JP2022041335A - フラックスおよびソルダペースト - Google Patents

Abstract

【課題】界面活性剤を必須成分として含むフラックスが使用されるはんだ付けにおいて、はんだ接合部におけるボイドの発生を抑制する。このようなフラックスを用いたソルダペーストを提供する。【解決手段】活性剤としての２－ヒドロキシイソ酪酸を０．１～２０ｗｔ％と、カチオン系界面活性剤を１０～６０ｗｔ％と、ノニオン系界面活性剤を５～６０ｗｔ％と、を含むフラックス。ソルダペーストは、このフラックスと、金属粉とを含む。【選択図】なし

Description

本発明は、はんだ付けに用いられるフラックスおよびこのフラックスを用いたソルダペーストに関する。

一般的に、はんだ付けには、フラックスが用いられる。フラックスは、はんだの表面に存在する金属酸化物、および、はんだ付けの対象物の金属表面に存在する金属酸化物を化学的に除去する。これにより、はんだと対象物の境界において金属元素の移動が可能になり、両者が強固に接合される。

フラックスは、樹脂系フラックス、水溶性フラックスおよび無機フラックスに分類される。樹脂系フラックスは、ロジンや合成樹脂などの樹脂に活性剤を添加したフラックスである。水溶性フラックスは、水や有機溶剤などの溶剤に有機酸系の活性剤を溶かしたフラックスである。有機酸系の活性剤に加えて、ポリエチレングリコール、水溶性ベース剤などが水溶性フラックスに添加されることがある。無機フラックスは、塩酸や塩化亜鉛などの無機系の材料を用いたフラックスである。

ソルダペーストは、はんだ合金の粉末とフラックスとを混合して得られる複合材料である。ソルダペーストを使用したはんだ付けは、例えば次のように行われる。まず、基板の電極等のはんだ付け部にソルダペーストが印刷される。続いて、はんだ付け部に部品が搭載される。そして、リフロー炉と称される加熱炉で基板が加熱される。これにより、はんだ付け部に部品が接合される。以下、部品が接合されたはんだ付け部を「はんだ接合部」とも称す。

特許文献１は、炭素数が２０以下の酸無水物、界面活性剤およびベース樹脂を含む水溶性フラックスを開示する。この従来のフラックスにおいて、酸無水物は、水を吸収することで活性剤として機能する。界面活性剤は、水などの低分子極性分子をフラックス成分と相溶させる目的で添加される。界面活性剤としては、アニオン性、カチオン性、両性およびノニオン性のものが例示されている。特許文献１は、上記の必須成分を含むフラックスが、はんだ付け部におけるボイドの発生を抑制した実施例も開示する。

特開２０１６－１７９４９６号公報

ところで、界面活性剤のフラックスへの添加目的は、典型的には、はんだ付け時のはんだの濡れ性の改善にある。しかしながら、界面活性剤は、それ自体がボイドの原因物質でもある。そのため、界面活性剤を必須成分として含むフラックスが使用されるはんだ付けにおいて、はんだ接合部におけるボイドの発生を抑制する技術の開発は、特許文献１のフラックスの代替品を検討する上でも重要である。

本発明の１つの目的は、界面活性剤を必須成分として含むフラックスが使用されるはんだ付けにおいて、はんだ接合部におけるボイドの発生を抑制することにある。本発明の別の目的は、このようなフラックスを用いたソルダペーストを提供することにある。

本発明者らは、カチオン系およびノニオン系の界面活性剤を含むフラックスに２－ヒドロキシイソ酪酸（以下、「ＨＢＡ」とも称す。）を添加したところ、ＨＢＡを添加していないフラックスに比べてボイドの発生を抑えられる可能性が見いだされた。そこで、本発明者らは更なる検討を行ったところ、これらの成分の含有量がそれぞれ適切な範囲にあると、ボイドの発生が十分に抑えられることを見出し、本発明を完成させた。

第１の発明は、次の特徴を有するフラックスである。
前記フラックスは、
活性剤としての２－ヒドロキシイソ酪酸を０．１～２０ｗｔ％と、
カチオン系界面活性剤を１０～６０ｗｔ％と、
ノニオン系界面活性剤を５～６０ｗｔ％と、
を含む。

第２の発明は、第１の発明において更に次の特徴を有する。
前記２－ヒドロキシイソ酪酸の含有量は１～１０ｗｔ％である。

第３の発明は、第１または２の発明において更に次の特徴を有する。
前記カチオン系界面活性剤は、脂肪族モノアミンまたは脂肪族ジアミンのアルキレンオキサイド付加物である。

第４の発明は、第１～３の発明において更に次の特徴を有する。
前記ノニオン系界面活性剤は、脂肪族一価アルコールまたは芳香族多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物、または、ソルビタン脂肪酸エステルの少なくとも一方である。

第５の発明は、第１～４の発明において更に次の特徴を有する。
前記フラックスは、活性補助剤を更に含む。
前記活性補助剤は、前記２－ヒドロキシイソ酪酸以外の他の有機酸、アミン、有機リン化合物、有機硫黄化合物、有機ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩のうちの少なくとも１種類である。

第６の発明は、第５の発明において更に次の特徴を有する。
前記他の有機酸の含有量は、０～１０ｗｔ％である。

第７の発明は、第５または６の発明において更に次の特徴を有する。
前記アミンの含有量は、０～５ｗｔ％である。

第８の発明は、第５～７の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記有機リン化合物の含有量は、０～３ｗｔ％である。

第９の発明は、第５～８の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記有機硫黄化合物の含有量は、０～３ｗｔ％である。

第１０の発明は、第５～９の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記有機ハロゲン化合物の含有量は、０～５ｗｔ％である。

第１１の発明は、第５～１０の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記アミンハロゲン化水素酸塩の含有量は、０～２ｗｔ％である。

第１２の発明は、第１～１１の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記フラックスは、樹脂組成物を０～５ｗｔ％更に含む。

第１３の発明は、第１～１２の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記フラックスは、溶剤を０～７６ｗｔ％更に含む。

第１４の発明は、次の特徴を有するソルダペーストである。
前記ソルダペーストは、第１～１３の発明の何れか１つのフラックスと、金属粉とを含む。

本発明の実施の形態を以下に詳細に説明する。なお、本願において、「ｗｔ％」とは、「質量％」を意味する。また、フラックスを構成する成分のｗｔ％は、フラックス全体の質量を基準とする。また、「～」を用いて数値範囲が表される場合、その範囲は両端の数値を含むものとする。

１．フラックス
実施の形態に係るフラックスは、活性剤としてのＨＢＡと、カチオン系およびノニオン系の界面活性剤と、を必須成分として含む。以下、これらの成分と各成分の含有量（含有割合）について詳細に説明する。

１－１．ＨＢＡ
ＨＢＡは、メチル基およびヒドロキシ基を有する炭素原子にカルボキシ基が結合される構造を有する有機酸である。ＨＢＡの含有量は、０．１～２０ｗｔ％である。ＨＢＡの含有量が０．１ｗｔ％よりも少ないと、ＨＢＡによる酸化物の還元作用が弱くなり、はんだ付け時のはんだの濡れ性が低下する。ＨＢＡの含有量が２０ｗｔ％よりも多いと、ＨＢＡによってはんだ付けの対象物の金属表面が腐食され易くなる。ＨＢＡの含有量は、１～１０ｗｔ％であることが好ましく、１～５ｗｔ％であることがより好ましい。ＨＢＡの含有量がこの範囲であると、ＨＢＡによる金属表面の腐食を抑えつつ、酸化物を除去することが可能となる。

１－２．カチオン系およびノニオン系界面活性剤
１－２－１．カチオン系界面活性剤
カチオン系界面活性剤としては、有機アミンアルキレンオキサイド（ＡＯ）型のカチオン系界面活性剤と、ポリオキシアルキレンアミン型のカチオン系界面活性剤と、が例示される。

有機アミンＡＯ型の界面活性剤は、脂肪族アミン（脂肪族モノアミンおよびポリアミン（脂肪族ジアミンおよび脂肪族トリアミン））または芳香族アミン（芳香族モノアミンおよびポリアミン（芳香族ジアミンおよび芳香族トリアミン））などの有機アミンに、エチレンオキサイド（ＥＯ）、プロピレンオキサイド（ＰＯ）およびブチレンオキサイド（ＢＯ）から選ばれる少なくとも１つのＡＯが付加された構造を有する。有機アミンＡＯ型の界面活性剤としては、脂肪族モノアミンおよび脂肪族ジアミンのＡＯ付加物を用いることが好ましく、脂肪族モノアミンのＥＯ付加物および脂肪族ジアミンのＰＯ付加物を用いることがより好ましい。

ポリオキシアルキレンアミン型の界面活性剤は、オキシエチレンブロック、オキシプロピレンブロックなどのオキシアルキレンブロックの繰り返し単位を分子内に有し、尚且つ、末端の炭素原子にアミノ基が結合した構造を有する。末端アミノ基の総数により、モノアミン型、ジアミン型およびトリアミン型に分類される。ポリオキシアルキレンアミン型の界面活性剤としては、ポリオキシジアミン型のものを用いることが好ましく、オキシエチレンブロックおよびオキシプロピレンブロックの繰り返し単位を分子内に有し、尚且つ、両末端の炭素原子にアミノ基が結合したポリオキシアルキレンジアミン型の界面活性剤を用いることがより好ましい。

カチオン系界面活性剤の含有量（２種類以上のカチオン系界面活性剤が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、１０～６０ｗｔ％である。カチオン系界面活性剤の含有量が１０ｗｔ％よりも少ないと、はんだ付け時のはんだの濡れ性が低下する。カチオン系界面活性剤の含有量が６０ｗｔ％よりも多いと、ボイドが発生し易くなる。濡れ性の向上とボイドの発生の抑制を両立させる観点からすると、カチオン系界面活性剤の含有量は、２０～４６ｗｔ％であることが好ましく、３０～４６ｗｔ％であることがより好ましい。

１－２－２．ノニオン系界面活性剤
ノニオン系界面活性剤としては、アルコールエーテル型のノニオン系界面活性剤と、カルボン酸エステル型のノニオン系界面活性剤と、が例示される。

アルコールエーテル型の界面活性剤は、脂肪族アルコール（一価アルコールおよび多価アルコールを含む）または芳香族アルコール（一価アルコールおよび多価アルコールを含む）に、エチレンオキサイド（ＥＯ）、プロピレンオキサイド（ＰＯ）およびブチレンオキサイド（ＢＯ）から選ばれる少なくとも１つのＡＯが付加された構造を有する。脂肪族一価アルコールとしては、メタノール、エタノール、ブタノールなどの低級アルコールと、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、オレイルアルコールなどの高級アルコールと、が例示される。芳香族一価アルコールとしては、フェノールおよびベンジルアルコールが例示される。芳香族多価アルコールとしては、レゾルシノールが例示される。

アルコールエーテル型の界面活性剤としては、脂肪族一価アルコールまたは芳香族多価アルコールのＡＯ付加物を用いることが好ましく、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ＰＥＧとＰＰＧの共重合物、およびレゾルシノールのＥＯ付加物を用いることがより好ましい。

カルボン酸エステル型の界面活性剤は、脂肪族カルボン酸（モノカルボン酸および多価カルボン酸を含む）または芳香族カルボン酸（モノカルボン酸および多価カルボン酸を含む）と、脂肪族アルコール（一価アルコールおよび多価アルコールを含む）または芳香族アルコール（一価アルコールおよび多価アルコールを含む）とのエステルである。カルボン酸エステル型の界面活性剤としては、ソルビタン脂肪酸エステル（脂肪族カルボン酸とソルビタンのエステル）を用いることが好ましく、ソルビタンモノラウレートおよびソルビタンモノステアレートを用いることがより好ましい。

ノニオン系界面活性剤の含有量（２種類以上のノニオン系界面活性剤が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、５～６０ｗｔ％である。ノニオン系界面活性剤の含有量が５ｗｔ％よりも少ないと、はんだ付け時のはんだの濡れ性が低下する。ノニオン系界面活性剤の含有量が６０ｗｔ％よりも多いと、はんだ付け時にフラックスが気化し難くなる。この観点からすると、ノニオン系界面活性剤の含有量の上限は低いほうが好ましい。具体的に、上限は５０ｗｔ％が好ましく、４５ｗｔ％がより好ましい。

１－３．活性補助剤
実施の形態に係るフラックスは、活性補助剤を含んでもよい。つまり、実施の形態に係るフラックスは、活性補助剤を任意成分として含む。活性補助剤は、ＨＢＡによる酸化物の還元を補助する添加剤である。活性補助剤としては、ＨＢＡ以外の他の有機酸、アミン、有機リン化合物、有機硫黄化合物、有機ハロゲン化合物およびアミンハロゲン化水素酸塩が例示される。これらの活性補助剤は、２種類以上が同時に使用されてもよい。

１－３－１．他の有機酸
他の有機酸としては、グルタル酸、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、乳酸、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、フタル酸、イソフタル酸、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、４－ｔｅｒｔ－ブチル安息香酸、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、パルミチン酸、ステアリン酸、１２－ヒドロキシステアリン酸、オレイン酸、リノール酸およびリノレン酸が例示される。他の有機酸としては、また、オレイン酸とリノール酸の反応物であるダイマー酸、このダイマー酸に水素を添加した水添ダイマー酸、オレイン酸とリノール酸の反応物であるトリマー酸、および、このトリマー酸に水素を添加した水添トリマー酸が例示される。他の有機酸としては、更に、オレイン酸とリノール酸の反応物以外のダイマー酸、このダイマー酸に水素を添加した水添ダイマー酸、オレイン酸とリノール酸の反応物以外のトリマー酸、および、このトリマー酸に水素を添加した水添トリマー酸も例示される。これらの他の有機酸は、２種類以上が同時に使用されてもよい。
他の有機酸の含有量（２種類以上の他の有機酸が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０～１０ｗｔ％である。他の有機酸の含有量の好ましい上限は、フラックスの用途や目的に応じて適宜変更される。例えば、フラックスによる還元作用を重視する場合、この上限は２．０ｗｔ％である。フラックスの経時変化を抑えるのであれば、この上限は０．５ｗｔ％である。他の有機酸の含有量は、ＨＢＡの含有量以下であることが好ましい。すなわち、ＨＢＡと他の有機酸を含む全ての有機酸に対する他の有機酸の含有率は、５０％以下であることが好ましい。他の有機酸の含有率が５０％以下であれば、ＨＢＡによる酸化物の還元を補助しつつ、他の有機酸による金属表面の腐食を抑えることが可能になる。他の有機酸の含有率は、好ましくは４０％以下である。

１－３－２．アミン
アミンとしては、モノエタノールアミン、ジフェニルグアニジン、ジトリルグアニジン、エチルアミン、トリエチルアミン、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、イミダゾール、２－メチルイミダゾール、２－エチルイミダゾール、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、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’－ｔｅｒｔ－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－（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、および、５－フェニルテトラゾールが例示される。これらのアミンは、２種類以上が同時に使用されてもよい。

アミンの含有量（２種類以上のアミンが使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０～５ｗｔ％である。他の有機酸の好ましい上限と同様に、アミンの含有量のそれは、フラックスの用途や目的に応じて適宜変更される。例えば、フラックスによる還元作用を重視する場合、この上限は２．５ｗｔ％である。フラックスの経時変化を抑えるのであれば、この上限は１．０ｗｔ％である。

１－３－３．有機リン化合物
有機リン化合物としては、メチルアシッドホスフェイト、エチルアシッドホスフェイト、イソプロピルアシッドホスフェイト、モノブチルアシッドホスフェイト、ブチルアシッドホスフェイト、ジブチルアシッドホスフェイト、ブトキシエチルアシッドホスフェイト、２－エチルへキシルアシッドホスフェイト、ビス（２－エチルへキシル）ホスフェイト、モノイソデシルアシッドホスフェイト、イソデシルアシッドホスフェイト、ラウリルアシッドホスフェイト、イソトリデシルアシッドホスフェイト、ステアリルアシッドホスフェイト、オレイルアシッドホスフェイト、牛脂ホスフェイト、ヤシ油ホスフェイト、イソステアリルアシッドホスフェイト、アルキルアシッドホスフェイト、テトラコシルアシッドホスフェイト、エチレングリコールアシッドホスフェイト、２－ヒドロキシエチルメタクリレートアシッドホスフェイト、ジブチルピロホスフェイトアシッドホスフェイト、２－エチルヘキシルホスホン酸モノ－２－エチルヘキシル、およびアルキル（アルキル）ホスホネートが例示される。これらの有機リン化合物は、２種類以上が同時に使用されてもよい。

有機リン化合物の含有量（２種類以上の有機リン化合物が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０～３ｗｔ％である。この含有量の上限は、１ｗｔ％でもよい。

１－３－４．有機硫黄化合物
有機硫黄化合物としては、アルカンスルホン酸、アルカノールスルホン酸、芳香族スルホン酸などの有機スルホン酸が例示される。有機スルホン酸は、上述した他の有機酸に含まれてもよい。アルカンスルホン酸としては、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、１－プロパンスルホン酸、２－プロパンスルホン酸、１－ブタンスルホン酸、２－ブタンスルホン酸、ペンタンスルホン酸、ヘキサンスルホン酸、デカンスルホン酸およびドデカンスルホン酸が例示される。アルカノールスルホン酸としては、２－ヒドロキシエタン－１－スルホン酸、２－ヒドロキシプロパン－１－スルホン酸、２－ヒドロキシブタン－１－スルホン酸、２－ヒドロキシペンタン－１－スルホン酸、１－ヒドロキシプロパン－２－スルホン酸、３－ヒドロキシプロパン－１－スルホン酸、４－ヒドロキシブタン－１－スルホン酸、２－ヒドロキシヘキサン－１－スルホン酸、２－ヒドロキシデカン－１－スルホン酸および２－ヒドロキシドデカン－１－スルホン酸が例示される。芳香族スルホン酸としては、１－ナフタレンスルホン酸、２－ナフタレンスルホン酸、トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ｐ－フェノールスルホン酸、クレゾールスルホン酸、スルホサリチル酸、ニトロベンゼンスルホン酸、スルホ安息香酸およびジフェニルアミン－４－スルホン酸が例示される。

有機硫黄化合物の含有量（２種類以上の有機リン化合物が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０～３ｗｔ％である。この含有量の上限は、１．５ｗｔ％でもよい。

１－３－５．有機ハロゲン化合物
有機ハロゲン化合物としては、ｔｒａｎｓ－２，３－ジブロモ－１，４－ブテンジオール、トリアリルイソシアヌレート６臭化物、１－ブロモ－２－ブタノール、１－ブロモ－２－プロパノール、３－ブロモ－１－プロパノール、３－ブロモ－１，２－プロパンジオール、１，４－ジブロモ－２－ブタノール、１，３－ジブロモ－２－プロパノール、２，３－ジブロモ－１－プロパノール、２，３－ジブロモ－１，４－ブタンジオール、２，３－ジブロモ－２－ブテン－１，４－ジオール、ｔｒａｎｓ－２，３－ジブロモ－２－ブテン－１，４－ジオール、ｃｉｓ－２，３－ジブロモ－２－ブテン－１，４－ジオール、テトラブロモフタル酸、ブロモコハク酸、２，２，２－トリブロモエタノールなどの有機ブロモ化合物が例示される。有機ハロゲン化合物としては、また、クロロアルカン、塩素化脂肪酸エステル、クロレンド酸、クロレンド酸無水物などの有機クロロ化合物が例示される。有機ハロゲン化合物としては、更に、フッ素系界面活性剤、パーフルオロアルキル基を有する界面活性剤、ポリテトラフルオロエチレンなどの有機フルオロ化合物が例示される。これらの有機ハロゲン化合物は、２種類以上が同時に使用されてもよい。

有機ハロゲン化合物（２種類以上の有機ハロゲン化合物が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０～５ｗｔ％である。この含有量の上限は、１ｗｔ％でもよい。

１－３－６．アミンハロゲン化水素酸塩
アミンハロゲン化水素酸塩は、アミンとハロゲン化水素を反応させた化合物である。アミンハロゲン化水素酸塩としては、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、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が例示される。

アミンハロゲン化水素酸塩（２種類以上のアミンハロゲン化水素酸塩が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０～２ｗｔ％である。この含有量の上限は、０．５ｗｔ％でもよい。

１－４．樹脂組成物
実施の形態に係るフラックスは、樹脂組成物を含んでもよい。つまり、実施の形態に係るフラックスは、樹脂組成物を任意成分として含む。樹脂組成物としては、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジンなどの天然ロジン、および、この天然ロジンから得られる誘導体が例示される。ロジン誘導体としては、精製ロジン、重合ロジン、水添ロジン、不均化ロジン、水添不均化ロジン、酸変性ロジン、フェノール変性ロジン、α，β不飽和カルボン酸変性物（例えば、アクリル化ロジン、マレイン化ロジン、フマル化ロジン）が例示される。ロジン誘導体としては、また、上述した重合ロジンまたは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、エステル化物などが例示される。これらの樹脂組成物は、２種類以上が同時に使用されてもよい。

樹脂組成物の含有量（２種類以上の樹脂組成物が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０～５ｗｔ％である。この含有量の上限は、１ｗｔ％でもよい。

１－５．溶剤
実施の形態に係るフラックスは、溶剤を含んでもよい。つまり、実施の形態に係るフラックスは、溶剤を任意成分として含む。溶剤は、活性剤および活性補助剤の還元作用を効率よくもたらすために、７０℃未満で揮発しないことが好ましい。溶剤が揮発するとフラックスが乾固してしまい、フラックスがはんだ付け部に濡れ広がることが難しくなる。そのため、溶剤の沸点は、２００℃以上であることが好ましい。ただし、溶剤は、加熱時に揮発することが求められる。そのため、溶剤の沸点は、２８０℃以下であることが好ましい。

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、テルピネオール類が例示される。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－ジオールおよび２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオールが例示される。グリコールエーテル系溶剤としては、ヘキシルジグリコール、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およびトリエチレングリコールモノブチルエーテルが例示される。溶剤には、上述した溶剤のうちの１種類が使用されてもよいし、２種類以上が同時に使用されてもよい。

溶剤の含有量（２種類以上の溶剤が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０～７６ｗｔ％である。この含有量の上限は６５ｗｔ％でもよいし、３０ｗｔ％でもよいし、２０．５ｗｔ％でもよいし、１５．５ｗｔ％でもよいし、１２ｗｔ％でもよい。

１－６．その他添加剤
実施の形態に係るフラックスは、その他の添加剤として、酸化防止剤、消泡剤および着色剤を含んでいてもよい。酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が例示される。消泡剤としては、アクリルポリマー、ビニルエーテルポリマー、ブタジエンポリマーおよびシリコーンが例示される。その他の添加剤は、上述した添加剤のうちの１種類が使用されてもよいし、２種類以上が同時に使用されてもよい。その他の添加剤の含有量（２種類以上が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０～５ｗｔ％である。

２．ソルダペースト
実施の形態に係るソルダペーストは、上述したフラックスと、はんだ粉末と、を含む。

ソルダペーストに使用されるはんだ粉末の組成は特に限定されず、はんだ粉末にはＳｎ単体および各種のはんだ合金を使用することができる。各種のはんだ合金としては、二元系合金および三元系以上の多元系合金が例示される。二元系合金としては、Ｓｎ－Ｓｂ系合金、Ｓｎ－Ｐｂ系合金、Ｓｎ－Ｃｕ系合金、Ｓｎ－Ａｇ系合金、Ｓｎ－Ｂｉ系合金およびＳｎ－Ｉｎ系合金が例示される。多元系合金としては、上述した二元系合金に、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｇｅ、Ｐからなる群から選ばれる１種類以上の金属を添加したものが例示される。

ソルダペーストの全体の質量に対するはんだ粉末およびフラックスの含有量に限定はない。例えば、はんだ粉末の含有量は５～９５質量％であり、フラックスのそれは５～９５質量％である。

ソルダペーストの製造方法に限定はなく、原料を同時にまたは順次、任意の方法で混合することにより製造される。ソルダペーストの製造にあたっては、最終的にフラックスの全ての成分およびはんだ粉末が混合されればよい。すなわち、予め調製したフラックスの全ての成分にはんだ粉末が混合されてもよいし、フラックスの成分の一部がはんだ粉末と混合された後に、フラックスの残りの成分が更に混合されてもよい。更には、ソルダペーストの全ての成分が同時に混合されてもよい。

３．実施例
以下、実施の形態に係るフラックスを実施例に基づいて詳細に説明する。

以下の表１～５に示す配合割合で実施例と比較例のフラックスを調合した。次いで、これらのフラックスと、Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ（ＳＡＣ３０５）の組成を有するはんだ粉末とを、フラックス：はんだ粉末＝１１：８９の質量比で混合してソルダペーストを調合した。はんだ粉末には、ＪＩＳ Ｚ ３２８４－１：２０１４の表２（粉末サイズの分類）において記号「６」に分類されるものが使用された。次いで、メタルマスクを用い、Ｃｕ－ＯＳＰ電極上（Ｎ＝６）の上にソルダペーストを８０μｍ高さで印刷した。

その後、ＱＦＮ（Quad Flat Non-Lead Package）を載置し、リフローを行った。ＱＦＮとしては、１辺の長さが４ｍｍの正方形で、下面電極は一辺の長さが１．７ｍｍの正方形である部品を使用した。リフローはＮ_２雰囲気下で実施し、プロファイルは１４０～１７０℃で７１ｓｅｃ保持し、その後２４４℃まで昇温させ、２２０℃以上で５８ｓｅｃの本加熱を行う、とした。

リフローの実施後、Ｘ線透視装置（ＵＮｉ－ＨｉＴＥ ＳＹＳＴＥＭ社製Ｍｉｃｒｏｆｏｃｕｓ Ｘ－ｒａｙ Ｓｙｓｔｅｍ ＸＶＲ－１６０）を用いてはんだ接合部の透過画像を観察し、ボイド発生率を求めた。具体的には、はんだ接合部の上部から下部に向かって透過観察を行い、はんだ接合部の透過画像を得た。そして、透過画像の色調のコントラストに基づいて金属充填部とボイド部（金属非充填部）を識別する自動解析によりボイド面積率を算出し、これをボイド発生率とした。ボイドの発生の抑制性の評価基準は次の通りである。
〇：６個のはんだ接合部におけるボイド発生率の平均値が１５％以下である
×：６個のはんだ接合部におけるボイド発生率の平均値が１５％よりも大きい

表１～５から分かるように、実施例１～７８のフラックスは、はんだ接合部におけるボイドの発生を十分に抑制するという結果を示した。優れた結果が得られた理由の詳細は不明であるが、本発明者らは次のように推察している。すなわち、ＨＢＡの揮発温度はリフロー温度域近傍にあることから、フラックス中のＨＢＡは、リフローの最中に活性を発揮しつつ揮発する。そのため、リフロー後のはんだ接合部にＨＢＡは残存しておらず、故に、このＨＢＡに由来するボイドの発生が抑えられる。また、フラックス中にＨＢＡが添加されることで、カチオン系およびノニオン系の界面活性剤のフラックス全体に占める含有量が相対的に低下し、故に、これらの界面活性剤に由来するボイドの発生が抑えられる。

一方、比較例１～２のフラックスでは、はんだ接合部におけるボイドの発生が避けられないことが分かった。この結果は、上述した界面活性剤の含有量に関する推察を裏付けるものである。

第６の発明は、第５の発明において更に次の特徴を有する。
前記他の有機酸の含有量は、０ｗｔ％超１０ｗｔ％以下である。

第７の発明は、第５または６の発明において更に次の特徴を有する。
前記アミンの含有量は、０ｗｔ％超５ｗｔ％以下である。

第８の発明は、第５～７の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記有機リン化合物の含有量は、０ｗｔ％超３ｗｔ％以下である。

第９の発明は、第５～８の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記有機硫黄化合物の含有量は、０ｗｔ％超３ｗｔ％以下である。

第１０の発明は、第５～９の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記有機ハロゲン化合物の含有量は、０ｗｔ％超５ｗｔ％以下である。

第１１の発明は、第５～１０の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記アミンハロゲン化水素酸塩の含有量は、０ｗｔ％超２ｗｔ％以下である。

第１２の発明は、第１～１１の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記フラックスは、０ｗｔ％超５ｗｔ％以下の樹脂組成物を更に含む。

第１３の発明は、第１～１２の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記フラックスは、０ｗｔ％超７６ｗｔ％以下の溶剤を更に含む。

Claims (14)

1. 活性剤としての２－ヒドロキシイソ酪酸を０．１～２０ｗｔ％と、
   カチオン系界面活性剤を１０～６０ｗｔ％と、
   ノニオン系界面活性剤を５～６０ｗｔ％と、
   を含むことを特徴とするフラックス。
2. 前記２－ヒドロキシイソ酪酸の含有量が１～１０ｗｔ％である
   ことを特徴とする請求項１に記載のフラックス。
3. 前記カチオン系界面活性剤が、脂肪族モノアミンまたは脂肪族ジアミンのアルキレンオキサイド付加物である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のフラックス。
4. 前記ノニオン系界面活性剤が、脂肪族一価アルコールまたは芳香族多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物、または、ソルビタン脂肪族エステルの少なくとも一方である
   ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のフラックス。
5. 活性補助剤を更に含み、
   前記活性補助剤が、前記２－ヒドロキシイソ酪酸以外の他の有機酸、アミン、有機リン化合物、有機硫黄化合物、有機ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩のうちの少なくとも１種類である
   ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のフラックス。
6. 前記他の有機酸の含有量が０～１０ｗｔ％である
   ことを特徴とする請求項５に記載のフラックス。
7. 前記アミンの含有量が０～５ｗｔ％である
   ことを特徴とする請求項５または６に記載のフラックス。
8. 前記有機リン化合物の含有量が０～３ｗｔ％である
   ことを特徴とする請求項５～７の何れか１項に記載のフラックス。
9. 前記有機硫黄化合物の含有量が０～３ｗｔ％である
   ことを特徴とする請求項５～８の何れか１項に記載のフラックス。
10. 前記有機ハロゲン化合物の含有量が０～５ｗｔ％である
    ことを特徴とする請求項５～９の何れか１項に記載のフラックス。
11. 前記アミンハロゲン化水素酸塩の含有量が０～２ｗｔ％である
    ことを特徴とする請求項５～１０の何れか１項に記載のフラックス。
12. 樹脂組成物を０～５ｗｔ％更に含む
    ことを特徴とする請求項１～１１の何れか１項に記載のフラックス。
13. 溶剤を０～７６ｗｔ％更に含む
    ことを特徴とする請求項１～１２の何れか１項に記載のフラックス。
14. 請求項１～１３の何れか１項に記載のフラックスと、金属粉とを含むことを特徴とするソルダペースト。