(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎ基鉛フリーはんだの粉末をロジン系フラックスと混和してなるソルダペーストであって、前記ロジン系フラックスが、サリチルアミドおよびその誘導体から選ばれた少なくとも１種のサリチルアミド化合物を０．０１〜１０．０質量％含有することを特徴とするソルダペースト。
【請求項２】
前記サリチルアミド化合物が、サリチルアミド、デカメチレンジカルボン酸ジサリチロイルヒドラジド、および３―（Ｎ―サリチロイル）アミノ―１、２、４―トリアゾールから選ばれる、請求項１記載のソルダペースト。
【請求項３】
Ｓｎ基鉛フリーはんだの粉末をロジン系フラックスと混和してなるソルダペーストであって、前記鉛フリーはんだが、Ａｇを含有するＳｎ−Ａｇ系はんだおよびＺｎを含有するＳｎ−Ｚｎ系はんだから選ばれる、請求項１記載のソルダペースト
【請求項４】
前記Ｓｎ―Ａｇ系はんだがさらにＣｕを含有する、請求項３記載のソルダペースト。
【請求項５】
前記Ｓｎ−Ｚｎ系はんだがさらにＢｉを含有する、請求項３記載のソルダペースト。
【請求項６】
Ｓｎ基鉛フリーはんだの粉末をロジン系フラックスと混和してなるソルダペーストであって、前記ロジン系フラックスが活性剤を含有する、請求項１記載のソルダペースト。
【請求項７】
前記活性剤が少なくとも有機アミンハロゲン化水素酸塩を含む、請求項６記載のソルダペースト。
【請求項８】
Ｓｎ基鉛フリーはんだの粉末をロジン系フラックスと混和してなるソルダペーストであって、前記ロジン系フラックスが、さらにイソシアヌル酸および水酸基を持たないその誘導体から選ばれた少なくとも１種のイソシアヌル酸化合物を０．５〜１０．０質量％含有することを特徴とする請求項１記載のソルダペースト。
【請求項９】
前記鉛フリーはんだが、Ｚｎを含有するＳｎ基はんだである、請求項８記載のソルダペースト。
【請求項１０】
前記イソシアヌル酸化合物が、イソシアヌル酸およびイソシアヌル酸トリハロゲン化アルキルエステルから選ばれる、請求項８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、電子機器のはんだ付けに用いるソルダペースト、特にＳｎ系鉛フリーはんだのソルダペーストに関する。
背景技術
はんだとして古来よりＳｎ−Ｐｂ系合金が使われてきた。Ｓｎ−Ｐｂ合金は、融点が低く、はんだ付け性が良いという特長がある。例えば、最も代表的なはんだである共晶組成のＳｎ６３％−Ｐｂ３７％合金は、融点が１８３℃である。
この共晶Ｓｎ−Ｐｂはんだは、電子機器用のはんだ付けにも、従来より一般に使用されてきた。電子部品のプリント基板への搭載は、小型化、高密度化、高性能化、低コスト化が可能なことから、表面実装技術（ＳＭＴ）により行われることが、最近では多くなってきた。ＳＭＴでは、はんだ粉末をはんだ付けフラックス、特にロジン系フラックス、と均一に混和してなるソルダペースト（クリームはんだとも呼ばれる）を使用して、典型的にはリフローはんだ付け法により、はんだ付けが行われる。一般に、リフローはんだ付け法では、プリント基板にソルダペーストを印刷または吐出により供給し、その上にチップ型の電子部品をソルダペーストの粘着力を利用して仮固定し、リフロー炉でプリント基板ごと加熱してはんだを溶融させて部品のプリント基板への固定と接続を行う。
ところで、廃棄電子部品を解体して取り出されたプリント基板は、シュレッダーで粉砕され、地中に埋め立て処分されることが多い。この埋め立て処分されたプリント基板粉砕物に、近年の酸性化した雨水（酸性雨）が接触すると、Ｓｎ−Ｐｂはんだの中の鉛成分が溶け出し、地下水を汚染する。人または動物が鉛を含んだ水を長年月にわたって飲料すると、体内に鉛成分が蓄積され、鉛中毒を起こすことが懸念される。そのため、鉛を全く含まない、鉛フリーはんだを電子機器のはんだ付けに使用することが推奨されるようになってきた。
鉛フリーはんだは、人体に無害な元素から構成した合金とする必要があり、例えば、溶融温度を下げる効果があっても、有害なＣｄは使用できない。現時点で有望な鉛フリーはんだは、Ｓｎを主成分とし、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｚｎ等の１種または２種以上の合金元素を添加したＳｎ基合金である。
このうち、Ｓｎ−Ａｇ合金およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金のような、Ａｇを含有するＳｎ基はんだ（以下、Ｓｎ−Ａｇ系はんだという）は、鉛フリーはんだの中では濡れ性がよいため扱い易いという利点がある。しかし、Ｓｎ−Ａｇ系鉛フリーはんだは、融点が２２０℃前後と、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだに比べて約３０〜４０℃高く、使用温度（はんだ付け時の加熱温度）もそれだけ高くなる。そのため、熱に弱い一部の電子部品には使用できないことがある。
Ｚｎを含有するＳｎ基はんだ（以下、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだという）は、Ｚｎが人体に必須の無害な金属である上、埋蔵量が多く、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ等に比べて安価な金属であることから、安全性と経済性の面で有利である。Ｓｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだの代表的な組成はＳｎ−９Ｚｎである。このはんだは、融点が１９９℃であり、Ｓｎ−Ａｇ系鉛フリーはんだに比べて融点が約２０℃も低いので、Ｓｎ−Ａｇ系鉛フリーはんだが使用できない、熱に弱い電子部品に対しても使用可能であるという利点もある。
Ｓｎ−Ａｇ系およびＳｎ−Ｚｎ系はんだを含む、Ｓｎ基鉛フリーはんだの粉末をロジン系フラックスと混和して作製した鉛フリーソルダペースト（以下、Ｓｎ系鉛フリーソルダペーストという）では、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ粉末を同じロジン系フラックスと混和して作製した従来のソルダペーストに比べて、はんだ粉末中の活性なＳｎ金属の含有量が高いため、はんだ粉末とフラックス成分、特にロジン系フラックスに一般に含まれる活性剤との反応が起こり易い。この反応により、ソルダペーストの粘度変化が起こり、印刷や吐出によるソルダペーストの供給がうまくできないという問題が生ずることがある。
その対策として、特にＳｎ−Ａｇ系はんだのソルダペーストの場合には、ロジン系フラックスへの活性剤（例、アミンハロゲン化水素酸塩や有機酸）の添加量を少なくして、フラックスとはんだ粉末との反応を抑えることにより、粘度変化を抑制するという手法を採用することができる。しかし、この手法はフラックス作用を弱めるため、はんだボールの発生や、はんだ濡れ性への悪影響を伴うことがある。従って、フラックス中の活性剤の量を減らさずに、Ｓｎ系鉛フリーソルダペーストの粘度変化を抑制することが求められている。
上記の問題に加えて、Ｓｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだの粉末からなるソルダペースト（以下、Ｓｎ−Ｚｎ系ソルダペーストという）には別の問題がある。Ｚｎはイオン化傾向が高く、酸化され易い金属である。そのため、空気に触れたはんだ粉末の表面に酸化層が形成され、この酸化層によりはんだ濡れ性が悪くなる。特に、ロジン系フラックスを用いて作製したＳｎ−Ｚｎ系ソルダペーストでは、フラックスとの反応によるはんだ粉末の表面酸化がさらに激しく、はんだの濡れ性が極度に悪くなってボイドが発生したり、はんだボールが発生するといった、はんだ付け不良が発生し易くなる。
このＳｎ−Ｚｎ系ソルダペーストのはんだ濡れ性を向上させるには、ロジン系フラックスに含まれる活性剤の含有量を増やすことが考えられる。しかし、前述したように、活性剤は、はんだ付け前にはんだ粉末と反応する傾向があり、活性剤の増量はソルダペーストの早期の粘度増加を引き起し、印刷や吐出によるソルダペーストの供給作業を阻害することがある。
そこで、Ｓｎ−Ｚｎ系ソルダペーストでは、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ粉末の表面を、フラックスと混和する前に、適当な材料でコーティングして、はんだ粉末がフラックスと反応して表面酸化を起こすのを防ぐという手法も、採用されることがある。コーティング材料としては、ＡｕやＰｄなどの貴金属、加水分解性有機ケイ素化合物等により形成される無機酸化物、あるいはイミダゾールやトリアゾールなどの有機物が使用できる。
しかし、このようなコーティングは、ソルダペーストの製造コストを増大させる。また、一部のコーティングの種類や方法は、コーティング作業中にはんだ粉末の酸化を助長することがあり、はんだ濡れ性やはんだ付け性の改善には必ずしも有効でない。
発明の開示
本発明の目的は、Ｓｎ基鉛フリーはんだ粉末をロジン系フラックス、特に活性剤を含有するロジン系フラックスと混和してなる、Ｓｎ系鉛フリーソルダペーストのはんだ付け性を改善することである。
本発明の別の目的は、粘度変化が抑制され、かつ濡れ性が良好な、上記Ｓｎ系鉛フリーソルダペーストを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、特に従来のＳｎ−Ｚｎ系ソルダペーストで顕著に見られるはんだ粉末の表面酸化を、はんだ粉末のコーティングを利用せずに防止することができ、良好はんだ濡れ性となはんだ付け性を示すＳｎ系鉛フリーソルダペースト、特にＳｎ−Ｚｎ系ソルダペーストを提供することである。
一側面において、本発明は、Ｓｎ基鉛フリーはんだの粉末をロジン系フラックスと混和してなるソルダペーストであって、前記ロジン系フラックスが、イソシアヌル酸および水酸基を持たないその誘導体から選ばれた少なくとも１種のイソシアヌル酸化合物を０．５〜１０．０質量％含有することを特徴とするソルダペーストを提供する。
別の側面において、本発明は、Ｓｎ基鉛フリーはんだの粉末をロジン系フラックスと混和してなるソルダペーストであって、前記ロジン系フラックスが、サリチルアミドおよびその誘導体から選ばれた少なくとも１種のサリチルアミド化合物を０．０１〜１０．０質量％含有することを特徴とするソルダペーストを提供する。
発明の詳細な説明
ソルダペーストに用いられるロジン系フラックスは一般に、ロジンを活性剤、チキソ剤等の添加剤と一緒に溶剤に溶解させて作られる。特に、活性剤の種類と量は、ソルダペーストのはんだ濡れ性に大きな影響を及ぼす。
一般にＳｎ基鉛フリーはんだは、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだに比較してはんだの濡れ性が悪い。例えば、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだの広がり率に比べて、Ｓｎ−Ａｇ系鉛フリーはんだの広がり率は約８割程度であり、Ｓｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだの広がり率は７割程度とさらに悪い。
そのため、Ｓｎ系鉛フリーソルダペーストには、濡れ性の改善効果が高い活性剤を多く配合することが有利に見える。しかし、前述したように、それにより活性剤とはんだ粉末との反応に起因するソルダペーストの粘度変化が速くなる。その結果、印刷や吐出によるソルダペーストの供給が早期に困難となり、ソルダペーストの使用寿命が極端に短くなる。従って、はんだ粉末の表面コーティングを行わない場合には、活性剤は低減するのがよく、濡れ性が悪くなる。特に、従来のＳｎ−Ｚｎ系鉛フリーソルダペーストは、濡れ性が非常に悪かった。
ソルダペーストを使用したリフローはんだ付け法では、はんだ付けはリフロー炉と呼ばれる加熱炉内で行われる。リフロー炉による加熱は、先ず１５０℃〜１７０℃の温度で３０秒〜１００秒の予備加熱を行った後、はんだの溶融温度＋２０〜５０℃の温度で本加熱を行う、という２段階加熱方式が普通である。予備加熱は、ソルダペースト中の溶剤を揮散させると同時に、部品のヒートショックを和らげるために行われる。
現在なお主流であるＳｎ−Ｐｂ共晶はんだのソルダペーストに使用される材料は、この２段階加熱で最適な性能を発揮するように設計されている。例えば、活性剤は、予備加熱温度である１５０℃前後から一部が反応し始め、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだの本加熱温度である２１０℃〜２３０℃前後で完全に作用するように設計されている。Ｓｎ−Ｐｂ系ソルダペーストでは、Ｐｂが反応性の低い金属であるため、１５０℃前後の低温で活性化が始まる活性剤を用いても、予備加熱時にはんだ粉末の酸化はほとんど起こらない。
一方、Ｓｎ−Ｚｎ系鉛フリーソルダペーストでは、予備加熱の段階で既に、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ粉末の表面に露出した亜鉛分がリフロー炉内の酸素と容易に結びついて、はんだ粉末に比較的厚い酸化層が生成する可能性があることが判明した。予備加熱中の酸化によりはんだ粉末に酸化層が形成されたものを本加熱しても、はんだ粉末が表面の酸化層を被ったまま溶融するため、拡がらずに、はんだボールとして残る。また、フラックスの多くがはんだ粉末の表面酸化層との反応により消費されて、フラックス活性が弱まるため、はんだ濡れ性が低下し、はんだ付け部の内部にボイドが発生する。これらのはんだボールやボイドの発生が、はんだ付け不良の原因となっている。
すでに述べたように、Ｚｎはイオン化傾向が高く、非常に酸化されやすいので、Ｓｎ−Ｚｎ系の鉛フリーはんだは表面が非常に酸化されやすい。特に、ソルダペーストでは、はんだが粉末状態にあって、その表面積が非常に大きいため、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだの酸化は予備加熱段階で激しくなり、はんだ付け性への悪影響が顕著に現れるものと推測される。
予備加熱段階でのＳｎ−Ｚｎ系はんだ粉末の酸化は、例えば、Ｎ２リフロー炉のように、炉内雰囲気から酸素を完全に排除すれば防止可能である。しかし、Ｎ２リフロー炉は高価であり、ランニングコストも高い。
本発明に従って、はんだ粉末と混合してソルダペーストの調製に用いるロジン系フラックスに、イソシアヌル酸および水酸基を持たないその誘導体から選ばれた少なくとも１種のイソシアヌル酸化合物を添加すると、予備加熱中のＳｎ−Ｚｎ系はんだ粉末の酸化を防止できることが判明した。特定の理論に拘束されることを意図しないが、その理由については次のように推測される。
イソシアヌル酸化合物は一般に強い耐熱性を有しており、１５０℃〜１７０℃で３０秒〜１００秒といった、リフロー炉での標準的な予備加熱条件での加熱では分解を受けない。そのため、ソルダペーストのフラックス中にイソシアヌル酸化合物を含有させると、リフロー炉での予備加熱中にイソシアヌル酸化合物がＳｎ−Ｚｎ系はんだ粉末の表面を覆って、その表面酸化を効果的に防止することができる。
水酸基を有しないイソシアヌル酸化合物を使用する理由の１つは次の通りである。ソルダペーストに用いるロジン系フラックスは、濡れ性の向上のために活性剤を含有する。活性剤としては、有機アミンのハロゲン化水素酸塩が普通は使用される。このアミンハロゲン化水素酸塩は、極性物質の共存下では、はんだ付け前、特に印刷時にソルダペーストが空気に触れる時に、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ粉末と反応しうる。この反応により、ソルダペーストの粘度に変化が現れ、一般に増粘して、印刷うまくできにくくなる。特に、Ｓｎ−Ｚｎ系の鉛フリーソルダーペーストではその傾向が強く、極性物質の使用は避けた方がよい。水酸基を持つイソシアヌル酸誘導体は極性を示すので、本発明のソルダペーストのフラックスには使用しない。
水酸基を有するイソシアヌル酸誘導体は、Ｓｎ−Ｚｎ系鉛フリーソルダペーストに使用すると、はんだ付け後に水で洗浄を行った時に、粉末表面のＺｎが洗浄中に酸化を起こして粉末が白色に変化することがある。これも、水酸基を有するイソシアヌル酸誘導体が、Ｓｎ−Ｚｎ系鉛フリーソルダペーストに適していない理由の一つである。
本発明で使用するのに適したイソシアヌル酸化合物としては、次式で示されるイソシアヌル酸およびその誘導体が挙げられる。
0004103591.tif 000002
式中、Ｒ１〜Ｒ３は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ水素、場合によりハロゲンで置換されていてもよいアルキル基、またはアリル基である。アルキル基は、炭素数１〜６、好ましくは１〜４の低級アルキル基でよい。Ｒ１〜Ｒ３が全て水素である化合物はイソシアヌル酸であり、これらが全てアルキル基である化合物はイソシアヌル酸トリアルキルエステルである。
かかるイソシアヌル酸化合物の具体例としては、イソシアヌル酸、イソシアヌル酸トリメチル、イソシアヌル酸トリエチル、イソシアヌル酸トリプロピル、イソシアヌル酸ブチル、トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレート、イソシアヌル酸トリアリルなどが挙げられる。イソシアヌル酸化合物は１種もしくは２種以上を使用することができる。
本発明で使用するのに好ましいイソシアヌル酸化合物は、イソシアヌル酸、および上記一般式でＲ１〜Ｒ３がハロアルキル基であるイソシアヌル酸トリス（ハロアルキル）エステル、中でもトリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートであり、その両者を併用してもよい。特に、イソシアヌル酸を単独で、またはこれを他のイソシアヌル酸化合物との混合物として使用することが好ましい。
イソシアヌル酸化合物のロジン系フラックスへの添加量は０．５〜１０．０質量％の範囲とする。この添加量が０．５質量％より少ないと、予備加熱時にＳｎ−Ｚｎ系のはんだ粉末の表面酸化を防止する効果が実質的に現れず、１０．０質量％を超えて添加すると、かえってはんだ付け性を阻害するようになる。イソシアヌル酸化合物の好ましい添加量は２〜６質量％である。
本発明の別の側面によると、ソルダーペーストは、サリチルアミド（サリチル酸アミド）およびその誘導体から選ばれた少なくとも１種のサリチルアミド化合物を０．０１〜１０．０質量％の割合で含有するロジン系フラックスを、Ｓｎ系鉛フリーはんだ粉末と混和したものからなる。
特定の理論に拘束されることを意図しないが、サリチルアミド化合物は、はんだ粉末の表面に優先的に吸着されることにより、はんだ粉末とフラックス成分、特に有機アミンハロゲン化水素酸塩や有機酸といった活性剤との反応を防止することができるものと考えられる。それにより、このような反応に起因するソルダペーストの粘度変化（主に増粘）が防止され、ソルダペーストを長期間保存しても、印刷または吐出によるソルダペーストの供給を支障なく実施することが可能となる。また、サリチルアミド化合物は、ソルダペーストのリフロー性を阻害しないことも判明した。
このサリチルアミド化合物によるソルダペーストの粘度変化を抑制する効果は、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｚｎ系を含むすべてのＳｎ基鉛フリーはんだの粉末を用いたソルダペーストにおいて認められる。
本発明で使用できるサリチルアミド化合物としては、サリチルアミド、デカメチレンジカルボン酸ジサリチロイルヒドラジド、３−（Ｎ−サリチロイル）アミノ−１，２，４−トリアゾール等が例示される。ロジン系フラックス中のサリチルアミド化合物の含有量が０．０１質量％より少ないと、上記効果が実質的に認められず、１０．０質量％を越えると、はんだの溶融性が悪くなり、はんだボールの発生が起こることがある。フラックス中のサリチルアミド化合物の量は、好ましくは０．１〜３．０質量％である。
前述したように、サリチルアミド化合物は、ソルダペースト中のＳｎ基鉛フリーはんだ粉末の表面に吸着されることで、Ｓｎ系鉛フリーソルダーペーストの粘度変化を抑制するという、その効果を示すようである。従って、フラックス中にサリチルアミド化合物を添加するのではなく、サリチルアミド化合物を適当な揮発性有機溶媒に溶解させた溶液を用いてＳｎ基鉛フリーはんだ粉末を、スプレー、浸漬等により表面処理し、溶媒を蒸発させることによって、はんだ粉末の表面に予めサリチルアミド化合物を吸着させておいてもよい。こうしてサリチルアミド化合物を吸着により付着させたＳｎ基鉛フリーはんだ粉末を、サリチルアミド化合物を含まないロジン系フラックスと混和して、ソルダペーストを製造することができる。
従って、本発明により、Ｓｎ基鉛フリーはんだ粉末を、有機溶媒中のサリチルアミド化合物の溶液で表面処理し、得られたサリチルアミド化合物が付着したはんだ粉末をロジン系フラックスと混和することを含む、Ｓｎ系鉛フリーソルダペーストの製造方法も提供される。
この方法において、表面処理は、はんだ粉末に付着したサリチルアミド化合物の量が、次工程で混合するフラックスとの合計量に基づいて０．０１〜１０．０質量％の範囲内となるようにすることが好ましい。
本発明のソルダペーストに使用するフラックスは、ロジンを主成分とするロジン系フラックスである。典型的には、ロジン系フラックスは、ロジン、活性剤、チクソ剤、および溶剤からなる。本発明に従ってイソシアヌル酸化合物またはサリチルアミド化合物を配合した点を除いて、フラックスの他の成分の種類と配合量は、従来のロジン系フラックスと同様であればよく、特に制限はない。また、本発明のソルダペーストのフラックスに、イソシアヌル酸化合物とサリチルアミド化合物の両方をそれぞれ上記範囲内の量で含有させることによって、はんだ付け性をさらに改善することができる。
ロジンは、ガムロジン、トール油ロジン、ウッドレジン等の天然の未変性ロジンでも、あるいは重合ロジン、水素添加ロジン、ロジンエステル、ロジン変性樹脂などの変性ロジンでもよい。もちろん、これらの２種以上を併用してもよい。
活性剤としては有機アミンのハロゲン化水素酸塩、特に臭化水素酸塩を使用することが好ましい。有機アミンは第１級（例、エチルアミン）、第２級（例、ジエチルアミン）、第３級（例、トリエチルアミン）のいずれでもよく、ピリジン等の複素環アミン、アニリン等の芳香族アミン、シクロヘキシルアミン等の脂環式アミン、さらにはジフェニルグアニジン等の２以上のアミノ基を有する化合物も使用できる。
ステアリン酸およびセバシン酸といった有機酸活性剤または他の活性剤も、好ましくはアミンハロゲン化水素酸塩と併用して、使用しうる。
チキソ剤としては硬化ひまし油、アミド類などが一般に使用される。
溶剤としては、ブチルカルビトール、ヘキシルカルビトール等のカルビトール類、テルピネオールおよびハロゲン化アルコールなどのアルコール類などが例示される。
フラックス中の上記各成分の含有量は、例えば、質量％でロジン３５〜６０％、活性剤０．５〜１０％、チキソ剤１〜１０％である。アミンハロゲン化水素酸塩活性剤の量は０．５〜５％とすることが好ましい。もちろん、フラックスは本発明に従ってイソシアヌル酸化合物および／またはサリチルアミド化合物をさらに含有する。フラックスには、上記以外の１種または２種以上添加剤も含有させることができる。
本発明のソルダペーストに用いるＳｎ基鉛フリーはんだの粉末は、Ｓｎを主成分とし、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｚｎの１種または２種以上の元素を含有する合金の粉末でよい。好ましいＳｎ基鉛フリーはんだとしては、Ｓｎ−Ａｇ合金（例、Ｓｎ−３．５Ａｇ）、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金（例、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ）、Ｓｎ−Ｚｎ合金（例、Ｓｎ−９Ｚｎ合金）、およびＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ合金（例、Ｓｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉ合金）がある。ここで、元素の前の数字は、その元素の質量％での含有量を意味する。これらのＳｎ基鉛フリーはんだは、溶融温度のさらなる低下、機械的強度の向上、または酸化抑制の目的で、Ｂｉ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｐ、Ｇｅ、Ｇａ等の１種もしくは２種以上をさらに含有していてもよい。
フラックスがイソシアヌル酸化合物を含有する本発明の第１の態様においては、Ｓｎ基鉛フリーはんだは、Ｓｎ−Ｚｎ合金およびＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ合金のようなＳｎ−Ｚｎ系はんだが好ましい。前述したように、フラックス中のイソシアヌル酸化合物は、リフロー中の予備加熱段階でのはんだ粉末の酸化防止に非常に有効であり、酸化を受け易いＳｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだ粉末を用いたソルダペーストに対して適用した時に、特に大きな効果が得られる。
一方、フラックスがサリチルアミド化合物を含有する本発明の第２の態様は、Ｓｎ−Ａｇ合金やＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金を含む、あらゆるＳｎ基鉛フリーはんだの粉末を用いたソルダペーストに対して十分に適用することができるが、その効果は一般に、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだの方がＳｎ−Ａｇ系はんだより大きくなる。
はんだ粉末の形態は特に制限されないが、通常は球形粉末であり、遠心噴霧法やガスアトマイズ法等により調製することができる。はんだ粉末の粒度は、従来とソルダペーストと同様でよく、通常は２００〜４００メッシュ程度であるが、５００メッシュまたはそれより微細な粉末も使用可能である。
はんだ粉末とフラックスとの配合比は、印刷または吐出に適した粘稠性を持つソルダペーストが得られるように設定すればよい。通常は、フラックスが５〜２０質量％、残部がはんだ粉末である。
以下の実施例は本発明をさらに例示するものである。これらの実施例はあらゆる意味で例示であり、制限を意図していない。実施例中、％は特に指定のない限り質量％である。
実施例
（実施例１〜３および比較例１）
質量％で、８％Ｚｎ−３％Ｂｉ−残部Ｓｎという組成のＳｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだの球形粉末８８．５％を、下記表１に示す組成の、活性剤を含有するロジン系フラックス１１．５％とよく混和して、ソルダペーストを調製した。
得られたソルダペーストを用いて、通常の予備加熱と本加熱を行う二段加熱方式のリフロー炉でリフロー試験を行い、はんだ付け性（濡れ性）とはんだボールの発生について評価した。これらの結果を表１に併せて示す。
0004103591.tif 000003
表１の結果から分かるように、本発明に従ってイソシアヌル酸化合物を添加したフラックスを用いて調製したＳｎ−Ｚｎ系鉛フリーソルダペーストは、大気雰囲気のリフロー炉で標準的な条件ではんだ付けした場合、イソシアヌル酸化合物を添加しなかった比較例１のソルダペーストに比べて、はんだボールの発生量やはんだ付け性において明らかに優れていた。
（実施例４〜５および比較例２〜３）
質量％で、８％Ｚｎ−３％Ｂｉ−残部Ｓｎという組成のＳｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだ又は３％Ａｇ−０．５％Ｃｕ−残部Ｓｎという組成のＳｎ−Ａｇ系鉛フリーはんだの球形粉末８８．５％を、下記表２に示す組成の、活性剤を含有すロジン系フラックス１１．５％とよく混和して、本発明例および比較例のソルダペーストを調製した。
得られたソルダペーストを用いて、室温に放置して、印刷または吐出が可能なペースト状態に保持される保存寿命を、ソルダーペーストの粘度変化の速度を評価する指標として測定した。その結果を表２に併せて示す。
0004103591.tif 000004
表２からわかるように、フラックスがサリチルアミド化合物を含有していない従来の鉛フリーソルダペーストでは、Ｓｎ−Ａｇ系はんだの場合で６週間、より反応性に富むＳｎ−Ｚｎ系の場合には１週間で、ソルダペーストがペースト状態を失い、使用不能になった。これに対し、本発明に従ってフラックスにサリチルアミドを添加することにより、ソルダペーストの使用寿命が、Ｓｎ−Ａｇ系はんだでは２倍以上、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだでは６倍以上に増大し、サリチルアミドの添加が粘度変化を効果的に抑制できることが実証された。
産業上の利用可能性
本発明により、従来のリフローはんだ付け法により支障なくはんだ付けすることができる、はんだ付け性が改善されたＳｎ系鉛フリーソルダペーストが提供される。その結果、例えば、酸化され易いＳｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだを用いたソルダペーストにおいて、従来と同様の適正な量の活性剤を使用して、はんだボールの発生を抑え、濡れ性に優れたソルダペーストを得ることができる。また、Ｓｎ−Ａｇ系およびＳｎ−Ｚｎ系を含むＳｎ系鉛フリーソルダペーストの粘度変化が抑制され、ソルダペーストを長期間にわたって使用することが可能となり、印刷や吐出作業が容易となる。
以上に本発明を、特に好適態様に関して説明したが、これらは例示にすぎず、本発明を制限するものではない。本発明の範囲内において、以上に説明した本発明の各種態様に対して各種の変更をなすことができることは当業者には理解されよう。