(57)【要約】【課題】はんだ接合を行なう場合、はんだの接合性を向上させる目的でフラックスを使用するが、このフラックスの最も重要な役割であるはんだおよび母材の酸化膜除去機能（活性度）を連続的に、試料および測定者の影響なく精度よく評価できる方法が確立されていない。【解決手段】フラックスをはんだ付け温度まで等速で昇温し、同時に粘度を測定することで得たフラックスの各温度tでの粘度ηで、フラックスと酸化金属粉の混合物をはんだ付け温度まで等速で昇温し、同時に粘度を測定することで得たフラックスと酸化金属粉の混合物の温度tでの粘度η’を除した値を各温度でのフラックスの活性パラメータとし、活性度の評価指標とすることで、フラックスの活性を連続的に、試料および測定者の影響なく精度よく評価できる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ接合用フラックスをはんだ付け温度まで等速で昇温し、同時に粘度を測定することにより得られる、温度ｔ−粘度ηのデータと、
はんだ接合用フラックスと酸化金属粉の混合物をはんだ付け温度まで等速で昇温し、同時に粘度を測定することによる得られる温度ｔ−粘度η’のデータを準備し、
特定温度ｔにおけるη’／ηで得られる値を、その温度でのフラックスの活性度（酸化膜除去作用）を評価する上でのパラメータとし、
各温度におけるパラメータη’／ηを縦軸，温度を横軸に取り、常温からはんだ付け温度まで積分することで得られる面積の大小を、フラックスの活性度の指標とすることを特徴とするはんだ接合用フラックスの活性度評価方法。
【請求項２】
２つの試料容器それぞれについて、等速で昇温させる機構，粘度および温度を測定する手段を有しており、
試料容器の一方には試料Ａ，他方には試料Ａに加えて酸化金属粉を入れた上で、常温から等速で昇温させて、２つの試料について、経時的な温度および粘度を同時に測定することができ、
各温度での２つの試料の粘度の比を算出し、特定温度における２種の粘度比を、等速で昇温させた前記特定温度までの範囲で積分する算出手段を備えており、算出された粘度比，積分値を表示する機能を有することを特徴とする評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を電子回路基板にはんだ接合する際に用いるフラックスの評価方法および評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
はんだ接合は、電子部品の接合技術として欠くことのできないものである。そして、このはんだ接合を行なう場合、はんだの接合性を向上させる目的でフラックスを使用することが一般的である。フラックスの最も重要な役割としては、はんだおよび母材の表面清浄化（酸化膜除去）である。この表面清浄化の強さをフラックスの活性度と呼ぶ。例えば、フリップチップ接続ビルドアップ基板（ＦＣ−ＢＧＡ基板）に大規模集積回路（ＬＳＩ）をはんだ付けする際に、フラックスの活性度が強いと活性剤成分が封止領域内に侵入してＬＳＩを損傷するおそれがあり、活性度が弱すぎるとはんだの濡れ性が悪くはんだ付性が劣り、接続不良などの不具合を生ずる。
【０００３】
かかるフラックスは、有機系材料よりなるものと、無機系材料よりなるものとに大別されるが、電子部品のはんだ接合には一般的に有機系材料よりなるものが使用されている。有機系材料よりなるものはロジン又はレジン、および溶剤と活性剤から構成されているが、酸化膜除去機能を有する活性剤としては数種の有機酸、ハロゲン化物等が用いられ、種類・量はメーカおよび品種により様々である。
【０００４】
従来、フラックスの活性度を評価する統一した指標はなく、実際のはんだ付けした部分を目視して評価する方法、あるいは後工程（はんだ付けした部分の加工）を通してはんだ付性を評価していた。
特許文献1にはフラックス中に金属試料片を浸漬し、このフラックス中に溶出した試料片の素材成分濃度を測定することでフラックスの活性度とする方法が記載されている。また、非特許文献1にはフラックス効力の試験方法としてはんだ広がり法、ウェッティングバランス法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１０４７７６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】JIS  Z3197 8.3.1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、実際のはんだ付けした部分を目視して評価する方法は、経験を必要とすると共に、ばらつきが生ずる。特許文献1に記載のフラックス中に試料片を浸漬する方法や非特許文献1に記載されている、はんだぬれ広がり法やウェッティングバランス法は金属片や試験片の酸化皮膜量を一定とすることが難しく、その影響が大きい。また、上記方法はフラックスの活性力を連続して測定しているわけではなく、ある時刻一点のフラックスのぬれ広がり活性力を測定している。
【０００８】
フラックス自体の活性力を評価することにより、はんだ付性を予め予測できれば、フラックスの活性力が強過ぎたり、はんだ付は後の工程で不適合を生じるなどの不具合を防ぐことができるが、上記の様に有効な評価方法が確立されていない。 
【０００９】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、はんだ付けに用いられるフラックスの活性力を定量的に測定者、試験片の影響を受けずに連続して評価する評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する為に筆者らが鋭意検討を重ねた結果、有機系材料のフラックスにおいては、フラックスが酸化金属に対して活性化し、清浄作用が発現すると共に、フラックスの粘度が上昇することが多くの場合で確認された。
筆者らはこの点に着目し、活性度を評価する指標として利用できるという結論に至った。
【００１１】
本発明では、
はんだ接合用フラックスをはんだ付け温度まで等速で昇温し、同時に粘度を測定することにより得られる、温度ｔ−粘度ηのデータと、
はんだ接合用フラックスと酸化金属粉の混合物をはんだ付け温度まで等速で昇温し、同時に粘度を測定することによる得られる温度ｔ−粘度η’のデータを準備し、
特定温度ｔにおけるη’／ηで得られる値を、その温度でのフラックスの活性度（酸化膜除去作用）を評価する上でのパラメータとした。
また、各温度におけるパラメータη’／ηを縦軸，温度を横軸に取り、常温からはんだ付け温度まで積分することで得られる面積の大小を、フラックスの活性度の指標とすることをはんだ接合用フラックスの活性度評価方法として採用した。
【００１２】
適用可能なフラックスは有機系材料であり、活性剤は有機酸，ハロゲン化物の場合に適用できる。フラックスと酸化金属が反応することによる粘度上昇を捉えることで、活性開始温度を把握しその温度上昇幅により各温度での活性度を連続で捉えることができる。また、使用する酸化金属を純度の高いものとすることで試験片の影響を小さくすることができる。
【００１３】
フラックスの活性度の指標として、図５に示すように常温からはんだ付け温度までの面積を算出し、活性度パラメータとし、その大小を比較することで、フラックスの持つ活性力の差を比較することができ、フラックスの選定，経時劣化の把握の指標など有効な評価手法と成り得る。
【００１４】
上記の評価方法を実施するための評価装置は、
２つの試料容器それぞれについて、等速で昇温させる機構，粘度および温度を測定する手段を有しており、
試料容器の一方には試料Ａ，他方には試料Ａに加えて酸化金属粉を入れた上で、常温から等速で昇温させて、２つの試料について、経時的な温度および粘度を同時に測定することができ、
各温度での２つの試料Ａの粘度の比を算出し、特定温度における２種の粘度比を、等速で昇温させた前記特定温度までの範囲で積分する算出手段を備えており、算出された粘度比，積分値を表示する機能を有する装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、はんだ付けに用いられるフラックスの活性力を定量的に評価するはんだ付用フラックスの評価方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明のフラックス活性度評価装置の一例である。
【図２】図２は本発明のフラックスの各温度tでの粘度ηを示した模式図である。
【図３】図３は本発明のフラックスと酸化金属の混合物の各温度tでの粘度ηを示した模式図である。
【図４】図４はフラックスの各温度での活性パラメータを示した模式図である。
【図５】図４はフラックスの各温度での活性パラメータの面積から活性度を求める模式図である。
【図６】図６は本発明の実施例1に関わる実施結果データである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明によるフラックス活性度評価試験を実行するために用いられる評価装置の一例における構成を示す説明図である。
同図において、１１，１２は、粘度測定ユニットであり、温度測定が可能である。ただし、温度測定ユニットを別途設けてもかまわない。粘度測定ユニット１１，１２は水平に配置されており、取外し可能な試料容器１３，１４を有している。
また、粘度測定ユニット１１，１２のセンサー部付近に、加熱ユニット１５が設置されている。加熱ユニットは試料容器１２，１３に接しており、同時に試料容器１３，１４を加熱することができる。加熱装置は試料容器を温度制御でき、３００度程度以上まで等速加熱できるものであることが望ましい。
また、１６はデータ記録用のPCであり、出力された粘度データ，温度データ，時間データが記録される。上記データが記録できるものであればPCには限定されない。
【００１９】
本発明においては、上記のような試験装置を用い、以下のようにしてフラックス活性度の評価が行われる。
【００２０】
まず、評価したい試料（フラックス）および酸化金属粉を用意する。
評価可能なフラックスは有機系材料であり、活性剤は有機酸，ハロゲン化物の場合に適用できる。
酸化金属粉は、フラックスが使用される錫等のはんだの主成分の酸化物もしくは銅等の接合したい母材の酸化物が望ましく、また、純度９８％以上，粒径３μｍ以下であることが望ましい。
【００２１】
次に、フラックスを試料容器１３に入れる。フラックスの量は特に限定されるものではないが、粘度測定ユニット１１，１２および試料容器１３，１４に適した量とする。
２種以上のフラックスを比較評価する際には、試料容器に入れる試料（フラックス）の重量が同一となるようにする。
また、試料容器１４に同一量のフラックスを投入するため、試料容器１２に入れるフラックス重量を測定しておく。
【００２２】
次に、フラックスと酸化金属粉を試料容器１４に入れ、混合する。
フラックスの量は容器１３に入れた量と同様とし、酸化金属粉の量はフラックスの重量と同量以上とする。酸価金属粉の量は同量以上であれば特に限定されるものではないが、フラックスの３〜５倍の重量であることが望ましい。
また、２種以上のフラックスを比較評価する際には、酸化金属粉の重量が同一となるようにする。次にフラックスの入った容器１３およびフラックスと酸化金属の入った容器１４をそれぞれ粘度測定ユニット１１，１２に取り付ける。
【００２３】
その後、粘度測定ユニット１１，１２を用い、粘度・温度測定を行いながら、等速で昇温する。昇温速度は例えば５〜３０℃/min程度とし、はんだ付け温度まで加熱する。
【００２４】
図２は、本実施形態におけるフラックス活性度評価方法によって測定された、加熱工程におけるフラックスの粘度曲線を示すグラフである。
図３は、フラックスと酸化金属の混合物の粘度曲線を示すグラフである。
これらのデータから、フラックスの各温度tにおける粘度ηで、フラックスと酸化金属粉の混合物の同一温度tでの粘度η’を除した値を各温度でのフラックスの活性パラメータとし、グラフ化した図４を得る。
【００２５】
図４から、ある温度で活性パラメータが上昇しているのが分かる。
これはフラックスと酸化金属粉が反応したためであり、この温度を活性開始温度とする。
例えば、リフロー条件を検討する際に、活性開始温度以上〜はんだ溶融温度以下に予備加熱温度を設定することで、酸化膜除去が良好に行える。
【００２６】
また、図５に示すように、常温からはんだ付け温度までの面積を算出し、活性度パラメータとし、その大小を比較することで、フラックスの持つ活性力の差を比較することができ、この比較により、フラックスの選定，経時劣化の把握の指標など有効な評価手法と成り得ることが示唆された。
【実施例】
【００２７】
フラックスとして２種類（Ａ，Ｂ）および酸化金属として酸化銅（II）を用い、発明の実施形態に示す手順に従い、評価した。
フラックス重量は１０ｇとした。
各フラックスの活性度パラメータを図６に示す。
活性開始温度はフラックスＡが１６０℃，Ｂが２００℃となり、Ａが早いことが分かった。
また、面積の大きさから各フラックスの活性度の大小関係はＡ＞Ｂと考えられる。
【００２８】
一方、各フラックスを用いた際の実際のはんだ付性の目視評価を行うため、ＦＣ-ＢＧＡ基板に各フラックスを塗布し、ＬＳＩを載せ、接続不良数を評価した。
この結果、各フラックスを用いた場合のはんだぬれ不足による接続不良数の関係は、Ａ＜Ｂであった。
本発明によるフラックスの活性度の評価と目視評価によるはんだぬれ不足起因の接続不良数の関係が一致し、活性度の高いフラックスを用いたはんだ接続でははんだぬれ不足起因の接続不良が減少することが確認され、はんだ付性に影響を及ぼすフラックスの活性度の評価指針として、本発明における活性パラメータの採用が有効であることが確認された。
【符号の説明】
【００２９】
１1，１２…粘度測定ユニット
１３，１４…容器
１５…加熱装置
１６…ＰＣ
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図５】
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【図６】
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