JP2002134886A - ハンダ付けフラックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハンダペースト面の粘着力を向上させ、仮止
めの確実性と部品搭載時の保持作用、粘着性を長時間持
続でき、実装操作の安定性の向上、リフロー持の金属面
への濡れ性、ソルダボールの発生がが改善された信頼性
の高いハンダペーストの提供。 【解決手段】 脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、
テルペン系樹脂、クマロン系樹脂のいずれかでまたはそ
の一部または完全に水素添加した樹脂である炭化水素系
石油樹脂をハンダ付けフラックスに対し配合することを
特徴とするハンダ付けフラックス、該フラックスを用い
たハンダペースト、該ハンダペーストを用いた回路接続
方法及び該回路接続方法により製造した回路板接合物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】回路基板等の製造では、プリ
ント配線基板等にハンダペーストをプリントした後、こ
れに電子部品などを仮止めしてからリフローしてハンダ
付けすることが行われている。本発明は、プリント面に
電子部品仮止め時の保持作用が高く、ハンダ付けにおい
てソルダボールの発生が極めて少ない、接合信頼性に優
れたハンダ付けができ、かつ長時間連続印刷、印刷後放
置しても接合信頼性の低下のないハンダ付けフラックス
及びハンダペースト、並びに該ハンダペーストを用いた
ハンダ付け方法、及び接合物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハンダペーストはエレクトニクス産業に
おいて電子部品をプリント配線基板等に表面実装するた
めに用いられている。そしてこれらの電子部品を実装し
た回路基板は、テレビ、ビデオ、ラジオ、エアコン、Ｄ
ＶＤ、８ｍｍビデオ、携帯用のテープレコーダまたはＭ
Ｄレコーダあるいは洗濯機、電子レンジなどの家電器
具、自動車、電子玩具等、ワープロ、パソコン、電子複
写機等のＯＡ機器、携帯電話その他の電子化装置、機
械、器具などに等に広く用いられており、それらの電子
化率の増大、普及率の増加による電子用機器の需要の急
激な増大に伴い、回路基板の使用量は激増している。

【０００３】この場合、プリント配線基板等へ電子部品
を実装するために使用されるハンダペーストは、目的に
応じて多くの要望事項を克服することが要求される。中
でも基本的なものとしては、ハンダペーストとしての保
存安定性、プリント配線基板への印刷適性、プリント面
への電子部品の載置性（仮止め安定性）、回路、部品、
部品のリードなどの金属表面へのハンダ濡れ性、ハンダ
付け後のフラックス洗浄が不要であること等の性能が要
求される。

【０００４】ハンダペーストに使用するフラックス（本
発明ではハンダペーストからハンダ粉末を除いた成分を
いう。）は、一般にロジンまたは合成樹脂系の樹脂成
分、有機ハロゲン化物および／または有機酸等の活性
剤、溶剤、チクソトロピック剤等からなっており、さら
に金属ハンダの酸化防止、有機ハロゲン化物の分解防止
のための還元剤等が添加されることが多い。最近、電子
製品の小型化、高密度化、高集積化に伴い、部品の小型
化、部品間距離の狭小化、基板回路のファインピッチ
化、部品数増加が進んでいる。例えば０．３ｍｍピッチ
のＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）タイ
プＬＳＩの使用や、さらにはＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚ
ｅ Ｐａｃｋａｇｅ）などが多く用いられており、これ
に伴いハンダペーストにおいても、ファインピッチ化へ
の対応が要求されている。

【０００５】部品の表面実装操作においては、一般にプ
リント配線基板等へハンダペーストの印刷、搭載する電
子部品の仮止め、ハンダリフローの順で行われる。この
ため基板回路のファインピッチ化に伴い、印刷したペー
スト上へ部品を搭載した時の保持力増大の要求が高まっ
ており、また電子部品のサイズの小型化、ハンダ粒子の
微小化に伴い、印刷ハンダペースト表面の乾きが早くな
り、印刷後部品仮止めまでの時間が長いとき、例えば休
憩後の再開あるいは連続印刷等において、乾燥などのた
めハンダペーストの保持力の著しい低下やペーストの劣
化によるリフロー時の極端なソルダボールの増加などが
起こり易く、ハンダ接合の信頼性を低下させる原因が工
程的に数多く含まれるようになってきた。。

【０００６】これらの問題を回避するため、たとえばフ
ラックスの樹脂成分として、ロジン骨格にエチレンオキ
シド類、またはプロピレンオキシド類を付加したロジン
誘導体を配合する方法（特開昭６２−２２４４９１号公
報）が提案されている。しかしながらこの方法では、ロ
ジンにエチレンオキシド類またはプロピレンオキシド類
を反応させるため、樹脂成分の軟化点や溶剤に対する溶
解度が変わってくるため扱い難くなるだけでなく、ハン
ダ付けフラックスに吸湿性を与えるので水分に敏感なＳ
ｎ−Ｚｎ系ハンダにおいては特に好ましくない。

【０００７】また最近は環境問題から、鉛を含まないＰ
ｂフリーハンダペーストやＰｂフリーハンダ用のフラッ
クスが求められており、これらに対応すべくハンダ合
金、フラックスやペーストの開発が進められている。し
かしながらハンダ合金の中で特に有望なものとして注目
されているＳｎ−Ｚｎ系のハンダペーストは、ハンダ粉
末中のＺｎ成分が酸化し易いこと、あるいはＺｎとフラ
ックスとの反応により経時的に粘度が上昇する等、通常
のＰｂベースのハンダペーストより保存安定性が悪いこ
とが知られており、特にハンダ粉末中の金属Ｚｎが常温
での貯蔵中においても、フラックス中の有機ハロゲン化
合物の分解を促進しその分解物である臭素等と反応し、
ハンダペーストの保存安定性を悪化させている。

【０００８】さらにリフロー時においてもＺｎの酸化が
進行し易いため、リフロー特性を低下させ、ソルダボー
ルの発生により接合物の信頼性を低下させる。更にフラ
ックス中のハロゲン化合物と、ハンダ粉末中のＺｎが反
応して微量の水素ガスを発生し、この発生した水素ガス
が部品接合後もハンダフィレット内に内蔵されるため、
接合の信頼性に重大な影響をもたらすことも明らかにな
っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みなされたもので、印刷したペースト面の粘着力
を向上させ、電子部品の仮止めの確実性と部品搭載時の
保持作用が高く、その粘着性を長時間にわたり持続でき
実装操作の安定性を向上させるとともに、リフローにお
ける金属面への濡れ性が優れ、ソルダボールの発生が極
めて少ない信頼性の高いハンダペーストを提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すベく鋭意努力し検討した結果、脂肪族系石油
樹脂（Ｃ５留分系）、芳香族系石油樹脂（Ｃ９留分
系）、テルペン系樹脂、クマロン−インデン樹脂などの
炭化水素系石油樹脂、これらの炭化水素系石油樹脂を一
部または完全に水素添加した化合物をハンダ付けフラッ
クスに添加したところ、印刷したペースト面の粘着力を
向上させ、ペーストの乾燥を防止するとともにその粘着
力を長時間にわたり持続させ、部品搭載時の保持作用が
高く、リフローしてもソルダボールの極めて少ない濡れ
性に優れ信頼性の高い、かつハンダ付け後に洗浄不要で
あるハンダペーストを提供できることを見出し、本発明
を完成させた。

【００１１】即ち、本発明は、［１］ 炭化水素系石油
樹脂をハンダ付けフラックスに配合することを特徴とす
るハンダ付けフラックス、［２］ 炭化水素系石油樹脂
をハンダ付けフラックスに対し、１〜２０質量％配合す
ることを特徴とするハンダ付けフラックス、［３］ 炭
化水素系石油樹脂が、脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油
樹脂、テルペン系樹脂、クマロン系樹脂のいずれかであ
る上記［１］または［２］に記載のハンダ付けフラック
ス、［４］ 炭化水素系石油樹脂が、脂肪族系石油樹
脂、芳香族系石油樹脂、テルペン系樹脂、クマロン系樹
脂の内のいずれか１種を、一部または完全に水素添加し
た樹脂である上記［１］〜［３］のいずれかに記載のハ
ンダ付けフラックス、［５］ 炭化水素系石油樹脂が、
石油類の熱分解により生成するＣ９留分中の重合性モノ
マーを重合して得られる芳香族系炭化水素樹脂を、一部
または完全に水素添加した脂環族飽和炭化水素樹脂であ
る上記［１］〜［４］のいずれかに記載のハンダ付けフ
ラックス、［６］ 炭化水素系石油樹脂が、石油類の熱
分解により生成するＣ９留分中の重合性モノマーを重合
して得られる芳香族系炭化水素樹脂を、一部または完全
に水素添加した、軟化点が１００℃〜２５０℃の脂環族
飽和炭化水素樹脂である上記［１］ないし［５］のいず
れかに記載のハンダ付けフラックス、

【００１２】［７］ 上記［１］〜［６］の何れかに記
載のハンダ付けフラックスとハンダ粉末とからなるハン
ダペースト、［８］ ハンダ粉末が、ＳｎおよびＺｎ、
又はＺｎ，ＳｎおよびＡｇの元素を含有するハンダ粉末
である上記［７］に記載のハンダペースト、

【００１３】［９］ 上記［７］または［８］に記載の
ハンダペーストを基板上に塗布し、ついで電子部品を仮
止めする工程と、該電子部品を載置した基板のハンダペ
ーストをリフローする工程とを含むことを特徴とする回
路板のハンダ付け方法、［１０］ 電子部品を載置した
基板をリフローする際に、あらかじめ１３０〜１５０
℃、６０〜１２０秒間プレヒートする上記［９］に記載
の回路板のハンダ付け方法、および［１１］ 炭化水素
系石油樹脂をハンダ付けフラックスに対し、１〜２０質
量％配合したハンダ付けフラックスを用いたハンダペー
ストを使用し、上記［９］または［１０］に記載の回路
板のハンダ付け方法により製造した電子部品を載置した
回路板接合物、を開発することにより上記の課題を解決
した。

【００１４】

【発明の実施形態】本発明におけるハンダ付けフラック
スは、ロジンまたは合成樹脂からなる樹脂成分、その粘
着性を改良するための炭化水素系石油樹脂からなる粘着
性付与樹脂成分、活性剤として有機ハロゲン化合物およ
び／または有機酸成分（有機酸成分として有機酸エステ
ルを使用するときはエステル分解触媒を併用）、チクソ
トロピック剤、溶剤、その他必要に応じてｐＨ調整剤、
防錆剤、酸化防止剤等を配合したものである。

【００１５】本発明のハンダペーストに配合されるロジ
ンまたは合成樹脂系の樹脂成分としては、従来フラック
スに配合されている周知の樹脂を用いることができる。
樹脂成分ならば、たとえば天然ロジン、不均化ロジン、
重合ロジン、水添ロジン、変性ロジン、ロジンエステル
などのロジン誘導体が、合成樹脂ならばポリエステル、
ポリウレタン、アクリル系樹脂その他が用いられ、ある
いはそれらの混合物を使用することができる。

【００１６】ハンダペーストに含まれる活性剤は、リフ
ロー時にハンダ金属の表面酸化物を除去し良好な結合を
得るために使われる。このような物質として有機ハロゲ
ン化合物および／または有機酸成分が用いられる。有機
ハロゲン化合物としては、例えばイソプロピルアミン臭
化水素酸塩、ブチルアミン塩化水素酸塩、シクロヘキシ
ルアミン臭化水素酸塩等のハロゲン化水素酸アミン塩、
１，３−ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩等のハロゲ
ン化水素酸塩を挙げることができる。

【００１７】また、１−ブロモ−２−ブタノール、１−
ブロモ−２−プロパノール、３−ブロモ−１−プロパノ
ール、３−ブロモ−１，２−プロパンジオール、１，４
−ジブロモ−２−ブタノール、１，３−ジブロモ−２−
プロパノール、２，３−ジブロモ−１−プロパノール、
１，４−ジブロモ−２，３−ブタンジオール、２，３−
ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、１−ブロモ
−３−メチル−１−ブテン、１，４−ジブロモブテン、
１−ブロモ−１−プロペン、２，３−ジブロモプロペ
ン、ブロモ酢酸エチル、α−ブロモカプリル酸エチル、
α−ブロモプロピオン酸エチル、β−ブロモプロピオン
酸エチル、α−ブロモ−酢酸エチル、２，３−ジブロモ
コハク酸、２−ブロモコハク酸、２，２−ジブロモアジ
ピン酸、２，４−ジブロモアセトフェノン、１，１−ジ
ブロモテトラクロロエタン、１，２−ジブロモ−１−フ
ェニルエタン、１，２−ジブロモスチレン等のブロム化
合物を挙げることができる。

【００１８】それ以外にも４−ステアロイルオキシベン
ジルブロマイド、４−ステアリルオキシベンジルブロマ
イド、４−ステアリルベンジルブロマイド、４−ブロモ
メチルベンジルステアレート、４−ステアロイルアミノ
ベンジルブロマイド、２，４−ビスブロモメチルべンジ
ルステアレート、４−パルミトイルオキシベンジルブロ
マイド、４−ミリストイルオキシベンジルブロマイド、
４−ラウロイルオキシべンジルブロマイド、４−ウンデ
カノイルオキシベンジルブロマイド、９，１０，１２，
１３，１５，１６−ヘキサブロモステアリン酸、９，１
０，１２，１３，１５，１６−へキサブロモステアリン
酸メチルエステル、同エチルエステル、９，１０，１
２，１３−テトラブロモステアリン酸、同メチルエステ
ル、同エチルエステル、９，１０，１２，１３，１５，
１６−へキサブロモステアリルアルコール、９，１０，
１２，１３−テトラブロモステアリルアルコール、１，
２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロドデカン等
の臭化物が挙げられるが、これらの例示に限定されるも
のではない。また臭素の代わりに、塩素、ヨウ素を含む
有機ハロゲン化合物を用いても良い。また上記の有機ハ
ロゲン化合物としては、１種でも良いが２種以上を併用
しても良い。

【００１９】本発明における活性剤としての有機酸成分
としては、従来周知のコハク酸、フタル酸、ステアリン
酸、セバシン酸等の遊離酸が挙げられ、またリフロー温
度に達した時に有機酸を発生する化合物である有機酸誘
導体も同様に使用できる。その例としては、各種脂肪族
カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステル、脂肪
族スルホン酸エステル、芳香族スルホン酸エステル等が
挙げられる。具体的な例としては、パラトルエンスルホ
ン酸−ｎ−プロピル、パラトルエンスルホン酸イソプロ
ピル、パラトルエンスルホン酸イソブチル、パラトルエ
ンスルホン酸−ｎ−ブチル、ベンゼンスルホン酸−ｎ−
プロピル、ベンゼンスルホン酸イソプロピル、ベンゼン
スルホン酸イソブチル、サリチル酸−ｎ−プロピル、サ
リチル酸イソプロピル、サリチル酸イソブチル、サリチ
ル酸−ｎ−ブチル、４−ニトロ安息香酸イソプロピル、
４−ニトロ安息香酸−ｔ−ブチル、メタクリル酸−ｔ−
ブチル、アクリル酸−ｔ−ブチル、マロン酸−ｔ−ブチ
ル、ブロモ酢酸−ｔ−ブチルなどが挙げられる。活性剤
の添加量としてはフラックス全量に対して０．０１〜２
０質量％、好ましくは０．０５〜５質量％の範囲を使用
する。

【００２０】上記の分解性の有機酸エステルは、単独で
はリフロー温度においても分解性が低いため、分解を促
進するためには少量のエステル分解触媒の添加が有効で
ある。エステル分解触媒としては、分解性の有機酸エス
テルがリフロー温度で分解して酸の発生を促進する作用
を有する触媒であればよいが、その中で特に有機塩基の
ハロゲン化水素酸塩が有効である。また印刷性を改善す
るために添加されるチキソトロピック剤としては、微細
なシリカ粒子、カオリン粒子などの無機系のもの、また
は水添ヒマシ油、アマイド化合物などの有機系のものが
使用される。

【００２１】溶剤としては、ハンダペーストとしたとき
に、印刷適性が必要であり、樹脂成分、活性剤、チクソ
トロピック剤などの溶解性が高く、リフロー後に残って
はならず、またハンダペーストとした場合に印刷性がよ
い有機溶剤が必要である。印刷時あるいは印刷後には大
気に開放されるので、吸湿が避けられないため吸湿性が
小さいことが好ましい。溶剤の沸点があまり低いと、溶
剤が蒸発してペーストの粘度が高くなり印刷を困難とし
たり、印刷後には溶剤の蒸発により電子部品等の積載時
の仮止め性を低下させるので作業性が低下する。一方沸
点があまりに高いと、リフローしても溶剤が残留して揮
発せずハンダ表面にベタベタしたフラックス残査が残り
絶縁抵抗などの信頼性の観点からも好ましくない。

【００２２】溶剤としては、従来のフラックスやハンダ
ペーストと同様にアルコール類、エーテル類、エステル
類、グリコールの中級または高級アルコール、芳香族系
の溶剤が一種または混合して用いられる。例えばベンジ
ルアルコール、ブタノール、エチルセロソルブ、ブチル
セロソルブ、ブチルカルビトール、ジエチレングリコー
ルモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールヘキシ
ルエーテル、プロピ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ヘキシルエーテル、ジエ
チレングリコールーモノ２エチルヘキシルエーテル、ジ
オクチルフタレート、キシレン、または混合溶媒が用い
られる。

【００２３】また、ハンダ粉末とフラックス成分との反
応を抑制し安定性を高めるためには、ハンダペーストの
ｐＨも所定の範囲４〜９、より好ましくは６〜８の範囲
にあることが好ましい。この場合、ｐＨ調整剤として
は、アルカノールアミン類、脂肪族第１〜第３アミン
類、脂肪族不飽和アミン類、脂環式アミン類、芳香族ア
ミン類などのアミン化合物を用いることができる。

【００２４】これらアミン化合物の具体的な化合物とし
ては、エタノールアミン、ブチルアミン、アミノプロパ
ノール、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキ
シエチレンラウレルアミン、ポリオキシエチレンステア
リルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、メト
キシプロピルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、
ジブチルアミノプロピルアミン、エチルへキシルアミ
ン、エトキシプロピルアミン、エチルへキシルオキシプ
ロピルアミン、ビスプロピルアミン、イソプロピルアミ
ン、ジイソプロピルアミンなどを挙げることができる。

【００２５】アミン化合物の使用量は、ハンダペースト
のフラックスの全量に対し、０．０５〜２０質量％とす
ることが好ましい。０．０５質量％未満ではｐＨ調整剤
としての効果が十分でなく、２０質量％を超えると一般
にｐＨが９を超え、アルカリ側に移行しハンダペースト
が吸湿しやすくなる。更に回路の銅を防錆するためフラ
ックス中に、アゾール類、例えばベンゾトリアゾール、
ベンズイミダゾール、トリルトリアゾールなどを添加し
ても良い。防錆剤の添加量は、フラックス全量に対して
０．０５〜２０質量％が好ましい。

【００２６】還元剤としては、通常合成樹脂などの酸化
剤として使用されている溶剤に溶解可能なフェノール系
化合物、リン酸系化合物、硫黄系化合物、トコフェロー
ル及びその誘導体またはアスコルビン酸及びその誘導体
などが挙げられる。該還元剤は単独であってもまたは混
合して使用してもよい。配合量としてはフラックス全量
に対し、０．００５〜２０質量％、好ましくは０．０１
〜１０質量％である。還元剤の作用機構は十分に解明で
きていないが、おそらくはこれらの還元剤がハンダペー
スト中の酸素あるいはこれに接する空気中の酸素に働
き、酸化され易いハンダ金属の酸化を抑制することによ
ると思われる。またこれら還元剤はハロゲン含有成分か
ら遊離してくるハロゲンのアクセプターとして働くの
で、遊離したハロゲンがハンダ金属、特にハンダ金属中
のＺｎと反応するのを効果的に防止しているためと考え
られる。

【００２７】本発明で使用する炭化水素系石油樹脂と
は、石油類の熱分解により生成する分解油成分をイオン
重合して得られる熱可塑性樹脂であり、脂肪族系石油樹
脂（Ｃ５留分系）、芳香族系石油樹脂（Ｃ９留分系）、
テルペン系樹脂、クマロン−インデン樹脂およびこれら
の炭化水素系石油樹脂を一部または完全に水素添加した
樹脂類を粘着付与剤として添加する。該粘着付与剤の作
用機構は明らかではないが次のように推察する。すなわ
ち通常フラックスにはロジンが含まれている。ロジンは
アビエチエン酸を多く含む物質（混合物）であり、脂環
式炭化水素グループとカルボキシル基からなっており、
カルボキシル基が相互に結合した糊の役目をし、脂環式
炭化水素グループがバネのように作用し粘着付与剤とし
て働いていると考えられる。

【００２８】該炭化水素系石油樹脂（粘着付与剤）は、
ロジンとの相溶性が良好なため、該粘着付与剤とロジン
の脂環式炭化水素グループがあたかもつながったように
作用し、バネの力が強くなることでさらに粘着力が付与
でき、電子部品の仮止め性と接着性能のバランスが向上
している。本発明のフラックスは、初期の粘着力が向上
したため、印刷したペースト上へ部品を接着（仮止め）
するに必要な接着力以下になるまでの時間が長くなり、
また該粘着付与剤は溶剤等の揮発成分とも相互に作用し
あって、ペーストの乾きを抑えることもでき、ペースト
の接着力の持続性を相乗的に改善できるので長時間連続
して使用できる。

【００２９】炭化水素系石油樹脂は、ナフサなどの熱分
解により生成するＣ４〜Ｃ５留分およびＣ９〜Ｃ１１留
分をフリーデルクラフツ触媒などにより重合して樹脂と
するか、さらにはそれら得られた樹脂をさらに水添する
事によって得られる樹脂類である。原料留分の種類によ
って、純モノマー系樹脂、脂肪族系石油樹脂、芳香族系
石油樹脂、水添石油樹脂等に分類されている。

【００３０】なお芳香族系石油樹脂とは、ナフサのクラ
ッキングにより得たＣ９留分（たとえば、スチレン、ビ
ニルトルエン、α―メチルスチレン、インデン等）をカ
チオン重合して得られる石油樹脂をいう。脂肪族系石油
樹脂とは、ナフサのクラッキングにより得たＣ４〜Ｃ５
留分（たとえば、ペンテン、メチルブテン、ビベレリ
ン、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン等）を
カチオン重合して得られる石油樹脂をいう。スチレン系
重合体とは、スチレン、ビニルトルエン、α―メチルス
チレン等のビュアモノマーをカチオン重合して得られる
いわゆるビュアモノマー樹脂をいう。

【００３１】テルペン系樹脂とは、α−ピネン、β−ピ
ネン、ジペンテン、リモネン等のテルペン類を重合させ
た樹脂をいう。クマロン−インデン樹脂とは、一般にコ
ークス炉ガス中の軽質留分であるソルベントナフサ（沸
点１５０〜２００℃）を原料油として、これに含まれる
クマノン、インデン、スチレン等を共重合させて得られ
る熱可塑性樹脂であり、インデン、メチルインデン等の
インデン類を構成モノマーとして５０質量％以上、好ま
しくはかかるインデン類とクマロン、メチルクマロン等
のクマロン類を構成モノマーとして６０質量％以上含有
するものをいう。また、必要によりスチレン、メチルス
チレン等のフェノール類等により変性または重合度を調
整したものでもよい。

【００３２】本発明においては特に芳香族系石油樹脂を
部分的または完全に水素添加した軟化点７０〜１４０℃
の水添芳香族系石油樹脂が特に好ましい。この場合樹脂
中の脂環炭化水素が分子構造的にロジンに近く、そのた
めか相互作用がおおきい。また軟化点７０〜１４０℃は
ロジンのそれとほぼ同等である。そのため、リフロー時
に粘度変化に追随し易く、加温時も相互作用が大きくソ
ルダボールを抑制する効果が大きい。

【００３３】脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、テ
ルペン系樹脂、クマロンーインデン樹脂またはこれらの
炭化水素系石油樹脂を一部または完全に水素添加した炭
化水素系石油樹脂（粘着付与剤）は、フラックスの１〜
２０％、好ましくは２〜１０％添加するとよい。この炭
化水素系石油樹脂の添加は、少量の添加であっても意外
なことにハンダ濡れ性が改善されるが、あまり添加量が
少なすぎると粘着付与剤としての電子部品仮止め時の保
持力やソルダボールの防止の効果を発揮しない。必要以
上多量添加しても粘着付与剤としての効果が飽和してコ
ストアップを招くだけである。

【００３４】本発明のハンダペーストに用いられるフラ
ックスは、フラックス全量に対し、２０〜６０質量％、
好ましくは２０〜３０質量％の樹脂成分、１〜２０質量
％の粘着性付与樹脂成分、０．０４〜２０質量％、好ま
しくは１〜１５質量％、好ましくは３〜１０質量％のチ
クソトロピック剤、０．００５〜２０質量％好ましくは
０．０１〜１０質量％の還元剤、０．０１〜２０質量
％、好ましくは０．１〜１０質量％の有機酸成分、０．
０２〜２０質量％、好ましくは０．１〜１０質量％の有
機ハロゲン化合物、残部として溶剤その他を用いる。

【００３５】このフラックスをハンダペーストとするに
は、ハンダペースト全量に対しこのフラックスを１４〜
８質量％と、ハンダ粉末８６〜９２質量％とを混練して
本発明のハンダペーストとする。混練はプラネタリーミ
キサー等公知の装置を用いて行われる。

【００３６】本発明のハンダペーストに使用するハンダ
粉末の合金組成としては、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、Ｓ
ｎ−Ｂｉ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ
系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ
−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−Ｓ
ｂ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ−
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。

【００３７】上記の具体例としては、Ｓｎが６３質量
％、Ｐｂが３７質量％の共晶ハンダ（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、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ、
９９．３Ｓｎ／０．７Ｃｕ、９５Ｓｎ／５Ｓｂ、２０Ｓ
ｎ／８０Ａｕ、９０Ｓｎ／１０Ａｇ、９０Ｓｎ／７．５
Ｂｉ／２Ａｇ／０．５Ｃｕ、９７Ｓｎ／３Ｃｕ、９９Ｓ
ｎ／１Ｇｅ、９２Ｓｎ／７．５Ｂｉ／０．５Ｃｕ、９７
Ｓｎ／２Ｃｕ／０．８Ｓｂ／０．２Ａｇ、９５．５Ｓｎ
／４Ｃｕ／０．５Ａｇ、５２Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ、
８５Ｓｎ／１０Ｂｉ／５Ｓｂ、８９Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓ
ｂ、９８Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ、およびＳｎ−Ｚｎ系合
金が挙げられる。

【００３８】特にＰＢフリーのＳｎ−Ｚｎ系合金であ
る、９１Ｓｎ／９Ｚｎ、９５．５Ｓｎ／３．５Ａｇ／１
Ｚｎ、５１Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ／１Ｚｎ、８４Ｓｎ
／１０Ｂｉ／５Ｓｂ／１Ｚｎ、８８．２Ｓｎ／１０Ｂｉ
／０．８Ｃｕ／１Ｚｎ、８８Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ／１
Ｚｎ、９７Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ／１Ｚｎ、９１．２Ｓ
ｎ／２Ａｇ／０．８Ｃｕ／６Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／
３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉ、８９．１Ｓｎ／２
Ａｇ／０．９Ｃｕ／８ＺｎなどのＳｎ−Ｚｎ系の合金が
好ましい。また本発明のハンダ粉末として、異なる組成
のハンダ粉末を２種類以上混合したものでもよい。

【００３９】上記のハンダ粉末の中でもＰｂフリーハン
ダ、特に好ましくはＳｎおよびＺｎ、又はＳｎ、Ｚｎお
よびＡｇ元素を含有するハンダから選ばれた合金組成を
用いて本発明のハンダペーストを作製した場合、Ｓｎ−
Ｐｂ系のハンダと同等レベルまでリフロー温度が下げら
れるため、実装部品の長寿命化がはかられ、また部品の
多様化にも対応できる。

【００４０】なお、本発明のハンダ付けフラックスはフ
ロー用の液状フラックスや、糸ハンダのヤニにも適用で
きる。液状フラックスで使用する場合は溶剤にイソプロ
ピルアルコール等を使用して４０〜７０質量％程度に希
釈すればよく、また糸ハンダ用ヤニに使用する場合、溶
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、常温で固化し糸ハンダとすればよい。

【００４１】本発明のフラックスおよびハンダペースト
は、基板、例えば、プリント配線板にハンダペーストを
印刷し、これに電子部品を仮止めし、リフローして回路
板を製造する際に好適に使用される。本発明のフラック
ス及びハンダペーストの使用方法、並びに電子部品接合
物の製造方法では、例えば、ハンダ付けを所望する部分
に、印刷法等でハンダペーストを塗布し、電子部品を載
置、仮止めし、その後加熱してハンダ粒子を溶融し凝固
させることにより電子部品を基板に接合することができ
る。

【００４２】基板と電子部品の接合方法（実装方法）と
しては、例えば表面実装技術（ＳＭＴ）があげられる。
この実装方法は、まずハンダペーストを印刷法により基
板、例えば配線板上の所望する箇所に塗布する。次い
で、チップ部品やＱＦＰなどの電子部品を該ハンダペー
スト上に載置し、リフロー熱源により一括してハンダ付
けをおこなう。リフロー熱源には、熱風炉、赤外線炉、
蒸気凝縮ハンダ付け装置、光ビームハンダ付け装置等を
使用することができる。

【００４３】本発明のリフローのプロセスはハンダ合金
組成で異なるが、９１Ｓｎ／９Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ
／３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６ＢｉなどのＳｎ−Ｚｎ
系の場合、プレヒートとリフローの２段工程で行うのが
好ましく、それぞれの条件は、プレヒートが温度１３０
〜１８０℃、好ましくは、１３０〜１５０℃、プレヒー
ト時間が６０〜１２０秒、好ましくは、６０〜９０秒、
リフローは温度が２１０〜２３０℃、好ましくは、２１
０〜２２０℃、リフロー時間が３０〜６０秒、好ましく
は、３０〜４０秒である。なお他の合金系におけるリフ
ロー温度は、用いる合金の融点に対し＋２０〜＋５０
℃、好ましくは、合金の融点に対し＋２０〜＋３０℃と
し、他のプレヒート温度、プレヒート時間、リフロー時
間は上記と同様の範囲であればよい。

【００４４】本発明のハンダ付けフラックスを用いるこ
とにより、従来大気中でリフローが難しかった、Ｐｂフ
リーハンダ、特にＳｎ−Ｚｎを含むハンダ合金系でもハ
ンダ付けを実施することが可能となり、また配線板など
の基板へのハンダの濡れ性が向上し、ソルダボールの発
生も少なくなり、リフロー特性の高い処理ができる。

【００４５】その後、基板を冷却し表面実装が完了す
る。この実装方法による電子部品接合物の製造方法にお
いては、プリント配線板等の基板（被接合板）の両面に
接合を行うことも容易にできる。なお、本発明のハンダ
ペーストを使用することができる電子部品としては、例
えば、ＬＳＩ、抵抗器、コンデンサ、トランス、インダ
クタンス、フィルタ、発振子・振動子等があげられる
が、これに限定されるものではない。

【００４６】また本発明は、あらかじめ基板の所定の表
面、例えばプリント基板の回路金属の、所定の表面にの
み化学反応により粘着性皮膜を形成し、これにハンダ粉
末を付着させた後フラックスを塗布し、ハンダの溶融温
度まで加熱してリフローさせ、ハンダバンプを形成した
回路基板（特開平７−７２４４号公報）上に、本発明の
ハンダペーストを用いてＳＭＴ（表面実装技術）で実装
した場合、ハンダ中のボイドが減少する等の優れた接合
物の信頼性が得られる。

【００４７】

【実施例】以下実施例をもって発明の内容をさらに具体
的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。

【００４８】（実施例１〜４、比較例１） ＜フラックス及びハンダペーストの製造＞樹脂成分とし
て重合ロジンと不均化ロジン、チクソトロピック剤とし
て水添ヒマシ油、活性剤としてシクロヘキシルアミン臭
化水素酸塩と有機ハロゲン化合物としてヘキサブロモシ
クロドデカン、有機酸成分としてフタル酸を、また炭化
水素系石油樹脂（粘着付与剤）として水素添加芳香族系
石油樹脂（Ｃ９留分系脂環族飽和炭化水素樹脂）、テル
ペン系樹脂および脂肪族系石油樹脂（Ｃ５留分系石油樹
脂）、更にｐＨ調整剤としてイソプロピルアミン、防錆
剤としてベンゾトリアゾール、溶剤としてジエチレング
リコール・モノ−２−エチルヘキシルエ−テルを加えて
ハンダ付けフラックスを調製した。その配合を表１に示
した。

【００４９】このハンダ付けフラックス１０質量％に８
９Ｓｎ／８Ｚｎ／３ＢｉのＰｂフリーハンダ粉末９０質
量％を添加し、プラネタリーミルで混練し、ハンダペー
ストを製造した。なお比較例のハンダ付けフラックスと
して、炭化水素系石油樹脂（粘着付与剤）を除き、残余
は上記組成と同じ配合組成のフラックスを用いた。

【００５０】［試験法］ ソルダボール試験Ａ：ＪＩＳ Ｚ−３２８４−１９９
４，付属書１１「ソルダーボール試験」により試験を行
った。 粘着性試験；ハンダペーストを印刷し、２５℃、６０％
環境下に２４時間放置した後、ＪＩＳ Ｚ−３２８４に
より試験を行った。 ソルダボール試験Ｂ：ハンダペーストを印刷し、２５
℃、６０％環境下に２４時間放置した後、ソルダーボー
ル試験Ａと同様に試験を行った。 その結果を表１に示した。

【００５１】＜電子部品接合物の製造＞実装方法として
ＳＭＴを用いた。実施例１〜４、比較例１の組成のハン
ダペーストをそれぞれの回路板に印刷し、電子部品のＬ
ＳＩ、チップ抵抗およびチップコンデンサーをハンダペ
ーストに仮止め（載置）した後、リフロー熱源により加
熱してハンダ付けした。リフロー熱源には熱風炉を用い
た。リフロー条件は、プレヒート温度１３０℃、プレヒ
ート時間が８０秒、リフロー温度はピーク温度が２３０
℃、２００℃以上のリフロー時間を５０秒とした。

【００５２】上記の条件で作製したプリント配線板およ
び用いたハンダペーストについて上記の測定方法により
特性を測定した。結果を表１に示す。更に、ハンダ粉末
として９１Ｓｎ／９Ｚｎ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉお
よび９６．５Ｓｎ／３．５ＡｇのＰｂフリーハンダ粉末
を使用して、実施例１〜４と同様の実験を行ったが、全
く同様の結果が得られた。

【００５３】また実施例１〜５のリフロー後のハンダ合
金組織と、従来のＳｎ−Ｐｂ系ハンダペーストのハンダ
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
Ｓｎ−Ｚｎ系合金では粗大化の傾向が小さく、これによ
りハンダ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。

【００５４】

【表１】

【００５５】

【発明の効果】本発明の脂肪族系石油樹脂、芳香族系石
油樹脂、テルペン系樹脂、クマロン系樹脂などの炭化水
素系石油樹脂を一種以上含むことを特徴により、ペース
トの粘着性向上させ、さらにその粘着性を長時間にわた
り持続させ、部品搭載時の保持作用が高く、ソルダボー
ルの極めて少ない 濡れ性に優れ、信頼性の高いハンダ
ペーストができた。また本発明のハンダペーストの開発
により、実装配線板のファインピッチ化、部品の多様化
に対応した信頼性の高い回路板のハンダ付け方法、ハン
ダ付けした接合物を提供することが可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 35/363 Ｂ２３Ｋ 35/363 Ｅ Ｃ０８Ｋ 3/08 Ｃ０８Ｋ 3/08 Ｃ０８Ｌ 45/00 Ｃ０８Ｌ 45/00 57/02 57/02 (72)発明者 渋谷 義則 千葉県千葉市緑区大野台一丁目１番１号 昭和電工株式会社総合研究所内 (72)発明者 西岡 綾子 千葉県千葉市緑区大野台一丁目１番１号 昭和電工株式会社総合研究所内 (72)発明者 荘司 孝志 千葉県千葉市緑区大野台一丁目１番１号 昭和電工株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 4J002 BA001 BA011 BK001 CE001 DA076 DA106 DA116 FD200 5E319 AA03 AC01 BB05 CC36 CC58 CD04 CD15 CD21 CD29 CD31 GG03 GG15

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化水素系石油樹脂をハンダ付けフラッ
   クスに配合することを特徴とするハンダ付けフラック
   ス。
2. 【請求項２】 炭化水素系石油樹脂をハンダ付けフラッ
   クスに対し、１〜２０質量％配合することを特徴とする
   ハンダ付けフラックス。
3. 【請求項３】 炭化水素系石油樹脂が、脂肪族系石油樹
   脂、芳香族系石油樹脂、テルペン系樹脂、クマロン系樹
   脂のいずれかである請求項１または２に記載のハンダ付
   けフラックス。
4. 【請求項４】 炭化水素系石油樹脂が、脂肪族系石油樹
   脂、芳香族系石油樹脂、テルペン系樹脂、クマロン系樹
   脂の内のいずれか１種を、一部または完全に水素添加し
   た樹脂である請求項１〜３のいずれか１項に記載のハン
   ダ付けフラックス。
5. 【請求項５】 炭化水素系石油樹脂が、石油類の熱分解
   により生成するＣ９留分中の重合性モノマーを重合して
   得られる芳香族系炭化水素樹脂を、一部または完全に水
   素添加した脂環族飽和炭化水素樹脂である請求項１〜４
   のいずれか１項に記載のハンダ付けフラックス。
6. 【請求項６】 炭化水素系石油樹脂が、石油類の熱分解
   により生成するＣ９留分中の重合性モノマーを重合して
   得られる芳香族系炭化水素樹脂を、一部または完全に水
   素添加した、軟化点が１００℃〜２５０℃の脂環族飽和
   炭化水素樹脂である請求項１ないし５のいずれか１項に
   記載のハンダ付けフラックス。
7. 【請求項７】 請求項１〜６の何れか１項に記載のハン
   ダ付けフラックスとハンダ粉末を含んだハンダペース
   ト。
8. 【請求項８】 ハンダ粉末が、ＳｎおよびＺｎ、又はＺ
   ｎ，ＳｎおよびＡｇの元素を含有するハンダ粉末である
   請求項７に記載のハンダペースト。
9. 【請求項９】 請求項７または８に記載のハンダペース
   トを基板上に塗布し、ついで電子部品を仮止めする工程
   と、該電子部品を載置した基板のハンダペーストをリフ
   ローする工程とを含むことを特徴とする回路板のハンダ
   付け方法。
10. 【請求項１０】 電子部品を載置した基板をリフローす
    る際に、あらかじめ１３０〜１５０℃、６０〜１２０秒
    間プレヒートする請求項９に記載の回路板のハンダ付け
    方法。
11. 【請求項１１】 炭化水素系石油樹脂をハンダ付けフラ
    ックスに対し、１〜２０質量％配合したハンダ付けフラ
    ックスを用いたハンダペーストを使用し、請求項９また
    は１０に記載の回路板のハンダ付け方法により製造した
    電子部品を載置した回路板接合物。