はんだペーストは、フラックス媒体に懸濁された粉末状のはんだ合金で構成されています。フラックスの成分の中には、総称して「活性剤」と呼ばれる一群があります。はんだ付けされる表面だけでなく、はんだ粉末自体に存在する可能性のある酸化物も除去することが主な機能であるのは、この活性剤です。これらの活性剤は、一般的に熱によって「活性化」されます。 フラックス化学者は、室温では比較的不活性であるが、はんだ付け温度では非常に活性になるアクティベーターを意図的に選択します。その活性度は、多くの場合、温度に直接関係しています。
フラックスははんだ粉末と直接接触しているため、はんだペーストが保管されている間も、フラックス活性剤がはんだ粉末と相互作用することが可能になります。これらの活性剤は粉末と「反応」し始め、十分な時間が経てば、はんだ粒子が実際に「溶接」されるほどに粉末表面を「洗浄」することができます。 その結果、ペーストには流動性の高い粉末ではなく、はんだ粒子が互いに「溶接」された塊が含まれることになります。こうした塊は粘度を高めることが多く、ステンシルの開口部やディスペンシングニードルを詰まらせる原因となります。これらの理由から、ペーストメーカーは最適な保存期間を確保するために、ペーストの冷蔵保管を義務付けています。
一般的に、水洗い型はんだペーストには、ノークリーン型やRMA型のはんだペーストに含まれる活性化剤よりも作用の強い活性化剤が含まれていることがよくあります。これは、水洗い型フラックスの残留物は洗い流されるように設計されているためです。したがって、製品の寿命期間中にフラックスが腐食を引き起こす心配はありません。 一方、ノークリーン型フラックスは、フラックス残渣がデバイス上に半永久的に残留する可能性があるため、一般的に作用が穏やかな活性剤が使用されています。これは、腐食が生じるとデバイスの性能や寿命に悪影響を及ぼすためです。その結果、ノークリーン型はんだペーストは、通常、水溶性／水洗い可能型はんだペーストに比べて保存期間が長く、より高い保存温度にも耐性があります。
はんだペーストは通常、冷蔵保存した場合、保存期間は6ヶ月です。もし、ペーストを2ヶ月間冷蔵保存した後、室温で解凍し、さらに12時間室温に置いてから再び冷蔵保存した場合、どうなるのでしょうか……それでも保存期間は6ヶ月のままなのでしょうか？ これには一概に答えるのが非常に難しい質問です。 牛乳など、冷蔵が必要な生鮮食品でも同様の状況が起こり得ます。例えば、店で牛乳1パックを購入し、その賞味期限まであと5日だとします。 家に持ち帰り、適切に冷蔵保存して2日が経過した後、子供の一人が牛乳をカウンターの上に3時間置き忘れてしまい、誰かがそれに気づいて冷蔵庫に戻しました。この牛乳は、残りの3日間は飲用可能だと期待できるでしょうか？ もし冷蔵庫から1時間出しっぱなしにしていたら？ あるいは5時間なら？ こうした質問に答えるのがいかに難しいかお分かりいただけるでしょう。 はんだペーストが、製造から3日後、3週間後、3ヶ月後、あるいは賞味期限まであと3日という時点で高温にさらされた場合、どのような影響があるのでしょうか？？？？？ その答えは完全には分かっていません。はんだペーストのメーカーが、ペーストの保存期間に与える影響について、考えられるあらゆるシナリオを調査することは不可能です。
最善かつ唯一確実な方法は、はんだペーストを受け取り次第直ちに冷蔵保存し、必要な時にのみ、その都度使い切れる分量だけ解凍することです。保存期間を最大限に活用するため、ペーストの解凍と再冷蔵はできるだけ避けてください。
はんだ粉末の粒子（メッシュ）サイズも保存期間に影響を与える可能性があります。粉末の粒子が小さくなるにつれて、体積または質量あたりの表面積が劇的に増加します。粉末の表面積が大きくなれば、フラックスが反応する面積が増え、はんだ付けが行われる表面積も増えます。 したがって、他の条件がすべて同じ場合、保存期間が6ヶ月のタイプ3はんだペーストであっても、タイプ6のはんだ粉末を使用すると、6ヶ月間の保存期間を完全に確保できない可能性があります。
はんだペーストのメーカーは、概して保存期間の設定において保守的な傾向があります。適切に保管されたはんだペーストが、使用期限を過ぎた翌日には性能が急激に低下することは、まずあり得ません。実際、ペーストの種類によっては、使用期限を数ヶ月過ぎてもまだ使用可能な場合があります。
はんだペーストがまだ使用可能かどうか、どのように判断すればよいのでしょうか？これは比較的簡単に確認できます。前述したように、ペーストの劣化に伴う兆候の一つに粘度の上昇があります。そのため、簡単な印刷試験やディスペンシング試験を行うことで、その点においてまだ十分に機能しているかどうかを確認することができます。 もう一つ、劣化によって影響を受けやすいのが合体性です。フラックスが劣化すると、はんだ粉末上の酸化物を適切に除去する能力が失われます。劣化の程度を測るには、セラミック片などの非濡れ性基板に少量のペーストを塗布するのが最適です。 このペーストをリフローさせ、凝集状態を確認します。凝集が良好であれば、はんだペーストはボール状にリフローし、その周囲には未凝集のはんだ粒子が比較的少ないフラックスプールが形成されます。一方、ペーストが著しく劣化している場合、凝集が不十分となり、フラックスプール内に未凝集のはんだ粒子が大量に存在することになります。
はんだペーストのコアレッセンス特性を測定するには、こちらのIPCtest手法をご参照ください。
