JP2001105181A - はんだ付けフラックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】はんだペースト、糸はんだ、フロー用フラック
スの保存安定性、はんだ付け性を改善したはんだ付けフ
ラックスを提供する。 【解決手段】はんだ付けフラックスを電解液に溶解し、
ＣＶ法によって測定したアノードピーク電位、アノード
ピーク電流、アノード電流密度、カソード電流密度が所
定の範囲になるように調整剤を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、保存安定性、はん
だ付け性に優れたはんだ付けフラックス、はんだペース
ト、糸はんだ、フロー用フラックス並びに、該はんだペ
ースト、糸はんだ等を用いて作製した回路板及び電子部
品の接合物に関する。

【０００２】

【従来の技術】はんだペーストは、エレクトロニクス産
業において電子部品を表面実装するために用いられる。
はんだペーストはその印刷適性、粘着性のため自動化に
適しており、近年その使用量が増大している。最近では
電子製品の小型化のためファインピッチ化が要求され、
ファインピッチの部品、例えば０．３ｍｍピッチのＱＦ
Ｐ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプのＬ
ＳＩ実装にも用いられている。糸はんだにおいても、フ
ァインピッチ対応のより細線化されたものが要求され、
またフロ−用フラックスにおいても非腐食性、高信頼性
のものが望まれている。

【０００３】また、最近は環境問題から、鉛を含まない
Ｐｂフリーはんだを使う動きが活発化しており、一部の
製品に実用化されてきている。特にＳｎ−Ｚｎ系のはん
だペーストは、Ｓｎ−Ａｇ系のはんだより融点が低く安
価であるため、注目されている。

【０００４】このような産業界の流れに呼応して、はん
だペ−ストでは、はんだ粒子の平均粒子径を下げること
がなされている。しかし、はんだ粒子全体の比表面積が
増大するため、はんだ粒子とフラックスとの反応が促進
され、はんだペーストの保存安定性が一層悪化するとい
う問題点があった。Ｓｎ−Ｚｎ系のはんだペーストでは
更に保存安定性が悪く、経時的に粘度が上昇する問題点
があった。またＳｎ−Ｚｎ系の糸はんだは、濡れ広がり
性に乏しくはんだ金属の角立ちを招いていた。これら
は、Ｚｎ金属が極めて酸化しやすいことに起因してい
る。

【０００５】保存安定性低下の最大の原因は、保存中
に、はんだ合金がフラックスや大気中の酸素と反応し、
はんだの酸化が進行するためである。これにより、はん
だの溶解性が低下したり、はんだペーストの印刷性が低
下するといった問題が生ずる。

【０００６】はんだペースト等の保存安定性を向上させ
るために、はんだ合金の表面を保護し、反応性を下げる
努力がなされている。

【０００７】例えば、はんだ粉末をグリセリンで被覆す
る方法（特公平５−２６５９８号公報）、はんだ粉末を
はんだペーストの溶剤に対し不溶性あるいは難溶性のコ
ーティング剤によりコートする方法（特開平１−１１３
１９７号公報）が開示されている。

【０００８】またはんだ粉末を、常温ではフラックスと
不相溶であるが、はんだ付け温度で相溶するロジンを主
体とする樹脂でコートする方法（特開平３−１８４６９
８号公報、特開平４−２５１６９１号公報）が開示され
ている。

【０００９】前述の方法では、比較的多量のコーティン
グ剤で被覆を行えば、はんだ合金の酸化を抑えるのに有
効であるが、多量の被覆材料ははんだの溶解に対しむし
ろ不都合であって、溶解後にはんだボールが多発するお
それがある。またこれらの被覆は物理的に行われている
だけで、付着は非常に弱いと考えられ、取扱いによって
は剥がれてしまう恐れが強い。また、前述のロジンを主
体とする樹脂のコーティング剤はそれ自身に反応性の有
機酸を多く含みはんだを保護しているとは言い難い。

【００１０】その他、はんだ用活性剤として、酸性リン
酸エステルと、該酸性リン酸エステルと相溶性を有し、
不燃性または難燃性の低揮発性希釈剤を用いる方法（特
開昭６３−９０３９０号公報）、フェノール系、フォス
ファイト系または硫黄系の抗酸化剤を添加する方法（特
公昭５９−２２６３２号公報、特開平３−１２４０９２
号公報）、特定の界面活性剤を用いること（特開平２−
１４７１９４号公報）、また、特開平１０−６０７４号
公報では、亜鉛を含むはんだ合金の粉末と、天然樹脂、
又は合成樹脂をベ−スとするフラックスからなるソルダ
−ペ−ストにおいて、前記フラックスに酸化防止剤を添
加し、フラックス中の活性剤とはんだ合金との反応を阻
止することが提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の方法を
用いた場合でも、はんだペースト等の保存安定性は十分
ではなく、はんだ合金の酸化によりはんだ付け性が低下
するといった問題が発生している。本発明はかかる事情
に鑑みなされたものであって、はんだペースト、糸はん
だ、フロー用フラックスの保存安定性、はんだ付け性を
高めるのに好適なはんだ付けフラックスを提供すること
によって、保存安定性、はんだ付け性に優れた、はんだ
ペースト、フロー用フラックス、糸はんだ、並びに、該
はんだペースト、フロー用フラックス、糸はんだを用い
た回路板及び電子部品の接合物を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、酸化過程
の素反応として、大気中の酸素から産生される活性酸素
とＯＨラジカルの生成反応（化学と工業、第５０巻、第
１号（１９９７））に着目して、はんだペーストの保存
安定性、糸はんだの濡れ性等が低下する原因を解析した
結果、大気中の酸素がフラックス中に侵入して酸化過程
に関与し、活性酸素またはＯＨラジカル等がはんだ合金
を酸化促進するものと考えた。さらに本発明者らは、こ
れらの酸化反応を防ぐ観点からフラックスのレドックス
電位（酸化還元電位）に着目して、本発明を完成した。

【００１３】即ち本発明は、［１］はんだ付けフラック
スにおいて、フラックスを含む電解液に対し、白金作用
極、リチウム対極及びリチウム参照極とするサイクリッ
クボルタンメトリーで測定した際、検出される酸化波の
アノードピーク電位が３．０〜４．１Ｖの範囲にあるこ
とを特徴とするはんだ付けフラックス、［２］前記フラ
ックスを含む電解液のフラックス濃度が５ｇ／ｌ（電解
液）であり、掃引速度０．００５Ｖ／秒で検出される
３．０〜４．１Ｖの電位範囲に対応するアノードピーク
電流が２０μＡ／ｃｍ²以上の特性を有することを特徴
とする［１］に記載のはんだ付けフラックス、［３］
３．８Ｖに検出される前記アノード電流が、２０μＡ／
ｃｍ²以上の特性を有することを特徴とする［２］に記
載のはんだ付けフラックス、［４］はんだ付けフラック
スにおいて、フラックス濃度を５ｇ／ｌ（電解液）に調
製した電解液に対し、白金作用極、リチウム対極及びリ
チウム参照極とするサイクリックボルタンメトリーで掃
引速度０．００５Ｖ／秒の条件下で測定した際、検出さ
れる３．０〜４．１Ｖの電位範囲のカソード電流が５μ
Ａ／ｃｍ²以下である特性を有することを特徴とするは
んだ付けフラックス、［５］［１］〜［４］のいずれか
１項に記載のはんだ付けフラックスとはんだ合金とを含
んだはんだペースト、［６］はんだ合金がＰｂを含まな
いことを特徴とする［５］に記載のはんだペースト、
［７］はんだ合金がＺｎを含むことを特徴とする［５］
または［６］に記載のはんだペースト、［８］［１］〜
［４］のいずれか１項に記載のはんだ付けフラックスと
はんだ合金とを含んだ糸はんだ、［９］はんだ合金がＰ
ｂを含まないことを特徴とする［８］に記載の糸はん
だ、［１０］はんだ合金がＺｎを含むことを特徴とする
［８］または［９］に記載の糸はんだ、［１１］［１］
〜［４］のいずれか１項に記載のはんだ付けフラックス
を用いたフロー用フラックス、［１２］［６］〜［７］
のいずれか１項に記載のはんだペーストを用いて作製し
た回路板及び電子部品の接合物、［１３］［８］〜［１
０］のいずれか１項に記載の糸はんだを用いて作製した
回路板及び電子部品の接合物、［１４］［１１］に記載
のフロー用フラックスを用いて作製した回路板及び電子
部品の接合物、を提供する。

【００１４】

【発明の実施の形態】はんだ付けフラックスは、原料と
して樹脂、有機酸成分、有機ハロゲン化合物、溶剤、チ
クソトロピック剤等を配合したものである。本発明にお
いては、大気中からフラックス中に侵入した酸素、活性
酸素またはＯＨラジカル等が、フラックス成分の酸化過
程に関与してはんだペーストや糸はんだの保存安定性の
低下を招くものと考え、さらには前記はんだペーストや
糸はんだ中のフラックス成分に保存安定上好ましくない
化学種を産出してしまうものと考え、完成に至った。

【００１５】本発明では、前記保存安定性に関与する化
学種を電気化学的に検知して、その存在量を適正化する
ことにより、はんだ付け性に優れた、はんだ付けフラッ
クス、はんだペースト、糸はんだ、フロー用フラック
ス、及びこれを用いて作製した回路板及び電子部品の接
合物を提供する。

【００１６】一般に、はんだペースト等の安定化にはフ
ラックス中に安定化剤（以下調整剤という。）を添加す
ることにより行うことができる。そして、その調整剤と
して、例えばＬ−アスコルビン酸及びその誘導体、コハ
ク酸及びその誘導体、リンゴ酸及びその誘導体、尿酸お
よびその誘導体、グルタチオン及びその誘導体、フェノ
ール系化合物として、カテコール、２，６−ジ−ｔ−ブ
チル−ｐ−クレゾール、ブチルヒドロキシアニソール、
２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチル
フェノール）、トコフェロール及びその誘導体、りん系
化合物として、トリフェニルフォスファイト、トリオク
タデシルフォスファイト、トリデシルフォスファイト、
硫黄系化合物としては、ジラウリル−３，３’−チオジ
プロピオネート、ジステアリル−３，３’−チオジプロ
ピオネート、ジミリスチル−３，３’−チオジプロピオ
ネート等を挙げることができる。これらの調整剤は、単
独であってもまたは混合して使用してもよく、また添加
量ははんだ特性やフラックス性能を損なわなければよ
く、限定されない。

【００１７】フラックスの安定性評価には電気化学的な
サイクリックボルタンメトリー法（略してＣＶ法ともい
う。）が好適に用いられる。

【００１８】前項１に記載の実施形態では、はんだペー
ストや糸はんだ中から分離したフラックスまたははんだ
付けフラックス、フロー用フラックス等のフラックス
を、ＣＶ法に適する電解液に溶解させて電気化学的に評
価される。

【００１９】すなわち、本発明では、はんだ付けフラッ
クスに関し、フラックスを含む電解液に対し、白金作用
極、リチウム対極及びリチウム参照極とするサイクリッ
クボルタンメトリーで測定した際、検出される酸化波の
アノードピーク電位が３．０〜４．１Ｖの範囲にあるこ
とを特徴とするはんだ付けフラックスが提供される。こ
こで、はんだ付けフラックスとは、はんだペースト、糸
はんだ、フロー用フラックス内から分離されたフラック
スを意味する。

【００２０】前記ＣＶ法においては、白金作用極、リチ
ウム対極とリチウム参照極とを浸し、電極間距離１０ｍ
ｍ、掃引速度０．００５Ｖ／秒、２５℃で電圧・電流特
性を測定する。前項１記載のアノードピーク電位は３．
０〜４．１Ｖの範囲、より好ましくは３．３〜３．８Ｖ
の範囲に現れる。

【００２１】前項２に記載の実施形態では、フラックス
を含む電解液のフラックス濃度は、５ｇ／ｌ（電解液）
として電気化学的評価を行う。そして、掃引速度が０．
００５Ｖ／秒で検出される３．０〜４．１Ｖの電位範囲
の対応するアノードピーク電流が２０μＡ／ｃｍ²以
上、好ましくは５０μＡ／ｃｍ²以上である前項１に記
載のはんだ付けフラックスを提供する。

【００２２】また、前項３に記載の実施形態では、フラ
ックスを含む電解液に対し、３．８Ｖで検出されるアノ
ード電流は、２０μＡ／ｃｍ²以上、好ましくは５０μ
Ａ／ｃｍ²以上の特性を有することを特徴とするはんだ
付けフラックスを提供する。

【００２３】前項４に記載の実施形態では、フラックス
濃度を５ｇ／ｌ（電解液）に調製した電解液に対し、Ｃ
Ｖ法により掃引速度０．００５Ｖ／秒の条件下で測定し
た際に検出される３．０〜４．１Ｖの電位範囲のカソー
ド電流が５μＡ／ｃｍ²以下である特性を有するはんだ
付けフラックスを提供する。カソード電流が５μＡ／ｃ
ｍ²以下ということは、カソード電流がほとんど流れな
いことを意味し、空気中から侵入した酸素とフラックス
とが反応して形成した酸化体が、可逆反応によってはん
だ金属の酸化反応を引き起こすことが少ないことを意味
する。この特性を有するフラックスでは、ＣＶ測定で得
られる酸化波のアノードピーク電位の近傍に、アノード
ピーク電流に対応するカソードピーク電流が５μＡ／ｃ
ｍ²以下とほとんど現れない。

【００２４】フラックス中に存在する化学種の酸化電位
の測定は、原則として室温２５℃においてフラックスを
所定量含ませた電解液に対し、白金作用極、リチウム対
極とリチウム参照極を浸漬することによって行われる。
例えば、電解質として（ｎ−Ｂｕ）₄ＮＢＦ₄、（ｎ−Ｂ
ｕ）₄ＮＣｌＯ₄、（Ｃ₂Ｈ₅）₄ＮＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄、
溶剤には、フラックス内の全ての成分を溶解でき、酸化
還元作用を有さない溶剤が使用できるが、例えば、アセ
トニトリル、ベンゾニトリル、ジメトキシエタン、プロ
ピレンカーボネート、二塩化メタン、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。電解質の
濃度は０．１〜２Ｍ程度が好ましい。

【００２５】本発明のはんだペーストに使用するはんだ
合金の金属組成としては、例えばＳｎ−Ｐｂ系、Ｓｎ−
Ｐｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ
−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｄ系等が挙げられる。また最
近のＰｂ排除の観点からＰｂを含まないＳｎ−Ｉｎ系、
Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚ
ｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓ
ｎ−Ａｕ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｇｅ
系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｓｂ−Ａｇ系、
Ｓｎ−Ａｇ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｂｉ
−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃ
ｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ−
Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ
系等が挙げられる。

【００２６】上記の具体例としては、Ｓｎが６３ｗｔ
％、Ｐｂが３７ｗｔ％の共晶はんだ（以下６３Ｓｎ／３
７Ｐｂと表す。）を中心として、６２Ｓｎ／３６Ｐｂ／
２Ａｇ、６２．６Ｓｎ／３７Ｐｂ／０．４Ａｇ、６０Ｓ
ｎ／４０Ｐｂ、５０Ｓｎ／５０Ｐｂ、３０Ｓｎ／７０Ｐ
ｂ、２５Ｓｎ／７５Ｐｂ、１０Ｓｎ／８８Ｐｂ／２Ａ
ｇ、４６Ｓｎ／８Ｂｉ／４６Ｐｂ、５７Ｓｎ／３Ｂｉ／
４０Ｐｂ、４２Ｓｎ／４２Ｐｂ／１４Ｂｉ／２Ａｇ、４
５Ｓｎ／４０Ｐｂ／１５Ｂｉ、５０Ｓｎ／３２Ｐｂ／１
８Ｃｄ、４８Ｓｎ／５２Ｉｎ、４３Ｓｎ／５７Ｂｉ、９
７Ｉｎ／３Ａｇ、５８Ｓｎ／４２Ｉｎ、９５Ｉｎ／５Ｂ
ｉ、６０Ｓｎ／４０Ｂｉ、９１Ｓｎ／９Ｚｎ、９６．５
Ｓｎ／３．５Ａｇ、９９．３Ｓｎ／０．７Ｃｕ、９５Ｓ
ｎ／５Ｓｂ、２０Ｓｎ／８０Ａｕ、９０Ｓｎ／１０Ａ
ｇ、Ｓｎ９０／Ｂｉ７．５／Ａｇ２／Ｃｕ０．５、９７
Ｓｎ／３Ｃｕ、９９Ｓｎ／１Ｇｅ、９２Ｓｎ／７．５Ｂ
ｉ／０．５Ｃｕ、９７Ｓｎ／２Ｃｕ／０．８Ｓｂ／０．
２Ａｇ、９５．５Ｓｎ／３．５Ａｇ／１Ｚｎ、９５．５
Ｓｎ／４Ｃｕ／０．５Ａｇ、５２Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓ
ｂ、５１Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ／１Ｚｎ、８５Ｓｎ／
１０Ｂｉ／５Ｓｂ、８４Ｓｎ／１０Ｂｉ／５Ｓｂ／１Ｚ
ｎ、８８．２Ｓｎ／１０Ｂｉ／０．８Ｃｕ／１Ｚｎ、８
９Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ、８８Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ／
１Ｚｎ、９８Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ、９７Ｓｎ／１Ａｇ
／１Ｓｂ／１Ｚｎ、９１．２Ｓｎ／２Ａｇ／０．８Ｃｕ
／６Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚ
ｎ／６Ｂｉ、８９．１Ｓｎ／２Ａｇ／０．９Ｃｕ／８Ｚ
ｎ等が挙げられる。また、はんだ粉末の場合、異なる組
成のはんだ粉末を２種類以上混合したものでもよい。中
でも、本発明のはんだ付けフラックスの効果が明瞭に発
現されるのは、Ｐｂを含まない、ＳｎおよびＺｎから選
ばれた合金組成である。

【００２７】また、本発明のフラックスは、はんだペ−
ストの他、糸はんだのヤニ、フロー用フラックスにも好
適である。糸はんだ用ヤニとして使用する場合、溶剤、
チクソトロピック剤を使用せずに溶剤以外の材料をロジ
ンの軟化点以上で調合し、常温で固化し糸はんだとすれ
ばよい。また、フロー用液状フラックスとして使用する
場合には、溶剤にイソプロピルアルコール等を使用して
４０〜７０％に希釈すればよい。

【００２８】本発明のフラックスを用いているはんだペ
−ストや糸はんだ等は、例えば、プリント配線板と電子
部品を接合して接合物を製造する際に好適に使用され
る。本発明のフラックス、はんだペーストおよび糸はん
だ等の使用方法、並びに電子部品接合物の製造方法は、
例えばはんだペーストの場合、はんだ付けを所望する部
分に、印刷法等ではんだペーストを塗布し、電子部品を
載置し、その後加熱してはんだ粒子を溶融し凝固させる
ことにより電子部品を基板に接合する。糸はんだの場合
は、こて先温度をプリント配線板の場合２８０〜３４０
℃、端子配線の場合３２０℃〜３７０℃程度に設定した
はんだこてで手付けする。フロー用のフラックスとして
用いる場合は、予め配線板に部品を取り付けた後にフラ
ックスを塗布し、予熱してから溶融はんだ浴に浸漬し接
合する。

【００２９】

【実施例】以下実施例をもって本発明の詳細についてさ
らに具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されな
い。

【００３０】（実施例１〜６、比較例１）樹脂成分とし
て重合ロジン１５ｗｔ％、不均化ロジン２５ｗｔ％、チ
クソトロピック剤として水添ヒマシ油６ｗｔ％、有機酸
エステルとして酢酸−ｔ−ブチル、エステル分解触媒と
してシクロヘキシルアミン臭化水素酸塩臭化水素酸塩を
０．０８ｗｔ％と有機ハロゲン化合物として、テトラブ
ロモステアリン酸３．５ｗｔ％を含むフラックスに、調
整剤として、実施例１では、トコフェロールを１．２ｗ
ｔ％、実施例２では、Ｌ−アスコルビル−２，６−ジパ
ルミチン酸１．２ｗｔ％、実施例３では、Ｌ−アスコル
ビル−６パルミチン酸１．２ｗｔ％、実施例４では、リ
ンゴ酸を０．６ｗｔ％、実施例５では、コハク酸を０．
６ｗｔ％、実施例６では、トコフェロールを１．２ｗｔ
％とＬ−アスコルビル−２，６−ジパルミチン酸を１．
２ｗｔ％、比較例１では、調整剤を添加しなかった。

【００３１】これに、さらにｐＨ調整剤としてトリエチ
ルアミン２ｗｔ％、防錆剤としてトリルトリアゾールを
１ｗｔ％加え、溶剤としてプロピレングリコールモノフ
ェニルエーテルを加えて１００ｗｔ％とする、非水溶性
はんだペ−スト用フラックスを調製した。

【００３２】次に，前記各種フラックスを、酸素及び水
分が除去されたグロ−ブボックス中に移し０．５ＭのＬ
ｉＢＦ₄／ジメトキシエタン溶液を調製し、これに各種
フラックスを５ｇ／ｌ（電解液）となるように希釈しサ
ンプルとした。参照極にはリチウム金属片（表面積約１
ｃｍ²）、対極にはリチウム金属片（表面積約５ｃｍ²）
を用いた。作用極には白金板（表面積約１ｃｍ²）を用
いた。まず作用極の参照極に対する開回路電位を測定し
た。次に外部電源を接続し、開回路電位から＋側に作用
電極の電位を０．００５Ｖ／秒でスイープさせ酸化電位
を測定し、＋３．８Ｖでの酸化電流を測定した。＋４．
１Ｖまでアノード分極させた後、反対方向に０．００５
Ｖ／秒でスイープさせ還元電流を測定した。

【００３３】実施例および比較例で作製したフラックス
を１０ｗｔ％、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６ＢｉのＰｂフリー
はんだ粉末を９０ｗｔ％で配合混練し、はんだペ−スト
を作製した。評価は電子部品の表面実装を用いて行っ
た。実施例１〜６、比較例１の組成のはんだペーストを
それぞれ１枚の回路板に印刷し、ＬＳＩ、チップ抵抗、
チップコンデンサをはんだペースト上に載置した後、リ
フロー熱源により加熱してはんだ付けした。リフロー熱
源には熱風炉を用いた。

【００３４】リフロー条件は、プレヒートが温度１３０
℃、プレヒート時間が８０秒、リフローはピーク温度が
２２０℃、２００℃以上のリフロー時間を５０秒とする
大気リフローとした。

【００３５】作製したプリント配線板および用いたはん
だペーストについて評価を実施した。はんだペーストの
保存安定性については、フラックスの分解量とはんだ合
金の酸化の進行量を調べるため、Ｂｒ分解率、水素発生
量によって、はんだ付け性については、はんだペースト
の印刷性、タック力評価、はんだペーストリフロー後の
ボイドの観察、はんだボールの発生状況、濡れ広がり性
評価により行った。各評価方法について以下に示す。ま
た実施例１、比較例１でのＣＶ法による測定結果を図１
に、評価結果を表１に示す。

【００３６】［試験法］ （１）Ｂｒ分解率、水素発生量 はんだペースト製造後、２５℃で７日間保存する加速試
験を行い、有機ハロゲン化合物の分解率と水素発生量を
測定した。有機ハロゲン化合物の分解率は、ペースト１
ｇにクロロホルム５ｍｌを加えて攪拌し、フラックス分
を溶解した後、純水１０ｍｌを加えてハロゲンイオンを
水に抽出し、イオンクロマトグラフで測定した。また水
素発生量は、はんだペースト５０ｇを１００ｍｌの試験
管に入れ、シリコンゴム製栓で密閉した状態で２５℃で
７日間保存した後、ゴム栓を通して気体を採取してガス
クロマトグラフにより気体中の水素濃度を測定した。

【００３７】（２）ボイドの観察 ６０ｍｍ平方の銅板に厚さ１５０ミクロンのメタルマス
クを用いて、直径６ｍｍ×６個のパターンを印刷後、大
気雰囲気下でリフローし、次いでカッターではんだと共
に銅板を切断した後、該はんだ部分を顕微鏡により観察
し、ボイドの発生状況を観察した。６個のパターンにつ
いて大きさが１０μｍ以上のボイドを計測し、１個のパ
ターン当たりの平均個数が２個以上であった場合を不合
格とした。

【００３８】（３）印刷性 ＪＩＳ Ｚ−３２８４の付属書５のＭ３（パターン形
状：孔幅０．２５ｍｍ、長さ２．０ｍｍ、ピッチ０．５
０ｍｍ）によって測定した。印刷性の評価は実体顕微鏡
で観察し、１パッドでもかすれやパッド切れが生じた場
合を不合格とした。

【００３９】（４）タック力 マルコム式タック力試験機を用いて測定した。メタルマ
スクを用いて、ガラス板上にはんだペーストを印刷し、
直径６．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの円状のパターンを５
個形成した。このパターンを２５℃、湿度５０％の条件
下で３時間放置後、測定プローブを１個のパターンに合
わせて２ｍｍ／ｓの速度で５０ｇまで加圧し、加圧後
０．２秒以内に１０ｍｍ／ｓの速度で引き上げ、引きは
がすのに必要な荷重を測定した。この方法で５回測定し
た荷重が平均で１００ｇ以上の場合を合格とした。

【００４０】（５）はんだボール ＪＩＳ Ｚ−３２８４により測定を行った。アルミナ試
験板にメタルマスクを用いて、はんだペーストを印刷
し、直径６．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの円状のパターン
を４個形成した。この試験板を１５０℃で１分間乾燥
後、２３５℃に加熱してはんだを溶解し、溶解後５秒以
内に基板を水平にして取り出した。基板上のはんだが固
まるまで、水平に放置し、その後２０倍の拡大鏡ではん
だの外観を、５０倍の拡大鏡で周囲のはんだ粒子の発生
状況を調べた。はんだボールの発生状況がＪＩＳの判定
基準で３以上を不合格とした。

【００４１】（６）濡れ広がり性 ＪＩＳ Ｚ−３２８４により測定を行った。銅と黄銅の
試験板にメタルマスクを用いて、はんだペーストを印刷
し、直径６．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの円状のパターン
を４個形成した。この試験板を１５０℃で１分間乾燥
後、２３５℃に加熱してはんだを溶解し、溶解後５秒以
内に基板を水平にして取り出した。基板上のはんだが固
まるまで、水平に放置し、その後濡れ広がりの度合いを
調べた。濡れ広がりがＪＩＳの判定基準で３以上を不合
格とした。

【００４２】

【表１】

【００４３】実施例１〜６において、本発明に示した酸
化電位となるよう調整剤の配合量を設定したところ、水
素発生を４％以下に抑制でき、またボイドの発生を更に
大幅に防止できた。

【００４４】更に、同様に９１Ｓｎ／９Ｚｎ、６３Ｓｎ
／３７Ｐｂはんだ粉末を使用して同様の実験を行った
が、全く同様の結果が得られた。

【００４５】また実施例１〜６のリフロー後のはんだ合
金の組織と従来のＳｎ−Ｐｂ系はんだペーストのはんだ
合金組織とを比較したところ、Ｓｎ−Ｐｂ系の場合、高
温環境下での結晶の粗大化が著しいのに対し、本発明の
フラックスを用いたＳｎ−Ｚｎ系合金では粗大化の傾向
が小さく、これによりはんだの機械的物性が向上しこれ
を用いた実装配線板の寿命特性の向上が確認された。

【００４６】

【発明の効果】本発明のはんだ付けフラックスを用いる
ことにより、はんだペースト、糸はんだ、フロー用フラ
ックスにおいて極めて優れた保存安定性やはんだ付け性
が得られた。特に本発明は、従来より保存安定性が悪い
とされたＳｎ−Ｚｎ系Ｐｂフリーはんだペーストにおい
ても、保存安定性を格段に向上させ、また大気リフロ−
においてもその有効性が確認された。

【００４７】また本発明のはんだペースト、糸はんだ、
フロー用フラックスの開発により、実装配線板のファイ
ンピッチ化、部品の多様化に対応した回路板、電子部品
の接合物を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１、比較例１のＣＶ法による測定結果を
示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荘司 孝志 千葉県千葉市緑区大野台１丁目１−１ 昭 和電工株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 5E319 BB05 CD21

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】はんだ付けフラックスにおいて、フラック
   スを含む電解液に対し、白金作用極、リチウム対極及び
   リチウム参照極とするサイクリックボルタンメトリーで
   測定した際、検出される酸化波のアノードピーク電位が
   ３．０〜４．１Ｖの範囲にあることを特徴とするはんだ
   付けフラックス。
2. 【請求項２】前記フラックスを含む電解液のフラックス
   濃度が５ｇ／ｌ（電解液）であり、掃引速度０．００５
   Ｖ／秒で検出される３．０〜４．１Ｖの電位範囲に対応
   するアノードピーク電流が２０μＡ／ｃｍ²以上の特性
   を有することを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け
   フラックス。
3. 【請求項３】３．８Ｖに検出される前記アノード電流
   が、２０μＡ／ｃｍ²以上の特性を有することを特徴と
   する請求項２に記載のはんだ付けフラックス。
4. 【請求項４】はんだ付けフラックスにおいて、フラック
   ス濃度を５ｇ／ｌ（電解液）に調製した電解液に対し、
   白金作用極、リチウム対極及びリチウム参照極とするサ
   イクリックボルタンメトリーで掃引速度０．００５Ｖ／
   秒の条件下で測定した際、検出される３．０〜４．１Ｖ
   の電位範囲のカソード電流が５μＡ／ｃｍ ²以下である
   特性を有することを特徴とするはんだ付けフラックス。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載のはん
   だ付けフラックスとはんだ合金とを含んだはんだペース
   ト。
6. 【請求項６】はんだ合金がＰｂを含まないことを特徴と
   する請求項５に記載のはんだペースト。
7. 【請求項７】はんだ合金がＺｎを含むことを特徴とする
   請求項５または６に記載のはんだペースト。
8. 【請求項８】請求項１〜４のいずれか１項に記載のはん
   だ付けフラックスとはんだ合金とを含んだ糸はんだ。
9. 【請求項９】はんだ合金がＰｂを含まないことを特徴と
   する請求項８に記載の糸はんだ。
10. 【請求項１０】はんだ合金がＺｎを含むことを特徴とす
    る請求項８または９に記載の糸はんだ。
11. 【請求項１１】請求項１〜４のいずれか１項に記載のは
    んだ付けフラックスを用いたフロー用フラックス。
12. 【請求項１２】請求項６〜７のいずれか１項に記載のは
    んだペーストを用いて作製した回路板及び電子部品の接
    合物。
13. 【請求項１３】請求項８〜１０のいずれか１項に記載の
    糸はんだを用いて作製した回路板及び電子部品の接合
    物。
14. 【請求項１４】請求項１１に記載のフロー用フラックス
    を用いて作製した回路板及び電子部品の接合物。