(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも活性剤を含むフラックスとはんだ粉末により構成されるはんだペーストにおいて、
前記フラックスに、炭素数ＣがＣ≦７（Ｃは整数）である脂肪族カルボン酸の脱水反応により得られる酸無水物とトリブチルアミンとを含め、
かつ、前記酸無水物として、無水酢酸をフラックスに1.0〜3.0ｗｔ％含めたことを特徴とするはんだペースト。
【請求項２】
少なくとも活性剤を含むフラックスとはんだ粉末により構成されるはんだペーストにおいて、
前記フラックスに、炭素数ＣがＣ≦７（Ｃは整数）である脂肪族カルボン酸の脱水反応により得られる酸無水物とトリブチルアミンとを含め、
かつ、前記酸無水物として、無水酢酸をフラックスに2.0ｗｔ％含めたことを特徴とするはんだペースト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明ははんだペーストに係り、特に電子部品等を回路基板等にはんだ付けする際に用いられるはんだペーストに関する。近年の電子機器の軽薄短小化にともない、実装技術の主流は表面実装技術となって久しい。これはプリント基板に、はんだペーストをスクリーン印刷した後、部品をマウントし、リフロー炉により回路基板を作製する技術である。
【０００２】
この表面実装技術において、はんだべーストはその中枢を成す要素技術であり、軽薄短小化により微細化した端子を高い信頼性をもってはんだ付けするには、高性能でかつ高信頼性を有したはんだべーストを実現する必要がある。
【０００３】
【従来の技術】
周知のように、接合金属（例えば、電子部品の電極）を被接合金属（例えば、回路基板の電極）にはんだ付けする場合、はんだ合金そのものと、はんだフラックスが必要となる。このはんだフラックスは、(1) 接合に関与する金属表面を清浄化する（酸化膜除去）,(2)清浄化した金属表面の再酸化防止）,(3)溶融はんだの表面張力を低くするなどの働きがある。
【０００４】
はんだペーストは、粒径数十μｍ程度に粉末化したはんだ合金（はんだ粉末）と、フラックス作用及びチクソ性付与などの役割を果たす有機物成分（フラックスピヒクル）からなる。このはんだペーストに求められる性能には、はんだ付け性（濡れ性）、印刷性、保存性など様々なものがある。
これらの性能は、はんだ粉末及びフラックスビヒクルの双方の特性が複雑に機能しあって発揮されるものである。例えば、印刷性は、はんだ粉末の形状，粒径，粒度分布、フラックスビヒクルの溶剤，チクソ剤，ロジンといった成分組成、更に、ペースト化の際のはんだ粉末とフラックスピヒクルの混錬条件などにより決まってくる。
【０００５】
はんだペーストの性能の中で、はんだ付け性は基板と部品の接合部の信頼性に直接影響するため、製品の信頼性に直結する性能であるといえる。このはんだ付け性には、はんだ粉末の表面酸化状態，粒径，フラックスビヒクルの各成分，特にロジンと活性剤の種類及び添加量などが影響している。従ってこれまでは、はんだ付け性の改良においては上記のはんだ粉末の表面酸化状態，粒径，フラックスビヒクルの各成分，特にロジンと活性剤の種類及び添加量などの調整がなされていた。
【０００６】
活性剤は、はんだ付け時の加熱において直接金属表面酸化物に作用し、フラックス作用（ロジン単独よりも強い）を示す物質である。この活性剤としては，アミンのハロゲン化水素酸塩及び有機酸が知られている。アミンのハロゲン化水素酸塩としては、一般にアミン−ＨＣｌやアミン−ＨＢｒが用いられる。アミンのハロゲン化水素酸塩の活性力は、アミンの分子構造に依存する。
【０００７】
しかし一般的には、より活性度の高い活性化ロジン（ＲＡ:Rosin Activated) はアミンＨＣｌを含み、少量の活性剤を添加した中間活性ロジン( ＲＭＡ:Rosin Midly Activated) にはよくアミンＨＢｒが用いられる。いずれのハロゲン化物も残さの水に対する溶解度が信頼性と関係しており，残さが完全に水に不溶であれば腐食の危険はない。
【０００８】
一方、有機酸は大抵アミンのハロゲン塩と併用される。有機酸は残さの信頼性の心配があるハロゲン化物の添加量を抑える，低温から活性力を発揮するものが多いという効果がある。この有機酸の活性力は、酸としての強さ（酸解離定数）によって決まり，一般に低分子のものほど酸として強く，フラックスとしての活性力が高い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、低分子のものは上記のようにフラックスとしての活性力が高い一方で沸点が低く、よってペーストを繰り返し使用したり、ペースト印刷後はんだ付までの間放置した場合に揮発しやすく、これははんだ付け性の劣化に繋がってしまう。
【００１０】
また、低分子の有機酸は常温での反応性に富むため，はんだペースト中においてはんだ粉末の腐食を生じやすく、はんだペーストの低寿命化を招くという問題点がある。更に、反応性低分子の有機酸は臭気が強く、はんだペーストを取り扱う際の作業性にも問題がある。
ところで、環境問題への意識の高まりから、近年では電子機器に使用するはんだ中の鉛を規制しようとする動きがあり、いわゆる「鉛フリーはんだ」の開発が盛んに行われている。
【００１１】
鉛フリーはんだの開発目標としては，接合材料として従来のＳｎ−Ｐｂ共晶はんだと同等の特性を有し，かつ環境への負荷を持たないことである。鉛フリーはんだの候補としては，Ｓｎ−Ａｇ共晶系，Ｓｎ−Ｂｉ共晶系，Ｓｎ−Ｚｎ共晶系等があり，それぞれの共晶組成に特性（機械的特性，融点）の改善を目的に第３，第４元素を添加した合金が開発されている。しかしながらどの合金もはんだ材料として一長一短であり決定的な合金は開発されていないのが現状である。
【００１２】
この鉛フリーはんだのはんだ付け性（濡れ広がり性，はんだボール発生性）についていえば，特にＳｎ−Ｂｉ共晶系，Ｓｎ−Ｚｎ共晶系においてＳｎ−Ｐｂ共晶はんだよりも劣るものが多く開発課題となっている。
上記のＳｎ−Ｂｉ共晶系などの低温はんだのはんだ付け性を向上するには，低温で活性力を発揮する活性剤をペースト中に加えるのが一般的である。そして、この低温で活性力を発揮する活性剤としては、低分子量のカルボン酸など有機酸が多く存在する。しかしながら，これら低分子の有機酸を活性剤として使用する場合には、先程述べたように揮発によるはんだ付け性の劣化、高い反応性によるはんだ粉末の腐食及びはんだペーストの低寿命化、及び臭気による作業性の劣化等の問題点が生じてしまう。
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みてなさたれものであり、はんだ付けに要求される各種特性の向上を図りうるはんだペーストを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、本発明の第１の観点からは、少なくとも活性剤を含むフラックスとはんだ粉末により構成されるはんだペーストにおいて、前記フラックスに、炭素数ＣがＣ≦７（Ｃは整数）である脂肪族カルボン酸の脱水反応により得られる酸無水物とトリブチルアミンとを含め、かつ、前記酸無水物として、無水酢酸をフラックスに1.0〜3.0ｗｔ％含めたことを特徴とするはんだペーストにより解決することができる。
また上記の課題は、本発明の他の観点からは、少なくとも活性剤を含むフラックスとはんだ粉末により構成されるはんだペーストにおいて、
前記フラックスに、炭素数ＣがＣ≦７（Ｃは整数）である脂肪族カルボン酸の脱水反応により得られる酸無水物とトリブチルアミンとを含め、
かつ、前記酸無水物として、無水酢酸をフラックスに2.0ｗｔ％含めたことを特徴とするはんだペーストにより解決することができる。
【００１６】
近年の本発明者の研究により、はんだペーストのはんだ付け性（濡れ広がり性）の向上に，上記のように活性剤として酸無水物を加えることが有望であることが判明した。即ち、はんだペースト中に含まれる酸無水物のはんだ付け性（濡れ広がり性）に対する影響を鋭意検討した結果、はんだ付け時においては有機酸を活性剤として使用した場合と同様の高い活性力を示し、かつはんだ付け前においては揮発性，腐食性は有機酸に比べて少なくなることを見出した。
【００１７】
以下、この特性が生じる理由について詳述する。酸無水物は，分解して生成する有機酸に比べて沸点は高く、また反応性も低い。よって、酸無水物を含むはんだペーストは、保存時（４〜１０℃）や使用時（室温）において性能変化のない安定なはんだペーストとなる。特に、上記した無水酢酸，無水プロピオン酸，及び無水ブタン酸はこの性質に優れている。
【００１８】
従って、上記した「酸無水物は、分解して生成する有機酸に比べて沸点は高い」という特性より、はんだペースト保存時における揮発はすくなく、よって揮発に起因したはんだ付け性の劣化、及び臭気による作業性の劣化を抑制することができる。また、「保存時や使用時において性能変化のなく安定である」という特性により、はんだ粉末の腐食及びはんだペーストの低寿命化を抑制することができる（即ち、はんだペーストの保存性が向上する）。
【００１９】
更に、はんだ付け時の加熱により、酸無水物は分解反応を生じて活性力の高い低分子有機酸（酢酸，プロピオン酸，ブタン酸）を生成する。この各有機酸は、酸化膜等で覆われた接合母材表面およびはんだ粉末表面を清浄化し，はんだと接合母材の拡散反応を侭進させる。よって、その結果良好なはんだ付け性（濡れ広がり性を実現することができる。
【００２０】
また本発明者の実験によれば、特に酸無水物として無水酢酸をフラックスに1.0〜3.0ｗｔ％含めた場合に、はんだ付け性、はんだペーストの保存性，及び不快臭の抑制の夫々について良好な特性を得ることができた。
また、フラックスに酸無水物に加えてアミンを含めたことにより、アミンの分子構造及び添加量により酸無水物の特性制御を行うことが可能となり、所望するはんだ付け特性に対応したはんだペーストを容易に実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明の実施の形態について説明する。本発明者は、上記した本願発明に係るはんだペーストの特性を得るための実験を行った。以下、この実験結果について説明する。
〔実験条件〕
図１は、本発明者が行った上記実験結果を示している。本発明者は、図１に示す１４種類のフラックス成分を調合してフラックス（フラックスビヒクル）を作製し，これをはんだ粉末（４２Ｓｎ−５８Ｂｉ，無酸化真球粉，粒径３８〜５３μｍ）と混合してはんだペーストを作製した。
【００２４】
図１に示す数字は、作製した各フラックスの組成を重量％で示すものである。また、試料Ａ〜Ｆまでは従来のはんだペーストを示しており、試料Ｇ〜Ｎは本願発明に係る酸無水物を含めたはんだペーストを示している。これらの試料に含められた酸無水物は、炭素数ＣがＣ≦７（Ｃは整数）である脂肪族カルボン酸の脱水反応により得ることができる。
【００２５】
また、具体的な実験方法としては、作製直後及びペースト印刷後最大８時間まで大気中で放置した後、ＪＩＳ−Ｚ−３２８４に準拠してはんだ濡れ広がり試験，はんだボール発生性試験によりはんだ付け性を評価すると共に、はんだペーストの不快臭の有無を実作業中に判断した。更に、一部のはんだペーストについて、シェルフライフ（保存可能期間）を，４℃で３ケ月保存した後のはんだ付け性により評価した。
【００２６】
尚、図１では、作製直後に実施したはんだ付け性の実験結果を「はんだ付性（初期）」と示しており、大気中で放置した後に実施したはんだ付け性の実験結果を「はんだ付性（放置後）」と示している。また、図では、不良を「×」と、良好を「○」と、更に非常に良好を「◎」で示している。
また、フラックスビヒクルの組成において、モノブチルカルビトールは溶剤として機能するものであり、硬化ひまし油はチクソ材として機能するものである。
〔実験結果〕
試料Ａ〜Ｆである、活性材として酢酸，プロピオン酸，ブタン酸を用いた従来のはんだペーストは、初期はんだ付け性はほぼ良好であるが，印刷後２，３時間放置した場合にはんだ付け性の著しい低下が見られた。また特に、プロピオン酸，ブタン酸はペースト自体不快臭が強く作業性に問題があった。
【００２７】
これに対し、試料Ｇ〜Ｎである本願発明に係る、酸無水物（無水酢酸，無水プロピオン酸，無水ブタン酸）を含めたはんだペーストは、初期はんだ付け性，印刷後放置した場合のはんだ付け性の双方において良好な特性を得ることができた。また、シェルフライフも３ケ月以上あり，実用上問題のないレベルである。また不快臭もなく作業性も問題ない。
【００２８】
特に、試料Ｍである酸無水物として無水酢酸を２ｗｔ％含めはんだペーストは、初期及び放置後のはんだ付け性の双方において特に良好な結果を得ることができた。
【００２９】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、はんだ付け性，耐腐食性，及び高寿命性を向上でき、かつ臭気による作業性の劣化を生じることがないはんだペーストを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るはんだペーストの特性を従来のはんだペーストと比較して示す図である。
【図１】
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