JP2014117737A - ソルダペースト及びはんだ付け実装方法 - Google Patents
ソルダペースト及びはんだ付け実装方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014117737A JP2014117737A JP2012276041A JP2012276041A JP2014117737A JP 2014117737 A JP2014117737 A JP 2014117737A JP 2012276041 A JP2012276041 A JP 2012276041A JP 2012276041 A JP2012276041 A JP 2012276041A JP 2014117737 A JP2014117737 A JP 2014117737A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- activator
- solder
- acid
- solder paste
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
Abstract
【課題】電子部品の基板へのはんだ付け実装方法において、はんだ付け部にボイドの発生を抑制できる、鉛フリーのソルダペースト及びはんだ付け実装方法を提供する。
【解決手段】（Ａ）粉末状の鉛フリーSn系合金はんだと（Ｂ）液状又はペースト状のフラックスとを含むソルダペーストであって、該フラックスが、下記の活性剤（a）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族もしくは脂環族モノカルボン酸又は6員環の芳香族もしくは脂環族ジカルボン、活性剤（b）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k3）イミダゾール系化合物又はそのカルボン酸塩、又は、活性剤（c）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族もしくは脂環族モノカルボン酸又は6員環の芳香族もしくは脂環族ジカルボン酸と（k3）イミダゾール系化合物又はそのカルボン酸塩であるソルダペースト、及び当該ソルダペーストを使用する。
【選択図】図１
【解決手段】（Ａ）粉末状の鉛フリーSn系合金はんだと（Ｂ）液状又はペースト状のフラックスとを含むソルダペーストであって、該フラックスが、下記の活性剤（a）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族もしくは脂環族モノカルボン酸又は6員環の芳香族もしくは脂環族ジカルボン、活性剤（b）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k3）イミダゾール系化合物又はそのカルボン酸塩、又は、活性剤（c）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族もしくは脂環族モノカルボン酸又は6員環の芳香族もしくは脂環族ジカルボン酸と（k3）イミダゾール系化合物又はそのカルボン酸塩であるソルダペースト、及び当該ソルダペーストを使用する。
【選択図】図１
Description
本発明は、電子機器等の表面実装に用いられる鉛フリーソルダペースト、および、それを使用したはんだ付け実装方法に関する。
これまで使用されてきているプリント基板には、銅張り積層板をエッチングしてCuめっきを施した回路パターンや、セラッミク板にAg、Cuなどの金属、Ag-Pd、Ag-Ptなどの合金を焼き付けて回路を形成したものがある。また、これまでのところ、はんだ粉末とペースト状のフラックスを混和したソルダペーストが、これらの回路上に印刷され加熱溶解されることにより、抵抗、コンデンサー、ICなどの電子部品を表面実装するために用いられてきている。
従来は、Sn-Pb系のはんだ、たとえばSn63Pb37、Sn62Ag2Pb36、Sn60Bi3Pb37などの組成物を用いて接合が行われていた。近年、地球環境問題の観点から、電子部品の接合に用いるはんだ材料が、鉛入りはんだから、鉛フリーはんだ材料への変更が進んできている。電子部品のPbフリー化に伴い、Pbを含有しないはんだ、たとえばSn96.5Ag3.5、Sn96.5Ag3.0Cu0.5、Sn95.8Ag3.5Cu0.7、Sn93.3Ag3.0Bi3.0Cu0.7、Sn93Ag3.5Bi0.5In3、Sn88Ag3.5Bi0.5In8、Sn95Sb5などの組成物が使用されるようになってきている。なお、ソルダペーストは、通常２５〜４５μｍ程度のはんだ粉末とペースト状のフラックスを混和したものである。
しかしながら、産業上使用されているPbフリーはんだは、Snの含有量が多くまたPbを含有していないことから、はんだ溶融時の表面張力が従来のSn-Pb系はんだより高いため、加熱溶融する過程において、はんだ内部にフラックス揮発成分および加熱分解により発生するガスが残留したまま凝固し、ボイドが発生しやすいという問題がある。
このように、従来使用しているはんだペースト中の金属組成を変更する場合、はんだ付時のボイドが多く発生する問題がある。特に、接合面積の比較的大きい部品（ヒートシンクやシリコンチップ等）については、かかるボイド発生問題が致命的な欠陥となる。
この改善策として、特開２００２−１８４７９１,特開２００１−３３２６８６,特開平８−４６３３２,特開平８−２８１４２１および特開平１１−１５４７８５では、フローソルダリング条件やリフローソルダリング条件の工夫によりボイドの発生を抑制することが提案されている。しかしながら、これらはいずれも製造する工程変更や製品の設計変更を伴うものであり、また、Ｐｂフリーはんだ特有の多量にボイドが発生する問題を十分に解決し得るものとは言い難い。
そのため、特許文献１では、平面状部品と基板とのはんだ付けにおいて、特に濡れ性が良くない部品や接合面積が比較的大きい部品に対して、ボイドの発生率を抑制することができるようにするため、粉末状のＰｂフリーＳｎ系合金はんだとＡｒ−ＣＯＯＨ,Ａｒ−Ｒ−ＣＯＯＨまたはＡｒ−Ｏ−Ｒ−ＣＯＯＨで表される特定のフェニル基含有カルボン酸を含む液状またはペースト状のフラックスとを含むソルダペースト,および,そのソルダペーストを使用するはんだ付け実装方法が提案されており、必要に応じてアミン−ハロゲン化水素酸塩（例えば、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン塩酸塩、エチルアミン塩酸塩、ジエチルアミン臭化水素酸塩）のような活性剤をフラックス中に含む旨記載されている。しかしながら、これらのソルダペーストは、Ｐｂフリーはんだ特有の多量にボイドが発生する問題を十分に解決し得るものとは言い難い。
特許文献２には、はんだ付工程でフラックスの飛散や分解が軽減され、ボイドの発生のないはんだ付状態が得られるようにするため、無鉛系はんだ粉末と樹脂成分と活性剤と溶剤とチクソ剤を含有するソルダペーストにおいて、低分子二塩基酸ジアルキルエステル系化合物を含有するソルダペースト組成物が提案されており、活性剤として、有機アミンのハロゲン化水素酸塩（例えば、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、トリエタノールアミン臭化水素酸塩、モノエタノールアミン臭化水素酸塩）及び有機酸（例えば、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、グルタル酸、スベリン酸、アジピン酸、セバシン酸）が挙げられている。しかしながら、これらのソルダペースト組成物は、Ｐｂフリーはんだ特有の多量にボイドが発生する問題を十分に解決し得るものとは言い難い。
そこで、本発明者らは、ヒートシンクやシリコンチップなどの平面状部品と基板とのはんだ付けなどにおいて、はんだ内部にフラックス揮発成分および加熱分解により発生するガスが残留したまま凝固してボイドが発生しやすいという問題を十分に解決し得る、鉛フリーのソルダペーストを開発すべく鋭意研究した結果、フラックス中に特定の２種類または３種類の活性剤を含有せしめれば解決できることを見出した。
本発明の目的は、ヒートシンクやシリコンチップなどの平面状部品と基板とのはんだ付けなどにおいて、はんだ内部にフラックス揮発成分および加熱分解により発生するガスが残留したまま凝固してボイドが発生しやすいという問題を十分に解決し得る、鉛フリーのソルダペーストを提供することにある。さらには、ヒートシンクやシリコンチップなどの平面状部品と基板とのはんだ付けなどにおいて、はんだ内部にフラックス揮発成分および加熱分解により発生するガスが残留したまま凝固してボイドが発生しやすいという問題を十分に解決し得る、はんだ付け実装方法を提供することにある。
上記課題は、以下の技術的手段により解決される。
[1] （Ａ）粉末状のＰｂフリーSn系合金はんだと（Ｂ）液状またはペースト状のフラックスとを含むソルダペーストであって、該フラックスが、下記の活性剤（a）、活性剤（b）または活性剤（c）を含むものであり、該活性剤の含有量が該フラックスに対して１.１〜３３.０質量％であることを特徴とする、ソルダペースト。
活性剤（a）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸
活性剤（b）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩
活性剤（c）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩
[1-1] 該活性剤の含有量が該フラックスに対して４.０〜２５.０質量％であることを特徴とする、[1]に記載のソルダペースト。
[2] 該ＰｂフリーSn系合金はんだが、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi-Cu、Sn-Ag-Bi-In、Sn-Sb、Sn-Cu、Sn-Cu-Ni、Sn-Ag-Cu-In、Sn-Ag-In、Sn-InおよびSn-Bi-Inの群から選ばれる少なくとも1種である、[1]に記載のソルダペースト。
[3] 6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸が、式(1)：
Ａｒ−(Ｏ)m−(Ｒ)n−ＣＯＯＨ (1)
(式中、Ａｒは１個のヒドロキシル基または炭素原子数１−６のアルキル基で置換されていても良いフェニル基、シクロヘキシル基またはシクロヘキセニル基を表し、Ｒは１個のヒドロキシル基で置換されていても良い炭素原子数１−６のアルキレン基を表し、ＡｒとＲは同一化合物内で共にヒドロキシル基で置換されることがない。ｍは０または１であり、ｎは０または１である)で示されることを特徴とする、[1]または[2]に記載のソルダペースト。
[4] 6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸が、式(2)：
ＨＯＯＣ−Ａｒ−(Ｏ)m−(Ｒ)n−ＣＯＯＨ (2)
(式中、Ａｒは１個のヒドロキシル基または炭素原子数１−６のアルキル基で置換されていても良いフェニル基、シクロヘキシル基またはシクロヘキセニル基を表し、Ｒは１個のヒドロキシル基で置換されていても良い炭素原子数１−６のアルキレン基を表し、ＡｒとＲは同一化合物内で共にヒドロキシル基で置換されることがない。ｍは０または１であり、ｎは０または１である)で示されることを特徴とする、[1]または[2]に記載のソルダペースト。
[5] 該有機アミンが脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミン、ジフェニルグアニジンまたは環状アミンであり、イミダゾール系化合物が、イミダゾール化合物またはベンゾイミダゾール化合物であり、イミダゾール系化合物のカルボン酸塩が、イミダゾール化合物のカルボン酸塩またはベンゾイミダゾール化合物のカルボン酸塩であることを特徴とする、[1]または[2]に記載のソルダペースト。
[5-1] 該有機アミンが脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミン、ジフェニルグアニジンまたは環状アミンであり、イミダゾール系化合物が、イミダゾール化合物またはベンゾイミダゾール化合物であり、イミダゾール系化合物のカルボン酸塩が、イミダゾール化合物のカルボン酸塩またはベンゾイミダゾール化合物のカルボン酸塩であることを特徴とする、[3]または[4]に記載のソルダペースト。
[6] （k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩は、該活性剤（a）、活性剤（ｂ）または活性剤（c）中にフラックスに対して０.１−３.０質量％含まれ、（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸は、該活性剤（a）または活性剤（c）中にフラックスに対して１.０−１０.０質量％含まれ、(k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩は、該活性剤（ｂ）または活性剤（c）中にフラックスに対して１.０−２０.０質量％含まれることを特徴とする、[1]または[2]に記載のソルダペースト。
[6-1] 該活性剤の含有量が該フラックスに対して４.０〜２５.０質量％であることを特徴とする、[6]に記載のソルダペースト。
[7] （Ａ）粉末状のＰｂフリーSn系合金はんだと（Ｂ）液状またはペースト状のフラックスを含むソルダペーストを使用して基板に電子部品をはんだ付けにより実装する方法であって、該フラックスが、下記の活性剤（a）、活性剤（b）または活性剤（c）を含むものであり、該活性剤の含有量が該フラックスに対して１.１−３３.０質量％であることを特徴とする、はんだ付け実装方法。
活性剤（a）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸；
活性剤（b）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩；
活性剤（c）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環系の芳香族もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩。
[7-1] 該活性剤の含有量が該フラックスに対して４.０〜２５.０質量％であることを特徴とする、[7]に記載のはんだ付け実装方法。
[8] 該ＰｂフリーSn系合金はんだが、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi-Cu、Sn-Ag-Bi-In、Sn-Sb、Sn-Cu、Sn-Cu-Ni、Sn-Ag-Cu-In、Sn-Ag-In、Sn-InおよびSn-Bi-Inの群から選ばれる少なくとも1種である、[7]に記載のはんだ付け実装方法。
[9] 該はんだ付けの接合面積が１ｍｍ２以上であることを特徴とする、[7]または[8]に記載のはんだ付け実装方法。
[10] 該はんだ付けのリフローピーク温度が２２０−２５０℃の範囲にあることを特徴とする、[7]または[8]に記載のはんだ付け実装方法。
[10-1] 該はんだ付けのリフローピーク温度が２２０−２５０℃の範囲にあることを特徴とする、[9]に記載のはんだ付け実装方法。
[11] 該はんだ付けによってＳｎと接合層を形成する該電子部品の表面材料が、Mo、Fe、Ni、Ag、Cuの金属およびCu-Zn、Fe-Niの合金の群から選ばれる1種であることを特徴とする、[7]−[10]のいずれかに記載のはんだ付け実装方法。
[11-1] 該はんだ付けによってＳｎと接合層を形成する該電子部品の表面材料が、Mo、Fe、Ni、Ag、Cuの金属およびCu-Zn、Fe-Niの合金の群から選ばれる1種であることを特徴とする、[10-1]に記載のはんだ付け実装方法。
[1] （Ａ）粉末状のＰｂフリーSn系合金はんだと（Ｂ）液状またはペースト状のフラックスとを含むソルダペーストであって、該フラックスが、下記の活性剤（a）、活性剤（b）または活性剤（c）を含むものであり、該活性剤の含有量が該フラックスに対して１.１〜３３.０質量％であることを特徴とする、ソルダペースト。
活性剤（a）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸
活性剤（b）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩
活性剤（c）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩
[1-1] 該活性剤の含有量が該フラックスに対して４.０〜２５.０質量％であることを特徴とする、[1]に記載のソルダペースト。
[2] 該ＰｂフリーSn系合金はんだが、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi-Cu、Sn-Ag-Bi-In、Sn-Sb、Sn-Cu、Sn-Cu-Ni、Sn-Ag-Cu-In、Sn-Ag-In、Sn-InおよびSn-Bi-Inの群から選ばれる少なくとも1種である、[1]に記載のソルダペースト。
[3] 6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸が、式(1)：
Ａｒ−(Ｏ)m−(Ｒ)n−ＣＯＯＨ (1)
(式中、Ａｒは１個のヒドロキシル基または炭素原子数１−６のアルキル基で置換されていても良いフェニル基、シクロヘキシル基またはシクロヘキセニル基を表し、Ｒは１個のヒドロキシル基で置換されていても良い炭素原子数１−６のアルキレン基を表し、ＡｒとＲは同一化合物内で共にヒドロキシル基で置換されることがない。ｍは０または１であり、ｎは０または１である)で示されることを特徴とする、[1]または[2]に記載のソルダペースト。
[4] 6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸が、式(2)：
ＨＯＯＣ−Ａｒ−(Ｏ)m−(Ｒ)n−ＣＯＯＨ (2)
(式中、Ａｒは１個のヒドロキシル基または炭素原子数１−６のアルキル基で置換されていても良いフェニル基、シクロヘキシル基またはシクロヘキセニル基を表し、Ｒは１個のヒドロキシル基で置換されていても良い炭素原子数１−６のアルキレン基を表し、ＡｒとＲは同一化合物内で共にヒドロキシル基で置換されることがない。ｍは０または１であり、ｎは０または１である)で示されることを特徴とする、[1]または[2]に記載のソルダペースト。
[5] 該有機アミンが脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミン、ジフェニルグアニジンまたは環状アミンであり、イミダゾール系化合物が、イミダゾール化合物またはベンゾイミダゾール化合物であり、イミダゾール系化合物のカルボン酸塩が、イミダゾール化合物のカルボン酸塩またはベンゾイミダゾール化合物のカルボン酸塩であることを特徴とする、[1]または[2]に記載のソルダペースト。
[5-1] 該有機アミンが脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミン、ジフェニルグアニジンまたは環状アミンであり、イミダゾール系化合物が、イミダゾール化合物またはベンゾイミダゾール化合物であり、イミダゾール系化合物のカルボン酸塩が、イミダゾール化合物のカルボン酸塩またはベンゾイミダゾール化合物のカルボン酸塩であることを特徴とする、[3]または[4]に記載のソルダペースト。
[6] （k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩は、該活性剤（a）、活性剤（ｂ）または活性剤（c）中にフラックスに対して０.１−３.０質量％含まれ、（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸は、該活性剤（a）または活性剤（c）中にフラックスに対して１.０−１０.０質量％含まれ、(k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩は、該活性剤（ｂ）または活性剤（c）中にフラックスに対して１.０−２０.０質量％含まれることを特徴とする、[1]または[2]に記載のソルダペースト。
[6-1] 該活性剤の含有量が該フラックスに対して４.０〜２５.０質量％であることを特徴とする、[6]に記載のソルダペースト。
[7] （Ａ）粉末状のＰｂフリーSn系合金はんだと（Ｂ）液状またはペースト状のフラックスを含むソルダペーストを使用して基板に電子部品をはんだ付けにより実装する方法であって、該フラックスが、下記の活性剤（a）、活性剤（b）または活性剤（c）を含むものであり、該活性剤の含有量が該フラックスに対して１.１−３３.０質量％であることを特徴とする、はんだ付け実装方法。
活性剤（a）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸；
活性剤（b）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩；
活性剤（c）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環系の芳香族もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩。
[7-1] 該活性剤の含有量が該フラックスに対して４.０〜２５.０質量％であることを特徴とする、[7]に記載のはんだ付け実装方法。
[8] 該ＰｂフリーSn系合金はんだが、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi-Cu、Sn-Ag-Bi-In、Sn-Sb、Sn-Cu、Sn-Cu-Ni、Sn-Ag-Cu-In、Sn-Ag-In、Sn-InおよびSn-Bi-Inの群から選ばれる少なくとも1種である、[7]に記載のはんだ付け実装方法。
[9] 該はんだ付けの接合面積が１ｍｍ２以上であることを特徴とする、[7]または[8]に記載のはんだ付け実装方法。
[10] 該はんだ付けのリフローピーク温度が２２０−２５０℃の範囲にあることを特徴とする、[7]または[8]に記載のはんだ付け実装方法。
[10-1] 該はんだ付けのリフローピーク温度が２２０−２５０℃の範囲にあることを特徴とする、[9]に記載のはんだ付け実装方法。
[11] 該はんだ付けによってＳｎと接合層を形成する該電子部品の表面材料が、Mo、Fe、Ni、Ag、Cuの金属およびCu-Zn、Fe-Niの合金の群から選ばれる1種であることを特徴とする、[7]−[10]のいずれかに記載のはんだ付け実装方法。
[11-1] 該はんだ付けによってＳｎと接合層を形成する該電子部品の表面材料が、Mo、Fe、Ni、Ag、Cuの金属およびCu-Zn、Fe-Niの合金の群から選ばれる1種であることを特徴とする、[10-1]に記載のはんだ付け実装方法。
本発明のソルダペーストは、ヒートシンクやシリコンチップ、LSIチップ、パワーデバイス素子などの電子部品、特には平面状電子部品と、絶縁基板、回路基板、プリント基板などの基板との、はんだ付けに使用すると、はんだ内部にフラックス揮発成分および加熱分解により発生するガスが残留したまま凝固することに起因するボイドの発生を大幅に抑制することができる。基板にヒートシンクやシリコンチップ
本発明のはんだ付け実装方法によると、ヒートシンクやシリコンチップ、LSIチップ、パワーデバイス素子などの電子部品、特には平面状電子部品と絶縁基板、回路基板、プリント基板などの基板とのはんだ付けにおいて、はんだ内部にフラックス揮発成分および加熱分解により発生するガスが残留したまま凝固することに起因するボイドの発生を大幅に抑制することができる。
本発明のはんだ付け実装方法によると、ヒートシンクやシリコンチップ、LSIチップ、パワーデバイス素子などの電子部品、特には平面状電子部品と絶縁基板、回路基板、プリント基板などの基板とのはんだ付けにおいて、はんだ内部にフラックス揮発成分および加熱分解により発生するガスが残留したまま凝固することに起因するボイドの発生を大幅に抑制することができる。
本発明のソルダペーストは、（Ａ）粉末状のＰｂフリーSn系合金はんだと（Ｂ）液状またはペースト状のフラックスとを含むソルダペーストであって、該フラックスが、下記の活性剤（a）、活性剤（b）または活性剤（c）を含むものであり、該活性剤の含有量が該フラックスに対して１.１〜３３.０質量％であることを特徴とする。
活性剤（a）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸；
活性剤（b）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩；
活性剤（c）；（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩。
該活性剤の含有量は、ボイド低減効果の点で、該フラックスに対して４.０−２５.０質量％であることが好ましい。
活性剤（a）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸；
活性剤（b）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩；
活性剤（c）；（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩。
該活性剤の含有量は、ボイド低減効果の点で、該フラックスに対して４.０−２５.０質量％であることが好ましい。
前記（k2）のうちの6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸は、式(1):
Ａｒ−(Ｏ)m−(Ｒ)n−ＣＯＯＨ (1)
(式中、Ａｒは１個のヒドロキシル基または炭素原子数１−６のアルキル基で置換されていても良いフェニル基、シクロヘキシル基またはシクロヘキセニル基を表し、Ｒは１個のヒドロキシル基で置換されていても良い炭素原子数１−６のアルキレン基を表し、ＡｒとＲは同一化合物内で共にヒドロキシル基で置換されることがない。ｍは０または１であり、ｎは０または１である)で示されるものが好ましい。このモノカルボン酸は式Ａｒ−ＣＯＯＨ,式Ａｒ−Ｒ−ＣＯＯＨおよび式Ａｒ−Ｏ−Ｒ−ＣＯＯＨで示されるものがある。炭素原子数１−６のアルキル基としてメチル基,エチル基,プロピル基,ヘキシル基が例示され、炭素原子数１−６のアルキレン基としてメチレン基,エチレン基,プロピレン基,ヘキシレン基が例示される。
Ａｒ−(Ｏ)m−(Ｒ)n−ＣＯＯＨ (1)
(式中、Ａｒは１個のヒドロキシル基または炭素原子数１−６のアルキル基で置換されていても良いフェニル基、シクロヘキシル基またはシクロヘキセニル基を表し、Ｒは１個のヒドロキシル基で置換されていても良い炭素原子数１−６のアルキレン基を表し、ＡｒとＲは同一化合物内で共にヒドロキシル基で置換されることがない。ｍは０または１であり、ｎは０または１である)で示されるものが好ましい。このモノカルボン酸は式Ａｒ−ＣＯＯＨ,式Ａｒ−Ｒ−ＣＯＯＨおよび式Ａｒ−Ｏ−Ｒ−ＣＯＯＨで示されるものがある。炭素原子数１−６のアルキル基としてメチル基,エチル基,プロピル基,ヘキシル基が例示され、炭素原子数１−６のアルキレン基としてメチレン基,エチレン基,プロピレン基,ヘキシレン基が例示される。
前記式(1)で示される6員環の芳香族系モノカルボン酸として、安息香酸、２-ヒドロキシ安息香酸、３-ヒドロキシ安息香酸、４-ヒドロキシ安息香酸、２−（２−ヒドロキシフェニル）酢酸、２−（３−ヒドロキシフェニル）酢酸、２−（４−ヒドロキシフェニル）酢酸、３−(４−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸、（４−ヒドロキシフェノキシ）酢酸、２−（４−ヒドロキシフェノキシ）プロピオン酸、２−フェニル酢酸、３−フェニルプロピオン酸、２−フェノキシ酢酸が例示される。
6員環の脂環族系モノカルボン酸として、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸が例示される。
6員環の脂環族系モノカルボン酸として、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸が例示される。
前記（k2）のうちの6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸は、式(2)：
ＨＯＯＣ−Ａｒ−(Ｏ)m−(Ｒ)n−ＣＯＯＨ (2)
(式中、Ａｒは１個のヒドロキシル基または炭素原子数１−６のアルキル基で置換されていても良いフェニル基、シクロヘキシル基またはシクロヘキセニル基を表し、Ｒは１個のヒドロキシル基で置換されていても良い炭素原子数１−６のアルキレン基を表し、ＡｒとＲは同一化合物内で共にヒドロキシル基で置換されることがない。ｍは０または１であり、ｎは０または１である)で示されるものが好ましい。このジカルボン酸は、式ＨＯＯＣ−Ａｒ−ＣＯＯＨ,ＨＯＯＣ−Ａｒ−Ｒ−ＣＯＯＨ,ＨＯＯＣ−Ａｒ−Ｏ−Ｒ−ＣＯＯＨで示されるものがある。炭素原子数１−６のアルキル基としてメチル基,エチル基,プロピル基,ヘキシル基が例示され、炭素原子数１−６のアルキレン基としてメチレン基,エチレン基,プロピレン基,ヘキシレン基が例示される。
前記式(2)で示される6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸として、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸、3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸、2-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸が例示される。
ＨＯＯＣ−Ａｒ−(Ｏ)m−(Ｒ)n−ＣＯＯＨ (2)
(式中、Ａｒは１個のヒドロキシル基または炭素原子数１−６のアルキル基で置換されていても良いフェニル基、シクロヘキシル基またはシクロヘキセニル基を表し、Ｒは１個のヒドロキシル基で置換されていても良い炭素原子数１−６のアルキレン基を表し、ＡｒとＲは同一化合物内で共にヒドロキシル基で置換されることがない。ｍは０または１であり、ｎは０または１である)で示されるものが好ましい。このジカルボン酸は、式ＨＯＯＣ−Ａｒ−ＣＯＯＨ,ＨＯＯＣ−Ａｒ−Ｒ−ＣＯＯＨ,ＨＯＯＣ−Ａｒ−Ｏ−Ｒ−ＣＯＯＨで示されるものがある。炭素原子数１−６のアルキル基としてメチル基,エチル基,プロピル基,ヘキシル基が例示され、炭素原子数１−６のアルキレン基としてメチレン基,エチレン基,プロピレン基,ヘキシレン基が例示される。
前記式(2)で示される6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸として、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸、3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸、2-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸が例示される。
（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸は、該活性剤（a）または活性剤（c）中にフラックスに対して好ましくは１.０−１０.０質量％含まれる。この含有量がフラックスに対して１.０質量％より少ないと活性力が不足して濡れ性が悪くなることがあり、また、フラックスに対して１０.０質量％より多いと熱による分解ガスが発生し、いずれの場合もボイド低減効果が得られにくくなることがある。より好ましい含有量はフラックスに対して２.０−８.０質量％である。
（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩のための有機アミンとして、脂肪族アミン（例えば、エチルアミン，プロピルアミン，ヘキシルアミン，ジエチルアミン，トリエチルアミン，トリブチルアミン，エチレンジアミン）、脂環族アミン（例えば、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン）、芳香族アミン（例えば、アニリン,ジエチルアニリン）、ジフェニルグアニジン，環状アミン（例えば、ピコリン，ルチジン，ピペリジン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセ−７−エン（ＤＢＵ））、アルコールアミン（例えば、ジエタノ−ルアミン，トリエタノ−ルアミン）が例示される。
有機アミンのヨウ化水素酸塩として、具体的には、ジエチルアミンヨウ化水素酸塩、トリエチルアミンヨウ化水素酸塩、シクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩、エチレンジアミンジヨウ化水素酸塩、アニリンヨウ化水素酸、ジエチルアニリンヨウ化水素酸、ジフェニルグアニジンヨウ化水素酸塩、メラミンヨウ化水素酸、ジエタノールアミンヨウ化水素酸塩、トリエタノールアミンヨウ化水素酸塩が例示される。
（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩は、該活性剤（a）、活性剤（ｂ）または活性剤（c）中にフラックスに対して好ましくは０.１−３.０質量％含まれる。この含有量がフラックスに対して０.１質量％より少ないと活性力が不足して濡れ性が悪くなることがあり、フラックスに対して３.０質量％より多いと熱による分解ガスが発生し、いずれの場合もボイド低減効果が得られにくくなることがある。より好ましい含有量はフラックスに対して０.５−２.５質量％である。
（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩は、該活性剤（a）、活性剤（ｂ）または活性剤（c）中にフラックスに対して好ましくは０.１−３.０質量％含まれる。この含有量がフラックスに対して０.１質量％より少ないと活性力が不足して濡れ性が悪くなることがあり、フラックスに対して３.０質量％より多いと熱による分解ガスが発生し、いずれの場合もボイド低減効果が得られにくくなることがある。より好ましい含有量はフラックスに対して０.５−２.５質量％である。
（k3）イミダゾール系化合物は、イミダゾール化合物とベンゾイミダゾール化合物とにより代表される。
イミダゾール化合物として、イミダゾール、アルキルイミダゾール、アリールイミダゾール、アラルキルイミダゾールが例示される。アルキルイミダゾール、アリールイミダゾール、アラルキルイミダゾールは、分子環中に窒素原子を２個有するが、そのうちの少なくとも１個は非置換である必要がある。
イミダゾール化合物として、イミダゾール、アルキルイミダゾール、アリールイミダゾール、アラルキルイミダゾールが例示される。アルキルイミダゾール、アリールイミダゾール、アラルキルイミダゾールは、分子環中に窒素原子を２個有するが、そのうちの少なくとも１個は非置換である必要がある。
アルキルイミダゾールの具体例として、２−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、４−オクチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール（四国化成工業社製、商品名「Ｃ１１Ｚ」）、２−シクロヘキシルイミダゾールがある。
アリールイミダゾールの具体例として、２−フェニルイミダゾール（四国化成工業社製、商品名「２ＰＺ」）、２−フェニル−４−メチルイミダゾール（四国化成工業社製、商品名「２Ｐ４ＭＺ」）、１−フェニルイミダゾール、２−トルイルイミダゾールがある。
アラルキルイミダゾールの具体例として、１−ベンジルイミダゾール、２−ベンジル−４−メチルイミダゾール（Poly Organix社製）がある。
アラルキルイミダゾールの具体例として、１−ベンジルイミダゾール、２−ベンジル−４−メチルイミダゾール（Poly Organix社製）がある。
ベンゾイミダゾール化合物として、ベンゾイミダゾール、アルキルベンズイミダゾール、アリールベンズイミダゾール、アラルキルベンズイミダゾールが例示される。
アルキルベンズイミダゾール、アリールベンズイミダゾール、アラルキルベンズイミダゾールは、分子環中に窒素原子を２個有するが、そのうちの少なくとも１個は非置換である必要がある。
アルキルベンズイミダゾール、アリールベンズイミダゾール、アラルキルベンズイミダゾールは、分子環中に窒素原子を２個有するが、そのうちの少なくとも１個は非置換である必要がある。
アルキルベンズイミダゾールの具体例として、２−プロピルベンズイミダゾール、２−ペンチルベンズイミダゾール、２−ノニルベンズイミダゾール（SIGMA-ALDRICH社製、試薬）がある。
アリールベンズイミダゾールの具体例として、１−フェニルベンズイミダゾール、２−フェニルベンズイミダゾール、２−（１−ナフチル）メチルベンズイミダゾール（「Biochemical Pharmacology、第３６巻、４６３頁（１９８７年）」に記載の方法に準拠して合成可能）がある。アラルキルベンズイミダゾールの具体例として、１−ベンジルベンズイミダゾール、２−ベンジルイミダゾール、２−ベンジル−４−メチルイミダゾールがある。
アリールベンズイミダゾールの具体例として、１−フェニルベンズイミダゾール、２−フェニルベンズイミダゾール、２−（１−ナフチル）メチルベンズイミダゾール（「Biochemical Pharmacology、第３６巻、４６３頁（１９８７年）」に記載の方法に準拠して合成可能）がある。アラルキルベンズイミダゾールの具体例として、１−ベンジルベンズイミダゾール、２−ベンジルイミダゾール、２−ベンジル−４−メチルイミダゾールがある。
イミダゾール系化合物のカルボン酸塩は、イミダゾール化合物のカルボン酸塩とベンゾイミダゾール化合物のカルボン酸塩とにより代表される。イミダゾール系化合物のカルボン酸塩のためのカルボン酸として、芳香族カルボン酸（例えば安息香酸、フタル酸、サリチル酸）、脂肪族カルボン酸（例えば酢酸、プロピオン酸、アジピン酸、グルタル酸、アゼライン酸）、脂環族カルボン酸（例えばシクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸）が例示される。該カルボン酸の炭素原子数は１２以下が好ましい。
イミダゾール系化合物とそのカルボン酸塩を併用してもよい。
イミダゾール系化合物とそのカルボン酸塩を併用してもよい。
（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩は、該活性剤（ｂ）または活性剤（c）中にフラックスに対して１.０−２０.０質量％含まれる。この含有量がフラックスに対して１.０質量％より少ないと活性力が不足するため濡れ性が悪く、また、フラックスに対して２０.０質量％より多いと熱による分解ガスが発生し、いずれの場合もボイド低減効果が得られにくくなり好ましくない。より好ましい含有量はフラックスに対して３.０−１５.０質量％である。
本発明のソルダペースト中のフラックスは、常温で液状またはペースト状であり、少なくともロジン系樹脂と、上記活性剤（a）,活性剤（ｂ）または活性剤（c）とからなり、好ましくは、さらに溶剤および/またはチクソ剤とからなる。
ロジン系樹脂は、フラックスの主成分である。そのロジン系樹脂として、ガムロジン、ウッドロジン、重合ロジン、水添ロジン、不均化ロジン、変性ロジン（例えば、フェノール変性ロジン、アクリル変性ロジン）が例示される。これらは２種以上を併用してもよい。ロジン系樹脂の好ましい含有量は、フラックス全重量の３０〜７０質量％である。
ロジン系樹脂は、フラックスの主成分である。そのロジン系樹脂として、ガムロジン、ウッドロジン、重合ロジン、水添ロジン、不均化ロジン、変性ロジン（例えば、フェノール変性ロジン、アクリル変性ロジン）が例示される。これらは２種以上を併用してもよい。ロジン系樹脂の好ましい含有量は、フラックス全重量の３０〜７０質量％である。
溶剤は固形状であるロジン系樹脂、活性剤、チクソ剤などを溶解するとともに、（Ａ）粉末状のＰｂフリーのSn系合金はんだとの混合物を液状またはペースト状にする作用がある。溶剤の具体例として、常圧で沸点２００〜３００℃程度のグリコールエーテル系溶剤（例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（沸点：２３１℃））、アセテート系溶剤（例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（沸点：２４７℃））、テルペン系溶剤（例えば、ターピネオール（沸点：２０９℃））、カルビトール系溶剤（例えば、エチルカルビトール（沸点：２０２℃）、ヘキシルカルビトール（沸点：２６０℃）、ブチルカルビトール（沸点：２３０℃））が挙げられる。溶剤の好ましい含有量は、フラックス全質量の３０−７０質量％であるが、これら含有量に限定されるものではない。
チクソ剤は、ソルダペースト適用時の印刷ニジミや加熱によるダレを防止する。チクソ剤の具体例として、硬化ヒマシ油（水素添加ヒマシ油）や脂肪酸アミド、オキシ脂肪酸が挙げられる。チクソ剤の好ましい含有量は、フラックス全質量の１−１０質量％である。その他、必要に応じて、ボイド発生の抑制に影響しない範囲内で、他の成分を含んでも良い。
例えば、有機アミンのハロゲン化水素酸塩（ただし、ヨウ化水素酸塩を除く）や有機酸のような通常使用される活性剤をフラックス中に含むことができる。有機アミンのハロゲン化水素酸塩（ただし、ヨウ化水素酸塩を除く）の代表例として、有機アミンの臭化水素酸塩がある。その具体例としてシクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、トリエタノールアミン臭化水素酸塩、モノエタノールアミン臭化水素酸塩、ジエチルアミン臭化水素酸塩が挙げられる。有機酸として、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、グルタル酸、スベリン酸、アジピン酸、セバシン酸が例示される。
それらの好ましい含有量は、フラックス全重量の０.５−５重量％である。
それらの好ましい含有量は、フラックス全重量の０.５−５重量％である。
本発明のソルダペーストの主剤である（Ａ）粉末状のＰｂフリーのSn系合金はんだにおけるＰｂフリーのSn系合金はんだは、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi-Cu、Sn-Ag-Bi-In、Sn-Sb、Sn-Cu、Sn-Cu-Ni、Sn-Ag-Cu-In、Sn-Ag-In、Sn-InおよびSn-Bi-Inの群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。これらは、前記したように（Ｂ）液状またはペースト状のフラックスとからなるソルダペーストにおいて、Pbを含まないSn系合金はんだとしての標準的組成で気泡発生防止可能であり、実用上有利なものである。
かかるＰｂフリーのSn系合金はんだの具体的な組成の例として、Sn96.5Ag3.5、Sn96.5Ag3.0Cu0.5、Sn95.8Ag3.5Cu0.7、Sn93.3Ag3.0Bi3.0Cu0.7、Sn93Ag3.5Bi0.5In3、Sn88Ag3.5Bi0.5In8、Sn95Sb5、Sn99.3Cu0.7、Sn99.27Cu0.7Ni0.03、Sn93Ag3.5Cu0.5In3、Sn88.5Ag3.5In8、Sn95In5、Sn92.5Bi0.5In7などが挙げられる。なお、ここでの各組成は、Sn系合金はんだ全質量に対する各金属の質量％を意味する。ＰｂフリーのSn系合金はんだは、０.１質量％以下のＰｂ、その他の例えばＪＩＳＡ級に準ずるＦeなどの不可避的不純物を含んでも良い。
好ましいＰｂフリーのSn系合金はんだは、Sn-AgおよびSn-Ag-Cuであり、特に好ましい例としてSn96.5Ag3.5、Sn99.0Ag0.3Cu0.7、Sn98.3Ag1.0Cu0.7、Sn96.5Ag3.0Cu0.5、Sn95.8Ag3.5Cu0.7が挙げられる。
ＰｂフリーのSn系合金はんだは、好ましくは１９０−２５０℃の範囲の融点を持つものである。その範囲内で融点を有することによって、Pbを含まないSn系合金はんだにおける接合の信頼性が確保しやすくできる。例えば、Sn42Bi58では融点が１３８℃、Sn48In52では融点が１１８℃であって、これらのはんだによっては接合信頼性が得られない。
（Ａ）粉末状のＰｂフリーのSn系合金はんだは、好ましくはアスペクト比１：１.０〜１.２程度の球形であって、異形粉を少し含有しても良い。その粉末の大きさの点でＩＰＣ Ｊ−ＳＴＤ−００５に準拠したＴｙｐｅ３（粒子径範囲２５μｍ〜４５μｍ）、Ｔｙｐｅ４（粒子径範囲２０μｍ〜３８μｍ）、Ｔｙｐｅ５（粒子径範囲１５μｍ〜２５μｍ）が好適である。これらの粒子径範囲では印刷性やはんだボール性に問題がなく、汎用品であり商業的に入手しやすい。
本発明のソルダーペースト中に、（Ａ）粉末状のＰｂフリーのSn系合金はんだは通常８５〜９２質量％含まれ、（Ｂ）液状またはペースト状のフラックスは通常１５〜８質量％含まれるが、これら含有量に限定されるものではない。
本発明のソルダーペースト中に、（Ａ）粉末状のＰｂフリーのSn系合金はんだは通常８５〜９２質量％含まれ、（Ｂ）液状またはペースト状のフラックスは通常１５〜８質量％含まれるが、これら含有量に限定されるものではない。
本発明のソルダペーストは、ソルダペーストの一般的な製造方法によって製造され得る。その具体的な方法としては、例えば、まず無酸素雰囲気中で回転ディスク法によって、あらかじめ準備されたＰｂフリーのSn系合金はんだを粉末化し、所望のサイズに分級することによって、粉末状のＰｂフリーSn系合金はんだを得る。一方、所定の組成になるようにそれぞれ所定量計量されたロジンと活性剤（a）、活性剤（b）または活性剤（c）、および必要に応じて溶剤、チクソ剤等を、撹拌装置に投入し、加熱撹拌して、溶解させることによって、液状またはペースト状のフラックスを得る。それぞれ得られたＰｂフリーSn系合金はんだ粉末と液状またはペースト状のフラックスをそれぞれ所定量計量して、撹拌装置に投入し、撹拌して練り合わせることによって、ソルダペーストが得られる。
本発明のはんだ付け実装方法は、（Ａ）粉末状のＰｂフリーSn系合金はんだと（Ｂ）液状またはペースト状のフラックスを含むソルダペーストを使用して基板に電子部品をはんだ付けにより実装する方法であって、該フラックスが、下記の活性剤（a）、活性剤（b）または活性剤（c）を含むものであり、該活性剤の含有量が該フラックスに対して１.１〜３３.０質量％であることを特徴とする。
活性剤（a）:有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸；
活性剤（b）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩；
活性剤（c）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩。
該活性剤の含有量は、該フラックスに対して４.０〜２５.０質量％であることが好ましい。
活性剤（a）:有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸；
活性剤（b）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩；
活性剤（c）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩。
該活性剤の含有量は、該フラックスに対して４.０〜２５.０質量％であることが好ましい。
かかる本発明のはんだ付け実装方法では、はんだ付けの接合面積は１ｍｍ２以上が好ましい。さらに、これまでボイドの発生が多くなりやすかった４ｍｍ２以上の接合面積への本発明のはんだ付け実装方法の適用は、ボイドの低減効果が大きく、特に望ましい。尚、接合面積が１ｍｍ２未満の小さいものではボイドの有無の差が薄まって効果が見えにくくなる。
本発明のはんだ付け実装方法では、はんだ付けのリフローピーク温度が２２０−２５０℃に範囲にあることが好ましい。２２０℃未満では濡れ性に劣り、２５０℃を超えると部品の耐熱限界を超えることになりやすい。さらに２３０−２４５℃が好ましく、特に約２４０℃が好ましい。これまでの実装方法では、２６０−２９０℃の高い温度でリフローを行うとボイドが減少する傾向が見られたものの、はんだ付けすべき電子部品への高温による悪影響から、そのような高温でのリフローが実施されなかった。本発明のはんだ付け実装方法は、これまでボイドの減少が困難とされていた温度でリフローを行って、ボイドの多発がなくかつ電子部品への悪影響もない状態で、電子部品のはんだ付けを行うものである。
本発明のはんだ付け実装方法における基板として、通常セラミック基板、Cu基板、Al基板等が使用される。また、電子部品の具体例としては、放熱材として使用されるヒートシンク、デバイス素子などが挙げられる。ヒートシンクの例として、Mo、Fe、Ni、Ag、Cuなどの金属またはCu-Zn、Fe-Niなどの合金を含む母材にNiめっき、Auめっき、Cuめっきなどの表面処理が施されたものが挙げられる。ここで、ＰｂフリーSn系合金はんだ中のSnと接合層を形成する材料としては、Niが好ましい。例えば、Niは、Snとの濡れ性に劣るため本来気泡が発生しやすい系ではあるが、実用上重要なものであり、本発明のはんだ付け実装方法による気泡発生防止効果を有効に生かすことができる。デバイス素子の例として、SiチップにTi層およびNi層を積層し、そのNi層上にめっき等で酸化防止用に薄いフラッシュAu処理されたものが挙げられる。
本発明のはんだ付け実装方法において、はんだ付けによってＳｎと接合層を形成する該電子部品の表面材料が、好ましくは、Mo、Fe、Ni、Ag、Cuの金属およびCu-Zn、Fe-Niの合金の群から選ばれる1種である。なかでも、本発明の効果を奏し得てかつ実用上重要であることから、特にNi、Cu、Agが好ましい。これらの材料に、酸化防止用の薄いフラッシュAuめっきが処理されたものであっても良い。
なお、特に詳述しないが、本発明のはんだ付け実装方法において、通常はんだ付けの実装方法で行われる操作が、必要に応じて行われても良い。
なお、特に詳述しないが、本発明のはんだ付け実装方法において、通常はんだ付けの実装方法で行われる操作が、必要に応じて行われても良い。
本発明のはんだ付け実装方法の具体的な１例を、便宜上実装終了後の状態である半導体実装装置Ａおよび半導体実装装置Ｂとして、それぞれ図１および図２に模式的に示す。すなわち図１に示されるように、本発明のはんだ付け実装方法では、例えばセラミック、Cu、Al等の基板１上に本発明のソルダペースト２が印刷され、その上にヒートシンク部品３が設置された後、通常の条件下でリフロー処理されることによってはんだ付けが行われ、さらにその上に通常の高温はんだ４を使用してパワーデバイス素子５がはんだ付けされる。
他の具体的な例を、実装終了後の状態として、図２に模式的に示す。すなわち図２に示されるように、本発明のはんだ付け実装方法では、例えば基板１上に本発明のソルダペースト２が印刷され、その上にパワーデバイス素子５が直接設置された後、通常の条件下でリフロー処理されることによってはんだ付けされる。
また、図３に、図１に示されるヒートシンク部品３の横方向の断面図を模式的に示す。すなわち、図３には、Moの母材３ａにNiめっき３ｂの表面処理がなされたものが示される。さらに図４に、図１および図２に示されるパワーデバイス素子５の横方向の断面図を模式的に示す。すなわち、図４には、Siチップ６にTi層７とNi層８が積層され、その上に保護層としてさらにAuめっき９がなされたものが示される。
本発明のはんだ付け実装方法によれば、はんだ付けの際に、電子部品および導体である基板（例えば回路基板、プリント基板）への濡れ性を確保でき、なおかつ電子部品および基板における金属表面の酸化物除去反応によるガスおよび熱による分解ガスの発生を抑制できるため、ヒートシンクやシリコンチップ、LSIチップ、パワーデバイス素子などの電子部品、特には平面状電子部品のはんだ付けにおいて、ボイドの発生率を大幅に抑制することができる。
次に本発明の実施例および比較例を説明するが、それらによって本発明が限定されるものではない。粘度は株式会社マルコム製PCU205により２５℃で測定した。
[実施例１]
(1)フラックスの調製
重合ロジン１５.０質量部、水素添加ロジン２６.０質量部、テルペン系溶剤５０.０質量部、シクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩１.０質量部、安息香酸５.０質量部、水素添加ヒマシ油３.０質量部を容器に仕込み、１５０℃で約５分間加熱し溶解させて、ペースト状のフラックスを得た。
(1)フラックスの調製
重合ロジン１５.０質量部、水素添加ロジン２６.０質量部、テルペン系溶剤５０.０質量部、シクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩１.０質量部、安息香酸５.０質量部、水素添加ヒマシ油３.０質量部を容器に仕込み、１５０℃で約５分間加熱し溶解させて、ペースト状のフラックスを得た。
(2)ソルダペーストの調製
あらかじめ用意しておいた粒子径２５〜４５μｍのSn／Ag／Cu（96.5質量％／3.0質量％／0.5質量％）のはんだ粉末８９.０質量部および上記(1)項で調製したペースト状フラックス１１.０質量部を容器にとり、ヘラを用いて室温で約５分間混和してソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を得た。
あらかじめ用意しておいた粒子径２５〜４５μｍのSn／Ag／Cu（96.5質量％／3.0質量％／0.5質量％）のはんだ粉末８９.０質量部および上記(1)項で調製したペースト状フラックス１１.０質量部を容器にとり、ヘラを用いて室温で約５分間混和してソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を得た。
(3)ソルダペーストの評価
図１に示されるように、上記の(2)項で得たソルダペーストを、銅を焼成して導体を形成したセラミック基板１および銀を焼成して導体を形成したセラミック基板１に１００μmの厚さで印刷し、図１に示されるようなMoにNiめっきを施した７mm×７mm×０.５mmのヒートシンク部品３を搭載して、予備加熱（１５０℃で約1分間）の後、ピーク温度２３０〜２４０℃で、融点以上の時間が20秒以上、酸素濃度が約５００ppmの窒素ガス雰囲気中でリフロー処理を行った。
図１に示されるように、上記の(2)項で得たソルダペーストを、銅を焼成して導体を形成したセラミック基板１および銀を焼成して導体を形成したセラミック基板１に１００μmの厚さで印刷し、図１に示されるようなMoにNiめっきを施した７mm×７mm×０.５mmのヒートシンク部品３を搭載して、予備加熱（１５０℃で約1分間）の後、ピーク温度２３０〜２４０℃で、融点以上の時間が20秒以上、酸素濃度が約５００ppmの窒素ガス雰囲気中でリフロー処理を行った。
このようにはんだ付けされたものの外観は、ヒートシンク部品３側面に十分はんだが濡れあがっており良好であった。Ｘ線透過装置（株式会社島津製作所製SMX2000）にてはんだ付け部を観察すると、ボイドは少なく良好であった。さらに詳細に評価するために、面積測定ソフトを用いてボイド部分の面積総和を多角形近似で２値化し、次式によりボイド面積率を算出した。得られたボイド面積率を、後記の表１に示す。
[実施例２]
実施例１のシクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩１.０質量部をモノエチルアミンヨウ化水素酸塩２.０質量部に代えることと、安息香酸５.０質量部をシクロヘキサンジカルボン酸８.０質量部に代え、水素添加ロジン２６.０質量部を２２.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表１に併せて示す。
実施例１のシクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩１.０質量部をモノエチルアミンヨウ化水素酸塩２.０質量部に代えることと、安息香酸５.０質量部をシクロヘキサンジカルボン酸８.０質量部に代え、水素添加ロジン２６.０質量部を２２.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表１に併せて示す。
[実施例３]
実施例１のシクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩１.０質量部を２.０質量部に代えることと、安息香酸５.０質量部をウンデシルイミダゾール８.０質量部に代えることと、水素添加ロジン２６.０質量部を２２.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表１に併せて示す。
実施例１のシクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩１.０質量部を２.０質量部に代えることと、安息香酸５.０質量部をウンデシルイミダゾール８.０質量部に代えることと、水素添加ロジン２６.０質量部を２２.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表１に併せて示す。
[実施例４]
実施例１の安息香酸５.０質量部を２−（４−ヒドロキシフェニル）酢酸３.０質量部に代えることと、２−エチルイミダゾール５.０質量部を添加し、水素添加ロジン２６.０質量部を２３.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表１に併せて示す。
実施例１の安息香酸５.０質量部を２−（４−ヒドロキシフェニル）酢酸３.０質量部に代えることと、２−エチルイミダゾール５.０質量部を添加し、水素添加ロジン２６.０質量部を２３.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表１に併せて示す。
[実施例５]
実施例１の安息香酸５.０質量部をウンデシルイミダゾール・アジピン酸塩１２.０質量部に代え、水素添加ロジン２６.０質量部を１９.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表１に併せて示す。
実施例１の安息香酸５.０質量部をウンデシルイミダゾール・アジピン酸塩１２.０質量部に代え、水素添加ロジン２６.０質量部を１９.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表１に併せて示す。
[実施例６]
実施例１にウンデシルイミダゾール・アジピン酸塩５質量部を添加し、水素添加ロジン２６.０質量部を２１.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表１に併せて示す。
実施例１にウンデシルイミダゾール・アジピン酸塩５質量部を添加し、水素添加ロジン２６.０質量部を２１.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表１に併せて示す。
[実施例７]
実施例１のはんだ粉末をSn／Ag／Bi/In（88.0質量％／3.5質量％／0.5質量％／8.0質量％）に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表２に併せて示す。
実施例１のはんだ粉末をSn／Ag／Bi/In（88.0質量％／3.5質量％／0.5質量％／8.0質量％）に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表２に併せて示す。
[実施例８]
実施例１のはんだ粉末をSn／Ag／Bi/Cu（93.3質量％／3.2質量％／2.8質量％／0.7質量％）に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表２に併せて示す。
実施例１のはんだ粉末をSn／Ag／Bi/Cu（93.3質量％／3.2質量％／2.8質量％／0.7質量％）に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表２に併せて示す。
[実施例９]
実施例１の安息香酸５.０質量部をサリチル酸５.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表２に併せて示す。
実施例１の安息香酸５.０質量部をサリチル酸５.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表２に併せて示す。
[実施例１０]
実施例１の安息香酸５.０質量部を2-(4-ヒドロキシフェニル)酢酸５.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表２に併せて示す。
実施例１の安息香酸５.０質量部を2-(4-ヒドロキシフェニル)酢酸５.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表２に併せて示す。
[実施例１１]
実施例１の安息香酸５.０質量部をフタル酸３.０質量部に代え、水素添加ロジン２６．０質量部を２８.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表２に併せて示す。
実施例１の安息香酸５.０質量部をフタル酸３.０質量部に代え、水素添加ロジン２６．０質量部を２８.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表２に併せて示す。
[実施例１２]
実施例１の安息香酸５.０質量部をシクロヘキサンカルボン酸５.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表２に併せて示す。
実施例１の安息香酸５.０質量部をシクロヘキサンカルボン酸５.０質量部に代えること以外は実施例１と同様にして、ソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行った。ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であり、ボイドは非常に少なく良好であった。ボイド面積率を、後記の表２に併せて示す。
[比較例１]
実施例１においてシクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩１.０質量部をシクロヘキシルアミン臭化水素酸塩１.０質量部に代えたこと以外は、実施例１と同様にソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行ったところ、ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であるが、ボイドが多量に発生した。そのボイド面積率は、後記の表３に併せて示す。
実施例１においてシクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩１.０質量部をシクロヘキシルアミン臭化水素酸塩１.０質量部に代えたこと以外は、実施例１と同様にソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行ったところ、ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であるが、ボイドが多量に発生した。そのボイド面積率は、後記の表３に併せて示す。
[比較例２]
実施例１においてシクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩１.０質量部を添加せず、水素添加ロジン２６.０質量部を２７.０質量部に代えること以外は、実施例１と同様にソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行ったところ、ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であるが、ボイドが多量に発生した。そのボイド面積率は、後記の表３に併せて示す。
実施例１においてシクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩１.０質量部を添加せず、水素添加ロジン２６.０質量部を２７.０質量部に代えること以外は、実施例１と同様にソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行ったところ、ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であるが、ボイドが多量に発生した。そのボイド面積率は、後記の表３に併せて示す。
[比較例３]
実施例３において、シクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩３.０質量部を添加せず、水素添加ロジン２２.０質量部を２５.０質量部に代えること以外は、実施例３と同様にソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行ったところ、ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であるが、ボイドが多量に発生した。そのボイド面積率は、後記の表３に併せて示す。
実施例３において、シクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩３.０質量部を添加せず、水素添加ロジン２２.０質量部を２５.０質量部に代えること以外は、実施例３と同様にソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行ったところ、ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であるが、ボイドが多量に発生した。そのボイド面積率は、後記の表３に併せて示す。
[比較例４]
実施例１において、安息香酸を添加せず、水素添加ロジン２６.０質量部を３１.０質量部に代えること以外は、実施例１と同様にソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行ったところ、ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であるが、ボイドが多量に発生した。そのボイド面積率は、後記の表３に併せて示す。
実施例１において、安息香酸を添加せず、水素添加ロジン２６.０質量部を３１.０質量部に代えること以外は、実施例１と同様にソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行ったところ、ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であるが、ボイドが多量に発生した。そのボイド面積率は、後記の表３に併せて示す。
[比較例５]
実施例９において、シクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩１.０質量部を添加せず、水素添加ロジン２６.０質量部を２７.０質量部に代えること以外は、実施例９と同様にソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行ったところ、ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であるが、ボイドが多量に発生した。そのボイド面積率は、後記の表３に併せて示す。
実施例９において、シクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩１.０質量部を添加せず、水素添加ロジン２６.０質量部を２７.０質量部に代えること以外は、実施例９と同様にソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行ったところ、ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であるが、ボイドが多量に発生した。そのボイド面積率は、後記の表３に併せて示す。
[比較例６]
実施例１０において、シクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩を添加せず、水素添加ロジン２６.０質量部を２７.０質量部に代えること以外は、実施例１０と同様にソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行ったところ、ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であるが、ボイドが多量に発生した。そのボイド面積率は、後記の表３に併せて示す。
実施例１０において、シクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩を添加せず、水素添加ロジン２６.０質量部を２７.０質量部に代えること以外は、実施例１０と同様にソルダペースト（粘度２００Ｐａ・ｓ）を調製し、評価を行ったところ、ヒートシンク部品側面へのはんだの濡れ上がりは良好であるが、ボイドが多量に発生した。そのボイド面積率は、後記の表３に併せて示す。
[実施例１３]
実施例１〜実施例８で調製したソルダペーストを使った、具体的なはんだ付け実装方法を示す。アルミナセラミック基板上に配線（Cu、Ag、Ni）が形成された電極上に、実施例１〜実施例８のソルダペーストを印刷法にて供給した。そのソルダペースト上に、MoにNiめっきを施した６×６ｍｍサイズのヒートシンク付きパワーデバイス素子及び裏面電極がTi/Ni/Auめっきである５×５ｍｍサイズのパワー素子デバイスを搭載した。その後、リフローピーク温度が240℃にて溶融しはんだ付けした。このようにしてはんだ付けで搭載された素子について、実際の実装工程と同様な非破壊の軟X線透過法によるボイド検査を行い、ボイドの有無を区別して２値化処理することによって、ボイドの占める面積率を測定した。このようにして搭載された各々の素子のボイド面積率は、前記の表１に示した値と同程度であることが分かった。
実施例１〜実施例８で調製したソルダペーストを使った、具体的なはんだ付け実装方法を示す。アルミナセラミック基板上に配線（Cu、Ag、Ni）が形成された電極上に、実施例１〜実施例８のソルダペーストを印刷法にて供給した。そのソルダペースト上に、MoにNiめっきを施した６×６ｍｍサイズのヒートシンク付きパワーデバイス素子及び裏面電極がTi/Ni/Auめっきである５×５ｍｍサイズのパワー素子デバイスを搭載した。その後、リフローピーク温度が240℃にて溶融しはんだ付けした。このようにしてはんだ付けで搭載された素子について、実際の実装工程と同様な非破壊の軟X線透過法によるボイド検査を行い、ボイドの有無を区別して２値化処理することによって、ボイドの占める面積率を測定した。このようにして搭載された各々の素子のボイド面積率は、前記の表１に示した値と同程度であることが分かった。
また、酸素濃度が３０００〜５０００ｐｐｍの窒素ガス中、および大気雰囲気中において行った同じ様な評価でも、同様なボイド発生の抑制状態を示した。また、Niめっき以外の電子部品電極として、その表面がFe、Cu、Agなどの金属およびCu-Zn、Fe-Niなどの合金の群から選ばれる１種であれば、同様な効果があることを確認した。 更に加えて、はんだ付け面の形状としては、約１ｍｍ2以上において、同様な効果があることも併せて確認した。さらにボイドの発生が多くなる傾向にある約４ｍｍ2以上においても、同様な効果があることも確認した。
本発明のソルダペーストは、絶縁基板、回路基板、プリント基板などの基板にヒートシンクやシリコンチップ、LSIチップ、パワーデバイス素子などの電子部品をはんだ付けにより実装するのに有用である。
本発明のはんだ付け実装方法は、絶縁基板、回路基板、プリント基板などの基板にヒートシンクやシリコンチップ、LSIチップ、パワーデバイス素子などの電子部品をはんだ付けにより実装するのに有用である。
本発明のはんだ付け実装方法は、絶縁基板、回路基板、プリント基板などの基板にヒートシンクやシリコンチップ、LSIチップ、パワーデバイス素子などの電子部品をはんだ付けにより実装するのに有用である。
Ａ 半導体実装装置
Ｂ 半導体実装装置
１ 基板
２ ソルダペースト
３ ヒートシンク部品
４ 高温はんだ
５ パワーデバイス素子
６ Siチップ
７ Ti層
８ Ni層
９ Auめっき
Ｂ 半導体実装装置
１ 基板
２ ソルダペースト
３ ヒートシンク部品
４ 高温はんだ
５ パワーデバイス素子
６ Siチップ
７ Ti層
８ Ni層
９ Auめっき
Claims (11)
- （Ａ）粉末状のＰｂフリーSn系合金はんだと（Ｂ）液状またはペースト状のフラックスとを含むソルダペーストであって、該フラックスが、下記の活性剤（a）、活性剤（b）または活性剤（c）を含むものであり、該活性剤の含有量が該フラックスに対して１.１〜３３.０質量％であることを特徴とする、ソルダペースト。
活性剤（a）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸
活性剤（b）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩
活性剤（c）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩。 - 該ＰｂフリーSn系合金はんだが、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi-Cu、Sn-Ag-Bi-In、Sn-Sb、Sn-Cu、Sn-Cu-Ni、Sn-Ag-Cu-In、Sn-Ag-In、Sn-InおよびSn-Bi-Inの群から選ばれる少なくとも1種である、請求項１に記載のソルダペースト。
- 6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸が、式(1)：
Ａｒ−(Ｏ)m−(Ｒ)n−ＣＯＯＨ (1)
(式中、Ａｒは１個のヒドロキシル基または炭素原子数１−６のアルキル基で置換されていても良いフェニル基、シクロヘキシル基またはシクロヘキセニル基を表し、Ｒは１個のヒドロキシル基で置換されていても良い炭素原子数１−６のアルキレン基を表し、ＡｒとＲは同一化合物内で共にヒドロキシル基で置換されることがない。ｍは０または１であり、ｎは０または１である)で示されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のソルダペースト。 - 6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸が、式(2)：
ＨＯＯＣ−Ａｒ−(Ｏ)m−(Ｒ)n−ＣＯＯＨ (2)
(式中、Ａｒは１個のヒドロキシル基または炭素原子数１−６のアルキル基で置換されていても良いフェニル基、シクロヘキシル基またはシクロヘキセニル基を表し、Ｒは１個のヒドロキシル基で置換されていても良い炭素原子数１−６のアルキレン基を表し、ＡｒとＲは同一化合物内で共にヒドロキシル基で置換されることがない。ｍは０または１であり、ｎは０または１である)で示されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のソルダペースト。 - 該有機アミンが脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミン、ジフェニルグアニジンまたは環状アミンであり、イミダゾール系化合物が、イミダゾール化合物またはベンゾイミダゾール化合物であり、イミダゾール系化合物のカルボン酸塩が、イミダゾール化合物のカルボン酸塩またはベンゾイミダゾール化合物のカルボン酸塩であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のソルダペースト。
- （k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩は、該活性剤（a）、活性剤（ｂ）または活性剤（c）中にフラックスに対して０.１−３.０質量％含まれ、（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸は、該活性剤（a）または活性剤（c）中にフラックスに対して１.０−１０.０質量％含まれ、(k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩は、該活性剤（ｂ）または活性剤（c）中にフラックスに対して１.０−２０.０質量％含まれることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のソルダペースト。
- （Ａ）粉末状のＰｂフリーSn系合金はんだと（Ｂ）液状またはペースト状のフラックスを含むソルダペーストを使用して基板に電子部品をはんだ付けにより実装する方法であって、該フラックスが、下記の活性剤（a）、活性剤（b）または活性剤（c）を含むものであり、該活性剤の含有量が該フラックスに対して１.１−３３.０質量％であることを特徴とする、はんだ付け実装方法。
活性剤（a）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環の芳香族系もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸；
活性剤（b）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩；
活性剤（c）：（k1）有機アミンのヨウ化水素酸塩と（k2）6員環系の芳香族もしくは脂環族系モノカルボン酸または6員環の芳香族系もしくは脂環族系ジカルボン酸と（k3）イミダゾール系化合物またはそのカルボン酸塩。 - 該ＰｂフリーSn系合金はんだが、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi-Cu、Sn-Ag-Bi-In、Sn-Sb、Sn-Cu、Sn-Cu-Ni、Sn-Ag-Cu-In、Sn-Ag-In、Sn-InおよびSn-Bi-Inの群から選ばれる少なくとも1種である、請求項７に記載のはんだ付け実装方法。
- 該はんだ付けの接合面積が１ｍｍ２以上であることを特徴とする、請求項７または請求項８に記載のはんだ付け実装方法。
- 該はんだ付けのリフローピーク温度が２２０−２５０℃の範囲にあることを特徴とする、請求項７または請求項８に記載のはんだ付け実装方法。
- 該はんだ付けによってＳｎと接合層を形成する該電子部品の表面材料が、Mo、Fe、Ni、Ag、Cuの金属およびCu-Zn、Fe-Niの合金の群から選ばれる1種であることを特徴とする、請求項７−請求項１０のいずれか１項に記載のはんだ付け実装方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012276041A JP6027426B2 (ja) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | ソルダペースト及びはんだ付け実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012276041A JP6027426B2 (ja) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | ソルダペースト及びはんだ付け実装方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014117737A true JP2014117737A (ja) | 2014-06-30 |
| JP6027426B2 JP6027426B2 (ja) | 2016-11-16 |
Family
ID=51173066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012276041A Active JP6027426B2 (ja) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | ソルダペースト及びはんだ付け実装方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6027426B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016030287A (ja) * | 2014-07-30 | 2016-03-07 | 株式会社タムラ製作所 | フラックス組成物、はんだ組成物および電子基板 |
| WO2016076220A1 (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-19 | 千住金属工業株式会社 | ソルダペースト用フラックス、ソルダペースト及びはんだ接合体 |
| WO2017122750A1 (ja) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | 千住金属工業株式会社 | フラックス |
| WO2019142826A1 (ja) | 2018-01-16 | 2019-07-25 | 千住金属工業株式会社 | フラックス及びソルダペースト |
| CN110429153A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-08 | 通威太阳能（合肥）有限公司 | 一种叠片组件互联结构及其制作方法 |
| JP6917506B1 (ja) * | 2020-06-24 | 2021-08-11 | 株式会社タムラ製作所 | フラックス、ソルダペースト、電子回路実装基板及び電子制御装置 |
| KR20210104169A (ko) | 2019-03-29 | 2021-08-24 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 솔더 페이스트 |
| JP2022050511A (ja) * | 2017-06-12 | 2022-03-30 | オスラム オーエルイーディー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 半導体チップを基板の上に固定する方法および電子構成素子 |
| WO2022137754A1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 株式会社日立パワーデバイス | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP7212298B1 (ja) | 2022-07-22 | 2023-01-25 | 千住金属工業株式会社 | フラックス及びソルダペースト |
| EP3954796A4 (en) * | 2019-04-11 | 2023-04-26 | Harima Chemicals, Incorporated | FLUX, SOLDER PASTE AND ELECTRONIC CIRCUIT BOARD |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000135592A (ja) * | 1998-10-29 | 2000-05-16 | Uchihashi Estec Co Ltd | はんだ用フラックス |
| JP2001252787A (ja) * | 2000-03-07 | 2001-09-18 | Showa Denko Kk | ハンダ付けフラックス、ハンダペースト、ハンダ付け方法、接合物 |
| JP2002086292A (ja) * | 2000-02-08 | 2002-03-26 | Showa Denko Kk | ハンダペースト |
-
2012
- 2012-12-18 JP JP2012276041A patent/JP6027426B2/ja active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000135592A (ja) * | 1998-10-29 | 2000-05-16 | Uchihashi Estec Co Ltd | はんだ用フラックス |
| JP2002086292A (ja) * | 2000-02-08 | 2002-03-26 | Showa Denko Kk | ハンダペースト |
| JP2001252787A (ja) * | 2000-03-07 | 2001-09-18 | Showa Denko Kk | ハンダ付けフラックス、ハンダペースト、ハンダ付け方法、接合物 |
Cited By (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016030287A (ja) * | 2014-07-30 | 2016-03-07 | 株式会社タムラ製作所 | フラックス組成物、はんだ組成物および電子基板 |
| CN107000133A (zh) * | 2014-11-12 | 2017-08-01 | 千住金属工业株式会社 | 焊膏用助焊剂、焊膏及钎焊接合体 |
| WO2016076220A1 (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-19 | 千住金属工業株式会社 | ソルダペースト用フラックス、ソルダペースト及びはんだ接合体 |
| JP2016093816A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | 千住金属工業株式会社 | ソルダペースト用フラックス、ソルダペースト及びはんだ接合体 |
| JP6222412B1 (ja) * | 2016-01-15 | 2017-11-01 | 千住金属工業株式会社 | フラックス |
| WO2017122341A1 (ja) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | 千住金属工業株式会社 | フラックス |
| KR101923877B1 (ko) | 2016-01-15 | 2018-11-29 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 플럭스 |
| US20190030656A1 (en) * | 2016-01-15 | 2019-01-31 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Flux |
| EP3409412A4 (en) * | 2016-01-15 | 2019-06-19 | Senju Metal Industry Co., Ltd | FLUX |
| US11571772B2 (en) * | 2016-01-15 | 2023-02-07 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Flux |
| TWI681953B (zh) * | 2016-01-15 | 2020-01-11 | 日商千住金屬工業股份有限公司 | 助焊劑 |
| WO2017122750A1 (ja) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | 千住金属工業株式会社 | フラックス |
| JP2022050511A (ja) * | 2017-06-12 | 2022-03-30 | オスラム オーエルイーディー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 半導体チップを基板の上に固定する方法および電子構成素子 |
| JP7248774B2 (ja) | 2017-06-12 | 2023-03-29 | オスラム オーエルイーディー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 半導体チップを基板の上に固定する方法および電子構成素子 |
| EP4063060A1 (en) | 2018-01-16 | 2022-09-28 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Flux and solder paste |
| WO2019142826A1 (ja) | 2018-01-16 | 2019-07-25 | 千住金属工業株式会社 | フラックス及びソルダペースト |
| US11833620B2 (en) | 2018-01-16 | 2023-12-05 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Flux and solder paste |
| KR20200106162A (ko) | 2018-01-16 | 2020-09-11 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 플럭스 및 솔더 페이스트 |
| EP4063061A1 (en) | 2018-01-16 | 2022-09-28 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Flux and solder paste |
| KR20210104169A (ko) | 2019-03-29 | 2021-08-24 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 솔더 페이스트 |
| EP3954796A4 (en) * | 2019-04-11 | 2023-04-26 | Harima Chemicals, Incorporated | FLUX, SOLDER PASTE AND ELECTRONIC CIRCUIT BOARD |
| CN110429153A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-08 | 通威太阳能（合肥）有限公司 | 一种叠片组件互联结构及其制作方法 |
| JP6917506B1 (ja) * | 2020-06-24 | 2021-08-11 | 株式会社タムラ製作所 | フラックス、ソルダペースト、電子回路実装基板及び電子制御装置 |
| JP2022022508A (ja) * | 2020-06-24 | 2022-02-07 | 株式会社タムラ製作所 | フラックス、ソルダペースト、電子回路実装基板及び電子制御装置 |
| WO2021261502A1 (ja) * | 2020-06-24 | 2021-12-30 | 株式会社タムラ製作所 | フラックス、ソルダペースト、電子回路実装基板及び電子制御装置 |
| WO2022137754A1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 株式会社日立パワーデバイス | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP7212298B1 (ja) | 2022-07-22 | 2023-01-25 | 千住金属工業株式会社 | フラックス及びソルダペースト |
| WO2024019147A1 (ja) * | 2022-07-22 | 2024-01-25 | 千住金属工業株式会社 | フラックス及びソルダペースト |
| JP2024014538A (ja) * | 2022-07-22 | 2024-02-01 | 千住金属工業株式会社 | フラックス及びソルダペースト |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6027426B2 (ja) | 2016-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6027426B2 (ja) | ソルダペースト及びはんだ付け実装方法 | |
| JP5387732B2 (ja) | 接続対象物の接続方法および電子装置の製造方法 | |
| JP6138464B2 (ja) | レーザーはんだ付け用はんだ組成物およびそれを用いた実装方法 | |
| JP5533876B2 (ja) | ソルダペースト、それを用いた接合方法、および接合構造 | |
| JP6528102B2 (ja) | フラックス及びはんだ材料 | |
| JP6402213B2 (ja) | はんだ組成物および電子基板 | |
| JP5887331B2 (ja) | はんだ組成物 | |
| JP5667101B2 (ja) | はんだ組成物およびその製造方法、並びにプリント配線基板 | |
| JP6138846B2 (ja) | はんだ組成物およびそれを用いた電子基板の製造方法 | |
| JP6824208B2 (ja) | フラックス及びソルダペースト | |
| JP5242521B2 (ja) | はんだ接合剤組成物 | |
| KR20190112848A (ko) | 플럭스, 솔더 페이스트 및 전자 회로 기판의 제조 방법 | |
| JP2006289493A (ja) | Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、鉛フリーはんだ、そのはんだ加工物、ソルダーペースト及び電子部品はんだ付け基板 | |
| JP2017064758A (ja) | フラックス組成物、はんだ組成物および電子基板 | |
| JP6895213B2 (ja) | はんだ組成物および電子基板の製造方法 | |
| JP2015131336A (ja) | はんだ組成物およびそれを用いたプリント配線基板 | |
| JP6130418B2 (ja) | 電子部品の接合方法、並びに、その方法に用いるはんだ組成物および前処理剤 | |
| JP5160576B2 (ja) | ソルダペーストと、これを用いたピングリッドアレイパッケージ用基板及びピングリッドアレイパッケージ、並びにピングリッドアレイパッケージ用基板の製造方法 | |
| JP2020055035A (ja) | はんだ組成物および電子基板 | |
| JPWO2020031693A1 (ja) | フラックス及びソルダペースト | |
| JP6917506B1 (ja) | フラックス、ソルダペースト、電子回路実装基板及び電子制御装置 | |
| JP7241795B2 (ja) | 無残渣フラックス組成物及びソルダペースト | |
| JP4425057B2 (ja) | クリームはんだおよびそれを使用したはんだ付け実装方法 | |
| JP2005152999A (ja) | ソルダーペースト組成物 | |
| JP2021133410A (ja) | 導電性接合材料および導電性接合体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151019 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160824 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161004 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161014 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6027426 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |