JP2002263885A - ハンダ付け用フラックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハンダペーストとして長期間保存が可能で
ありかつ接着強度の高いハンダ付け用フラックスとし
て、リフロー時に急峻に分解して高い濡れ性が得られる
フラックス組成物、ハンダペーストそれを使用した電子
部品を実装した接合物の提供。 【解決手段】 有機ハロゲン化合物を含むハンダ付け用
フラックスであって、ｐＨが４〜９の範囲内であり、ハ
ンダ合金と有機ハロゲン化合物を共存させて熱重量・示
差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ）を行ったとき、有機ハロゲン
化合物の熱分解温度がハンダ融点の上下７０℃の範囲内
にある化合物を含むことを特徴とするハンダ付け用フラ
ックス、

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の回路基
板への実装に用いられるハンダ付け用フラックスに関す
る。特にＳｎ−Ｚｎ系ハンダにおいて、ハンダペースト
としたときの保存安定性、ハンダ接合性に優れたハンダ
付け用フラックスそれを用いたハンダペースト、ハンダ
付け方法ならびに該方法により電子部品を実装した接合
物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハンダ付け用フラックス、ハンダペース
ト、糸ハンダ、フロ−用液状フラックス等は、エレクト
ロニクス産業において電子部品を表面実装するために用
いられている。最近、電子製品の小型化のため、回路基
板のファインピッチ化が要求され、ファインピッチの部
品、例えば０．３ｍｍピッチのＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌ
ａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプのＬＳＩ、さらにはＣＳ
Ｐ（Ｃｈｉｐ ＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）などの使用が
増加している。このためハンダペースト、糸ハンダ等に
は、ファインピッチへの対応が要求されている。このよ
うな産業界の要望に応えるため、ハンダペースト中のハ
ンダ粒子の平均粒子径を下げることや、糸ハンダの細線
化がなされているが、特にハンダペ−ストの場合には、
ハンダ合金の微粉化によるハンダ付け用フラックスとの
接触面積が増大し、保存安定性やハンダ付け性等に問題
を残している。

【０００３】また、最近は環境問題から、鉛を含まない
Ｐｂフリーハンダが推奨されており、これに対応してＰ
ｂフリーハンダに移行すべく開発が進められている。こ
の中で特に有望なものとして注目されているＳｎ−Ｚｎ
系のハンダは、通常のＳｎ−Ｐｂ系のハンダよりは総合
的にハンダ付け性が悪い。これはＺｎがＰｂに比べ活性
が高く、フラックス中に活性剤として添加されている酸
性物質と反応してハンダとしてのハンダ付け性を低下さ
せるだけでなく、ハンダペーストとしての粘度を増加さ
せ印刷性を低下させたり、ハンダボールを形成し印刷の
際のスクリーンを目詰まりさせたり、ディスペンサーの
ノズルを閉鎖したりすることが多いことによるものであ
る。このため、フラックスとＺｎとの反応性を低下させ
るためにフラックスを中性に近づけることが考えられ
る。

【０００４】従来のハンダ付け用フラックスは、接合面
の酸化皮膜の除去を強力に行うために有機アミンのハロ
ゲン化水素酸塩や有機酸を配合してある。フラックスと
しては酸化被膜除去には酸性であることが有効である
が、Ｚｎ系のハンダにおいてはフラックスが強い酸性で
あるハンダペーストとしたときの保存安定性が著しく低
下する。

【０００５】一方、室温では長期間にわたり安定であ
り、リフロー温度で分解性を持った有機ハロゲン化合物
を加えることでハンダ付け用フラックスの活性向上の提
案がなされ、特公昭５６−３２０７９号公報、特開平３
−１０６５９４号公報、特公平４−５９０７９号公報な
どに有効な有機ハロゲン化合物が開示されている。しか
しこれらの化合物は、リフロー時には分解性が高く溶融
したハンダ金属の濡れ性が良くても、室温での保存安定
性が悪かったり、また、室温での保存安定性が良くても
リフロー時には分解性が悪かったりして、必ずしも好適
な活性剤とは言えなかった。従って、ハンダ金属との反
応性が低く、しかもハンダ付けにおいて濡れ性の高いフ
ラックスの開発が求められている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みなされたもので、ハンダ金属、特にＳｎ−Ｚｎ
系ハンダにおいてもハンダペーストとして長期間保存が
可能であり、かつハンダ付け性の高いハンダ付け用フラ
ックスとして、活性剤として有機ハロゲン化合物を用い
て、ハンダ金属共存下で保存時には分解せず安定で、リ
フロー時に急峻に分解して高いハンダの濡れ性が得られ
るフラックス組成物、それを用いたハンダペースト、ハ
ンダ付け方法並びに該方法により電子部品を実装した接
合物の開発を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記の課題を
解決すべく鋭意検討した結果、［１］ 有機ハロゲン化
合物を含むハンダ付け用フラックスであって、ｐＨが４
〜９の範囲内であり、ハンダ合金と有機ハロゲン化合物
を共存させて熱重量・示差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ）を行
ったとき、有機ハロゲン化合物の熱分解温度がハンダ融
点の上下７０℃の範囲内であることを特徴とするハンダ
付け用フラックス、

【０００８】［２］ 有機ハロゲン化合物が、少なくと
も１つのハロゲン原子が炭素に置換した炭化水素系化合
物である上記［１］に記載のハンダ付け用フラックス、
［３］ 有機ハロゲン化合物のハロゲン原子が塩素原子
または臭素原子である上記［１］または［２］に記載の
ハンダ付け用フラックス、［４］ 有機ハロゲン化合物
のハロゲンをすべて塩素で置換したときのハロゲン含有
量が、フラックス全量に対して０．０２〜２０質量％の
範囲内であることを特徴とする上記［１］〜［３］のい
ずれかに記載のハンダ付け用フラックス、

【０００９】［５］ 有機ハロゲン化合物が、ビス
（２，３−ジブロモプロピル）ｏ―フタレート、ビス
（２，３−ジブロモプロピル）タータミド、２，２−ビ
ス［４−（２，３−ジブロモプロピル）−３，５−ジブ
ロモフェニル］プロパン、α、β−ジブロモエチルベン
ゼンなる群から選ばれた少なくとも１種の有機ハロゲン
化合物である上記［１］〜［４］のいずれかに記載のハ
ンダ付け用フラックス、［６］ ｐＨ調整剤として、ア
ルカノールアミン類、脂肪族第１級アミン類、脂肪族第
２級アミン類、脂肪族第３級アミン類、脂肪族第４級ア
ンモニウム塩類、脂肪族不飽和アミン類、脂環式アミン
類、芳香族アミン類の内の少なくとも１種の化合物を含
む上記［１］〜［５］のいずれかに記載のハンダ付け用
フラックス、［７］ 上記［１］〜［６］のいずれかに
記載のハンダ付け用フラックスを、溶剤で希釈したフロ
ー用液状ハンダ付け用フラックス、

【００１０】［８］ 上記［１］〜［６］のいずれかに
記載のハンダ付け用フラックスとハンダ合金からなるハ
ンダペースト、［９］ ハンダ合金が、亜鉛または銀を
含むことを特徴とする上記［８］に記載のハンダペース
ト、［１０］ 上記［１］〜［６］のいずれかに記載の
ハンダ付け用フラックスとハンダ合金からなるヤニ入り
糸ハンダ、

【００１１】［１１］ Ｐｂフリーハンダ合金が亜鉛ま
たは銀を含むことを特徴とする上記［１０］に記載のヤ
ニ入り糸ハンダ、

【００１２】［１２］ 上記［７］に記載のフロー用液
状フラックスを用いたハンダ付け方法、［１３］ 上記
［８］または［９］に記載のハンダペーストを用いて電
子部品を実装するハンダ付け方法、［１４］ 上記
［８］または［９］に記載のハンダペーストをプリント
配線基板に印刷し、次いで電子部品を載置し、リフロー
することにより電子部品を実装する上記［１３］に記載
のハンダ付け方法、［１５］ 上記［１０］または［１
１］に記載のヤニ入り糸ハンダを用いたハンダ付け方
法、および

【００１３】［１６］ 上記［１２］ないし［１５］の
何れかに記載のハンダ付け方法を用いて作製したことを
特徴とするハンダ付け接合物、を開発することにより上
記の課題を解決した。

【００１４】

【発明の実施の形態】ハンダ付け用フラックスは、ロジ
ンまたは合成樹脂からなる樹脂成分、活性剤として有機
ハロゲン化合物および／または有機酸成分、溶剤、チキ
ソトロピック剤、その他必要に応じてｐＨ調整剤、防錆
剤、酸化防止剤等を配合したものである。

【００１５】本発明のハンダペーストに配合される樹脂
成分としては、従来フラックスに配合されている周知の
樹脂を用いることができ、たとえば、天然ロジン、不均
化ロジン、重合ロジン、水添ロジン、変性ロジン、ロジ
ンエステルなどのロジン誘導体、合成樹脂としてはポリ
エステル、ポリウレタン、アクリル系樹脂その他が用い
られる。

【００１６】また印刷性を改善するために添加されるチ
キソトロピック剤としては、微細なシリカ粒子、カオリ
ン粒子などの無機系のもの、または水添ヒマシ油、アマ
イド化合物などの有機系のものが使用される。

【００１７】溶剤としては、ハンダペーストとしたとき
に、印刷適性が必要であり、樹脂成分、活性剤、チキソ
トロピック剤などの溶解性が高く、リフロー後に残って
はならず、またハンダペーストとして印刷性がよい有機
溶剤が必要である。溶剤の沸点があまり低いと、印刷時
には開放されるので、溶剤が蒸発してペーストの粘度が
高くなり著しく作業性が低下する。沸点があまりに高い
と、リフローしても揮発せずハンダ表面にベタベタした
フラックス残査が残り、見た目にも絶縁抵抗などの信頼
性の観点からも好ましくない。

【００１８】溶剤としては従来のフラックスやハンダペ
ーストと同様に、アルコール類、エーテル類、エステル
類、グリコールの中級または高級アルコール、芳香族系
の溶剤が一種または混合して用いられる。例えばベンジ
ルアルコール、ブタノール、エチルセロソルブ、ブチル
セロソルブ、ブチルカルビトール、ジエチレングリコー
ルモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールヘキシ
ルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエ
チレングリコールーモノ２エチルヘキシルエーテル、ジ
オクチルフタレート、キシレン、または混合溶媒が用い
られる。

【００１９】また、ハンダペーストのｐＨは４〜９、好
ましくは５〜８．５、より好ましくは６〜８の範囲にあ
ることが、ハンダ粉とフラックスとの反応を抑制するた
めに必要である。ｐＨが４未満であるときはＳｎ−Ｚｎ
系ハンダ合金を配合したときに短時間で反応が進行し、
粘度が上昇して印刷適性を失うと共にハンダ付けした接
着強度も低下が避けられない。

【００２０】ｐＨが９より高くなると、ハンダペースト
が吸湿しやすくなり、さらに活性剤として使用した有機
ハロゲン化合物の分解生成物を捕集しその活性を減殺す
るので避けることが必要である。この場合ｐＨ調整剤と
しては、アルカノールアミン類、脂肪族第１〜第３アミ
ン類、脂肪族第４級アンモニウム塩類、脂肪族不飽和ア
ミン類、脂環式アミン類、芳香族アミン類などのアミン
化合物を用いることが好ましい。なおｐＨの測定につい
ては、水性のフラックスの場合はｐＨ計を用いてそのま
ま測定を行うが、油性のフラックスの場合はフラックス
１ｇまたはフラックス１ｇを含むハンダペーストにクロ
ロホルム５ｍｌを加え、溶解後超純水１０ｍｌを加えて
水に抽出し、水層をｐＨ計で測定を行う。

【００２１】これらアミン化合物の具体的な化合物とし
ては、エタノールアミン、ブチルアミン、アミノプロパ
ノール、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキ
シエチレンラウレルアミン、ポリオキシエチレンステア
リルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、メト
キシプロピルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、
ジブチルアミノプロピルアミン、エチルへキシルアミ
ン、エトキシプロピルアミン、エチルへキシルオキシプ
ロピルアミン、ビスプロピルアミン、イソプロピルアミ
ン、ジイソプロピルアミンなどを挙げることができる。

【００２２】更にプリント基板や電子部品の回路を形成
している銅を防錆するためフラックス中に、アゾール
類、例えばベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、
トリルトリアゾールなどを添加しても良い。防錆剤の添
加量はフラックス全量に対して０．０５〜２０質量％が
好ましい。

【００２３】ハンダ中のＺｎの酸化を防ぐために還元剤
を配合することが好ましい。還元剤としては、通常合成
樹脂などの還元剤として使用されているもので、溶剤に
溶解可能なフェノール系化合物、リン酸系化合物、硫黄
系化合物、トコフェノール及びその誘導体またはアスコ
ルビン酸及びその誘導体などを挙げることができる。該
還元剤は単独であってもまたは混合して使用してもよ
い。配合量としてはフラックス全量に対し、０．０００
５〜２０質量％、好ましくは０．０１〜１０質量％の範
囲である。

【００２４】還元剤の作用機構は十分に解明できていな
いが、おそらくはこれらの還元剤がハンダペースト中の
溶存酸素あるいは空気中の酸素に働き、ハンダ金属の酸
化を抑制することによると思われる。また、これらの還
元剤はフラックス中のハロゲン含有成分から遊離してく
るハロゲンのアクセプターとして働くので、遊離したハ
ロゲンがハンダ金属、特にハンダ金属中のＺｎと反応す
るのを効果的に防止しているためと考えられる。効果と
しては弱いがＳｎ−Ｐｂ系ハンダにおいても同様な効果
を有すると考えられる。

【００２５】本発明では、ハンダ金属と有機ハロゲン化
合物を共存させて、有機ハロゲン化合物の熱重量・示差
熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ）を、ハンダ合金共存下で測定し
た場合の最も融点に近い熱分解温度が、ハンダの融点の
上下７０℃にある化合物をハンダ付け用フラックスの活
性剤として使用する。

【００２６】熱重量は、温度に対するフラックスの重量
を測定するものであるが、加熱すると有機ハロゲン化合
物が分解する温度で、たとえばハロゲン化水素が放出さ
れるために重量減少が生じる。一方、ハンダの重量は上
記温度範囲内では一般的には変化しない。

【００２７】有機ハロゲン化合物は、少なくとも１つの
ハロゲン原子が炭素に置換した炭化水素系化合物であっ
て、それが分解する温度では一般的には発熱反応が生ず
るので、示差熱が発熱ピークとして生じる。この発熱ピ
ークは、化合物のハロゲン原子数、分解挙動により異な
るが、複数のピークとして現れる場合が多い。一方、ハ
ンダ合金は、固体から液体に溶解するので示差熱が吸熱
ピークとして現れる。

【００２８】種々検討したところ、ハンダ合金成分の違
いで、有機ハロゲン化合物の分解温度が異なった。一方
で他のフラックス成分として、樹脂成分、有機酸成分、
溶剤、チキソトロピック剤等を配合して測定した場合に
は、それらの溶解熱、揮発熱のピークが加わるが、有機
ハロゲン化合物の熱分解温度に大きな変化は見られなか
った。この理由は定かではないが、ハンダ合金が有機ハ
ロゲン化合物の熱分解に触媒的な働きをすることが推察
される。このことは、ハンダ合金成分ごとに適切な有機
ハロゲン化合物が存在することを意味し、優れたハンダ
付け性を有するフラックスの発明に至った。そしてこの
ハンダ金属の融点の上下７０℃の範囲内にハンダ合金共
存下での分解点を有する有機ハロゲン化合物を活性剤と
して用いたときに、理由は不明であるが結果として溶融
後のハンダ合金による強い接合力を有するハンダ付けを
行うことができることが分かった。

【００２９】ハンダ合金共存下での有機ハロゲン化合物
の熱分解温度がこの範囲より低くなると、低い温度、例
えば室温でもハンダ合金粒子と徐々に反応が進行し、ハ
ンダペーストの製造後使用するまでの保存安定性が低下
する。一方熱分解温度がこの範囲より高くなると、製造
後使用するまでの保存安定性は良好になるが、リフロー
しても有機ハロゲン化合物の分解が不十分となり、有機
ハロゲン化合物の分解によるハンダ合金の接合面に対し
ての濡れ性が得られず良好なハンダ付け性が得られ難く
なる。

【００３０】そしてこの有機ハロゲン化合物のハンダ合
金融点に最も近い発熱ピークとハンダ融解の吸熱ピーク
の差が７０℃以内にある時にハンダ付け用フラックスと
してハンダ付け性が優れたフラックスとなることが判明
した。

【００３１】Ｚｎを含むハンダ合金は、ＺｎがＰｂに比
べ、活性が高いため酸性の化合物と反応しやすく、また
酸化が起こりやすい。そのため活性剤としては室温下に
安定で、リフロー時に分解して活性が生じる有機ハロゲ
ン化合物のハンダ付け性は極めて重要である。特にＺｎ
を含むハンダ合金に有効な有機ハロゲン化合物として
は、フラックスとしてｐＨが中性に近いものが好まし
く、融点に最も近いハンダ金属共存下での熱分解温度が
ハンダの融点の上下７０℃以内のものであり、活性剤の
活性を保持するためこのような化合物としては特に隣接
した炭素を共にハロゲンで置換した構造を有する化合物
が適合することがわかった。

【００３２】具体的には、ビス（２，３−ジブロモプロ
ピル）スクシネート、ビス（２，３−ジブロモプロピ
ル）ｏ−フタレート、ビス（２，３−ジブロモプロピ
ル）ｐ−フタレート、ビス（２，３−ジブロモプロピ
ル）ｏ−フタルアミド、ビス（２，３−ジブロモプロピ
ル）ｐ−フタルアミド、トリス（２，３−ジブロモプロ
ピル）トリメリテート、トリス（２，３−ジブロモプロ
ピル）トリメリトアミド、テトラ（２，３−ジブロモプ
ロピル）ピロメリテート、テトラ（２，３−ジブロモプ
ロピル）ピロメリトアミド、ビス（２，３−ジブロモプ
ロピル）グリセロール、トリメチロールプロパンビス
（２，３−ジブロモプロピル）エーテル、ビス（２，３
−ジブロモプロピル）タータミド、Ｎ，Ｎ‘−ビス
（２，３−ジブロモプロピル）スクシアミド、Ｎ，Ｎ，
Ｎ‘，Ｎ‘−テトラ（２，３−ジブロモプロピル）スク
シアミド、Ｎ，Ｎ‘−ビス（２，３−ジブロモプロピ
ル）ウレア、Ｎ，Ｎ，Ｎ‘，Ｎ‘−テトラ（２，３−ジ
ブロモプロピル）ウレア、２，２−ビス［４−（２，３
−ジブロモプロピル）−３，５−ジブロモフェニル］プ
ロパン、α、α、α−トリブロモメチルスルフォン、
α、β−ジブロモエチルベンゼン等を挙げることができ
る。

【００３３】これらは単独で用いてもよいが、二種類以
上を混合して用いてもよい。配合量としてはフラックス
全量に対し、塩素換算量で０．０２〜２０質量％であ
る。この範囲より少ないと、リフロー時に十分な濡れ性
が得られず、多いと経済的でないばかりか、他のフラッ
クス成分を減じることになりフラックスに求められる他
の機能を十分に果たすことができなくなる。塩素換算量
とは、有機ハロゲン化合物のハロゲン原子を塩素に置き
換え、その置き換えた分子量で換算したフラックス中で
の有機ハロゲン化合物の存在量を示す。

【００３４】本発明にて行う熱重量・示差熱分析（ＴＧ
−ＤＴＡ）測定は、リファレンスにアルミナを用い、例
えば室温からハンダ合金融点の＋１００℃付近まで、約
１０℃／分で昇温する。容器には例えばアルミパンを用
いる。測定雰囲気は、大気中でも窒素中でもよい。試料
には、フラックスとハンダ粉を混合したハンダペースト
を用いても良いが、有機ハロゲン化合物とハンダ金属、
より好ましくはハンダ粉末とを混合して用いても良い。
有機ハロゲン化合物とハンダ粉末とを混合して試料とす
る場合には、それぞれを約１：１の質量比率で混合して
試料とすることが好ましい。測定機について熱重量・示
差熱分析をできるものであれば特に規定はないが、例え
ば理学電気（株）製ＴＧ８１２０を用いて測定すること
ができる。

【００３５】本発明のハンダ金属はＰｂフリーの観点か
らは、Ｐｂを含まないＳｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｉ
ｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ
系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｕ系、Ｓｎ
−Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｇｅ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃ
ｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｓｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｚｎ
系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ系、Ｓｎ−
Ｂｉ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ
−Ａｇ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａ
ｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系が挙げられ、中
でもＳｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ−
Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ
−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系が好ましく、特に
Ｓｎ−Ｚｎ系が好ましい。

【００３６】上記の具体例としては、ＰｂフリーのＳｎ
−Ｚｎ系合金を中心として、Ｓｎが９１ｗｔ％、Ｚｎが
９ｗｔ％のハンダ（以下９１Ｓｎ／９Ｚｎとして示
す。）、９５．５Ｓｎ／３．５Ａｇ／１Ｚｎ、５１Ｓｎ
／４５Ｂｉ／３Ｓｂ／１Ｚｎ、８４Ｓｎ／１０Ｂｉ／５
Ｓｂ／１Ｚｎ、８８．２Ｓｎ／１０Ｂｉ／０．８Ｃｕ／
１Ｚｎ、８８Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ／１Ｚｎ、９７Ｓｎ
／１Ａｇ／１Ｓｂ／１Ｚｎ、９１．２Ｓｎ／２Ａｇ／
０．８Ｃｕ／６Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂｉ、８６
Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉ、８９．１Ｓｎ／２Ａｇ／０．９
Ｃｕ／８Ｚｎ、４８Ｓｎ／５２Ｉｎ、４３Ｓｎ／５７Ｂ
ｉ、９７Ｉｎ／３Ａｇ、５８Ｓｎ／４２Ｉｎ、９５Ｉｎ
／５Ｂｉ、６０Ｓｎ／４０Ｂｉ、９６．５Ｓｎ／３．５
Ａｇ、９９．３Ｓｎ／０．７Ｃｕ、９５Ｓｎ／５Ｓｂ、
２０Ｓｎ／８０Ａｕ、９０Ｓｎ／１０Ａｇ、Ｓｎ９０／
Ｂｉ７．５／Ａｇ２／Ｃｕ０．５、９７Ｓｎ／３Ｃｕ、
９９Ｓｎ／１Ｇｅ、９２Ｓｎ／７．５Ｂｉ／０．５Ｃ
ｕ、９７Ｓｎ／２Ｃｕ／０．８Ｓｂ／０．２Ａｇ、９
５．５Ｓｎ／４Ｃｕ／０．５Ａｇ、５２Ｓｎ／４５Ｂｉ
／３Ｓｂ、８５Ｓｎ／１０Ｂｉ／５Ｓｂ、８９Ｓｎ／４
Ａｇ／７Ｓｂ、９８Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂなどが挙げら
れる。

【００３７】また本発明のハンダ付け用フラックスに使
用できるハンダ合金の金属組成として、例えばＳｎ−Ｐ
ｂ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｓｎ
−Ｐｂ−Ｂｉ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｄ系等のいわゆ
るＳｎ−Ｐｂ系ハンダであっても中性あるいはそれに近
いｐＨのフラックスで強い接合力のハンダ付けをするこ
とも可能である。これらＳｎ−Ｐｂ系ハンダの例として
は、６３Ｓｎ／３７Ｐｂ、６２Ｓｎ／３６Ｐｂ／２Ａ
ｇ、６２．６Ｓｎ／３７Ｐｂ／０．４Ａｇ、６０Ｓｎ／
４０Ｐｂ、５０Ｓｎ／５０Ｐｂ、３０Ｓｎ／７０Ｐｂ、
２５Ｓｎ／７５Ｐｂ、１０Ｓｎ／８８Ｐｂ／２Ａｇ、４
６Ｓｎ／８Ｂｉ／４６Ｐｂ、５７Ｓｎ／３Ｂｉ／４０Ｐ
ｂ、４２Ｓｎ／４２Ｐｂ／１４Ｂｉ／２Ａｇ、４５Ｓｎ
／４０Ｐｂ／１５Ｂｉ、５０Ｓｎ／３２Ｐｂ／１８Ｃｄ
を挙げることができる。これらのハンダ合金は異なる組
成のハンダ合金を２種類以上混合したものであってもよ
い。

【００３８】本発明のハンダ付け用フラックスは、フロ
ー用の液状フラックスや糸ハンダのヤニにも使用でき
る。液状フラックスで使用する場合は溶剤にイソプロピ
ルアルコール等を使用して４０〜７０質量％程度に希釈
すればよい。また糸ハンダ用ヤニ使用する場合、溶剤を
使用せず、溶剤以外の材料をロジンの軟化点以上で調合
し、常温で固化し糸ハンダとすればよい。

【００３９】本発明のフラックスおよびハンダペースト
は、例えば、プリント配線板にハンダペーストを印刷
し、これに電子部品を仮止めし、リフローして回路板を
製造する際に好適に使用される。本発明のフラックス、
ハンダペーストおよび糸ハンダ等の使用方法、並びに電
子部品接合物の製造方法では、例えばハンダ付けを所望
する部分に、印刷法等でハンダペーストを塗布し、電子
部品を載置、仮止めし、その後加熱してハンダ粒子を溶
融し凝固させることにより電子部品を基板に接合するこ
とができる。

【００４０】基板と電子部品の接合方法（実装方法）と
しては、例えば表面実装技術（ＳＭＴ）があげられる。
この実装方法は、まずハンダペーストを印刷法により基
板、例えば配線板上の所望する箇所に塗布する。

【００４１】ついで、チップ部品やＱＦＰなどの電子部
品を該ハンダペースト上に載置し、リフロー熱源により
一括してハンダ付けを行なう。リフロー熱源には、熱風
炉、赤外線炉、蒸気凝縮ハンダ付け装置、光ビームハン
ダ付け装置を使用することができる。

【００４２】本発明のリフロープロセスは、プリント配
線板の温度を均一にするためのプレヒートとハンダの融
点以上に加熱する工程で行なわれる。それぞれの条件
は、ハンダ合金で異なるが、９１Ｓｎ／９Ｚｎ，８９Ｓ
ｎ／８Ｚｎ／３Ｂｉ，８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉなどの
Ｓｎ−Ｚｎ系の場合、それぞれの条件は、プレヒートが
１３０〜１８０℃、好ましくは、１５０〜１７０℃、プ
レヒート時間が６０〜１２０秒、好ましくは、６０〜９
０秒、リフロー温度は２００〜２３０℃、好ましくは２
１０〜２２０℃、リフロー時間が２０〜６０秒、好まし
くは３０〜４０秒である。なお、他の合金系におけるリ
フロー温度は、用いる合金の融点に対して、＋２０〜＋
５０℃、好ましくは、合金の融点に対し、＋２０〜＋３
０℃とし、他のプレヒート温度、プレヒート時間、リフ
ロー時間は上記と同様の範囲であればよい。

【００４３】本発明のハンダ付けフラックスを用いるこ
とにより、従来大気中でリフローが難しかったＰｂフリ
ーハンダ、特にＳｎ−Ｚｎを含むハンダ合金系でも大気
中でのハンダ付けを実施することが可能となり、また配
線板などの基板へのハンダの濡れ性が向上し、ハンダボ
ールの発生も少なくなり、リフロー特性の高い処理がで
きることとなった。

【００４４】その後、基板を冷却し表面実装が完了す
る。この実装方法による電子接合物の製造方法において
は、プリント配線板等の基板（被接合板）の両面に接合
を行なうことも容易にできる。なお、本発明のハンダペ
ーストを使用できる電子部品としては、例えば、ＬＳ
Ｉ、抵抗器、コンデンサ、トランス、インダクタンス、
発振子・振動子等があげられるが、これに限定されるも
のではない。

【００４５】また本発明はあらかじめ基板の所定の表
面、例えばプリント基板の回路金属の、所定の表面にの
み化学反応により粘着性皮膜を形成し、これにハンダ合
金を付着させた後、フラックスを塗布し、ハンダの溶融
温度まで加熱してリフローさせ、ハンダバンプを形成し
た回路基板（特開平７−７２４４公報）上に、本発明の
ハンダペーストを用いてＳＭＴ（表面実装技術）で実装
した場合、ハンダ中のボイドが減少するなどの優れた接
合物の信頼性が得られる。

【００４６】

【実施例】以下実施例をもって発明の内容をさらに具体
的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。

【００４７】［測定法］ １）粘度測定 マルコム社製ＰＣＵスパイラル粘度計を用い、１０ｒｐ
ｍの粘度を測定した。 ２）ｐＨ測定 フラックス１ｇを含むハンダペースト１ｇにクロロホル
ム５ｍｌを加えて攪拌し、フラックス分を溶解後超純水
１０ｍｌを加えて水に抽出し、水層をｐＨ４．７の標準
液で校正したｐＨ計で測定した。

【００４８】３）ハンダボール試験 表１に示す組成のハンダペーストをＪＩＳ Ｚ−３２８
４、付属書１１「ソルダボール試験」に準じて測定し
た。 ４）ぬれ効力およびディウェティング試験 表１または２に示す組成のハンダペーストをＪＩＳ Ｚ
−３２８４，付属書１０「ぬれ効力およびディウェティ
ング試験」に準じて測定した。

【００４９】（実施例１〜６、比較例１〜３） ［フラックス及びハンダペーストの製造］樹脂成分とし
て重合ロジンと不均化ロジン、チキソトロピック剤とし
て水添ヒマシ油、活性剤としてシクロヘキシルアミン臭
化水素酸塩と本発明の有機ハロゲン化合物、有機酸成分
としてフタル酸を、更にｐＨ調整剤としてイソプロピル
アミン、防錆剤としてベンゾトリアゾール、溶剤として
ジエチレングリコール・モノ−２−エチルヘキシルエー
テルを加えてハンダ付けフラックスを調製した。その配
合を表１に示した。このハンダ付けフラックス１０ｗｔ
％に、６３Ｓｎ／３７Ｐｂまたは８６Ｓｎ／８Ｚｎ／３
ＢｉのＰｂフリーハンダ合金を９０ｗｔ％を添加し、プ
ラネタリーミルで混練し、ハンダペ−ストを製造した。
表２、３に粘度測定、ｐＨ測定、ハンダボール試験、ぬ
れ効果およびディウェティング試験に結果を示す。な
お、表３、４中の熱分解温度とハンダ融点との差（℃）
は、理学電気（株）製ＴＧ８１２０を用いたＴＧ−ＤＴ
Ａ測定により行った。試料として表１、２に示した有機
ハロゲン化合物とハンダ粉末とを１：１の質量比率で混
合し、リファレンスにアルミナを用い、室温からハンダ
の融点の＋１００℃まで、１０℃／分で昇温した。図１
に実施例５でのＴＧ−ＤＴＡ測定結果を、図２に比較例
１のＴＧ−ＤＴＡ測定結果を示す。尚、表１、２に示し
たハンダペーストにおいてもＴＧ−ＤＴＡ測定を行った
が、有機ハロゲン化合物とハンダ粉末とを１：１の質量
比率で混合した場合と比べて熱分解温度とハンダ融点の
差に変化は見られなかった。

【００５０】

【表１】

【００５１】化合物Ａ：シクロヘキシルアミン臭化水素
酸塩。 化合物Ｂ：イソプロピルアミン 化合物Ｃ：ベンゾトリアゾール 化合物Ｄ：ジチレングリコール モノー２−エチルヘキ
シルエーテル 化合物Ｅ：ビス（２，３−ジブロモプロピル）タータミ
ド 化合物Ｆ：ビス（２，３−ジブロモプロピル）ｏ−フタ
レート 化合物Ｇ：２，２−ビス［４−（２，３−ジブロモプロ
ピル）−３，５−ジブロモフェニル］プロパン 化合物Ｈ：α、β−ジブロモエチルベンゼン 化合物Ｉ：デカブロモジフェニルオキシド

【００５２】

【表２】 化合物Ｈ：α、β−ジブロモエチルベンゼン 化合物Ｉ：デカブロモジフェニルオキシド 化合物Ｅ：ビス（２，３−ジブロモプロピル）タータミ
ド

【００５３】

【表３】

【００５４】

【表４】

【００５５】

【発明の効果】本発明のハンダ付け用フラックスを用い
ることにより、リフロー及び溶融後の未溶融粒子及びハ
ンダボールの発生が防止でき、極めて優れたハンダ付け
性が得られた。特に本発明は、従来よりリフロー性、溶
融性が悪いとされたＰｂフリーハンダにおいても、ハン
ダ付け性を格段に向上させ、その有効性が確認できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例５（Ｓｎ−Ｐｂ系ハンダ金属／α、βー
ジブロモエチルベンゼンの混合物）のＴＧ−ＤＴＡ曲線
図。

【図２】実施例１（Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系ハンダ金属／
α、βージブロモエチルベンゼンの混合物）のＴＧ−Ｄ
ＴＡ曲線図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42 (72)発明者 渋谷 義紀 千葉県千葉市緑区大野台１丁目１−１ 昭 和電工株式会社総合研究所内 (72)発明者 西岡 綾子 千葉県千葉市緑区大野台１丁目１−１ 昭 和電工株式会社総合研究所内 (72)発明者 荘司 孝志 千葉県千葉市緑区大野台１丁目１−１ 昭 和電工株式会社総合研究所内 (72)発明者 田口 勇 千葉県千葉市緑区大野台１丁目１−１ 昭 和電工株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 5E319 AA03 AC01 BB01 BB05 BB08 CC33 CD29 GG03 GG20

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機ハロゲン化合物を含むハンダ付け用
   フラックスであって、ｐＨが４〜９の範囲内であり、ハ
   ンダ合金と有機ハロゲン化合物を共存させて熱重量・示
   差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ）を行ったとき、有機ハロゲン
   化合物の熱分解温度がハンダ融点の上下７０℃の範囲内
   であることを特徴とするハンダ付け用フラックス。
2. 【請求項２】 有機ハロゲン化合物が、少なくとも１つ
   のハロゲン原子が炭素に置換した炭化水素系化合物であ
   る請求項１に記載のハンダ付け用フラックス。
3. 【請求項３】 有機ハロゲン化合物のハロゲン原子が塩
   素原子または臭素原子である請求項１または２に記載の
   ハンダ付け用フラックス。
4. 【請求項４】 有機ハロゲン化合物のハロゲンをすべて
   塩素で置換したときのハロゲン含有量が、フラックス全
   量に対して０．０２〜２０質量％の範囲内であることを
   特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のハンダ
   付け用フラックス。
5. 【請求項５】 有機ハロゲン化合物が、ビス（２，３−
   ジブロモプロピル）ｏ―フタレート、ビス（２，３−ジ
   ブロモプロピル）タータミド、２，２−ビス［４−
   （２，３−ジブロモプロピル）−３，５−ジブロモフェ
   ニル］プロパン、α、β−ジブロモエチルベンゼンなる
   群から選ばれた少なくとも１種の有機ハロゲン化合物で
   ある請求項１〜４のいずれか１項に記載のハンダ付け用
   フラックス。
6. 【請求項６】 ｐＨ調整剤として、アルカノールアミン
   類、脂肪族第１級アミン類、脂肪族第２級アミン類、脂
   肪族第３級アミン類、脂肪族第４級アンモニウム塩類、
   脂肪族不飽和アミン類、脂環式アミン類、芳香族アミン
   類の内の少なくとも１種の化合物を含む請求項１〜５の
   いずれか１項に記載のハンダ付け用フラックス。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項に記載のハ
   ンダ付け用フラックスを、溶剤で希釈したフロー用液状
   ハンダ付け用フラックス。
8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれか１項に記載のハ
   ンダ付け用フラックスとハンダ合金からなるハンダペー
   スト。
9. 【請求項９】 ハンダ合金が、亜鉛または銀を含むこと
   を特徴とする請求項８に記載のハンダペースト。
10. 【請求項１０】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の
    ハンダ付け用フラックスとハンダ合金からなるヤニ入り
    糸ハンダ。
11. 【請求項１１】 Ｐｂフリーハンダ合金が亜鉛または銀
    を含むことを特徴とする請求項１０に記載のヤニ入り糸
    ハンダ。
12. 【請求項１２】 請求項７に記載のフロー用液状フラッ
    クスを用いたハンダ付け方法。
13. 【請求項１３】 請求項８または９に記載のハンダペー
    ストを用いて電子部品を実装するハンダ付け方法。
14. 【請求項１４】 請求項８または９に記載のハンダペー
    ストをプリント配線基板に印刷し、次いで電子部品を載
    置し、リフローすることにより電子部品を実装する請求
    項１３に記載のハンダ付け方法。
15. 【請求項１５】 請求項１０または１１に記載のヤニ入
    り糸ハンダを用いたハンダ付け方法。
16. 【請求項１６】 請求項１２ないし１５の何れか１項に
    記載のハンダ付け方法を用いて作製したことを特徴とす
    るハンダ付け接合物。