JPH01157796A - 半田析出用組成物および半田析出方法 - Google Patents

半田析出用組成物および半田析出方法

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JPH01157796A JP63156688A JP15668888A JPH01157796A JP H01157796 A JPH01157796 A JP H01157796A JP 63156688 A JP63156688 A JP 63156688A JP 15668888 A JP15668888 A JP 15668888A JP H01157796 A JPH01157796 A JP H01157796A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子部品の半田付は等に好適な半田析出用組
成物と、それを用いた半田析出方法に関するものである
。
〔従来技術とその課題〕
最近、電子機器の軽薄短小化の要求から、電子部品の表
面実装方式が広く採用されるようになってきている。こ
の方法は、プリント回路基板のパッド部にクリーム半田
を塗布し、その上に電子部品を載置した後、全体をリフ
ロー炉に通してクリ゛　−ム半田を溶融させ、これによ
ってプリント回路基板のパッド部に電子部品のリード部
を半田付けするというものである。
これに用いるクリーム半田は、半田合金の粉末とフラッ
クスとを粘度調整用のミネラルスピリット等の高沸点溶
剤に分散させて一定の粘度を持たせたものである。
しかしこのクリーム半田を用いる方法は、リードピッチ
が０．６５ｍｍ程度までの配線パターンには対応できる
が、配線パターンがさらにファイン化されると、ブリッ
ジ（パッド部間が半田で導通すること）が多発する傾向
があり、従来の方法では電子回路の高密度化の流れに対
応できなくなる可能性が大きい。
このため先に、ロジンのマレイン化物またはフマル化物
に錫および鉛を結合させ、加熱により金属成分を遊離し
て半田を析出させる有機半田も提案されている（特願昭
６１−７２０４４号）、シかしこのを機半田は、金属の
含有量を増すためにロジンをマレイン化またはフマル化
してカルボン酸を導入し、そこに錫および鉛を導入して
いるため、有機溶剤に対する熔解性がきわめて悪い。こ
のため粘度調整が難しく、微細な配線パターンに塗布す
ることが困難である。
〔課題の解決手段とその作用〕
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点に鑑み
、ファインパターンの半田付けあるいは半田バンプ形成
等に適する新しい半田析出用組成物と、それによる半田
析出方法を提供することにある。
ところで、ロジン酸などの有機酸の金属塩を適当な溶媒
（スクワレン等）に溶かして加熱し、その中に上記金属
塩を構成する金属よりイオン化傾向の大きい金属を浸漬
すると、浸漬した金属の表面に上記金属塩を構成する金
属が析出することが既に知られている（特願昭６２−１
２０８６３号）。
本発明はこのようなイオン化傾向の差による金属の析出
現象を利用するものである。すなわち、半田合金を構成
する金属の中の、イオン化傾向の最も大きい金属の粉末
と、それ以外の金属とカルボン酸との塩を混合し、これ
を半田付けする部分に付着させて加熱すると、半田合金
が析出し、半田付けが行えるのである。半田析出のメカ
ニズムは必ずしも明らかではないが、カルボン酸の金属
塩が熱分解して金属イオンが遊離し、その金属イオンが
イオン化傾向の差により金属粉末粒子に移行し、置換反
応により金属粒子の表面に金属として析出すると共に、
それらが溶融混合して半田合金となって析出するものと
考えられる。
この方法によると、プリント回路基板のパッド配列部に
非パッド部（非金属部）も含めて本発明の組成物を付着
させ、加熱すると、パッド部のみに選択的に半田を析出
させることができる。この選択的な半田析出は、従来の
クリーム半田ではブリッジが発生してしまうような微細
パターンにおいても、全くブリッジを生じさせることな
く可能であることが確認された。すなわち本発明の半田
析出用組成物は、ファインパターンへの追従性がきわめ
て優れているということである。
本発明の半田析出用組成物がクリーム半田よりファイン
パターンへの追従性が良好なのは、加熱により金属粉末
表面より化学反応が起きて非常に活性な表面状態が保た
れ、さらに金属粉末含有率が既存のクリーム半田に比べ
て少ないことから金属粒子の移動性が大きくなるためと
考えられる。
既存のクリーム半田の場合は、半田粒子がかなり濃密に
含まれており、これが単に熱で溶解するだけであるので
、非パッド部にある半田がパッド部に集まるのは溶融半
田の表面張力によるものであり、パッド部間隔が狭い場
合はどうしてもブリフジが生じ易（なるのである。
本発明において析出させようとする半田が例えば錫−鉛
半田である場合、カルボン酸の水素と置換して塩を構成
する金属は鉛であり、金属粉末は錫である。また析出さ
せようとする半田が例えばインジウム−錫−鉛半田であ
る場合、カルボン酸の水素と置換して塩を構成する金属
は錫および鉛であり、金属粉末はインジウムである。
カルボン酸の水素を半田合金成分のイオン化傾向の小さ
い方の金属で置換した塩は、半田合金成分のイオン化傾
向の大きい方の金属の塩を含んでいてもよい。例えば錫
−鉛半田を析出させるためのカルボン酸の鉛塩は、鉛と
共に錫も含むカルボン酸の錫・鉛塩であっても差し支え
ない。ただしその中のカルボン酸の錫塩は半田の析出に
ほとんど関与しないと考えられる。
本発明の半田析出用組成物は、カルボン酸と半田合金成
分のイオン化傾向の小さい方の金属との塩を溶剤に溶か
し、これに半田合金成分のイオン化１頃向の大きい方の
金属の粉末と、粘度保持剤を加えることによりペースト
状にすることができる。
またカルボン酸の金属塩が液状である場合には、それに
金属粉末と、粘度保持剤を加えることによりペースト状
にすることができる。このペースト状半田析出用組成物
は、従来のクリーム半田と同様にスクリーン印刷やデイ
スペンサー等により半田付は部へ供給することが可能で
ある。
また本発明の半田析出用組成物の塩と金属粉末の比率は
、得ようとする半田合金の成分比率によって当然具なっ
てくるが、本発明の半田析出用組成物は半田の析出過程
で塩から遊離した金属イオンと粉末側の金属原子との置
換反応が起こるので、両金属の重量と原子量を考慮する
必要がある。すなわち本発明の半田析出用組成物の塩と
金属粉末の比率は、塩の中の金属Ｓの重量Ｗｓと粉末側
の金属Ｐの重量Ｗｐとの比Ｗ　ｐ　／　Ｗ　ｓが、Ａｐ
　　Ｍｐ □＋□ Ａｐ　：得ようとする半田合金の金属Ｐの重量部Ｍｓ　
：金属Ｓの原子量 Ｍｐ　：金属Ｐの原子量 の値と同等にしておくことが望ましい。このような比率
にしておけば、金属塩と金属粉末の反応が終了した状態
で、所望の成分比率の半田を析出させることができる。
例えば錫−鉛の６２　：　３８共晶半田を析出させる場
合は、塩の中の鉛の重量と錫粉末の重量の比が１０　：
　２２になるように塩と錫粉末を混合すればよい。
しかし本発明はこのような成分比に限定されるものでは
ない。Ｗｐ／Ｗｓを上記の値より小さく　（金属Ｐの量
が少なり）シても加熱時間をコントロールすることによ
り所望の半田組成を得ることが可能である。すなわち粉
末側の金属の量を少なくしておいて置換反応が適当に進
んだところで加熱を停止し、反応をストップさせてしま
うのである。
このようにすれば粉末側の金属の量が少なくても所望の
成分比率の半田を析出させることができる。
またこのほか例えば錫メツキが施されている箇所に錫−
鉛半田を析出させるときは、その錫メツキも置換反応に
寄与することになるので、錫粉末の量は前記の望ましい
比率に基づく量より少なくすることができる。
カルボン酸の金属塩に、金属粉末を混入するには三通り
の方法がある。これを錫−鉛半田の場合について説明す
ると、第一の方法は、カルボン酸の鉛塩を加熱溶融させ
た状態で錫粉末を混入する方法であり、第二の方法はカ
ルボン酸の鉛塩を適当な溶剤に溶かして錫粉末を混入す
る方法であり、第三の方法はカルボン酸の鉛塩が液状の
場合で、そのまま錫粉末を混入する方法である。第一の
方法で得た組成物は、カルボン酸鉛塩の溶融温崩（例え
ばロジン酸鉛塩の場合は１４０〜１５０℃）に加熱した
状態で、半田を析出させようとする金属面に付着させる
必要がある。第二、第三の方法で得た組成物は粘度保持
剤を加えて粘度をペースト状に調整できるので、通常の
クリーム半田と同じ方法で、半田を析出させようとする
金属面に付着させることができる。
このようにして半田析出用組成物を付着させた後、１８
５〜２６０℃好ましくは１８５〜２２５℃に加熱すると
、金属面に錫−鉛半田を析出させることができる。
本発明において金属と塩を構成するカルボン酸としでは
、炭素数１〜４０のモノまたはジカルボン酸を使用する
ことができる。これを例示すると、ぎ酸、酢酸、プロピ
オン酸等の低級脂肪酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウ
リン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、
オイレン酸、リノール酸、等の動植物油脂から得られる
脂肪酸、２・２ジメチルペンタン酸、２エチルヘキサン
酸、イソノナン酸、２・２ジメチルオクタン酸、ｎ・ウ
ンデカン酸等の有機合成反応から得られる各種合成酸、
ピマル酸、アビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ジヒ
ドロアビエチン酸等の樹脂酸、石油から得られるナフテ
ン酸等のモノカルボン酸とトール油脂肪酸または大豆脂
肪酸から合成して得られるダイマー酸、ロジンを三量化
させた重合ロジン等のジカルボン酸などであり、これら
を二種以上含むものでもよい。
〔実施例〕
実施例１ ０ジン酸の鉛塩を１４０〜１５０℃に加熱して溶融させ
、これに錫粉末を混入して（ロジン酸の鉛塩１０ｇに対
し錫粉末５ｇの割合）半田析出用組成物を得た。この組
成物を、絶縁基板上に形成した銅箔パターンに錫メツキ
を施した試験基板に、加熱溶融状態で付着させた後、冷
却固化させ、その後２００℃で２分間加熱して、上記銅
箔パターン上に半田を析出させた。
実施例２ 実施例１と同じ試験基板に、ロジン酸の錫・鉛塩に錫粉
末を混入した組成物（錫：鉛＝６：４、ロジン酸錫・鉛
塩１０ｇに対し錫粉末５ｇの割合）を加熱溶融状態で付
着させた後、冷却固化させ、その後２００℃で２分間加
熱して、半田を析出させた。
比較例１ 錫粉末を混入しないこと以外は実施例２と同じ条件で半
田を析出させた。
以上の結果を表−１に示す。
表−１ 半田析出状況 実施例１　ロジン酸鉛塩＋錫粉末　　　　　◎実施例２
　ロジン酸錫・鉛塩＋錫粉末　　　○比較例１　ロジン
酸錫・鉛塩　　　　　　　Δ◎：析出量多（、パターン
追従性良好 ○：析出量やや多く、パターン追従性良好Δ：析出量少
ない 前記実施例で使用した錫粉末は福田金属箔粉■製のＳｎ
　−Ｓ−２００（片状物）であるが、このほか同社製の
Ｓｎ　−Ａｔ　−２５０（針状粉）　、Ｓｎ　−Ａｔ−
Ｗ−２５０（不規則状粉）を使用した結果でも、半田の
析出状況に差異は見られなかった。
・本発明の半田析出方法を例えば電子部品の半田付けに
適用する場合は、図−１に示すようにプリント回路基板
１の、錫メツキ３を施したパッド部２に、電子部品４の
、錫メツキ６を施したリード部５を接触させ、その部分
に図−２に示すようにロジン酸鉛塩に錫粉末を混入した
組成物７を付着させた後、加熱すれば、図−３に示すよ
うに半田８がフィレット状に析出し、パッド部２とリー
ド部５を半田付けすることができる。
次にペースト状の半田析出用組成物を使用した場合につ
いて説明する。
内容量４１のミキサーに、カルボン酸の鉛塩と、溶剤、
ゲル化剤（粘度保持剤）を仕込み、１８０℃に昇温後、
３０分間攪拌して溶解し、その後３０℃まで自然冷却し
てから、錫粉末を加えて３０分間混練する、という方法
で、表−２に示す実施例１１〜１８のペースト状の半田
析出用組成物を得た。
ナフテン酸鉛は常温で液状であるので、溶剤を加えてい
ない。
これらの組成物について次の評価を行った。比較のため
市販のクリーム半田についても同様の評価を行った（比
較例１１）。
■　印刷性 標準スクリーン〔膜厚２００μｍ、０．３　Ｘ　１０ｍ
ｍパターン（ピッチ０．６５１１１１１）を有するステ
ンレス製メタルマスク〕を用いて連続印刷し、かすれ及
びブリフジの有無を調べた。かすれ及びブリッジなしを
Ｏ１有りを×とした。
■　ファインパターン追従性 銅張りガラスエポキシ板を、０．１５門ピツチのＴＡＢ
（テープ　オートメーテツド　ボンディング）用キャリ
アテープのアウターリードと同じピッチにパクーニング
して錫メツキを施したプリント回路基板に、ペースト状
半田析出用組成物を塗布し、ＴＡＢ部品を仮固定した。
これを２２０℃のホットプレート上で１０分間加熱した
後、クロロセン中に９０秒間浸漬して洗浄し、評価基板
を得た。この評価基板を倍率１００倍の実体顕微鏡で観
察し、０．１５ｍｍピッチのＴＡＢアウターリード間の
ブリッジの有無を調べた。ブリフジなしをＯ、ブリッジ
有りを×とした。
■　接合性 上記評価基板のＴＡＢアウターリード全ピン（３００本
）について、プリント回路基板との接合の有無を調べた
。全ビン接合しているものをＯ２−部でも未接合がある
ものを×とした。
■　洗浄性 上記評価基板上の残渣の有無を調べた。残渣なしをＯ１
残渣少しありをΔとした。
これらの評価結果と析出した半田合金の組成を表＝３に
示す。
これらの検討結果によれば、本発明の半田析出用組成物
は、従来のクリーム半田に比べ、ファインパターン追従
性にすぐれ、洗浄性もよいことが分かる。
次に本発明に係るペースト状半田析出用組成物につき、
印刷後、高温に加熱したときのダレについて検討した。
高温におけるダレを無くすには、アルミナ、シリカゲル
、ホワイトカーボンなどの粉体を混入することも検討し
たが、それよりセルロースを混入することの方が有効で
あることが確認された。例えばナフテン酸鉛（Ｐｂ　２
４％）　４８．５重量％、カスターワックス１．２重量
％、ガムロジン１２．１重量％、セルロース１１．５重
量％、錫粉末２６．７重量％からなる半田析出用組成物
は、２５℃における粘度が１２０万ｃｐｓあり、２２０
℃に加熱しても溶融ダレの生じないものであった。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、ファインパターン
追従性にすぐれた半田析出用組成物を得ることができ、
これを用いればリードピッチの極めて小さい電子部品の
表面実装が可能となる。したがって電子機器の高密度化
、小型化に大きく貢献できるものである。
【図面の簡単な説明】
図−１ないし図−３は本発明の方法を電子部品の半田付
けに適用した例を示す説明図である。 １ニブリント回路基板、２：パッド部、３：錫メツキ、
４：電子部品、５：リード部、６：錫メツキ、７：ロジ
ン酸の鉛塩と錫粉の組成物、８：半田。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、半田合金を構成する金属の中の、イオン化傾向の最
    も大きい金属の粉末と、それ以外の金属とカルボン酸と
    の塩を含むことを特徴とする半田析出用組成物。 ２、半田合金を構成する金属の中の、イオン化傾向の最
    も大きい金属の粉末と、それ以外の金属とカルボン酸と
    の塩と、溶剤と、粘度保持剤とを混合し、ペースト状に
    したことを特徴とする半田析出用組成物。 ３、半田合金を構成する金属の中の、イオン化傾向の最
    も大きい金属の粉末と、それ以外の金属とカルボン酸と
    の塩で液状のものと、粘度保持剤とを混合し、ペースト
    状にしたことを特徴とする半田析出用組成物。 ４、請求項１ないし３のいずれかに記載の組成物であっ
    て、塩の中の金属Ｓの重量Ｗｓと粉末側の金属Ｐの重量
    Ｗｐとの比Ｗｐ／Ｗｓが、 Ａｐ／Ａｓ＋Ｍｐ／Ｍｓ ただし Ａｓ：得ようとする半田合金の金属Ｓの重量部Ａｐ：得
    ようとする半田合金の金属Ｐの重量部Ｍｓ：金属Ｓの原
    子量 Ｍｐ：金属Ｐの原子量 の値と同等か、それより小さく（金属Ｐの量が少なく）
    なっていることを特徴とするもの。 ５、請求項１ないし４のいずれかに記載の半田析出組成
    物を、半田を析出させようとする面に付着させて、加熱
    することを特徴とする半田析出方法。 ６、請求項５記載の方法であって、半田の析出により半
    田付けを行うことを特徴とするもの。
JP63156688A 1987-09-14 1988-06-27 半田析出用組成物および半田析出方法 Expired - Fee Related JPH0747233B2 (ja)

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