JP2003264367A

JP2003264367A - リフローはんだ付用ソルダーペースト組成物及び回路基板

Info

Publication number: JP2003264367A
Application number: JP2002064615A
Authority: JP
Inventors: Takao Ono; 隆生大野; Shinichi Akaike; 信一赤池; Takeshi Onoki; 剛小野木; Shuji Ito; 修二伊藤
Original assignee: Tamura Kaken Corp
Current assignee: Tamura Kaken Corp
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】はんだ接合部にボイドが発生し難く、寒暖の差
の激しい雰囲気下においてもフラックスの残さ膜にマイ
クロクラックを生じないソルダーペースト及びそのソル
ダーペーストを用いてリフローはんだ付した回路基板を
提供すること。【解決手段】アクリル系樹脂と共に酸価及び軟化点の両
方において低水準と高水準であって当該両方に一致点の
ない２種類のロジン系樹脂を樹脂成分に用いたフラック
スを含有するソルダーペースト。そのフラックス残さ膜
を有する回路基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業用の利用分野】本発明は、特に、寒暖の差の大き
い過酷な環境下においても高信頼性を長期に亘って要求
される電子機器に用いられる電子部品搭載基板におい
て、回路基板に電子部品をはんだ付する際に用いるソル
ダーペースト及びそのはんだ付後のフラックスの残さ膜
を有する回路基板について、特にリフローはんだ付後の
はんだにボイド（空孔）が生じるのを抑制するようにし
たものに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器には電子部品を搭載した回路基
板が一つの機能を有する回路を構成する部品として用い
られているが、その回路基板として例えば銅張積層基板
に回路配線のパターンを形成したプリント回路基板に電
子部品としてコンデンサや抵抗等を搭載するには、その
回路配線パターンの銅箔ランド、すなわちはんだ付ラン
ドにこれらの部品をはんだ付して接続、固定している。
このようにプリント回路基板に電子部品をはんだ付する
には、プリント回路基板の所定箇所に両端に電極を有す
る、いわゆるチップ部品をはんだ付するはんだ付ランド
を設け、各はんだ付ランドにソルダーペーストを塗布
し、チップ部品をその両端の電極がはんだ付ランドに位
置するように仮留めし、次いで加熱し、ソルダーペース
ト膜のはんだ粉末を溶融してはんだ付するリフローはん
だ付方法が行われている。近年、プリント回路基板にお
ける表面実装は、電子部品を小型化してその実装密度を
高める、いわゆる高密度化の方向にあり、微小で軽量な
例えば１００５チップ（縦１ｍｍ、横０．５ｍｍ）が多
数使用されている。

【０００３】リフローはんだ付方法を用いる場合には、
連続的に搬送されるプリント回路基板に電子部品を自動
的に供給し、その電極あるいはリードをはんだ付ランド
にはんだ付する自動はんだ付が行われており、その前工
程ではんだ付ランドに、ソルダーペーストを印刷するこ
とが行われている。ソルダーペーストとしては、はんだ
粉末とフラックスを含有するペースト状の組成物が用い
られるが、そのフラックスとしては、ロジンあるいはロ
ジン変性樹脂をベースとし、これに少量のアミン塩酸塩
のようなアミンハロゲン塩や有機酸類等の活性剤、硬化
ひまし油等のチクソ剤、さらにその他目的に応じて種々
の材料を溶媒に溶解させたものが一般的に用いられてい
る。一般にロジンやロジン変性樹脂のロジン類は、電気
絶縁性や耐湿性に優れ、高温ではんだ付する場合でもは
んだ付ランドの酸化を防止し、しかも溶融はんだの熱に
より溶融して銅箔面に溶融はんだが接触することを可能
にするなど、はんだ付性能が良く、古くからはんだ付用
フラックスとして用いられてきている。そのため、ソル
ダーペーストのバインダー等の樹脂成分として、ロジン
やロジン変性樹脂のロジン類を用いることが多く、一般
にはんだ粉末とロジン類を用いたフラックスを混合して
ソルダーペーストを製造することが行われている。

【０００４】ところで、ロジン類は硬くて脆い性質があ
るため、直接プリント回路基板のはんだ付ランドに設け
られるソルダーペーストの印刷膜は、リフローはんだ付
方法により加熱することで生じる溶融はんだに対しその
他のロジン類等の成分が分離して流動し、この流動した
ロジン類が溶融はんだが覆う以外のはんだ付ランドにも
残留する。はんだ付後のフラックスの残さ膜（ソルダー
ペーストの印刷膜はリフローはんだ付方法により加熱す
ると、溶融はんだの金属部分と、樹脂分に分かれ、その
はんだ金属膜とその樹脂分による残さ膜からなるはんだ
付膜が構成されるが、その樹脂膜を言う。）は、−３０
℃と、＋８０℃に繰り返し曝す温度サイクル試験を行う
場合のように、寒暖の激しい環境下におかれると、ミク
ロン単位の亀裂を生じる微小な割れである、いわゆるマ
イクロクラックが多数生じるという問題がある。さらに
マイクロクラックが進行し、大きなクラックを発生した
り、上記のフラックスの残さの樹脂膜や上記の溶融はん
だと分離した残さ膜の剥離を引き起こすことにもなる。
このように、マイクロクラックが多数生じると、そのク
ラックを通して水分がプリント回路基板の回路部分に浸
透し、回路を短絡させたり、その回路の金属を腐食した
りする。特に、電子部品の小型化とプリント回路基板に
対するその高密度実装化により回路配線の密度が高くな
っており、はんだ付ランドのピッチも狭くなっている、
いわゆる狭ピッチ（０．３ｍｍより大きくない）のプリ
ント回路基板においてはその問題が生じやすい。そのた
めに、砂漠のように４０℃以上にもなる環境や零下の温
度になる寒冷地の環境にも適用できるように設計されて
いる例えば自動車に搭載される電子機器に用いられるプ
リント回路基板では、はんだ付後のフラックスの残さを
洗浄液（水、有機溶剤、界面活性剤等からなる）で洗浄
し、コンフォーマルコーティング（プリント回路基板、
電子部品の防湿絶縁保護コーティング）を施す等の処理
が行われている。しかし、このような洗浄を行うと、フ
ロンあるいはその他の有機溶剤を多量に使用することに
なり、地球環境保護の点から問題があるのみならず、そ
の洗浄工程を設けることによる生産コストの増大につな
がるという問題もあるので、その洗浄を行わず、プリン
ト回路基板に残留させた状態でも上記のような温度サイ
クル試験に合格できるようなフローはんだ付用のフラッ
クスが開発され、そのフラックスは特開平９−１８６４
４２号公報に開示されている。また、リフローはんだ付
用として上記の問題点を解決できるソルダーペーストに
ついても開発され、そのソルダーペーストは特開２００
１−１５０１８４号公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開２
００１−１５０１８４号公報に開示されているソルダー
ペーストは、樹脂成分としてアクリル系樹脂を用いてい
るので、プリント回路基板のはんだ付ランドにその印刷
膜を用いてリフローはんだ付を行なうと、はんだ付部
（はんだ接合部）のはんだにボイド（空孔）が生じるこ
とを避けることができず、特にＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒ
ｉｄＡｒｒａｙ）部品（リードピッチが１ｍｍ）を実
装するプリント回路基板のように、はんだ付ランド間隔
の短い場合は、はんだ付ランドの面積も小さく、リード
を接合するはんだの量も少ないので、ボイドが発生する
とそれだけはんだ付ランドに対してリードを接合するは
んだの接合力も弱くなり、はんだ付不良を起こすおそれ
がある。また、同公報には、アクリル系樹脂とともにロ
ジン系樹脂を含有させたソルダーペーストについても開
示されているが、上記のはんだ付部のはんだにボイドが
発生するのを抑制する効果については、ロジン系樹脂を
使い分けることによってその顕著な効果が得られること
については示されていない。

【０００６】本発明の第１目的は、はんだ付部のはんだ
におけるボイドの発生やボイドの大きさを抑制すること
ができ、特にプリント回路基板の狭ピッチのはんだ付ラ
ンドに対する接合強度を損なわないリフローはんだ付用
ソルダーペースト及びそのはんだ付後の回路基板を提供
することにある。本発明の第２の目的は、リフローはん
だ付時の流動性が良いとともにはんだ付ランドに対する
濡れ性が良く、サイドボールや微粉ボールが発生し難い
リフローはんだ付用ソルダーペースト及びそのはんだ付
後の回路基板を提供することにある。本発明の第３の目
的は、寒暖の差の大きい環境下においても、ソルダーペ
ーストを用いたリフローはんだ付方法により生じる樹脂
成分の膜又はフラックスの残さ膜にマイクロクラックを
生じない回路基板はんだ付用ソルダーペースト、及びそ
のはんだ付後の樹脂成分の膜又はフラックスの残さ膜を
有する回路基板を提供することにある。本発明の第４の
目的は、寒暖の差の大きい環境下においても、特にはん
だ付ランドの狭ピッチのプリント回路基板の回路の短絡
や腐食を生じさせないような回路基板はんだ付用ソルダ
ーペースト、及びそのはんだ付後の樹脂成分の膜又はフ
ラックスの残さ膜を有する回路基板を提供することにあ
る。本発明の第５の目的は、従来のロジン類を含有する
ソルダーペースト、従来の回路基板とほぼ同様に製造、
使用できるリフローはんだ付用ソルダーペーストおよび
そのはんだ付後の樹脂成分の膜又はフラックスの残さ膜
を有する回路基板を提供することにある。本発明の第６
の目的は、第１〜第５の目的をよりよく達成できる無洗
浄型の樹脂成分の膜又はフラックスの残さ膜を実現でき
るリフローはんだ付用ソルダーペースト、およびそのは
んだ付後の樹脂成分の膜又はフラックスの残さ膜を有す
る回路基板を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）、回路基板に電子部品をはんだ付
する際に用いる、はんだ粉末と樹脂成分を少なくとも含
有するソルダーペーストにおいて、該樹脂成分にアクリ
ル系樹脂と共に酸価及び軟化点の両方において低水準と
高水準であって当該両方に一致点がない２種類のロジン
系樹脂を含有する回路基板のリフローはんだ付用ソルダ
ーペースト組成物を提供するものである。また、本発明
は、（２）、回路基板に電子部品をはんだ付する際に用
いる、はんだ粉末とソルダーペースト用フラックスを少
なくとも含有するソルダーペーストにおいて、該フラッ
クスは樹脂成分と溶剤成分を少なくとも含有し、該樹脂
成分はアクリル系樹脂と共に酸価及び軟化点の両方にお
いて低水準と高水準であって当該両方に一致点がない２
種類のロジン系樹脂を含有する回路基板のリフローはん
だ付用ソルダーペースト組成物、（３）、酸価及び軟化
点の両方において低水準のロジン系樹脂は酸価が１００
〜１７０ｍｇＫＯＨ／ｇ、軟化点が７０〜１００℃であ
り、酸価及び軟化点の両方において高水準のロジン系樹
脂は酸価が１７０ｍｇＫＯＨ／ｇより大きく２５０ｍｇ
ＫＯＨ／ｇ以下であり、軟化点が１００℃より高く１６
０℃以下である上記（１）又は（２）の回路基板のリフ
ローはんだ付用ソルダーペースト組成物、（４）、酸価
及び軟化点の両方において低水準のロジン系樹脂と、酸
価及び軟化点の両方において高水準のロジン系樹脂を質
量比で１：０．５〜０．８の割合で用いる上記（１）な
いし（３）のいずれかの回路基板のリフローはんだ付用
ソルダーペースト組成物、（５）、ソルダーペースト用
フラックスに、アクリル系樹脂３０〜４５％、ロジン系
樹脂１０〜２０％を含み、かつ該ロジン系樹脂の含有量
がアクリル系樹脂の含有量の５０％より多くない上記
（２）ないし（４）のいずれかの回路基板のリフローは
んだ付用ソルダーペースト組成物、（６）、アクリル系
樹脂は分子量が３０００〜６００００、酸価が３０〜５
００、ガラス転移温度が−５０℃〜−３５℃の少なくと
も１つを有する上記（１）ないし（５）のいずれかの回
路基板のリフローはんだ付用ソルダーペースト組成物、
（７）、アクリル系樹脂がアクリル酸、メタアクリル酸
およびアクリル酸エステル、メタアクリル酸エステルの
少なくともいずれか１つを含有するモノマーの共重合体
である上記（１）ないし（６）のいずれかの回路基板の
リフローはんだ付用ソルダーペースト組成物、（８）、
上記（１）ないし（７）のいずれかの回路基板のリフロ
ーはんだ付用ソルダーペーストを用いたリフローはんだ
付方法によるはんだ付後の上記（１）対応の樹脂成分又
は上記（２）対応のフラックスの残さ膜を有する電子部
品実装後の回路基板を提供するものである。

【０００８】次に本発明を詳細に説明する。本発明のソ
ルダーペーストには樹脂成分を含有し、この樹脂成分に
はアクリル系樹脂を含有する。アクリル系樹脂とは、い
わゆるアクリル系モノマーを重合成分に有するポリマー
からなる樹脂である。アクリル系モノマーとしては、酸
性基を有する例えばアクリル酸、メタアクリル酸、エス
テル基を有するアクリル酸エステル、メタアクリル酸エ
ステル等が挙げられ、これらのアクリル系モノマーのみ
を用いたポリマーからなる樹脂でも良い。本発明におい
て、ソルダーペーストに上記アクリル系樹脂を含有する
ソルダーペースト用フラックスを含有することも好まし
く、アクリル系樹脂はソルダーペースト用フラックス中
の樹脂の量、ソルダーペーストの粘度、皮膜強度やソル
ダーペーストのはんだ付後のフラックスの残さ膜として
の酸素の遮断性、その他のアクリル系樹脂を含有しない
ロジン類等を含有するプリント配線板のはんだ付ランド
に対するソルダーペーストの溶融はんだの広がり性（濡
れ性）等を適度にする点で、分子量が３０００〜６００
００（ＧＰＣ法（Ｇｅｌｐｅｒｍｅａｔｉｏｎｃｈ
ｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ法（ゲルパミエーションクロ
マトグラフ法））であることが好ましい。また、アクリ
ル系樹脂のガラス転移温度は、寒暖の差の激しい雰囲気
におかれることによる衝撃である、いわゆる冷熱衝撃に
も耐えることができるリフローはんだ付後の樹脂成分の
膜又はフラックスの残さ膜を得る点で重要である。リフ
ローはんだ付後の樹脂成分の膜又はフラックスの残さ膜
の場合には１０℃以下が好ましく、−５０℃〜−３５℃
が特に好ましい。その下限より低いと、ソルダーペース
トのはんだ付後の樹脂成分の膜又はフラックスの残さ膜
はべとつき易く、上限より高いとこれらの樹脂成分の膜
又はフラックスの残さ膜にクラックが入り易い。このア
クリル系樹脂の重合方法、その重合度の調整による分子
量の調整も既に知られている方法が適用でき、さらにガ
ラス転移点は例えばエステル系モノマーのエステルのア
ルコール成分の鎖の長さ、そのエステル系モノマーの重
合比等により調整することができ、これも既に知られて
いる方法を用いることにより容易に得られる。例えばア
クリル酸の単独重合体のガラス転移温度は１０６℃、エ
チルアクリレートの単独重合体のガラス転移温度は−２
２℃、ブチルアクリレートの単独重合体のガラス転移温
度は−５５℃であるから、これらやその他のガラス転移
温度を有するモノマーの共重合によりアクリル系樹脂の
ガラス転移温度を調整できる。

【０００９】また、本発明において用いられるアクリル
系樹脂成分としては、酸価は３０〜５００が好ましい。
このアクリル系樹脂を含有するソルダーペースト用フラ
ックスを使用したソルダーペーストは、従来のロジン類
を含有するソルダーペーストと同様に製造、使用しやす
く、さらに冷熱衝撃にも耐えられることから、上記の物
性値の範囲外のものより優れている。これらの点から、
ソルダーペースト用のフラックスの場合には、アクリル
系樹脂はアクリル酸、アクリル酸エステルを主成分と
し、これらに他の、メタアクリル酸系、メタアクリル酸
エステル系、その他ビニル系モノマーを共重合成分に有
する共重合体が好ましく、アクリル酸、アクリル酸エス
テル及びメタアクリル酸、メタアクリル酸エステルの共
重合体が更に好ましい。本発明において、アクリル系樹
脂のソルダーペースト用フラックス中における含有量
は、３０〜４５％（フラックス中）が好ましい。４５％
を越えるとリフロー後のフラックスの残さのべた付きを
起こすことがある。

【００１０】本発明に用いられるアクリル系樹脂には、
上記したマイクロクラックが生じない範囲でロジン系樹
脂を併用する。このアクリル系樹脂とともに併用される
ロジン系樹脂としては、酸価及び軟化点の両方において
高水準と低水準であってその酸価及び軟化点の両方にお
いて一致点がない２種類のロジン系樹脂を少なくとも用
い、その他のロジン系樹脂を併用してもよいが、酸価及
び軟化点の両方において低水準のロジン系樹脂として
は、酸価が１００〜１７０ｍｇＫＯＨ／ｇ、軟化点（環
球法、以下同様）が７０〜１００℃のロジン系樹脂が挙
げられ、酸価及び軟化点の両方において高水準のロジン
系樹脂としては、酸価が１７０ｍｇＫＯＨ／ｇより大き
く２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、軟化点が１００℃より高
く１６０℃以下のロジン系樹脂が挙げられる。

【００１１】上記の酸価及び軟化点の両方において低水
準のロジン系樹脂は、酸価が低く、軟化点が低いため、
このロジン系樹脂の含有量を増やしたソルダーペースト
塗布膜は、はんだ溶融時のフラックス膜の溶融物の流動
性が良くなる結果、これに勢いを得て溶融はんだの流動
性も良くなり、溶融はんだ中に発生したガス（残留溶剤
の揮発ガスや樹脂等の分解ガス）が抜けやすくなり、は
んだ付後のはんだにボイドが発生し難くなる。しかし、
このロジン系樹脂が多過ぎると、酸価が低く、はんだ付
ランドの金属に対するぬれ作用や耐熱性は弱いため、ソ
ルダーペースト塗布膜のはんだ溶融時のフラックス膜の
溶融物のはんだ付ランドに対する濡れが悪くなり、その
結果溶融はんだのはんだ付ランドに対する濡れも悪くな
り、溶融はんだの不濡れによりはんだ付後のはんだにボ
イドが発生する原因となり易い。一方、上記の酸価及び
軟化点の両方において高水準のロジン系樹脂は、軟化点
が高く、耐熱性が良く、また、酸価が高く、はんだ付ラ
ンドの金属に対するぬれ作用が良いので、このロジン系
樹脂の含有量を増やしたソルダーペースト塗布膜は、は
んだ溶融時のフラックス膜の溶融物のはんだ付ランドに
対する濡れが良くなる結果、共存する溶融はんだのはん
だ付ランドに対する濡れも良くなり、不濡れによるボイ
ドの発生を抑制することができる。また、近年のプリン
ト回路基板において、高密度化、小型化のために使用さ
れるチップ部品、例えば１００５チップ（前述）等の小
型チップ部品のリフローはんだ付時に発生するサイドボ
ール（はんだ付ランド間のチップ部品の脇のソルダーレ
ジスト膜上に発生するはんだボール）の発生を抑制する
ことができるが、これはフラックス膜の溶融物のはんだ
付ランドに対する濡れが向上したためと、フラックス膜
の溶融物の流動性が抑制され、プリヒート（ソルダーペ
ースト塗布膜をはんだの溶融温度で本格加熱するまえに
はんだの溶融温度以下で予備的に加熱すること）時には
んだ付ランドからだれ難くなったためと考えられる。し
かし、このロジン系樹脂が多過ぎると、ソルダーペース
ト塗布膜は、はんだ溶融時のフラックス膜の溶融物の流
動性が悪くなる結果、溶融はんだの流動性も悪くなり、
溶融はんだ中に発生したガスが外に抜け難くなり、溶融
はんだ中にガスがたまることで、はんだ付後のはんだに
ボイドが発生する原因となり易い。また、特に繰り返し
寒暖の雰囲気下にさらされた場合にはフラックス残差膜
にクラックが入り易い。

【００１２】これらのことから、酸価及び軟化点の両方
において低水準のロジン系樹脂と酸価及び軟化点の両方
において高水準のロジン系樹脂の使用比率（質量比）
は、前者１に対し後者を０．５〜０．８にすることが、
発生したガスを溶融はんだの外に抜けさせることのフラ
ックス膜の溶融物の流動性、ひいては溶融はんだの流動
性の点と、フラックス膜の溶融物、ひいては溶融はんだ
の濡れのはんだ付ランドに対する濡れを促進し、不濡れ
を起こさない活性力等の点から、ボイドの発生を抑制
し、あるいは発生したボイドの大きさを小さく抑制する
ことができる点で好ましい。後者の高水準のロジン系樹
脂の使用比率を前者の低水準のロジン系樹脂の使用比率
と同水準まで高めると、微粉ボール（ＱＦＰ、ＳＯＰ等
の表面実装用電子部品をはんだ付ランドにはんだ付した
後でもはんだ付ランドの周辺のソルダーレジスト膜上に
残留するはんだの微粒子）が発生し易くなる。その理由
は、フラックス膜は上記の高水準のロジン系樹脂を増や
すほどプリヒート時にその溶融物のはんだ付ランドから
のだれが小さくなるとともに、はんだ付ランドに対する
濡れも向上し、この点では微粉ボールは生じ難いが、上
記の低水準のロジン系樹脂の使用量も同水準まで増える
てくると、フラックス膜はプリヒート時にその溶融物は
はんだ付ランドからだれ易く、そのフラックス膜の溶融
物とともにはんだ粉末もはんだ付ランドからにじみ出
て、そのにじみ出た成分には上記の高水準のロジン系樹
脂やはんだ粉末も含まれているため、本来ははんだ粉末
が溶融するはんだ付け時にはにじみ出ている溶融はんだ
ははんだ付ランド上の溶融はんだ本体に引きつけられ、
はんだ付ランド上に凝集し易い性質を有するが、にじみ
出ている上記の高水準のロジン系樹脂の溶融物は流動性
が悪く、そのにじみ出ている溶融はんだのはんだ付ラン
ド上への凝集を妨げる結果、その溶融はんだはそのまま
フラックス膜の溶融物とともにソルダーレジスト膜上に
残留し易いためと考えられる。

【００１３】ロジン系樹脂とはロジン、その他のロジン
等の誘導体が挙げられ（ロジン類等）、上記の２種類の
それぞれにおいて複数併用できるほか他の種類も併用す
ることができるが、具体的には例えばガムロジン、ウッ
ドロジン、重合ロジン、フェノール変性ロジン、水添ロ
ジンやこれらの誘導体が挙げられる。ロジンの酸価を高
める方法としては、例えばロジンにα，βー不飽和酸等
の不飽和酸を反応させていわゆる強化ロジンを製造する
ことが挙げられ、ロジンの軟化点を高める方法として
は、例えば重合ロジンのように分子量を高めることが挙
げられる。そのロジン系樹脂の含有量は、アクリル系樹
脂に対して５０％より多くないことが好ましい。これよ
り多いと、ソルダーペーストのはんだ付後の樹脂成分の
膜又はフラックスの残さ膜に上記したマイクロクラック
が生じることがある。ソルダーペーストに使用されるフ
ラックス中のロジン系樹脂の含有量は１０〜２０％が好
ましい。

【００１４】本発明においては、ソルダーペースト用フ
ラックス中に活性剤を含有しても良く、その活性剤とし
ては、有機アミンのハロゲン化水素酸塩等のアミン塩
（無機酸塩や有機酸塩）、有機酸塩、有機アミン塩が挙
げられる。具体的にはジフェニルグアニジン臭化水素酸
塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアミ
ン塩酸塩、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等が挙げ
られる。これらはフラックス中０．１〜５％が上記した
フラックスの残さ膜による腐食性、絶縁抵抗を損なわな
い点から、さらにははんだ付性の劣化、はんだボールを
生じないようにする点から好ましい。

【００１５】本発明のソルダーペーストは、アクリル系
樹脂及び上記の２種類のロジン系樹脂あるいはこれらを
含有するソルダーペースト用フラックスの他にはんだ粉
末を少なくとも含有するが、そのはんだ粉末としては、
有鉛のはんだ粉末の他に無鉛のはんだ粉末も使用する事
ができる。この場合には、はんだ粉末とフラックスの合
計に占めるそのフラックスの割合が９〜６０％である事
が好ましい。また、無鉛のはんだ粉末としては、Ｓｎ/
Ａｇ、Ｓｎ/Ａｇ/Ｃｕ、Ｓｎ/Ａｇ/Ｃｕ/Ｂｉ、Ｓｎ/Ｓ
ｂ等が挙げられる。

【００１６】本発明のソルダーペーストを製造するに
は、上記の樹脂成分又はソルダーペースト用のフラック
スとはんだ粉末を撹拌混合すればよいが、使用するフラ
ックスには、アクリル系樹脂及び上記の２種類のロジン
系樹脂の他に、その他のロジン系樹脂等の他の樹脂成
分、グリコールエーテル系、アルコール系、芳香族系、
エステル系等の溶剤、その他の溶剤の中から選択した溶
剤を用い、その他活性剤、チクソ剤、必要に応じてその
他添加剤を撹拌混合して製造してもよい。

【００１７】本発明のソルダーペーストの印刷膜は、溶
融はんだの温度により押し退けられ、溶融はんだを金属
面に接触させる事ができる。この様にして電子部品がは
んだ付されたプリント回路基板が得られるが、本発明に
係わる本来の樹脂成分又はフラックスの残さ膜を洗浄し
ない場合でも、アクリル系樹脂はロジン類に比べてその
膜は強靭であり、その強靭さの程度も分子量を変えて設
計する事ができ、その選択幅を大きくできるので、寒暖
の差が大きい場合でもマイクロクラックの発生を防止で
きる。

【００１８】本発明のソルダーペーストは、銅張積層板
をエッチング処理して回路配線パターンを形成した後、
あるいはさらにそのパターン表面の銅酸化物を取り除く
ソフトエッチング処理を行った後、そのパターンを形成
したプリント回路基板に印刷され、そのパターンをはん
だ付作業まで酸化から保護する保護膜としても用いる事
ができ、このような保護膜付きプリント回路基板も本発
明は提供する。また、そのリフローはんだ付後のはんだ
付樹脂成分の膜又ははんだ付けフラックスの残さ膜（は
んだ接合部及びはんだ付後のフラックスの残さ膜）を有
するプリント基板も提供する。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を以下の
実施例で説明する。

【００２０】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。本発明に係
わるソルダーペーストは、従来のソルダーペーストの様
にして製造、使用され、プリント回路基板にソルダーペ
ーストの印刷膜が形成され、リフローはんだ付方法によ
ってはんだ付が行われる。以下にこのソルダーペースト
を使用したリフローはんだ付回路基板に相当する実施例
を示す。

【００２１】実施例１まず、実施例用のアクリル系樹脂を次の組成により公知
の方法により製造した。アクリル酸１６％アクリル酸イソプロピルエステル（アクリル酸エステル）４２％メタアクリル酸−ｎ−オクチルエステル（メタアクリル
酸エステル）４２％得られたコポリマーのアクリル系樹
脂の分子量（ＧＰＣ法）は１００００、酸価は１００、
ガラス転移温度は−３６℃（コポリマーのガラス転移温
度は、１／Ｔｇ＝Ｗ₁／Ｔｇ₁+ Ｗ₂／Ｔｇ₂＋・・・
+ Ｗ_n／Ｔｇ_n（但し、Ｔｇはコポリマーのガラス転
移温度（絶対温度）、Ｔｇ₁〜Ｔｇ_nは各モノマーのホモ
ポリマーのガラス転移温度、Ｗ₁〜Ｗ_nは各モノマーの質
量分率を表す。）の計算式の値を使用した。）である。
次に、容器にブチルカルビトールを入れ、これに下記配
合により、上記で得られたアクリル系樹脂と、ロジンＡ
（酸価及び軟化点の両方が低水準のロジン系樹脂で、酸
価：１４０〜１６０、軟化点：８５〜９５℃のホルミル
化ロジン）、ロジンＢ（酸価及び軟化点の両方が高水準
のロジン系樹脂で、酸価：２４５、軟化点：１３２℃の
水添ロジン）を加えて撹拌し、活性剤としてジフェニル
グアニジン臭化水素酸塩、チクソ剤として硬化ひまし油
を加熱しながら加え、均一になる様に撹拌混合し、放冷
した。上記のアクリル樹脂３６．０％ロジンＡ１０．０％ロジンＢ５．０％ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩１．５％硬化ひまし油７．０％ブチルカルビトール４０．５％合計１００．０％このようにして得られたソルダーペースト用フラックス
１０．０％に、Ｓｎ６３／Ｐｂ３７の共晶はんだ粉９
０．０％を加え、１時間混練し、ソルダーペーストを得
た。

【００２２】実施例２、３実施例１において、ソルダーペースト用フラックスの配
合（％）を表１に示すものにしたこと以外は同様にして
実施例２、３のそれぞれのソルダーペーストを製造し
た。

【００２３】上記実施例１〜３のそれぞれのソルダーペ
ーストを用いて次の試験を行った。（ａ）ＢＧＡボイド試験ＢＧＡ搭載用試験基板（１ｍｍピッチのはんだ付ランド
を有する基板）に上記で得られたソルダーペーストを印
刷し、その塗布膜に１ｍｍピッチのＢＧＡ部品を載置
し、エアーリフローによりはんだ付を行い、これを試験
片とする。この試験片についてＢＧＡ部品の上からＸ線
を照射しその映像をみるＸ線検査装置にて、ＢＧＡはん
だ接合部に発生したボイドの直径（最大値）（ＢＧＡの
ボイドの直径（最大値（μｍ））と、はんだ付ランドの
面積に対するボイドの面積の比率（ＢＧＡのボイドの面
積率（％））を接合部数３７８個について求め、その平
均値を表１に示す。なお、試験片の作成条件は以下のと
おりである。（印刷条件）メタルマスク：厚さ０．１５ｍｍ厚さのレーザー加工品スキージ：メタルスキージスキージ速度：２０ｍｍ／秒版離れ速度：０．１ｍｍ／秒（リフロープロファイル）プリヒート：１５０〜１６０℃で９０秒リフロー時のピーク温度：２３０℃ リフロー条件：２００℃以上、約４０秒

【００２４】（ｂ）サイドボール試験１６０８チップ抵抗部品（縦１．６ｍｍ、横０．８ｍ
ｍ）搭載用試験基板に上記で得られたソルダーペースト
を印刷し、その塗布膜に１６０８チップ抵抗部品を１２
０個載置し、エアーリフローによりはんだ付を行い、こ
れを試験片とする。試験片上の接合された１６０８チッ
プ抵抗部品の脇に発生しているはんだボールの数を目視
により計数し、１つでも計数された部品の全体の１２０
個中の数（個）を求め、これを表１に示す。なお、試験
片の作成条件は前項（ａ）の試験片の作成条件と同じで
ある。（ｃ）微粉ボール試験ＱＦＰ搭載用試験基板（０．８ｍｍピッチのはんだ付ラ
ンドを有する基板）に上記で得られたソルダーペースト
を印刷し、その塗布膜に０．８ｍｍピッチのリードのＱ
ＦＰ部品を載置し、エアーリフローによりはんだ付を行
い、これを試験片とする。試験片上のＱＦＰリード接合
部の周辺に発生しているはんだボールの数を目視により
計数し、リード１個当たりの計数値（ＱＦＰ回りの微粉
の数）の平均値を求め、その結果を表１に示す。なお、
試験片の作成条件は、メタルマスクの厚さが０．２ｍｍ
であること以外は前項（ａ）の試験片の作成条件と同じ
である。（ｄ）冷熱衝撃試験ＪＩＳＣ６４８０（プリント配線板用銅張積層板通
則）に規定するガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層基板
に上記で得られたソルダーペーストを印刷し、その塗布
膜に０．５ｍｍピッチのリードのＱＦＰを載置し、エア
ーリフローによりはんだ付を行い、これを試験片とす
る。なお、試験片の作成条件は前項（ａ）の試験片の作
成条件と同じである。この試験片に、８０℃、３０分間
と、−３０℃、３０分間を１サイクルとして、３０００
サイクルの冷熱衝撃を加えた後、はんだ付後のフラック
スの残さ中のクラック発生の有無を顕微鏡（４０倍）を
使用して観察した。その結果を表１に示す。表中、○は
クラックが発見されなかったことを示す。

【００２５】参考例１〜３ロジンＡとロジンＢをその使用比率を変えて使用したこ
と以外は実施例１と同様にして、表１に示す参考例１〜
３のそれぞれのフラックスを使用してそれぞれのソルダ
ーペーストを製造し、これらについても実施例１と同様
に試験した結果を表１に示す。

【００２６】比較例１〜３ロジン系樹脂としてロジンＡのみ、ロジンＢのみを使用
したもの、また、ロジン系樹脂を使用せず、アクリル系
樹脂のみを使用したこと以外は実施例１と同様にして、
表１に示す比較例１〜３のそれぞれのフラックスを使用
してそれぞれのソルダーペーストを製造し、これらにつ
いても実施例１を同様に試験した結果を表１に示す。な
お、表１中、冷熱衝撃試験の欄の×はクラックが多数発
生したことを示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】以上の結果から、ソルダーペーストのリフ
ローはんだ付方法によるはんだ付後のはんだにおけるボ
イドの発生の抑制効果は、本発明の実施例のものは参考
例や比較例のものよりも優れており、参考例のものは比
較例のものより優れているということができ、その他の
表に示された項目の効果も本発明の実施例のものは参考
例や比較例のものよりも、実質的には劣ることはないと
いうことができ、同等あるいは優れているものもあると
いえる。また、本発明の実施例のソルダーペーストのリ
フローはんだ付方法によるはんだ付後のフラックスの残
さ膜は、マイクロクラックを発生しないのに対し、ロジ
ン系樹脂を使用する場合でも、ロジンＡとロジンＢの使
用比率によって、また、ロジンＢのみを使用したもの
は、マイクロクラックを発生することがわかる。なお、
ＪＩＳＺ３１９７による「はんだ広がり試験」、
「銅板腐食試験」、「絶縁抵抗試験」、「電圧印加耐湿
性試験」、「電圧印加後の腐食試験」に準じて（８５
℃、８５％ＲＨ雰囲気下、印加電圧１６Ｖ直流等の測定
条件）、これらの試験を上記の実施例のソルダーペース
トについて行った結果では、銅板を腐食せず、絶縁抵抗
値が１×１０¹³Ω以上（少なくとも１×１０¹³Ω）であ
り、電圧印加後の抵抗値も１×１０⁹Ω以上（少なくと
も１×１０¹³Ω）であり、電圧印加後の銅板の腐食も発
生しないことが確認された。上記の発明において、「ア
クリル系樹脂」を「低温側（０℃以下（０℃を越えない
温度））と高温側（０℃以上（０℃を下回らない温
度））の温度の寒暖の差が１１０℃までの雰囲気下にお
いてマイクロクラック（微小割れ（ミクロン単位の亀
裂））を生じないフラックスの残さ膜を生じるアクリル
系樹脂」とすることもでき、また、用途を「自動車搭載
用」としても良い。なお、上記説明中「％」の表示は質
量百分率で示す。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、はんだ付部のはんだに
おけるボイドの発生やボイドの大きさを抑制することが
でき、特にプリント回路基板の狭ピッチのはんだ付ラン
ドに対する接合強度を損なわず、また、リフローはんだ
付時の流動性が良いとともにはんだ付ランドに対する濡
れ性が良く、サイドボールや微粉ボールの発生を抑制で
きるリフローはんだ付用ソルダーペースト及びそのはん
だ付後の回路基板を提供することができる。また、寒暖
の差の大きい環境下においても、ソルダーペーストを用
いたリフローはんだ付方法により生じる樹脂成分の膜又
はフラックスの残さ膜にマイクロクラックを生ぜず、特
にはんだ付ランドの狭ピッチのプリント回路基板の回路
の短絡や腐食を生じさせず、しかも従来のロジン類を含
有するソルダーペースト、従来の回路基板とほぼ同様に
製造、使用でき、さらに無洗浄型の樹脂成分の膜又はフ
ラックスの残さ膜を実現できるリフローはんだ付用ソル
ダーペースト、およびそのはんだ付後の樹脂成分の膜又
はフラックスの残さ膜を有する回路基板を提供すること
ができる。このようにはんだ付性が良く、はんだ付ラン
ドを腐食しない本発明のソルダーペーストによる樹脂成
分の膜又はフラックスの残さ膜はプリント回路基板のは
んだ付ランドの保護膜として有効であり、従来と同様な
機能を有する電子部品搭載後のはんだ付けランドを保護
膜により保護したプリント回路基板を提供することがで
きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野木剛埼玉県入間市大字狭山ヶ原16番地２タムラ化研株式会社内 (72)発明者伊藤修二埼玉県入間市大字狭山ヶ原16番地２タムラ化研株式会社内Ｆターム(参考） 5E319 AA03 AC01 BB05 CC33 CD21 GG03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回路基板に電子部品をはんだ付する際に用
いる、はんだ粉末と樹脂成分を少なくとも含有するソル
ダーペーストにおいて、該樹脂成分にアクリル系樹脂と
共に酸価及び軟化点の両方において低水準と高水準であ
って当該両方に一致点がない２種類のロジン系樹脂を含
有する回路基板のリフローはんだ付用ソルダーペースト
組成物。
【請求項２】回路基板に電子部品をはんだ付する際に用
いる、はんだ粉末とソルダーペースト用フラックスを少
なくとも含有するソルダーペーストにおいて、該フラッ
クスは樹脂成分と溶剤成分を少なくとも含有し、該樹脂
成分はアクリル系樹脂と共に酸価及び軟化点の両方にお
いて低水準と高水準であって当該両方に一致点がない２
種類のロジン系樹脂を含有する回路基板のリフローはん
だ付用ソルダーペースト組成物。
【請求項３】酸価及び軟化点の両方において低水準のロ
ジン系樹脂は酸価が１００〜１７０ｍｇＫＯＨ／ｇ、軟
化点が７０〜１００℃であり、酸価及び軟化点の両方に
おいて高水準のロジン系樹脂は酸価が１７０ｍｇＫＯＨ
／ｇより大きく２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、軟化
点が１００℃より高く１６０℃以下である請求項１又は
２に記載の回路基板のリフローはんだ付用ソルダーペー
スト組成物。
【請求項４】酸価及び軟化点の両方において低水準のロ
ジン系樹脂と、酸価及び軟化点の両方において高水準の
ロジン系樹脂を質量比で１：０．５〜０．８の割合で用
いる請求項１ないし３のいずれかに記載の回路基板のリ
フローはんだ付用ソルダーペースト組成物。
【請求項５】ソルダーペースト用フラックスに、アクリ
ル系樹脂３０〜４５％、ロジン系樹脂１０〜２０％を含
み、かつ該ロジン系樹脂の含有量がアクリル系樹脂の含
有量の５０％より多くない請求項２ないし４のいずれか
に記載の回路基板のリフローはんだ付用ソルダーペース
ト組成物。
【請求項６】アクリル系樹脂は分子量が３０００〜６０
０００、酸価が３０〜５００、ガラス転移温度が−５０
℃〜−３５℃の少なくとも１つを有する請求項１ないし
５のいずれかに記載の回路基板のリフローはんだ付用ソ
ルダーペースト組成物。
【請求項７】アクリル系樹脂がアクリル酸、メタアクリ
ル酸およびアクリル酸エステル、メタアクリル酸エステ
ルの少なくともいずれか１つを含有するモノマーの共重
合体である請求項１ないし６のいずれかに記載の回路基
板のリフローはんだ付用ソルダーペースト組成物。
【請求項８】請求項１ないし請求項７のいずれかに記載
の回路基板のリフローはんだ付用ソルダーペーストを用
いたリフローはんだ付方法によるはんだ付後の請求項１
対応の樹脂成分又は請求項２対応のフラックスの残さ膜
を有する電子部品実装後の回路基板。