(57)【要約】【課題】半田付け後に残渣を十分に抑制しうる半田組成物、及び半田付け製品の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】常温常圧下で固体であり炭素数が１０以上の脂肪族アルコール（Ａ）と、常温常圧下で液体であり炭素数が６以上でヒドロキシル基を２以上含む脂肪族アルコール及び炭素数が６以上でヒドロキシル基を１以上含む芳香族グリコールエーテルからなる群から選択される少なくとも１種（Ｂ）と、半田金属とを含む半田組成物等である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温常圧下で固体であり炭素数が１０以上の脂肪族アルコール（Ａ）と、常温常圧下で液体であり炭素数が６以上でヒドロキシル基を２以上含む脂肪族アルコール及び炭素数が６以上でヒドロキシル基を１以上含む芳香族グリコールエーテルからなる群から選択される少なくとも１種（Ｂ）と、半田金属とを含む半田組成物。
【請求項２】
前記（Ａ）の炭素数は１５以上２０以下であり、且つ、前記（Ｂ）の炭素数は６以上１２以下である請求項１に記載の半田組成物。
【請求項３】
前記（Ａ）は１−オクタデカノールであり、且つ、前記（Ｂ）はオクタンジオール、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルから選択される少なくとも１種である請求項１又は２に記載の半田組成物。
【請求項４】
前記（Ａ）及び前記（Ｂ）の含有量が３質量％以上２５質量％以下である請求項３に記載の半田組成物。
【請求項５】
前記（Ａ）及び前記（Ｂ）を、（Ａ）成分の質量：（Ｂ）成分の質量＝５：９５〜５０：５０となるように含む請求項３又は４に記載の半田組成物。
【請求項６】
前記（Ａ）の含有量が０．１質量％以上１５質量％以下である請求項３乃至５の何れか一項に記載の半田組成物。
【請求項７】
前記（Ｂ）の含有量が１質量％以上３０質量％以下である請求項３乃至６の何れか一項に記載の半田組成物。
【請求項８】
粘度が２０Ｐａ・ｓ以上３００Ｐａ・ｓ以下のソルダーペーストである請求項１乃至７の何れか一項に記載の半田組成物。
【請求項９】
前記（Ａ）は１−オクタデカノールであり、且つ、前記（Ｂ）はオクタンジオールである請求項３乃至８の何れか一項に記載の半田組成物。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の半田組成物を半田付け対象物の表面に配置して半田パターンを形成する半田パターン形成工程と、
前記半田パターンが形成された後に、半田組成物と半田付け対象物とを還元ガスによって還元する還元工程と、
還元された半田組成物と半田付け対象物とを、半田組成物に含まれる半田金属が溶融する温度で加熱する加熱工程と、を備えた半田付け製品の製造方法。
【請求項１１】
前記半田パターンが形成された後に、半田組成物と半田付け対象物とを、半田金属が溶融する温度よりも低い温度で加熱して半田組成物中の半田金属以外の成分を蒸発させる蒸発工程を備えた請求項１０に記載の半田付け製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田組成物、及び半田付け製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品等の接合部品が電子回路基板等の基板に半田接合部によって接合された半田付け製品を製造するために用いられる半田組成物としては、半田金属と、溶剤等を含むフラックス成分等とが混合された半田組成物が挙げられる。
半田組成物に含まれるフラックス成分は、半田接合部表面の酸化膜を除去する目的や、半田付け性を向上させる目的等のため配合されるものであり、フラックス成分としては、溶剤成分、活性剤成分、酸化防止成分、チキソトロピック成分等が挙げられる。
【０００３】
これらの各種成分は半田付け後にも残渣として半田接合部に残存する場合がある。この残渣は、腐食、マイグレーションの発生等の原因となりうるため接合体としての性能に影響を及ぼす虞がある。従って、残渣を除去するために、半田付け後に残渣を洗浄することが必要となる。
【０００４】
しかし、かかる洗浄には洗浄液が必要になりコスト負担が増大し、また、洗浄液による環境負荷が増大する等の問題がある。
【０００５】
半田付け後の残渣を抑制することについては種々検討されている。
例えば、特許文献１には、常温では固体の溶剤と常温では高粘性の溶剤とを含むフラックスを用いた残渣が少ない半田組成物が開示されている。
また、特許文献２には、ギ酸等の還元ガス雰囲気下で半田金属を溶融させることで、フラックスの酸化防止力に代えて還元ガスの還元力を利用して半田金属表面の酸化膜を除去する半田付けする方法が開示されている。
【０００６】
しかし、かかる従来の半田組成物や半田付けする方法を用いて得られた半田付け製品でも残渣の抑制が不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２５３０５号
【特許文献２】特開２０１５−８２６３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、半田付け後に残渣を十分に抑制しうる半田組成物、及び半田付け製品の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
半田組成物に関する本発明は、常温常圧下で固体であり炭素数が１０以上の脂肪族アルコール（Ａ）と、常温常圧下で液体であり炭素数が６以上でヒドロキシル基を２以上含む脂肪族アルコール（Ｂ）と、半田金属とを含む。
さらに、本発明は、常温常圧下で固体であり炭素数が１０以上の脂肪族アルコール（Ａ）と、常温常圧下で液体であり炭素数が６以上でヒドロキシル基を２以上含む脂肪族アルコール及び炭素数が６以上でヒドロキシル基を１以上含む芳香族グリコールエーテルからなる群から選択される少なくとも１種（Ｂ）と、半田金属とを含む。
【００１０】
本発明によれば、常温常圧下で固体であり炭素数が１０以上の脂肪族アルコール（Ａ）と、常温常圧下で液体であり炭素数が６以上でヒドロキシル基を２以上含む脂肪族アルコール及び炭素数が６以上でヒドロキシル基を１以上含む芳香族グリコールエーテルからなる群から選択される少なくとも１種（Ｂ）と、半田金属とを含むことにより、半田付け後の残渣を十分に抑制しうる。
【００１１】
本発明において、前記（Ａ）の炭素数は１５〜２０であり、且つ、前記（Ｂ）の炭素数は６〜１２であってもよい。
【００１２】
本発明において、前記（Ａ）は１−オクタデカノールであり、且つ、前記（Ｂ）はオクタンジオール、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルから選択される少なくとも１種であってもよい。
さらに、本発明において、前記（Ａ）は１−オクタデカノールであり、且つ、前記（Ｂ）はオクタンジオールであってもよい。
【００１３】
本発明において、前記（Ａ）及び前記（Ｂ）の合計の含有量が２質量％以上３０質量％以下であってもよい。
【００１４】
本発明において、前記（Ａ）及び前記（Ｂ）を、（Ａ）成分の質量：（Ｂ）成分の質量＝５：９５〜５０：５０となるように含んでいてもよい。
【００１５】
本発明において、前記（Ａ）の含有量が０．１質量％以上１５質量％以下であってもよい。
【００１６】
本発明において、前記（Ｂ）の含有量が１質量％以上３０質量％以下であってもよい。
【００１７】
本発明において、粘度が２０Ｐａ・ｓ以上３００Ｐａ・ｓ以下のソルダーペーストであってもよい。
【００１８】
半田付け製品の製造方法に関する本発明は、半田組成物を半田付け対象物の表面に配置して半田パターンを形成する半田パターン形成工程と、
前記半田パターンが形成された後に、半田組成物と半田付け対象物とを還元ガスによって還元する還元工程と、
還元された半田組成物と半田付け対象物とを、半田組成物に含まれる半田金属が溶融する温度で加熱する加熱工程と、を備える。
【００１９】
半田付け製品の製造方法に関する本発明において、前記半田パターンが形成された後に、半田組成物と半田付け対象物とを、半田金属が溶融する温度よりも低い温度で加熱して半田組成物中の半田金属以外の成分を蒸発させる蒸発工程を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、半田付け後に残渣を十分に抑制しうる半田組成物、及び半田付け製品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】試験基板の測定位置を示す写真。
【図２】試験基板の測定位置を示す写真。
【図３】試験基板のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図。
【図４】試験基板のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図。
【図５】試験基板の測定位置を示す写真。
【図６】試験基板の測定位置を示す写真。
【図７】試験基板のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図。
【図８】試験基板の測定位置を示す写真。
【図９】試験基板の測定位置を示す写真。
【図１０】試験基板のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る半田組成物、半田付け製品の製造方法について説明する。
【００２３】
本実施形態の半田組成物は、常温常圧下で固体であり炭素数が１０以上の脂肪族アルコール（Ａ）と、常温常圧下で液体であり炭素数が６以上でヒドロキシル基を２以上含む脂肪族アルコール（Ｂ）と、半田金属とを含む半田組成物である。
さらに、本実施形態の半田組成物は、常温常圧下で固体であり炭素数が１０以上の脂肪族アルコール（Ａ）と、常温常圧下で液体であり炭素数が６以上でヒドロキシル基を２以上含む脂肪族アルコール及び炭素数が６以上でヒドロキシル基を１以上含む芳香族グリコールエーテルからなる群から選択される少なくとも１種（Ｂ）と、半田金属とを含む半田組成物である。
【００２４】
尚、本実施形態において、「常温常圧」とは、温度２５℃、１ａｔｍを意味する。
【００２５】
前記（Ａ）の炭素数が１５〜２０であり、且つ、前記（Ｂ）の炭素数が６〜１２であることが好ましい。
前記（Ａ）としては、例えば、１−オクタデカノール、１−ヘキサデカノール等が挙げられる。
前記（Ｂ）としては、例えば、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，２−オクタンジオール等のオクタンジオール等の脂肪族アルコール、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル等の芳香族グリコールエーテル等が挙げられる。
本実施形態において、前記（Ａ）は１−オクタデカノールであり、且つ、前記（Ｂ）はオクタンジオール、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルから選択される少なくとも１種であることが好ましく、さらには、前記（Ｂ）はオクタンジオールであることが好ましい。
【００２６】
本実施形態の半田組成物としては、例えば、１−オクタデカノールと、オクタンジオールと、半田金属とを含むものが挙げられる。
【００２７】
尚、本実施形態において「半田組成物」とは、半田金属を含む半田接合に用いられる溶加材を意味し、ソルダーペースト、棒半田、糸半田等、その形状は限定されるものではない。
また、本実施形態において「半田金属」とは、半田組成物に含まれる金属を意味し、各種純金属、合金、これらの混合物を含み、粉体形状等、その形状は限定されるものではない。
【００２８】
前記（Ａ）及び前記（Ｂ）成分、具体的には、１−オクタデカノール及びオクタンジオールの合計の半田組成物における含有量は特に限定されるものではないが、例えば、３質量％以上２５質量％以下、好ましくは４質量％以上２０質量％以下、より好ましくは５質量％以上１５質量％以下であることが挙げられる。
【００２９】
前記（Ａ）及び前記（Ｂ）成分、具体的には、１−オクタデカノール及びオクタンジオールの含有量の比率は特に限定されるものではないが、例えば、半田組成物が、１−オクタデカノール及びオクタンジオールを、１−オクタデカノールの質量：オクタンジオールの質量＝５：９５〜５０：５０となるように含むことが挙げられる。
【００３０】
また、１−オクタデカノールの半田組成物における含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、０．１質量％以上１５質量％以下、好ましくは０．１５質量％以上１２．５質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以上１０質量％以下、より好ましくは１質量％以上８質量％以下であることが挙げられる。
さらに、オクタンジオールの半田組成物における含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、１質量％以上３０質量％以下、好ましくは１．５質量％以上２３．７８質量％以下、さらに好ましくは３質量％以上２０質量％以下、より好ましくは４質量％以上１５質量％以下であることが挙げられる。
【００３１】
１−オクタデカノール及びオクタンジオール、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル等の（Ｂ）成分は半田組成物における溶剤としても機能するが、１−オクタデカノール及び前記（Ｂ）成分を半田組成物が含むことで、以下のような利点が得られる。
【００３２】
すなわち、１−オクタデカノールは室温では固体の状態で存在し、オクタンジオールは室温ではある程度の粘度を有する液体の状態で存在するため、これらを併用することで適度な流動性、粘性、チキソ性を半田組成物に付与することができる。よって、チキソトロピック成分を含まなくても、印刷可能な状態となる。
これらの成分が含まれている場合にも加熱時の熱で十分に揮発させることができる。従って、残渣の発生を極めて少なくしうる。
【００３３】
１−オクタデカノール及び前記（Ｂ）成分が半田組成物に前記含有量及び質量比率で含むことで、半田金属の分離と酸化の抑制及び半田組成物をペースト状にすること、さらに還元工程前に蒸発させることが可能となり、良好な半田付けと半田付け後の残渣の発生をより十分抑制することができる。
【００３４】
本実施形態の半田組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、前記（Ａ）及び（Ｂ）成分の他にさらに別の溶剤成分を含んでいてもよい。
他の溶剤成分としては、フラックスの溶剤成分として用いられる公知の成分であれば特に限定されるものではない。
【００３５】
本実施形態の半田組成物は半田金属を含む。
前記半田金属としては、特に限定されるものではなく、鉛フリー（無鉛）の半田金属、有鉛の半田金属の何れでもよいが、環境への影響の観点から鉛フリーの半田金属が好ましい。例えば、スズ、銀、銅、亜鉛、ビスマス、アンチモン等を含む合金等が挙げられ、より具体的には、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等の合金が挙げられる。特に、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕが好ましい。
【００３６】
本実施形態の半田金属は、例えば、平均粒径２０〜４５μｍの範囲の粉体であることが挙げられる。
尚、平均粒径とはレーザー回析・散乱法によって求められる粒度分布における積算値５０％での粒径（Ｄ５０）をいう。
【００３７】
半田金属の平均粒径は、用途や後に詳述する半田付け対象物の形状に応じて変更することができる。
【００３８】
本実施形態の半田組成物は、半田金属と１−オクタデカノール及びオクタンジオール（溶剤成分）とを混合することで得られる。半田組成物がソルダーペーストとして製造される場合には、例えば、半田金属８０質量％以上９５質量％以下、溶剤成分５質量％以上２０質量％以下となるように混合されていることが好ましい。
【００３９】
本実施形態の半田組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で他の成分を含んでいてもよい。
他の成分としては、例えば、公知のフラックスの成分が挙げられる。具体的には、例えば、樹脂成分、活性剤成分、酸化防止成分、チキソトロピック成分等を含んでいてもよい。
【００４０】
本実施形態の半田組成物において、前記（Ａ）の脂肪族アルコール、前記（Ｂ）の脂肪族アルコール及び芳香族グリコールエーテル、並びに半田金属以外の前記各成分の含有量が合計で１０質量％未満、好ましくは５質量％未満、もっとも好ましくは、０質量％、すなわち、１−オクタデカノール、オクタンジオール等の（Ａ）成分及び（Ｂ）成分並びに半田金属のみからなることが、本発明の効果を阻害しない観点から好ましい。
【００４１】
本実施形態の半田組成物は、ペースト状の半田組成物、すなわちソルダーペーストであることが好ましい。
半田組成物がソルダーペーストである場合、適度な粘度になるように調整されていることが好ましい。
半田組成物の粘度は２０Ｐａ・ｓ以上３００Ｐａ・ｓ以下の範囲であることが挙げられる。特に、印刷用のソルダーペーストである場合には、１００Ｐａ・ｓ以上３００Ｐａ・ｓ以下の範囲であることが好ましく、ディスペンス用のソルダーペーストである場合には５０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ以下の範囲であることが好ましい。
尚、本実施形態におけるソルダーペーストの粘度とは、ＪＩＳ  Ｚ  ３２８４−３「ソルダペースト−第３部：印刷性，粘度特性，だれ及び粘着性試験」に記載のスパイラル方式粘度計を用いて、２５℃、１０ｒｐｍの条件で測定される粘度測定の値をいう。
【００４２】
また、本実施形態の半田組成物は、還元ガス用半田組成物であることが好ましい。
尚、本実施形態において「還元ガス用半田組成物」とは、還元ガスを用いて還元する方法に用いられる半田付けされる半田組成物を意味する。
【００４３】
次に、本実施形態の半田組成物を用いて、半田付け製品を製造する半田付け製品の製造方法（以下、単に製造方法ともいう。）について説明する。
【００４４】
本実施形態の製造方法は、前記の何れかの本実施形態の半田組成物を半田付け対象物の表面に配置して半田パターンを形成する半田パターン形成工程と、前記半田パターンが形成された後に、半田組成物と半田付け対象物とを還元ガスによって還元する還元工程と、還元された半田組成物と半田付け対象物とを、半田組成物に含まれる半田金属が溶融する温度で加熱する加熱工程と、を備えた半田付け製品の製造方法である。
【００４５】
（半田パターン形成工程）
本実施形態の製造方法では、まず、半田組成物を半田付け対象物の表面に配置して半田パターンを形成する半田パターン形成工程を実施する。
本実施形態では、半田付け対象物として例えば、基板を用いる。
半田組成物を基板表面に配置する方法としては、特に限定されるものではないが、半田組成物がソルダーペーストである場合には、例えば、スクリーン印刷等の印刷、ディスペンサーによる塗布等の塗布が挙げられる。
【００４６】
本実施形態の製造方法では、前記半田パターン上に、基板に半田接合する電子部品等の接合部品を搭載する。すなわち、本実施形態では、半田付け対象物としては、基板と接合部品とが用いられる。
【００４７】
（蒸発工程）
本実施形態の製造方法においては、半田パターンが形成された後に、半田組成物と半田付け対象物とを半田金属が溶融する温度よりも低い温度で加熱して半田組成物中の半田金属以外の成分を蒸発させる蒸発工程を備えていてもよい。
尚、蒸発工程は前記半田パターン形成工程の後、還元工程の前に、あるいは還元工程と同時に実施される蒸発工程を備えていてもよい。
蒸発工程を実施することで、半田組成物中の半田金属以外の成分、すなわち本実施形態では特に溶剤成分を適度に乾燥させることができ、よりボイドと残渣の発生を抑制しうると同時に、半田付け性をより向上しうる。
【００４８】
本実施形態の蒸発工程は「半田組成物中の半田金属以外の成分」、例えば、前記（Ａ）の脂肪族アルコール、前記（Ｂ）の脂肪族アルコール等の溶剤成分が蒸発する条件で実施されればよく、その条件は、特に限定されるものではないが、例えば、以下のような条件で行うことが挙げられる。
半田パターンが形成された基板を、温度０℃以上１００℃以下に調節されたチャンバー内に１分以上５分以下程度設置することで、半田パターンの半田組成物中の溶剤を蒸発させる。
尚、本実施形態において「半田組成物中の半田金属以外の成分を蒸発」とは、溶剤成分等の半田金属以外の成分の少なくとも一部が蒸発することをいう。
【００４９】
尚、蒸発工程は前記チャンバー内を減圧した減圧状態で行ってもよい。減圧状態とは大気圧よりも低い圧力であることをいい、例えば１００００Ｐａ以下に減圧することが挙げられる。
かかる減圧状態で蒸発工程を実施することで、溶剤成分を蒸発させやすくなり、より残渣を抑制することができる。
【００５０】
（還元工程）
次に、前記半田パターンが形成された後に、半田組成物と半田付け対象物とを還元ガスによって還元する還元工程を実施する。
本実施形態の製造方法では、半田パターン上に接合部品が搭載された基板を還元ガスによって還元するため、半田パターンを構成する半田組成物、基板及び接合部品（半田付け対象物）を還元する還元工程を実施する。
本実施形態の製造方法においては、前記チャンバー内に還元ガスを供給する。
還元ガスとしては、ギ酸、水素等が挙げられるが、還元温度の観点からギ酸ガスが好ましい。
チャンバー内に還元ガスを供給後、還元温度において還元ガスによって半田組成物及び半田付け対象物を還元する。
還元する条件としては、還元ガスによって酸化物が還元される温度、及び時間が挙げられ、例えば、ギ酸ガスを使用した場合には、温度１５０℃以上２５０℃以下で１分以上３分以下程度等が挙げられる。
前記蒸発工程での脂肪族アルコール（Ａ）と脂肪族アルコール及び/又は芳香族グリコールエーテル（Ｂ）の蒸発により、前記半田金属の粉末間に間隙が生じ、前記還元工程は、前記半田組成物と半田付け対象物が減圧中にある状態で、前記間隙に還元ガスを導入し還元する。このように構成することで半田金属の粉末間等の間隙に還元ガスを侵入し易くすることができる。
【００５１】
尚、還元工程を前記蒸発工程と同時に実施してもよく、蒸発工程の後に実施してもよいが、還元工程を蒸発工程の後に実施することが、よりボイドと残渣の発生を抑制しうるため好ましい。
【００５２】
（加熱工程）
さらに、還元された半田組成物と半田付け対象物とを、半田組成物に含まれる半田金属が溶融する温度で加熱する加熱工程（リフロー工程）を実施する。
加熱工程では半田組成物中の半田金属が溶融する温度以上で加熱を行う。
例えば、半田金属がＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕである場合には、ピーク温度２４０℃以上２８０℃以下、加熱時間３０秒以上１２０秒以下で、基板を加熱することが挙げられる。
【００５３】
加熱工程は、還元工程において供給された還元ガスによる還元ガス雰囲気を維持した状態で実施してもよいが、前記半田組成物と半田付け対象物が真空中にある状態で、半田金属が溶融する温度以上に加熱して半田金属を溶融し、前記溶融後、圧力を上げて、半田金属内部のボイドを圧縮して小さくすることが、よりボイドと残渣の発生を抑制するため好ましい。
【００５４】
本実施形態の製造方法では前記加熱工程後に、自然冷却あるいはクーラー等の冷却工程を実施してもよい。
【００５５】
本実施形態の製造方法は、半田付け後に残渣を十分に抑制しうると同時に、ボイドの発生も十分に抑制しうる。すなわち、残渣が少ないため洗浄工程等を行わなくてもよく、低コスト及び洗浄液による環境負荷を低減しうる。また、ボイドを抑制しうるため、低コストで信頼性の高い半田付け製品を製造することができる。
【００５６】
本実施形態の製造方法によって製造された半田付け製品は、基板等の半田付け対象物と、接合部品とが半田接合部によって接合された接合構造体等の半田付け製品である。
【００５７】
本実施形態の半田組成物及び製造方法で得られる半田付け製品は、例えば、接合部品としての電子部品が、基板表面の電極部に半田を介して電気的に接合されたプリント回路板やモジュール基板等の電子回路基板等が挙げられる。
【００５８】
尚、本実施形態において「半田接合部」とは、半田金属を含む半田組成物が、半田金属が溶融した後に冷却されることで複数部材間を接合している部分を意味する。
【００５９】
また、以上の本実施形態では、半田付け対象物として基板、電子部品を例示したが、半田付け対象物としては、半田接合に適した金属部分を表面に有する部材であればどのような部材であってもよい。
【００６０】
本実施形態で製造された半田付け製品の半田接合部はフラックス中の成分による残渣が発生することが抑制されているため、従来の製品のように残渣洗浄を行わなくてもよい。
【００６１】
また、従来のフラックス中に含まれる成分のうち揮発性成分は半田組成物の溶融時の熱で揮発するが、揮発によるガスが半田接合部中にボイドとなって残存することがある。ボイドは接合強度の低下等の原因になりうるため、半田付け製品としての性能に影響を及ぼす虞がある。本実施形態で製造された半田付け製品は、ボイドの発生も抑制されており、その性能を損なうことが抑制できる。
【００６２】
本実施形態の半田組成物及び製造方法では、残渣が十分に抑制された半田付け製品が得られ、残渣を除去する洗浄を行わなくても、腐食、マイグレーションの発生等の原因が抑制できる。
また、ボイドの発生も抑制されるため、接合強度が低下することを抑制できる。
従って、優れた半田付け製品が得られる。
【００６３】
本実施形態にかかる半田組成物及び半田付け製品の製造方法は、以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【実施例】
【００６４】
次に、本発明の実施例について説明する。尚、本発明は下記の実施例に限定して解釈されるものではない。
【００６５】
（半田組成物）
以下に示す材料及び配合で半田組成物を作製した。
作製方法は各材料を混合して、各ソルダーペースト（半田組成物）を得た。
【００６６】
実施例１の半田組成物
・半田金属（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、平均粒径２０〜４５μｍ）８８質量％
・２−エチル−１，３−ヘキサンジオール及び１−オクタデカノール
上記材料のうち２−エチル−１，３−ヘキサンジオールと１−オクタデカノール（合計１２質量％）を、半田金属と混合して、粘度１００Ｐａ・ｓとなるように調整した。
尚、粘度はＪＩＳ  Ｚ  ３２８４−３のスパイラル方式粘度計（マルコム製ＰＣＵ−２０５）を用いて２５℃、１０ｒｐｍの条件で測定した。
【００６７】
実施例２の半田組成物
・半田金属（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、平均粒径２０〜４５μｍ）８８質量％
・プロピレングリコールモノフェニルエーテル及び１−オクタデカノール
上記材料のうちプロピレングリコールモノフェニルエーテルと１−オクタデカノール（合計１２質量％、両者の質量比８５：１５）を、半田金属と混合して、粘度８０Ｐａ・ｓとなるよう調整した。
【００６８】
実施例３の半田組成物
・半田金属（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、平均粒径２０〜４５μｍ）８８質量％
・エチレングリコールモノフェニルエーテル及び１−オクタデカノール
上記材料のうちエチレングリコールモノフェニルエーテルと１−オクタデカノール（合計１２質量％、両者の質量比８５：１５）を、半田金属と混合して、粘度１２０Ｐａ・ｓとなるよう調整した。
【００６９】
実施例４の半田組成物
・半田金属（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、平均粒径２０〜４５μｍ）８８質量％
・ジエチレングリコールモノフェニルエーテル及び１−オクタデカノール
上記材料のうちジエチレングリコールモノフェニルエーテルと１−オクタデカノール（合計１２質量％、両者の質量比８５：１５）を、半田金属と混合して、粘度２８０Ｐａ・ｓとなるよう調整した。
【００７０】
実施例５の半田組成物
・半田金属（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、平均粒径２０〜４５μｍ）８８質量％
・２−エチル−１，３ヘキサンジオール及び１−オクタデカノール
上記材料のうちジ２−エチル−１，３ヘキサンジオールと１−オクタデカノール（合計１２質量％、両者の質量比５０：５０）を、半田金属と混合して、粘度４０Ｐａ・ｓとなるよう調整した。
【００７１】
比較例１の半田組成物
・半田金属（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、平均粒径２０〜４５μｍ）：９０質量％
・フラックス（フラックス組成：ポリアマイド系チキソ剤１０質量％、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル９０質量％）：１０質量％
実施例と同様に、半田金属とフラックスとを混合して粘度１４０Ｐａ・ｓとなるように調整した。
比較例２の半田組成物
・はんだ金属（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、平均粒径２０〜４５μｍ）：９０質
量％
・フラックス（フラックス組成物：水添ロジン３０質量％、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール２０質量％、テルペン系固形溶剤４５質量％、硬化ヒマシ油系チキソ剤４質量％、有機酸系活性剤１質量％）：１０質量％
実施例と同様に、半田金属とフラックスとを混合して粘度１４０Ｐａ・ｓとなるように調整した。
【００７２】
（試験基板）
各実施例及び各比較例の半田組成物を用いて、試験基板を以下のように作製した。
基板として２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚み２ｍｍのニッケルメッキ銅基板を準備した。
前記基板に半田組成物をそれぞれ厚み１５０μｍ、サイズ１０ｍｍ×１２ｍｍ角になるように印刷により塗布した。尚、各半田組成物ともに印刷性は良好であった。
その後、以下のような温度条件で加熱した。
<温度条件>
昇温速度：１〜３℃／秒
ピーク温度：２２０℃以上３０秒
真空（２００Ｐａ）雰囲気
残留酸素濃度：５ｐｐｍ以下
【００７３】
<残渣の測定>
前記実施例１乃至５及び比較例１及び２の試験基板について以下に示すような方法で表面分析を行った。
測定方法は、実施例の基板については、赤外顕微鏡（Spotlight400  Perkin Elmer社製)を使用して、図１及び２に示すように２枚の基板の４カ所（２．５×２．５ｍｍの範囲、計８カ所）において半田部分(図中の十字マーク箇所）と半田の外の部分(図中のアスタリスクマークの箇所）の有機物の有無を測定した。実施例１の結果を図３及び４に示す。
比較例１の基板については、図５及び６に示すように基板の上部２カ所の隅において、半田部分の周縁部(図中の十字マークの箇所）と半田の外の部分(図中のアスタリスクマークの箇所）の有機物の有無を測定した。結果を図７に示す。
比較例２の基板については、図８及び９に示すように基板の上部１カ所の隅において、半田部分の周縁部(図中の十字マークの箇所）と半田の外の部分(図中のアスタリスクマークの箇所）と、半田部分の周縁部よりやや外側の位置（図中の×マークの箇所）の有機物の有無を測定した。結果を図１０に示す。
【００７４】
実施例１の試験基板は図３及び４に示すようにいずれの箇所においても有機物は測定されなかった。実施例２乃至実施例５の試験基板も実施例１の試験基板と同様に有機物は測定されなかった。
一方、比較例１の基板では、半田部分の周縁部に有機物が検出された。比較例２の基板では、周縁部、特に、半田部分に近い周縁部（十字マークの箇所）により多くの有機物が検出された。すなわち、比較例においては有機物が検出された箇所に残渣が存在したと考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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