JP2018083211A - ソルダペースト、フラックスおよび電子回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】所定量のＳｂおよびＢｉを含有する特定のはんだ合金を用いる場合にも、優れた濡れ性を得ることができ、また、ボイド（空隙）を抑制することができるソルダペースト、そのソルダペーストに用いられるフラックス、および、そのソルダペーストが用いられる電子回路基板を提供すること。
【解決手段】スズ−銀−銅系はんだ合金からなるはんだ粉末と、フラックスとを含有するソルダペーストにおいて、スズ−銀−銅系はんだ合金は、ビスマスおよびアンチモンを含有し、スズ−銀−銅系はんだ合金の総量に対して、ビスマスの含有量が、２．５質量％以上であり、アンチモンの含有量が、２．５質量％以上であり、フラックスは、コハク酸および／またはグルタル酸と、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンとを含有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、ソルダペースト、フラックスおよび電子回路基板に関し、詳しくは、ソルダペースト、そのソルダペーストに用いられるフラックス、および、そのソルダペーストが用いられる電子回路基板に関する。

一般的に、電気・電子機器などにおける金属接合では、ソルダペーストを用いたはんだ接合が採用されており、このようなソルダペーストには、従来、鉛を含有するはんだ合金と、フラックスとが含まれている。

はんだ合金としては、近年、環境負荷の観点から、鉛の使用を抑制することが要求されており、そのため、鉛を含有しないはんだ合金（鉛フリーはんだ合金）の開発が進められている。

このような鉛フリーはんだ合金としては、例えば、スズ−銅系合金、スズ−銀−銅系合金、スズ−銀−インジウム−ビスマス系合金、スズ−ビスマス系合金、スズ−亜鉛系合金などがよく知られている。とりわけ、強度などにおいて優れるスズ−銀−銅系合金が、広く用いられている。

鉛フリーはんだ合金として、具体的には、例えば、Ａｇ１〜４質量％、Ｃｕ０．６〜０．８質量％、Ｓｂ１〜５質量％、Ｎｉ０．０１〜０．２質量％、Ｂｉ１．５〜５．５質量％および残部のＳｎからなる鉛フリーはんだ合金が提案されている（特許文献１）。

一方、このようなはんだ合金と混合されるフラックスには、従来、濡れ性を確保するための活性剤として、ハロゲン化物が添加されている。

しかし、近年、環境負荷の観点から、ハロゲン化物の使用を抑制することが要求されており、そのため、ハロゲン化物を含有しないフラックスの開発が進められている。

このようなフラックスとして、例えば、有機酸と、イミダゾール系誘導体もしくは有機アミンとが、ハロゲン化物に代わる活性剤として作用する組み合わせで添加され、鉛を含まないはんだ粉末と混合されてソルダペーストが生成されるフラックスが提案されており、より具体的には、重合ロジンおよびジエチレングリコールモノヘキシルエーテルを含有する基本フラックスに、２−フェニルコハク酸と、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾールなどのイミダゾール誘導体とを添加したフラックスが、提案されている。また、このようなフラックスと、組成Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕの鉛フリーはんだ合金（はんだボール）とを組み合わせて用いることも、提案されている（特許文献２（表２））。

国際公開第２０１４／１６３１６７号パンフレット 国際公開第２０１２／１１８０７４号パンフレット

特許文献２のフラックスは、組成Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕのはんだ合金などを用いる場合、ハロゲン化物を用いることなく、濡れ性を確保することができる。しかし、例えば、特許文献１に記載されるような、所定量のＳｂおよびＢｉを含有する特定のはんだ合金を用いる場合、上記のフラックスを用いると、得られるソルダペーストの濡れ性が十分ではなく、はんだ付性に劣る場合がある。また、そのようなソルダペーストを用いると、はんだ付部におけるボイド（空隙）を抑制できず、はんだ付性に劣る場合がある。

本発明の目的は、所定量のＳｂおよびＢｉを含有する特定のはんだ合金を用いる場合にも、優れた濡れ性を得ることができ、また、ボイド（空隙）を抑制することができるソルダペースト、そのソルダペーストに用いられるフラックス、および、そのソルダペーストが用いられる電子回路基板を提供することにある。

本発明［１］は、スズ−銀−銅系はんだ合金からなるはんだ粉末と、フラックスとを含有するソルダペーストであって、前記スズ−銀−銅系はんだ合金は、ビスマスおよびアンチモンを含有し、前記スズ−銀−銅系はんだ合金の総量に対して、前記ビスマスの含有量が、２．５質量％以上であり、前記アンチモンの含有量が、２．５質量％以上であり、前記フラックスは、コハク酸および／またはグルタル酸と、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンとを含有する、ソルダペーストを含んでいる。

本発明［２］は、前記スズ−銀−銅系はんだ合金が、本質的に、スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、ニッケルおよびコバルトからなるはんだ合金であって、前記スズ−銀−銅系はんだ合金の総量に対して、前記銀の含有量が、２．８質量％以上４質量％以下であり、前記銅の含有量が、０．４質量％以上０．８質量％以下であり、前記ビスマスの含有量が、２．５質量％以上５．５質量％以下であり、前記アンチモンの含有量が、２．５質量％以上７質量％以下であり、前記ニッケルの含有量が、０．０１質量％以上０．２質量％以下であり、前記コバルトの含有量が、０．００１質量％以上０．１質量％以下である、上記［１］に記載のソルダペーストを含んでいる。

本発明［３］は、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンを含有する、上記［１］または［２］に記載のソルダペーストを含んでいる。

本発明［４］は、２−フェニルイミダゾリンを含有する、上記［１］〜［３］のいずれか一項に記載のソルダペーストを含んでいる。

本発明［５］は、上記［１］〜［４］のいずれか一項に記載のソルダペーストに用いられ、コハク酸および／またはグルタル酸と、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンとを含有する、フラックスを含んでいる。

本発明［６］は、上記［１］〜［４］のいずれか一項に記載のソルダペーストのはんだ付によるはんだ付け部を備える、電子回路基板を含んでいる。

本発明の一観点に係るソルダペーストは、上記の所定量のビスマスおよびアンチモンを含有するスズ−銀−銅系はんだ合金と、フラックスとを含有しており、また、そのフラックスが、コハク酸および／またはグルタル酸と、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンとを含有するため、優れた濡れ性を得ることができ、また、ボイド（空隙）を抑制することができる。

また、本発明の一観点に係るフラックスは、上記のソルダペーストを、簡易に得ることができる。

また、本発明の電子回路基板は、はんだ付において、本発明のソルダペーストが用いられるので、濡れ性よくはんだ付され、また、ボイド（空隙）が抑制される。

本発明のソルダペーストは、スズ−銀−銅系はんだ合金からなるはんだ粉末と、フラックスとを含有する。

スズ−銀−銅系はんだ合金は、必須成分として、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）および銅（Ｃｕ）を含有するはんだ合金である。また、本発明において、スズ−銀−銅系はんだ合金は、必須成分として、ビスマス（Ｂｉ）およびアンチモン（Ｓｂ）を、後述する所定割合で含有している。

すなわち、本発明において、スズ−銀−銅系はんだ合金は、必須成分として、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）およびアンチモン（Ｓｂ）を含有する。

スズ−銀−銅系はんだ合金（以下、単にはんだ合金と称する場合がある。）において、スズの含有割合は、後述する各成分の残余の割合であって、各成分の配合量に応じて、適宜設定される。

銀の含有割合は、はんだ合金の総量に対して、例えば、２．８質量％以上、好ましくは、３質量％以上、より好ましくは、３．２質量％以上、さらに好ましくは、３．４質量％以上であり、例えば、４質量％以下、好ましくは、３．８質量％以下、より好ましくは、３．６質量％以下である。

銀の含有割合が上記範囲であれば、優れた耐衝撃性を得ることができ、また、比較的厳しい温度サイクル条件下に曝露した場合においても、優れた耐衝撃性を維持することができる。

銅の含有割合は、はんだ合金の総量に対して、例えば、０．４質量％以上、好ましくは、０．５質量％以上、より好ましくは、０．６質量％以上であり、例えば、０．８質量％以下、好ましくは、０．７８質量％以下、より好ましくは、０．７５質量％以下である。

銅の含有割合が上記範囲であれば、優れた耐衝撃性を得ることができ、また、比較的厳しい温度サイクル条件下に曝露した場合においても、優れた耐衝撃性を維持することができる。

ビスマスの含有割合は、はんだ合金の総量に対して、２．５質量％以上、好ましくは、３．５質量％以上、より好ましくは、４．５質量％以上であり、例えば、５．５質量％以下、好ましくは、５．３質量％以下、より好ましくは、５．１質量％以下である。

ビスマスの含有割合が上記範囲であれば、優れた耐衝撃性を得ることができ、また、比較的厳しい温度サイクル条件下に曝露した場合においても、優れた耐衝撃性を維持することができる。

一方、ビスマスの含有割合が上記下限を下回る場合には、耐衝撃性に劣る場合がある。また、ビスマスの含有割合が上記上限を上回る場合にも、耐衝撃性に劣る場合がある。

アンチモンの含有割合は、はんだ合金の総量に対して、２．５質量％以上、好ましくは、３．５質量％以上、より好ましくは、４．５質量％以上であり、例えば、７質量％以下、好ましくは、６．５質量％以下、より好ましくは、６質量％以下である。

アンチモンの含有割合が上記範囲であれば、優れた耐衝撃性を得ることができ、また、比較的厳しい温度サイクル条件下に曝露した場合においても、優れた耐衝撃性を維持することができる。

一方、アンチモンの含有割合が上記下限を下回る場合には、耐衝撃性に劣る場合がある。また、アンチモンの含有割合が上記上限を上回る場合にも、耐衝撃性に劣る場合がある。

また、はんだ合金では、ビスマスの含有割合とアンチモンの含有割合との合計が、５．０質量％以上、好ましくは、７．０質量％以上、より好ましくは、９．０質量％以上であり、例えば、１２．５質量％以下、好ましくは、１２．０質量％以下、より好ましくは、１１．０質量％以下である。

ビスマスの含有割合とアンチモンの含有割合との合計が上記範囲であれば、優れた耐熱疲労特性を得ることができ、とりわけ厳しい温度サイクル条件下においても、接合強度を維持することができる。

また、上記スズ−銀−銅系はんだ合金は、さらに、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）などを含有することができる。

好ましくは、スズ−銀−銅系はんだ合金は、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）を、必須成分として含有する。

より好ましくは、スズ−銀−銅系はんだ合金は、本質的に、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）からなる。

なお、本明細書において、本質的とは、上記の各元素（スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、ニッケルおよびコバルト）を必須成分とし、また、後述する不可避不純物を含有することを許容する意味である。

ニッケルの含有割合は、はんだ合金の総量に対して、例えば、０．０１質量％以上、好ましくは、０．０２質量％以上、より好ましくは、０．０３質量％以上であり、例えば、０．２質量％以下、好ましくは、０．１質量％以下、より好ましくは、０．０８質量％以下である。

ニッケルの含有割合が上記範囲であれば、はんだの組織を微細化させることができ、耐クラック性および耐久性の向上を図ることができる。さらに、耐食性および部品破壊を抑制することができる。

コバルトの含有割合は、はんだ合金の総量に対して、例えば、０．００１質量％以上、好ましくは、０．００３質量％以上、より好ましくは、０．００４質量％以上であり、例えば、０．１質量％以下、好ましくは、０．０５質量％以下、より好ましくは、０．０１質量％以下である。

はんだ合金がコバルトを含有すると、はんだ合金から得られるソルダペーストにおいて、はんだ付界面に形成される金属間化合物層（例えば、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｏ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｃｏなど）が、厚くなり、熱の負荷や、熱変化による負荷によっても成長し難くなる。また、コバルトが、はんだ中に分散析出することにより、はんだを強化することができる。また、はんだ合金が上記割合でコバルトを含有する場合には、はんだの組織を微細化させることができ、優れた耐クラック性および耐久性の向上を図ることができる。さらに、優れた耐侵食性および部品破壊を抑制することができる。

そして、このようなはんだ合金は、上記した各金属成分を溶融炉において溶融させ、均一化するなど、公知の方法で合金化することにより得ることができる。

なお、はんだ合金の製造に用いられる上記した各金属成分は、本発明の優れた効果を阻害しない範囲において、微量の不純物（不可避不純物）を含有していてもよい。

不純物としては、上記した元素を除く成分であって、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、インジウム（Ｉｎ）などが挙げられる。

そして、このようにして得られるはんだ合金の、ＤＳＣ法（測定条件：昇温速度０．５℃／分）により測定される融点は、例えば、２００℃以上、好ましくは、２１０℃以上であり、例えば、２４０℃未満、好ましくは、２３０℃以下、より好ましくは、２２５℃以下である。

はんだ合金の融点が上記範囲であれば、ソルダペーストに用いた場合に、簡易かつ作業性よく金属接合することができ、また、はんだ付される部材の損傷を抑制できる。

そして、このようなはんだ合金は、好ましくは、粉末としてソルダペーストに含有される。

粉末形状としては、特に制限されず、例えば、実質的に完全な球状、例えば、扁平なブロック状、例えば、針状などが挙げられ、また、不定形であってもよい。粉末形状は、ソルダペーストに要求される性能（例えば、チクソトロピー、粘度など）に応じて、適宜設定される。

はんだ合金の粉末の平均粒子径（球状の場合）、または、平均長手方向長さ（球状でない場合）は、レーザ回折法による粒子径・粒度分布測定装置を用いた測定で、例えば、５μｍ以上、好ましくは、１０μｍ以上、例えば、１００μｍ以下、好ましくは、５０μｍ以下である。

ソルダペーストにおいて、フラックスは、ベース樹脂およびチキソ剤を含有している。

ベース樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂、ロジン系樹脂などが挙げられる。ロジン系樹脂としては、ガムロジン、トールロジン、ウッドロジン、これらの誘導体などが挙げられる。これらの誘導体としては、重合ロジン、アクリル化ロジン、水素添加ロジン、不均化ロジン、ホルミル化ロジン、ロジンエステル、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性アルキド樹脂などが挙げられる。

これらベース樹脂は、単独使用または２種類以上併用することができる。

ベース樹脂として、好ましくは、アクリル樹脂、ロジン系樹脂が挙げられ、より好ましくは、アクリル樹脂およびロジン系樹脂の併用が挙げられる。また、ロジン系樹脂として、好ましくは、アクリル化ロジンが挙げられる。

ベース樹脂として、とりわけ好ましくは、アクリル樹脂およびアクリル化ロジンの併用が挙げられる。

ベース樹脂の含有割合は、フラックスの総量に対して、例えば、０質量％を超過し、好ましくは、５質量％以上、より好ましくは、２５質量％以上であり、例えば、９０質量％以下、好ましくは、８０質量％以下である。

また、ベース樹脂として、アクリル樹脂およびロジン系樹脂が併用される場合には、アクリル樹脂の含有割合は、フラックスの総量に対して、例えば、０質量％を超過し、好ましくは、２０質量％以上であり、例えば、６０質量％以下、好ましくは、５０質量％以下である。

また、ロジン系樹脂の含有割合は、フラックスの総量に対して、例えば、０質量％を超過し、好ましくは、５質量％以上であり、例えば、５０質量％以下、好ましくは、３０質量％以下である。

また、アクリル樹脂およびロジン系樹脂が併用される場合の質量比は、それらの総量に対して、アクリル樹脂が、例えば、５０質量％以上、好ましくは、６０質量％以上であり、例えば、９５質量％以下、好ましくは、８５質量％以下である。また、ロジン系樹脂が、例えば、５質量％以上、好ましくは、１５質量％以上であり、例えば、５０質量％以下、好ましくは、４０質量％以下である。

チキソ剤としては、例えば、硬化ひまし油、蜜ロウ、カルナバワックス、ビスアミドワックス（ステアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸エチレンビスアミドなど）などが挙げられる。

これらチキソ剤は、単独使用または２種類以上併用することができる。

チキソ剤として、好ましくは、ビスアミドワックスが挙げられる。

チキソ剤の含有割合は、フラックスの総量に対して、例えば、０質量％を超過し、好ましくは、１質量％以上であり、例えば、１３質量％以下、好ましくは、８質量％以下である。

また、フラックスは、必須成分として、コハク酸および／またはグルタル酸（活性剤）と、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリン（添加剤）とを含有している。

コハク酸は、ＨＯＯＣ−（ＣＨ_２）_２−ＣＯＯＨで示されるジカルボン酸であって、公知の方法により得ることができる。なお、コハク酸には、コハク酸誘導体は含まれない。

グルタル酸は、ＨＯＯＣ−（ＣＨ_２）_３−ＣＯＯＨで示されるジカルボン酸であって、公知の方法により得ることができる。なお、グルタル酸には、グルタル酸誘導体は含まれない。

これらコハク酸および／またはグルタル酸は、単独使用または併用することができる。濡れ性の向上、および、ボイドの抑制の観点から、好ましくは、グルタル酸が挙げられる。

コハク酸および／またはグルタル酸の含有割合（併用される場合には、それらの総量）は、フラックスの総量に対して、例えば、０．１質量％以上、好ましくは、１質量％以上であり、例えば、１０質量％以下、好ましくは、５質量％以下である。

２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンにおいて、２つ以上の芳香環を有するイミダゾールは、イミダゾール環とは別途２つ以上の芳香環を含有するイミダゾール誘導体である。また、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンは、１つ以上の芳香環を含有するイミダゾリン誘導体である。

なお、芳香環は、芳香族性を有する環、すなわち、（４ｎ＋２）π電子（ｎは自然数）を有する環を意味し、ヘテロ原子を含有しない芳香族炭化水素、および、ヘテロ原子を含有する複素芳香環の両方を含む。

このような芳香環として、具体的には、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、インデン環、アズレン環、フルオレン環、アントラセン環、フェナントレン環などの、炭素数６〜１４の単環または多環芳香族炭化水素、例えば、ピリジン環、ピロール環、フラン環などの複素芳香環などが挙げられる。

これら芳香環は、単独使用または２種類以上併用することができる。

２つ以上の芳香環を有するイミダゾールとして、具体的には、例えば、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、２，４−ジフェニルイミダゾール、４，５−ジフェニルイミダゾールなどの２つの芳香環を有するイミダゾール、例えば、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、１−トリフェニルメチルイミダゾールなどの３つの芳香環を有するイミダゾールなどが挙げられる。これらは、単独使用または２種類以上併用することができる。

２つの芳香環を有するイミダゾールとして、濡れ性の向上、および、ボイドの抑制の観点から、好ましくは、２つの芳香環を有するイミダゾールが挙げられ、より好ましくは、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾールが挙げられる。

１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンとして、具体的には、例えば、１−ベンジル−２−メチルイミダゾリン、２−フェニル−４−メチルイミダゾリン、２−フェニルイミダゾリンなどの１つの芳香環を有するイミダゾリン、例えば、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾリン、２，４−ジフェニルイミダゾリン、４，５−ジフェニルイミダゾリンなどの２つの芳香環を有するイミダゾリン、例えば、２，４，５−トリフェニルイミダゾリン、１−トリフェニルメチルイミダゾリンなどの３つの芳香環を有するイミダゾリンなどが挙げられる。これらは、単独使用または２種類以上併用することができる。

１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンとして、濡れ性の向上、および、ボイドの抑制の観点から、好ましくは、１つの芳香環を有するイミダゾリンが挙げられ、より好ましくは、２−フェニルイミダゾリンが挙げられる。

また、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンとして、濡れ性の向上、および、ボイドの抑制の観点から、好ましくは、それらの併用が挙げられ、さらに好ましくは、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾールと２−フェニルイミダゾリンとの併用が挙げられる。

また、好ましくは、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンの単独使用も挙げられ、より好ましくは、２−フェニルイミダゾリンも挙げられる。

２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンの含有割合（併用される場合には、それらの総量）は、フラックスの総量に対して、例えば、０．１質量％以上、好ましくは、０．３質量％以上であり、例えば、１０質量％以下、好ましくは、５質量％以下、より好ましくは、３質量％以下である。

また、コハク酸および／またはグルタル酸と、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンとの質量割合は、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリン（併用される場合には、それらの総量）１００質量部に対して、コハク酸および／またはグルタル酸（併用される場合には、それらの総量）が、例えば、５０質量部以上、好ましくは、１２０質量部以上であり、例えば、５００質量部以下、好ましくは、２００質量部以下である。

フラックスが、コハク酸および／またはグルタル酸と、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンとを含有していれば、上記の所定量のビスマスおよびアンチモンを含有するスズ−銀−銅系はんだ合金が用いられる場合にも、優れた濡れ性を得ることができ、また、ボイド（空隙）を抑制することができる。

また、フラックスは、必要により、上記のコハク酸およびグルタル酸以外の活性剤（以下、その他の活性剤とする。）を含有することができる。

その他の活性剤としては、例えば、アミン類（ジフェニルグアニジン、ナフチルアミン、ジフェニルアミン、トリエタノールアミン、モノエタノールアミンなど）、アミン塩類（エチレンジアミンなどのポリアミンの有機酸塩や無機酸（塩酸、硫酸などの鉱酸）塩、例えば、シクロヘキシルアミン、エチルアミン、ジエチルアミンなどのアミンの有機酸塩や無機酸（塩酸、硫酸などの鉱酸）塩など）、コハク酸およびグルタル酸を除く有機酸類（アジピン酸、セバシン酸、マレイン酸などのジカルボン酸や、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸などの脂肪酸や、乳酸、ジメチロールプロピオン酸、リンゴ酸などのヒドロキシカルボン酸や、安息香酸、フタル酸、トリメリット酸など）、アミノ酸類（グリシン、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、バリンなど）、エチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、ジフェニルグアニジン、エチレンジアミンおよびアニリンのハロゲン化水素酸塩（アニリン臭化水素酸塩など）などが挙げられる。

これらその他の活性剤は、単独使用または２種類以上併用することができる。

その他の活性剤が含有される場合、その含有割合は、コハク酸およびグルタル酸と、その他の活性剤との総量が、フラックスの総量に対して、例えば、０．１質量％以上、好ましくは、５質量％以上であり、例えば、５０質量％以下、好ましくは、２５質量％以下である。

また、ソルダペーストは、必要に応じて、公知の添加剤を含有することができる。

添加剤としては、例えば、酸化防止剤、キレート剤、防錆剤などが挙げられる。

これら添加剤は、単独使用または２種類以上併用することができる。

添加剤の含有割合は、特に制限されず、本発明の効果を阻害しない範囲で、目的および用途に応じて、適宜設定される。

また、添加剤の添加のタイミングは、特に制限されず、例えば、はんだ合金の金属粉末に予め添加されていてもよく、また、フラックスに予め添加されていてもよく、また、はんだ合金とフラックスとの混合時に、同時に添加されてもよく、さらに、はんだ合金とフラックスとの混合物に添加されていてもよい。

また、フラックスは、必要により、有機溶剤を含有することができる。

有機溶剤としては、例えば、アルコール系溶剤（エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチルセロソルブ、ブチルカルビトール、ヘキシルカルビトールなど）、エステル系溶剤（酢酸エチル、酢酸ブチルなど）、炭化水素系溶剤（トルエン、テレピン油など）などが挙げられる。

これら有機溶剤は、単独使用または２種類以上併用することができる。

有機溶剤として、好ましくは、イソプロピルアルコール、ブチルカルビトール、ヘキシルカルビトールが挙げられ、より好ましくは、ブチルカルビトール、ヘキシルカルビトールが挙げられ、さらに好ましくは、ヘキシルカルビトールが挙げられる。

有機溶剤の含有割合は、フラックスの総量に対して、例えば、０質量％を超過し、好ましくは、１０質量％以上であり、例えば、３５質量％以下、好ましくは、３０質量％以下である。

そして、上記した各成分を上記割合で混合することにより、フラックスが得られる。

このようなフラックスによれば、後述するソルダペーストを、簡易に得ることができる。

ソルダペーストは、上記したはんだ合金からなる粉末と、上記したフラックスとを混合することにより得ることができる。

はんだ合金とフラックスとの配合割合は、はんだ合金とフラックスとの総量１００質量部に対して、はんだ合金が、例えば、７０質量部以上であり、例えば、９５質量部以下、好ましくは、９０質量部以下である。また、フラックスが、例えば、５質量部以上、好ましくは、１０質量部以上であり、例えば、３０質量部以下である。

また、混合方法は、特に制限されず、公知の方法が採用される。

そして、このようにして得られるソルダペーストは、上記の所定量のビスマスおよびアンチモンを含有するスズ−銀−銅系はんだ合金と、フラックスとを含有しており、また、そのフラックスが、コハク酸および／またはグルタル酸と、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンとを含有するため、優れた濡れ性を得ることができ、また、ボイド（空隙）を抑制することができる。

また、本発明は、上記のソルダペーストによってはんだ付されているはんだ付部を備える電子回路基板を含んでいる。

すなわち、上記のソルダペーストは、例えば、電気・電子機器などのプリント基板の電極と、電子部品とのはんだ付（金属接合）において、好適に用いられる。

換言すると、電子回路基板は、電極を有するプリント基板と、電子部品と、電極および電子部品を金属接合するはんだ付部とを備え、はんだ付部が上記のソルダペーストをリフローすることにより形成されている。

電子部品としては、特に制限されず、例えば、チップ部品（ＩＣチップなど）、抵抗器、ダイオード、コンデンサ、トランジスタなどの公知の電子部品が挙げられる。

また、はんだ付けにおいて、ソルダペーストは、例えば、ディスペンサー、スクリーン印刷などによって基板上に塗布され、その後、１５０〜２００℃程度でプリヒートされ、その後、最高温度２２０〜２５０℃程度でリフローされる。

なお、塗布およびリフローにおける雰囲気条件は、大気雰囲気であってもよおく、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性雰囲気であってもよい。

そして、これにより、上記のソルダペーストによってはんだ付されているはんだ付部を備える電子回路基板が得られる。

このような電子回路基板は、はんだ付において、上記のソルダペーストが用いられるので、濡れ性よくはんだ付され、また、ボイド（空隙）が抑制される。

次に、本発明を、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。なお、「部」および「％」は、特に言及がない限り、質量基準である。また、以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。

実施例１〜３８、比較例１〜４７および参考例１〜３６
・はんだ合金の調製
表１〜９に記載の各金属の粉末を、表１〜９に記載の配合割合でそれぞれ混合し、得られた金属混合物を溶解炉にて溶解および均一化させて、はんだ合金を調製した。

また、各実施例および各比較例の配合処方におけるスズ（Ｓｎ）の配合割合は、表１〜９に記載のスズ（Ｓｎ）以外の各金属（銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ））の配合割合（質量％）の合計を、はんだ合金の総量から差し引いた残部である。

なお、各実施例および各比較例では、ビスマスの含有量、および、アンチモンの含有量を、ともに２．５質量％以上とし、各参考例では、ビスマスの含有量、および、アンチモンの含有量の少なくともいずれか一方を、２．５質量％未満とした。

・フラックスの調製
ベース樹脂としてのアクリル樹脂およびアクリル化ロジンと、表１〜９に示す活性剤と、表１〜９に示す添加剤と、チキソ剤としてのビスアミドワックスと、有機溶剤としてのヘキシルカルビトールとを、表１〜９に記載の配合割合でそれぞれ混合し、フラックスを得た。

・ソルダペーストの調製
得られたはんだ合金を、粒径が２５〜３８μｍとなるように粉末化し、得られたはんだ合金の粉末９０質量部と、上記で得られたフラックス１０質量部とを混合して、ソルダペーストを得た。

・電子回路基板の製造
各実施例および各比較例において得られたソルダペーストを、チップ部品搭載用プリン
ト基板に印刷して、リフロー法によりチップ部品とパッケージ（ＱＦＰ：Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）部品を実装した。ソルダペーストの印刷膜厚は、厚さ１５０μｍのメタルマスクを用いて調整した。ソルダペーストの印刷後、２０１２サイズ（２.０ｍｍ×１．２ｍｍ）のチップ部品と８５℃、８５％ＲＨで２４時間劣化させた０．５ｍｍピッチＱＦＰを上記プリント基板の所定位置に搭載して、リフロー炉で加熱し、チップ部品を実装した。リフロー条件は、プリヒートを１７０〜１９０℃、ピーク温度を２４５℃、２２０℃以上である時間を４５秒間、ピーク温度から２００℃までの降温時の冷却速度を３〜８℃／秒に設定した。

＜評価＞
（１）ボイド評価
各実施例および各比較例において得られたプリント基板を冷却した後、プリント基板上の２０１２サイズのチップ部分をＸ線写真で観察して、はんだが形成されている領域に占めるボイドの総面積の割合（ボイドの面積率）を測定した。ボイドの発生状況はプリント基板中２０箇所のランドにおけるボイドの面積率の平均値を求めて、下記の基準より評価した。その結果を、表１〜９に示す。
Ａ＋：ボイドの面積率の平均値が３％以下である。
Ａ：ボイドの面積率の平均値が３％を超過し、５％以下である。
Ｂ：ボイドの面積率の平均値が５％を超過し、７％以下である。
Ｃ：ボイドの面積率の平均値が７％を超過である。

（２）濡れ性
各実施例および各比較例において得られたプリント基板において、ＱＦＰランド端面にはんだが濡れ上がる高さを観察し、濡れ性を評価した。

具体的には、ランドへの濡れ上がり高さにより、下記の基準で５段階評価（１００％までぬれ上がっている場合：５点、１００未満〜７５％：４点、７５％未満〜５０％：３点、５０％未満〜２５％：２点、２５％未満：１点）した。

そして、ＱＦＰ部品の全てのピン（１４４ピン）の平均値および最低値により、下記の基準でランク付けした。その結果を、表１〜９に示す。

Ａ＋：平均値が４．５点以上かつ全て４点以上である。

Ａ：平均値が４．０点以上かつ全て３点以上である。

Ｂ：平均値が３．５点以上かつ全て３点以上である。

Ｃ：平均値が３．５点未満または２点のピンがある。

＜考察＞
表１〜３に実施例として示されるように、フラックスが、コハク酸および／またはグルタル酸と、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンとを含有していれば、上記の所定量のビスマスおよびアンチモンを含有するスズ−銀−銅系はんだ合金が用いられる場合にも、優れた濡れ性を得ることができ、また、ボイド（空隙）を抑制することができることが確認された。

一方、表４〜６に比較例として示されるように、所定量のビスマスおよびアンチモンを含有するスズ−銀−銅系はんだ合金が用いられる場合において、フラックスが、コハク酸および／またはグルタル酸と、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンとを含有していなければ、得られるソルダペーストの濡れ性が十分ではなく、はんだ付性に劣ることが確認された。

また、上記の評価試験により、上記効果は、所定量のビスマスおよびアンチモンを含有するスズ−銀−銅系はんだ合金が用いられる場合に特異的に発現することが、確認された。

具体的には、表７〜９に参考例として示されるように、スズ−銀−銅系はんだ合金においてビスマスおよびアンチモンの少なくともいずれかが上記の所定量未満である場合には、フラックスが、コハク酸および／またはグルタル酸と、２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンとを含有しているか否かに関わらず、濡れ性に優れ、また、ボイド（空隙）が抑制されていた。

Claims (6)

1. スズ−銀−銅系はんだ合金からなるはんだ粉末と、フラックスとを含有するソルダペーストであって、
   前記スズ−銀−銅系はんだ合金は、
   ビスマスおよびアンチモンを含有し、
   前記スズ−銀−銅系はんだ合金の総量に対して、
   前記ビスマスの含有量が、２．５質量％以上であり、
   前記アンチモンの含有量が、２．５質量％以上であり、
   前記フラックスは、
   コハク酸および／またはグルタル酸と、
   ２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンと
   を含有することを特徴とする、ソルダペースト。
2. 前記スズ−銀−銅系はんだ合金が、
   本質的に、スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、ニッケルおよびコバルトからなるはんだ合金であって、
   前記スズ−銀−銅系はんだ合金の総量に対して、
   前記銀の含有量が、２．８質量％以上４質量％以下であり、
   前記銅の含有量が、０．４質量％以上０．８質量％以下であり、
   前記ビスマスの含有量が、２．５質量％以上５．５質量％以下であり、
   前記アンチモンの含有量が、２．５質量％以上７質量％以下であり、
   前記ニッケルの含有量が、０．０１質量％以上０．２質量％以下であり、
   前記コバルトの含有量が、０．００１質量％以上０．１質量％以下である、請求項１に記載のソルダペースト。
3. ２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンを含有する、請求項１または２に記載のソルダペースト。
4. ２−フェニルイミダゾリンを含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のソルダペースト。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のソルダペーストに用いられ、
   コハク酸および／またはグルタル酸と、
   ２つ以上の芳香環を有するイミダゾール、および／または、１つ以上の芳香環を有するイミダゾリンと
   を含有することを特徴とする、フラックス。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のソルダペーストのはんだ付によるはんだ付け部を備えることを特徴とする、電子回路基板。