JP6402127B2 - 電子部品の接合方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品の接合方法に関する。
近年、電子機器の小型軽量化が進むと同時に、配線基板の高密度実装化が進んでいる。そして、実装する電子部品も小型化が進むにつれ、接続端子ピッチも小さくなっている。その結果、接続端子自身も小さくする必要があるため、電子部品と配線基板との接続強度が弱くなってしまう。その強化策の一つとして、電子部品と配線基板との間にアンダーフィル剤を入れて硬化させる方法も実用化されている。しかし、実装工程が長くなる、或いは、電子部品の接合不良が発見されたときにリワークができないという欠点がある。
そこで、電子部品と配線基板との接続強度をはんだ組成物により向上することが求められており、例えば、熱硬化性樹脂、特定の活性剤、溶剤および硬化剤を含有するフラックスと、はんだ粉末とを含有するはんだ組成物が提案されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載のはんだ組成物では、熱硬化性があるために、電子部品と配線基板との接続強度を補強できる（このようなはんだ組成物を、熱硬化性のはんだ組成物ともいう）。しかしながら、特許文献１に記載のはんだ組成物を用いた接続強度の補強には限界がある。例えば、配線基板の落下を繰り返して、その衝撃への耐性を評価する試験（落下衝撃試験）で十分な落下衝撃耐性を確保することができず、また、十分な絶縁信頼性を確保できなかった。
一方で、特許文献１に記載のはんだ組成物において、落下衝撃耐性および絶縁信頼性の観点から、配合組成にて樹脂硬化性を高めた場合には、リフロー工程後にはリワークができないという問題が生じる。近年、異なる種類の電子部品（チップ、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏ ｌｅａｄ ｐａｃｋａｇｅ）、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）など）を一緒に実装する、いわゆる混載実装が行われるようになっている。このような混載実装では、ＱＦＮやＢＧＡなどの高価な電子部品は、リフロー工程後にリワークが容易であること（リワーク性）が特に求められている。
このように、はんだ組成物の配合組成を検討することで、落下衝撃耐性および絶縁信頼性と、リワーク性とを両立することは非常に困難となっている。
一方で、特許文献１に記載のはんだ組成物において、落下衝撃耐性および絶縁信頼性の観点から、配合組成にて樹脂硬化性を高めた場合には、リフロー工程後にはリワークができないという問題が生じる。近年、異なる種類の電子部品（チップ、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏ ｌｅａｄ ｐａｃｋａｇｅ）、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）など）を一緒に実装する、いわゆる混載実装が行われるようになっている。このような混載実装では、ＱＦＮやＢＧＡなどの高価な電子部品は、リフロー工程後にリワークが容易であること（リワーク性）が特に求められている。
このように、はんだ組成物の配合組成を検討することで、落下衝撃耐性および絶縁信頼性と、リワーク性とを両立することは非常に困難となっている。
そこで、本発明は、リフロー工程後にはリワークができ、しかも、落下衝撃耐性および絶縁信頼性に優れる接合が可能な電子部品の接合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、以下のような電子部品の接合方法を提供するものである。
本発明の電子部品の接合方法は、基板に、７５質量％以上９０質量％以下の（Ａ）１３０℃以上１６０℃以下の融点を有するはんだ粉末、並びに、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）硬化剤および（Ｄ）活性剤を含有する、１０質量％以上２５質量％以下のフラックス組成物を含有するはんだ組成物を塗布する塗布工程と、前記塗布工程後の基板上に電子部品を搭載する搭載工程と、前記搭載工程後の基板にリフロー処理を行うリフロー工程と、前記リフロー工程後の基板に、熱処理温度が、１００℃以上１５０℃以下であり、熱処理時間が、５分間以上１８０分間以下である熱処理を行う熱処理工程と、を備え、前記（Ｃ）硬化剤が、（Ｃ１）イミダゾール系硬化促進剤を含有し、前記塗布工程で用いたフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量（Ｑ０）と、前記リフロー工程後のフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量（Ｑ１）と、前記熱処理工程後のフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量（Ｑ２）と、が下記数式（Ｆ１）および（Ｆ２）で示される条件を満たすことを特徴とする方法である。
（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００≦８０（％）・・・（Ｆ１）
（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００≧９０（％）・・・（Ｆ２）
本発明の電子部品の接合方法は、基板に、７５質量％以上９０質量％以下の（Ａ）１３０℃以上１６０℃以下の融点を有するはんだ粉末、並びに、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）硬化剤および（Ｄ）活性剤を含有する、１０質量％以上２５質量％以下のフラックス組成物を含有するはんだ組成物を塗布する塗布工程と、前記塗布工程後の基板上に電子部品を搭載する搭載工程と、前記搭載工程後の基板にリフロー処理を行うリフロー工程と、前記リフロー工程後の基板に、熱処理温度が、１００℃以上１５０℃以下であり、熱処理時間が、５分間以上１８０分間以下である熱処理を行う熱処理工程と、を備え、前記（Ｃ）硬化剤が、（Ｃ１）イミダゾール系硬化促進剤を含有し、前記塗布工程で用いたフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量（Ｑ０）と、前記リフロー工程後のフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量（Ｑ１）と、前記熱処理工程後のフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量（Ｑ２）と、が下記数式（Ｆ１）および（Ｆ２）で示される条件を満たすことを特徴とする方法である。
（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００≦８０（％）・・・（Ｆ１）
（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００≧９０（％）・・・（Ｆ２）
本発明の電子部品の接合方法においては、前記（Ｃ１）イミダゾール系硬化促進剤が、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンと、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、および１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾールからなる群から選択される少なくとも１つとの組み合わせであることが好ましい。
本発明の電子部品の接合方法においては、前記（Ｄ）活性剤が、（Ｄ１）有機酸と、（Ｄ２）アミンと有機酸との塩である有機酸アミン塩とを含有し、前記（Ｄ２）成分は、熱重量示差熱分析（ＴＧ／ＤＴＡ）にて測定した軟化点が、９０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。
本発明の電子部品の接合方法においては、前記熱処理工程における熱処理時間が、７分間以上４５分間以下であることが好ましい。
本発明の電子部品の接合方法においては、前記（Ｄ）活性剤が、（Ｄ１）有機酸と、（Ｄ２）アミンと有機酸との塩である有機酸アミン塩とを含有し、前記（Ｄ２）成分は、熱重量示差熱分析（ＴＧ／ＤＴＡ）にて測定した軟化点が、９０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。
本発明の電子部品の接合方法においては、前記熱処理工程における熱処理時間が、７分間以上４５分間以下であることが好ましい。
本発明によれば、リフロー工程後にはリワークができ、しかも、落下衝撃耐性および絶縁信頼性に優れる接合が可能な電子部品の接合方法を提供できる。
＜電子部品の接合方法＞
まず、本発明の電子部品の接合方法について説明する。
本発明の電子部品の接合方法は、以下説明する塗布工程、搭載工程、リフロー工程および熱処理工程を備える。
塗布工程においては、基板の電極上に、はんだ組成物を塗布する。
基板としては、プリント配線基板などが挙げられる。
はんだ組成物は、詳細は後述するが、（Ａ）はんだ粉末、並びに、（Ｂ）熱硬化性樹脂を含有するフラックス組成物を含有するものである。
ここで用いる塗布装置としては、スクリーン印刷機、メタルマスク印刷機、ディスペンサー、およびジェットディスペンサーなどが挙げられる。
まず、本発明の電子部品の接合方法について説明する。
本発明の電子部品の接合方法は、以下説明する塗布工程、搭載工程、リフロー工程および熱処理工程を備える。
塗布工程においては、基板の電極上に、はんだ組成物を塗布する。
基板としては、プリント配線基板などが挙げられる。
はんだ組成物は、詳細は後述するが、（Ａ）はんだ粉末、並びに、（Ｂ）熱硬化性樹脂を含有するフラックス組成物を含有するものである。
ここで用いる塗布装置としては、スクリーン印刷機、メタルマスク印刷機、ディスペンサー、およびジェットディスペンサーなどが挙げられる。
搭載工程においては、電子部品の電極と基板の電極とが平面視にて重なるようにして、塗布工程後の基板上に電子部品を搭載する。
電子部品としては、特に限定されないが、チップ、ＱＦＮ、およびＢＧＡなどが挙げられる。本発明の電子部品の接合方法によれば、リフロー工程後にリワークが容易であるので、電子部品として、異なる種類の電子部品を一緒に実装できる。
電子部品としては、特に限定されないが、チップ、ＱＦＮ、およびＢＧＡなどが挙げられる。本発明の電子部品の接合方法によれば、リフロー工程後にリワークが容易であるので、電子部品として、異なる種類の電子部品を一緒に実装できる。
リフロー工程においては、搭載工程後の基板にリフロー処理を行う。
リフロー条件は、はんだ組成物中のはんだ粉末の融点に応じて適宜設定でき、特に限定されない。ただし、後述する数式（Ｆ１）の条件を満たすように、適宜変更してもよい。なお、リフローでの加熱は、ピーク温度前後の加熱（熱履歴）を含む。
例えば、ヒート温度は、１００℃以上２５０℃以下であることが好ましく、１２０℃以上２２０℃以下であることがより好ましく、１３０℃以上２００℃以下であることが特に好ましい。
リフロー処理時間は、１分間以上２０分間以下であることが好ましく、２分間以上１５分間以下であることがより好ましく、３分間以上１０分間以下であることが特に好ましい。
ピーク温度は、１２０℃以上２９０℃以下であることが好ましく、１４０℃以上２７０℃以下であることがより好ましく、１７０℃以上２５０℃以下であることが特に好ましい。
このリフロー工程後において、電子部品の接合不良が発見されたときには、電子部品をリワークすることができる。
リフロー条件は、はんだ組成物中のはんだ粉末の融点に応じて適宜設定でき、特に限定されない。ただし、後述する数式（Ｆ１）の条件を満たすように、適宜変更してもよい。なお、リフローでの加熱は、ピーク温度前後の加熱（熱履歴）を含む。
例えば、ヒート温度は、１００℃以上２５０℃以下であることが好ましく、１２０℃以上２２０℃以下であることがより好ましく、１３０℃以上２００℃以下であることが特に好ましい。
リフロー処理時間は、１分間以上２０分間以下であることが好ましく、２分間以上１５分間以下であることがより好ましく、３分間以上１０分間以下であることが特に好ましい。
ピーク温度は、１２０℃以上２９０℃以下であることが好ましく、１４０℃以上２７０℃以下であることがより好ましく、１７０℃以上２５０℃以下であることが特に好ましい。
このリフロー工程後において、電子部品の接合不良が発見されたときには、電子部品をリワークすることができる。
熱処理工程においては、リフロー工程後の基板に熱処理を行う。
熱処理条件は、はんだ組成物中の熱硬化性樹脂や硬化剤の種類に応じて適宜設定でき、特に限定されない。ただし、後述する数式（Ｆ２）の条件を満たすように、適宜変更してもよい。
例えば、熱処理温度は、１００℃以上１８０℃以下であることが好ましく、１１０℃以上１６０℃以下であることがより好ましく、１２０℃以上１５０℃以下であることが特に好ましい。
熱処理時間は、作業効率の観点から、１分間以上１８０分間以下であることが好ましく、３分間以上１２０分間以下であることがより好ましく、５分間以上６０分間以下であることが更により好ましく、７分間以上４５分間以下であることが特に好ましい。
熱処理条件は、はんだ組成物中の熱硬化性樹脂や硬化剤の種類に応じて適宜設定でき、特に限定されない。ただし、後述する数式（Ｆ２）の条件を満たすように、適宜変更してもよい。
例えば、熱処理温度は、１００℃以上１８０℃以下であることが好ましく、１１０℃以上１６０℃以下であることがより好ましく、１２０℃以上１５０℃以下であることが特に好ましい。
熱処理時間は、作業効率の観点から、１分間以上１８０分間以下であることが好ましく、３分間以上１２０分間以下であることがより好ましく、５分間以上６０分間以下であることが更により好ましく、７分間以上４５分間以下であることが特に好ましい。
本発明の電子部品の接合方法においては、下記数式（Ｆ１）および（Ｆ２）で示される条件を満たすことが必要である。
（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００≦８０（％）・・・（Ｆ１）
（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００≧９０（％）・・・（Ｆ２）
Ｑ０：塗布工程で用いたフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量
Ｑ１：リフロー工程後のフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量
Ｑ２：熱処理工程後のフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量
（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００≦８０（％）・・・（Ｆ１）
（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００≧９０（％）・・・（Ｆ２）
Ｑ０：塗布工程で用いたフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量
Ｑ１：リフロー工程後のフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量
Ｑ２：熱処理工程後のフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量
前記数式（Ｆ１）で示される条件を満たさない場合には、リフロー工程後にリワークができない。また、リワーク性の観点から、（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００の値は、７７％以下であることが好ましく、７５％以下であることがより好ましく、１０％以上７０％以下であることが特に好ましい。
前記数式（Ｆ２）で示される条件を満たさない場合には、落下衝撃耐性および絶縁信頼性が不十分となる。また、落下衝撃耐性および絶縁信頼性の更なる向上の観点から、（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００の値は、９２％以上であることが好ましく、９４％以上であることがより好ましく、９４％以上１００％以下であることが特に好ましい。
前記数式（Ｆ２）で示される条件を満たさない場合には、落下衝撃耐性および絶縁信頼性が不十分となる。また、落下衝撃耐性および絶縁信頼性の更なる向上の観点から、（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００の値は、９２％以上であることが好ましく、９４％以上であることがより好ましく、９４％以上１００％以下であることが特に好ましい。
Ｑ０、Ｑ１およびＱ２の値は、次のような方法により測定できる。各フラックス組成物を試料として採取する。そして、所定量（例えば５ｍｇ）の試料を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）のアルミパンに投入し、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で、ＤＳＣ曲線を測定し、そのＤＳＣ曲線から熱量を算出できる。
なお、塗布工程で用いたフラックス組成物を採取する方法としては、（i）はんだ組成物を溶剤（例えば、イソプロピルアルコール）に溶解させ、はんだ粉末を分離し、その後溶剤を取り除いて、フラックス組成物を得る方法、（ii）はんだ粉末を混合する前のフラックス組成物を準備する方法などが挙げられる。
リフロー工程後または熱処理工程後のフラックス組成物は、銅板（例えば、大きさは５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚みは０．３ｍｍ、酢酸エチルで洗浄）上にマスク（例えば、ＳＰ−０２０、厚みは０．２５ｍｍ）にて、はんだ組成物を印刷し、その後、リフロー工程や熱処理工程を施したものから採取する。具体的には、図１に示すように、一度溶融した後のはんだＳと、はんだＳの周りに存在するスズ塩Ｓ１と、はんだＳおよびスズ塩Ｓ１の周りを囲っているフラックス組成物Ｆのうち、はんだＳまたはスズ塩Ｓ１からの距離ｘが７００μｍ以上（より好ましくは、１２００μｍ以上）離れた箇所（図１（Ｂ）中の一点鎖線で囲われた部分）からを採取する。このような方法で試料を採取すれば、リフロー工程後または熱処理工程後のフラックス組成物の熱量を適切に測定できる。これに対し、はんだＳおよびスズ塩Ｓ１の周りのフラックス組成物は、スズ塩Ｓ１や有機酸アミン塩（図示なし）の影響で硬化の度合いが変化してしまうため、フラックス組成物の熱量を適切に測定できない。
なお、塗布工程で用いたフラックス組成物を採取する方法としては、（i）はんだ組成物を溶剤（例えば、イソプロピルアルコール）に溶解させ、はんだ粉末を分離し、その後溶剤を取り除いて、フラックス組成物を得る方法、（ii）はんだ粉末を混合する前のフラックス組成物を準備する方法などが挙げられる。
リフロー工程後または熱処理工程後のフラックス組成物は、銅板（例えば、大きさは５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚みは０．３ｍｍ、酢酸エチルで洗浄）上にマスク（例えば、ＳＰ−０２０、厚みは０．２５ｍｍ）にて、はんだ組成物を印刷し、その後、リフロー工程や熱処理工程を施したものから採取する。具体的には、図１に示すように、一度溶融した後のはんだＳと、はんだＳの周りに存在するスズ塩Ｓ１と、はんだＳおよびスズ塩Ｓ１の周りを囲っているフラックス組成物Ｆのうち、はんだＳまたはスズ塩Ｓ１からの距離ｘが７００μｍ以上（より好ましくは、１２００μｍ以上）離れた箇所（図１（Ｂ）中の一点鎖線で囲われた部分）からを採取する。このような方法で試料を採取すれば、リフロー工程後または熱処理工程後のフラックス組成物の熱量を適切に測定できる。これに対し、はんだＳおよびスズ塩Ｓ１の周りのフラックス組成物は、スズ塩Ｓ１や有機酸アミン塩（図示なし）の影響で硬化の度合いが変化してしまうため、フラックス組成物の熱量を適切に測定できない。
なお、本明細書において、（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００の値、および、（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００の値は、樹脂硬化率（単位は％）ともいう。すなわち、Ｑ０は、フラックス組成物中の熱硬化性樹脂が硬化するまでの熱量を示している。Ｑ１は、リフロー工程後のフラックス組成物中の熱硬化性樹脂が硬化するまでの熱量を示している。Ｑ２は、熱処理工程後のフラックス組成物中の熱硬化性樹脂が硬化するまでの熱量を示している。そして、（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００の値は、リフロー工程後までに発した熱量（Ｑ０−Ｑ１）のＱ０に対する百分率であり、リフロー工程後の樹脂硬化率を示す。また、（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００の値は、リフロー工程を経て熱処理工程後までに発した熱量（Ｑ０−Ｑ２）のＱ０に対する百分率であり、熱処理工程後の樹脂硬化率を示す。
（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００の値、および、（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００の値を、上述した範囲に調整する方法としては、以下の方法が挙げられる。
例えば、リフロー条件を変更することにより、（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００の値を調整できる。
また、熱処理温度を高くしたり、熱処理時間を長くすれば、（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００の値を大きくできる。
さらに、フラックス組成物中の熱硬化性樹脂の種類や、硬化剤の種類および配合量を変更することより、（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００の値、および、（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００の値を調整できる。
例えば、リフロー条件を変更することにより、（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００の値を調整できる。
また、熱処理温度を高くしたり、熱処理時間を長くすれば、（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００の値を大きくできる。
さらに、フラックス組成物中の熱硬化性樹脂の種類や、硬化剤の種類および配合量を変更することより、（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００の値、および、（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００の値を調整できる。
＜はんだ組成物＞
次に、本発明のはんだ組成物について説明する。すなわち、本発明のはんだ組成物は、前記電子部品の接合方法に用いるはんだ組成物であり、（Ａ）はんだ粉末、並びに、（Ｂ）熱硬化性樹脂を含有するフラックス組成物を含有するものである。また、このはんだ組成物は、具体的には、（Ｂ）熱硬化性樹脂を含有するフラックス組成物をバインダーとして、（Ａ）はんだ粉末を分散させたものである。なお、このフラックス組成物には、必要に応じて、（Ｃ）硬化剤および（Ｄ）活性剤を含有してもよい。
次に、本発明のはんだ組成物について説明する。すなわち、本発明のはんだ組成物は、前記電子部品の接合方法に用いるはんだ組成物であり、（Ａ）はんだ粉末、並びに、（Ｂ）熱硬化性樹脂を含有するフラックス組成物を含有するものである。また、このはんだ組成物は、具体的には、（Ｂ）熱硬化性樹脂を含有するフラックス組成物をバインダーとして、（Ａ）はんだ粉末を分散させたものである。なお、このフラックス組成物には、必要に応じて、（Ｃ）硬化剤および（Ｄ）活性剤を含有してもよい。
［（Ａ）成分］
本発明に用いる（Ａ）はんだ粉末としては、適宜公知のものを用いることができる。このはんだ粉末は、２４０℃以下の融点を有することが好ましく、低温プロセス化の観点からは、１８０℃以下の融点を有するものであることがより好ましく、１６０℃以下の融点を有するものであることが特に好ましい。このはんだ粉末の融点が前記上限を超えるものを用いる場合には、リフロー処理時の温度が低温（例えば、１８０℃以下）の場合に、はんだ粉末を溶融させることができない傾向にある。一方で、はんだ粉末の融点は、通常、１３０℃以上であるが、はんだ接合の強度の観点からは、１６０℃以上であることが好ましく、２００℃以上であることがより好ましい。
また、このはんだ粉末は、環境への影響の観点から、鉛フリーはんだ粉末であることが好ましい。ここで、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のことをいう。ただし、鉛フリーはんだ粉末中に、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、この場合に、鉛の量は、１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
本発明に用いる（Ａ）はんだ粉末としては、適宜公知のものを用いることができる。このはんだ粉末は、２４０℃以下の融点を有することが好ましく、低温プロセス化の観点からは、１８０℃以下の融点を有するものであることがより好ましく、１６０℃以下の融点を有するものであることが特に好ましい。このはんだ粉末の融点が前記上限を超えるものを用いる場合には、リフロー処理時の温度が低温（例えば、１８０℃以下）の場合に、はんだ粉末を溶融させることができない傾向にある。一方で、はんだ粉末の融点は、通常、１３０℃以上であるが、はんだ接合の強度の観点からは、１６０℃以上であることが好ましく、２００℃以上であることがより好ましい。
また、このはんだ粉末は、環境への影響の観点から、鉛フリーはんだ粉末であることが好ましい。ここで、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のことをいう。ただし、鉛フリーはんだ粉末中に、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、この場合に、鉛の量は、１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
前記（Ａ）成分は、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、およびチタン（Ｔｉ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属からなる金属または合金であることが好ましい。例えば、スズ基のはんだとしては、Ｓｎ−０．７Ｃｕなどのスズ−銅系；Ｓｎ−３．５Ａｇなどのスズ−銀系；Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．７Ｃｕ、Ｓｎ−１．０Ａｇ−０．７Ｃｕ、Ｓｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕなどのスズ−銀−銅系；Ｓｎ−２．５Ａｇ−１．０Ｂｉ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−１．０Ａｇ−２．０Ｂｉ−０．５Ｃｕなどのスズ−銀−ビスマス−銅系；Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｂｉ−８．０Ｉｎなどのスズ−銀−ビスマス−インジウム系；Ｓｎ−１．０Ａｇ−０．７Ｃｕ−２．０Ｂｉ−０．２Ｉｎなどのスズ−銀−銅−ビスマス−インジウム系；Ｓｎ−５８Ｂｉなどのスズービスマス系；Ｓｎ−１．０Ａｇ−５８Ｂｉなどのスズ−銀−ビスマス系；Ｓｎ−５．０Ｓｂなどのスズーアンチモン系；Ｓｎ−９Ｚｎなどのスズ−亜鉛系；Ｓｎ−８．０Ｚｎ−３．０Ｂｉなどのスズ−亜鉛−ビスマス系；Ｓｎ−３０Ｉｎ−１２Ｓｂ−３Ｚｎなどのスズ−インジウム−アンチモン−亜鉛系；Ｓｎ−５６Ｂｉ−４Ｔｉなどのスズ−ビスマス−チタン系；Ｓｎ−３．５Ａｇ−４Ｔｉなどのスズ−銀−チタン系；Ｓｎ−５２Ｉｎなどのスズ−インジウム系などが挙げられる。インジウム基のはんだとしては、金属インジウムのインジウム系；Ｉｎ−３．０Ａｇなどのインジウム−銀系が挙げられる。また、上記金属、合金には更に微量成分として、上記の金属以外にも、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）、リン（Ｐ）、セリウム（Ｃｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）などを含有していてもよい。これらの中でも、低融点特性の点からは、スズ−ビスマス系、スズ−銀−ビスマス系、スズ−インジウム系、インジウム系、インジウム−銀系などがより好ましい。また、はんだ接合の強度の観点からは、スズ−銀−銅系、スズ−銀系などが好ましい。
前記（Ａ）成分の平均粒子径は、通常１μｍ以上４０μｍ以下であるが、はんだ付けパッドのピッチが狭い電子基板にも対応するという観点から、１μｍ以上３５μｍ以下であることがより好ましく、２μｍ以上３０μｍ以下であることがさらにより好ましく、３μｍ以上２５μｍ以下であることが特に好ましい。なお、平均粒子径は、動的光散乱式の粒子径測定装置により測定できる。
［フラックス組成物］
本発明のはんだ組成物は、以下説明するフラックス組成物と、前記（Ａ）成分とを含有するものである。
前記フラックス組成物の配合量は、はんだ組成物１００質量％に対して、５質量％以上３５質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上２５質量％以下であることがより好ましく、１２質量％以上２２質量％以下であることが特に好ましい。フラックス組成物の配合量が５質量％未満の場合（はんだ粉末の配合量が９５質量％を超える場合）には、バインダーとしてのフラックス組成物が足りないため、フラックス組成物とはんだ粉末とを混合しにくくなる傾向にあり、他方、フラックス組成物の配合量が３５質量％を超える場合（はんだ粉末の配合量が６５質量％未満の場合）には、得られるはんだ組成物を用いた場合に、十分なはんだ接合を形成できにくくなる傾向にある。
本発明のはんだ組成物は、以下説明するフラックス組成物と、前記（Ａ）成分とを含有するものである。
前記フラックス組成物の配合量は、はんだ組成物１００質量％に対して、５質量％以上３５質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上２５質量％以下であることがより好ましく、１２質量％以上２２質量％以下であることが特に好ましい。フラックス組成物の配合量が５質量％未満の場合（はんだ粉末の配合量が９５質量％を超える場合）には、バインダーとしてのフラックス組成物が足りないため、フラックス組成物とはんだ粉末とを混合しにくくなる傾向にあり、他方、フラックス組成物の配合量が３５質量％を超える場合（はんだ粉末の配合量が６５質量％未満の場合）には、得られるはんだ組成物を用いた場合に、十分なはんだ接合を形成できにくくなる傾向にある。
［（Ｂ）成分］
本発明に用いる（Ｂ）熱硬化性樹脂としては、公知の熱硬化性樹脂を適宜用いることができるが、フラックス作用を有するという観点から、特にエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
なお、本発明において、フラックス作用を有するとは、通常のロジン系フラックスのように、その塗布膜は被はんだ付け体の金属面を覆って大気を遮断し、はんだ付け時にはその金属面の金属酸化物を還元し、この塗布膜が溶融はんだに押し退けられてその溶融はんだと金属面との接触が可能となり、その残渣は回路間を絶縁する機能を有するものである。
本発明に用いる（Ｂ）熱硬化性樹脂としては、公知の熱硬化性樹脂を適宜用いることができるが、フラックス作用を有するという観点から、特にエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
なお、本発明において、フラックス作用を有するとは、通常のロジン系フラックスのように、その塗布膜は被はんだ付け体の金属面を覆って大気を遮断し、はんだ付け時にはその金属面の金属酸化物を還元し、この塗布膜が溶融はんだに押し退けられてその溶融はんだと金属面との接触が可能となり、その残渣は回路間を絶縁する機能を有するものである。
このような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、およびジシクロペンタジエン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、常温（２５℃）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、これらのエポキシ樹脂の型の中でも、金属粒子の分散性およびペースト粘度を調整でき、さらに硬化物の落下衝撃に対する耐性が向上できるという観点や、はんだの濡れ広がり性が良好となるという観点から、液状ビスフェノールＡ型、液状ビスフェノールＦ型、液状水添タイプのビスフェノールＡ型、ナフタレン型、ジシクロペンタジエン型、ビフェニル型が好ましく、液状ビスフェノールＡ型、液状ビスフェノールＦ型、ビフェニル型がより好ましい。
前記（Ｂ）成分の配合量としては、フラックス組成物１００質量％に対して、５０質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上９５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。熱硬化性樹脂の配合量が前記下限未満では、電子部品を固着させるために十分な強度が得られないため、落下衝撃に対する耐性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、フラックス組成物中の硬化成分の含有量が減少し、熱硬化性樹脂を硬化せしめる速度が遅延しやすい傾向にある。
［（Ｃ）成分］
本発明に用いる（Ｃ）硬化剤としては、適宜公知の硬化剤を用いることができる。例えば、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を用いる場合には、以下のようなものを用いることができる。これらの硬化剤は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。なお、フラックス組成物の硬化性を調整しやすいという観点からは、（Ｃ１）イミダゾール系硬化促進剤を用いることが好ましい。
この（Ｃ１）イミダゾール系硬化促進剤としては、例えば、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、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、２−フェニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、および１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾールが挙げられる。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。また、低温硬化性の観点からは、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンと、これ以外の（Ｃ１）成分との組み合わせで用いることが好ましい。
前記（Ｃ１）成分の市販品としては、２Ｐ４ＭＨＺ、１Ｂ２ＰＺ、２ＭＺＡ、２ＰＺ、Ｃ１１Ｚ、Ｃ１７Ｚ、２Ｅ４ＭＺ、２Ｐ４ＭＺ、Ｃ１１Ｚ−ＣＮＳ、２ＰＺ−ＣＮ（四国化成工業社製など、商品名）が挙げられる。
本発明に用いる（Ｃ）硬化剤としては、適宜公知の硬化剤を用いることができる。例えば、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を用いる場合には、以下のようなものを用いることができる。これらの硬化剤は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。なお、フラックス組成物の硬化性を調整しやすいという観点からは、（Ｃ１）イミダゾール系硬化促進剤を用いることが好ましい。
この（Ｃ１）イミダゾール系硬化促進剤としては、例えば、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、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、２−フェニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、および１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾールが挙げられる。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。また、低温硬化性の観点からは、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンと、これ以外の（Ｃ１）成分との組み合わせで用いることが好ましい。
前記（Ｃ１）成分の市販品としては、２Ｐ４ＭＨＺ、１Ｂ２ＰＺ、２ＭＺＡ、２ＰＺ、Ｃ１１Ｚ、Ｃ１７Ｚ、２Ｅ４ＭＺ、２Ｐ４ＭＺ、Ｃ１１Ｚ−ＣＮＳ、２ＰＺ−ＣＮ（四国化成工業社製など、商品名）が挙げられる。
潜在性硬化剤としては、例えば、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）、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）などが挙げられる。
脂肪族ポリアミン系硬化剤としては、例えば、フジキュアＦＸＲ−１０２０、ＦＸＲ−１０３０、ＦＸＲ−１０５０、ＦＸＲ−１０８０（富士化成工業社製、商品名）が挙げられる。
エポキシ樹脂アミンアダクト系硬化剤としては、例えば、アミキュアＰＮ−２３、ＰＮ−Ｆ、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、ＥＨ−４３４６Ｓ、ＥＨ−５０１６Ｓ（ＡＤＥＫＡ社製、商品名）が挙げられる。
脂肪族ポリアミン系硬化剤としては、例えば、フジキュアＦＸＲ−１０２０、ＦＸＲ−１０３０、ＦＸＲ−１０５０、ＦＸＲ−１０８０（富士化成工業社製、商品名）が挙げられる。
エポキシ樹脂アミンアダクト系硬化剤としては、例えば、アミキュアＰＮ−２３、ＰＮ−Ｆ、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、ＥＨ−４３４６Ｓ、ＥＨ−５０１６Ｓ（ＡＤＥＫＡ社製、商品名）が挙げられる。
前記（Ｃ）成分の配合量としては、フラックス組成物１００質量％に対して、０．５質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、２質量％以上９質量％以下であることがより好ましく、３質量％以上６質量％以下であることが特に好ましい。硬化剤の配合量が前記下限未満では、熱硬化性樹脂を硬化せしめる速度が遅延しやすい傾向にあり、他方、前記上限を超えると、反応性が速くなり、ペースト使用時間が短くなる傾向にある。
［（Ｄ）成分］
本発明に用いる（Ｄ）活性剤は、（Ｄ１）有機酸と、（Ｄ２）アミンと有機酸との塩である有機酸アミン塩とを含有することが好ましい。なお、前記（Ｄ１）成分および前記（Ｄ２）成分以外の公知の活性剤をさらに含有していてもよい。
前記（Ｄ１）成分としては、適宜公知の有機酸を用いることができる。このような有機酸は、モノカルボン酸であってもよく、ジカルボン酸であってもよく、これら以外の他のカルボン酸であってもよい。また、このような有機酸は、脂肪族カルボン酸であってもよく、芳香族カルボン酸であってもよい。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。このような有機酸としては、ポットライフとはんだぬれ性とのバランスの観点から、炭素数３〜７のジカルボン酸であることが好ましく、炭素数５〜６のジカルボン酸であることがより好ましい。
前記ジカルボン酸としては、アジピン酸、２，４−ジエチルグルタル酸、２，２−ジエチルグルタル酸、３−メチルグルタル酸、グルタル酸、コハク酸、およびマロン酸などが挙げられる。
前記モノカルボン酸としては、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、およびエナント酸などが挙げられる。
前記他のカルボン酸としては、トリメリット酸、１，２，３−プロパントリカルボン酸、およびクエン酸などが挙げられる。
本発明に用いる（Ｄ）活性剤は、（Ｄ１）有機酸と、（Ｄ２）アミンと有機酸との塩である有機酸アミン塩とを含有することが好ましい。なお、前記（Ｄ１）成分および前記（Ｄ２）成分以外の公知の活性剤をさらに含有していてもよい。
前記（Ｄ１）成分としては、適宜公知の有機酸を用いることができる。このような有機酸は、モノカルボン酸であってもよく、ジカルボン酸であってもよく、これら以外の他のカルボン酸であってもよい。また、このような有機酸は、脂肪族カルボン酸であってもよく、芳香族カルボン酸であってもよい。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。このような有機酸としては、ポットライフとはんだぬれ性とのバランスの観点から、炭素数３〜７のジカルボン酸であることが好ましく、炭素数５〜６のジカルボン酸であることがより好ましい。
前記ジカルボン酸としては、アジピン酸、２，４−ジエチルグルタル酸、２，２−ジエチルグルタル酸、３−メチルグルタル酸、グルタル酸、コハク酸、およびマロン酸などが挙げられる。
前記モノカルボン酸としては、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、およびエナント酸などが挙げられる。
前記他のカルボン酸としては、トリメリット酸、１，２，３−プロパントリカルボン酸、およびクエン酸などが挙げられる。
前記（Ｄ１）成分の配合量としては、フラックス組成物１００質量％に対して、０．５質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、２質量％以上８質量％以下であることがより好ましい。（Ｄ１）成分の配合量が前記下限未満では、はんだぬれ性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、ポットライフが低下する傾向にある。
前記（Ｄ２）成分は、アミンと有機酸との塩である有機酸アミン塩である。
前記（Ｄ２）成分は、熱重量示差熱分析（ＴＧ／ＤＴＡ）にて測定した軟化点（溶融・分解開始温度ともいう）が、９０℃以上２１０℃以下であることが好ましく、１１０℃以上１５０℃以下であることがより好ましい。軟化点が前記下限未満では、ポットライフが低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、低温接合でのはんだぬれ性が良好でない傾向にある。ここで、軟化点は、以下のような方法より測定できる。
有機酸アミン塩を試料として１０ｍｇ±３ｍｇ秤量し、３０℃〜２５０℃まで加熱しつつ、下記条件にて、ＴＧ／ＤＴＡ測定を行う。なお、リファレンスとしては、不活性なアルミナ粉末を１０ｍｇ±３ｍｇ秤量し使用する。
測定装置：セイコーインスツルメンツ社製の「ＴＧ／ＤＴＡ６２００」
雰囲気：大気
昇温レート：１０℃／ｍｉｎ
前記（Ｄ２）成分は、熱重量示差熱分析（ＴＧ／ＤＴＡ）にて測定した軟化点（溶融・分解開始温度ともいう）が、９０℃以上２１０℃以下であることが好ましく、１１０℃以上１５０℃以下であることがより好ましい。軟化点が前記下限未満では、ポットライフが低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、低温接合でのはんだぬれ性が良好でない傾向にある。ここで、軟化点は、以下のような方法より測定できる。
有機酸アミン塩を試料として１０ｍｇ±３ｍｇ秤量し、３０℃〜２５０℃まで加熱しつつ、下記条件にて、ＴＧ／ＤＴＡ測定を行う。なお、リファレンスとしては、不活性なアルミナ粉末を１０ｍｇ±３ｍｇ秤量し使用する。
測定装置：セイコーインスツルメンツ社製の「ＴＧ／ＤＴＡ６２００」
雰囲気：大気
昇温レート：１０℃／ｍｉｎ
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３〜１３のアミンを用いることが好ましく、炭素数４〜７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。
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。
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。
前記有機酸としては、前記（Ｄ１）成分と同様のものが挙げられる。これらの有機酸としては、有機酸アミン塩の安定性などの観点から、炭素数３〜７のジカルボン酸であることが好ましく、炭素数５〜６のジカルボン酸であることがより好ましい。
前記（Ｄ２）成分の配合量としては、フラックス組成物１００質量％に対して、０．５質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、２質量％以上８質量％以下であることがより好ましい。（Ｄ２）成分の配合量が前記下限未満では、はんだぬれ性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、ポットライフが低下する傾向にある。
前記（Ｄ）成分の配合量としては、フラックス組成物１００質量％に対して、１質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、２質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。（Ｄ）成分の配合量が前記下限未満では、はんだぬれ性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、ポットライフが低下する傾向にある。
［他の成分］
本発明に用いるフラックス組成物には、前記（Ｂ）成分、前記（Ｃ）成分および前記（Ｄ）成分の他に、必要に応じて、その他の添加剤を加えることができる。その他の添加剤としては、前記（Ｄ）成分以外の活性剤（ハロゲン系の活性剤など）、溶剤、チクソ剤、消泡剤、酸化防止剤、改質剤、つや消し剤、発泡剤などが挙げられる。
本発明に用いるフラックス組成物には、前記（Ｂ）成分、前記（Ｃ）成分および前記（Ｄ）成分の他に、必要に応じて、その他の添加剤を加えることができる。その他の添加剤としては、前記（Ｄ）成分以外の活性剤（ハロゲン系の活性剤など）、溶剤、チクソ剤、消泡剤、酸化防止剤、改質剤、つや消し剤、発泡剤などが挙げられる。
［はんだ組成物の製造方法］
本発明のはんだ組成物は、上記説明したフラックス組成物と上記説明した（Ａ）はんだ粉末とを上記所定の割合で配合し、撹拌混合することで製造できる。
本発明のはんだ組成物は、上記説明したフラックス組成物と上記説明した（Ａ）はんだ粉末とを上記所定の割合で配合し、撹拌混合することで製造できる。
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。
（（Ａ）成分）
はんだ粉末：平均粒子径は２２μｍ、はんだの融点は１３９℃、はんだの組成はＳｎ／Ｂｉ
（（Ｂ）成分）
熱硬化性樹脂Ａ：ビスフェノールＡ型およびビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂、商品名「ＥＰＩＣＬＯＮ ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ」、ＤＩＣ社製
熱硬化性樹脂Ｂ：商品名「ＮＣ−３０００」、日本化薬社製
熱硬化性樹脂Ｃ：ジシクロヘンタジエン型エポキシ樹脂、商品名「ＥＰＩＣＬＯＮ ＨＰ−７２００Ｈ」、ＤＩＣ社製
（（Ｃ１）成分）
硬化剤Ａ：商品名「キュアゾール ２Ｐ４ＭＨＺ−ＰＷ」、四国化成工業社製
硬化剤Ｂ：商品名「キュアゾール ２ＭＺＡ−ＰＷ」、四国化成工業社製
（（Ｄ１）成分）
活性剤Ａ：アジピン酸
（（Ｄ２）成分）
活性剤Ｂ：ｎ−ブチルアミンアジピン酸塩
（他の成分）
チクソ剤：商品名「ゲルオールＤ」、新日本理化社製
消泡剤：商品名「フローレンＡＣ−３２６Ｆ」、共栄社化学社製
（（Ａ）成分）
はんだ粉末：平均粒子径は２２μｍ、はんだの融点は１３９℃、はんだの組成はＳｎ／Ｂｉ
（（Ｂ）成分）
熱硬化性樹脂Ａ：ビスフェノールＡ型およびビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂、商品名「ＥＰＩＣＬＯＮ ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ」、ＤＩＣ社製
熱硬化性樹脂Ｂ：商品名「ＮＣ−３０００」、日本化薬社製
熱硬化性樹脂Ｃ：ジシクロヘンタジエン型エポキシ樹脂、商品名「ＥＰＩＣＬＯＮ ＨＰ−７２００Ｈ」、ＤＩＣ社製
（（Ｃ１）成分）
硬化剤Ａ：商品名「キュアゾール ２Ｐ４ＭＨＺ−ＰＷ」、四国化成工業社製
硬化剤Ｂ：商品名「キュアゾール ２ＭＺＡ−ＰＷ」、四国化成工業社製
（（Ｄ１）成分）
活性剤Ａ：アジピン酸
（（Ｄ２）成分）
活性剤Ｂ：ｎ−ブチルアミンアジピン酸塩
（他の成分）
チクソ剤：商品名「ゲルオールＤ」、新日本理化社製
消泡剤：商品名「フローレンＡＣ−３２６Ｆ」、共栄社化学社製
［実施例１］
熱硬化性樹脂Ａ７８．５質量％、熱硬化性樹脂Ｂ３質量％、熱硬化性樹脂Ｃ３質量％、硬化剤Ａ４質量％、活性剤Ａ３．５質量％、活性剤Ｂ５質量％、チクソ剤２．５質量％および消泡剤０．５質量％を容器に投入し、らいかい機を用いて混合してフラックス組成物を得た。その後、得られたフラックス組成物１４．５質量％およびはんだ粉末８５．５質量％（合計で１００質量％）を容器に投入し、混練機にて混合することではんだ組成物を調製した。
そして、基板に、対応するパターンを有するマスクを用い、得られたはんだ組成物を印刷した。次に、電子部品を搭載し、図２に示す条件（リフロー処理時間３６０秒間、ヒート温度１６０℃、ピーク温度１８０℃の条件）でリフロー工程を行い、次いで、熱処理温度１３０℃、熱処理時間６０分間の条件で熱処理工程を行い、電子部品を基板に接合した。
また、熱量Ｑ０、Ｑ１およびＱ２の値を示差走査熱量計（装置名「Ｑ２０００」、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、昇温速度：１０℃／ｍｉｎ）で測定し、リフロー工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００）および熱処理工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００）を求めた。得られた結果を表１に示す。なお、塗布工程で用いたフラックス組成物としては、はんだ粉末を混合する前のフラックス組成物を用いた。また、リフロー工程後または熱処理工程後のフラックス組成物は、銅板（大きさは５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚みは０．３ｍｍ、酢酸エチルで洗浄）上にマスク（開口直径は６．５ｍｍ、厚みは０．２５ｍｍ）にて、はんだ組成物を印刷し、その後、リフロー工程や熱処理工程を施したものから採取した。具体的には、図１に示すように、一度溶融した後のはんだＳと、スズ塩Ｓ１と、はんだＳおよびスズ塩Ｓ１の周りを囲っているフラックス組成物Ｆのうち、はんだＳまたはスズ塩Ｓ１からの距離ｘが７００μｍ以上離れた箇所（図１（Ｂ）中の一点鎖線で囲われた部分）からを採取した。
熱硬化性樹脂Ａ７８．５質量％、熱硬化性樹脂Ｂ３質量％、熱硬化性樹脂Ｃ３質量％、硬化剤Ａ４質量％、活性剤Ａ３．５質量％、活性剤Ｂ５質量％、チクソ剤２．５質量％および消泡剤０．５質量％を容器に投入し、らいかい機を用いて混合してフラックス組成物を得た。その後、得られたフラックス組成物１４．５質量％およびはんだ粉末８５．５質量％（合計で１００質量％）を容器に投入し、混練機にて混合することではんだ組成物を調製した。
そして、基板に、対応するパターンを有するマスクを用い、得られたはんだ組成物を印刷した。次に、電子部品を搭載し、図２に示す条件（リフロー処理時間３６０秒間、ヒート温度１６０℃、ピーク温度１８０℃の条件）でリフロー工程を行い、次いで、熱処理温度１３０℃、熱処理時間６０分間の条件で熱処理工程を行い、電子部品を基板に接合した。
また、熱量Ｑ０、Ｑ１およびＱ２の値を示差走査熱量計（装置名「Ｑ２０００」、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、昇温速度：１０℃／ｍｉｎ）で測定し、リフロー工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００）および熱処理工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００）を求めた。得られた結果を表１に示す。なお、塗布工程で用いたフラックス組成物としては、はんだ粉末を混合する前のフラックス組成物を用いた。また、リフロー工程後または熱処理工程後のフラックス組成物は、銅板（大きさは５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚みは０．３ｍｍ、酢酸エチルで洗浄）上にマスク（開口直径は６．５ｍｍ、厚みは０．２５ｍｍ）にて、はんだ組成物を印刷し、その後、リフロー工程や熱処理工程を施したものから採取した。具体的には、図１に示すように、一度溶融した後のはんだＳと、スズ塩Ｓ１と、はんだＳおよびスズ塩Ｓ１の周りを囲っているフラックス組成物Ｆのうち、はんだＳまたはスズ塩Ｓ１からの距離ｘが７００μｍ以上離れた箇所（図１（Ｂ）中の一点鎖線で囲われた部分）からを採取した。
［実施例２、３および比較例１、２］
実施例１と同様のフラックス組成物およびはんだ組成物を準備した。
そして、熱処理時間を下記のように変更した以外は、実施例１と同様にして、はんだ組成物を用いて電子部品を基板に接合した。
実施例２：１２０分間
実施例３：１８０分間
比較例１：０分間
比較例２：３０分間
また、実施例１と同様の方法で、リフロー工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００）および熱処理工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００）を測定した。得られた結果を表１に示す。
実施例１と同様のフラックス組成物およびはんだ組成物を準備した。
そして、熱処理時間を下記のように変更した以外は、実施例１と同様にして、はんだ組成物を用いて電子部品を基板に接合した。
実施例２：１２０分間
実施例３：１８０分間
比較例１：０分間
比較例２：３０分間
また、実施例１と同様の方法で、リフロー工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００）および熱処理工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００）を測定した。得られた結果を表１に示す。
［実施例４〜６および比較例３〜６］
下記表２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、フラックス組成物およびはんだ組成物を得た。
そして、基板に、対応するパターンを有するマスクを用い、得られたはんだ組成物を印刷した。次に、電子部品を搭載し、図３に示す条件（リフロー処理時間１５０秒間、ピーク温度１８０℃の条件）でリフロー工程を行い、次いで、熱処理温度１３０℃、熱処理時間３０分間の条件で熱処理工程を行い、電子部品を基板に接合した。
また、実施例１と同様の方法で、リフロー工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００）および熱処理工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００）を測定した。得られた結果を表２に示す。
下記表２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、フラックス組成物およびはんだ組成物を得た。
そして、基板に、対応するパターンを有するマスクを用い、得られたはんだ組成物を印刷した。次に、電子部品を搭載し、図３に示す条件（リフロー処理時間１５０秒間、ピーク温度１８０℃の条件）でリフロー工程を行い、次いで、熱処理温度１３０℃、熱処理時間３０分間の条件で熱処理工程を行い、電子部品を基板に接合した。
また、実施例１と同様の方法で、リフロー工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００）および熱処理工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００）を測定した。得られた結果を表２に示す。
＜電子部品の接合方法の評価＞
電子部品の接合方法の評価（リワーク性、絶縁抵抗値、落下衝撃試験）を以下のような方法で行った。得られた結果を表１および表２に示す。
（１）リワーク性
リフロー処理後の試験基板について、リワークができるか否かを確認した。リワークができる場合には「○」と判定し、リワークができない場合には「×」と判定した。
（２）絶縁抵抗値
ＪＩＳ Ｚ ３１９７−１９９４の付属書１１に記載の方法に準拠して、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、各実施例および比較例と同様のリフロー処理工程および熱処理工程を行い、試験基板を作製した。
この試験基板を、温度８５℃、相対湿度８５％に設定した高温高湿試験機に投入し、絶縁抵抗値（初期抵抗値）を測定した。
（３）落下衝撃試験
ＪＥＳＤ２２−Ｂ１１１に記載の方法に準拠して、落下衝撃試験を行った。すなわち、試験基板（大きさ：１３２ｍｍ×７７ｍｍ、厚み：１ｍｍ、表面処理：水溶性プリフラックス）に、メタルマスク（０．５ｍｍピッチＢＧＡの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、０．５ｍｍピッチＢＧＡ（大きさ：１２ｍｍ×１２ｍｍ、２２８ピン）を搭載し、各実施例および比較例と同様のリフロー処理工程および熱処理工程を行い、試験基板を作製した。
この試験基板を、落下衝撃試験装置（神栄テクノロジー社製）にセットして、落下衝撃が１５００Ｇ、０．５ｍｓの半正弦波となるような高さから、落下衝撃試験を行った。そして、１回の落下衝撃試験毎に、試験基板の接続抵抗値を測定し、接続抵抗値が１００Ωを超えたときを導通不良と判定した。試験結果から、導通不良となるＢＧＡの累積不良数と落下回数との関係をワイブルプロットし、５％不良確率に相当する落下回数（落下衝撃試験回数）を求めた。
電子部品の接合方法の評価（リワーク性、絶縁抵抗値、落下衝撃試験）を以下のような方法で行った。得られた結果を表１および表２に示す。
（１）リワーク性
リフロー処理後の試験基板について、リワークができるか否かを確認した。リワークができる場合には「○」と判定し、リワークができない場合には「×」と判定した。
（２）絶縁抵抗値
ＪＩＳ Ｚ ３１９７−１９９４の付属書１１に記載の方法に準拠して、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、各実施例および比較例と同様のリフロー処理工程および熱処理工程を行い、試験基板を作製した。
この試験基板を、温度８５℃、相対湿度８５％に設定した高温高湿試験機に投入し、絶縁抵抗値（初期抵抗値）を測定した。
（３）落下衝撃試験
ＪＥＳＤ２２−Ｂ１１１に記載の方法に準拠して、落下衝撃試験を行った。すなわち、試験基板（大きさ：１３２ｍｍ×７７ｍｍ、厚み：１ｍｍ、表面処理：水溶性プリフラックス）に、メタルマスク（０．５ｍｍピッチＢＧＡの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、０．５ｍｍピッチＢＧＡ（大きさ：１２ｍｍ×１２ｍｍ、２２８ピン）を搭載し、各実施例および比較例と同様のリフロー処理工程および熱処理工程を行い、試験基板を作製した。
この試験基板を、落下衝撃試験装置（神栄テクノロジー社製）にセットして、落下衝撃が１５００Ｇ、０．５ｍｓの半正弦波となるような高さから、落下衝撃試験を行った。そして、１回の落下衝撃試験毎に、試験基板の接続抵抗値を測定し、接続抵抗値が１００Ωを超えたときを導通不良と判定した。試験結果から、導通不良となるＢＧＡの累積不良数と落下回数との関係をワイブルプロットし、５％不良確率に相当する落下回数（落下衝撃試験回数）を求めた。
表１および表２に示す結果からも明らかなように、リフロー工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００）および熱処理工程後の樹脂硬化率（（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００）が前記数式（Ｆ１）および（Ｆ２）で示される条件を満たす場合（実施例１〜６）には、リワーク性、絶縁抵抗値および落下衝撃試験の全てが良好であった。従って、本発明によれば、リフロー工程後にはリワークができ、しかも、落下衝撃耐性および絶縁信頼性に優れる接合が可能なことが確認された。
本発明の電子部品の接合方法は、電子機器のプリント配線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 (4)
- 基板に、７５質量％以上９０質量％以下の（Ａ）１３０℃以上１６０℃以下の融点を有するはんだ粉末、並びに、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）硬化剤および（Ｄ）活性剤を含有する、１０質量％以上２５質量％以下のフラックス組成物を含有するはんだ組成物を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程後の基板上に電子部品を搭載する搭載工程と、
前記搭載工程後の基板にリフロー処理を行うリフロー工程と、
前記リフロー工程後の基板に、熱処理温度が、１００℃以上１５０℃以下であり、熱処理時間が、５分間以上１８０分間以下である熱処理を行う熱処理工程と、を備え、
前記（Ｃ）硬化剤が、（Ｃ１）イミダゾール系硬化促進剤を含有し、
前記塗布工程で用いたフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量（Ｑ０）と、
前記リフロー工程後のフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量（Ｑ１）と、
前記熱処理工程後のフラックス組成物の示差走査熱量計で測定した熱量（Ｑ２）と、が下記数式（Ｆ１）および（Ｆ２）で示される条件を満たす
ことを特徴とする電子部品の接合方法。
（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０×１００≦８０（％）・・・（Ｆ１）
（Ｑ０−Ｑ２）／Ｑ０×１００≧９０（％）・・・（Ｆ２） - 請求項１に記載の電子部品の接合方法において、
前記（Ｃ１）イミダゾール系硬化促進剤が、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンと、
２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、および１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾールからなる群から選択される少なくとも１つとの組み合わせである
ことを特徴とする電子部品の接合方法。 - 請求項１または請求項２に記載の電子部品の接合方法において、
前記（Ｄ）活性剤が、（Ｄ１）有機酸と、（Ｄ２）アミンと有機酸との塩である有機酸アミン塩とを含有し、
前記（Ｄ２）成分は、熱重量示差熱分析（ＴＧ／ＤＴＡ）にて測定した軟化点が、９０℃以上１５０℃以下である
ことを特徴とする電子部品の接合方法。 - 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電子部品の接合方法において、
前記熱処理工程における熱処理時間が、７分間以上４５分間以下である
ことを特徴とする電子部品の接合方法。
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