(57)【要約】【課題】濡れ性が良好でかつハンダ付け終了後の残渣が少なく、ハンダ付け終了後の洗浄工程が不要なハンダ用フラックス及び該フラックスを用いたハンダペースト並びに電子部品搭載基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明のハンダ用フラックスは、溶剤として水酸基を２〜４個有する多価アルコールを、活性剤として水酸基を４〜６個有する糖類をそれぞれ用い、溶剤中に活性剤を添加して溶剤中に平均粒子径１００μｍ以下の活性剤を分散させたことを特徴とする。また、本発明のハンダペーストは、本発明のハンダ用フラックスと錫を主成分とする合金粉末を混合させたことを特徴とする。【選択図】図１
2007216296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶剤として水酸基を２〜４個有する多価アルコールを、活性剤として水酸基を４〜６個有する糖類をそれぞれ用い、
前記溶剤中に前記活性剤を添加して前記溶剤中に平均粒子径１００μｍ以下の活性剤を分散させたことを特徴とするハンダ用フラックス。
【請求項２】
溶剤として用いる多価アルコールがプロピレングリコール、エチレングリコール、テトラエチレングリコール、２,４,７,９-テトラメチル-５-デシン-４,７-ジオール、Ｌ-酒石酸ジエチル、トリエチレングリコール、酒石酸ジブチル、３,６-ジメチル-４-オクチン-３,６-ジオール、１,４-ブタンジオール、１,５-ペンタンジオール、オクタンジオール、グリセリン、１,２,６-ヘキセントリオール、ジグリセロール及びトリエタノールアミンからなる群より選ばれた１種の化合物又は２種以上の混合物である請求項１記載のフラックス。
【請求項３】
活性剤として用いる糖類がエリトリトール、フルクトース、ガラクトース、グルコース、マンノース、ソルビトール、ラクトース、スクロース、キシリトール、ヘキシトール、マルチトール、ラクチトール、リビトール及びマンニトールからなる群より選ばれた１種の化合物又は２種以上の混合物である請求項１記載のフラックス。
【請求項４】
多価アルコールがグリセリン又はテトラエチレングリコールのいずれか一方の化合物或いはその双方を含む混合物であり、糖類がエリトリトール、リビトール及びキシリトールからなる群より選ばれた１種の化合物又は２種以上の混合物である請求項１ないし３いずれか１項に記載のフラックス。
【請求項５】
溶剤の含有量が３０〜８０重量％である請求項１ないし４いずれか１項に記載のフラックス。
【請求項６】
粘度が０．５〜１５０Ｐａ・ｓの範囲内である請求項１ないし５いずれか１項に記載のフラックス。
【請求項７】
揺変剤を更に含み、前記揺変剤の添加量が全体量１００重量％に対して０．５〜２重量％である請求項１ないし６いずれか１項に記載のフラックス。
【請求項８】
揺変剤が脂肪酸ポリアマイド、脂肪酸アマイド、高分子カルボン酸、水素添加ひまし油、酸化ポリエチレン、長鎖脂肪酸エステル重合体、植物重合油及び界面活性剤からなる群より選ばれた１種又は２種以上である請求項７記載のフラックス。
【請求項９】
揺変剤が脂肪酸ポリアマイドである請求項８記載のフラックス。
【請求項１０】
請求項１ないし９いずれか１項に記載のフラックスと錫を主成分とする合金粉末を混合させたことを特徴とするハンダペースト。
【請求項１１】
錫を主成分とする合金粉末の平均粒子径が０．５〜６０μｍである請求項１０記載のハンダペースト。
【請求項１２】
錫を主成分とする合金粉末が金錫合金、錫銀合金、錫銅合金、錫亜鉛合金又は錫ビスマス合金である請求項１０又は１１記載のハンダペースト。
【請求項１３】
フラックスの含有割合が全体量１００重量％に対して５〜３０重量％である請求項１０ないし１２いずれか１項に記載のハンダペースト。
【請求項１４】
粘度が５０〜２５０Ｐａ・ｓの範囲内である請求項１０ないし１３いずれか１項に記載のハンダペースト。
【請求項１５】
請求項１０ないし１４いずれか１項に記載のハンダペーストを基板の接合位置に塗布した後、電子部品を前記ハンダペーストを介して前記基板に搭載し、前記ハンダペーストを介して電子部品を搭載した基板を予備加熱し、続けて本加熱し、その後冷却することにより、前記基板に前記電子部品を接合することを特徴とする電子部品搭載基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濡れ性が良好でかつハンダ付け終了後の残渣が少ないハンダ用フラックス及び該フラックスを用いたハンダペースト並びに電子部品搭載基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のリフローハンダ付け工法に用いるハンダペーストは、ハンダ微粒子と、ロジンと、溶剤と、活性剤等を配合していた。しかし、従来のハンダペーストを使ったリフローハンダ付け工法は、ハンダ付け後に、溶剤による洗浄が必要であったが、よく使用されるフッ素系有機溶剤は大気の環境汚染の原因になるため問題となっていた。
そこで、ハンダ微粒子とアルコール類とから主になり、アルコール類は、１気圧における沸点がハンダ微粒子の融点よりも高いものであるハンダペーストが提案された（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に示されるハンダペーストは、ロジンを含まず、アルコール類は、ハンダの溶融時に金属の表面酸化物を還元する作用があり、ハンダ付け持に蒸発、昇華、分解などにより気化してしまうので、後の洗浄工程が不要となる。しかし、特許文献１に示されるハンダペーストは、残渣を残さないハンダペーストとして期待できる反面、非還元雰囲気或いは通常温度において良好な濡れを期待できるものではなかった。
【０００３】
この上記諸問題を解決する方策として、少なくとも水酸基官能基を１分子に２個有する有機物質を含み、空気又は窒素ガス雰囲気流量を２００ｍｌ／ｍｉｎ、温度上昇率を１０℃／ｍｉｎとしたときのサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が略０％となる時の温度が略１７０℃以上で、かつ、ハンダの固相線温度以上であるハンダ付け用フラックスと、ハンダ粉と、少なくとも水酸基官能基を１分子に３個有する有機物質を含み、空気又は窒素ガス雰囲気流量を２００ｍｌ／ｍｉｎ、温度上昇率を１０℃／ｍｉｎとした時のサーマルグラビメトリ法による測定で、その質量％が略０％となる時の温度が略２３５℃以上で、かつ、ハンダの固相線温度以上である溶剤とからなるハンダペーストが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２に示されるハンダ付け用フラックスを用いることにより、ハンダの濡れ性及び広がり性が良好で、残渣のないハンダ付けを行うことができる。
【０００４】
一方、上記特許文献２に示されるハンダペーストの連続印刷性を更に向上させるためには、粘調成分を添加することが考えられるが、活性力のない粘調成分を添加していくと、濡れ性が劣化していく問題がある。粘調成分の添加による濡れ性の劣化防止策としては、活性剤を微量添加することで、濡れ性が改善できる。しかし、活性剤としてハロゲン系材料やアミン系材料を添加した場合、絶縁信頼性が劣化してしまう。また、活性剤として蒸発型の材料を選定しても反応生成物が絶縁信頼性を低下させるため、連続印刷性を向上させるためには、適正な活性剤の選定が必要であった。
連続印刷性を向上させるための課題を解決する方策として、フラックスのベース剤として少なくともＯＨ基を２個以上有するアルコールを用いるとともに、フラックスの活性剤として有機酸を含有し、かつ金属粉末を混合させたハンダペーストが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。上記特許文献３に示すハンダペーストでは、有機酸を活性剤として添加することにより、濡れ性、即ち、連続印刷性に優れるとともに、ハンダリフロー時に、金属粉末が触媒として機能して、ハンダペーストの酸とアルコールによるエステル化が行われエステルに有機酸及びその反応生成物の金属塩が相溶されるので、絶縁性が向上する。印刷性を高める添加剤を加えても絶縁性と濡れ性が所定のレベルを維持できる。この連続印刷性を更に向上させる粘調成分として蒸発型のテンペン系化合物が例示されている。
【特許文献１】特開平２−２９０６９３号公報（特許請求の範囲(1)）
【特許文献２】特開平９−９４６９１号公報（請求項１、請求項１０、段落［０１００］）
【特許文献３】特開２０００−６１６８９号公報（請求項１、段落［００１８］及び段落［００３６］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記特許文献３に示されるハンダペーストでは、印刷性能及び実装性を上げるために粘調成分と活性剤を添加しているが、この活性剤の添加により反応生成物が生成してしまい、絶縁信頼性を低下させる傾向にあった。また残渣を生じてしまうため、この残渣を取除くために洗浄工程を施さなければならなかった。
【０００６】
本発明の目的は、濡れ性が良好でかつハンダ付け終了後の残渣が少ないハンダ用フラックス及び該フラックスを用いたハンダペースト並びに電子部品搭載基板の製造方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、ハンダ付け終了後の洗浄工程が不要なハンダ用フラックス及び該フラックスを用いたハンダペースト並びに電子部品搭載基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、溶剤として水酸基を２〜４個有する多価アルコールを、活性剤として水酸基を４〜６個有する糖類をそれぞれ用い、溶剤中に活性剤を添加して溶剤中に平均粒子径１００μｍ以下の活性剤を分散させたことを特徴とするハンダ用フラックスである。
請求項１に係る発明では、溶剤として上記多価アルコールを、活性剤として上記糖類をそれぞれ選択することで、溶剤の水酸基と活性剤の水酸基による水素結合を発現させ、フラックス自体に粘調性を付与することができるため、従来添加していた粘度調性剤等の不要な成分を添加する必要がなくなり、これら粘度調性剤等の成分を起因とする残渣を生成することなく、ハンダ付け終了後の残渣を低減することができる。また、溶剤中に所定の平均粒子径を有する活性剤を分散させることで、適度な濡れ性が得られる。更に溶剤中に分散させた活性剤の平均粒子径を１００μｍ以下に規定することで、ハンダペーストにおけるフラックス比率を下げた場合や、極小部品に対する極微量塗布によるハンダ付けにも、活性剤の偏りによる濡れの変動を生じない。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、溶剤として用いる多価アルコールがプロピレングリコール、エチレングリコール、テトラエチレングリコール、２,４,７,９-テトラメチル-５-デシン-４,７-ジオール、Ｌ-酒石酸ジエチル、トリエチレングリコール、酒石酸ジブチル、３,６-ジメチル-４-オクチン-３,６-ジオール、１,４-ブタンジオール、１,５-ペンタンジオール、オクタンジオール、グリセリン、１,２,６-ヘキセントリオール、ジグリセロール及びトリエタノールアミンからなる群より選ばれた１種の化合物又は２種以上の混合物であるフラックスである。
請求項２に係る発明では、上記列挙した化合物又は混合物は、活性剤を分散させるのに適した粘度を呈し、その沸点がハンダ付け温度付近にあり、残渣として残らない。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、活性剤として用いる糖類がエリトリトール、フルクトース、ガラクトース、グルコース、マンノース、ソルビトール、ラクトース、スクロース、キシリトール、ヘキシトール、マルチトール、ラクチトール、リビトール及びマンニトールからなる群より選ばれた１種の化合物又は２種以上の混合物であるフラックスである。
請求項３に係る発明では、上記列挙した化合物又は混合物は水酸基を４〜６個有するため、多価アルコールの水酸基と多くの水素結合を発現することができることから、適度な粘着性が得られる。また、ハンダ用フラックスとして適当な沸点を示すため、ハンダ付け終了後において、残渣を低減することができる。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれか１項に係る発明であって、多価アルコールがグリセリン又はテトラエチレングリコールのいずれか一方の化合物或いはその双方を含む混合物であり、糖類がエリトリトール、リビトール及びキシリトールからなる群より選ばれた１種の化合物又は２種以上の混合物であるフラックスである。
請求項４に係る発明では、多価アルコールと糖類を上記種類の組合せとしたフラックスは、他の組合せに比べて、ハンダ付け終了後において、より残渣を低減することができる。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれか１項に係る発明であって、溶剤の含有量が３０〜８０重量％であるフラックスである。
請求項５に係る発明では、溶剤の含有量を上記範囲内にすることで様々な用途に適したフラックスが得られる。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５いずれか１項に係る発明であって、粘度が０．５〜１５０Ｐａ・ｓの範囲内であるフラックスである。
請求項６に係る発明では、フラックスの粘度を上記範囲内にすることで様々な用途に適したフラックスが得られる。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし６いずれか１項に係る発明であって、揺変剤を更に含み、揺変剤の添加量が全体量１００重量％に対して０．５〜２重量％であるフラックスである。
請求項７に係る発明では、揺変剤を上記範囲内で添加することにより、濡れ性の良好な大粒径ハンダ粉末を用いてハンダペーストを作製した場合でも、フラックスとハンダ粉末の分離を防止することができる。ここで大粒径とは平均粒子径が３０μｍ以上のものをいい、従来のペーストに大粒径ハンダ粉末を使用すると短時間での分離が見られる。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明であって、揺変剤が脂肪酸ポリアマイド、脂肪酸アマイド、高分子カルボン酸、水素添加ひまし油、酸化ポリエチレン、長鎖脂肪酸エステル重合体、植物重合油及び界面活性剤からなる群より選ばれた１種又は２種以上であるフラックスである。
請求項８に係る発明では、上記列挙した種類を揺変剤として用いることで、濡れ性の良好な大粒径ハンダ粉末を用いてハンダペーストを作製した場合でも、フラックスとハンダ粉末の分離を防止することができる。
【００１５】
請求項９に係る発明は、請求項８に係る発明であって、揺変剤が脂肪酸ポリアマイドであるフラックスである。
請求項９に係る発明では、分子量が大きく、網目構造を有する脂肪酸ポリアマイドを用いることで高い沈降防止効果が得られる。
【００１６】
請求項１０に係る発明は、請求項１ないし９いずれか１項に記載のフラックスと錫を主成分とする合金粉末を混合させたことを特徴とするハンダペーストである。
請求項１０に係る発明では、請求項１ないし９いずれか１項に記載のフラックスと錫を主成分とする合金粉末を混合させたハンダペーストは、印刷に適した粘度を得ることができ、実装時にその粘着性ゆえに実装部品を同位置に留めることができる。またフラックス自体が粘調性を有するため、粘度調性剤等の不要な成分を添加する必要がないため、ハンダ付け終了後の残渣を低減することができる。
【００１７】
請求項１１に係る発明は、請求項１０に係る発明であって、錫を主成分とする合金粉末の平均粒子径が０．５〜６０μｍであるハンダペーストである。
請求項１１に係る発明では、上記範囲内の平均粒子径とすることで、濡れ性に優れたペーストが得られる。
【００１８】
請求項１２に係る発明は、請求項１０又は１１に係る発明であって、錫を主成分とする合金粉末が金錫合金、錫銀合金、錫銅合金、錫亜鉛合金又は錫ビスマス合金であるハンダペーストである。
請求項１２に係る発明では、錫を主成分とする合金粉末を金錫合金、錫銀合金、錫銅合金、錫亜鉛合金又は錫ビスマス合金としたハンダペーストは、低残渣の無洗浄ハンダペーストとして好適である。
【００１９】
請求項１３に係る発明は、請求項１０ないし１２いずれか１項に係る発明であって、フラックスの含有割合が全体量１００重量％に対して５〜３０重量％であるハンダペーストである。
請求項１３に係る発明では、フラックスの含有割合を上記範囲内にすることで、適度な粘度と適度な粘着性を有するハンダペーストが得られる。
【００２０】
請求項１４に係る発明は、請求項１０ないし１３いずれか１項に係る発明であって、粘度が５０〜２５０Ｐａ・ｓの範囲内であるハンダペーストである。
請求項１４に係る発明では、ペーストの粘度を上記範囲内にすることで様々な用途に適したペーストが得られる。
【００２１】
請求項１５に係る発明は、請求項１０ないし１４いずれか１項に記載のハンダペーストを基板の接合位置に塗布した後、電子部品をハンダペーストを介して基板に搭載し、ハンダペーストを介して電子部品を搭載した基板を予備加熱し、続けて本加熱し、その後冷却することにより、基板に電子部品を接合することを特徴とする電子部品搭載基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
以上述べたように、本発明のハンダ用フラックスは、溶剤として水酸基を２〜４個有する多価アルコールを、活性剤として水酸基を４〜６個有する糖類をそれぞれ用い、溶剤中に活性剤を添加して溶剤中に平均粒子径１００μｍ以下の活性剤を分散させたことを特徴とするフラックスであり、溶剤の水酸基と活性剤の水酸基による水素結合を発現させることで、フラックス自体に粘調性を付与することができるため、従来添加していた粘度調性剤等の不要な成分を添加する必要がなくなり、これら粘度調性剤等の成分を起因とする残渣を生成することなく、ハンダ付け終了後の残渣を低減することができる。また、溶剤中に所定の平均粒子径を有する活性剤を分散させることで、適度な濡れ性が得られる。従って、ハンダ付け終了後の洗浄工程が不要となる。更に、本発明の電子部品搭載基板の製造方法は、ハンダ付け後の残渣が少ない本発明のハンダペーストを使用しているため、洗浄工程を必要としない。そのため、部品自体の形状が複雑であり、完全に洗浄することが難しい部品や、接合後に洗浄できない封止部品であっても基板に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明のハンダ用フラックスは、溶剤として水酸基を２〜４個有する多価アルコールを、活性剤として水酸基を４〜６個有する糖類をそれぞれ用い、溶剤中に活性剤を添加して溶剤中に平均粒子径１００μｍ以下の活性剤を分散させたことを特徴とする。溶剤として上記多価アルコールを、活性剤として上記糖類をそれぞれ選択することで、溶剤の水酸基と活性剤の水酸基による水素結合を発現させ、フラックス自体に粘調性を付与することができるため、従来添加していた粘度調性剤等の不要な成分を添加する必要がなくなり、これら粘度調性剤等の成分を起因とする残渣を生成することなく、ハンダ付け終了後の残渣を低減することができる。また、溶剤中に所定の平均粒子径を有する活性剤を分散させることで、適度な濡れ性が得られる。溶剤中に分散させた活性剤の平均粒子径を１００μｍ以下に規定したのは、活性剤の平均粒子径が１００μｍ以下であれば、ハンダペーストにおけるフラックス比率を下げた場合や、極小部品に対する極微量塗布によるハンダ付けにも、活性剤の偏りによる濡れの変動を生じないためである。活性剤の平均粒子径の下限値は０．１μｍである。特に好ましい活性剤の平均粒子径は０．１〜１０μｍの範囲内である。
【００２４】
溶剤を水酸基を２〜４個有する多価アルコールに規定したのは、水酸基の数が１個未満であると、ハンダ濡れ性を示さず、また十分な水素結合を発現することができなくなるためであり、水酸基の数が５個を越えると、分子量が大きくなるため、揮発温度が高くなり、ハンダ付け終了後において、残渣を生じてしまうためである。溶剤として用いる多価アルコールとしては、プロピレングリコール、エチレングリコール、テトラエチレングリコール、２,４,７,９-テトラメチル-５-デシン-４,７-ジオール、Ｌ-酒石酸ジエチル、トリエチレングリコール、酒石酸ジブチル、３,６-ジメチル-４-オクチン-３,６-ジオール、１,４-ブタンジオール、１,５-ペンタンジオール、オクタンジオール、グリセリン、１,２,６-ヘキセントリオール、ジグリセロール及びトリエタノールアミンからなる群より選ばれた１種の化合物又は２種以上の混合物が挙げられる。上記列挙した溶剤は、活性剤を分散させるのに適しており、水酸基を２個以上有するため、活性剤との混合後、高粘度のフラックスとすることができ、印刷性能を向上することができる。
【００２５】
活性剤を水酸基を４〜６個有する糖類に規定したのは、水酸基の数が４個未満であると、十分な水素結合を発現することができなくなるためであり、水酸基の数が６個を越えると、分子量が大きくなり、化合物の沸点が高くなりすぎてしまい、ハンダ付け終了後において、残渣を生じてしまうためである。活性剤として用いる糖類としては、エリトリトール、フルクトース、ガラクトース、グルコース、マンノース、ソルビトール、ラクトース、スクロース、キシリトール、ヘキシトール、マルチトール、ラクチトール、リビトール及びマンニトールからなる群より選ばれた１種の化合物又は２種以上の混合物が挙げられる。上記列挙した糖類は水酸基を４〜６個有するため、多価アルコールの水酸基と多くの水素結合を発現することができることから、適度な粘着性が得られる。また、ハンダ用フラックスとして適当な沸点を示すため、ハンダ付け終了後において、残渣を低減することができる。このうち、ハンダ付け終了後において、より残渣を低減することができる多価アルコールがグリセリン又はテトラエチレングリコールのいずれか一方の化合物或いはその双方を含む混合物、糖類がエリトリトール、リビトール及びキシリトールからなる群より選ばれた１種の化合物又は２種以上の混合物の組合せが好ましい。
【００２６】
本発明のフラックス中に含まれる溶剤の含有量は３０〜８０重量％の範囲内とすることが好ましい。溶剤の含有量を上記範囲内にすることで様々な用途に適したフラックスが得られる。溶剤の含有量が下限値未満であると粘度が高くなるため、流動性が低下する不具合を生じる。また溶剤の含有量が上限値を越えるとフラックスに含まれる活性剤の割合が低くなりすぎてしまい、濡れ性が低下する不具合を生じる。特に好ましい溶剤の含有量は３５〜５０重量％の範囲内である。本発明のフラックスの粘度は０．５〜１５０Ｐａ・ｓの範囲内とすることが好ましい。フラックスの粘度を上記範囲内にすることで様々な用途に適したフラックスが得られる。フラックスの粘度が下限値未満では濡れ性が低下する不具合を生じ、上限値を越えると、流動性に劣るため、塗布性が悪くなる不具合を生じる。特に好ましいフラックスの粘度は３０〜８０Ｐａ・ｓである。例えば、フラックス中に含まれる溶剤の含有量を３０重量％以上５５重量％未満にすることで、フラックスの粘度は０．５〜５０Ｐａ・ｓ程度となり、流動性の高いディスペンス性能に優れたフラックスが得られる。またフラックス中に含まれる溶剤の含有量を５５重量％以上８０重量％以下の範囲内にすることで、フラックスの粘度は５０〜１００Ｐａ・ｓ程度となり、粘着性の高い転写性に優れたフラックスが得られる。
【００２７】
また、本発明のフラックスには揺変剤を更に含んでもよい。ここで「揺変剤（thixotropic agent）」とは、添加することでフラックスに揺変性（thixotropy）を与える機能を有するものをいう。このときの揺変剤の添加量は全体量１００重量％に対して０．５〜２重量％とすることが好ましい。揺変剤を上記範囲内で添加することにより、濡れ性の良好な平均粒子径の大きいハンダ粉末を用いてハンダペーストを作製した場合でも、フラックスとハンダ粉末の分離を防止することができる。揺変剤の添加量が下限値未満では添加する効果が得られず、上限値を越えるとフラックスの粘度が低下し、かつ粘着性も低下する不具合を生じる。また、ハンダ付け終了後において、残渣を生じてしまう不具合を生じる。特に好ましい揺変剤の添加量はフラックス全体量１００重量％に対して０．５〜１重量％である。揺変剤としては、脂肪酸ポリアマイド、脂肪酸アマイド、高分子カルボン酸、水素添加ひまし油、酸化ポリエチレン、長鎖脂肪酸エステル重合体、植物重合油及び界面活性剤からなる群より選ばれた１種又は２種以上が挙げられる。このうち、分子量が大きく、網目構造を有する脂肪酸ポリアマイドは沈降防止効果が高いため特に好ましい。
【００２８】
本発明のハンダペーストは、本発明のフラックスと錫を主成分とする合金粉末を混合させたことを特徴とする。本発明のフラックスと錫を主成分とする合金粉末を混合させた本発明のハンダペーストは、印刷に適した粘度を得ることができ、実装時にその粘着性ゆえに実装部品を同位置に留めることができる。またフラックス自体が粘調性を有するため、粘度調性剤等の不要な成分を添加する必要がないため、ハンダ付け終了後の残渣を低減することができる。本発明のハンダペーストは不活性ガス雰囲気中でのハンダ溶融時に適当である。
錫を主成分とする合金粉末の平均粒子径は０．５〜６０μｍの範囲内とすることが好ましい。下限値未満では濡れ性に劣り、上限値を越えるとフラックスと合金粉末が分離する不具合を生じる。特に好ましい平均粒子径は１５〜５５μｍの範囲内である。錫を主成分とする合金粉末としては、金錫合金、錫銀合金、錫銅合金、錫亜鉛合金又は錫ビスマス合金が挙げられる。金錫合金粉末はその比重が大きいことから、従来では、金錫合金粉末を用いたペーストでは、ハンダ粉末とフラックスとが分離し易い問題を有していたが、本発明のフラックスを用いることで、比重の大きい金錫合金粉末を使用したペーストを作製することができる。また、平均粒子径の大きいハンダ粉末は、ハンダ濡れ性が良好であることからその使用を望まれていたにもかかわらず、従来のハンダペーストでは、平均粒子径の大きいハンダ粉末とフラックスとが分離し易い問題を有していたために使用することができなかったが、本発明のフラックス、特に揺変剤を含んだフラックスを用いることで、平均粒子径の大きいハンダ粉末を使用したペーストを作製することができ、ハンダ濡れ性が高いペーストが得られる。
【００２９】
本発明のハンダペーストに含まれるフラックスの含有割合はペースト全体量１００重量％に対して５〜３０重量％とすることが好ましい。フラックスの含有割合を上記範囲内にすることで、適度な粘度と適度な粘着性を有するハンダペーストが得られる。フラックスの含有割合がペースト全体量１００重量％に対して下限値未満であるとハンダ粉末の割合が高くなりすぎてしまうため、塗布性が悪く粘着力に劣る。また上限値を越えると粘度が低下し、濡れ性も悪くなる。特に好ましいフラックスの含有割合はペースト全体量１００重量％に対して１０〜２０重量％である。また、本発明のハンダペーストの粘度は５０〜２５０Ｐａ・ｓの範囲内とすることが好ましい。ハンダペーストの粘度を上記範囲内にすることで様々な用途に適したハンダペーストが得られる。ハンダペーストの粘度が下限値未満では濡れ性が低下する不具合を生じ、上限値を越えると、流動性に劣るため、塗布性が悪くなる不具合を生じる。特に好ましいハンダペーストの粘度は８０〜２００Ｐａ・ｓである。
【００３０】
本発明のハンダペーストは、リフロー法によりハンダ付を行うことが好ましい。リフローハンダ付法とは、ハンダ付継手に、あらかじめハンダをめっき若しくは塗布したり、又はプリホームハンダを供給した後、これを熱又は圧力を併用して、ハンダを再溶融してハンダ付する方法である。ハンダを再溶融する際の雰囲気としては、窒素還元雰囲気、無酸素雰囲気、例えばＡｒガス雰囲気が好ましく、上記雰囲気における酸素濃度は１００ｐｐｍ以下であることが好ましい。より好ましい酸素濃度は５０ｐｐｍ以下である。酸素濃度が１００ｐｐｍを越えると、ペースト溶融工程中にハンダが酸化されて濡れが発現し難くなるおそれがある。
【００３１】
次に、上記ハンダペーストを用いた電子部品搭載基板の製造方法を説明する。
先ず、上記本発明のハンダペーストを基板の接合位置に塗布した後、電子部品をハンダペーストを介して基板に搭載する。ハンダ付けを行う基板や電子部品は、特に限定されるものではないが、中でも、Ｃｕ、コバール、４２アロイ、セラミックスなどにＮｉめっきやＡｕめっきが施されているものが好適である。また電子部品として、高耐食性が好まれるようなＩＣチップや部品自体の形状が複雑で完全には洗浄することが難しい部品、洗浄工程が導入できない封止用部品などでも使用することができる。例えば、ＲＦモジュール、光ピックアップなどをはじめとしたチップであったり、リッドと呼ばれる封止用部品蓋等が例示される。
【００３２】
次いで、ハンダペーストを介して電子部品を搭載した基板を予備加熱する。この予備加熱によりハンダペーストに含まれるフラックスの活性力が高められる。予備加熱条件としては、１００〜２５０℃の温度で１５〜６０秒間の保持が好適である。中でも、１５０〜１８０℃の温度で６０秒間の保持が特に好ましい。次に、予備加熱を終えた基板を続いて本加熱する。この本加熱により、合金粉末が溶融し、かつフラックスが残渣として残留しないように完全に揮発される。本加熱条件としては、３２０〜３３０℃の温度で３０〜９０秒間の保持が好適である。中でも、３２０〜３３０℃の温度で６０秒間の保持が特に好ましい。予備加熱及び本加熱は、例えば５Ｌ／分の窒素フローの下で、酸素濃度が１００ｐｐｍ以下に制御された雰囲気で行うことが好適である。次に、本加熱を終えた基板を冷却する。冷却条件は、室温〜１５０℃である。以上の工程を経ることにより、基板に電子部品を接合した電子部品搭載基板を製造することができる。本発明の電子部品搭載基板の製造方法では、ハンダ付け後の残渣が少ないハンダペーストを使用しているため、洗浄工程を必要としない。そのため、部品自体の形状が複雑であり、完全に洗浄することが難しい部品や、接合後に洗浄できない封止部品であっても基板に接合することができる。
【実施例】
【００３３】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１〜５＞
（１）ハンダ用フラックスの作製
先ず、次の表１に示す種類の溶剤及び活性剤をそれぞれ用意し、表１に示す割合となるように、溶剤中に活性剤を添加及び混合してフラックスを調製した。
【００３４】
【表１】
2007216296.tif 000003
【００３５】
（２）ハンダペーストの作製
平均粒子径が５〜５０μｍの金錫合金粉末を用意し、上記得られた各フラックスをペースト全体量１００重量％に対して次の表２に示す割合となるように金錫合金粉末とそれぞれ混合した。次に、混合物中の金錫合金粉末が塊として残留しないように気を付けながら丁寧に攪拌することにより、ハンダペーストを得た。
【００３６】
＜評価試験１＞
実施例１〜５でそれぞれ作製したハンダペーストを粘度計により２５℃における粘度を測定した。このハンダペーストを用いて以下に示すような濡れ性、にじみ及び残渣、分離沈降について評価試験を行った。
先ず、内部を約５Ｌ／分の割合で窒素をフローさせ、内部雰囲気の酸素濃度を１００ｐｐｍ以下に制御したグローブボックス中に２台のホットプレートを設置した。この２台のホットプレートは、一方がフラックスの活性力を高めるために使用する予備加熱用であり、他方が合金粉末を溶融することと、フラックスの成分が残渣として残留しないように完全に揮発させるために使用する本加熱用である。次いで、表面にＡｕめっきが施されたＣｕ基板を用意した。また、作製したハンダペーストをディスペンス塗布用シリンジ内に注入し、シリンジにプランジャを取付けた後、所定の空気圧でペースト押出しを行い、基板上にハンダペーストを所定量ディスペンス塗布した。次に、１５０℃〜１５２℃に加熱した予備加熱用ホットプレート上にペーストを塗布した基板を載置して３０〜６０秒間予備加熱を施し、続いて基板を３２０℃〜３２２℃に加熱した本加熱用ホットプレート上に載置して３０〜９０秒間本加熱を施した。基板上に塗布したハンダの溶融状態を目視により確認した後、基板を本加熱用ホットプレートから下ろして室温にまで冷却した。冷却後の基板表面を実体顕微鏡及び低倍率のカメラを用いて基板表面の残渣及びにじみを目視により観察した。残渣の具体的な評価は、残渣が生じなかったとき「優」の評価とし、一部に白い膜が見られる状態のとき「良」の評価とし、全体に白い膜が見られる状態のとき「可」の評価とし、一部若しくは全体が黒くなっている状態のとき「不可」の評価をした。にじみの具体的な評価は、にじみが生じなかったとき「優」の評価とし、透明又は黄淡色のにじみがハンダ周囲０．１ｍｍに存在している状態のとき「良」の評価とし、透明又は黄淡色のにじみがハンダ周囲１〜２ｍｍに存在している状態のとき「可」の評価とし、透明又は黄淡色のにじみがハンダ周囲に広く存在、又は色の濃いにじみが存在している状態のとき「不可」の評価をした。このにじみ評価及び残渣評価を総合的に判断してにじみ及び残渣性とした。また濡れ性は、目視による溶け残りの有無の確認及びハンダ溶融前後のサイズの変化により観察した。具体的には、塗布当初の面積を１００％としたときの、溶融後の面積をパーセンテージで表し、溶融後の面積が１５０％以上であるとき「優」の評価とし、溶融後の面積が１２０％以上１５０％未満であるとき「良」の評価とした。分離沈降性は作製したペーストを密閉可能なガラス容器に入れ、２５℃で３日間静置したとき、全く分離沈降が見られないとき「優」の評価とし、金属粉末とフラックスが分かれてフラックスが上層１ｍｍ未満の透明な層が発生したとき「良」の評価とし、金属粉末とフラックスが分かれてフラックスが上層１ｍｍ未満の白色フラックス層が発生したとき「可」の評価とし、上層１ｍｍ以上の層が観察できるとき「不可」の評価とした。
実施例１〜５で得られたハンダペーストのペースト粘度、濡れ性、にじみ及び残渣、分離沈降についての評価結果を表２にそれぞれ示す。また実施例２のハンダペーストを用いて試験を行った後の倍率５０倍に拡大して撮影した基板表面写真図を図１にそれぞれ示す。
【００３７】
【表２】
2007216296.tif 000004
【００３８】
表２及び図１より明らかなように、本発明のハンダペーストを用いた実施例１〜５は濡れ性に優れ、またにじみや残渣もほとんど生じていない結果が得られた。
【００３９】
＜実施例６〜１０＞
（１）ハンダ用フラックスの作製
先ず、次の表３に示す種類の溶剤、活性剤及び揺変剤をそれぞれ用意し、表３に示す割合となるように、溶剤中に活性剤及び揺変剤を添加及び混合してフラックスを調製した。
【００４０】
【表３】
2007216296.tif 000005
【００４１】
（２）ハンダペーストの作製
平均粒子径が５〜５０μｍの金錫合金粉末を用意し、上記得られた各フラックスをペースト全体量１００重量％に対して次の表４に示す割合となるように金錫合金粉末とそれぞれ混合した。次に、混合物中の金錫合金粉末が塊として残留しないように気を付けながら丁寧に攪拌することにより、ハンダペーストを得た。
【００４２】
＜評価試験２＞
実施例６〜１０でそれぞれ作製したハンダペーストを粘度計により２５℃における粘度を測定した。このハンダペーストを用いて前記評価試験１と同様に濡れ性、にじみ及び残渣、分離沈降について評価試験を行った。
実施例６〜１０で得られたハンダペーストのペースト粘度、濡れ性、にじみ及び残渣、分離沈降についての評価結果を表４にそれぞれ示す。
【００４３】
【表４】
2007216296.tif 000006
【００４４】
実施例６〜１０のハンダペーストは、実施例１〜４で使用したフラックス成分に揺変剤を所定の割合で添加したハンダペーストであるが、表４より明らかなように、揺変剤を添加したことで実施例１〜４のペーストに比べてペースト粘度が低下する傾向が認められた。また分離沈降性が向上することが判った。
【００４５】
＜比較例１及び２＞
（１）ハンダ用フラックスの作製
先ず、次の表５に示す種類の材料をそれぞれ用意し、表５に示す割合となるように添加及び混合してフラックスを調製した。比較例１は従来のロジン系フラックスを用いたソルダーペーストを、比較例２は低残渣ソルダーペーストとして、ロジン含有率を低下させたソルダーペーストを例示した。
【００４６】
【表５】
2007216296.tif 000007
【００４７】
（２）ハンダペーストの作製
平均粒子径が５〜５０μｍの金錫合金粉末を用意し、上記得られた各フラックスをペースト全体量１００重量％に対して次の表６に示す割合となるように金錫合金粉末とそれぞれ混合した。次に、混合物中の金錫合金粉末が塊として残留しないように気を付けながら丁寧に攪拌することにより、ハンダペーストを得た。
【００４８】
＜評価試験３＞
比較例１及び２でそれぞれ作製したハンダペーストを粘度計により２５℃における粘度を測定した。このハンダペーストを用いて前記評価試験１と同様に濡れ性、にじみ及び残渣、分離沈降について評価試験を行った。
比較例１及び２で得られたハンダペーストのペースト粘度、濡れ性、にじみ及び残渣、分離沈降についての評価結果を表６にそれぞれ示す。
【００４９】
【表６】
2007216296.tif 000008
【００５０】
比較例１は従来より使用されているロジン系フラックスを用いたソルダペーストであり、比較例２は低残渣ソルダペーストとしてロジン含有率を低下させたソルダペーストである。表６より明らかなように、比較例１のペーストは濡れ性が非常に高く、良好である。一方で、にじみ及び残渣がきつく洗浄不必要の工程では利用できないことが判った。
【００５１】
分離沈降性については、フラックス中に樹脂が含まれていることから、激しい分離が抑えられていることが明らかであった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施例２のハンダペーストを用いて評価試験を行った後の基板表面写真図。
【図１】
2007216296.tif 000009