JP2004025305A - 無残渣ソルダペースト - Google Patents

Abstract

【課題】ロジン系フラックスで得られるのに近い流動特性、保存性、印刷性、部品保持性を示し、無洗浄で樹脂の密着性を確保できる、無残渣ソルダペーストを提供する。
【解決手段】粉末はんだと混合するフラックスが、いずれもリフロー温度で蒸発するが、常温で固体の溶剤　（２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジオールおよび／またはトリメチロールプロパン）　と、常温で高粘性の溶剤　（イソボルニルシクロヘキサノール）　と、常温で液体の溶剤　（オクタンジオールおよび／またはテトラエチレングリコール）　を含有する。フラックスはさらに、チキソ剤のステアリン酸アミドと活性剤　（琥珀酸またはマロン酸のモノエタノールアミン塩とアジピン酸または置換もしくは非置換安息香酸の少なくとも１種との混合物）　を含有しうる。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂コーティングや樹脂モールディングなどを無洗浄で行うことを可能にする、リフローはんだ付け後にフラックス残渣がほとんどまたは全く残らないソルダペーストに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ソルダペーストは、粉末はんだとペースト状フラックスとを混ぜ合わせて得られた接合材料である。ソルダペーストは、プリント基板やシリコンウエハー等のワーク　（被加工物、以下同じ）　のはんだ付け部に印刷法や吐出法により適量塗布し、その後、加熱炉で加熱してはんだを溶融させ、はんだ付け部に付着させる。このはんだ付け法は一般にリフロー法と呼ばれる。加熱炉　（リフロー炉とも呼ばれる）　には、赤外線、レーザー光線、熱風、ホットプレート等の各種の加熱手段を採用することができる。ソルダペーストには、印刷法や吐出法に適した粘調性を有することが要求される。
【０００３】
一般に、ソルダペーストのフラックスは、ロジン　（松脂）　、チキソ剤、活性剤等の固形成分を液状の溶剤で溶解して適度な粘調性を得るようにしてある。従来のソルダペーストは、固形成分を溶剤で溶解したものであるため、リフロー後、固形成分がはんだ付け部にフラックス残渣として大量に残っていた。このように、はんだ付け部にフラックス残渣が大量に残っていると、外観が悪く、ピンコンタクト性を阻害する上、フラックス残渣が吸湿してワークの回路間の絶縁抵抗を下げたり、腐食生成物が発生して回路を断線させたりするという問題を起こすことがある。そのため、高信頼性が要求される電子機器に組み込まれるワークには、リフロー後、はんだ付け部のフラックス残渣を洗浄液で洗浄して除去しなければならなかった。
【０００４】
また、車に搭載する電子機器などでは、その信頼性を確保するため、防湿保護剤となる樹脂ではんだ付け部をコーティングまたはワーク全体をモールディングする樹脂コーティングまたはモールディングが行われている。フラックス残渣は樹脂の密着性を阻害するため、この場合も、ワークを予め洗浄してフラックス残渣を除去しなければならなかった。
【０００５】
フラックス残渣を除去するための洗浄には、ロジンを容易に溶解するフッ素系溶剤や塩素系溶剤を用いなければならないが、これらの溶剤は蒸発して上空に達すると、地球を取り巻くオゾン層を破壊して、太陽からの有害な紫外線を大量に地球上に到達させ、人類に皮膚癌を発生させる恐れがあるため、現在ではその使用が規制されている。
【０００６】
また、電子機器の実装が高密度になり、部品同士の間隔も狭くなっていることから、完全に洗浄を行うことが困難になってきている。
本特許出願人の一人は、高信頼性が要求される電子機器に組み込まれるワークのはんだ付け用として、リフロー後、洗浄を行わなくて済む、低残渣ソルダペーストを提案した　（特許第２５０００１８　号）　。この低残渣ソルダペーストは、ロジンを含有するため、フラックス残渣をなくすものではなく、通常の使用では害を及ばさない程度の量のフラックスが残るものである。
【０００７】
低残渣ソルダペーストでリフローした後のフラックス残渣は、一般の高信頼性が要求される電子機器では問題を生じない。しかし、今日の超高信頼性が要求される電子機器に対しては完全なものとはいえなかった。また、残留する少量のフラックス残渣が樹脂の密着性を損なうので、樹指コーティングや樹脂モールディングする場合には、無洗浄では使用することができなかった。
【０００８】
そこで、リフロー後に残るフラックス残渣がフラックスの１％以下で、無洗浄でもフラックス残渣による悪影響が全く生じない、無残渣ソルダペーストが要求されるようになってきている。
【０００９】
ロジンはアビエチン酸およびその異性体を主成分とする天然樹脂である。ロジンは、粘度調整、電子部品の粘着保持、アビエチン酸による酸化物の還元除去作用等のために、ソルダペースト用フラックスにとって必要不可欠な成分であると考えられてきた。しかし、ソルダペーストのフラックス中にロジンが存在すると、リフロー後に必ずロジン成分がフラックス残渣として残ってしまう。従って、リフロー後にフラックスの９９％以上が残留しない無残渣ソルダペースト用のフラックスにはロジンを使用することはできない。
【００１０】
ロジンを含有しない無残渣ソルダペーストは、これまでにもいくつか提案されている。
特開平２−２５２９１　号公報には、粉末はんだと、沸点が粉末はんだの固相線と液相線との間にある多価アルコールからなるバインダとを混合した、還元性雰囲気でリフローされる、フラックスを含まないソルダペーストが記載されている。
【００１１】
特開平２−２９０６９３号公報にも、同様に、はんだ微粒子と、沸点がはんだの融点より高いアルコールとからなるソルダペーストが記載されている。このソルダペーストは、はんだの融点以上で気化可能な活性剤、脂肪酸アミドなどを含有しうる。
【００１２】
特開平９−９４６９１　号公報には、サーマルグラビメトリ法　（ＴＧ法）　の分析値で蒸発温度が１７０　℃以上、かつはんだの固相温度以上である有機多価ヒドロキシ化合物を含有する、残渣がほぼ皆無なソルダペーストが記載されている。
【００１３】
【特許文献１】特許第２５０００１８　号公報
【特許文献２】特開平２−２９０６９３号公報
【特許文献３】特開平２−２５２９１　号公報
【特許文献４】特開平９−９４６９１　号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
無残渣ソルダペーストでは、ロジンを含有させずに、従来のロジンを主成分とするフラックスを用いたソルダペーストで得られるのと同様の良好な部品保持性（粘着性）　、保存安定性、印刷性と吐出性　（転写性）　、ぬれ性等の特性を確保し、さらにチキソ剤や活性剤等の固体または高粘性成分をフラックス中に含有させる場合、それらもリフロー中に蒸発させる必要がある。
【００１５】
前述した特許文献２〜４に記載の無残渣ソルダペーストは、いずれも流動特性がよくない。即ち、粘度が低く、チキソトロピー性も不十分である。そのため、フラックスから粉末はんだが分離し易く、保存安定性が悪い上、メタルマスクを用いたスクリーン印刷での印刷性が悪く、シリンジからの吐出が困難となることもある。さらに、部品保持性も十分ではない。
【００１６】
本発明は、ロジンを含有せずに無残渣であるにもかかわらず、フラックスに最適の流動特性を付与することができ、部品保持性、保存安定性、印刷性、吐出性、及びぬれ性が良く、リフローはんだ付け後に無洗浄で樹脂コーティングや樹脂モールディングを実施できる、無残渣ソルダペーストを提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、フラックスの溶剤として、一般に用いられる液体溶剤に加えて、固体溶剤と高粘性溶剤の両方を組合わせて使用することにより、ロジンを全く使用せずに、フラックスに最適の流動特性を付与することができることを見出した。また、チキソ剤や活性剤の中には、単独ではリフロー温度で蒸発しなくても、固体溶剤および高粘性溶剤の存在下では、これらと一緒に蒸発するものがあることも見出した。必要に応じて、そのようなチキソ剤および／または活性剤を使用することによって、印刷性、吐出性、部品保持性、ぬれ性、保存安定性が良好で、リフロー後にフラックス残渣がほとんどまたは全く残らない無残渣ソルダペーストが得られることが判明し、本発明を完成させた。
【００１８】
ここに、本発明は、粉末はんだとペースト状フラックスとを混合したリフローはんだ付け用のソルダペーストであって、フラックスが、常温で固体でリフロー温度で蒸発する少なくとも１種の固体溶剤と、常温で高粘性流体でリフロー温度で蒸発する少なくとも１種の高粘性溶剤と、常温で液体でリフロー温度で蒸発する少なくとも１種の液体溶剤とを含んでいることを特徴とする、無残渣ソルダペーストである。
【００１９】
本発明において「高粘性溶剤」とは、溶剤の３０℃での粘度が１０，０００　ｃｐｓ以上で、室温で水飴状の流体であることを意味する。また、「無残渣」とは、フラックス残渣の量がフラックス中の１質量％以下であることを意味する。
【００２０】
ソルダペーストのチキソトロピー性やぬれ性を高めるため、フラックスはチキソ剤および活性剤から選んだ少なくとも１種の添加成分をさらに含有していてもよく、その場合、各添加成分としてはリフロー温度で他の成分と一緒に蒸発するものを使用する。
【００２１】
本発明の特に好ましい態様では、フラックスは質量％で下記組成を有する：
イソボルニルシクロヘキサノールからなる高粘性溶剤２０〜５０％、
２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジオールおよびトリメチロールプロパンから選ばれた少なくとも１種の固体溶剤１０〜４０％、
琥珀酸モノエタノールアミン塩およびマロン酸モノエタノールアミン塩から選ばれた少なくとも１種のカルボン酸アミン塩と、アジピン酸ならびに置換もしくは非置換安息香酸から選ばれた少なくとも１種のカルボン酸との混合物からなる活性剤１〜２０％、
場合により、チキソ剤としてステアリン酸アミドを５〜１２％および／またはビス（ｐ−メチルベンジリデン）　ソルビトールを１％以下、
残部がオクタンジオールおよびテトラエチレングリコールから選ばれた液体溶剤。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の無残渣ソルダペーストにおいて、フラックスは、少なくとも１種の固体溶剤と、少なくとも１種の高粘性溶剤と、少なくとも１種の液体溶剤、という室温での性状が異なる３種類の溶剤を含有する。各溶剤は、リフロー温度で蒸発可能なもの、即ち、その沸点または分解温度がリフロー温度以下であるものである。
【００２３】
固体溶剤と高粘性溶剤は、従来のソルダペーストにおけるロジンの代わりをするものであり、両者を併用することによって、ロジンを使用したときと同じような流動特性、従って、良好な転写性と部品保持性と保存安定性、をソルダペーストに付与することができる。この流動特性は、ＪＩＳ　Ｚ３２８４−６　に従って粘度とチキソ比により評価することができる。この試験法では、チキソ比は０．３５〜０．６０の範囲が好ましく、より好ましくは　０．４〜０．６　であり、最も好ましくは　０．５〜０．６　である。
【００２４】
フラックス中の高粘性溶剤と固体溶剤の合計添含有量は３０〜９０質量％とすることが好ましい。この含有量が３０質量％より少ないと、チキソ比が低く、印刷が困難となることがある。一方、この含有量が９０質量％を超えると粘度が高くなりすぎて、ペースト状にならない。この合計含有量は、好ましくは４０〜７０質量％であり、より好ましくは４５〜６５質量％である。
【００２５】
固体溶剤と高粘性溶剤の質量比は、フラックスの流動特性が従来のロジン系フラックスに近づくように、両溶剤の種類に応じて選択する。一般的には、固体溶剤：高粘性溶剤の質量比は５：１〜１：１０の範囲内である。
【００２６】
本発明で使用するのに好ましい固体溶剤は、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジオールおよびトリメチロールプロパンであり、高粘性溶剤はイソボルニルシクロヘキサノールである。この場合には、固体溶剤：高粘性溶剤の質量比は２：１〜１：５の範囲内とすることが好ましい。具体的には、固体溶剤の量は１０〜４０質量％、高粘性溶剤の量は２０〜５０質量％とすることが好ましい。
【００２７】
フラックスに添加しうる活性剤やチクソ剤等の添加成分を溶解させると共に、適正な流動特性が得られるように粘度調整する目的で、固体溶剤と高粘性溶剤に加えて、液体溶剤も使用する。
【００２８】
本発明で使用するのが好ましい液体溶剤はオクタンジオールおよびテトラエチレングリコールである。これらの液体溶剤はチキソトロピー性を示し、フラックスの流動特性を改善することができる。
【００２９】
上に挙げた好ましい固体溶剤、高粘性溶剤、および液体溶剤はいずれも１価または多価ヒドロキシ化合物であり、リフロー時にロジンと同じような還元作用を示すので、ぬれ性を向上させる。
【００３０】
このように、本発明ではフラックスに使用する固体、高粘性および液体の３種類の溶剤だけで、ソルダペーストに適正な流動特性とぬれ性をある程度まで付与することができるので、ソルダペーストのフラックスがこれらの溶剤だけからなる場合でも、リフロー条件や用途によっては十分にはんだ付けに使用できる。
【００３１】
しかし、フラックスの流動特性やぬれ性を、ロジン系フラックスのレベルまでさらに改善するため、チキソ剤や活性剤といった添加剤をフラックス中に含有させることが好ましい。ソルダペーストを本発明の目的である「無残渣」とするには、リフロー時にこれらの添加剤も蒸発させなければならない。従来の無残渣ソルダペーストでは、活性剤やチクソ剤は、蒸発が困難であるので、全く含有させないか、含有させる場合でも、リフロー温度で気化するものに限られており、十分な活性または流動性改善特性を有するものが使用できなかった。
【００３２】
本発明では、フラックスがリフロー温度で蒸発する固体溶剤と高粘性溶剤を多量に含有している。その場合には、単独ではリフロー温度で蒸発しない添加剤であっても、固体溶剤および高粘性溶剤の蒸発時に、添加剤がこれらの溶剤と一緒に蒸発してしまうことがあることを見出した。本発明では、チキソ剤や活性剤などの添加剤として、リフロー温度で他の成分と一緒に蒸発しうる材料を使用することができる。これは、リフロー温度で単独で蒸発する化合物と、固体溶剤や高粘性溶剤と一緒でないと蒸発できない化合物のいずれも包含する意味である。
【００３３】
チキソ剤は、ソルダペーストにおいて比重が大きく異なる粉末はんだとフラックスの分離を防いで保存安定性を高め、かつ印刷や吐出時の転写性を高めるように流動特性を改善する働きを持つ。
【００３４】
ロジン系フラックスに主にチキソ剤として使用されてきた水素添加ヒマシ油やステアリン酸アミドなどの脂肪酸アミドは、リフロー後もロジン一緒にフラックス残渣として残る。しかし、これらのチキソ剤のうち、或る種の脂肪酸アミドは、本発明に従って、ロジンが存在せず、多量に存在する固体溶剤や高粘性溶剤が蒸発する条件では、これらの溶剤と一緒に蒸発するので、無残渣ソルダペーストに使用できることがわかった。従って、本発明で使用する好ましいチキソ剤は脂肪酸アミドであり、中でもステアリン酸アミドが好ましい。
【００３５】
ステアリン酸アミドのフラックス中の含有量は３〜１２質量％とすることが好ましい。３質量％より少ないとフラックスと粉末はんだの分離抑制効果が現れず、１２質量％より多くなると、他の成分と一緒に完全に蒸発せず、一部がフラックス残渣として残ることがある。
【００３６】
活性剤は、はんだ付け部や粉末はんだ表面の酸化物を還元除去して清浄化し、溶融したはんだのぬれ性を高め、はんだ付け部に金属的に付着させる作用を有している。フラックスの活性剤としては、アミン、アミンのハロゲン化水素酸塩、有機酸、有機酸のアミン塩、燐酸エステルなどが使用されてきた。
【００３７】
一般的なソルダペーストには、アミンのハロゲン化水素酸塩のような強い活性剤が使われてきた。しかし、この種の活性剤は、リフロー温度で蒸発しにくいばかりでなく、フラックス残渣中に残ると、前述のような絶縁抵抗の低下や腐食生成物の発生等の問題を起こすものであった。
【００３８】
本発明で使用する活性剤は、リフロー温度で単独または他の成分と一緒に蒸発する必要がある。そのような活性剤として、カルボン酸およびカルボン酸のアミン塩が挙げられる。それらの少なくとも１種を使用すればよいが、一般にカルボン酸アミン塩の方が活性化作用が高いので、一種類だけを使用する場合には、カルボン酸アミン塩を使用することが好ましい。しかし、カルボン酸にも経時変化が少ないという有利な特徴があるため、活性剤として、少なくとも１種のカルボン酸アミン塩と少なくとも１種のカルボン酸の混合物を使用することがより好ましい。
【００３９】
活性剤として好ましいカルボン酸は、アジピン酸ならびに置換もしくは非置換の安息香酸である。安息香酸の置換基は好ましくは１または２以上のアルキル基および／またはアルコキシ基である。置換安息香酸の具体例としては、４−ブチル安息香酸、３，４−ジメトキシ−安息香酸が挙げられる。活性剤として好ましいカルボン酸アミン塩としては、琥珀酸モノエタノールアミン塩、マロン酸モノエタノールアミン塩が挙げられる。
【００４０】
フラックス中の活性剤の含有量は１〜２０質量％とすることが好ましく、より好ましくは３〜１５質量％である。少ないと活性化　（酸化物の除去作用）　が不十分であり、多くなりすぎるとソルダペースト中の粉末はんだに対して化学的に悪影響を及ぼすことがある。活性剤がカルボン酸アミン塩を含有する場合、カルボン酸アミン塩の含有量は１〜６質量％の範囲内とすることが好ましい。
【００４１】
本発明のソルダペーストにおいて、フラックスは、リフロー中に蒸発しない添加成分を１質量％以下の量であれば含有しうる。仮にその成分が全量フラックス残渣として残っても、他の成分が全て蒸発すれば、フラックス残渣はフラックスの１質量％以下となる。本発明では、フラックスが多量の固体溶剤と高粘性溶剤を含有するため、そのような非蒸発性成分も、少なくとも一部はリフロー中に蒸発しうるので、実際のフラックス残渣はさらに少なくなる可能性がある。好ましくは、非蒸発性成分のフラックス中の含有量は０．５　質量％以下とする。この非蒸発性成分は、フラックス残渣として微量が残留してもぬれ性や密着性に悪影響を及ぼさないものであることが好ましい。
【００４２】
そのような非蒸発性成分の１例は、加熱時のだれ特性を改善するのに有効なチキソ剤であるビス（ｐ−メチルベンジリデン）　ソルビトールである。このチキソ剤は１％以下の少量で有効であり、これを使用することにより、前述したステアリン酸アミドを含有させない場合でも、フラックスに適正な流動特性を付与することができる。もちろん、これら２種類のチキソ剤を併用してもよい。ビス（ｐ−メ−チルベンジリデン）　ソルビトールのフラックス中の含有量は１質量％以下、好ましくは０．５　質量％以下である。
【００４３】
本発明のソルダペーストは、上述した組成を持つフラックスに粉末はんだを混合したものである。本発明のソルダペーストに使用する粉末はんだの合金組成は特に制限しない。バンプ形成やプリント基板の実装に今日使用されている各種はんだ合金が使用可能である。特に好ましいはんだ合金は、液相線温度が３２０　℃以下のものである。この場合、リフロー温度は一般に３５０　℃以下である。本発明のソルダペーストは、リフロー温度が　２００〜３５０　℃、好ましくは　２４０〜３２０　℃であるリフローはんだ付けに使用するのに特に適している。
【００４４】
粉末はんだの粒径は、例えば５〜１５μｍ　の範囲でよいが、より大径または小径のものでもよい。粉末はんだとフラックスの配合割合は粉末はんだの粒径によっても異なるが、一般にはフラックスが５〜１５質量％でよい。上記の粒径範囲を有する粉末はんだの場合、フラックス量を８〜１２質量％とすることが好ましい。
【００４５】
本発明のソルダペーストは、還元性雰囲気および非還元性雰囲気　（窒素雰囲気などの不活性ガス雰囲気と大気雰囲気を含む）　のいずれでも使用可能である。還元性雰囲気は、例えば、水素ガスを含有する一般的な還元性雰囲気に加え、特開２００１−５８２５９　号公報に記載されている、水素ラジカルを含む雰囲気であってもよい。
【００４６】
水素ラジカルを含有する雰囲気でのリフローはんだ付けは、水素ガス供給装置とプラズマ発生装置を備え、内部を真空に排気できるリフロー炉を用いて行うことができる。
【００４７】
本発明のソルダペーストを用いて還元性雰囲気でリフローはんだ付けを行う場合、雰囲気ガスが酸化物の除去作用を示すため、フラックス中に活性剤を全く含有させなくてもよい。或いは、カルボン酸またはカルボン酸アミン塩の１種類だけを活性剤として含有させたフラックスであってもよい。リフロー雰囲気が非還元性である場合には、カルボン酸とカルボン酸アミン塩の両方を活性剤として使用することが好ましい。
【００４８】
【実施例】
以下の実施例および比較例において、記載した組成および量のフラックスと粉末はんだをよく混合してソルダペーストを調製した。％は、特に指定しない限り質量％である。
【００４９】
（実施例１）
フラックス：１１％
イソボルニルシクロヘキサノール　　　　　　４２％
トリメチロールプロパン　　　　　　　１３％
ステアリン酸アミド　　　　　　　　　　５％
４−ブチル安息香酸　　　　　　　　　　　５％
３，４−ジメトキシ安息香酸　　　　　　　　５％
琥珀酸モノエタノールアミン塩　　　　　３％
オクタンジオール　　　　　　　　　１６．３％
テトラエチレングリコール　　　　　１０．７％
粉末はんだ：８９％
Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ　（粒径：５〜１５μｍ）。
【００５０】
（実施例２）
フラックス：１１％
イソボルニルシクロヘキサノール　　　３０％
トリメチロールプロパン　　　　　　　２０％
ステアリン酸アミド　　　　　　　　　　８％
４−ブチル安息香酸　　　　　　　　　　　５％
マロン酸モノエタノールアミン塩　　　　　　　３％
テトラエチレングリコール　　　　　　３４％
粉末はんだ：８９％
Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ　（粒径：　５〜１５μｍ）。
【００５１】
（実施例３）
フラックス：１０．５％
イソボルニルシクロヘキサノール　　　　　４２％
２，５−ジメチルヘキサン２，５−ジオール　　　　１０％
ステアリン酸アミド　　　　　　　　　　　１０％
ビス（ｐ−メチルベンジリデン）ソルビトール　０．５％
安息香酸　　　　　　　　　　　　　　　　９．５％
琥珀酸モノエタノールアミン塩　　　　　　　３％
オクタンジオール　　　　　　　　　　　　１５％
テトラエチレングリコール　　　　　　　　１０％
粉末はんだ：８９．５％
Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ　（粒径：５〜１５μｍ）。
【００５２】
（実施例４）
フラックス：１０％
イソボルニルシクロヘキサノール　　　３０％
トリメチロールプロパン　　　　　　　２５％
スチアリン酸アミド　　　　　　　　　　　８％
アジピン酸　　　　　　　　　　　　　　３％
マロン酸モノエタノールアミン塩　　　　　３％
オクタンジオール　　　　　　　　　　３１％
粉末はんだ：９０％
Ｓｎ−３７Ｐｂ　（粒径：５〜１５μｍ）。
【００５３】
（実施例５）
フラックス：１０％
イソボルニルシクロヘキサノール　　　　　４２％
トリメチロールプロパン　　　　　　　　　１４％
３，４−ジメトキシ安息香酸　　　　　　　　　　５％
４−ブチル安息香酸　　　　　　　　　　　　　　　　５％
ビス（ｐ−メチルベンジリデン）ソルビトール　０．５％
琥珀酸モノエタノールアミン塩　　　　　　　２％
オクタンジオール　　　　　　　　　　　１６．３％
テトラエチレングリコール　　　　　　　１５．２％
粉末はんだ：９０％
Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ　（粒径：５〜１５μｍ）。
【００５４】
（比較例１）
本比較例は特開平９−９４６９１　号公報に記載のソルダペーストを例示する。
フラックス：１１．７％
トリメチロールプロパン　　　　　　６６．５％
テトラエチレングリコール　　　　　３３．５％
粉末はんだ：８８．３％
Ｓｎ−２Ａｇ−３６Ｐｂ　（粒径：５〜１５μｍ）。
【００５５】
（比較例２）
本比較例は従来のロジン系フラックスを用いたソルダペーストを例示する。
フラックス：９．５　％
重合ロジン　　　　　　　　　　　　　　　　６５％
水素添加ヒマシ油　　　　　　　　　　　　　　７％
ジエタノールアミンＨＢｒ　　　　　　　　　　　２％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル　２６％
粉末はんだ：９０．５％
Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ　（粒径：５〜１５μｍ）。
【００５６】
（比較例３）
本比較例は低残渣ソルダペーストを例示する。
フラックス：９．５　％
重合ロジン　　　　　　　　　　　　　　３０％
トリメチロールプロパン　　　　　　　　３０％
水素添加ヒマシ油　　　　　　　　　　　　４％
ビス（ｐ−メチルベンジリデン）ソルビトール　２％
ジエタノールアミンＨＢｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　２％
オクタンジオール　　　　　　　　　　　３２％
粉末はんだ：９０．５％
Ｓｎ−３７Ｐｂ　（粒径：５〜１５μｍ）。
【００５７】
実施例１〜５および比較例１〜３のソルダペーストの流動特性、保存安定性、印刷性、ぬれ性、外観、樹脂の密着性を下記の試験方法により評価した。試験結果を表１にまとめて示す。
【００５８】
［試験方法］
１．　流動特性（ＪＩＳ　Ｚ３２８４−付属書６）
製造１日後のソルダペーストの粘度およびチクソ比をＰＣＵ−５０５　型粘度計　（マルコム製）　で測定した。
【００５９】
２．　保存安定性
ソルダペーストを常温で保存し、９０日後の粘度の経時変化を調べ、下記基準で保存安定性を判定した：
◎：粘度変化の変動幅が２割以内である、
○：粘度変化の変動幅が２割以上であるが、印刷可能である、
×：フラックスと粉末はんだが分離しているか、ペーストがぼそぼそで印刷できない。
【００６０】
３．　印刷性
８インチウェハ用のメタルマスクを用いて、８インチ半導体用ウェハ１１枚にソルダペーストを下記条件で連続的にスクリーン印刷した：
印刷速度：０．８　ｍｍ／ｍｉｎ、
印刷圧：１．０　ｋｇ／ｃｍ^２、
スキージ：メタルスキージ、
メタルマスク厚：０．１　ｍｍ　（レーザー加工）　、
抜け幅：０．１５　ｍｍ　（ドット状）（３４９９２　個）　。
【００６１】
１１枚目のウェハのドットの抜け率を測定し　（ＪＩＳ　Ｚ　３２８４−付属書７）、下記基準で印刷性を判定した：
◎：ドットの抜け率が９０％超、
○：ドットの抜け率が５０〜９０％、
×：ドットの抜け率が５０％未満。
【００６２】
４．　ぬれ性
印刷性試験によりソルダペーストを印刷した８インチ半導体用ウェハを、特開２００１−５８２５９　号公報に記載の水素ラジカル供給型のリフロー炉で、粉末はんだの液相線温度より約２０〜５０℃高いピーク温度ではんだ付けを行い、はんだのぬれ性を下記基準で判定した：
◎：はんだがウェハのランドに１００　％広がっている、
○：はんだがウェハのランドに９９％以下の広がりである、
×：はんだがウェハのランドに広がらない。
【００６３】
５．　外観
はんだ付け後のワーク　（ウェハ）　をのはんだ付け部を実体顕微鏡で観察し、フラックス残渣の有無を確認した：
◎：フラックス残渣が皆無か、ほとんど見られない　（１％以下）　、
○：少量のフラックス残渣が見られる、
×：大量のフラックス残渣が見られる。
【００６４】
６．　密着性
外観観察後のワークを常温に戻し、洗浄せずに樹脂コーティング用のコーティング液　（日立化成製タッフィーＴＦ−１１５９）を塗布した。樹脂コーティングしたワークを−３０℃〜＋８５℃の熱衝撃槽内で１０００サイクルの熱衝撃を受けさせた後、実体顕微鏡で樹脂皮膜の剥離とクラックの状況を確認し、下記のように判定した：
◎：樹脂皮膜がワークから剥離しておらず、皮膜にクラックが見られない、
○：樹脂皮膜がワークから剥離していないが、皮膜にクラックが見られる、
×：樹脂皮膜がワークから剥離している。
【００６５】
【表１】

【００６６】
本発明のソルダペーストは、従来のロジン系フラックスを用いた比較例２のソルダペーストに近い流動特性　（粘度およびチキソ比）　を示し、保存安定性、印刷性、ぬれ性のいずれも良好であった。また、リフロー後は無残渣であり、無洗浄で樹脂コーティングして、密着性のよい樹脂皮膜を形成できた。
【００６７】
これに対し、比較例１のソルダペーストは、無残渣で樹脂コーティングの密着性はよかったが、流動特性が不良である　（粘度とチキソ比のいずれも低い）　ため、保存安定性が悪く、印刷にも適していなかった。比較例２の従来のロジン系フラックスから調製したソルダペーストは、大量のフラックス残渣が残り、無洗浄では樹脂コーティングの密着性が悪かった。比較例３の低残渣ペーストも、無洗浄では樹脂コーティングの密着性を得ることができなかった。
【００６８】
【発明の効果】
本発明にかかるソルダペーストは、印刷性が良いにも関わらず、リフロー時にフラックス成分のほとんどが蒸発してしまい、フラックス残渣が残らないことから、フラックス残渣による問題、具体的には、外観、ピンコンタクト性、防湿保護コーティング剤との密着性が良好で、信頼性が要求される電子機器に組み込まれるワークのはんだ付けに無洗浄で使用できる。

Claims (17)

1. 粉末はんだとペースト状フラックスとを混合したリフローはんだ付け用のソルダペーストであって、フラックスが、常温で固体でリフロー温度で蒸発する少なくとも１種の固体溶剤と、常温で高粘性流体でリフロー温度で蒸発する少なくとも１種の高粘性溶剤と、常温で液体でリフロー温度で蒸発する少なくとも１種の液体溶剤とを含んでいることを特徴とする、無残渣ソルダペースト。
2. フラックス中の前記固体溶剤と前記高粘性溶剤の合計量が３０〜９０質量％である、請求項１記載の無残渣ソルダペースト。
3. フラックスがチキソ剤および活性剤から選んだ少なくとも１種の添加成分をさらに含有し、各添加成分がリフロー温度で他の成分と一緒に蒸発するものである、請求項１または２記載の無残渣ソルダペースト。
4. 前記固体溶剤が２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジオールおよびトリメチロールプロパンから選ばれる請求項１〜３のいずれかに記載の無残渣ソルダペースト。
5. 前記高粘性溶剤がイソボルニルシクロヘキサノールである請求項１〜４のいずれかに記載の無残渣ソルダペースト。
6. 前記液体溶剤がアルカンジオールおよびポリアルキレングリコールから選ばれる請求項１〜５のいずれかに記載の無残渣ソルダペースト。
7. 前記液体溶剤がオクタンジオールおよびテトラエチレングリコールから選ばれる、請求項６記載の無残渣ソルダペースト。
8. 前記チキソ剤が脂肪酸アミドから選ばれる、請求項３〜６のいずれかに記載の無残渣ソルダペースト。
9. 前記チキソ剤がステアリン酸アミドである、請求項８記載の無残渣ソルダペースト。
10. 前記活性剤がカルボン酸およびカルボン酸アミン塩から選ばれる少なくとも１種である請求項３〜９のいずれかに記載の無残渣ソルダペースト。
11. 前記活性剤がカルボン酸とカルボン酸アミン塩の両方を含有する請求項１０記載の無残渣ソルダペースト。
12. 前記カルボン酸アミン塩が琥珀酸モノエタノールアミン塩およびマロン酸モノエタノールアミン塩から選ばれ、前記カルボン酸がアジピン酸ならびに置換もしくは非置換安息香酸から選ばれる、請求項１０または１１記載の無残渣ソルダペースト。
13. フラックスがリフロー温度で蒸発しない成分を１質量％以下の量で含有する、請求項１〜１２のいずれかに記載の無残渣ソルダペースト。
14. 粉末はんだとペースト状フラックスとを混合したリフローはんだ付け用のソルダペーストであって、フラックスが質量％で下記組成を有することを特徴とする無残渣ソルダペースト：
    イソボルニルシクロヘキサノールからなる高粘性溶剤２０〜５０％、
    ２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジオールおよびトリメチロールプロパンから選ばれた少なくとも１種の固体溶剤１０〜４０％、
    琥珀酸モノエタノールアミン塩およびマロン酸モノエタノールアミン塩から選ばれた少なくとも１種のカルボン酸アミン塩と、アジピン酸ならびに置換もしくは非置換安息香酸から選ばれた少なくとも１種のカルボン酸との混合物からなる活性剤１〜２０％、
    残部がオクタンジオールおよびテトラエチレングリコールから選ばれた液体溶剤。
15. フラックスがチキソ剤としてステアリン酸アミドを３〜１２％の量でさらに含有する、請求項１４記載の無残渣ソルダペースト。
16. フラックスがチキソ剤としてビス（ｐ−メチルベンジリデン）　ソルビトールを１％以下の量でさらに含有する、請求項１４記載の無残渣ソルダペースト。
17. リフロー温度が３５０　℃以下である、請求項１〜１６のいずれかに記載の無残渣ソルダペースト。