(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロジンを主成分とし、さらに活性剤、チキソ剤、残部溶剤から成るフラックスであって、さらに、メタ位に１個の水酸基を有する芳香族カルボン酸および２以上の水酸基を有する芳香族カルボン酸よりなる群から選ばれた少なくとも１種の芳香族ヒドロキシカルボン酸を１３０〜１９０℃ではんだ粉末の酸化皮膜の除去効果を示す活性成分として０．１〜１０．０質量％を含有するフラックスと、Ｓｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだ粉末とが混和されてなり、メタ位に１個の水酸基を有する前記芳香族カルボン酸が、３−ヒドロキシ−２−メチル安息香酸、３−ヒドロキシ−４−メチル安息香酸、３−ヒドロキシ−２，４，６−トリブロモ安息香酸、３−ヒドロキシ−２−アミノ安息香酸、および３−ヒドロキシ安息香酸から選ばれる少なくとも１種であり、ならびに２以上の水酸基を有する前記芳香族カルボン酸が、ジヒドロキシ安息香酸類、ジヒドロキシけい皮酸類、ジヒドロキシナフトエ酸類、没食子酸、およびジヒドロキシフェニル酢酸類から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする鉛フリーソルダペースト。
【請求項２】
前記フラックスが、炭素数６以上の脂肪族ヒドロキシカルボン酸を０．５〜２０質量％の量でさらに含有する、請求項１記載の鉛フリーソルダペースト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器のはんだ付けに用いるソルダペースト、特にSn−Zn系鉛フリーはんだを用いた鉛フリーソルダペーストに関する。
【０００２】
【従来の技術】
はんだとしては、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 ℃であるので、 200〜230 ℃程度の温度ではんだ付けを行うことができる。
【０００３】
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。
【０００４】
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。従って、搭載すべき電子部品もはんだ付け温度に曝されることになる。共晶Sn−Pbはんだを用いた場合、はんだ付け温度が上記のように比較的低いので、リフローはんだ付け法でも電子部品への熱損傷は起こりにくい。
【０００５】
電子機器は進歩が速いため、大量の廃棄品がでる。廃棄電子機器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。
【０００６】
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ことが求められる。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。
【０００７】
このような鉛フリーはんだのうち、Sn−Ag合金およびSn−Ag−Cu合金のような、Agを含有するSn基合金 (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、はんだ付け温度もそれだけ高くなって、250 ℃を越える温度となる。そのため、Sn−Ag系はんだは、熱感受性の高い一部の電子部品のリフローはんだ付けには使用できないので、リフローはんだ付け法に関する限り、汎用性がない。
【０００８】
より低融点の鉛フリーはんだとして、Znを含有するSn基合金 (以下、Sn−Zn系はんだという) が知られている。Znは、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、Sn−Zn系はんだは、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。この合金は、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。この199 ℃という融点は、Sn−Pb共晶合金の融点(183℃) に近いので、Sn−Pb系はんだのソルダペースト用に設計されている既存のリフロー炉を用いてリフローはんだ付けを実施できるという、別の利点もある。
【０００９】
しかし、Sn−Zn系鉛フリーはんだは、Sn−Ag系鉛フリーはんだと比べて、濡れ性が非常に悪く、ボイドやはんボールの発生といったはんだ付け不良が発生し易かった。これは、Znがイオン化傾向の高い、酸化されやすい金属であり、空気に触れたZnの表面が酸化し、はんだ表面に酸化層が形成されるためである。
【００１０】
特に、ソルダペーストでは、はんだが表面積の大きい粉末形態をとるので、表面酸化の影響が大きい。その上、フラックスが活性剤等の反応性成分を含有するため、フラックスとの反応によるはんだ粉末の酸化も加わり、はんだ粉末の表面酸化が激しくなる。そのため、Sn−Zn系はんだのソルダペーストは、はんだの濡れ性が極度に悪く、充分なはんだ付け性が得られない。
【００１１】
その対策として、濡れ性を向上させるため、ソルダペースト中のフラックスの活性剤成分を増やすことも考えられる。しかし、そうすると、ソルダペースト中ではんだ粉末がフラックスの活性剤成分と反応することによるソルダペーストの粘度増大が起こり易くなり、ソルダペーストの粘度が早期に増大し、印刷や吐出によるソルダペーストの供給が円滑に進まなくなる。
【００１２】
そこで、Sn−Zn系はんだのソルダペーストでは、はんだ濡れ性の向上のため、フラックスと混和する前のSn−Zn系はんだ粉末を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が酸化されるのを防ぐという手法が従来は考えられてきた。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。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようなはんだ粉末のコーティングは、ソルダペーストの製造コストを著しく増大させる。また、コーティングの種類や方法によっては、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。
【００１４】
従って、本発明の課題は、コーティングのようなはんだ粉末の前処理なしで、良好はんだ濡れ性となはんだ付け性を示すSn−Zn系はんだのソルダペーストを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
ＳＭＴに用いられるソルダペーストは、はんだ粉末とフラックスとを混和して作られる。ソルダペースト用の典型的なフラックスは、主成分のロジンを、活性剤、チキソ等の添加剤と一緒に溶剤に溶解させてなる、ロジン系フラックスである。フラックスには絶縁や腐食に耐える高信頼性が求められ、特にはんだの濡れ性に大きな影響を及ぼす活性剤の選定は、フラックスの信頼性を支配する。もし濡れ性を求めるあまり、強活性で信頼性の劣る活性剤を選定すると、ソルダペーストの信頼性が悪化する。
【００１６】
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約７割程度とさらに悪い。
【００１７】
そのため、鉛フリーはんだのソルダペースト用フラックスには、Sn−Pb系ソルダペースト用フラックスに比べて、濡れ性の改善効果が高い活性剤を多く配合しなければならなかった。しかし、Sn−Zn系鉛フリーはんだを使用したソルダペーストは、濡れ性の改善効果が高い活性剤を多く配合したフラックスを用いても、Sn−Ag系鉛フリーはんだのソルダペーストの濡れ性に遠く及ばない。
【００１８】
ソルダペーストを使用したリフローはんだ付け法では、リフロー炉と呼ばれる加熱炉内ではんだ付けが行われる。一般的なリフロー炉での加熱は、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って、はんだを溶融させ、はんだ付けするという、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、搭載された電子部品のヒートショックを和らげるために行われる。
【００１９】
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フラックス成分は、このような２段階加熱で最適な性能が発揮されるように設計されている。例えば、フラックス中の活性剤は、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 200〜230 ℃前後で完全に作用するように設計されている。
【００２０】
Sn−Pb系はんだのソルダペーストでは、Pbの反応性が低いため、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が酸化する現象はほとんど起こらない。
【００２１】
これに対して、Sn−Zn系鉛フリーはんだのソルダペーストでは、予備加熱段階の150 ℃程度の温度で、はんだ粉末の表面のZnがリフロー炉中の酸素と容易に結びついて、はんだ粉末の表面が酸化しやすいことが判明した。予備加熱の段階ではんだ粉末が酸化してしまうと、はんだ粉末が表面に酸化膜を被ったまま溶融するため、広がらずに、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表面の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る。
【００２２】
既に述べたように、Znはイオン化傾向が高く、非常に酸化されやすいため、Sn−Zn系の鉛フリーはんだは一般に表面酸化を受けやすい。特に、ソルダペーストでは、はんだ合金が粉末状態にあり、その表面積が非常に大きいため、Sn−Zn系はんだのソルダペーストでは、予備加熱段階でのはんだの酸化が激しく、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。
【００２３】
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、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。
【００２４】
本発明者らは、Sn−Zn系はんだ粉末と混和するフラックスとして、特定の芳香族ヒドロキシカルボン酸を、好ましくは脂肪族ヒドロキシカルボン酸と一緒に添加したフラックスを用いると、予備加熱中のSn−Zn系はんだ粉末の酸化を効果的に防止することができ、はんだ付け性に優れたSn−Zn系はんだのソルダペーストとなることを見出した。
【００２５】
ここに、本発明は、ロジンを主成分とし、さらに活性剤、チキソ剤、残部溶剤から成るフラックスであって、さらに、メタ位に１個の水酸基を有する芳香族カルボン酸および２以上の水酸基を有する芳香族カルボン酸よりなる群から選ばれた少なくとも１種の芳香族ヒドロキシカルボン酸を１３０〜１９０℃ではんだ粉末の酸化皮膜の除去効果を示す活性成分として０．１〜１０．０質量％含有するフラックスと、Ｓｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだ粉末とが混和されてなり、メタ位に１個の水酸基を有す前記芳香族カルボン酸は、３−ヒドロキシ−２−メチル安息香酸、３−ヒドロキシ−４−メチル安息香酸、３−ヒドロキシ−２，４，６−トリブロモ安息香酸、３−ヒドロキシ−２−アミノ安息香酸、および３−ヒドロキシ安息香酸から選ばれる少なくとも１種であってもよい。また、２以上の水酸基を有する前記芳香族カルボン酸は、ジヒドロキシ安息香酸類、ジヒドロキシけい皮酸類、ジヒドロキシナフトエ酸類、没食子酸、およびジヒドロキシフェニル酢酸類から選ばれる少なくとも１種である鉛フリーソルダペーストである。
【００２６】
このフラックスは、炭素数６以上の脂肪族ヒドロキシカルボン酸を 0.5〜20質量％の量でさらに含有することが好ましく、それによりはんだ広がり性が一層向上する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鉛フリーソルダペーストは、はんだ粉末が低融点のSn−Zn系はんだの粉末であり、フラックスが特定の芳香族ヒドロキシカルボン酸を含有することを特徴とする。
【００２８】
ソルダペースト中のはんだ粉末の酸化防止には、ハロゲン化水素酸塩 (例、アミンの塩酸塩または臭化水素酸塩) が有効であり、ソルダペーストのフラックスには、活性剤としてこの種の塩を添加し、活性化フラックスとするのが普通である。しかし、ハロゲン化水素酸塩は腐食の原因となり、はんだ付けの信頼性を損ないやすい。さらに、ハロゲン化水素酸塩は、ソルダペースト中のはんだ粉末の酸化防止効果は大きいものの、はんだ粉末との反応が瞬時に起きるため、一時的にはんだ粉末の酸化膜を除去できても、さらにはんだ粉末が酸化した場合には、追従できないため、酸化が起こり易いSn−Zn系はんだ粉末の場合、結局ははんだ粉末が再酸化して、はんだボールが発生してしまう。
【００２９】
これに対し、本発明で用いる、メタ位に１個の水酸基を有するか、または２以上の水酸基を有する芳香族ヒドロキシカルボン酸は、ソルダペーストのフラックスに添加した場合、加熱温度130 ℃前後の低い温度域から190 ℃の高い温度域まで継続的にはんだ粉末と反応し、強い酸化膜の除去効果を示す。これは、この種の芳香族ヒドロキシカルボン酸が、他のフラックス用活性剤に比べて、幅広い反応温度域を持っており、広い温度域ではんだ粉末と持続的に反応し、はんだ粉末の表面の再酸化を防ぐ効果を発揮するためであると考えられる。この芳香族ヒドロキシカルボン酸は、加熱温度150 ℃〜170 ℃で加熱時間が100 〜120 秒といった、比較的長めの予備加熱中でも分解を起こさない。
【００３０】
本発明で使用する芳香族ヒドロキシカルボン酸は、芳香環に結合した水酸基をカルボキシル基に対してメタ位に１個、または任意の位置に２個以上有している化合物であり、その他の位置に置換基 (例、アルキル、ハロゲン、アミノ等) を有していてもよい。
【００３１】
本発明で使用するのに適したメタ位に水酸基を有する芳香族ヒドロキシカルボン酸の例としては、３−ヒドロキシ−２−メチル安息香酸、３−ヒドロキシ−４−メチル安息香酸、３−ヒドロキシ−2,4,6 −トリブロモ安息香酸、３−ヒドロキシ−２−アミノ安息香酸、３−ヒドロキシ安息香酸などが挙げられる。本発明で使用するのに適した２以上の水酸基を有する芳香族ヒドロキシカルボン酸の例としては、ジヒドロキシ安息香酸類、ジヒドロキシけい皮酸類、ジヒドロキシナフトエ酸類、没食子酸、ジヒドロキシフェニル酢酸類などが挙げられる。このような芳香族ヒドロキシカルボン酸は、１種または２種以上を使用することができる。
【００３２】
上記芳香族ヒドロキシカルボン酸を含有させたフラックスを用いて、Sn−Zn系はんだのソルダペーストを調製すると、はんだボールに対する改善だけでなく、濡れ性についても改善されたソルダペーストが得られる。
【００３３】
Sn−Zn系はんだの酸化による弊害は、リフロー時に溶融したはんだで基体の表面が濡れる (それには、フラックスとの反応による酸化膜の除去が必要である) 時点での酸化によるものは、この濡れが阻害される結果、主にハンダボールの生成として現れてくる。しかし、Sn−Zn系はんだの酸化による弊害はそれだけではなく、リフロー時にはんだで基体が濡れた後、はんだが基体上で広がろうとしている時点でも起きる。Znはとても酸化し易い金属であるので、はんだで基体が濡れた後、はんだが広がろうとしている時点でも、溶融したはんだ表面の酸化が進行し、はんだ広がり性が阻害される。この結果、Sn−Zn系はんだのはんだ広がり率は、他の鉛フリーはんだに比べて小さく、はんだが十分に広がらない。
【００３４】
本発明者は、はんだで基体が濡れた後はんだが広がろうとしている時点でのSn−Zn系はんだの酸化に対しては、上記芳香族ヒドロキシカルボン酸に加えて、炭素数６以上の脂肪族ヒドロキシカルボン酸をフラックスに共存させることが有効であることを見出した。ここで、脂肪族ヒドロキシカルボン酸とは、少なくとも１個の水酸基と少なくとも１個のカルボキシル基とを有する脂肪族化合物である。脂肪族ヒドロキシカルボン酸は、水酸基とカルボキシル基以外の官能基を有していない化合物が好ましいが、他の置換基を有する化合物も使用できる。
【００３５】
脂肪族ヒドロキシカルボン酸の上記効果は次のメカニズムによりもたらされると推測される。脂肪族ヒドロキシカルボン酸は、分解温度が200 ℃以上であり、比較的高温で反応を起こす。そのため、ソルダペーストをリフロー炉ではんだ付けする場合、この化合物は予備加熱段階ではほとんど反応に関与せず、フラックスとはんだ粉末が反応する最終段階まで未反応のまま保持される。そして、はんだで基体が濡れた後、はんだが広がろうとしている時点で、この化合物がSn−Zn系はんだの酸化防止効果を発揮する。このように最後の広がり段階で効果がある脂肪族ヒドロキシカルボン酸を、溶融前の初期から持続してSn−Zn系はんだの酸化防止に効果がある芳香族ヒドロキシカルボン酸と併用することで、溶融および濡れの時点から広がりの最終時点まで、はんだの酸化が防止され、Sn−Zn系はんだの広がり性が改善される。
【００３６】
脂肪族ヒドロキシカルボン酸は、炭素数６以上のものを使用する。炭素数６未満の脂肪族ヒドロキシカルボン酸は耐熱性がなく、リフロー炉での本加熱の温度までに分解してしまい、上記効果を発揮できない。脂肪族ヒドロキシカルボン酸の炭素数の上限は特に限定されないが、好ましくは炭素数が18以下の化合物である。炭素数が18より多くなると、はんだ広がり後の酸化防止効果が弱くなる傾向がある。
【００３７】
本発明で使用するのに適した脂肪族ヒドロキシカルボン酸としては、ヒドロキシオクタデカン酸、ヒドロキシオレイン酸、ヒドロキシオクタン酸、ジヒドロキシオクタデカン酸が挙げられるが、これら以外の化合物も使用可能である。脂肪族ヒドロキシカルボン酸も１種もしくは２種以上を使用することができる。
【００３８】
前述した効果を十分に得るため、本発明に係るソルダペーストに用いるフラックスには、前述した芳香族ヒドロキシカルボン酸を 0.1〜10.0質量％の量で含有させる。脂肪族ヒドロキシカルボン酸を一緒に添加する場合、脂肪族ヒドロキシカルボン酸の添加量は 0.5〜20質量％の範囲とする。
【００３９】
いずれの化合物も、添加量が少なすぎると効果が現れず、添加量が多すぎると、かえってはんだ付け性を阻害し、はんだボールの増加や、はんだ広がりの減少を招いてしまう。好ましい添加量は、芳香族ヒドロキシカルボン酸が 0.5〜５質量％、脂肪族ヒドロキシカルボン酸が１〜10質量％である。
【００４０】
本発明のソルダペーストに使用するフラックスは、好ましくはロジンを主成分とするロジン系フラックスである。このフラックスの組成は、本発明の特徴である前記芳香族ヒドロキシカルボン酸の単独添加、または前記芳香族ヒドロキシカルボン酸と前記脂肪族ヒドロキシカルボン酸の併用添加、を除いて、従来のものと同様でよい。
【００４１】
ロジン系フラックスは、通常は、主成分のロジンの他に、活性剤、チキソ剤、溶剤等を含有する。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く、もちろん２種以上を併用してもよい。
【００４２】
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。この活性剤に加えて、他の活性剤、例えば、ステアリン酸、セバシン酸等の有機酸を使用することも可能である。
【００４３】
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、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。フラックスは、上記以外の添加剤も含有しうる。
【００４４】
フラックス中の上記各成分の量は特に制限されないが、典型的には、質量％でロジン約35〜60％、活性剤約  0.5 〜10％、チキソ剤約１〜10％である。活性剤としてのアミンハロゲン化水素酸塩の量は、好ましくは 0.5〜５％である。これらに加えて、フラックスは、上記の芳香族ヒドロキシカルボン酸と場合により脂肪族ヒドロキシカルボン酸とを含有する。
【００４５】
本発明のソルダペーストに用いるSn−Zn系鉛フリーはんだは、SnにZnを９質量％前後 (例、７〜11質量％) の量で含有させた融点200 ℃前後のSn−Zn合金、あるい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、このSn−Zn合金にBi、In、Ag、Ni、Co、Mo、Fe、Ｐ、Ge、Ga等の１種もしくは２種以上を添加したSn−Zn系合金を包含する。好ましいSn−Zn系はんだの１例は、Sn−８％Zn−３％Bi合金である。
【００４６】
はんだ粉末の形態は特に制限されないが、通常は球形粉であり、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、従来の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。
【００４７】
Sn−Zn系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。
【００４８】
【実施例】
質量％で、８％Zn−３％Bi−残部Snという組成のSn−Zn系鉛フリーはんだ合金の球形粉末88.5％を、下記表１に示す組成を持つロジン系フラックス11.5％とよく混和して、実施例および比較例のソルダペーストを調製した。
【００４９】
得られたソルダペーストを用いて、一般的なガラスエポキシ系プリント基板のCu配線の表面にスクリーン印刷し、従来のSn−Pb系ソルダペーストと同様の条件で予備加熱と本加熱を行うリフロー炉でのリフロー試験を行い、はんだボールの発生とはんだ広がり性について評価した。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
表１からわかるように、活性剤としてジフェニルグアニジン臭化水素酸塩を含有する従来のロジン系フラックスに相当する比較例１のSn−Zn系はんだのソルダペーストでは、はんだボールが多く発生し、はんだ広がり性もよくなかった。
【００５２】
これに対し、本発明に従って、２以上の水酸基を有する芳香族ヒドロキシカルボン酸 (2,6-ジヒドロキシナフトエ酸、2,6-ジヒドロキシ安息香酸) および／またはメタ位に水酸基を有する芳香族ヒドロキシカルボン酸 (3-ヒドロキシ-2-メチル安息香酸) をフラックス添加した実施例１〜４のSn−Zn系はんだのソルダペーストでは、はんだボールの発生が防止され、はんだ広がり性も改善された。特に、この芳香族ヒドロキシカルボン酸に加えて、さらに脂肪族ヒドロキシカルボン酸 (12-ヒドロキシオレイン酸) をフラックスに添加した実施例２、４のソルダペーストでは、はんだ広がり性が一段と改善された。
【００５３】
しかし、比較例２に示すように、脂肪族ヒドロキシカルボン酸の単独添加では、はんだボールの発生が多く、はんだ広がり性も悪い結果となり、実質的な改善効果が認められなかった。
【００５４】
【発明の効果】
Sn−Zn系鉛フリーはんだを用いたソルダペーストは、はんだの融点が一般的なSn−Pb系はんだの融点に近く、熱感受性の高い電子部品のはんだ付けにも使用でき、かつ既存のリフロー設備がそのまま使用できるという工業上の利点がある。しかし、従来のこの種のソルダペーストは、はんだ粉末がフラックスと反応しやすいZnを含んでいるため、リフロー炉での予備加熱および本加熱中にはんだ表面の進行が発生し、濡れ性の低下によるはんだボールの発生や、はんだ広がり性の低下が見られ、使用が困難であった。
【００５５】
本発明に係るSn−Zn系鉛フリーはんだのソルダペーストを用いると、上記はんだ表面の酸化が効果的に防止され、はんだがZnを含有していても、はんだ粉末のコーティングを行わずに、長期間安定した状態が保たれるばかりでなく、はんだボールの発生が低減ないし皆無となり、さらにはんだ広がり性も著しく改善される。このように、本発明は、Sn−Zn系はんだを用いたリフロー法による鉛フリーはんだ付けの工業的実施を可能にする技術であり、はんだによる地下水の鉛汚染の防止にも役立つ。