JPH09323189A - ソルダーペースト組成物、はんだパッドを有するプリント配線板の製造方法及び電子部品実装回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】狭ピッチの部品を搭載するプリント配線板の狭
ピッチのパッドにはんだブリッジの発生がなく、均一な
膜厚及び組成のはんだコート層を形成し、部品の実装歩
留まりを向上する。 【構成】融点の温度範囲を有する異なる複数の組成のは
んだ合金粉末の混合物でありかつ該混合物の液相温度が
高くて２２７℃まででありかつ溶融時に１８３±１０℃
の共晶温度又はその近傍温度になるはんだ粉末と、その
はんだ粉末とフラックスの合計に占めるフラックスの割
合を１０〜５０重量％含有するソルダーペースト組成
物。これを用いて得たはんだパットを有するプリント配
線板及びこれを用いた電子部品実装置回路基板の製造方
法。 【効果】上記目的を達成する効果を奏し、生産性も良
く、コスト高にもならない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に表面実装用ブ
リント配線板の狭ビッチのパッドにはんだコート層を予
め形成する、いわゆるはんだパッド用ソルダーペースト
組成物、このソルダーペースト組成物を用いて形成した
はんだパッドを有するプリント配線板の製造方法及びこ
れを用いた電子部品実装回路基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器には電子部品を搭載した回路基
板が一つの機能を有する回路を構成する部品として用い
られおり、これを得るためには回路配線パターンを有す
るプリント配線板にコンデンサ、抵抗体、ＱＦＰ、ＳＯ
Ｐ等の電子部品を搭載するが、その回路配線パターンの
銅箔ランド、すなわちはんだ付けランドとしてのバッド
にこれらの部品をはんだ付けして接続、固着している。
このようにプリント配線板に電子部品をはんだ付けする
には、プリント配線板の所定の箇所に両端に電極を有す
る、いわゆるチップ状電子部品や、フラット面にリード
を有する電子部品をはんだ付けするためのパッドを設
け、各パッドにソルダーペーストを塗布し、これら電子
部品の電極やフラット面のリードをパッドに位置するよ
うにして上記塗布したソルダーペースト膜の粘着力で仮
留めし、ついでエアリフロー、ＩＲリフロー等のリフロ
ー装置で加熱し、そのソルダーペースト膜のはんだ粉末
を溶融してはんだ付けする、いわゆるリフローはんだ付
け方法が行われている。

【０００３】近年、高度情報化の進展に伴って特にコン
ピュータや通信分野等において技術の飛躍的進歩があ
り、電子機器の小型化、軽量化、多機能化が図られてお
り、これに使用する電子部品の特に半導体デバイスの技
術の向上が著しく、最近のＩＣパッケッージの多ピン
化、そのリードの狭ピッチ化は目ざましいものがある。
これに対応して、プリント配線板における電子部品の表
面実装は、電子部品を高密度に搭載する、いわゆる高密
度化が図られ、表面実装部品の中には０．３ｍｍピッチ
以下の狭ピッチの部品も出現しており、その狭ピッチの
リードを電子回路基板のこれに対応する狭ピッチのパッ
ドに高精度にはんだ付けすることが求められている。こ
のような狭ピッチのパッドに上述したようにソルダーペ
ーストを通常行われているメタルマスクを用いてスクリ
ーン印刷すると、メタルマスクの厚さが厚い場合にはソ
ルダーペーストの供給が過剰になり易く、メタルマスク
の厚さが薄い場合にはかすれが生じ易い。前者にあって
はパッド間にソルダーペースト膜が跨がって印刷された
場合や、単にパッドをはみ出しているに過ぎない場合も
あるが、そのままにしてリフローはんだ付けを行うと、
パッド間にはんだの橋架けが生じる、いわゆるはんだブ
リッジを生じ、これは回路をショートさせる原因となる
ので、はんだ付け不良を起こすという点で問題である。
また、後者のかすれの場合にはパッドに盛られるはんだ
量の不足によりはんだ付け強度が不足し、部品とのはん
だ付け部が剥離するというような致命的な問題を生じ
る。このはんだブリッジは、隣接するバッドに印刷され
たソルダーペースト膜にリードが載せられ実装部品の重
みが加わると、そのソルダーペースト膜は型崩れを起こ
してはみ出し易く、そのため相互に融着し易いのて、こ
の点からも起こり易い。殊に、ソルダーペースト膜を形
成するときにソルダーペストを塗布した後溶剤を揮発さ
せる必要があること、また、実装部品をソルダーペース
ト膜を形成したパッドにはんだ付けするときに急激には
んだの溶融温度である２００℃以上に加熱したときのそ
の部品に生じる熱ストレスを避けることのために、その
はんだの溶融温度に加熱する前に１５０℃前後で予備加
熱することが行われるので、パッドに塗布されたソルダ
ーペーストはその粘度低下や溶剤の滲み出しによりその
型崩れが起きやすい状況にあり、はんだブリッジは一層
起き易くなっている。

【０００４】このように狭ピッチのパッドに通常のよう
にソルダーペーストを塗布し、部品をはんだ付けする方
法により生じるはんだブリッジの問題を改善するため
に、プリント配線板のパッドに予めはんだコート層を形
成してはんだパッドを形成しておき、部品を搭載すると
きにプリント配線板にフラックスを塗布し、そのはんだ
パッドにフラックス膜を形成し、その粘着力により部品
のリードを仮留めし、それからリフロー装置で加熱する
方法が提案されている。このパッドに予めはんだコート
層を形成する、いわゆるはんだプリコート法としては、
はんだレベラー法、無電解メッキ法、電解メッキ
法、その他の方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、の方
法は、パッドを有するプリント配線板に水溶性フラック
スを塗布し、このフラックス膜を形成したプリント配線
板を溶融はんだに浸漬し、これによりパッドに溶融はん
だを付着させた後、ホットエアーをプリント配線板に吹
きつけて余分なはんだを吹き飛ばし、パッドにはんだコ
ート層を形成しようとするものであり、ホットエアーの
圧力でそのはんだ層の厚みをコントロールするものであ
るので、溶融はんだに対するエアーの当たり方等の相違
により均一な厚さのはんだコート層が得られず、同一プ
リント配線板のパッドに形成したはんだ層の厚さに２５
μｍ程度のバラツキが生じることがある。一般に０．２
５ｍｍ〜０．３ｍｍの狭ピッチのＱＦＰやＴＣＰ等の部
品を実装する場合には、最低約２０μｍのはんだコート
層の厚さが必要であり、一方はんだコート層を厚くし過
ぎると隣接パッド間のはんだコート層相互が融着し易
く、その融着がないとしてもはんだ付け時の溶融による
はみ出しにより相互に融着することが起こり易い。ま
た、プリント配線板にスルーホールを有する場合にはそ
の内部のはんだ穴うまりが起こり易い。このことから、
例えば約３０μｍの厚さのはんだ層を形成しようとする
と、そのはんだ層に２０μｍ以下の厚さの部分が生じる
ことがあり、これははんだ付け強度を低下させる原因に
なり、実質上はその厚さのはんだコート層の設計をする
ことができないという問題がある。また、の方法は、
無電解メッキ浴にプリント配線板を浸漬し、パッドの銅
金属の表面をはんだで置換するものであるので、銅の表
面が一通りはんだで置換されてしまうと、はんだの析出
速度が低下し、結果的には１μｍ程度の厚さのはんだ層
しか形成できず、必要なはんだ層の厚さが得られないと
いう問題や高額な設備投資を必要とするという問題があ
る。また、の方法は、パッドにはんだを電解メッキ法
により付着させるものであるが、プリント配線板に配置
したパッドを含む回路の密度により電流密度が異なるの
で、その回路の密度がはんだの膜厚、組成に影響を及ぼ
す。そのため、プリント配線板の種類毎にはんだ層の厚
さ、組成のバラツキが生じ易く、一定のものが得られ難
く、はんだ付け強度等のはんだ付け性能の管理をし難く
するという問題がある。また、の方法としては、特開
平１−１５７号公報に記載されているように、はんだ合
金成分のうちイオン化傾向の小さい金属の例えばロジン
酸鉛と、イオン化傾向の大きい金属の例えば錫粉との置
換反応を利用する方法が挙げられるが、高額な設備投資
を必要とするという問題がある。

【０００６】本発明の第１の目的は、はんだブリッジの
発生がないようにして狭ピッチのパッドに一定の厚さ及
び組成のはんだコート層を形成できるソルダーペースト
組成物、はんだパッドを有するプリント配線板の製造方
法及び電子部品実装回路基板の製造方法を提供すること
にある。本発明の第２の目的は、ソルダーペーストをパ
ッドにスクリーン印刷する方法では印刷精度が良くな
く、また、その印刷によるソルダーペースト膜の加熱に
より型崩れを起こし易い場合でも、適合できるソルダー
ペースト組成物、はんだパッドを有するプリント配線板
の製造方法及び電子部品実装回路基板の製造方法を提供
することにある。本発明の第３の目的は、電子部品の実
装歩留まりが良く、工業的に容易に行われ、コスト高に
ならないようなはんだコート層を形成できるソルダーペ
ースト組成物、はんだパッドを有するプリント配線板の
製造方法及び電子部品実装回路基板の製造方法を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）、はんだ粉末とフラックスを含有
するソルダーペーストにおいて、（ａ）該はんだ粉末は
融点の温度範囲を有する異なる複数の組成の合金粉末の
混合物でありかつ該混合物の液相温度が高くて２２７℃
まででありかつ溶融時の固相を有する状態から全部が液
相になる液相温度が１８３±１０℃の共晶温度又はその
近傍温度であり、（ｂ）該はんだ粉末と該フラックスの
合計に占める該フラックスの割合が１０〜６０重量％で
あるソルダーペースト組成物を提供するものである。ま
た、本発明は、（２）、はんだ粉末とフラックスを含有
するソルダーペーストにおいて、（ａ）該はんだ粉末は
粒径が５〜１５０μｍでありかつ融点の温度範囲を有す
る異なる複数の組成の合金粉末の混合物でありかつ該混
合物の液相温度が高くて２２７℃まででありかつ溶融時
の固相を有する状態から全部が液相になる液相温度が１
８３±１０℃の共晶温度又はその近傍温度であり、
（ｂ）該はんだ粉末と該フラックスの合計に占める該フ
ラックスの割合が１０〜６０重量％であるソルダーペー
スト組成物、（３）、プリント配線板の狭ピッチのパッ
ドに請求項１又は２に記載のソルダーペースト組成物を
用いてスクリーン印刷するスクリーン印刷工程と、該ス
クリーン印刷工程を経て得られたソルダーペースト膜を
溶融する工程を有することによりはんだコート層を形成
するはんだパッドを有するプリント配線板の製造方法、
（４）、プリント配線板の狭ピッチのパッドに請求項１
又は２に記載のソルダーペースト組成物を用いてスクリ
ーン印刷するスクリーン印刷工程と、該スクリーン印刷
工程を経て得られたソルダーペースト膜を溶融する工程
を有することによりはんだコート層を形成したはんだパ
ッドを有するプリント配線板に該はんだコート層を形成
したパッドを含むバッドに電子部品をリフローはんだ付
けする工程を有することにより電子部品を実装した回路
基板を製造する電子部品実装回路基板の製造方法を提供
するものである。なお、上記（３）、（４）の発明は
「製造方法」であるが、上記（１）又は（２）の発明の
ソルダーペースト組成物の使用方法でもあり、上記
（３）において「パッドを有するプリント配線板の製造
方法」を「パッドを有するプリント配線板を製造するソ
ルダーペースト組成物の使用方法」とし、上記（４）に
おいて「電子部品を実装した回路基板を製造する電子部
品実装回路基板の製造方法」を「電子部品を実装した回
路基板を製造するソルダーペースト組成物の使用方法」
とすることもできる。

【０００８】本発明において、上記（ａ）、（ｂ）の構
成により得られる一つの特徴は、はんだパッド形成時の
ソルダーペースト膜溶融過程において、溶融はんだの表
面張力を低下させることができる点であるが、このよう
にすると図１ないし図３に基づいて説明する次の原理か
ら明らかなように、はんだブリッジを少なくできる。す
なわち、図１において、１、２は銅片からなるパッド、
１ａ、２ａはそれぞれのパッド上に形成されたソルダー
ペースト膜を溶融することにより生じたパッド上の溶融
はんだ、３はその両者の間に生じた溶融はんだブリッジ
であるとし、そのブリッジの曲率半径をＲ₁ とすると、
パッド１、２間の距離は２Ｒ₁ と近似することができる
が、そのブリッジが溶融された場合の溶融はんだの内圧
ΔＰ_Bは、溶融はんだの表面張力をγとすると、 ΔＰ_B ＝−（γ／Ｒ₁ ） となり、ブリッジ部の溶融はんだの内圧は負圧になるの
に対し、パッド上の溶融はんだの内圧ΔＰ_l は、図２に
示すように、その溶融はんだの曲率半径をＲ₂ とする
と、 ΔＰ_l ＝γ／Ｒ₂ となり、正圧となる。これらの式から、一旦溶融はんだ
のブリッジが発生すると、ブリッジ部の溶融はんだの内
圧が低く、パッド部の溶融はんだの内圧が高いことか
ら、溶融はんだはパッド部からブリッジ部へと流れ、ブ
リッジはますます成長する。

【０００９】また、溶融はんだがパッド上に濡れ広がっ
たその縁部の断面に注目すると、図３に示すように、そ
の縁部の曲率半径をＲ₃ とすると、その濡れ広がり部の
溶融はんだの内圧ΔＰ_C は、 ΔＰ_C ＝−（γ／Ｒ₃ ） と負圧になるので、パッド部の溶融はんだがパッドの周
辺に広がろうとする。これらの式から、パッド間のピッ
チＲ₁ が小さくなればなるほど、また、幅の狭いパッド
に盛られる溶融はんだの曲率Ｒ₂ が小さくなればなるほ
ど、ブリッジが発生し易くなる。ところが、ここで溶融
はんだの表面張力γを小さくすれば、上記の正圧、負圧
の圧力差は縮まり、ブリッジを起こし難くなり、生じた
ブリッジも切断され易くなる。また、溶融はんだのパッ
ド面に対する濡れ性を向上させると、Ｒ₃ が大きくな
り、これにつれてブリッジ部の溶融はんだはその均衡状
態からその両側のバッド側に引き裂かれるような力を受
け、これによりのＲ₁ が大きくなるのでブリッジ部の溶
融はんだの内圧ΔＰ_B とパッド部の溶融はんだの内圧Δ
Ｐ_l の差は小さくなり、それだけブリッジの溶融はんだ
は切断され易くなる。そして切断された溶融はんだのブ
リッジの残部はパッド上の溶融はんだに吸収され易い。
これらのことから、溶融はんだの表面張力γを小さくす
ること、そのパッド面ヘの濡れ性を向上することが求め
られるが、前者のためには、固相を有する状態から全部
が液相化するまで液相の表面張力γを一時的に小さくす
ることが考えられ、そのためには液相と固相が共存する
温度範囲を広くし、ソルダーペースト膜が溶融する際の
温度変化に対してその全てが溶融するまでの時間を長く
できる時間的な余裕を持つようにすることが考えられ
る。また、純粋な溶融はんだの表面張力に比べればフラ
ックスの溶融物の表面張力は小さいので、溶融はんだに
対するフラックス成分の混入が多いとその混合物の表面
張力を小さくできる。後者のためには溶融はんだがパッ
ド面に良く濡れるようにフラックス成分を多くすること
が考えられる。これらの点に関し、従来は、例えば６３
Ｓｎ３７Ｐｂの共晶はんだでは１８３℃で固相化するた
め、溶融はんだは短時間に固化するので、全溶融はんだ
の表面張力が働いている状態で固化されるためはんだブ
リッジが発生し易い。また、はんだ粉末とフラックスの
合計に対するフラックスの量も１０％より少ないので、
この点からも表面張力の大きい溶融はんだの作用が支配
的になり、はんだブリッジが発生し易く、また、パッド
面に対する溶融はんだの濡れ性も改善の余地があった。
なお、フラックスはパッドの銅表面の酸化を防止し、銅
の酸化物を還元させて、清浄な銅表面に溶融はんだを接
触させる機能を有するものであるので、その配合量が多
いことによりパッド面における溶融はんだの濡れ性を改
善できることは明らかである。

【００１０】本発明において、上記（ａ）における「融
点の温度範囲を有する」とは、固相と液相が共存する状
態の温度範囲を有するの意味であり、相の変化を示す状
態図において全部が液相である液相線と、全部が固相に
なる固相線の間の温度範囲がこれに当たる。このような
融点の温度範囲を有する異なる２種類以上の組成の合金
粉末の混合物を用いるが、その混合物としては、溶融時
に「固相を有する状態から全部が液相になる液相温度が
１８３±１０℃になる」ように、混合する合金粉末の組
成を選択する。例えばＳｎとＰｂからなるはんだ合金粉
末は、重量比でＳｎ：Ｐｂ＝６３：３７とすると、１８
３℃の共晶点を有するので、その組成を中心にしたその
前後の組成のはんだ合金粉末を所定比率で混合すると、
その混合物をその全部が固相のものをその全部が液相に
なる１８３℃の共晶点にすることができる。本発明にお
ける「固相を有する状態から全部が液相になる液相温度
が１８３±１０℃」とは、その共晶点の温度の１８３℃
を中心にし、実際にはその組成のわずかなずれや不純
物、さらには温度のコントロールの相違等もあるので、
その前後を含め±１０℃とする趣旨である。このように
液相温度を１８３±１０℃にすると、溶融はんだを固相
化した状態で上記の共晶はんだ組成あるいはこれに近似
した組成にすることができ、これによりはんだ金属組織
を均一にすることができるので、その強度を強く維持す
ることができる。このような異なる２種類の組成の合金
粉末の具体例としては、例えば表１に記載したものが挙
げられるが、それぞれに対応した融点の温度範囲を有
し、この表１に挙げたものの場合には、その混合物とし
ては、固相を有する状態から全部が液相になる液相温度
が１８３℃（共晶点）（Ｎｏ．１〜５）、１７６℃（共
晶点）（Ｎｏ．６）となるように、これらの２種類の合
金粉末の混合比を決めるが、その全部が液相になる液相
温度はそれぞれに対応して記載した温度にすることがで
きる。この表１から、本発明において、「はんだ合金粉
末の混合物の液相温度が高くて２２７℃まででありかつ
溶融時の固相を有する状態から全部が液相になる液相温
度が１８３±１０℃の共晶温度又はその近傍温度であ
る」との限定を付する根拠が得られるが、「複数のはん
だ合金粉末はその一つの液相温度〜固相温度が２２４〜
１８３℃（又は融点の温度範囲が７〜４１℃）、他の一
つの液相温度〜固相温度が２２７〜１８３℃（又は融点
の温度範囲が２０〜４４℃）である」（前者はＮｏ．
３、４、後者はＮｏ．５、２が根拠）との限定、「複数
のはんだ合金粉末は融点の温度範囲の差が１５℃（表１
では１３℃であるが同効の範囲を拡大）より小さい（又
は融点の温度範囲がほぼ同じ）」の限定を付することが
できる。複数のはんだ合金粉末は融点の温度範囲の差が
小さいと、溶融する時間差が少なく、両者の溶融物の混
合が速やかに行われ、均一になり易い。

【００１１】

【表１】

【００１２】本発明において、はんだ粉末としては、粒
径が５〜１５０μｍであることが好ましい。粒径がこれ
より小さいと、はんだボールを発生し易く、また、これ
より大きいとはんだ層の膜厚や合金組成比のバラツキが
生じ易い。

【００１３】本発明のソルダーペースト組成物に含有さ
れる「フラックス」とは、はんだ粉末を除いた状態でフ
ラックスとしての機能を有し得るものをいい、フラック
ス用樹脂を含有し、このフラックス用樹脂とはフラック
スに用いることができる樹脂のことを言い、例えばロジ
ンや、ロジンエステル系のロジン系誘導体、石油樹脂，
テルペン系化合物その他の樹脂を挙げることができる。
このフラックス用樹脂には、添加剤を併用しても良く、
例えばエチレンジアミン等のポリアミン、シクロヘキシ
ルアミン等のアミンの有機酸塩、無機酸塩の少なくとも
１種を還元剤（活性剤）として添加することが好まし
い。その他の有機酸系化合物等の活性剤を使用しても良
い。チクソ剤を使用しても良く、硬化ヒマシ油等を挙げ
ることができる。フラックスには後述する溶剤を用いる
こともできる。フラックスの組成としては、フラックス
用樹脂４０〜６０重量％、活性剤１〜５重量％、チクソ
剤２〜１０重量％、溶剤３０〜５０重量％が好ましく、
その固形分は５０〜７０重量％が好ましい。その得られ
るソルダーペーストの粘度は２０〜２００Ｐ_a.s （マル
コム粘度計）であることが好ましい。本発明において、
はんだ粉末とフラックスの合計に占めるフラックスの割
合は１０〜６０重量％である。これより少ないと、はん
だ粉末の配合量が相対的に多くなり、狭ピッチのバッド
間にはんだブリッジを形成し易く、また、パッドに形成
したソルダーペースト膜の溶融により生じた溶融はんだ
のパッド面に対する濡れ性の向上の度合も少なくなり、
また、その固化したはんだ層の膜厚の均一性も確保し難
くなる。また、６０重量％より多くなると、相対的には
んだ粉末の配合量が減る結果、例えば２０μｍ以下の膜
厚となり、はんだ付け強度に必要なはんだ層の厚さを確
保できないことがある。これらのことから、好ましくは
はんだ粉末とフラックスの合計に占めるフラックスの割
合は２０〜５０重量％である。本発明のソルダーペース
ト組成物を製造するには、はんだ合金粉末、フラックス
用樹脂のほかに、グリコールエーテル系溶剤、アルコー
ル系溶剤、芳香族系溶剤、エステル系溶剤等の中から適
当なものを少なくとも１種選択した溶剤を用い、そのほ
か活性剤、チクソ剤、沈殿分離防止剤等必要に応じてそ
の他添加剤も用いるが、これらのフラックス用樹脂、活
性剤等の添加剤、溶剤等は混合してフラックスを調製
し、そのフラックスと上記はんだ合金粉末を撹拌混合す
る。

【００１４】このようにして得られたソルダーペースト
組成物はメタルマスクを用いた印刷等によりプリント配
線板のバッド上に塗布され、乾燥されてから、あるいは
そのまま通常のエアリフロー等のリフロー装置にて加熱
され、冷却されてはんだコート層が形成され、はんだパ
ッドが得られるようにしても良いが、図４に示すよう
に、パッド１１、１１・・・に横断的（一文字的）にソ
ルダーペースト膜をメタルマスクを用いた印刷等により
形成し、同様に処理しても良い。このようにすると、前
者において隣接パッド間にソルダーペースト膜が跨がっ
て形成された場合は勿論のこと、後者においても隣接パ
ッド間のソルダーペースト膜は、ソルダーぺースト膜が
溶融される過程で一部が液相なってから全てが液相にな
る際に、はんだ粉末は融点の温度範囲を有するので、徐
々に液相化され、その結果液相の表面張力が一時的に小
さく維持され、しかもフラックス成分が多いためその溶
融物によってもその表面張力が小さくなり、隣接パッド
間の溶融はんだはそのブリッジを維持しようとしても、
上述した原理から明らかのようにその均衡が崩れ、圧倒
的に多量のパッド上の溶融はんだの表面張力に引っ張ら
れ、分離して両側のバッド上に吸い込まれる。これが液
相が生じるごとに起こり、固化された状態でのはんだブ
リッジの発生を阻止あるいは抑制することができる。そ
して、はんだパッド上に吸い込まれた溶融はんだは全部
が液相になり混合された状態で冷却されるが、今度は共
晶はんだ組成になるようにされているので、１８３℃を
含むこれを中心にした前後で固化することができる。こ
の際、ソルダーペーストはフラックスが１０〜６０重量
％含有されているので、パッド面の濡れ性を向上するこ
とにより、はんだブリッジやはんだボールの発生を抑制
できるとともに、その塗膜の膜厚の均一性により出来上
がったはんだ層の膜厚の均一性も確保することができ
る。これらのことから、０．１５ｍｍ狭ピッチのバッド
にも平均２５μｍのはんだコート層を形成することがで
き、その場合でもその膜厚のバラツキを実用に支障ない
程度にすることができる。このようにして、はんだパッ
ドを有するプリント配線基板が得られるが、これに電子
部品の狭ピッチのリードをはんだ付けするには、洗浄し
なくても良いが一般には洗浄後、フラックスを塗布し、
これにリードを仮留めし、以下通常のリフロー工程を行
えば良い。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を以下の
実施例により説明する。

【００１６】

【実施例】

実施例１ はんだ粉末としては第１のはんだ合金粉末として重量比
でＳｎ／Ｐｂ＝９０／１０（融点の温度範囲３１℃）を
３３重量％、第２のはんだ合金粉末として重量比でＳｎ
／Ｐｂ＝５０／５０（融点の温度範囲３２℃）を６７重
量％混合した混合粉末を用いる。次に以下の組成のソル
ダーペーストを調製する。 フラックス用樹脂（ロジン） ２５重量部 溶剤（グリコールエーテル） ２０重量部 活性剤（シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩及びコハク酸） ３重量部 チクソ剤（硬化ヒマシ油） ２重量部 はんだ合金粉末（粒径１０〜２５μｍ）合計 ５０重量部 実際の製造に当たっては、上記フラックス用樹脂、溶
剤、活性剤及びチクソ剤の４成分を上記所定重量部撹拌
混合してフラックスを製造し、これと上記はんだ合金粉
末を上記所定重量部撹拌混合し（両者の重量比５０；５
０）、粘度５０Ｐ_a.S （マルコム粘度計）のソルダーペ
ーストを得る。このソルダーペーストをプリント配線板
（１．６ｍｍ厚さの銅張りガラスエポキシ基板使用）１
０上のビッチが０．３ｍｍの１ｍｍ×０．１５ｍｍの銅
箔のパッド上に０．１０ｍｍ厚さのメタルマスクを用い
て、図４に示すようにパッド１１、１１・・・を横断し
て印刷（一文字印刷）し、膜厚１００μｍのソルダーペ
ースト膜１２を形成する。次に、エアーリフローはんだ
付装置を用いて、ピーク温度２２０〜２４０℃、コンベ
アスピード８０ｃｍ／分で加熱した後自然冷却した。こ
のようにして図５に示すようにはんだコート層１３ａ、
１３ａ・・・を有するはんだバッドを有するプリント配
線板１４が得られたが、パッド上のはんだコート層の厚
さは４０±１０μｍ（図５の最大膜厚部）であって均一
であり、パッド間にはんだブリッジは認められなかっ
た。また、ＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザー）によ
りはんだコート層のはんだ合金のマップを調べたとこ
ろ、Ｓｎ／Ｐｂの比は６３／３７で共晶はんだ合金組成
と同じであった。

【００１７】このようにはんだブリッジが認められなか
ったのは、ソルダーぺースト膜が加熱されて溶融され、
２１５℃で全てが液相になるまでに、はんだ粉末は第１
のはんだ粉末が３１℃、第２のはんだ粉末が３２℃の融
点の温度範囲を有するので、徐々に液相化され、その結
果液相の表面張力が一時的に小さく維持され、フラック
スが多いことによる表面張力の低下効果もこれに重なっ
て、上述したように隣接パッド間の溶融はんだは分離し
て両側のバッド上に吸い込まれ、これが液相が生じるご
とに起こり、これにより固化された状態でのはんだブリ
ッジの発生を阻止することができる。そして、はんだパ
ッド上に吸い込まれた溶融はんだは全部が液相になり混
合された状態で冷却されるが、今度は共晶はんだ組成に
なるようにされているので、１８３℃で固化することが
でき、均一な共晶の合金組織とすることができる。この
際、ソルダーペーストはフラックスが５０重量％含有さ
れているので、上述したようにパッド面の濡れ性を向上
することにより、はんだブリッジの発生を抑制できると
ともに、その塗膜の膜厚の均一性により出来上がったは
んだ層の膜厚の均一性も確保することができる。

【００１８】このはんだパットを有するプリント配線板
について水系洗浄剤（界面活性剤、アルコール等含有）
によりフラックスの残さを洗浄除去する処理を行った
後、フラックスを塗布し、０．３ｍｍピッチのリードの
電子部品（ＱＦＰ）をそのリードをフラックス膜の粘着
力により保持することにより仮留めし、通常行うリフロ
ー工程を行うことによって電子部品表面実装回路基板を
製造した。はんだ付けした電子部品についてそのはんだ
付け強度を測定したところ、通常のはんだペーストを用
いた場合と同レベルであった。なお、実際には、プリン
ト配線板は他の実装部品を搭載するはんだ付け用のパッ
ドを有するので、フラックス塗布後、その部品も同様に
仮留めした後、リフロー工程を行うことによって実際の
電子部品表面実装回路基板を製造する。なお、表１に挙
げたはんだ合金粉末の組み合わせでも上記実施例１とほ
ぼ同様に良い結果が得られた。

【００１９】比較例 はんだ粉末として重量比でＳｎ／Ｐｂ＝６３／３７（共
晶点１８３℃）の共晶合金粉末を用いたこと、はんだ粉
末と液状フラックスの比を９２：８にした以外は実施例
１と同様にしてソルダーペーストを製造し、これを用い
て実施例１と同様にはんだバッドを有するプリント配線
板を製造した。その結果、はんだパッドのはんだ層の厚
さは１０〜１００μｍとバラツキ、はんだブリッジも図
５の６個のパッド間に３個認められ、多発した。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、ソルダーペーストに融
点の温度範囲を有する異なる複数の組成のはんだ粉末を
用い、フラックスの配合量を多くしたので、はんだブリ
ッジの発生がないようにして狭ピッチのパッドに一定の
厚さ及び組成のはんだコート層を形成でき、これにより
このはんだコート層を形成したはんだパッドを有するプ
リント配線板及びこれを用いた電子部品実装回路基板を
提供することができる。また、ソルダーペーストをパッ
ドにスクリーン印刷する方法では印刷精度が良くなく、
また、その印刷によるソルダーペースト膜の加熱により
型崩れを起こし易い場合でも、上記性能を有するソルダ
ーペースト組成物を提供できる。そして、電子部品の実
装歩留まりが良く、工業的に容易に行われ、コスト高に
ならないようなはんだコート層を形成でき、そのはんだ
コート層を形成したはんだパッドを有するプリント配線
板及びこれを用いた電子部品実装回路基板を生産性良
く、工業的に安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】はんだブリッジの発生メカニズムを説明するそ
の溶融はんだブリッジ部を主にした説明図である。

【図２】そのパッド部の溶融はんだについての説明図で
ある。

【図３】その溶融はんだの濡れ広がり部の図１のＡ−Ａ
断面図である。

【図４】本発明の方法の一実施例の一工程の印刷工程を
示す説明図である。

【図５】本発明の方法の一実施例のはんだパッドを有す
るプリント配線板の断面説明図である。

【符号の説明】

１、２、１１・・・ パッド １ａ、２ａ パッド上の溶融はんだ ３ 溶融はんだブリッジ ４ チップ部品 １０ プリント配線板 １２ ソルダーペースト膜 １３ａ、１３ａ・・ はんだコート層 １４ はんだパッドを有するプリント配線板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 貴徳 富山県下新川郡入善町入膳560 富山日本 電気株式会社内 (72)発明者 服部 真由美 東京都港区芝５丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 大野 隆生 埼玉県入間市大字狭山ケ原16番地２ タム ラ化研株式会社内 (72)発明者 斎藤 彰一 埼玉県入間市大字狭山ケ原16番地２ タム ラ化研株式会社内 (72)発明者 笠原 智彦 埼玉県入間市大字狭山ケ原16番地２ タム ラ化研株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 はんだ粉末とフラックスを含有するソル
   ダーペーストにおいて、（ａ）該はんだ粉末は融点の温
   度範囲を有する異なる複数の組成の合金粉末の混合物で
   ありかつ該混合物の液相温度が高くて２２７℃までであ
   りかつ溶融時の固相を有する状態から全部が液相になる
   液相温度が１８３±１０℃の共晶温度又はその近傍温度
   であり、（ｂ）該はんだ粉末と該フラックスの合計に占
   める該フラックスの割合が１０〜６０重量％であるソル
   ダーペースト組成物。
2. 【請求項２】 はんだ粉末とフラックスを含有するソル
   ダーペーストにおいて、（ａ）該はんだ粉末は粒径が５
   〜１５０μｍでありかつ融点の温度範囲を有する異なる
   複数の組成の合金粉末の混合物でありかつ該混合物の液
   相温度が高くて２２７℃まででありかつ溶融時の固相を
   有する状態から全部が液相になる液相温度が１８３±１
   ０℃の共晶温度又はその近傍温度であり、（ｂ）該はん
   だ粉末と該フラックスの合計に占める該フラックスの割
   合が１０〜６０重量％であるソルダーペースト組成物。
3. 【請求項３】プリント配線板の狭ピッチのパッドに請求
   項１又は２に記載のソルダーペースト組成物を用いてス
   クリーン印刷するスクリーン印刷工程と、該スクリーン
   印刷工程を経て得られたソルダーペースト膜を溶融する
   工程を有することによりはんだコート層を形成するはん
   だパッドを有するプリント配線板の製造方法。
4. 【請求項４】プリント配線板の狭ピッチのパッドに請求
   項１又は２に記載のソルダーペースト組成物を用いてス
   クリーン印刷するスクリーン印刷工程と、該スクリーン
   印刷工程を経て得られたソルダーペースト膜を溶融する
   工程を有することによりはんだコート層を形成したはん
   だパッドを有するプリント配線板に該はんだコート層を
   形成したパッドを含むパッドに電子部品をリフローはん
   だ付けする工程を有することにより電子部品を実装した
   回路基板を製造する電子部品実装回路基板の製造方法。