JP2021041463A - フラックス及びソルダペースト - Google Patents

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JP2021041463A JP2020196787A JP2020196787A JP2021041463A JP 2021041463 A JP2021041463 A JP 2021041463A JP 2020196787 A JP2020196787 A JP 2020196787A JP 2020196787 A JP2020196787 A JP 2020196787A JP 2021041463 A JP2021041463 A JP 2021041463A
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和哉 北澤
Kazuya Kitazawa
和哉 北澤
裕 橋本
Yutaka Hashimoto
裕 橋本
竜一 津田
Ryuichi Tsuda
竜一 津田
正人 白鳥
Masato Shiratori
正人 白鳥
善範 ▲高▼木
善範 ▲高▼木
Yoshinori Takagi
浩由 川▲崎▼
Hiroyoshi Kawasaki
浩由 川▲崎▼
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Abstract

【課題】増粘抑制効果を向上可能なフラックス及びソルダペーストを提供する。【解決手段】本発明のソルダペーストは、金属不活性化剤を含有するフラックスであって、金属不活性化剤がヒドラジド系窒素化合物を含有する。ヒドラジド系窒素化合物の含有量は、フラックス全体に対して0超〜10%であり、フラックスは、ロジン系樹脂及びアクリル系樹脂からなる群より選択される1種以上の樹脂を含有する。【選択図】なし

Description

本発明は、フラックス及びソルダペーストに関する。
電子機器の基板への電子部品の接合及び組立ては、コスト面及び信頼性の観点から、ソ
ルダペーストを用いたはんだ付けにより行われることが多い。
ソルダペーストを電子機器の基板へ塗布する方法としては、例えば、メタルマスクを用
いたスクリーン印刷を用いる方法がある。この場合、ソルダペーストの印刷性を確保する
ために、ソルダペーストの粘度を適度に調整する必要がある。しかし、ソルダペーストは
、保存安定性に劣り、その結果、ソルダペーストの粘度が経時的に上昇することがある。
特許文献1には、ロジン樹脂と、アクリル樹脂と、活性剤と、チクソ剤と、酸化防止剤
と、溶剤とを含み、酸化防止剤として、フェノール系酸化防止剤、トリアゾール系酸化防
止剤及びリン系酸化防止剤の少なくとも一方を含むフラックス組成物と、はんだ合金粉末
とを含むソルダペースト組成物が開示されている。この文献には、上記ソルダペースト組
成物が、寒暖の差が激しく、冷熱衝撃の大きい環境下に置かれる電子回路基板に用いられ
た場合であっても、フラックス残渣の熱劣化を抑制することにより、亀裂発生及びその進
展の抑制効果を奏し、更に良好な溶融性、濡れ性等の性能を発揮できることが開示されて
いる。
特許文献2には、Sn基鉛フリーはんだの粉末をロジン系フラックスと混和してなるソ
ルダペーストであって、ロジン系フラックスが、サリチルアミド及びその誘導体から選ば
れた少なくとも1種のサリチルアミド化合物を0.01〜10質量%含有するソルダペー
ストが開示されている。この文献には、サリチルアミド化合物がはんだ粉末の表面に優先
的に吸着されることにより、はんだ粉末とフラックス成分、特に有機アミンハロゲン化水
素酸塩や有機酸といった活性剤との反応を防止でき、このような反応に起因するソルダペ
ーストの粘度変化が防止されることが開示されている。
特開2017−100181号公報 WO2002/043916号公報
しかしながら、特許文献1には、経時的な粘度上昇を抑制するという課題は認識されて
いない。一方、特許文献2については、特許文献2に記載のソルダペーストの粘度変化の
抑制を更に向上させることが求められている。
したがって、本発明は、増粘抑制効果を向上可能なフラックス及びソルダペーストを提
供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意研究した結果、金属不活性化剤を含有する
フラックスであって、金属不活性化剤がヒドラジド系窒素化合物を含有することにより、
上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のフラックスは、金属不活性化剤を含有するフラックスであって、金
属不活性化剤がヒドラジド系窒素化合物を含有する。
本発明のソルダペーストは、はんだ材料と、本発明のフラックスとからなる。
本発明によれば、増粘抑制効果を向上可能なフラックス及びソルダペーストを提供可能
である。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について説明す
る。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々
な変形が可能である。
本明細書において、「増粘抑制効果」とは、ソルダペーストを調製した際に、調製した
ソルダペーストの経時的な粘度上昇を抑制できる効果をいう。
なお、本明細書において、各元素の含有量は、例えば、JIS Z 3910 に準拠
にしてICP−AESで分析することにより測定することができる。
[フラックス]
本実施形態のフラックスは、金属不活性化剤を含有する。金属不活性化剤は、ヒドラジ
ド系窒素化合物を含有する。金属不活性化剤がヒドラジド系窒素化合物を含有することに
より、フラックスは、増粘抑制効果を向上できる。このため、フラックスは、例えば、は
んだ付け用フラックスとして好適に用いられる。
(金属不活性化剤)
金属不活性化剤は、ヒドラジド系窒素化合物を含有する。ヒドラジド系窒素化合物とし
ては、ヒドラジド骨格を有する窒素化合物であればよく、ドデカン二酸ビス[N2−(2
ヒドロキシベンゾイル)ヒドラジド]、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−tert−
ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、デカンジカルボン酸ジサ
リチロイルヒドラジド、N−サリチリデン−N’−サリチルヒドラジド、m−ニトロベン
ズヒドラジド、3−アミノフタルヒドラジド、フタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ヒドラ
ジド、オキザロビス(2−ヒドロキシ−5−オクチルベンジリデンヒドラジド)、N’−
ベンゾイルピロリドンカルボン酸ヒドラジド、N,N’−ビス(3−(3,5−ジ−te
rt−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル)ヒドラジン等が挙げられる。こ
れらのヒドラジド系窒素化合物は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられ
る。これらの中でも、増粘抑制効果に優れる観点から、ドデカン二酸ビス[N2−(2ヒ
ドロキシベンゾイル)ヒドラジド]であることがより好ましい。
ヒドラジド系窒素化合物の含有量は、フラックス全体に対して、0を超え、10質量%
以下であることが好ましい。含有量は、0.01質量%以上であることがより好ましく、
0.05質量%以上であることが更に好ましく、0.10質量%以上であることが特に好
ましく、含有量は、7.5質量%以下であることがより好ましく、5.0質量%以下であ
ることが更に好ましく、1.0質量%以下であることが特に好ましい。上記含有量が、0
.01質量%以上であることにより、フラックスは、増粘抑制効果及びチキソ比の変動抑
制効果に優れる。このため、フラックスを含有するソルダペーストを用いて印刷する際、
スクリーン又はフィルムの開口部への充填性に優れ、上記開口部が微小開口であっても充
填可能である。一方、上記含有量が、10質量%以下であることにより、フラックスは、
増粘抑制効果及びはんだ付けにおける温度サイクル試験時のCuとの反応抑制効果に優れ
る。
金属不活性化剤は、ヒドラジド系窒素化合物以外のその他の化合物を含有してもよい。
その他の化合物としては、アミド系窒素化合物、トリアゾール系窒素化合物、メラミン系
窒素化合物、ヒンダートフェノール系化合物等が挙げられる。
アミド系窒素化合物としては、アミド骨格を有する窒素化合物であればよく、N,N’
−ビス{2−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピ
オニルオキシル]エチル}オキサミド等が挙げられる。
トリアゾール系窒素化合物としては、トリアゾール骨格を有する窒素化合物であればよ
く、N−(2H−1,2,4−トリアゾール−5−イル)サリチルアミド、3−アミノ−
1,2,4−トリアゾール、3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾー
ル等が挙げられる。
メラミン系窒素化合物としては、メラミン骨格を有する窒素化合物であればよく、メラ
ミン、メラミン誘導体等が挙げられる。
ヒンダートフェノール系化合物としては、ヒンダートフェノール骨格を有する化合物で
あればよく、ビス[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル
)プロピオン酸][エチレンビス(オキシエチレン)]、N,N’−ヘキサ
メチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパ
ンアミド]、1,6−ヘキサンジオールビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4
−ヒドロキシフェニル)プロピオナート]、2,2’−メチレンビス[6−
(1−メチルシクロヘキシル)−p−クレゾール]、2,2’−メチレンビス(6−
tert−ブチル−p−クレゾール)、2,2’−メチレンビス(6−tert−ブ
チル−4−エチルフェノール)、トリエチレングリコール−ビス〔3−(3−tert−
ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、1,6−ヘキサンジ
オール−ビス−〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロ
ピオネート〕、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−
ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、ペンタエリスリチル−テトラキス
〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、
2,2−チオ−ジエチレンビス〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ
フェニル)プロピオネート〕、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4
−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−
t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド)、3,5−ジ−tert−ブチル−
4−ヒドロキシベンジルフォスフォネート−ジエチルエステル、1,3,5−トリメチル
−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベン
ゼン等が挙げられる。
金属不活性化剤中のヒドラジド系窒素化合物の含有量は、例えば、80質量%以上であ
ってもよく、85質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好
ましく、95質量%以上であることが更に好ましく、100質量%であることが特に好ま
しい。
フラックスは、樹脂を含有してもよい。樹脂としては、例えば、ロジン系樹脂、(メタ
)アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノキシ樹脂、ビニルエー
テル系樹脂、テルペン樹脂、変性テルペン樹脂(例えば、芳香族変性テルペン樹脂、水添
テルペン樹脂、水添芳香族変性テルペン樹脂等)、テルペンフェノール樹脂、変性テルペ
ンフェノール樹脂(例えば、水添テルペンフェノール樹脂等)、スチレン樹脂、変性スチ
レン樹脂(例えば、スチレンアクリル樹脂、スチレンマレイン樹脂等)、キシレン樹脂、
変性キシレン樹脂(例えば、フェノール変性キシレン樹脂、アルキルフェノール変性キシ
レン樹脂、フェノール変性レゾール型キシレン樹脂、ポリオール変性キシレン樹脂、ポリ
オキシエチレン付加キシレン樹脂等)等が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独で、
又は2種以上を組み合わせて用いられる。これらの中でも、樹脂は、ロジン系樹脂及び(
メタ)アクリル系樹脂からなる群より選択される1種以上であることが好ましい。なお、
ここでいう「(メタ)アクリル系樹脂」とは、メタクリル系樹脂及びアクリル系樹脂を包
含する概念をいう。
ロジン系樹脂としては、例えば、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン等の原料
ロジン、原料ロジンから得られる誘導体が挙げられる。誘導体としては、例えば、精製ロ
ジン、水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン及びα,β不飽和カルボン酸変性物(アク
リル化ロジン、マレイン化ロジン、フマル化ロジン等)、並びに重合ロジンの精製物、水
素化物及び不均化物、並びにα,β不飽和カルボン酸変性物の精製物、水素化物、不均化
物等が挙げられる。これらのロジン系樹脂は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせ
て用いられる。
ロジン系樹脂の含有量は、フラックス全体に対して、例えば、30〜60質量%であっ
てもよい。
(メタ)アクリル系樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル系モノマーの単独重合体
、2種類以上のアクリル系モノマーの共重合体が挙げられる。(メタ)アクリル系モノマ
ーとしては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸、(メタ)アク
リル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリ
ル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)ア
クリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)
アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル
、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル等が挙げられる。これら
の(メタ)アクリル系樹脂は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられる。
樹脂は、(メタ)アクリル系樹脂を含有することにより、温度サイクル信頼性を向上で
きる。高温と低温の繰り返しのサーマルストレスを実装部又は接合部に与えた際に、ロジ
ンのような結晶性の高い材料は割れて、その亀裂から吸湿する虞がある。これに対し、樹
脂に軟らかい(メタ)アクリル系樹脂を含めることにより、上記亀裂を抑制し、その結果
、温度サイクル信頼性を向上できる。(メタ)アクリル系樹脂の含有量は、フラックス全
体に対して、例えば、0〜40質量%であり、温度サイクル信頼性に優れる観点から、2
0〜30質量%であることが好ましい。(メタ)アクリル系樹脂の含有量は、樹脂全体に
対して、例えば、0〜80質量%であり、温度サイクル信頼性に優れる観点から、30〜
80質量%であることが好ましい。
樹脂の含有量は、フラックス全体に対して、30〜60質量%であることが好ましく、
35〜55質量%であることがより好ましく、40〜50質量%であることが更に好まし
い。
フラックスは、はんだ付け性を向上させるために有機酸系活性剤(有機酸)を含有して
もよい。有機酸としては、アジピン酸、アゼライン酸、エイコサン二酸、クエン酸、グリ
コール酸、コハク酸、サリチル酸、ジグリコール酸、ジピコリン酸、ジブチルアニリンジ
グリコール酸、スベリン酸、セバシン酸、チオグリコール酸、テレフタル酸、ドデカン二
酸、パラヒドロキシフェニル酢酸、ピコリン酸、フェニルコハク酸、フタル酸、フマル酸
、マレイン酸、マロン酸、ラウリン酸、安息香酸、酒石酸、イソシアヌル酸トリス(2−
カルボキシエチル)、グリシン、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、2,2−ビス(ヒ
ドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸、2,3−ジ
ヒドロキシ安息香酸、2,4−ジエチルグルタル酸、2−キノリンカルボン酸、3−ヒド
ロキシ安息香酸、リンゴ酸、p−アニス酸、ステアリン酸、12−ヒドロキシステアリン
酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸、トリマー酸、
水添トリマー酸等が挙げられる。
有機酸の含有量は、フラックス全体に対して、例えば、0〜10質量%であってもよい
フラックスは、はんだ付け性を向上させるためにアミン系活性剤(アミン)を含有して
もよい。アミンとしては、例えば、アミン脂肪族アミン、芳香族アミン、アミノアルコー
ル、イミダゾール、ベンゾトリアゾール、アミノ酸、グアニジン、ヒドラジド等が挙げら
れる。脂肪族アミンとしては、例えば、ジメチルアミン、エチルアミン、1−アミノプロ
パン、イソプロピルアミン、トリメチルアミン、アリルアミン、n−ブチルアミン、ジエ
チルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、N,N−ジメチルエチル
アミン、イソブチルアミン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。芳香族アミンとして
は、例えば、アニリン、N−メチルアニリン、ジフェニルアミン、N−イソプロピルアニ
リン、p−イソプロピルアニリン等が挙げられる。アミノアルコールとしては、例えば、
2−アミノエタノール、2−(エチルアミノ)エタノール、ジエタノールアミン、ジイソプ
ロパノールアミン、トリエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン、トリイソプ
ロパノールアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N−シクロヘキシルアミン、
N,N,N',N'−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、N,N,N
',N'',N''−ペンタキス(2−ヒドロキシプロピル)ジエチレントリアミン等が挙げら
れる。イミダゾールとしては、例えば、2−メチルイミダゾール、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、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−
4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダ
ゾール、1−ベンジル−2−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、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシル
イミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエ
チル−2−フェニルイミダゾール、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、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、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,
4−ジアミノ−6−[2'―ウンデシルイミダゾリル−(1')]―エチル−s−トリアジン
、2,4−ジアミノ−6−[2'―エチル−4'―メチルイミダゾリル−(1')]―エチル
−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2'―メチルイミダゾリル−(1')]―エチ
ル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付
加物、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メ
チル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2,3−ジヒドロ−1H−ピロロ[1,2−
a]ベンズイミダゾール、1−ドデシル−2−メチル−3−ベンジルイミダゾリウムクロ
ライド、2−メチルイミダゾリン、2−フェニルイミダゾリン、2,4−ジアミノ−6−
ビニル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−ビニル−s−トリアジンイソシアヌル
酸付加物、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−s−トリアジン、エポ
キシ―イミダゾールアダクト、2−メチルベンゾイミダゾール、2−オクチルベンゾイミ
ダゾール、2−ペンチルベンゾイミダゾール、2−(1−エチルペンチル)ベンゾイミダゾ
ール、2−ノニルベンゾイミダゾール、2−(4−チアゾリル)ベンゾイミダゾール、ベン
ゾイミダゾール等が挙げられる。ベンゾトリアゾールとしては、例えば、2−(2'―ヒド
ロキシ−5'―メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'―ヒドロキシ−3'―te
rt−ブチル−5'―メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2'―ヒド
ロキシ−3',5'―ジ−tert−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'―ヒ
ドロキシ−5'−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2’―メチレ
ンビス[6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−tert−オクチルフェノー
ル]、6−(2−ベンゾトリアゾリル)−4−tert−オクチル−6'−tert−ブチ
ル−4'−メチル−2,2'−メチレンビスフェノール、1,2,3−ベンゾトリアゾール
、1−[N,N−ビス(2−エチルヘキシル)アミノメチル]ベンゾトリアゾール、カルボキ
シベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(2−エチルヘキシル)アミノメチル]メチル
ベンゾトリアゾール、2,2’―[[(メチル−1H−ベンゾトリアゾール−1−イル)
メチル]イミノ]ビスエタノール、1,2,3−ベンゾトリアゾールナトリウム塩水溶液
、1−(1',2'―ジカルボキシエチル)ベンゾトリアゾール、1−(2,3−ジカルボ
キシプロピル)ベンゾトリアゾール、1−[(2−エチルヘキシルアミノ)メチル]ベン
ゾトリアゾール、2,6−ビス[(1H−ベンゾトリアゾール−1−イル)メチル]−4
−メチルフェノール、5−メチルベンゾトリアゾール等が挙げられる。アミノ酸としては
、アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン塩酸塩、グルタミ
ン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン一塩酸塩、
メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロ
シン、バリン、β-アラニン、γ-アミノ酪酸、δ-アミノ吉草酸、ε-アミノヘキサン酸、
ε-カプロラクタム、7−アミノヘプタン酸等が挙げられる。グアニジンとしては、例え
ば、ジシアンジアミド、1,3−ジフェニルグアニジン、1,3−ジ−o−トリルグアニ
ジン等が挙げられる。
アミンの含有量は、フラックス全体に対して、例えば、0〜20質量%であってもよい
フラックスは、はんだ付け性を向上させるために、共有結合性ハロゲン活性剤(共有結
合性ハロゲン)を含有してもよい。共有結合性ハロゲンとしては、例えば、トランス−2
,3−ジブロモ−2−ブテン−1,4−ジオール、2,3−ジブロモ−1,4−ブタンジ
オール、2,3−ジブロモ−1−プロパノール、2,3−ジクロロ−1−プロパノール、
1,1,2,2−テトラブロモエタン、2,2,2−トリブロモエタノール、ペンタブロ
モエタン、四臭化炭素、2,2−ビス(ブロモメチル)−1,3−プロパンジオール、me
so−2,3−ジブロモこはく酸、クロロアルカン、塩素化脂肪酸エステル、臭化n−ヘ
キサデシルトリメチルアンモニウム、トリアリルイソシアヌレート6臭化物、2,2−ビ
ス[3,5−ジブロモ−4−(2,3−ジブロモプロポキシ)フェニル]プロパン、ビス[3
,5−ジブロモ−4−(2,3−ジブロモプロポキシ)フェニル]スルホン、エチレンビス
ペンタブロモベンゼン、2−クロロメチルオキシラン、ヘット酸、ヘット酸無水物、臭化
ビスフェノールA型エポキシ樹脂等が挙げられる。
共有結合性ハロゲンの含有量は、フラックス全体に対して、例えば、0〜5質量%であ
ってもよい。
フラックスは、はんだ付け性を向上させるためにアミンハロゲン化水素酸塩活性剤(ア
ミンハロゲン化水素酸塩)を含有してもよい。アミンハロゲン化水素酸塩としては、アミ
ンとして例示したアミンのハロゲン化水素酸塩が挙げられる。アミンハロゲン化水素酸塩
としては、例えば、ステアリルアミン塩酸塩、ジエチルアニリン塩酸塩、ジエタノールア
ミン塩酸塩、2−エチルヘキシルアミン臭化水素酸塩、ピリジン臭化水素酸塩、イソプロ
ピルアミン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアミン臭化水素
酸塩、モノエチルアミン臭化水素酸塩、1,3−ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、ジ
メチルアミン臭化水素酸塩、ジメチルアミン塩酸塩、ロジンアミン臭化水素酸塩、2−エ
チルヘキシルアミン塩酸塩、イソプロピルアミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン塩酸塩、
2−ピペコリン臭化水素酸塩、1,3−ジフェニルグアニジン塩酸塩、ジメチルベンジル
アミン塩酸塩、ヒドラジンヒドラート臭化水素酸塩、ジメチルシクロヘキシルアミン塩酸
塩、トリノニルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアニリン臭化水素酸塩、2−ジエチルアミ
ノエタノール臭化水素酸塩、2−ジエチルアミノエタノール塩酸塩、塩化アンモニウム、
ジアリルアミン塩酸塩、ジアリルアミン臭化水素酸塩、モノエチルアミン塩酸塩、モノエ
チルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアミン塩酸塩、トリエチルアミン臭化水素酸塩、トリ
エチルアミン塩酸塩、ヒドラジン一塩酸塩、ヒドラジン二塩酸塩、ヒドラジン一臭化水素
酸塩、ヒドラジン二臭化水素酸塩、ピリジン塩酸塩、アニリン臭化水素酸塩、ブチルアミ
ン塩酸塩、へキシルアミン塩酸塩、n−オクチルアミン塩酸塩、ドデシルアミン塩酸塩、
ジメチルシクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、エチレンジアミン二臭化水素酸塩、ロジン
アミン臭化水素酸塩、2−フェニルイミダゾール臭化水素酸塩、4−ベンジルピリジン臭
化水素酸塩、L−グルタミン酸塩酸塩、N−メチルモルホリン塩酸塩、ベタイン塩酸塩、
2−ピペコリンヨウ化水素酸塩、シクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩、1,3−ジフェ
ニルグアニジンフッ化水素酸塩、ジエチルアミンフッ化水素酸塩、2−エチルヘキシルア
ミンフッ化水素酸塩、シクロヘキシルアミンフッ化水素酸塩、エチルアミンフッ化水素酸
塩、ロジンアミンフッ化水素酸塩、シクロヘキシルアミンテトラフルオロホウ酸塩、ジシ
クロヘキシルアミンテトラフルオロホウ酸塩等が挙げられる。
アミンハロゲン化水素酸塩の含有量は、フラックス全体に対して、例えば、0〜2質量
%であってもよい。
フラックスは、溶剤を含有してもよい。溶剤としては、水、アルコール系溶剤、グリコ
ールエーテル系溶剤、テルピネオール類等が挙げられる。アルコール系溶剤としては、イ
ソプロピルアルコール、1,2−ブタンジオール、イソボルニルシクロヘキサノール、2
,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオ
ール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、2,5−ジメチル−3−ヘキシン
−2,5−ジオール、2,3−ジメチル−2,3−ブタンジオール、1,1,1−トリス
(ヒドロキシメチル)エタン、2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジ
オール、2,2′−オキシビス(メチレン)ビス(2−エチル−1,3−プロパンジオー
ル)、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ト
リヒドロキシヘキサン、ビス[2,2,2−トリス(ヒドロキシメチル)エチル]エーテ
ル、1−エチニル−1−シクロヘキサノール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4
−シクロヘキサンジメタノール、エリトリトール、トレイトール、グアヤコールグリセロ
ールエーテル、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール、2,4,7,9−
テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール等が挙げられる。グリコールエーテル系溶
剤としては、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコ
ールモノフェニルエーテル、2−メチルペンタン−2,4−ジオール、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ジブチルエーテル、トリエチレングリ
コールモノブチルエーテル、ヘキシルジグリコール、テトラエチレングリコールジメチル
エーテル等が挙げられる。
溶剤の含有量は、例えば、フラックス全体に対して、0〜80質量%であってもよく、
20〜60質量%であることが好ましい。
フラックスは、チキソ剤を含有してもよい。チキソ剤としては、例えば、ワックス系チ
キソ剤、アマイド系チキソ剤等が挙げられる。ワックス系チキソ剤としては、例えば、ヒ
マシ硬化油等が挙げられる。アマイド系チキソ剤としては、例えば、ラウリン酸アマイド
、パルミチン酸アマイド、ステアリン酸アマイド、ベヘン酸アマイド、ヒドロキシステア
リン酸アマイド、飽和脂肪酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド、不飽和
脂肪酸アマイド、p−トルエンメタンアマイド、芳香族アマイド、置換アマイド、メチロ
ールステアリン酸アマイド、メチロールアマイド、脂肪酸エステルアマイド等が挙げられ
る。アマイド系チキソ剤は、ビスアマイド系チキソ剤及び/又はポリアマイド系チキソ剤
であってもよく、ビスアマイド系チキソ剤としては、メチレンビスステアリン酸アマイド
、エチレンビスラウリン酸アマイド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アマイド、飽
和脂肪酸ビスアマイド、メチレンビスオレイン酸アマイド、不飽和脂肪酸ビスアマイド、
m−キシリレンビスステアリン酸アマイド、芳香族ビスアマイド等が挙げられ、ポリアマ
イド系チキソ剤としては、飽和脂肪酸ポリアマイド、不飽和脂肪酸ポリアマイド、芳香族
ポリアマイド等が挙げられる。
チキソ剤の含有量は、フラックス全体に対して、例えば、0〜15質量%であってもよ
い。
[ソルダペースト]
本実施形態のソルダペーストは、はんだ材料と、本実施形態のフラックスとからなる。
ソルダペーストは、本実施形態のフラックスを含有することにより、増粘抑制効果を向上
できる。なお、ここでいう「フラックス」とは、ソルダペーストにおけるはんだ材料以外
の成分全体をいう。
(はんだ材料)
はんだ材料は、Sn又はSn系合金を含有することが好ましい。Sn又はSn系合金は
、不可避不純物を含んでもよい。
Snは、例えば、99.9%以上の純度を有するSn(3N材)であってもよく、99
.99%以上の純度を有するSn(4N材)であってもよく、99.999%の純度を有
するSn(5N材)であってもよい。
Sn系合金としては、例えば、Sn−Ag合金、Sn−Cu合金、Sn−Ag−Cu合
金、Sn−Ag−Cu−Ni−Co合金、Sn−In合金、Sn−Bi合金、Sn−Sb
合金、Sn−Pb合金等の組成を有する合金、上記組成を有する合金にAs、Bi、Sb
、Pb、Ag、Cu、In、Ni、Co、Ge、P、Fe、Zn、Al、Ga等を添加し
た合金が挙げられる。Sn系合金中のSnの含有量は、特に限定されず、例えば、40質
量%超とすることができる。
Sn及びSn系合金は、液相線温度(TL)と固相線温度(TS)との差(ΔT=TL
S)を小さくできる観点から、Sn、Sn−Cu合金、又はSn−Ag−Cu合金であ
ることが好ましい。ΔTを小さくすると、例えば、上記はんだ材料を含有するソルダペー
ストを電子機器の基板に塗布し、凝固させても、ソルダペーストは、はんだ材料の組織の
均一性を保つことができる。その結果、ソルダペーストは、サイクル特性等の信頼性に優
れる。Sn−Cu合金は、同様の観点から、0を超え、1.0質量%以下(好ましくは0
.5〜1.0質量%)のCuを含有し、残部がSnであることが好ましい。Sn−Ag−
Cu合金は、同様の観点から、0を超え、3.5質量%以下(好ましくは1.0〜3.5
質量%)のAgを含有し、0を超え、1.0質量%以下(好ましくは0.1〜1.0質量
%)のCuを含有し、残部がSnであることが好ましい。
Agの含有量は、ΔTを小さくすることにより、信頼性に優れる観点から、はんだ材料
全体に対して0.05〜3.5質量%であることが好ましく、0.1〜3質量%であるこ
とがより好ましく、0.5〜3質量%であることが更に好ましい。また、Cuの含有量は
、ΔTを小さくすることにより、信頼性に優れる観点から、はんだ材料全体に対して0.
01〜0.9質量%であることが好ましく、0.05〜0.75質量%であることがより
好ましく、0.1〜0.7質量%であることが更に好ましい。なお、上記のAg及びCu
の含有量の好ましい数値範囲は各々独立したものであって、Ag及びCuの含有量は各々
独立して決定することができる。
Snの含有量は、はんだ材料全体に対して、例えば、40質量%以上であってもよく、
50質量%以上であってもよく、70質量%以上であってもよく、90質量%以上であっ
てもよい。一方、はんだ材料がPbを含有する場合、Pbのはんだ材料全体に対する含有
量が90質量%以上であってもよく、Snのはんだ材料全体に対する含有量が5質量%以
上であってもよく、10質量%以上であってもよい。
はんだ材料は、例えば、20〜300質量ppmのAsを含有してもよい。Asの含有
量が20質量ppm以上であることにより、粘度上昇が抑制され、増粘抑制効果に優れる
。Asの含有量が300質量ppm以下であることにより、濡れ性が劣化することを一層
抑制できる。このため、Asの含有量が20〜300質量ppmであることにより、本実
施形態のソルダペーストは、増粘抑制効果及び信頼性をバランスよく両立できる。同様の
観点から、Asの含有量は、はんだ材料全体に対して、30〜250質量ppmであるこ
とが好ましく、50〜200質量ppmであることがより好ましい。Asは、Sn又はS
n系合金と共に(例えば、金属間化合物や固溶体等)を構成していてもよいし、Sn系合
金とは別に、例えばAs単体や酸化物として、存在していてもよい。
はんだ材料は、50質量ppm(0.0050質量%)〜3.0質量%のBiを含有す
ることが好ましい。Biの含有量が50質量ppm以上であることにより、粘度上昇が抑
制され、増粘抑制効果に優れる。Biの含有量が3.0質量%以下であることにより、液
相線温度(TL)と固相線温度(TS)との差(ΔT=TL−TS)を小さくでき、サイクル
特性等の信頼性に優れる。このため、Biの含有量が50質量ppm〜3.0質量%であ
ることにより、本実施形態のソルダペーストは、増粘抑制効果及び信頼性をバランスよく
両立できる。同様の観点から、Biの含有量は、はんだ材料全体に対して、50質量pp
m(0.0050質量%)〜1.0質量%であることが好ましく、100質量ppm(0
.010質量%)〜1.0質量%であることがより好ましい。
はんだ材料は、20質量ppm(0.0020質量%)〜0.5質量%のSbを含有す
ることが好ましい。Sbの含有量が20質量ppm以上であることにより、粘度上昇が抑
制され、増粘抑制効果に優れる。Sbの含有量が0.5質量%以下であることにより、濡
れ性、及びサイクル特性等の信頼性に優れる。このため、Sbの含有量が20質量ppm
〜0.5質量%であることにより、本実施形態のソルダペーストは、増粘抑制効果及び信
頼性をバランスよく両立できる。同様の観点から、Sbの含有量は、はんだ材料全体に対
して、50質量ppm(0.0050質量%)〜0.3質量%であることが好ましく、1
00質量ppm(0.010質量%)〜0.1質量%であることがより好ましい。
はんだ材料は、20質量ppm(0.0020質量%)〜0.7質量%のPbを含有す
ることが好ましい。Pbの含有量が20質量ppm以上であることにより、粘度上昇が抑
制され、増粘抑制効果に優れる。Pbの含有量が0.7質量%以下であることにより、液
相線温度(TL)と固相線温度(TS)との差(ΔT=TL−TS)を小さくでき、サイクル
特性等の信頼性に優れる。このため、Pbの含有量が20質量ppm〜0.7質量%であ
ることにより、本実施形態のソルダペーストは、増粘抑制効果及び信頼性をバランスよく
両立できる。同様の観点から、Pbの含有量は、はんだ材料全体に対して、50質量pp
m(0.0050質量%)〜0.5質量%であることが好ましく、100質量ppm(0
.010質量%)〜0.3質量%であることがより好ましい。
Biは、Sn又はSn系合金と共に合金(例えば、金属間化合物、固溶体等)の形態で
存在していてもよく、Sn及びSn系合金とは別に存在していてもよい。
本実施形態のはんだ材料の製造方法としては、特に限定されず、例えば、原料金属を溶
融混合することにより製造する方法が挙げられる。
本実施形態において、はんだ材料の形態は、特に限定されず、例えば、ワイヤ状の形態
であってもよく、ボール状の形態(はんだボール)、粉末状の形態(はんだ粉末)等の粒
子状の形態であってもよい。はんだ材料の形態は、流動性に優れる観点から、粒子状の形
態であることが好ましく、粉末状の形態であることがより好ましい。
粒子状のはんだ材料の製造方法としては、例えば、溶融させたはんだ材料を滴下して粒
子を得る滴下法や遠心噴霧する噴霧法、バルクのはんだ材料を粉砕する方法等が挙げられ
る。滴下法や噴霧法において、滴下や噴霧は、粒子状とするために不活性雰囲気や溶媒中
で行うことが好ましい。
また、はんだ材料が粒子状である場合、はんだ材料は、JIS Z 3284−1:2
004における粉末サイズの分類(表2)において記号1〜8に該当するサイズ(粒度分
布)を有していることが好ましく、記号4〜8に該当するサイズ(粒度分布)を有してい
ることがより好ましく、記号5〜8に該当するサイズ(粒度分布)を有していることが更
に好ましい。これにより、微細な部品へのはんだ付けが可能となる。
本実施形態において、粒子状であるはんだ材料のサイズ(粒度分布)は、JIS Z
3284−2:2014の4.2.3に記載されたレーザ回折式粒度分布測定試験に準拠
して行うことができる。
本実施形態において、はんだ材料の含有量と、フラックスの含有量との質量比(はんだ
材料:フラックス)は、例えば、はんだ材料95質量%:フラックス5質量%〜はんだ材
料5質量%:フラックス95質量%であってもよく、好ましくははんだ材料95質量%:
フラックス5質量%〜はんだ材料85質量%:フラックス15質量%であってもよい。
本実施形態において、ソルダペーストは、酸化ジルコニウム粉末をさらに含むことがで
きる。ソルダペースト全体の質量に対する酸化ジルコニウム粉末の含有量は、0.05〜
20.0質量%が好ましく、0.05〜10.0質量%がより好ましく、0.1〜3質量
%が最も好ましい。酸化ジルコニウム粉末の含有量が上記範囲内であれば、フラックスに
含まれる活性剤が酸化ジルコニウム粉末と優先的に反応し、はんだ粉末表面のSnやSn
酸化物との反応が起こりにくくなることで経時変化による粘度上昇を更に抑制する効果が
発揮される。
ソルダペーストに添加する酸化ジルコニウム粉末の粒径の上限に限定はないが、5μm
以下であることが好ましい。粒径が5μm以下であるとペーストの印刷性を維持すること
ができる。また、下限も特に限定されることはないが、0.5μm以上であることが好ま
しい。上記粒径は、酸化ジルコニウム粉末のSEM写真を撮影し、視野内に存在する各粒
子について画像解析により投影円相当径を求めたときの、投影円相当径が0.1μm以上
であるものの投影円相当径の平均値とする。酸化ジルコニウム粒子の形状は特に限定され
ないが、異形状であればフラックスとの接触面積が大きく増粘抑制効果がある。球形であ
ると良好な流動性が得られるためにペーストとしての優れた印刷性が得られる。所望の特
性に応じて適宜形状を選択すればよい。
本実施形態において、ソルダペーストは、本実施形態のはんだ材料(はんだ粉末)とフ
ラックスとを公知の方法により混練することにより製造することができる。
本実施形態のソルダペーストは、例えば、電子機器における微細構造の回路基板に用い
られ、具体的には、メタルマスクを用いた印刷法、ディスペンサを用いた吐出法、又は転
写ピンによる転写法等により、はんだ付け部に塗布し、リフローを行うことができる。
以下、本発明について実施例により具体的に説明するが、本発明は実施例に記載の内容
に限定されるものではない。
(フラックスの調製)
表1及び表2に示す各材料を、表1及び表2に示す組成となるように加熱撹拌した後、
冷却することによりフラックスを調製した。各表中の数値は、フラックスの合計が100
質量%としたときの各材料の含有量(質量%)を表し、「Bal」は、残部を表す。以下
に表中に示す各材料の試薬名及びCAS番号を示す。
・「金属不活性化剤」 試薬名:ドデカン二酸ビス[N2−(2−ヒドロキシベンゾイル
)ヒドラジド]
CAS No.63245−38−5
・試薬名:2−エチル−4−メチルイミダゾール
CAS No.931−36−2
・試薬名:2−ウンデシルイミダゾール
CAS No.16731−68−3
・試薬名:トランス−2,3−ジブロモ−2−ブテン−1,4−ジオール
CAS No.3234−02−4
・試薬名:トリアリルイソシアヌレート6臭化物
CAS No.52434−90−9
・試薬名:ヘキシルジグリコール
CAS No.112−59−4
・試薬名:テトラエチレングリコールジメチルエーテル
CAS No.143−24−8
・試薬名:ヒマシ硬化油
CAS No.8001−78−3
(ソルダペーストの調製)
Sn−3Ag−0.5Cu(各数値は質量%)の組成を有するはんだ粉末(「SAC3
05」)と、各実施例及び比較例のフラックスとを質量比(はんだ粉末:フラックス)が
89:11となるように混練し、ソルダペーストを調製した。はんだ粉末の平均粒子径を
JIS Z3284−1:2004に準じて測定し、測定値からJIS Z3284−1
:2004の粉末サイズ分類の表2に従って分類した。JIS Z3284−1:200
4の表2における粉末サイズの記号は5であった。
各実施例及び比較例のソルダペーストについて(1)増粘抑制評価、(2)チキソ比変
動性評価、(3)温度サイクル試験時のCuとの反応抑制評価を行った。各評価方法を以
下に示し、評価結果を表1及び表2に示す。
(1)増粘抑制評価
得られたソルダペーストを40℃にて2週間保管した後に、下記式で表される増粘増加
率を算出した。
粘度増加率=2週間保管後のペースト粘度/初期のペースト粘度×100
各ペースト粘度は、JIS Z 3284−3の「4.2 粘度特性試験」に記載され
た方法に従って、回転粘度計(PCU−205、株式会社マルコム製)を用い、回転数:
10rpm、測定温度:25℃の条件にて測定した。以下の基準に基づいて増粘抑制効果
の評価を行った。
○:粘度増加率が120%以下であった
×:粘度増加率が120%を超えた
(2)チキソ比変動性評価
得られたソルダペーストを40℃にて2週間保管した後に、下記式で表されるチキソ比
変動率を算出した。
チキソ比変動率=2週間保管後のソルダペーストのチキソ比/初期のペーストのチキソ
比×100
各チキソ比は、回転粘度計(PCU−205、株式会社マルコム製)を用い、測定温度
:25℃の条件にて下記式に従って算出した。
チキソ比=LOG(回転数が3rpmである粘度/回転数が30rpmである粘度)
得られたチキソ比変動率から、以下の基準に基づいてチキソ比変動性評価を行った。
○:チキソ比変動率が120%以下であった
×:チキソ比変動率が120%を超えた
(3)温度サイクル試験時のCuとの反応抑制評価
得られたソルダペーストをCu−OSP基板上に5.0mmの開口径及び0.15mm
tの厚さを有するメタルマスクを用いて印刷した。次に、窒素雰囲気下にて、昇温速度1
.2℃/秒にて25℃から250℃まで昇温しながらリフロー処理を行った。次に、Cu
−OSP基板を30分間125℃、5分間25℃、30分−40℃、5分間25℃を1サ
イクルとして、50サイクル経過した時のCu−OSP基板上のフラックス残渣部分のC
uとの反応性(緑色化)を観察し、以下の基準に基づいてCuとの反応抑制評価を行った

○○:N=10パンプ全てにおいて、残渣部分の緑色化は見られなかった
○:N=10パンプ全てにおいて、緑色化は見られるものの残渣部分全体の緑色化は
みられなかった
×:N=10パンプいずれかにおいて、残渣部分全てが緑色化されているものがあっ
また、各実施例で用いたはんだ材料に、As、Bi、Sb及びPbをそれぞれ所定量添
加することにより、優れたチキソ比変動性を維持しつつ、更に優れた増粘抑制効果が得ら
れた。
Figure 2021041463
Figure 2021041463
本発明のフラックス及びソルダペーストは、増粘抑制効果に優れているため各種用途に
利用できる。

Claims (11)

  1. 金属不活性化剤を含有するフラックスであって、前記金属不活性化剤が、ヒドラジド系
    窒素化合物を含有するフラックス。
  2. 前記ヒドラジド系窒素化合物の含有量が、前記フラックス全体に対して、0を超え、1
    0質量%以下である請求項1記載のフラックス。
  3. 前記ヒドラジド系窒素化合物の含有量が、前記フラックス全体に対して、0.01〜1
    .00質量%である請求項1記載のフラックス。
  4. 前記ヒドラジド系窒素化合物が、ドデカン二酸ビス[N2−(2−ヒドロキシベンゾイ
    ル)ヒドラジド]である請求項1〜3のいずれか1項に記載のフラックス。
  5. 樹脂を含有し、前記樹脂が、ロジン系樹脂及びアクリル系樹脂からなる群より選択され
    る1種以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載のフラックス。
  6. 前記樹脂の含有量が、前記フラックス全体に対して、30〜60質量%である請求項5
    記載のフラックス。
  7. はんだ材料と、請求項1〜6のいずれか1項に記載のフラックスとからなるソルダペー
    スト。
  8. 前記はんだ材料が、Sn又はSn系合金を含有する請求項7記載のソルダペースト。
  9. 前記Sn又はSn系合金が、0を超え、3.5質量%以下のAg及び/又は0を超え、
    1.0質量%以下のCuを含むSn系合金である、請求項8記載のソルダペースト。
  10. 酸化ジルコニウム粉末をさらに含む、請求項7〜9のいずれか1項に記載のソルダペー
    スト。
  11. ソルダペースト全体の質量に対する酸化ジルコニウム粉末の含有量が0.05〜20.
    0質量%である、請求項10記載のソルダペースト。
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