JP2011056527A - はんだ接合剤組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】鉛フリーはんだ粉末及びフラックスを含有するはんだ接合剤組成物において、リフロー温度を下げることができる上、接合信頼性の高いはんだ接合剤組成物を提供する。
【解決手段】本発明のはんだ接合剤組成物は、鉛フリーはんだ粉末及びフラックスを含有するはんだ接合剤組成物であって、前記フラックスは、熱硬化性樹脂を含有し、前記鉛フリーはんだ粉末は、第一のはんだ粉末と、前記第一のはんだ粉末よりも融点が高い第二のはんだ粉末とを含有することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、各種電子部品のプリント配線板等への実装や、半導体装置の組立てにおける電子部品を基板へ搭載する際に、各種部品の電極端子と各種基板上の電極とを電気的に導通接合又は機械的に接着させる材料に関する。

従来、電子機器の小型化及び薄型化に伴って、モジュール化された部品の実装や、ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子その他の各種電子部品の組立ての中で、優れた導電性と高い接合信頼性の点から、Sn/Pb系合金はんだ粉末を含有するはんだ接合剤組成物が広く使用されてきた。特に、ガラスエポキシ基板（耐熱温度：２２０〜２３５℃）を使用する場合は、63Sn/37Pb（Sn/Pbの質量比が63/37）の共晶はんだ粉末（融点：１８３℃）を用いると、基板の耐熱温度以下のリフロー温度で部品を実装できるため、基板へのダメージを抑えることができる。

しかし近年、環境汚染の問題から鉛に対する規制が強化され、63Sn/37Pbの共晶はんだ粉末から鉛フリーはんだ粉末へと切り替わりつつある。

ところが、Sn/Ag/Cu合金に代表される鉛フリー合金はんだは、Sn/Pb系合金はんだに比べて、約４０℃高い融点を有するため、リフロー温度としては２４０〜２６０℃程度の高温が必要となり、基板等へのダメージが大きくなる。また、近年では電子機器の薄型化やコスト削減のため、ポリイミドやポリエチレンテレフタレート、あるいはポリエチレンナフタレート等からなるフィルム基板が使用されるようになってきているが、上記のような高温下のリフロー温度でフィルム基板に部品を実装すると、フィルム基板に反りが発生し易くなるという問題がある。

一方、リフロー温度を下げるために、融点が相違する２種類のはんだ粉末を混合する方法がある（例えば、下記特許文献１及び特許文献２等参照）。この方法によれば、リフロー工程において、先に低融点はんだが溶融し、この溶融した低融点はんだが高融点はんだに接触し、これらが融合することによって、はんだ全体として溶融しやすくなるため、リフロー温度を下げることが可能となる。

特開平１１−３４７７８４号公報 特開２００１−２５９８８４号公報

しかし、一般に融点の低いはんだは、基板と部品との接合部における機械的強度の面で信頼性が低いため、低融点はんだを混合することによって、接合信頼性が低下する問題があった。このような問題について、従来のはんだ接合剤組成物は充分に検討されていなかった。

本発明は、鉛フリーはんだ粉末及びフラックスを含有するはんだ接合剤組成物において、リフロー温度を下げることができる上、接合信頼性の高いはんだ接合剤組成物を提供する。

本発明者らは、融点が相違する２種類のはんだ粉末と、熱硬化性樹脂を含有するフラックスとを用いることによって、リフロー温度の低減と、接合信頼性の向上を両立させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のはんだ接合剤組成物は、鉛フリーはんだ粉末及びフラックスを含有するはんだ接合剤組成物であって、前記フラックスが、熱硬化性樹脂を含有し、前記鉛フリーはんだ粉末が、第一のはんだ粉末と、前記第一のはんだ粉末よりも融点が高い第二のはんだ粉末とを含有することを特徴とする。

本発明のはんだ接合剤組成物によれば、リフロー温度を下げることができる上、接合信頼性の高いはんだ接合剤組成物を提供することができる。

実施例１〜４のはんだ接合剤組成物のリフロー条件を示すグラフである。 比較例１，２のはんだ接合剤組成物のリフロー条件を示すグラフである。 比較例３〜７のはんだ接合剤組成物のリフロー条件を示すグラフである。 Ａ〜Ｃは、実施例及び比較例において、はんだフィレットの状態を評価する際の判定基準を示す断面図である。

本発明のはんだ接合剤組成物は、鉛フリーはんだ粉末及びフラックスを含有する。そして、前記フラックスが、熱硬化性樹脂を含有し、前記鉛フリーはんだ粉末が、第一のはんだ粉末と、前記第一のはんだ粉末よりも融点が高い第二のはんだ粉末とを含有する。なお、本発明でいう「融点」とは、融解開始温度のことであり、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において固相線温度を指す。以下、本発明のはんだ接合剤組成物に含有される（又は含有され得る）成分について説明する。

（鉛フリーはんだ粉末）
鉛フリーはんだ粉末とは、鉛を添加しないはんだ金属または合金の粉末である。ただし、はんだ粉末中に、不可避的不純物として鉛が存在することは許容されるが、この場合、鉛の量は、１００ｐｐｍ以下であることが好ましい。

本発明で用いられる鉛フリーはんだ粉末は、リフロー温度の低減の観点から、第一のはんだ粉末と、前記第一のはんだ粉末よりも融点が高い第二のはんだ粉末とを含有する。融点が相違する２種類のはんだ粉末を用いると、リフロー工程において、先に第一のはんだ粉末（低融点はんだ）が溶融し、この溶融した低融点はんだが高融点の第二のはんだ粉末に接触し、これらが融合することによって、はんだ全体として溶融しやすくなるため、リフロー温度を下げることが可能となる。

第一のはんだ粉末としては、例えば、融点が好ましくは３０〜１８０℃、より好ましくは８０〜１５０℃のはんだ粉末が使用できる。第二のはんだ粉末としては、例えば、融点が好ましくは１８０〜６６０℃、より好ましくは１８０〜３３０℃のはんだ粉末が使用できる。リフロー温度の低減及び接合信頼性の向上の観点から、第一のはんだ粉末と第二のはんだ粉末の融点の差は、好ましくは１０〜２８０℃であり、より好ましくは４０〜１００℃である。

第一のはんだ粉末の具体例としては、以下の組成を例示できる。
２元系合金：融点１８０℃以下のＳｎ―Ｂｉ系（４２Ｓｎ／５８Ｂｉ（融点：１３９℃）等）、融点１８０℃以下のＳｎ―Ｉｎ系、融点１８０℃以下のＳｎ―Ｚｎ系
３元系合金：融点１８０℃以下のＳｎ―Ａｇ―Ｂｉ系（４２Ｓｎ／５７Ｂｉ／１Ａｇ（融点：１３８℃）等）、融点１８０℃以下のＳｎ―Ｃｕ―Ｂｉ系、融点１８０℃以下のＳｎ―Ａｇ―Ｉｎ系、融点１８０℃以下のＳｎ―Ｃｕ―Ｉｎ系、融点１８０℃以下のＳｎ―Ｚｎ―Ｂｉ系、融点１８０℃以下のＳｎ―Ｂｉ―Ｉｎ系、融点１８０℃以下のＳｎ―Ｚｎ―Ｉｎ系
その他：融点１８０℃以下のＳｎ―Ａｇ―Ｃｕ―Ｂｉ系、融点１８０℃以下のＳｎ―Ａｇ―Ｃｕ―Ｉｎ系、融点１８０℃以下のＳｎ―Ａｇ―Ｉｎ―Ｂｉ系、融点１８０℃以下のＳｎ―Ａｇ―Ｚｎ―Ｉｎ系、融点１８０℃以下のＳｎ―Ｚｎ―Ｉｎ―Ｂｉ系、融点１８０℃以下のＳｎ―Ａｇ―Ｃｕ―Ｓｂ―Ｂｉ系

第二のはんだ粉末の具体例としては、以下の組成を例示できる。
純金属：Ｌｉ（融点：１８１℃）、Ｓｅ（融点：２２１℃）、Ｓｎ（融点：２３２℃）、Ｂｉ（融点：２７２℃）、Ｔｌ（融点：３０４℃）、Ｚｎ（融点：４２０℃）、Ｔｅ（融点：４５０℃）、Ｓｂ（融点：６３１℃）
２元系合金：融点１８０℃以上のＳｎ―Ａｇ系（９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ（融点：２２１℃）等）、融点１８０℃以上のＳｎ―Ｚｎ系（９１Ｓｎ／９Ｚｎ（融点：１９８℃）等）、融点１８０℃以上のＳｎ―Ｓｂ系（９５Ｓｎ／５Ｓｂ（融点：２４０℃）等）、融点１８０℃以上のＳｎ―Ｃｕ系（９９．２５Ｓｎ／０．７５Ｃｕ（融点：２２７℃）等）、融点１８０℃以上のＳｎ―Ｎｉ系
３元系合金：融点１８０℃以上のＳｎ―Ａｇ―Ｃｕ系（９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕ（融点：２１７℃）、９８．３Ｓｎ／１．０Ａｇ／０．７Ｃｕ（融点：２２４℃）、９９Ｓｎ／０．３Ａｇ／０．７Ｃｕ（融点：２２７℃）等）、融点１８０℃以上のＳｎ―Ｚｎ―Ｂｉ系（８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂｉ（融点：１９０℃）等）、融点１８０℃以上のＳｎ―Ａｇ―Ｂｉ系、融点１８０℃以上のＳｎ―Ａｇ―Ｎｉ系、融点１８０℃以上のＳｎ―Ａｇ―Ｓｂ系、融点１８０℃以上のＳｎ―Ｃｕ―Ｓｂ系
その他：融点１８０℃以上のＳｎ―Ａｇ―Ｃｕ―Ｂｉ系、融点１８０℃以上のＳｎ―Ａｇ―Ｃｕ―Ｉｎ系、融点１８０℃以上のＳｎ―Ａｇ―Ｉｎ―Ｂｉ系、融点１８０℃以上のＳｎ―Ａｇ―Ｃｕ―Ｓｂ―Ｂｉ系

なかでも第一及び第二のはんだ粉末は、接合剤として適正な融点が得られる観点、及びはんだ接合強度の観点から、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｉｎ及びＺｎからなる群より選ばれる一種以上の金属を含むことが好ましく、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇ及びＢｉからなる群より選ばれる一種以上の金属を含むことがより好ましい。

鉛フリーはんだ粉末中の第一のはんだ粉末の含有量は、リフロー温度の低減の観点、及び接合信頼性の観点から、１０〜５０質量％であることが好ましく、２０〜４０質量％であることがより好ましく、２０〜３０質量％であることが更に好ましい。また、鉛フリーはんだ粉末中の第二のはんだ粉末の含有量は、リフロー温度の低減の観点、及び接合信頼性の向上の観点から、５０〜９０質量％であることが好ましく、６０〜８０質量％であることがより好ましく、７０〜８０質量％であることが更に好ましい。

なお、本発明で用いられる鉛フリーはんだ粉末には、第一及び第二のはんだ粉末以外に更に別のはんだ粉末が含まれていてもよい。例えば、融点が第一のはんだ粉末と第二のはんだ粉末の中間の値を示す第三のはんだ粉末が含まれていてもよい。

（フラックス）
本発明で用いられるフラックスは、熱硬化性樹脂を含有する限りにおいて特に限定されず、従来のはんだ接合剤組成物で使用されている配合のものを使用できる。例えば、熱硬化性樹脂、活性剤、チクソ剤、硬化剤等を含有するフラックスが使用できる。

〈熱硬化性樹脂〉
本発明で用いられるフラックスは、接合信頼性の観点から熱硬化性樹脂を含有する。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂等を例示でき、硬化速度、高ガラス転移温度の確保及びせん断強度の観点からエポキシ樹脂が好ましい。なお、熱硬化性樹脂とは、加熱することによって硬化する樹脂であり、例えば、比較的低分子の物質が加熱により高分子の３次元架橋構造（網状構造）となる樹脂である。よって、ロジン系樹脂のように空気中に放置するだけで硬化する樹脂とは明確に異なる。

エポキシ樹脂としては、主に非揮発性のエポキシ系化合物であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂（フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック型エポキシ樹脂など）、ビスフェノールＦやビスフェノールＳにエピクロルヒドリンを反応させて得られたビスフェノールＦ型エポキシ樹脂やビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、さらにシクロヘキセンオキシド基、トリシクロデカンオキシド基、シクロペンテンオキシド基などを有する脂環式エポキシ樹脂、フタル酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ジグリシジル−ｐ−ヒドロキシ安息香酸、ダイマー酸グリシジルエステルなどのグリシジルエステル樹脂、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノールなどのグリシジルアミン系樹脂、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、１，６ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ソルビタンポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテルなどのグリシジルエーテル樹脂、トリス（２，３−エポキシプロピル）イソシアヌレート、トリグリシジルトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート等のトリアジン環を有するトリグリシジルイソシアヌレート、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂などが挙げられる。

また、エポキシ樹脂としては、主に、常温で液状のエポキシ樹脂と、常温で固形のエポキシ樹脂とをブレンドして使用することが、はんだをブレンドした際の粘度を適正な範囲に維持する観点から好ましい。

フラックス全体を１００質量％としたときの熱硬化性樹脂の含有量は、４０〜９５質量％であることが好ましく、６０〜９０質量％であることがより好ましい。

〈活性剤〉
活性剤は、金属表面に存在する酸化物、硫化物、水酸化物、塩化物、硫酸塩、炭酸塩等を還元して金属を清浄化する成分である。

活性剤としては、環境負荷の低減の観点から、非ハロゲン化合物が好ましく、アミン類、アミン塩類（エチレンジアミン等のポリアミン、シクロヘキシルアミン、ジエチルアミン等のアミンの有機酸塩等）、有機酸類、アミノ酸類、アミド系化合物等が好ましい。具体的には、アジピン酸、セバシン酸、トリエタノールアミン、モノエタノールアミン等が特に好ましい。

フラックス全体を１００質量％としたときの活性剤の含有量は、０．５〜１５質量％であることが好ましく、２〜１０質量％であることがより好ましい。

〈チクソ剤〉
チクソ剤としては、従来から使用されている水添ヒマシ油、脂肪酸アマイド類などが使用できる。

フラックス全体を１００質量％としたときのチクソ剤の含有量は、０．５〜１０質量％であることが好ましく、１〜５質量％であることがより好ましい。

〈硬化剤〉
硬化剤は、上述した熱硬化性樹脂の硬化剤（硬化促進剤）として用いられる成分であり、各種の硬化剤が使用できる。例えば潜在性硬化剤としては、ノバキュアHX-3722、HX-3721、HX-3748、HX-3088、HX-3613、HX-3921HP、HX-3941HP（旭化成エポキシ社製、商品名)、脂肪族ポリアミン系としては、フジキュアFXR-1020、FXR-1030、FXR-1050、FXR-1080（富士化成工業社製、商品名）、エポキシ樹脂アミンアダクト系としては、アミキュアPN-23、MY-24、VDH、UDH、PN-31、PN-40（味の素ファインテクノ社製、商品名）、EH-3615S、EH-3293S、EH-3366S、EH-3842、EH-3670S、EH-3636AS(旭電化工業社製、商品名)等が挙げられる。また、イミダゾール系硬化剤（イミダゾール化合物）としては、2MZA、2PZ、C11Z、C17Z、2E4MZ、2P4MZ、2P4MHZ、C11Z-CNS、2PZ-CNZ（四国化成工業社製、商品名）等が挙げられる。なかでも、イミダゾール化合物（特に水酸基を有するイミダゾール化合物）を用いると、熱硬化性樹脂の硬化反応が急激に進むことが無く、応力の発生を防止できるので、好ましい。

フラックス全体を１００質量％としたときの硬化剤の含有量は、０．１〜１０質量％であることが好ましく、０．５〜７質量％であることがより好ましい。なかでも、イミダゾール化合物を硬化剤として用いる場合は、エポキシ樹脂との硬化反応性の観点から、０．１〜１０質量％であることが好ましく、０．５〜７質量％であることがより好ましく、１〜７質量％であることが更に好ましく、２〜５質量％であることが更により好ましい。

環境負荷の低減の観点から、フラックスの揮発成分（ＶＯＣ）含有量は１質量％以下であることが好ましい。ＶＯＣ含有量は、フラックスを示差熱天秤（ＴＧ／ＤＴＡ測定装置）により、窒素雰囲気下、室温から３００℃まで加熱した際の質量の減少量を測定することによって得られる。

環境負荷の低減の観点から、フラックスのハロゲン含有量は１０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。ハロゲン含有量は、フラックスを完全燃焼させ、フラックス中のハロゲンを０．１質量％過酸化水素水溶液に捕集した後、イオンクロマトグラフィーによりハロゲンを定量することによって得られる。

鉛フリーはんだ粉末とフラックスとの含有比率（鉛フリーはんだ粉末：フラックス）は、６０〜９０質量％：４０〜１０質量％であることが好ましく、より好ましくは７５〜８５質量％：２５〜１５質量％である。上記比率とすることにより、ペーストとしての粘性やチクソ性が良好となり、印刷やディスペンス塗布などの量産工程に適したはんだ接合剤組成物が得られる。更に、接合信頼性の向上が可能となる。

本発明のはんだ接合剤組成物、又ははんだ接合剤組成物に含まれるフラックスは、上記の成分に加えて、必要に応じて種々の添加剤、例えば界面活性剤、消泡剤、レベリング剤等の添加剤などを含有することができる。

本発明のはんだ接合剤組成物は、上述した必須成分及び必要に応じて添加される添加剤と共に混練処理することにより容易に製造することができる。

以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。これら実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定を受けるものではない。

（実施例１）
ビスフェノールA型熱硬化性樹脂（DIC株式会社製、EPICLON860）85質量％、チクソ剤（日本化成株式会社製、スリパークスＺＨＨ）2質量％、活性剤（アジピン酸）5質量％、界面活性剤（ビックケミージャパン株式会社製、ＢＹＫ３６１Ｎ）2質量％、消泡剤（共栄社化学株式会社製、フローレンＡＣ３０３）1質量％、さらに硬化剤として２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール（２Ｐ４ＭＨＺ）5質量％を同じ容器に計量し、らいかい機を用いて混合し、フラックスを得た。得られたフラックスと、４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末と、９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末とを、フラックス：４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末：９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末＝２０：８：７２の比率で計量し、これらを混練機にて２時間混合することで、はんだ接合剤組成物を調製した。このはんだ接合剤組成物を用いて、後述する各種物性評価を行った。実施例１の成分配合および評価結果を表１に記載した。なお、表１において、はんだ成分（２種類のはんだ粉末の混合物）の融解開始温度は、示差走査熱量計（セイコーインスツルメント社製、ＥＸＳＴＡＲ６０００）を用い、測定温度範囲を３０〜６００℃として測定した。測定の際は、吸熱量が１．５Ｊ／ｇ以上あるものを測定対象物由来のピークとし、それ未満のピークは、分析精度の観点から除外した。以下の例においても同様に測定した。

（実施例２）
実施例１の調製方法のうち、フラックスと、４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末と、９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末とを、フラックス：４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末：９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末＝２０：２０：６０の比率で用いたこと以外は、実施例１と同様にしてはんだ接合剤組成物を調製し、後述する各種物性評価を行った。

（実施例３）
実施例１の調製方法のうち、フラックスと、４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末と、９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末とを、フラックス：４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末：９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末＝２０：４０：４０の比率で用いたこと以外は、実施例１と同様にしてはんだ接合剤組成物を調製し、後述する各種物性評価を行った。

（実施例４）
実施例１の調製方法のうち、硬化剤２Ｐ４ＭＨＺの代わりに脂肪族ポリアミン系硬化剤ＦＸＲ−１０３０（富士化成工業社製、商品名）を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてはんだ接合剤組成物を調製し、後述する各種物性評価を行った。

（比較例１）
実施例１の調製方法のうち、９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末を使用せずに、フラックスと４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末とを、フラックス：４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末＝２０：８０の比率で用いたこと以外は、実施例１と同様にしてはんだ接合剤組成物を調製し、後述する各種物性評価を行った。

（比較例２）
比較例１の調製方法のうち、４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末の代わりに９１．０５Ｓｎ／２．７Ａｇ／５．８Ｂｉ／０．４５Ｃｕはんだ粉末を用いたこと以外は、比較例１と同様にしてはんだ接合剤組成物を調製し、後述する各種物性評価を行った。

（比較例３）
ロジン系樹脂（ハリマ化成社製、ハリフェノール５１２）50質量％、チクソ剤（新日本理化株式会社製、ゲルオールＤ）8質量％、活性剤（アジピン酸）5質量％、界面活性剤（ビックケミージャパン株式会社製、ＢＹＫ３６１Ｎ）1質量％、及び溶剤（ヘキシルジグリコール）36質量％を同じ容器に計量し、らいかい機を用いて混合し、フラックスを得た。得られたフラックスと４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末とを、フラックス：４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末＝１０：９０の比率で計量し、これらを混練機にて２時間混合することで、はんだ接合剤組成物を調製し、後述する各種物性評価を行った。

（比較例４）
比較例３のフラックスの調製方法において、成分配合比を表１に示す値としたこと以外は、比較例３と同様にしてフラックスを調製した。得られたフラックスと、４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末と、９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末とを、フラックス：４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末：９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末＝１０：４５：４５の比率で計量し、これらを混練機にて２時間混合することで、はんだ接合剤組成物を調製し、後述する各種物性評価を行った。

（比較例５）
比較例４の調製方法において、フラックスと、４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末と、９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末とを、フラックス：４２Ｓｎ／５８Ｂｉはんだ粉末：９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末＝１０：９：８１の比率で用いたこと以外は、比較例４と同様にしてはんだ接合剤組成物を調製し、後述する各種物性評価を行った。

（比較例６）
比較例３のフラックスの調製方法において、成分配合比を表１に示す値としたこと以外は、比較例３と同様にしてフラックスを調製した。得られたフラックスと、６３Ｓｎ／３７Ｐｂはんだ粉末とを、フラックス：６３Ｓｎ／３７Ｐｂはんだ粉末＝１０：９０の比率で計量し、これらを混練機にて２時間混合することで、はんだ接合剤組成物を調製し、後述する各種物性評価を行った。

（比較例７）
比較例３のフラックスの調製方法において、成分配合比を表１に示す値としたこと以外は、比較例３と同様にしてフラックスを調製した。得られたフラックスと、９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末とを、フラックス：９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末＝１０：９０の比率で計量し、これらを混練機にて２時間混合することで、はんだ接合剤組成物を調製し、後述する各種物性評価を行った。

（１）はんだフィレットの状態
ガラスエポキシ基板上に形成された銅箔ランド（導体寸法：0.85×0.55mm、導体間隔：0.85mm）に、得られたはんだ接合剤組成物を、厚み１５０μｍｔのメタルマスクを用いてメタルスキージで印刷し、Ｓｎめっきされた１６０８ＣＲチップを上記銅箔ランドの印刷膜上に載置した。そして、各種はんだに合わせたリフロー条件（図１〜図３）にて加熱して試験片を作製した。得られた試験片について外観検査を行い、図４Ａ〜Ｃに示す判定基準にて判定を行った。即ち、はんだ５が良好なフィレット形状を示す場合を○（図４Ａ）、フィレットの表面に未溶融のはんだ５が存在する場合を△（図４Ｂ）、はんだ５が溶融せずにはんだボールの状態で存在する場合を×（図４Ｃ）とした。なお、図４において、参照符号１はガラスエポキシ基板、参照符号２は銅箔ランド、参照符号３は１６０８ＣＲチップ、参照符号４はフラックスである。

（２）ピン間ボール試験
ガラスエポキシ基板上に形成されたＱＦＰ（Quad Flat Package）用ランド（0.8mmピッチ）に、得られたはんだ接合剤組成物を、厚み２００μｍｔのメタルマスクを用いてメタルスキージで印刷し、各種はんだに合わせたリフロー条件（図１〜図３）にて加熱して試験片を作製した。得られた試験片について残渣膜中に発生したはんだボールをカウントして、１ピン間（１ランド間）当たりの平均はんだボール数を算出した。

（３）せん断強度の測定
ガラスエポキシ基板上に形成された銅箔ランド（導体寸法：0.85×0.55mm、導体間隔： 0.85mm）に、得られたはんだ接合剤組成物を、厚み１５０μｍｔのメタルマスクを用いてメタルスキージで印刷し、Ｓｎめっきされた１６０８ＣＲチップを上記銅箔ランド（１０個）の印刷膜上に１つずつ載置した。そして、各種はんだに合わせたリフロー条件（図１〜図３）にて加熱して試験片を作製した。得られた試験片について、引張り試験機（SHIMADZU社製EZ-L）を用いて、5mm/minの条件でチップのせん断強度を測定した。なお、表１の結果は、せん断強度を測定した１０個のチップの平均値である。

（４）冷熱衝撃試験後のせん断強度の測定
（３）のせん断強度測定と同様の方法で作製した試験片について、ＥＳＰＥＣ社製冷熱衝撃試験器（TSA-71H-W）により冷熱衝撃試験を行った後に、（３）のせん断強度測定と同様の方法でせん断強度を測定した。上記冷熱衝撃試験は、−６０℃で３０分間さらした後１５０℃で３０分間さらす処理を１サイクルとして、５００サイクル行った。なお、表１の結果は、せん断強度を測定した１０個のチップの平均値である。

（５）冷熱衝撃試験後の絶縁抵抗の測定
（２）のピン間ボール試験で用いた試験片について、ＥＳＰＥＣ社製冷熱衝撃試験器（TSA-71H-W）により冷熱衝撃試験を行った後に、各ランド間における絶縁抵抗を印加電圧：１００Ｖの条件にて測定し、絶縁抵抗の平均値を算出した。上記冷熱衝撃試験は、−６０℃で３０分間さらした後１５０℃で３０分間さらす処理を１サイクルとして、５００サイクル行った。

表１に示すように、本発明の実施例は、比較例に比べ、いずれの評価項目についても良好な結果が得られた。また、図１に示すように、本発明の実施例は、リフロー温度が２２０℃以下であり、９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕはんだ粉末のみを用いた比較例７（図３参照）のリフロー温度（２４０℃）よりも低い温度でのリフローが可能であった。よって、本発明によれば、リフロー温度を下げることができる上、接合信頼性の高いはんだ接合剤組成物が得られることが分かった。

１ ガラスエポキシ基板
２ 銅箔ランド
３ １６０８ＣＲチップ
４ フラックス
５ はんだ

Claims (6)

1. 鉛フリーはんだ粉末及びフラックスを含有するはんだ接合剤組成物であって、
   前記フラックスは、熱硬化性樹脂を含有し、
   前記鉛フリーはんだ粉末は、第一のはんだ粉末と、前記第一のはんだ粉末よりも融点が高い第二のはんだ粉末とを含有する、はんだ接合剤組成物。
2. 前記鉛フリーはんだ粉末中の前記第一のはんだ粉末の含有量が１０〜５０質量％であり、前記鉛フリーはんだ粉末中の前記第二のはんだ粉末の含有量が５０〜９０質量％である、請求項１記載のはんだ接合剤組成物。
3. 前記フラックスは、活性剤、チクソ剤及び硬化剤を更に含有する、請求項１又は２記載のはんだ接合剤組成物。
4. 前記硬化剤は、イミダゾール化合物である、請求項３記載のはんだ接合剤組成物。
5. 前記フラックス中の前記イミダゾール化合物の含有量が２〜５質量％である、請求項４記載のはんだ接合剤組成物。
6. 前記第一及び第二のはんだ粉末は、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｉｎ及びＺｎからなる群より選ばれる一種以上の金属を含有する、請求項１〜５のいずれか１項記載のはんだ接合剤組成物。

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