JP3385272B2 - はんだ粉末、フラックス、はんだペースト、はんだ付け方法、はんだ付けした回路板、及びはんだ付けした接合物 - Google Patents

はんだ粉末、フラックス、はんだペースト、はんだ付け方法、はんだ付けした回路板、及びはんだ付けした接合物

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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に優れ、
リフロー時およびリフロー後の特性に優れたはんだ粉
末、フラックス及びはんだペースト、並びに、該はんだ
ペーストを用いたはんだ付け方法、はんだ付けした回路
板及び電子部品接合物に関する。なお、本出願は、特許
出願平成10年第161854号、特許出願平成10年
第336898号、特許出願平成第11年26472
号、特許出願平成第11年88935号を基礎としてお
り、その内容をここに組み込むものとする。
【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。
【0003】エレクトロニクス産業においては、はんだ
ペーストはプリント基板上にスクリーン印刷またはディ
スペンサーにより塗布され、電子部品が載置され、つい
でリフローして電子部品が固定化される。ここでリフロ
ーとは電子部品が載置された基板を予熱しその後はんだ
ペーストを融解温度以上に加熱し部品の接合を行う一連
の操作を言う。
【0004】一方、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QFP(Quad Flat
Package)タイプのLSIの使用や、さらにはC
SP(Chip Size Package)などが多
く用いられている。このため、はんだペーストには、フ
ァインピッチ対応の印刷性能が要求されている。このよ
うな産業界の要望に応えるため、はんだ粒子の平均粒子
径を下げることがなされているが、一方はんだ粒子全体
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。
【0005】はんだペーストの保存安定性低下の最大の
原因は、保存中にはんだ粉末がフラックスと優先的に反
応し、はんだ粒子の酸化が進行してフラックス中の活性
剤が消費され、フラックスの活性度が低下すると同時
に、反応生成物によりはんだペーストの粘度が増加して
しまうためである。このため、はんだペーストの使用に
おいて、適正な印刷特性が維持出来なくなる上に、リフ
ロー時に溶解しなくなるという問題が生ずる。
【0006】従来よりはんだペーストの保存安定性を向
上させるために、はんだ粒子の表面を保護し、粒子金属
の反応性を下げる努力がなされてきた。例えば、はんだ
粉末をグリセリンで被覆する方法(特公平5−2659
8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1−113197号公報)が開示されて
いる。後者のコーティング剤の好適な例としてはシリコ
ーンオイル、シリコーンベース高分子量化合物、フッ素
化シリコーンオイル、フルオロシリコーン樹脂およびフ
ッ素化炭化水素ベース高分子化合物などが挙げられてい
る。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3−184698号公
報、特開平4−251691号公報)が開示されてい
る。
【0007】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粉末の酸化を抑えるには有効
であるが、多量の被覆材料ははんだペーストのリフロー
に対しむしろ不都合であって、逆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、はんだペ
ーストを製造する際の混練あるいは使用時の移送、印刷
等の取扱では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粉末を保護しているとは言い難
い。
【0008】その他、はんだペースト用活性剤として、
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3−1
24092号公報)、また特定の界面活性剤を用いるこ
と(特開平2−147194号公報)などが提案されて
いるが、以上の方法を用いた場合でも、はんだペースト
の保存安定性は充分でない。
【0009】また最近は環境問題から、鉛を含まないP
bフリーはんだペーストが推奨されており、これに対応
してPbフリーはんだペーストに移行すべく開発が進め
られている。この中で特に有望なものとして注目されて
いるSn−Zn系のはんだペーストは、通常のPbベー
スのはんだペーストより更に保存安定性が悪く、はんだ
粉末中のZnの酸化の進行や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。特にZnが常温にお
いてフラックス中の有機ハロゲン化合物の分解物と反応
し、はんだペーストの保存安定性を悪化させている。ま
た、フラックス中のハロゲン化合物と、はんだ粉末中の
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はんだフィレット内に内蔵され
るため、信頼性に重大な影響をもたらすことがわかっ
た。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、保存安定
性、リフロー特性、はんだ付け性、接合すべき金属との
濡れ性あるいは印刷性などの特性に優れ、またリフロー
時には、はんだボールの発生が少ないはんだフラック
ス、はんだペースト、及びこれに用いられるはんだ粉末
を提供し、更にこのはんだペーストを用いることによ
り、ファインピッチ化、部品の多様化等に対応できるは
んだ付け方法、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。
【0011】
【課題を解決するための手段】発明者らは上記の課題を
解決するべく鋭意努力し検討した結果、本発明に到達し
た。即ち、本発明は、 (1) 他のはんだ粒子の表面に付着しているはんだ粒
子を含み、はんだ粉末を構成するすべてのはんだ粒子の
うち、粒径20μm以下のはんだ粒子が個数分布で30
%以下であることを特徴とするはんだ粉末、 (2) はんだ粉末中の酸素原子含有量が500ppm
以下である(1)に記載のはんだ粉末、 (3) はんだ粉末が、SnおよびZn、又はSnおよ
びAgの元素を含有する(1)または(2)に記載のは
んだ粉末、 (4) フラックス成分として、有機酸エステルとエス
テル分解触媒とからなる有機酸成分、及び有機ハロゲン
化合物を含むことを特徴とするはんだペースト用フラッ
クス、 (5) エステル分解触媒が、有機塩基ハロゲン化水素
酸塩である(4)に記載のはんだペースト用フラック
ス、 (6) 有機ハロゲン化合物が、炭素数10以上のアル
キル鎖を持った置換基を有するベンジル化合物の臭素化
物、または炭素数10以上の脂肪酸または脂環式化合物
の一分子中に4個以上の臭素を含むポリ臭素化合物の少
なくとも1種を含む(4)または(5)に記載のはんだ
ペースト用フラックス、 (7) フェノール系化合物、りん系化合物、硫黄系化
合物、トコフェロールとその誘導体及びL−アスコルビ
ン酸とその誘導体からなる群から選ばれた少なくとも1
種の還元剤をさらに含む(4)〜(6)のいずれかに記
載のはんだペースト用フラックス、 (8) 還元剤として、トコフェロールまたはその誘導
体の少なくとも1種とL−アスコルビン酸またはその誘
導体の少なくとも1種とを併用した(7)に記載のはん
だペースト用フラックス、 (9) フラックス全量に対し、0.01〜20wt%
の有機酸成分、0.02〜20wt%の有機ハロゲン化
合物、0.05〜20wt%の還元剤を含む(7)また
は(8)に記載のはんだペースト用フラックス、 (10) (4)〜(9)のいずれかに記載のフラック
ス成分の他にpH調整剤を含み、このフラックス4gを
トルエン50ml、イソプロピルアルコール49.5m
l、水0.5mlからなる混合溶液に溶解し、pH計で
測定したpH値が4〜9の範囲である、はんだペースト
用フラックス、 (11) フラックス全量に対し、0.05〜20wt
%のpH調整剤を含む(10)に記載のはんだペースト
用フラックス、 (12) pH調整剤として、アルカノールアミン類、
脂肪族第1〜第3級アミン類、脂肪族不飽和アミン類、
脂環式アミン類及び芳香族アミン類からなる群から選ば
れた少なくとも1種のアミンを含む(10)または(1
1)に記載のはんだペースト用フラックス、 (13) (1)に記載のはんだ粉末と(4)に記載の
はんだペースト用フラックスとからなるはんだペース
ト、 (14) 水分含有量が0.5wt%以下である(1
3)に記載のはんだペースト、 (15) (10)に記載した方法で測定したpH値が
4〜9の範囲である(13)に記載のはんだペースト、 (16) はんだペースト全量に対し、はんだ粉末が8
6〜92wt%、はんだペースト用フラックスが14〜
8wt%を含む(13)〜(15)のいずれかに記載の
はんだペースト、 (17) (13)〜(16)のいずれかに記載のはん
だペーストを、回路板上に塗布する工程と、該はんだペ
ーストをリフローする工程を含むことを特徴とする回路
板のはんだ付け方法、 (18) (17)に記載のはんだ付け方法において、
回路板への電子部品の載置工程を含み、リフローしたは
んだの一部または全部を電子部品の接合に用いることを
特徴とする回路板のはんだ付け方法、 (19) (18)に記載の回路板のはんだ付け方法に
より製造した回路板、 (20) (18)に記載の回路板のはんだ付け方法に
より製造した接合物、に関する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明のはんだペーストに使用す
るはんだ粉末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−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−Sb系、Sn−Bi−Sb−Zn系、Sn
−Bi−Cu−Zn系、Sn−Ag−Sb系、Sn−A
g−Sb−Zn系、Sn−Ag−Cu−Zn系、Sn−
Zn−Bi系が挙げられる。
【0013】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などが挙げられる。また本発明のはんだ粉末として、
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。
【0014】上記のはんだ粉末の中でもPbフリーはん
だ、特に好ましくはSnおよびZn、又はSnおよびA
g元素を含有するはんだから選ばれた合金組成を用いて
本発明のはんだペーストを作製した場合、Sn−Pb系
のはんだ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。
【0015】はんだ粉末の粒径としては、日本工業規格
(JIS)には、ふるい分けにより63〜22μm、4
5〜22μm及び38〜22μm等の規格が定められて
いる。はんだ粉末の粒度測定には通常、JISにより定
められた、標準ふるいと天秤による方法が用いられる。
しかし、はんだ粉末の表面には微粒子のはんだ粉末が静
電気などにより付着していることが多く、この方法で
は、はんだ粉末に付着する微粒子が十分に分離できず、
測定されるはんだ微粒子の量は実際にはんだ粉末に含ま
れる微粒子の量より少なくなってしまう。例えばJIS
による粒度分布測定の、ふるい分け後のはんだ粉末を顕
微鏡観察してみると、大きなはんだ粒子の表面に多数の
はんだ微粒子が付着しているのが観察される。はんだ粉
末中の、これらの微粒子の存在量が増加すると、はんだ
粉末が酸化しやすくなり、はんだペーストの保存安定
性、リフロー特性が低下する。
【0016】本発明者らは、はんだ粉末の粒度分布測定
に、JISに規定されている方法に加えて、はんだ粉末
に含まれる微粒子成分の個数分布を用いることにより特
性の優れたはんだ粉末が得られることを見出した。
【0017】はんだ粉末の微粒子含有量の測定は、顕微
鏡による画像解析や、エレクトロゾーン法によるコール
ターカウンターでも行うことができる。コールターカウ
ンターについては「粉体工学便覧」(粉体工学会編、第
2版p19〜p20)にその原理が示されているが、粉
体を分散させた溶液を隔壁にあけた細孔に通過させ、そ
の細孔の両側で電気抵抗変化を測定することにより粉体
の粒度分布を測定するもので、粉体の個数比率を再現性
良く測定することが可能である。この方法をはんだ粉末
の粒度分布測定に用いた場合、はんだ粉末を溶液に分散
した際、はんだ粉末に付着した微粒子成分が分離されや
すく、従来のふるい法による重量分布や体積分布測定で
は検出できなかった、はんだ粒子に付着した微粒子を定
量化することができる。
【0018】なお顕微鏡による画像解析も、コールター
カウンターによる方法でも測定できる微粒子の下限界は
1μm程度である。1μm以下の微粒子の混入量はいず
れの方法でも測定が困難であるが、通常のアトマイズ法
にて作製されるはんだ粉末には、1μm以下の微粒子は
殆ど含まれず、上記によるはんだ微粒子の個数分布測定
は1μm以上の粉体に限定して良い。
【0019】本発明における個数分布の管理条件とし
て、はんだ粉末に含まれる20μm以下のはんだ粒子が
個数分布で30%以下、好ましくは20%以下にコント
ロールすることが好ましい。20μm以下のはんだ粒子
の個数分布が、上記の範囲を超えると、単位重量あたり
の表面積が大きくなり、酸化されやすくなるため、はん
だペーストを作製した場合のリフロー時におけるはんだ
粉末の融解性に悪影響を及ぼす。また、フラックスとの
反応が進みやすくなるため、はんだペーストの保存寿命
が短くなり、タック力も低下する。
【0020】はんだ粉末中の微粒子の混入量を低減する
ためには、はんだ粉末の分級時の分級点を目標粒度より
大きい側に設定したり、はんだ粉末の風選、ふるい分け
を、はんだ粉末中の微粉の混入量が目標レベル以下にな
るまで繰り返したり、粉体の供給速度を遅くして微粒子
が除去されやすくしたり、水以外の溶剤を用いて湿式分
級したりする方法を用いることができる。
【0021】本発明に用いるはんだ粉末は、ふるい分け
によりはんだ粒径の上限を規定するふるいの目開き以下
の粒度のはんだ粉末が、重量分布で90%以上、好まし
くは95%とするのがよい。
【0022】また本発明で用いられるはんだ粉末中の酸
素原子含有量も低いほど良く500ppm以下、より好
ましくは300ppm以下にすることにより、はんだペ
ーストの保存安定性やリフロー特性が向上する。はんだ
粉末中の酸素原子含有量を低下させるためには、はんだ
粉末を作製するアトマイズ工程をはんだ粉が酸化されに
くい雰囲気下としたり、作製されたはんだ粉を酸化され
にくい環境下で扱うことが有効である。具体的には上記
工程を、窒素ガスや不活性ガスの存在する環境下で行う
ことが好ましい。
【0023】本発明のはんだペーストは、フラックスと
はんだ粉末から主としてなり、水分含有量が0.5wt
%以下であり、フラックスとして、樹脂、有機酸成分、
還元剤、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。
【0024】本発明のフラックス成分のうち、有機酸エ
ステルとエステル分解触媒とからなる有機酸成分は、リ
フロー時に回路板の金属表面の酸化物やはんだ粉末の酸
化物を除去する効果がある。しかし、酸化物等の除去能
力を高めるためこれらを多量にフラックスに添加する
と、保存中にはんだ粉末と反応してしまい、同時にフラ
ックス中のもう1つの有効成分である有機ハロゲン化合
物の分解を引き起こし、はんだペーストを劣化させてし
まう。
【0025】本発明者らは鋭意検討の結果、有機酸成分
として保存中にはエステルの形態を保って安定であり、
リフロー温度に達したときには分解して酸を発生する化
合物である有機酸エステルとエステル分解触媒を組み合
わせたものを含むフラックスに、還元剤と有機ハロゲン
化合物を加えることにより、はんだペーストの保存安定
性、リフロー特性が格段に向上することを見出した。ま
た本発明者らは、このはんだペーストをはんだ付けに用
いることにより、リフロー特性の向上から、ファインピ
ッチの回路板や部品の多様化への対応を可能とし、上記
はんだペーストを用いたはんだ付け方法、はんだ付けし
た回路板、及び電子部品の接合物を提供可能として本発
明を完成させた。
【0026】本発明において、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エステルとして
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。これらエステルのアルコー
ル残基としては、アルキル、アリル、特にエステルの分
解性が高いt−ブチル基、イソプロピル基、イソブチル
基が好ましく、またこれらの化合物はハロゲン原子を含
んでいてもよい。
【0027】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。この中
で特にパラトルエンスルホン酸−n−プロピル、サリチ
ル酸イソブチル、ブロモ酢酸−t−ブチルが特に好まし
い。添加量としてはフラックス全量に対して0.01〜
20wt%、好ましくは0.05〜5wt%の範囲を使
用する。
【0028】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。より具体的には、有
機塩基のハロゲン化水素酸塩としては、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
塩等が挙げられる。
【0029】本発明のフラックス及びはんだペーストに
おいては、上記の有機酸成分と共に還元剤を安定剤とし
て併用することで、はんだペーストの保存安定性を格段
に向上させることができる。上記還元剤としては、通常
樹脂などの酸化防止剤として使用されており、溶剤に溶
解可能なフェノール系化合物、りん系化合物、硫黄系化
合物、トコフェロール及びその誘導体、L−アスコルビ
ン酸及びその誘導体等が挙げられる。
【0030】具体的には、フェノール系化合物として
は、ハイドロキノン、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)などを挙げることができる。りん系化合物
としては、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等が挙
げられる。また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などを挙げることができる。ト
コフェロール及びその誘導体、L−アスコルビン酸及び
その誘導体としては、還元性を有し、溶剤に対して可溶
な化合物、例えばこれらのエステルであれば使用可能で
ある。特にトコフェロールまたはその誘導体とL−アス
コルビン酸またはその誘導体の2種を併用した時に好結
果が得られる。配合比としては重量比で0.5:1〜
1:0.5、特に好ましくはほぼ1対1がよい。
【0031】これらの還元剤は、単独であってもまたは
混合して使用してもよい。還元剤の添加量は、はんだペ
ーストの保存安定性(特にPbフリーはんだ中のZnと
ハロゲンの反応の防止)を充分に確保するに足る量であ
ればよいが、一般的にはフラックス全量に対し0.00
5wt%以上20wt%以下であり、さらに好ましくは
0.01wt%以上10wt%以下である。添加量が少
なすぎると安定化効果が無く、20wt%以上添加して
も高濃度添加に見合うだけの効果の向上が認められない
ので好ましくない。
【0032】この還元剤の作用機構は十分に解明できて
いないが、おそらくは還元剤がはんだペースト中のZn
の酸化を抑制すると共に、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
たハロゲンがはんだ粉末、特にはんだ粉末中の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。ま
た、Pb含有はんだにおいても同様な効果を有すると考
えられる。
【0033】本発明のフラックス及びはんだペーストに
は有機ハロゲン化合物を使用する。これは、通常のはん
だ用フラックスとして使用されている有機ハロゲン化合
物を用いてもよいが、はんだペーストのはんだ付け性、
濡れ性をさらに改良するために、はんだペースト保存中
には有機ハロゲン化合物として安定に存在し、リフロー
温度では、分解して活性力を発揮するハロゲン化合物
を、とりわけ有機臭素化合物を用いることが好ましい。
【0034】このような性能を有する有機臭素化合物の
一例を挙げれば、炭素数10以上のアルキル鎖を持った
置換基を有するベンジル化合物の臭素化物、または炭素
数10以上の脂肪酸または脂環式化合物の一分子中に4
個以上の臭素を含むポリ臭素化合物が挙げられ、これら
を混合して使用しても良い。
【0035】炭素数10以上のアルキル鎖を持ったベン
ジル臭素化合物は、アルキル鎖とベンジルハロゲナイド
間の結合が化学的に安定なものなら何でも良く、臭素化
合物であることが必要である。更に具体的には、例えば
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−ビスブロモメチルベンジルステアレート等のような
化合物が挙げられる。これ以外にも4−バルミトイルオ
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−ラウロイルオキシベンジルブロマ
イド、4−ウンデカノイルオキシベンジルブロマイド等
が挙げられる。
【0036】またポリ臭素化合物としては、化学的に安
定な官能基、例えばカルボキシル基、エステル基、アル
コール基、エーテル基、ケトン基などを有していても良
く、4個以上の臭素が結合した化合物である。これら化
合物の具体例としては、9,10,12,13,15,
16−ヘキサブロモステアリン酸、9,10,12,1
3,15,16−ヘ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、9,10,12,13−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−ヘキサブ
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が挙げられ
る。特にヘキサブロモステアリン酸、ヘキサブロモシク
ロドデカンが好ましい。
【0037】また上記以外にも、有機臭素化合物として
更に例示すれば、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−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。
【0038】有機ハロゲン化合物の添加量としては、フ
ラックス全量に対して0.02〜20wt%、好ましく
は0.05〜5wt%配合することが良い。
【0039】本発明のフラックス及びはんだペーストに
配合される樹脂成分としては、従来フラックスやはんだ
に配合される周知の樹脂を用いることができ、例えば、
天然ロジン、不均化ロジン、重合ロジン、変性ロジンな
ど、合成樹脂としてはポリエステル、ポリウレタン、ア
クリル系樹脂その他が用いられる。
【0040】溶剤としては、従来のフラックスやはんだ
ペーストと同様にアルコール類、エーテル類、エステル
類、又は芳香族系の溶剤が利用でき、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、ジオクチルフタレート、キシレン等が一種
または混合して用いられる。
【0041】また印刷性を改善するために添加されるチ
ク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。
【0042】本発明のフラックスは、フラックス全量に
対し、20〜60wt%の樹脂成分、0.04〜20w
t%のチクソトロピック剤、0.01〜20wt%の有
機酸成分、0.02〜20wt%の有機ハロゲン化合
物、0.05〜20wt%の還元剤及び残部として溶剤
を用いる。このフラックスを、はんだペースト全量に対
し14〜18wt%と、はんだ粉末86〜92wt%と
を混練して本発明のはんだペーストとする。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。
【0043】配合物の調合、混練においてフラックスな
どの水分、雰囲気の湿度を調節し、はんだペースト中の
水分含有量を、0.5wt%以下、より好ましくは0.
3wt%以下に管理するのが好ましい。ペースト中に水
分が0.5wt%より多く混入すると有機塩基ハロゲン
化水素酸塩のハロゲンの解離を促進し、その解離したハ
ロゲンがはんだ合金粉末と反応するために好ましくな
い。また、はんだペーストの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、はんだ粉と
フラックスとの反応を抑制する意味で好ましい。この場
合、pH調整剤として、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
とが好ましい。
【0044】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、エチルヘキシルアミ
ン、エトキシプロピルアミン、エチルヘキシルオキシプ
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。
【0045】アミン化合物の使用量は、はんだペースト
のフラックスの全量に対し、0.05〜20wt%とす
ることが好ましい。0.05wt%未満ではpH調整剤
としての効果が十分でなく、20wt%を超えると一般
にpHが9を超え、アルカリ側に移行しはんだペースト
が吸湿しやすくなる。
【0046】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0.0
5〜20wt%が好ましい。
【0047】なお、本フラックスはフロー用の液状フラ
ックスや、糸はんだ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40〜70wt%に希釈すればよく、また糸
はんだ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
糸はんだとすればよい。
【0048】本発明のフラックスおよびはんだペースト
は、基板、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
ラックス及びはんだ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、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ことができ
る。
【0049】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、まずはんだ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などの電子部品をはんだペース
ト上に載置し、リフロー熱源により一括してはんだ付け
する。リフロー熱源には、熱風炉、赤外線炉、蒸気凝縮
はんだ付け装置、光ビームはんだ付け装置等を使用する
ことができる。
【0050】本発明のリフローのプロセスははんだ合金
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。
【0051】本発明のはんだペーストでは上記のリフロ
ープロセスを窒素中でも大気中でも実施することが可能
である。窒素リフローの場合は酸素濃度を5vol%以
下、好ましくは0.5vol%以下とすることで大気リ
フローの場合より配線板などの基板へのはんだの濡れ性
が向上し、はんだボールの発生も少なくなり安定した処
理ができる。
【0052】この後、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
接合を行ってもよい。なお、本発明のはんだペーストを
使用することができる電子部品としては、例えば、LS
I、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。
【0053】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、これにはんだ粉末
を付着させた後フラックスを塗布し、はんだの溶融温度
まで加熱してリフローさせ、はんだバンプを形成した回
路基板(特開平7−7244号公報)上に、本発明のは
んだペーストを用いてSMT(表面実装技術)で実装し
た場合、より優れたはんだ付け性を有する。
【0054】本発明のフラックス及びそれを用いるはん
だペーストにより、従来のものに比べ、リフロー特性、
はんだ付け性、接合すべき金属との濡れ性、あるいは印
刷性などの特性に優れ、リフロー時のはんだボールの発
生が少なく、またPbを含まないはんだ合金にも適用が
可能となった。本発明により廃棄物による環境汚染が少
ないPbを含まないはんだ合金による電子部品の接合の
ファインピッチ化、例えば実装配線板のファインピッチ
化、部品の多様化に対応でき、またこれにより部品寿命
の優れた配線板を提供することができる。
【0055】
【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。
【0056】試験法 (1)はんだ粉末の微粒子の個数分布 コールター(株)製コールターカウンター(マルチサイ
ザーII型)を用いた。はんだ粉末1gを1%のNaCl
電解質溶液100mlに分散させて検出器にセットし、
検出管の細孔径を400μmとして、1μm以上の粉体
について粒度分布を測定した。 (2)酸素濃度 レコー社の酸素分析計(赤外線吸収法)で測定した。
【0057】(3)水分 はんだペーストを水分気化装置(京都電子工業(株)
製:ADP−351)に入れ、150℃に加熱して気化
させ、キャリアガスとして窒素を用い、カールフィッシ
ャー水分計(京都電子工業(株)製:MKC−210)
に導き、気体中の水分を測定した。
【0058】(4)pH値 トルエン50ml、イソプロピルアルコール49.5m
l、水0.5mlからなる混合溶液に、フラックスを4
g溶解してpH計で測定した。はんだペーストの場合
は、フラックス4gに相当するはんだペーストをはかり
取り同様に測定した。
【0059】(5)はんだペーストの保存安定性 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。本加速試験の条件は大略5℃で3ヶ月間の冷
蔵保管に相当する。有機ハロゲン化合物の分解率は、は
んだペースト1g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。
【0060】(6)ポイドの観察(はんだ付け性) 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。
【0061】(7)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。
【0062】(8)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。
【0063】(9)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以下を不合格とした。
【0064】(10)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以下を不合
格とした。
【0065】実施例1〜17、比較例1〜4 (フラックス及びはんだペーストの製造) 樹脂成分として重合ロジン17.5wt%、不均化ロジ
ン27.5wt%、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、マロン酸−t−ブチル、安息香酸−i−ブチル、パ
ラトルエンスルホン酸−n−プロピル、サリチル酸−i
−ブチル、ラウリル酸−i−ブチルまたはブロム酢酸−
t−ブチルを0.5wt%、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または1,3−ジフェ
ニルグアニジン臭化水素酸塩を0.08wt%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、ヘキ
サブロモステアリン酸、テトラブロモステアリン酸、
2,2−ジブロモアジピン酸、ブロモ酢酸−t−ブチル
または2,3−ジブロモコハク酸を3.5wt%を、ま
た還元剤としてハイドロキノン、トリフェニルフォスフ
ァイト、トコフェロール、L−アスコルビル−2,6−
ジパルミチン酸、トリオクタデシルホスファイト、ジス
テアリル−3,3’−チオチオジプロピオネート、また
はトコフェロールとL−アスコルビル−2,6−ジパル
ミチン酸の1:1(重量比)の混合物1.0wt%を、
更に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%とするフラックスを調製した。このフラッ
クス11wt%に20〜45μmの粒度分布をもち、表
2に示す個数分布を有する89Sn/8Zn/3Biの
Pbフリーはんだ粉末(粒径45μm以下の粒子含有量
97wt%)89wt%を添加し、プラネタリーミルで
混練し3kgのはんだペーストを製造した。配合成分を
表1に、使用したはんだ粉末の個数分布、はんだ粉末中
の酸素含有、はんだペーストの水分、フラックスのpH
の測定値を表2に示す。
【0066】(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1〜17、比較
例1〜4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、チップコンデンサー
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。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秒とした。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
て前述した測定方法により特性を比較した。測定結果を
表3に示す。
【0067】実施例1〜17において、有機ハロゲン化
合物の配合量をフラックス全量の3.5wt%に固定し
ておき、還元剤の配合量を1.0wt%にしたところ、
水素発生を3%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。更に、同様に91Sn/9Zn、
86Sn/8Zn/6BiのPbフリーはんだ粉末を使
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。また実施例1〜17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。
【0068】
【表1】
【0069】
【表2】
【0070】
【表3】
【0071】
【発明の効果】本発明のはんだ粉末とフラックスを用い
たはんだペーストにより、はんだ粉末とフラックスの反
応が大幅に抑制され、極めて優れた保存安定性が得られ
た。特に本発明は、従来より保存安定性が悪いとされた
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、その有効性が確認できた。また本発明の
はんだ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回路板のはんだ付け方
法、はんだ付けした回路板、電子部品の接合方法及び接
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 (31)優先権主張番号 特願平10−161854 (32)優先日 平成10年6月10日(1998.6.10) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平10−336898 (32)優先日 平成10年11月27日(1998.11.27) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平11−26472 (32)優先日 平成11年2月3日(1999.2.3) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平11−88935 (32)優先日 平成11年3月30日(1999.3.30) (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 長崎 俊介 日本国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 渋谷 義紀 日本国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 田口 勇 日本国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 村瀬 典子 日本国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 (56)参考文献 特開 昭60−12295(JP,A) 特開 平8−243782(JP,A) 特開 昭57−118891(JP,A) 特開 平5−169289(JP,A) 特開 平3−94994(JP,A) 特開 平7−51889(JP,A) 特開 平9−239585(JP,A) 特開 平7−290278(JP,A) 特開 平9−29485(JP,A) 特開 平10−6074(JP,A) 特許2608995(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 35/22 B23K 35/363 B23K 35/40

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 他のはんだ粒子の表面に付着しているは
    んだ粒子を含み、はんだ粉末を構成するすべてのはんだ
    粒子のうち、粒径20μm以下のはんだ粒子が個数分布
    で30%以下であることを特徴とするはんだ粉末。
  2. 【請求項2】 はんだ粉末中の酸素原子含有量が500
    ppm以下である請求項1に記載のはんだ粉末。
  3. 【請求項3】 はんだ粉末が、SnおよびZn、又はS
    nおよびAgの元素を含有する請求項1または2に記載
    のはんだ粉末。
  4. 【請求項4】 フラックス成分として、有機酸エステル
    とエステル分解触媒とからなる有機酸成分、及び有機ハ
    ロゲン化合物を含むことを特徴とするはんだペースト用
    フラックス。
  5. 【請求項5】 エステル分解触媒が、有機塩基ハロゲン
    化水素酸塩である請求項4に記載のはんだペースト用フ
    ラックス。
  6. 【請求項6】 有機ハロゲン化合物が、炭素数10以上
    のアルキル鎖を持った置換基を有するベンジル化合物の
    臭素化物、または炭素数10以上の脂肪酸または脂環式
    化合物の一分子中に4個以上の臭素を含むポリ臭素化合
    物の少なくとも1種を含む請求項4または5に記載のは
    んだペースト用フラックス。
  7. 【請求項7】 フェノール系化合物、りん系化合物、硫
    黄系化合物、トコフェロールとその誘導体及びL−アス
    コルビン酸とその誘導体からなる群から選ばれた少なく
    とも1種の還元剤をさらに含む請求項4〜6のいずれか
    1項に記載のはんだペースト用フラックス。
  8. 【請求項8】 還元剤として、トコフェロールまたはそ
    の誘導体の少なくとも1種とL−アスコルビン酸または
    その誘導体の少なくとも1種とを併用した請求項7に記
    載のはんだペースト用フラックス。
  9. 【請求項9】 フラックス全量に対し、0.01〜20
    wt%の有機酸成分、0.02〜20wt%の有機ハロ
    ゲン化合物、0.05〜20wt%の還元剤を含む請求
    項7または8に記載のはんだペースト用フラックス。
  10. 【請求項10】 請求項4〜9のいずれか1項に記載の
    フラックス成分の他にpH調整剤を含み、このフラック
    ス4gをトルエン50ml、イソプロピルアルコール4
    9.5ml、水0.5mlからなる混合溶液に溶解し、
    pH計で測定したpH値が4〜9の範囲である、はんだ
    ペースト用フラックス。
  11. 【請求項11】 フラックス全量に対し、0.05〜2
    0wt%のpH調整剤を含む請求項10に記載のはんだ
    ペースト用フラックス。
  12. 【請求項12】 pH調整剤として、アルカノールアミ
    ン類、脂肪族第1〜第3級アミン類、脂肪族不飽和アミ
    ン類、脂環式アミン類及び芳香族アミン類からなる群か
    ら選ばれた少なくとも1種のアミンを含む請求項10ま
    たは11に記載のはんだペースト用フラックス。
  13. 【請求項13】 請求項1に記載のはんだ粉末と請求項
    4に記載のはんだペースト用フラックスとからなるはん
    だペースト。
  14. 【請求項14】 水分含有量が0.5wt%以下である
    請求項13に記載のはんだペースト。
  15. 【請求項15】 請求項10に記載した方法で測定した
    pH値が4〜9の範囲である請求項13に記載のはんだ
    ペースト。
  16. 【請求項16】 はんだペースト全量に対し、はんだ粉
    末が86〜92wt%、はんだペースト用フラックスが
    14〜8wt%を含む請求項13〜15のいずれか1項
    に記載のはんだペースト。
  17. 【請求項17】 請求項13〜16のいずれか1項に記
    載のはんだペーストを、回路板上に塗布する工程と、該
    はんだペーストをリフローする工程を含むことを特徴と
    する回路板のはんだ付け方法。
  18. 【請求項18】 請求項17記載のはんだ付け方法にお
    いて、回路板への電子部品の載置工程を含み、リフロー
    したはんだの一部または全部を電子部品の接合に用いる
    ことを特徴とする回路板のはんだ付け方法。
  19. 【請求項19】 請求項18に記載の回路板のはんだ付
    け方法により製造した回路板。
  20. 【請求項20】 請求項18に記載の回路板のはんだ付
    け方法により製造した接合物。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007145480A1 (en) * 2006-06-15 2007-12-21 Sang Jun Bae Solder paste and method for forming solder bumps using the same
JPWO2012070262A1 (ja) * 2010-11-22 2014-05-19 Dowaエレクトロニクス株式会社 接合材料および接合体、並びに接合方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001358438A (ja) * 2000-04-14 2001-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 導電性接合材料
JP2002033346A (ja) * 2000-07-18 2002-01-31 Showa Denko Kk ハンダバンプ電極の形成に用いるハンダペースト
JP2002263884A (ja) * 2001-03-09 2002-09-17 Showa Denko Kk ハンダ付け用フラックスおよびハンダペースト
JP2002361476A (ja) * 2001-06-08 2002-12-18 Showa Denko Kk ハンダ金属、ハンダペースト、ハンダ付け方法、ハンダ付けした回路板、及びハンダ付けした接合物
JP2003001487A (ja) * 2001-06-15 2003-01-08 Showa Denko Kk ハンダ付けフラックス
KR100400606B1 (ko) * 2001-09-08 2003-10-08 정재필 저융점 무연솔더 도금층을 이용한 2중 프리코팅 기판 및그 제조방법
US7569164B2 (en) 2007-01-29 2009-08-04 Harima Chemicals, Inc. Solder precoating method
JP5086222B2 (ja) * 2008-10-17 2012-11-28 株式会社タムラ製作所 回路基板はんだ付用ソルダーペーストおよび回路基板
JP6293514B2 (ja) * 2014-02-27 2018-03-14 株式会社タムラ製作所 はんだ組成物およびプリント配線基板の製造方法
JP6888900B2 (ja) * 2014-11-13 2021-06-18 三菱マテリアル株式会社 Au−Sn合金はんだペースト、Au−Sn合金はんだ層の製造方法、及びAu−Sn合金はんだ層
JP5816947B1 (ja) 2015-02-05 2015-11-18 株式会社弘輝 フラックス用活性剤、フラックス及びはんだ
JP2018060786A (ja) * 2016-09-28 2018-04-12 積水化学工業株式会社 導電材料及び接続構造体
JP6275311B1 (ja) * 2017-05-31 2018-02-07 株式会社タムラ製作所 ソルダペースト及びはんだ接合部
KR102325435B1 (ko) 2017-11-09 2021-11-12 한국전자기술연구원 유연인쇄회로기판상 유연센서 접합방법, 및 유연센서가 접합된 유연센서인쇄회로기판
WO2019110781A1 (en) * 2017-12-08 2019-06-13 Solvay Sa Compositions for brazing of aluminium and aluminium alloys and their use
KR102145215B1 (ko) * 2018-07-30 2020-08-18 경북대학교 산학협력단 치과용 코발트계 합금의 레이저 용접 페이스트 조성물, 치과용 코발트계 합금의 용접방법, 이에 따라 제조된 치과용 코발트계 합금 및 이를 포함하는 치과용 보철물
JP6624410B1 (ja) * 2019-03-08 2019-12-25 千住金属工業株式会社 フラックス回収装置、はんだ付け装置及びフラックス除去方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57118891A (en) * 1981-01-14 1982-07-23 Taruchin Kk Paste solder
JPS6012295A (ja) * 1983-06-30 1985-01-22 Ginya Ishii はんだペ−スト組成物
JPH0394994A (ja) * 1989-09-05 1991-04-19 Senju Metal Ind Co Ltd クリームはんだ
JPH05169289A (ja) * 1991-12-18 1993-07-09 Toyota Motor Corp はんだ用活性剤
JPH0751889A (ja) * 1993-08-19 1995-02-28 Toyota Central Res & Dev Lab Inc はんだ付け用フラックス
JPH07290278A (ja) * 1994-04-25 1995-11-07 Nippon Genma:Kk クリームはんだ
JPH08243782A (ja) * 1995-03-08 1996-09-24 Toshiba Corp はんだ合金およびそれを用いたはんだ付け方法
JPH0929485A (ja) * 1995-07-18 1997-02-04 Fujitsu Ltd フラックス組成物、ソルダペースト組成物及びそれを用いたプリント配線板の実装方法
JP2608995B2 (ja) * 1991-02-12 1997-05-14 松下電器産業株式会社 光ビーム加熱半田用ソルダーペースト
JPH09239585A (ja) * 1996-03-11 1997-09-16 Toyota Central Res & Dev Lab Inc はんだ付け用フラックスおよびそれを用いたクリームはんだ
JPH106074A (ja) * 1996-06-20 1998-01-13 Harima Chem Inc ソルダペースト組成物

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3379679B2 (ja) * 1996-06-10 2003-02-24 千住金属工業株式会社 ソルダペースト
JP3177197B2 (ja) * 1996-10-18 2001-06-18 昭和電工株式会社 はんだペースト
JP3774311B2 (ja) * 1998-01-19 2006-05-10 昭和電工株式会社 はんだペースト
JP3075277B2 (ja) * 1999-01-18 2000-08-14 松下電器産業株式会社 光学情報記録原盤作製方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57118891A (en) * 1981-01-14 1982-07-23 Taruchin Kk Paste solder
JPS6012295A (ja) * 1983-06-30 1985-01-22 Ginya Ishii はんだペ−スト組成物
JPH0394994A (ja) * 1989-09-05 1991-04-19 Senju Metal Ind Co Ltd クリームはんだ
JP2608995B2 (ja) * 1991-02-12 1997-05-14 松下電器産業株式会社 光ビーム加熱半田用ソルダーペースト
JPH05169289A (ja) * 1991-12-18 1993-07-09 Toyota Motor Corp はんだ用活性剤
JPH0751889A (ja) * 1993-08-19 1995-02-28 Toyota Central Res & Dev Lab Inc はんだ付け用フラックス
JPH07290278A (ja) * 1994-04-25 1995-11-07 Nippon Genma:Kk クリームはんだ
JPH08243782A (ja) * 1995-03-08 1996-09-24 Toshiba Corp はんだ合金およびそれを用いたはんだ付け方法
JPH0929485A (ja) * 1995-07-18 1997-02-04 Fujitsu Ltd フラックス組成物、ソルダペースト組成物及びそれを用いたプリント配線板の実装方法
JPH09239585A (ja) * 1996-03-11 1997-09-16 Toyota Central Res & Dev Lab Inc はんだ付け用フラックスおよびそれを用いたクリームはんだ
JPH106074A (ja) * 1996-06-20 1998-01-13 Harima Chem Inc ソルダペースト組成物

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007145480A1 (en) * 2006-06-15 2007-12-21 Sang Jun Bae Solder paste and method for forming solder bumps using the same
JPWO2012070262A1 (ja) * 2010-11-22 2014-05-19 Dowaエレクトロニクス株式会社 接合材料および接合体、並びに接合方法
JP5986929B2 (ja) * 2010-11-22 2016-09-06 Dowaエレクトロニクス株式会社 接合方法

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