
はんだの溶融ピーク温度が１７５℃〜２５０℃未満であり、溶剤が植物油、鉱物油、流動パラフィン、イソボルニルシクロヘキサノール、フタル酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、テトラエチレングリコールおよびイソヘキサデカノールから選ばれた１種または２種以上である、請求項１記載のソルダペースト。
【請求項４】
はんだの溶融ピーク温度が１７５℃未満であり、溶剤が、植物油、鉱物油、流動パラフィン、イソボルニルシクロヘキサノール、フタル酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、フタル酸ジブチル、マレイン酸ジブチルおよび安息香酸ベンジルから選ばれた１種または以上である、請求項１記載のソルダペースト。
【請求項５】
植物油が、ひまわり油、オリーブ油、サフラワー油、ナタネ油、ダイズ油、コーン油、ツバキ油、ラッカセイ油、エゴマ油、ゴマ油、コメ油、コットン油、パーム油、アボガド油、グレープシード油から選ばれた１種または２種以上である、請求項２〜４のいずれかに記載のソルダペースト。
【請求項６】
フラックスが、ＴＧ法による測定で減量率が１５質量％になる温度がはんだの溶融ピーク温度より低い溶剤を溶剤全体の３０質量％以下の量でさらに含有する、請求項１〜５のいずれかに記載のソルダペースト
【請求項７】
フラックスがロジン系フラックスである、請求項１〜６のいずれかに記載のソルダペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、リフローはんだ付け用ソルダペースト、特にボイド発生の少ないリフローはんだ付け用ソルダペーストに関する。
【背景技術】  電子部品および電子機器の基板のはんだ付けは、小型化、軽量化の必要性から、現在ではソルダペーストを使用するリフローはんだ付けが主流になっている。ソルダペーストは、粉末はんだとペースト状フラックスとを混ぜ合わせた接合材料である。ペースト状フラックスは、典型的には、主成分のロジンと少量の添加成分（活性剤、チキソ剤など）とを有機溶媒に溶解して適度の粘稠性をもたせたものである。
ソルダペーストによるはんだ付けは、ソルダペーストをはんだ付け部に塗布した後、リフロー炉、レーザー光線、赤外線、熱風、ホットプレート等の適当な加熱手段で加熱することにより行われる。加熱により、フラックス成分が気化し、粉末はんだが溶融・凝集してはんだ付け部に付着する。
本発明では、このようなソルダペーストの塗布と加熱によるはんだ付けをすべて包含する意味でリフローはんだ付け法とよぶ。即ち、加熱手段はリフロー炉以外の手段であってもよい。加熱温度は、はんだが十分に溶融する温度である。基板や搭載されている電子部品の熱衝撃を緩和するため、この加熱の前に基板をプリヒートすることが多い。その場合、リフロー加熱はプリヒートと本加熱の２段加熱となる。この２段加熱は、異なる加熱手段で実施しても、同じ加熱手段で実施してもよい。
ソルダペーストの塗布は、穴の開いたメタルマスクの上にソルダペーストを載せてスキージで穴に充填することにより基板に転写する印刷方法、シリンジに詰めたソルダペーストをディスペンサーと呼ばれる機器から基板上に押し出す吐出方法、転写ピンを用いてソルダペーストを少量ずつ転写するピン転写方法などにより行われる。中でも、生産効率のよい印刷方法が採用されることが多い。
ソルダペーストによるリフローはんだ付けは、溶融はんだを用いたフローはんだ付けやはんだボールを用いたはんだ付けに比べて、ボイドが発生し易いという欠点があった。ボイド発生の主な原因は、粉末はんだが溶融、凝集する時に、ソルダペースト中の揮発性のフラックス成分、特に溶剤が速やかにはんだから排除されないことである。つまり、はんだの内部に閉じ込められた揮発性のフラックス成分が加熱されて気化し、それが少量でも発生したガスは膨大な体積に膨張するため、ボイドとなる。
ボイドが近年、特に影響度を増してきたのは、電子機器および電子部品の小型化に伴うはんだ付けパッドの微小化により、それまでは許容されていたボイドが実接合面積のばらつきやそれによる接合強度の低下に影響を与えるようになってきたからである。つまり、ボイドの発生位置やボイドの形状などによって機器稼働時に許容される応力歪が変動し、電子機器や電子部品の信頼性に影響するようになってきた。特に、ボイド直径が基板の電極パッド径の３０％以上となる大径ボイドは、はんだ接続、従って、電子機器や電子部品の信頼性を著しく損なう。
特にモジュール基板のように広い印刷面積を有する基板や、ＢＧＡ基板のように微細な印刷面積を有する基板の場合、ボイドが問題になることが多い。モジュール基板のように広い印刷面積を有する基板の場合は、はんだの量が多いので発生したガスが拡散するのに時間がかかる。ＢＧＡ基板のように微細な印刷面積を有する基板の場合は、部品の密集度が高いので、ガスの拡散が部品に邪魔される。
揮発性の有機化合物の気化状況を調べるのに最適な方法として、ＴＧ法（サーマルグラビメトリ法）がある。ＴＧ法は、試料の温度を一定のプログラムに従って変化させながら、その試料の質量を温度の関数として測定する方法（ＪＩＳ  Ｋ  ０１２９）で、温度変化に伴う試料からの蒸発、分解や酸化等の試料に重量変化が生じる現象を検証できる。ＴＧ法は、微小な質量変化を正確に検出できる熱分析である。
特開平９−６４６９１号公報には、ＴＧ法で測定した質量が０％となる時の温度（ほぼ沸点に相当）が略１７０℃以上、かつはんだの固相線温度以上であるポリオール成分を含有するフラックスが提案されている。しかし、この公報には、ボイドの発生が少ないソルダペーストについては何ら言及されていない。
ソルダペーストのボイドを低減する手法として考えられるのは、使用するフラックスに、プリヒートの時点で完全に蒸発してしまう溶剤を使用することである。溶剤はソルダペーストの印刷性を高めるために使用され、印刷が終了してしまえば不要となる。しかし、そのような蒸発しやすい溶剤を用いてソルダペーストを調製すると、メタルマスク上で乾き易くなり、連続印刷していくうちに増粘して、スキージから落ちなくなるという、スキージ上がりが発生するなど、印刷での不都合が起こりやすい。
リフローはんだ付けにおけるボイドを低減させる従来技術として、特開平９−２７７０８１号公報には、はんだの融点〜はんだの融点＋３０℃以下の温度範囲での気化量の合計が、全気化量の７０％以上である溶剤を用いたソルダペーストが提案されている。
しかし、溶剤の気化量は測定環境の気温および気圧により変化するので、上記条件を満たす溶剤を特定することが困難である。この公報には、その条件を満たす溶剤の具体例が全く開示されていない。仮に、気温が２０℃、気圧が７６０ｍｍＨｇであると仮定して、融点１８３℃のＳｎ−Ｐｂ共晶はんだのリフローはんだ付けに当てはめると、上記条件を満たす溶剤は、１８３〜２１３℃の温度範囲での気化量が全気化量の７０％以上となるものである。このような溶剤として、１−メチル−４−イソプロピル−１−シクロヘキサン−８−オールおよびジエチレングリコールモノブチルエーテルがあるが、これらの溶剤はメタルマスク上で乾き易く、印刷での不都合を生じやすい。さらに、本発明者らが実験して確かめた結果、このような溶剤を使用しても、後述するように、ボイド発生を防止する効果は不十分であった。
【発明の開示】
本発明は、モジュール基板のように広い印刷面積を有する基板や、ＢＧＡ基板のように微細な印刷面積を有する基板でもボイドの発生が少なく、特に大径ボイドの発生を確実に防止でき、かつ連続印刷性の良いソルダペーストを提供する。
本発明者らは、フラックス用の各種溶剤をＴＧ法により調べた結果、ＴＧ曲線（一定速度で昇温した場合の温度に対する減量率を示す曲線）において質量がほぼ直線的に減少し始める温度とはんだの溶融温度との関係を適切に選択することにより、ボイド発生を抑制し、大径ボイドの発生を防止できることを見出した。
ソルダペーストのフラックスに使用可能な、沸点が１５０℃以上の各種溶剤をＴＧ法により測定すると、図１に示すように、温度上昇に伴って、最初は減量が徐々に起こるが、減量率が１５質量％あたりから、質量がほぼ直線的に急激に減少するようになる。そこで、本発明では、ＴＧ曲線での減量率が１５質量％になる温度を目安として採用する。
ＴＧ曲線は測定条件により変動する。本発明におけるＴＧ測定条件は、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、窒素ガス気流３００ｍｌ／ｍｉｎである。
本発明は、フラックスと粉末はんだとを混合したソルダペーストに関する。フラックス中に含まれる溶剤は、ＴＧ法による測定（ＴＧ曲線）で減量率が１５質量％になる温度が該粉末はんだの溶融ピーク温度より５℃以上高い溶剤から主に構成される。
はんだの溶融温度は、はんだが共晶合金であれば、固相線温度と液相線温度とが同一であるので、ある一定の融点を示す。例えば、Ｓｎ−３７Ｐｂ共晶はんだは、固相線温度と液相線温度がいずれも１８３℃であり、これが融点である。しかし、はんだが共晶組成でない場合には、固相線温度と液相線温度が異なり、固相線温度と液相線温度との間の温度範囲では液相と固相とが共存する。例えば、鉛フリーはんだとして使用されているＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金は、固相線温度が２１７℃、液相線温度は２２０℃である。
つまり、共晶以外のはんだは、一定の溶融温度を示さない。そこで、本発明では、溶融温度の目安として、溶融ピーク温度を採用する。溶融ピーク温度とは、ＤＳＣ（示差走査熱量測定法）チャートにおける昇温時の溶融による吸熱がピークとなる温度であって、固相線温度と液相線温度との間に位置する。例えば、上記Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金の場合、溶融ピーク温度は２１８℃である。この溶融ピーク温度はＤＳＣチャートから簡単に求めることができる。共晶はんだの場合には、融点が溶融ピーク温度となる。本発明では、ＤＳＣの測定条件は昇温速度１０℃／ｍｉｎである。
表１に各種の有機溶剤について、その沸点とＴＧ曲線での減量率が１５質量％になる温度（以下、この温度をＴＧ−１５温度と略記する）との関係を表１に示す。ＴＧ測定はセイコーインスツルメント製ＴＧ／ＤＴＡを用いて行った。沸点は７６０ｍｍＨｇでの値である。植物油および鉱物油の沸点は、ロットにより異なる値を示すので、特定できなかった。
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表１からわかるように、溶剤の沸点の温度とＴＧ−１５温度とは必ずしも相関関係にあるわけではない。つまり、沸点が高くても、ＴＧ−１５温度が比較的低い溶剤もあれば、その逆もある。
ソルダペーストのフラックスに含まれる溶剤は、メタルマスクによる印刷などの転写やディスペンサからの吐出に必要な粘稠性をソルダペーストに付与するのに必要である。しかし、ソルダペーストが基板に塗布された後は不要となる。そのため、従来の一般的なソルダペーストでは、フラックスに含まれる溶剤は、リフローのプリヒート及び本加熱中で蒸発するように選択される。しかし、そのように選択された溶剤を多量に含有するフラックスからソルダペーストを作成すると、後で実施例に示すように、ボイド発生を抑制することができず、大径ボイドも多数発生する。
本発明に従って、フラックスの溶剤として、ＴＧ−１５温度がはんだの溶融ピーク温度より５℃以上高温である溶剤を用いると、はんだが溶融するまでに気化する溶剤は、最大でも１５質量％より少なく、溶剤の気化は、ソルダペーストが完全に融解し、はんだがぬれ性を示した後に盛んになる。そのため、溶剤はスムースに溶融はんだから排除され、溶剤によるボイド発生が著しく抑制され、特に大径ボイドの発生を実質的に完全に防止することができる。
特開平９−６４６９１号公報に記載されるようなＴＧ法で測定した質量が０％となる時の温度がはんだの固相線温度以上である溶剤では、はんだが溶融するまでに溶剤がほぼ完全に気化する可能性がある。また、特開平９−２７７０８１号公報に記載されるような、はんだの融点〜はんだの融点＋３０℃以下の温度範囲での気化量の合計が全気化量の７０％以上である溶剤でも、はんだが溶融するまでに気化する溶剤量が多すぎて、本発明と同様のボイド発生抑制効果を得ることはできない。
ソルダペーストのリフロー加熱条件は、本加熱の最高温度（加熱ピーク温度）がはんだの溶融ピーク温度より１０〜５０℃高い温度になるように設定することが多い。本発明のソルダペーストでは、リフロー時にフラックスの溶剤の蒸発が遅れることにより、ボイド発生を抑制することができる。そのためには、溶剤のＴＧ−１５温度がはんだの溶融ピーク温度よりも５℃以上高い温度であればよい。好ましくは、ＴＧ−１５温度がはんだの溶融ピーク温度より１０℃以上高い溶剤を使用する。
溶剤のＴＧ−１５温度の上限は特に制限されない。ＴＧ−１５温度がはんだの溶融ピーク温度よりかなり高い（例、３０℃以上高い）場合には、リフロー加熱中に溶剤は一部しか気化しないか、場合によっては実質的に全く気化しない。その場合は、液状の溶剤は、粉末はんだが溶融・凝集する際に周囲に押しのけられ、溶剤以外の気化しなかったフラックス成分（例、ロジン、チキソ剤、活性剤など）と一緒になってフラックス残渣となる。フラックス残渣ははんだ付け後に適当な洗浄剤により洗浄することによって除去できる。
【図面の簡単な説明】  図１は、各種溶剤のＴＧ法による測定結果（ＴＧ曲線、温度と減量率との関係）を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明のソルダペーストに使用するフラックスおよび粉末はんだは、フラックスの溶剤として、前述したように特定のＴＧ−１５温度を有するものを使用する点を除いて、特に制限されるものではない。
粉末はんだは、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだと鉛フリーはんだのいずれでもよい。粉末はんだの粒度は、０．１〜６０μｍの範囲内とすることができ、好ましくは５〜３５μｍの範囲内である。粉末はんだは、α線カウント数が０．５ｃｐｈ／ｃｍ２以下のα線発生数が低いものでもよい。そのような粉末はんだは、高品位の原料の使用および／または原料の精製により製造することができる。
フラックスはロジン系フラックスと非ロジン系フラックスのいずれでもよいが、通常はロジン系フラックスである。ロジン系フラックスの主成分であるロジンは、ロジンならびに重合ロジンのような各種の変性ロジンから選ぶことができる。ロジン系フラックスは、ロジンと溶剤以外に、さらに活性剤（例、アミン塩、特にアミン臭化水素酸塩）、チキソ剤もしくは増粘剤（例、水素添加ヒマシ油）等の添加成分を含有しうる。各フラックス成分はいずれも１種または２種以上を使用することができる。
ソルダペースト中の粉末はんだとフラックスとの配合比率は、粉末はんだ：フラックスの質量比で、通常は９５：５〜８５：１５の範囲内である。
本発明では、フラックスの溶剤として、ＴＧ−１５温度（ＴＧ曲線において減量率が１０質量％になる時の温度）がはんだの溶融ピーク温度より５℃以上、好ましくは１０℃以上高い、溶剤を使用する。そのような溶剤の具体例を、はんだの溶融ピーク温度のレベルごとに、次に例示する。
（１）溶融ピーク温度が２５０℃〜３３０℃の高温はんだ［例えば、Ｓｎ−９５Ｐｂはんだ（固相線温度：３００℃、液相線温度：３１４℃、溶融ピーク温度：３１０℃）］の場合、ＴＧ−１５温度がそれより高い適当な溶剤は植物油および鉱物油から選択することができる。そのような植物油の例としては、ひまわり（サンフラワー）油、オリーブ油、サフラワー（紅花）油、ナタネ油、ダイズ油、コーン油、ツバキ油、ラッカセイ油、エゴマ油、ゴマ油、コメ油、コットン油、パーム油、アボガド油、グレープシード油を挙げることができる。そのような鉱物油の好適な例はハイサーム１００（新日本石油製）である。
（２）溶融ピーク温度が１７５℃〜２５０℃未満の中温はんだ［例えば、Ｓｎ−３７Ｐｂはんだ（固相線温度＝液相線温度＝溶融ピーク温度：１８３℃）やＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ鉛フリーはんだ（固相線温度：２１７℃、液相線温度：２２０℃、溶融ピーク温度：２１８℃）］の場合、上記（１）に列挙した植物油および鉱物油も使用することができるが、ＴＧ−１５温度がより低い溶剤も使用可能である。使用可能な追加の溶剤の例として、ハイサーム６８およびハイサーム３２（いずれも新日本石油製）のような鉱物油、さらには流動パラフィン、イソボルニルシクロヘキサノール、セキスイサイザー９０（積水化学工業製の塩化ビニル用可塑剤）、フタル酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、テトラエチレングリコール、イソヘキサデカノールを挙げることができる。
（３）溶融ピーク温度が１７５℃未満の低温はんだ［例えば、Ｓｎ−１Ａｇ−５７Ｂｉはんだ（固相線温度：１３８℃、液相線温度：２０４℃、溶融ピーク温度１３９℃）］の場合、上記の（１）および（２）に列挙した溶剤も使用できるが、ＴＧ−１５温度がより低い溶剤も使用可能である。使用可能な追加の溶剤の例として、フタル酸ジブチル、マレイン酸ジブチル、安息香酸ベンジルが挙げられる。
上述したようなＴＧ−１５温度がはんだの溶融ピーク温度より高い溶剤は、１種類のみを使用しても、２種以上を使用してもよい。また、ＴＧ−１５温度がはんだの溶融ピーク温度より低い溶剤も、本発明の効果を著しく損なわない範囲の量、望ましくは溶剤全体の３０質量％以内の量であれば、溶剤の一部として使用することができる。
例えば、ＴＧ−１５温度が１５０℃より低い溶剤も、望ましくは溶剤全体の３０質量％以下の量であれば、上記（１）〜（３）のいずれのはんだに対しても使用できる。そのような溶剤の例としては、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、２−エチル−１，３−ヘキセンジオール、安息香酸ブチルなどが挙げられる。
フラックス中の溶剤の量は、ソルダペーストに対して塗布に適した粘稠性を付与するのに十分な量であればよい。ロジン系フラックスの場合、典型的には、フラックスは３０〜７０質量％、好ましくは３５〜６５質量％の量の溶剤を含有する。本発明では、この溶剤の少なくとも７０質量％を、はんだの溶融ピーク温度より５℃以上高いＴＧ−１５温度を有するものから構成することが好ましい。
【実施例】  以下の実施例は本発明を例示するものであり、本発明を実施例に制限するものではない。実施例中、％は特に指定しない限り質量％である。また、はんだの合金組成の数字は質量％での含有量を意味する。
下記Ａ〜Ｄの４種類の粉末はんだをそれぞれ、下記ａ〜ｇの７種類のロジン系フラックスと混合することにより、合計２８種類のソルダペーストを作製した。フラックス（６）は、はんだがＳｎ−３７Ｐｂ共晶はんだである場合に、特開平９−２７７０８１号に記載されたフラックスの要件を満たすものである。フラックスｇは、ソルダペースト用の一般的なフラックスである。
フラックスと粉末はんだの質量混合比は、体積比でほぼ１：１となるように、各はんだごとに下記の通りであった。
（粉末はんだ）
粉末はんだＡ
組成Ｓｎ−９５Ｐｂ（溶融ピーク温度３１０℃）、粒度１５〜２５μｍ
混合比：フラックス９．５％、粉末はんだ９０．５％
粉末はんだＢ
組成Ｓｎ−３７Ｐｂ（溶融ピーク温度１８３℃）、粒度１５〜２５μｍ
混合比：フラックス１０％、粉末はんだ９０％
粉末はんだＣ
組成Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（溶融ピーク温度２１８℃）、粒度１５〜２５μｍ
混合比：フラックス１１％、粉末はんだ８９％
粉末はんだＤ
組成Ｓｎ−１Ａｇ−５７Ｂｉ（溶融ピーク温度１３９℃）、粒度１５〜２５μｍ
混合比：フラックス１１％、粉末はんだ８９％
（フラックス）
フラックスａ〜ｇにおいて、水素添加ヒマシ油はチキソ剤、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩は活性剤である。かっこ内の温度は、各溶剤のＴＧ−１５温度である。
フラックスａ
重合ロジン                                            ４０％
水素添加ヒマシ油                                        ５％
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩                        ２％
サフラワー油（３９７℃）                              ４０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル（１２４℃）    １０％
安息香酸ブチル（１３０℃）                              ３％
フラックスｂ
重合ロジン                                            ４０％
水素添加ヒマシ油                                        ５％
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩                        ２％
ハイサーム３２（鉱物油、２５４℃）                    ４０％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル（１２４℃）    １０％
安息香酸ブチル（１３０℃）                              ３％
フラックスｃ
重合ロジン                                            ４０％
水素添加ヒマシ油                                        ５％
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩                        ２％
流動パラフィン（２６５℃）                            ４０％
ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル（１４１℃）  １０％
安息香酸ブチル（１３０℃）                              ３％
フラックスｄ
重合ロジン                                            ４０％
水素添加ヒマシ油                                        ５％
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩                        ２％
イソヘキサデカノール（１８６℃）                      ４０％
ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル（１４１℃）  １０％
安息香酸ブチル（１３０℃）                              ３％
フラックスｅ
重合ロジン                                            ４０％
水素添加ヒマシ油                                        ５％
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩                        ２％
マレイン酸ジブチル（１５５℃）                        ４０％
ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル（１４１℃）  １０％
安息香酸ブチル（１３０℃）                              ３％
フラックスｆ（特開平９−２７７０８１号）
重合ロジン                                            ５０％
水素添加ヒマシ油                                        ５％
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩                        ２％
１−メチル−４−イソプロピル−１−シクロヘキセン−８−オール（１１２℃）
４０％
安息香酸ブチル（１３０℃）                              ３％
フラックスｇ（一般的なフラックス）
重合ロジン                                            ５０％
水素添加ヒマシ油                                        ５％
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩                        ２％
ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル（１４１℃）  ４０％
安息香酸ブチル（１３０℃）                                ％
これらのソルダペーストの連続印刷性およびボイド発生率を下記の試験方法により評価した。試験結果を、フラックス中の主溶剤（最も量の多い溶剤）のＴＧ−１５温度、はんだの溶融ピーク温度、およびそれらの温度差と共に、表２に示す。
［試験方法］
連続印刷性
粉末はんだＢ（Ｓｎ−３７Ｐｂ共晶はんだ）を用いた作製したソルダペーストを用いて、下記条件で基板上にソルダペーストを印刷することにより評価した。
印刷圧：１．０ｋｇ／ｃｍ２
スキージ：メタルスキージ
メタルマスク厚：６０μｍ（レーザー加工）
抜け幅：１６０μｍ、チップ数１０８個（ドット数３４９９２個）
パッド径：１００μｍ
連続印刷８時間後のドット抜け率、ソルダペーストのスキージ上がり具合を確認し、下記の基準で連続印刷性を判定した
○：ソルダペーストのスキージ上がりがなく、ドットの抜け率が７０％以上。
△：ソルダペーストのスキージ上がりは発生していないが、ドットの抜け率が７０％未満である。
×：ソルダペーストのスキージ上がりが発生して、印刷できない。
ボイド発生率
連続印刷性試験と同様の条件で各ソルダペストを基板に印刷し、下記条件でリフロー加熱し、その後、基板を荒川化学社製パインアルファＳＴ−１００Ｓで洗浄した。
リフロー条件：
リフロー装置（千住金属製ＣＸ−８５、赤外線加熱方式）
プリヒート：１５０℃〜１７０℃、１分間
本加熱ピーク温度：各はんだごとに下記のように変更
Ａ：Ｓｎ−９５Ｐｂはんだ：          ３３０℃
Ｂ：Ｓｎ−３７Ｐｂはんだ：          ２２０℃
Ｃ：Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ：２３５℃
Ｄ：Ｓｎ−１Ａｇ−５７Ｂｉはんだ：  １７０℃
リフロー後のはんだ付けされたパッドをＸ線透過装置で観察し、無作為に選んだ５００バンプについて、下記（１）〜（３）の項目を調べて、ボイドの発生を評価した。
（１）最大ボイド径
（２）大径ボイド個数：ボイド径がパッド径の３０％以上（＝３０μｍ以上）のボイドの数
（３）ボイド総数
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表２のΔの値が５以上である本発明に係るソルダペーストは、印刷性に優れ、連続印刷中のスキージ上がりが発生しなかった。また、ボイドの発生総数が少なく、最大ボイド径が２６μｍ以下と小さく、特に基板の信頼性に著しく影響する大径ボイドの発生は皆無であった。従って、ボイド発生による基板の信頼性を損なうことが避けられる。表２からわかるように、本発明のソルダペーストは、高温はんだから低温はんだまでを含む多様なはんだに対して効果を発揮する。
実施例で使用した粉末はんだのうち、一部の粉末はんだは、α線カウント数が０．５ｃｐｈ／ｃｍ２以下のものであった。これらの粉末はんだを含有するソルダペーストの場合、リフロー加熱および洗浄後の基板のα線カウント数も０．５ｃｐｈ／ｃｍ２以下となった。基板のα線カウント数は、３００×３００ｍｍの基板３枚にソルダペーストをベタに印刷し、１００時間後のα線カウント数を測定することにより求めた値である。
これに対し、比較例のソルダペーストは、連続印刷中のスキージ上がりが発生することがあった。さらに、ボイドの発生総数が発明例に比べて多く、しかも、最大ボイド径が３０μｍより大きく、基板の信頼性に悪影響を及ぼす大径ボイドも数多く発生した。例えば、溶融ピーク温度が低いＤの低温はんだの場合でも、従来技術や特開平９−９４６９１号および特開平９−２７７０８１号で使用するような、ＴＧ−１５温度が比較的低い溶剤を使用した場合には、大径ボイドが多数発生し、ボイドを抑制することはできなかった。
以上に説明したように、本発明に係るソルダペーストによりリフロー法ではんだ付けを行うと、リフロー後のボイド発生が抑制され、かつ大径ボイドの発生が防止されることから、強度の安定したはんだ接合部が得られる。従って、現代の小型化した電子機器および電子部品に用いられる微小なパッドでも、実接合面積のばらつきやそれによる接合強度の低下が発生せず、信頼性の高い電子機器および電子部品を作ることが何能となる。
【産業上の利用可能性】  本発明は、ＢＧＡなどモジュール基板のバンプ形成用のソルダペーストとして最適である。例えば、ソルダペーストの粉末はんだにα線カウント数が０．５ｃｐｈ／ｃｍ２以下と低い粉末はんだを使用すると、リフローはんだ付けと洗浄後に、はんだα線のカウント数が０．５ｃｐｈ／ｃｍ２以下のはんだ付け部を得ることができ、メモリーＩＣを含んだモジュールでもメモリーエラーのない電子機器を作ることができる。
【図１】
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【国際調査報告】
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