JPH04270096A - クリームはんだ - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ペースト状フラックス
と粉末はんだを混和したクリームはんだ、特に電子機器
における電子部品のはんだ付けに適したクリームはんだ
に係る。

【０００２】

【従来の技術】電子機器等における電子部品のはんだ付
けは、近年クリームはんだ塗布法によるはんだ付けが行
なわれる割合が増している。クリームはんだ塗布法はク
リームはんだをスクリーンまたは孔版による印刷や、デ
ィスペンサーによる吐出によって、プリント配線板上に
クリームはんだを供給し、電子部品をマウントした後、
赤外線やガスの気化潜熱を用いて、はんだを加熱・溶融
させる事により、はんだ付けを行なう技術である。

【０００３】上記はんだ付け法に用いるクリームはんだ
の必要条件を示せば以下の様になる。 （１）製造後の経時変化が少ない事 微細で表面積の大きい粉末はんだはペースト状フラック
スと反応して化学変化を起こす事がある。その結果はん
だ付け性が悪くなったり粘度が高くなって塗布しにくく
なる、あるいははんだボールが発生するという悪影響が
でてくるので、この様な化学変化が容易に起こらないも
のでなければならない。 （２）印刷性、吐出性が良好である事 ステンレス、シルク等のスクリーンを用いて印刷する場
合、パターンに従って正確に印刷出来、またスクリーン
に目詰まりを起こしてはいけない。ディスペンサーによ
る吐出の場合も同様、ノズルを詰まらせる様な事があっ
てはならない。 （３）塗布後の経時変化が少ない事 クリームはんだは印刷塗布後、はんだを加熱溶融するこ
とによってはんだ付けするが、印刷塗布工程と加熱工程
の間に作業待ち等のために長時間クリームはんだを塗布
したまま放置する事がある。したがって、放置した後に
加熱しても十分はんだ付け性を有しており、吸湿等によ
るはんだボールの発生があってはならない。 （４）フラックスと粉末はんだが分離しない事はんだ合
金はフラックスに比べて比重が非常に重いため、両者を
混合して置いておくと、比重の大きい粉末はんだが下へ
、比重の小さいフラックスが上へと分離してしまう事が
ある。分離したクリームはんだは使用時、取り扱いが不
便となるばかりでなく均一塗布が行なえなくなる。 （５）クリームはんだ製造後、表面が固化しない事表面
が固化してしまうと、使用時に固化物が混入してスクリ
ーンやノズルの目詰まり、はんだボール発生の原因とな
る。 （６）塗布後、不要箇所まで広がらない事塗布後にダレ
たり、あるいは予備加熱の段階で広がる事が無く、塗布
後の形態を保っていなければならない。 （７）はんだボールの発生が無い事 はんだボールが発生する事によって、パターン間、ラン
ド間、ランドーパターン間等でショート、絶縁抵抗値低
下等の不良原因となる。 （８）フラックスが環境衛生上問題が無い事等である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近は電子機器の高性
能化、高密度集積化が著しく、尚、一層の部品間距離の
狭小化やリードピッチの微細化が要求されており、従来
のクリームはんだでは以下に示す様な不具合が生じてき
ている。■印刷時にかすれ、にじみが発生しペーストが
基板に一定供給されない。

【０００５】■パッド周辺部やパッド間にはんだボール
が発生する。■電極間のファインピッチ化によって高絶
縁性・耐電食性を維持する事が困難である。従来のクリ
ームはんだはフラックス中に活性剤として有機アミンハ
ロゲン酸塩や有機酸類を添加する事によってはんだ付け
性の向上を図っている。しかしながら、上記活性剤を含
有するクリームはんだはファインピッチパターンに対し
て電気的信頼性の点で対応困難であるばかりでなく、上
記活性剤が吸湿し易いあるいは粉末はんだと反応を起こ
し易いため、クリームはんだ表面の膜張りあるいは固化
が起きやすい等、保存安定性に問題がある。また従来は
電気的信頼性を向上させるためフロン系溶剤を用いて洗
浄処理することで対応しているが、フロン系溶剤は全廃
の方向にあり、無洗浄化が可能なクリームはんだが求め
られている。無洗浄タイプのフラックスとしては、従来
の様な強い活性剤を含有するものの使用は不可能であり
、活性力の比較的弱いものを使用する必要がある。しか
しながら、活性効果の弱いものでははんだボールが発生
する問題がある。ファインパターンの場合、はんだボー
ルが多発すると電気的信頼性が顕著に劣化するという問
題がある。はんだボールについても従来はフラックス残
渣を洗浄する際に残渣と共に除去していた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】はんだボール発生の原因
には次の様な事が考えられる。 ■クリームはんだ中におけるはんだ微細粉の存在■印刷
時のダレ、にじみ、ブリッジ、プリヒート時のダレ ■粉末はんだの表面酸化 ■クリームはんだの吸湿 ■粉末はんだとフラックスが反応を起こし、固化する■
フラックス成分に含有される活性剤の活性力不足本発明
者は上記原因を考慮し、活性効果の比較的弱い活性剤、
例えば、臭化物第４級アンモニウム塩を用いて、添加剤
を併用することによるはんだボール抑制の検討を進めた
ところ、カンファー酸を添加する事によって、はんだ付
け性、電気的信頼性の低下をきたさずに、はんだボール
抑制に効果がある事を見出し、本発明を完成した。

【０００７】こうして、本発明は、粉末はんだ及び樹脂
、溶剤、活性剤、増粘剤等からなるフラックスを主成分
とするクリームはんだにおいて、該フラックス成分中に
臭化物第４級アンモニウム塩とカンファー酸を含有する
事を特徴とするクリームはんだにある。本発明のクリー
ムはんだを構成する粉末はんだとしては、６３Ｓｎ　−
Ｐｂ　などが用いられ、粒径は一般に２０〜６０μｍが
用いられる。

【０００８】樹脂としては、重合ロジンなどが用いられ
る。樹脂の量は一般にフラックス成分中に３０〜６０重
量％である。溶剤としてはカルビトールなどが用いられ
る。 溶剤の量は一般に該フラックス成分中に２０〜５０重量
％の割合で含有される。活性剤としては臭化物第４級ア
ンモニウム塩を用い、例えば臭化フェニルトリメチルア
ンモニウム、臭化トリエチルベンジルアンモニウム、臭
化アセチルコリン等を挙げることができる。活性剤とし
て臭化物第４級アンモニウム塩を選択する理由は活性力
が比較的弱く、高絶縁性を有しているためである。臭化
第４級アンモニウム塩の量は一般に該フラックス成分中
に０．１〜１０重量％の割合で添加される。活性剤とし
ては、その他マロン酸などを併用できる。

【０００９】本発明では、活性剤としての臭化物第４級
アンモニウム塩と共にカンファー酸を用いることを特徴
としている。カンファー酸は下記［化１］の如き構造式
で表わされる化合物である。

【００１０】

【化１】

【００１１】カンファー酸は臭化物第４級アンモニウム
塩と併用することによってはんだボール抑制効果を示す
が、単独で使用した場合には活性剤として作用せず、活
性効果は全く無い。カンファー酸の量は一般にフラック
ス成分として１〜１０重量％の割合で添加される。この
量が多いとフラックスベースとの相溶性が悪くなり、少
ないと十分なはんだボール抑制効果を得ることができな
い。

【００１２】本発明のクリームはんだは、上記の如き成
分のほか、増粘剤水素添加ヒマシ油等の慣用のその他の
添加剤を含むことができる。本発明のクリームはんだを
使用するに当っては、クリームはんだ塗布方法、はんだ
付け方法、保管方法等、全て、従来のクリームはんだと
同じであり、装置についてもこれまでの装置をそのまま
使用できる。

【００１３】

【実施例】以下本発明について実施例にもとづいて詳細
に説明する。本発明のクリームはんだはフラックス成分
中に臭化物第４級アンモニウム塩とカンファー酸を含有
させることを特徴としており、その実施例と比較例を表
１に示す。臭化物第４級アンモニウム塩としては臭化フ
ェニルトリメチルアンモニウム、臭化トリエチルベンジ
ルアンモニウム、臭化アセチルコリン等があるが、本実
施例では臭化物第４級アンモニウム塩として、臭化フェ
ニルトリメチルアンモニウムを使用した。またカンファ
ー酸には構造上光学異性体（Ｄ体とＬ体）があるが両者
には物理的、化学的性質に違いは無く、本実施例ではＤ
体を使用した場合を例にとって説明する。尚、各成分の
添加量は特にことわりが無いかぎり重量％を基準にした
ものである。

【００１４】表１に示した各試料においては、クリーム
はんだ中の成分として粉末はんだ９０％、フラックス成
分１０％とした。表１中の成分量はフラックスを　１０
０重量％とした各成分の量である。比較例１．において
はＤ−カンファー酸を全く含有させない例を、比較例２
．においては臭化フェニルトリメチルアンモニウムを全
く含有させない例を、比較例３．においては従来よく使
用されており、活性力が比較的強いアミン臭化水素酸塩
を含有させた例を示している。上記の試料クリームはん
だに対する評価結果を表２に示す。表２に記載した各試
験項目の詳細な内容については以下に示した内容である
。 （１）はんだ付け性 導体間隔０．３ｍｍ、導体幅０．２ｍｍの櫛形電極基板
上にクリームはんだをベタ印刷し、印刷直後、２４時間
放置後にリフローを行ない、導体間のはんだボール発生
の有無を確認した。また不ぬれ等のはんだ付け不良の有
無を確認した。 （２）はんだボール アルミナ基板上にクリームはんだでφ５ｍｍのパターン
を印刷し、印刷直後、２４時間後、４８時間後に　２５
０±５℃はんだ槽上で加熱溶融させ、はんだボール発生
の有無を確認した。 （３）経時変化１． クリームはんだを分取し、２５℃雰囲気中に９６時間放
置後の状態を目視にて観察し、更に指触により乾燥性を
調査した。 （４）経時変化２． クリームはんだを分取し、１ヵ月間冷蔵保管後の状態を
目視、指触により調査した。 （５）絶縁性 櫛形電極基板を用いてクリームはんだの電気的信頼性を
評価する。雰囲気条件は４０℃９０％ＲＨ、印加電圧は
電界強度ＤＣ　１００ｖ／ｍｍとし１０００時間経過後
の値を示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】表２の結果から臭化物第４級アンモニウム
塩あるいはカンファー酸それぞれが単独でははんだボー
ルが発生する等、良好なはんだ付け性が得られないこと
は明らかであり、２種を併用することにより優れた効果
が表れることを示している。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のクリーム
はんだは従来のものと同等以上の特性を有しており、特
に電気的信頼性及びはんだボール発生が無い点について
は格段の差があるので、今後も進展していくと思われる
高密度集積化に十分対応できる。従って、本発明のクリ
ームはんだが今後更に発展するマイクロエレクトロニク
ス業界へ寄与する貢献度は大である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　フラックスと粉末はんだを混和したク
   リームはんだにおいて、該フラックス成分中に臭化第４
   級アンモニウム塩とカンファー酸を含有する事を特徴と
   するクリームはんだ。