JP6557694B2 - 熱硬化性フラックス組成物および電子基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱硬化性フラックス組成物および電子基板の製造方法に関する。

電子機器の小型化および薄型化に伴い、はんだボールを有するパッケージ部品（例えばボールグリッドアレイパッケージ：ＢＧＡパッケージ）が用いられている。そして、このようなＢＧＡパッケージにおいてもファインピッチのものが要求されているが、ファインピッチのＢＧＡパッケージを実装基板に接合する場合には、はんだボールのみでは接合部分の強度が弱いという問題がある。そのため、通常は、アンダーフィル材をＢＧＡパッケージと実装基板との間に充填し硬化させることで接合部分を補強している。しかしながら、アンダーフィル材を充填し硬化させるためには手間がかかるため、生産コストの点で問題がある。
一方、実装基板上にフラックス剤を含有する接着剤を予め印刷しておき、印刷部分にパッケージ部品を実装する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開平４−２８０４４３号公報

近年のはんだの鉛フリー化に伴い、高融点（例えば融点が２００℃以上）のはんだ合金が用いられるようになってきている。しかしながら、特許文献１に記載の接着剤を用いる方法により、高融点のはんだ合金からなるはんだバンプのリフローはんだ付けを行う場合には、リフローでのはんだ付け性やセルフアライメント性を損なうという問題がある。
また、特許文献１に記載の接着剤を用いる方法においては、接着剤の硬化物が実装基板に残ることになる。そのため、この接着剤の硬化物にも、実装基板に用いられる材料（ソルダーレジストなど）と同様に絶縁性が求められる。そして、例えばエポキシ樹脂の硬化率を下げるような方法で、セルフアライメント性の向上を図ろうとしても、接着剤の硬化物における絶縁性が問題となる。
このように、硬化物の絶縁性と、リフローでのはんだ付け性およびセルフアライメント性とは、トレードオフの関係にあり、これらを共に向上させるのは困難であった。

そこで、本発明は、硬化物の絶縁性、並びに、リフローでのはんだ付け性およびセルフアライメント性に優れる熱硬化性フラックス組成物、並びにそれを用いた電子基板の製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決すべく、本発明は、以下のような熱硬化性フラックス組成物および電子基板の製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明の熱硬化性フラックス組成物は、リフローはんだ付けにより、融点が２００℃以上２４０℃以下のはんだ合金からなるはんだバンプを有する電子部品を電子基板に接合させる場合に用いる熱硬化性フラックス組成物であって、（Ａ）オキセタン化合物と、（Ｂ）活性剤とを含有し、前記（Ａ）成分が、（Ａ１）１分子中に２つのオキセタン環を有する二官能オキセタン化合物を含有し、前記（Ｂ）成分が、（Ｂ１）有機酸を含有し、前記（Ａ）成分の配合量が、前記熱硬化性フラックス組成物の固形分全量に対して、４０質量％以上９５質量％以下であり、温度２５℃から５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温した場合において、温度２００℃における粘度が５Ｐａ・ｓ以下であり、且つ、温度２５０℃における粘度が５０Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とするものである。

本発明の熱硬化性フラックス組成物においては、（Ｃ）エポキシ樹脂を、さらに含有してもよい。
本発明の熱硬化性フラックス組成物においては、前記（Ａ）成分が、（Ａ２）１分子中に１つのオキセタン環を有する単官能オキセタン化合物を、さらに含有してもよい。
本発明の熱硬化性フラックス組成物においては、前記（Ｂ）成分が、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸およびスベリン酸からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
本発明の熱硬化性フラックス組成物においては、スズ９６．５質量％、銀３．０質量％および銅０．５質量％のはんだ合金からなり、平均粒子径が３０μｍであるはんだ粉末と、前記熱硬化性フラックス組成物とを質量比が１：１となるように混合してなるはんだ組成物を作製し、前記はんだ組成物を温度２５℃から５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温した場合において、温度２００℃における粘度が５Ｐａ・ｓ以下であり、且つ、温度２５０℃における粘度が５０Ｐａ・ｓ以上であることが好ましい。

本発明の電子基板の製造方法は、配線基板上に、前記熱硬化性フラックス組成物を塗布する塗布工程と、はんだバンプを有する電子部品を前記配線基板の接合用ランド上に搭載する搭載工程と、前記電子部品が搭載された配線基板を加熱することにより、前記はんだバンプを溶融させ、前記はんだバンプを前記接合用ランドに接合するリフロー工程と、前記熱硬化性フラックス組成物を加熱して硬化させる熱硬化工程と、を備えることを特徴とする方法である。

本発明の熱硬化性フラックス組成物が、硬化物の絶縁性、並びに、リフローでのはんだ付け性およびセルフアライメント性に優れる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。
すなわち、本発明の熱硬化性フラックス組成物は、リフロー工程では、熱硬化性フラックス組成物の硬化がそれほど進まないような（Ａ）オキセタン化合物を用いている。そのため、溶融はんだの流動性が熱硬化性フラックス組成物の硬化物により妨げられることがないために、リフローでのはんだ付け性やセルフアライメント性を維持できる。一方で、本発明の熱硬化性フラックス組成物は、リフロー工程後の熱硬化工程で、十分に硬化させることができるので、硬化物の絶縁性を確保できる。以上のようにして、上記本発明の効果が達成されるものと本発明者らは推察する。

本発明によれば、硬化物の絶縁性、並びに、リフローでのはんだ付け性およびセルフアライメント性に優れる熱硬化性フラックス組成物、並びにそれを用いた電子基板の製造方法を提供できる。

［熱硬化性フラックス組成物］
まず、本実施形態の熱硬化性フラックス組成物について説明する。
本実施形態の熱硬化性フラックス組成物は、リフローはんだ付けにより、はんだバンプを有する電子部品を電子基板に接合させる場合に用いる熱硬化性フラックス組成物であって、以下説明する（Ａ）オキセタン化合物および（Ｂ）有機酸を含有するものである。

本実施形態の熱硬化性フラックス組成物においては、温度２５℃から５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温した場合において、温度２００℃における粘度が５Ｐａ・ｓ以下であり、且つ、温度２５０℃における粘度が５０Ｐａ・ｓ以上であることが必要である。温度２００℃における粘度が５Ｐａ・ｓを超える場合には、熱硬化性フラックス組成物の硬化が進み過ぎて、溶融はんだの流動性が妨げられるために、リフローでのはんだ付け性やセルフアライメント性が低下する。他方、温度２５０℃における粘度が５０Ｐａ・ｓ未満の場合には、熱硬化性フラックス組成物の硬化性が不十分なために、硬化物の絶縁性が不十分となる。
ここで、粘度は、レオメーターにより測定することができる。具体的には、レオメーター（ＨＡＡＫＥ社製、商品名「ＭＡＲＳ−III」）を用いて、所定の条件により粘度を測定することができる。

また、スズ９６．５質量％、銀３．０質量％および銅０．５質量％のはんだ合金からなり、平均粒子径が３０μｍであるはんだ粉末と、前記熱硬化性フラックス組成物とを質量比が１：１となるように混合してなるはんだ組成物を作製し、前記はんだ組成物を温度２５℃から５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温した場合において、温度２００℃における粘度が５Ｐａ・ｓ以下であり、且つ、温度２５０℃における粘度が５０Ｐａ・ｓ以上であることが好ましい。このような条件を満たす場合には、硬化物の絶縁性、並びに、リフローでのはんだ付け性およびセルフアライメント性の両立をより確実に図ることができる。
熱硬化性フラックス組成物を用いて、リフローはんだ付けを行う場合、熱硬化性フラックス組成物ははんだと接触することになる。そして、はんだは、熱硬化性フラックス組成物の熱硬化触媒としての機能も発揮する。そのため、熱硬化性フラックス組成物とはんだ粉末とを混合してなるはんだ組成物における粘度変化から、リフローはんだ付けを行う場合の熱硬化性フラックス組成物の硬化温度を、より正確に規定できる。

なお、熱硬化性フラックス組成物およびはんだ組成物の２００℃および２５０℃における粘度を上述した範囲に調整する方法としては、以下のような方法が挙げられる。
熱硬化性フラックス組成物およびはんだ組成物の２００℃および２５０℃における粘度は、オキセタン化合物および有機酸などの種類を変更したり、オキセタン化合物とエポキシ樹脂とを併用したり、硬化剤を使用したりすることによって調整できる。

［（Ａ）成分］
本実施形態に用いる（Ａ）オキセタン化合物としては、公知のオキセタン化合物を適宜用いることができる。また、この（Ａ）成分は、（Ａ１）１分子中に２つのオキセタン環を有する二官能オキセタン化合物を含有することが必要である。
また、この（Ａ）成分は、（Ａ２）１分子中に１つのオキセタン環を有する単官能オキセタン化合物を含有していてもよい。この（Ａ２）成分を含有することにより、熱硬化性フラックス組成物の硬化温度を高めることができ、熱硬化性フラックス組成物の硬化温度を調整できる。

前記（Ａ１）成分としては、キシリレンビスオキセタン（東亞合成社製の「ＯＸＴ−１２１」）、３−エチル−３｛［（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ］メチル｝オキセタン（東亞合成社製の「ＯＸＴ−２２１」）、および、ビフェニル骨格を有する二官能オキセタン化合物（宇部興産社製の「ＥＴＥＲＮＡＣＯＬＬ ＯＸＢＰ」）などが挙げられる。
前記（Ａ２）成分としては、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン（東亞合成社製の「ＯＸＴ−１０１」）、２−エチルヘキシルオキセタン（東亞合成社製の「ＯＸＴ−２１２」）、および、３−エチル−３−（メタクリロイルオキシ）メチルオキセタン（宇部興産社製の「ＥＴＥＲＮＡＣＯＬＬ ＯＸＭＡ」）などが挙げられる。

前記（Ａ１）成分および前記（Ａ２）成分を併用する場合、前記（Ａ１）成分の前記（Ａ２）成分に対する質量比（（Ａ１）／（Ａ２））は、１以上５０以下であることが好ましく、３／２以上３０以下であることがより好ましく、２以上２０以下であることが特に好ましい。質量比が前記範囲内であれば、熱硬化性フラックス組成物の硬化物の絶縁性を維持しつつ、熱硬化性フラックス組成物の硬化温度を調整できる。

前記（Ａ）成分の配合量は、熱硬化性フラックス組成物の固形分全量に対して、４０質量％以上９５質量％以下であることが好ましく、６０質量％以上９２質量％以下であることがより好ましく、７０質量％以上９０質量％以下であることが特に好ましい。（Ａ）成分の配合量が前記範囲内であれば、十分な硬化性を確保でき、電子部品と電子基板とのはんだ接合を十分に補強できる。

［（Ｂ）成分］
本実施形態に用いる（Ｂ）活性剤は、有機酸、有機酸アミン塩、非解離性のハロゲン化化合物からなる非解離型活性剤、およびアミン系活性剤などが挙げられる。これらの活性剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、この（Ｂ）成分は、（Ｂ１）有機酸を含有することが必要である。リフロー工程では、有機酸とオキセタン化合物との硬化反応がそれほど進まないため、熱硬化性フラックス組成物の硬化温度を適切な範囲に調整できる。

前記（Ｂ１）成分としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸などの他に、その他の有機酸が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
モノカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブチリック酸、バレリック酸、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸、リグノセリン酸、およびグリコール酸などが挙げられる。
ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、およびジグリコール酸などが挙げられる。これらの中でも、熱硬化性フラックス組成物の硬化物の物性の観点から、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸が好ましい。
その他の有機酸としては、ダイマー酸、レブリン酸、乳酸、アクリル酸、安息香酸、サリチル酸、アニス酸、クエン酸、およびピコリン酸などが挙げられる。

前記（Ｂ１）成分の配合量としては、熱硬化性フラックス組成物の固形分全量に対して、１質量％以上１５質量％以下であることが好ましく、２質量％以上１２質量％以下であることがより好ましく、３質量％以上１０質量％以下であることが特に好ましい。（Ｂ１）成分の配合量が前記下限以上であれば、はんだ接合の不良をより確実に防止できる。また、（Ｂ１）成分の配合量が前記上限以下であれば、熱硬化性フラックス組成物の絶縁性を確保できる。

前記（Ｂ）成分は、必要に応じて、前記（Ｂ１）成分以外の活性剤（（Ｂ２）成分）を含有してもよい。（Ｂ２）成分としては、有機酸アミン塩、非解離性のハロゲン化化合物からなる非解離型活性剤、およびアミン系活性剤などが挙げられる。
前記有機酸アミン塩は、前記（Ｂ１）成分のアミン塩である。前記アミンとしては、適宜公知のアミンを用いることができる。このようなアミンは、芳香族アミンであってもよく、脂肪族アミンであってもよい。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。このようなアミンとしては、有機酸アミン塩の安定性などの観点から、炭素数が３以上１３以下のアミンを用いることが好ましく、炭素数が４以上７以下の１級アミンを用いることがより好ましい。
前記芳香族アミンとしては、ベンジルアミン、アニリン、１，３−ジフェニルグアニジンなどが挙げられる。これらの中でも、ベンジルアミンが特に好ましい。
前記脂肪族アミンとしては、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、シクロヘキシルアミン、トリエタノールアミンなどが挙げられる。

前記非解離性のハロゲン化化合物からなる非解離型活性剤としては、ハロゲン原子が共有結合により結合した非塩系の有機化合物が挙げられる。このハロゲン化化合物としては、塩素化物、臭素化物、フッ化物のように塩素、臭素、フッ素の各単独元素の共有結合による化合物でもよいが、塩素、臭素およびフッ素の任意の２つまたは全部のそれぞれの共有結合を有する化合物でもよい。これらの化合物は、水性溶媒に対する溶解性を向上させるために、例えばハロゲン化アルコールやハロゲン化カルボキシルのように水酸基やカルボキシル基などの極性基を有することが好ましい。ハロゲン化アルコールとしては、例えば２，３−ジブロモプロパノール、２，３−ジブロモブタンジオール、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、１，４−ジブロモ−２−ブタノール、およびトリブロモネオペンチルアルコールなどの臭素化アルコール、１，３−ジクロロ−２−プロパノール、および１，４−ジクロロ−２−ブタノールなどの塩素化アルコール、３−フルオロカテコールなどのフッ素化アルコール、並びに、これらに類する化合物が挙げられる。ハロゲン化カルボキシルとしては、２−ヨード安息香酸、３−ヨード安息香酸、２−ヨードプロピオン酸、５−ヨードサリチル酸、および５−ヨードアントラニル酸などのヨウ化カルボキシル、２−クロロ安息香酸、および３−クロロプロピオン酸などの塩化カルボキシル、２，３−ジブロモプロピオン酸、２，３−ジブロモコハク酸、および２−ブロモ安息香酸などの臭素化カルボキシル、並びに、これらに類する化合物が挙げられる。

前記アミン系活性剤としては、アミン類（エチレンジアミンなどのポリアミンなど）、アミン塩類（エチルアミン、ジエチルアミン、トリメチロールアミン、シクロヘキシルアミン、およびジエチルアミンなどのアミンやアミノアルコールなどの有機酸塩や無機酸塩（塩酸、硫酸、臭化水素酸など））、アミノ酸類（グリシン、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、およびバリンなど）、および、アミド系化合物などが挙げられる。具体的には、エチ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、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアミン塩（塩酸塩、コハク酸塩、アジピン酸塩、およびセバシン酸塩など）、トリエタノールアミン、モノエタノールアミン、および、これらのアミンの臭化水素酸塩などが挙げられる。

前記（Ｂ）成分の配合量としては、熱硬化性フラックス組成物の固形分全量に対して、１質量％以上２５質量％以下であることが好ましく、２質量％以上２０質量％以下であることがより好ましく、３質量％以上１５質量％以下であることが特に好ましい。（Ｂ）成分の配合量が前記下限以上であれば、はんだ接合の不良をより確実に防止できる。また、（Ｂ）成分の配合量が前記上限以下であれば、熱硬化性フラックス組成物の絶縁性を確保できる。

本実施形態の熱硬化性フラックス組成物は、必要に応じて、前記（Ａ）成分および前記（Ｂ）成分の他に、（Ｃ）エポキシ樹脂、（Ｄ）硬化剤および（Ｅ）チクソ剤からなる群から選択される少なくとも１種をさらに含有してもよい。

［（Ｃ）成分］
本実施形態に用いる（Ｃ）エポキシ樹脂としては、公知のエポキシ樹脂を適宜用いることができる。この（Ｃ）成分により、硬化物のガラス転移点を高めたり、耐衝撃性を高めたりすることができる。また、この（Ｃ）成分により、熱硬化性フラックス組成物の硬化温度を調整できる。
このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビフェニル型、ナフタレン型、クレゾールノボラック型、フェノールノボラック型などのエポキシ樹脂が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、これらのエポキシ樹脂は、硬化物の耐衝撃性の観点から、ゴム変性されたものであることが好ましい。さらに、これらのエポキシ樹脂は、常温で液状のものを含有することが好ましく、常温で固形のものを用いる場合には、常温で液状のものと併用することが好ましい。
また、前記（Ｃ）成分は、硬化物のガラス転移点を高め、耐衝撃性を高めるという観点から、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂がより好ましい。

前記（Ｃ）成分を用いる場合、その配合量は、熱硬化性フラックス組成物の固形分全量に対して、１質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、２質量％以上２５質量％以下であることがより好ましく、３質量％以上２０質量％以下であることが特に好ましい。（Ｃ）成分の配合量が前記範囲内であれば、熱硬化性フラックス組成物の硬化温度を低くし過ぎることがなく、熱硬化性フラックス組成物の硬化物の強度を向上できる。
また、同様の観点から、前記（Ｃ）成分の前記（Ａ）成分に対する質量比（（Ｃ）／（Ａ））は、１／２０以上１／２以下であることが好ましく、１／１５以上１／３以下であることがより好ましく、１／１０以上１／３以下であることが特に好ましい。

［（Ｄ）成分］
本実施形態に用いる（Ｄ）硬化剤としては、公知の硬化剤を適宜用いることができる。この（Ｄ）成分により、熱硬化性フラックス組成物の硬化温度を調整できる。この（Ｄ）成分としては、イミダゾール系硬化剤、メラミン類およびジシアンジアミド類などが挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
前記イミダゾール系硬化剤としては、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、および２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンが挙げられる。これらの中でも、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、および１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイトなどを用いることが好ましい。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
前記イミダゾール系硬化剤の市販品としては、２Ｐ４ＭＨＺ、２ＰＨＺ−ＰＷ、２Ｅ４ＭＺ−Ａ、２ＭＺ−Ａ、２ＭＡ−ＯＫ、２ＰＺ−ＣＮ、２ＰＺＣＮＳ−ＰＷ、Ｃ１１Ｚ−ＣＮ、およびＣ１１Ｚ−Ａ（四国化成工業社製など、商品名）が挙げられる。
前記メラミン類としては、メラミン、アセトグアナミン、およびベンゾグアナミンなどが挙がられる。
前記ジシアンジアミド類としては、ジシアンジアミド、およびＮフェニルジシアンジアミドなどが挙げられる。

前記（Ｄ）成分を用いる場合、その配合量は、熱硬化性フラックス組成物の固形分全量に対して、０．１質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以上５質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以上３質量％以下であることが特に好ましい。（Ｄ）成分の配合量が前記下限以上であれば、熱硬化性フラックス組成物の硬化性を向上できる。他方、（Ｄ）成分の配合量が前記上限以下であれば、熱硬化性フラックス組成物の保存安定性を確保できる。

［（Ｅ）成分］
本実施形態に用いる（Ｅ）チクソ剤としては、硬化ひまし油、アミド類、カオリン、コロイダルシリカ、有機ベントナイト、およびガラスフリットなどが挙げられる。これらのチクソ剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

前記（Ｅ）成分を用いる場合、その配合量は、熱硬化性フラックス組成物の固形分全量に対して、０．１質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上２質量％以下であることがより好ましい。（Ｅ）成分の配合量が前記範囲内であれば、熱硬化性フラックス組成物のチクソ性を好適な範囲に調整できる。

［他の成分］
本実施形態の熱硬化性フラックス組成物は、必要に応じて、前記（Ａ）成分〜前記（Ｅ）成分の他に、界面活性剤、カップリング剤、消泡剤、粉末表面処理剤、反応抑制剤、沈降防止剤、およびフィラーなどの添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤の配合量としては、熱硬化性フラックス組成物の固形分全量に対して、０．０１質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、０．０５質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。また、本実施形態の熱硬化性フラックス組成物は、塗布性の調整などの観点から、溶剤を含有していてもよい。溶剤を用いる場合、その配合量は特に制限されない。

［熱硬化性フラックス組成物の製造方法］
本実施形態の熱硬化性フラックス組成物は、前記（Ａ）成分および前記（Ｂ）成分などを前記の所定の割合で配合し、撹拌混合することで製造できる。

［電子基板の製造方法］
次に、本実施形態の電子基板の製造方法について説明する。なお、本実施形態の熱硬化性フラックス組成物の使用方法が、本実施形態の電子基板の製造方法に限定されるわけではない。
本実施形態の電子基板の製造方法は、前述した本実施形態の熱硬化性フラックス組成物を用いる方法であって、以下説明する塗布工程、搭載工程、リフロー工程および熱硬化工程を備える。

塗布工程においては、配線基板上に、前記熱硬化性フラックス組成物を塗布する。
配線基板としては、プリント配線基板、配線が設けられたシリコン基板などが挙げられる。
塗布装置としては、スピンコータ、スプレーコータ、バーコータ、アプリケータ、ディスペンサ、およびスクリーン印刷機などが挙げられる。なお、塗布装置として、スピンコータ、スプレーコータなどを用いる場合には、熱硬化性フラックス組成物を溶剤にて希釈して用いることが好ましい。
溶剤としては、ケトン類（メチルエチルケトンおよびシクロヘキサノンなど）、芳香族炭化水素類（トルエンおよびキシレンなど）、アルコール類（メタノール、イソプロパノールおよびシクロヘキサノールなど）、脂環式炭化水素類（シクロヘキサンおよびメチルシクロヘキサンなど）、石油系溶剤類（石油エーテルおよび石油ナフサなど）、セロソルブ類（セロソルブおよびブチルセロソルブなど）、カルビトール類（カルビトールおよびブチルカルビトールなど）、および、エステル類（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、エチルジグリコールアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、およびジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートなど）などが挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
塗布膜の厚み（塗布膜厚）は、適宜設定できる。

搭載工程においては、はんだバンプを有する電子部品を前記配線基板の接合用ランド上に搭載する。
はんだバンプを有する電子部品としては、例えば、ＢＧＡパッケージ、およびチップサイズパッケージなどが挙げられる。
はんだバンプは、融点が２００℃以上２４０℃以下のはんだ合金からなる。なお、はんだバンプは、その表面にはんだ合金によるメッキがされているものであってもよい。融点が２００℃以上２４０℃以下のはんだ合金としては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、およびＳｎ−Ａｇ系などのはんだ合金が挙げられる。
搭載工程で用いる装置としては、公知のチップマウント装置を適宜用いることができる。
また、接合用ランドの材質としては、公知の導電性材料（銅、銀など）を適宜用いることができる。

リフロー工程においては、前記電子部品が搭載された配線基板を加熱することにより、前記はんだバンプを溶融させ、前記はんだバンプを前記接合用ランドに接合する。
ここで用いる装置としては、公知のリフロー炉を適宜用いることができる。
リフロー条件は、はんだの融点に応じて適宜設定すればよい。例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ合金を用いる場合には、プリヒートを温度１５０〜１８０℃で６０〜１２０秒行い、ピーク温度を２２０〜２６０℃に設定すればよい。

熱硬化工程においては、前記熱硬化性フラックス組成物を加熱して硬化させる。
加熱条件としては、加熱温度が、１５０℃以上２２０℃以下であることが好ましく、１８０℃以上２００℃以下であることがより好ましい。加熱温度が前記範囲内であれば、熱硬化性フラックス組成物を十分に硬化させることができ、電子基板に搭載された電子部品への悪影響も少ない。
加熱時間は、１０分間以上３時間以下であることが好ましく、３０分間以上９０分間以下であることがより好ましい。加熱時間が前記範囲内であれば、熱硬化性フラックス組成物を十分に硬化させることができ、電子基板に搭載された電子部品への悪影響も少ない。

以上のような電子基板の製造方法によれば、熱硬化性フラックス組成物の硬化物により、はんだバンプによる接合部を補強できる。
なお、本実施形態の電子基板の製造方法は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。

次に、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例および比較例にて用いた材料を以下に示す。
（（Ａ１）成分）
二官能オキセタン化合物Ａ：商品名「ＥＴＥＲＮＡＣＯＬＬ ＯＸＢＰ」、宇部興産社製
二官能オキセタン化合物Ｂ：商品名「アロンオキセタン ＯＸＴ−１２１」、東亞合成社製
二官能オキセタン化合物Ｃ：商品名「アロンオキセタン ＯＸＴ−２２１」、東亞合成社製
（（Ａ２）成分）
単官能オキセタン化合物Ａ：商品名「ＥＴＥＲＮＡＣＯＬＬ ＯＸＭＡ」、宇部興産社製
単官能オキセタン化合物Ｂ：商品名「アロンオキセタン ＯＸＴ−２１２」、東亞合成社製
（（Ｂ１）成分）
活性剤Ａ：アジピン酸
（（Ｂ２）成分）
活性剤Ｂ：ベンジルアミンアジピン酸塩
（（Ｃ）成分）
エポキシ樹脂Ａ：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、商品名「ＥＰＩＣＬＯＮ ＥＸＡ−８５０ＣＲＰ」、ＤＩＣ社製
エポキシ樹脂Ｂ：ナフタレン型エポキシ樹脂、商品名「ＥＰＩＣＬＯＮ ＨＰ−４０３２Ｄ」、ＤＩＣ社製
（（Ｄ）成分）
硬化剤Ａ：２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、商品名「２Ｐ４ＭＨＺ」、四国化成工業社製
硬化剤Ｂ：アセトグアナミン
硬化剤Ｃ：Ｎフェニルジシアンジアミド
（（Ｅ）成分）
チクソ剤：商品名「ゲルオールＤ」、新日本理化社製

［実施例１］
二官能オキセタン化合物Ａ８０質量部、エポキシ樹脂Ａ１０質量部、活性剤Ａ５質量部および活性剤Ｂ５質量部を容器に投入し、粉砕混合機にて、粉砕し混合し分散させて熱硬化性フラックス組成物を得た。
また、得られた熱硬化性フラックス組成物１００質量部に対し、溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）１０質量部を加えて、スピンコータ用塗布液を調製した。
次に、チップ部品を搭載できる基板を準備し、この基板の電極上に、スクリーン印刷法によりソルダペースト（タムラ製作所社製、ＳＡＣ系ソルダペースト）を塗布し、リフロー処理をして、はんだバンプを形成し、その後、洗浄した。
そして、得られた基板上に、スピンコータを用いて、スピンコータ用塗布液を塗布した。塗布膜の塗布膜厚は、３０μｍであった。次に、チップ部品（１００５チップ、はんだ合金：Ｓｎ−Ａｇ３.０−Ｃｕ０．５、はんだの融点：２１７℃〜２２０℃）を、塗膜形成後の基板の接合用ランド上に搭載し、リフロー炉（タムラ製作所社製）に通して加熱した。ここでのリフロー条件は、プリヒート温度が１５０〜１８０℃（６０秒間）で、温度２２０℃以上の時間が５０秒間で、ピーク温度が２３０℃である。その後、リフロー後の基板を、加熱炉に投入し、温度２００℃にて１時間の加熱処理を施して、冷熱サイクル試験用基板を作製した。

［実施例２〜５および比較例１〜３］
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、熱硬化性フラックス組成物およびスピンコータ用塗布液を得た。
なお、実施例５については、表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、冷熱サイクル試験用基板を作製した。

＜熱硬化性フラックス組成物の評価＞
熱硬化性フラックス組成物の評価（熱硬化性フラックス組成物の２００℃および２５０℃における粘度、はんだ組成物の２００℃および２５０℃における粘度、はんだ溶融性、絶縁性、冷熱サイクル試験）を以下のような方法で行った。得られた結果を表１に示す。
（１）熱硬化性フラックス組成物の粘度
レオメーター（ＨＡＡＫＥ社製、商品名「ＭＡＲＳ−III」）を用いて、温度２５℃からはんだの融点まで５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温しつつ、熱硬化性フラックス組成物の粘度を測定した。得られた結果から、（i）温度２００℃における粘度、および、（ii）温度２５０℃における粘度を求めた。そして、粘度については、下記の基準に従って、区分けした。
Ａ：粘度が５Ｐａ・ｓ以下である。
Ｂ：粘度が５Ｐａ・ｓ超５０Ｐａ・ｓ未満である。
Ｃ：粘度が５０Ｐａ・ｓ以上である。
（２）はんだ組成物の粘度
熱硬化性フラックス組成物５０質量％と、はんだ粉末（はんだ合金：Ｓｎ−Ａｇ３.０−Ｃｕ０．５、平均粒子径：２０μｍ、粒子径分布：１０〜４０μｍ）５０質量％とを混合して、はんだ組成物を得た。得られたはんだ組成物の２００℃および２５０℃における粘度を、上記（１）熱硬化性フラックス組成物の粘度と同様の方法により測定した。そして、粘度については、下記の基準に従って、区分けした。
Ａ：粘度が５Ｐａ・ｓ以下である。
Ｂ：粘度が５Ｐａ・ｓ超５０Ｐａ・ｓ未満である。
Ｃ：粘度が５０Ｐａ・ｓ以上である。
（３）はんだ溶融性
熱硬化性フラックス組成物５０質量％と、はんだ粉末（はんだ合金：Ｓｎ−Ａｇ３.０−Ｃｕ０．５、平均粒子径：２０μｍ、粒子径分布：１０〜４０μｍ）５０質量％とを混合して、はんだ組成物を得た。得られたはんだ組成物を、基板（表面の材質：銅）上に、スクリーン印刷法により、直径１ｃｍ、厚み５０μｍの塗膜を形成し、温度２５０℃に設定したホットプレート上で３０秒間加熱した。そして、はんだの溶融状態を目視にて観察し、下記の基準に従って、はんだ溶融性を評価した。
○：はんだが溶融した。
×：はんだが溶融しなかった。
（４）絶縁性
熱硬化性フラックス組成物５０質量％と、はんだ粉末（はんだ合金：Ｓｎ−Ａｇ３.０−Ｃｕ０．５、平均粒子径：２０μｍ、粒子径分布：１０〜４０μｍ）５０質量％とを混合して、はんだ組成物を得た。
得られたはんだ組成物について、ＪＩＳ Ｚ３２８４−１およびＪＩＳ Ｚ３１９７の８．５．３に記載の絶縁抵抗試験に準拠して、絶縁抵抗値を測定した。すなわち、串形電極基板（導体幅：０．３１８ｍｍ、導体間隔：０．３１８ｍｍ、大きさ：３０ｍｍ×３０ｍｍ）に、メタルマスク（串形電極パターンに合わせてスリット状に加工したもの、厚み：１００μｍ）を用いてはんだ組成物を印刷した。その後、プリヒート１５０℃を６０秒間、温度２５０℃で溶融時間を３０秒間の条件でリフローを行い、試験基板を作製した。この試験基板を、温度８５℃、相対湿度９５％に設定した高温高湿試験機に投入し、５００時間後の絶縁抵抗値を測定した。そして、下記の基準に従って、絶縁性を評価した。
○：絶縁抵抗値が、１．０×１０^９以上である。
×：絶縁抵抗値が、１．０×１０^９未満である。
（５）冷熱サイクル試験
冷熱サイクル試験用基板を冷熱サイクル試験機に投入し、温度−４０℃にて１０分間放置した後に温度１２５℃にて１０分間放置するのを１サイクルとして、これを２０００サイクル繰り返す冷熱サイクル試験を行った（車載用ソルダペーストの冷熱サイクル試験に準拠）。冷熱サイクル試験後の基板を顕微鏡にて観察し、チップ部品におけるはんだ亀裂の有無を確認し、下記の基準に従って、冷熱サイクル試験への耐性を評価した。
○：はんだ亀裂が発生した箇所が５０％未満である。
△：はんだ亀裂が発生した箇所が５０％以上９０％未満である。
×：はんだ亀裂が発生した箇所が９０％以上である。

表１に示す結果からも明らかなように、本発明の熱硬化性フラックス組成物を用いた場合（実施例１〜５）には、はんだ溶融性および絶縁性が良好であることが確認された。また、はんだ溶融性が良好であることから、リフローでのはんだ付け性およびセルフアライメント性が優れることが確認された。
これに対し、（Ａ１）成分または（Ｂ１）成分を含有しない熱硬化性フラックス組成物を用いた場合（比較例１〜３）には、はんだ溶融性および絶縁性の少なくともいずれかが不十分であることが分かった。

本発明の熱硬化性フラックス組成物は、電子機器のプリント配線基板などの電子基板に電子部品を実装するための技術として特に好適に用いることができる。

Claims (6)

1. リフローはんだ付けにより、融点が２００℃以上２４０℃以下のはんだ合金からなるはんだバンプを有する電子部品を電子基板に接合させる場合に用いる熱硬化性フラックス組成物であって、
   （Ａ）オキセタン化合物と、（Ｂ）活性剤とを含有し、
   前記（Ａ）成分が、（Ａ１）１分子中に２つのオキセタン環を有する二官能オキセタン化合物を含有し、
   前記（Ｂ）成分が、（Ｂ１）有機酸を含有し、
   前記（Ａ）成分の配合量が、前記熱硬化性フラックス組成物の固形分全量に対して、４０質量％以上９５質量％以下であり、
   温度２５℃から５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温した場合において、温度２００℃における粘度が５Ｐａ・ｓ以下であり、且つ、温度２５０℃における粘度が５０Ｐａ・ｓ以上である
   ことを特徴とする熱硬化性フラックス組成物。
2. 請求項１に記載の熱硬化性フラックス組成物において、
   （Ｃ）エポキシ樹脂を、さらに含有する
   ことを特徴とする熱硬化性フラックス組成物。
3. 請求項１または請求項２に記載の熱硬化性フラックス組成物において、
   前記（Ａ）成分が、（Ａ２）１分子中に１つのオキセタン環を有する単官能オキセタン化合物を、さらに含有する
   ことを特徴とする熱硬化性フラックス組成物。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の熱硬化性フラックス組成物において、
   前記（Ｂ）成分が、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸およびスベリン酸からなる群から選択される少なくとも１種である
   ことを特徴とする熱硬化性フラックス組成物。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の熱硬化性フラックス組成物において、
   スズ９６．５質量％、銀３．０質量％および銅０．５質量％のはんだ合金からなり、平均粒子径が３０μｍであるはんだ粉末と、前記熱硬化性フラックス組成物とを質量比が１：１となるように混合してなるはんだ組成物を作製し、
   前記はんだ組成物を温度２５℃から５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温した場合において、温度２００℃における粘度が５Ｐａ・ｓ以下であり、且つ、温度２５０℃における粘度が５０Ｐａ・ｓ以上である
   ことを特徴とする熱硬化性フラックス組成物。
6. 配線基板上に、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の熱硬化性フラックス組成物を塗布する塗布工程と、
   はんだバンプを有する電子部品を前記配線基板の接合用ランド上に搭載する搭載工程と、
   前記電子部品が搭載された配線基板を加熱することにより、前記はんだバンプを溶融させ、前記はんだバンプを前記接合用ランドに接合するリフロー工程と、
   前記熱硬化性フラックス組成物を加熱して硬化させる熱硬化工程と、を備える
   ことを特徴とする電子基板の製造方法。