JP2022086400A - フラックスおよびソルダペースト - Google Patents

Abstract

【課題】有機スルホン酸系活性剤を含むフラックスにおいて、有機スルホン酸系活性剤による濡れ性のメリットを損なうことなく、洗浄性の低下を抑える。有機スルホン酸系活性剤を含むフラックスの回路基板への転写性を確保する。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】有機スルホン酸系活性剤を１～１０ｗｔ％と、質量平均分子量Ｍｗが１２００超のノニオン系界面活性剤である高分子ノニオン系界面活性剤を１０～４０ｗｔ％と、質量平均分子量Ｍｗが１２００以下であるノニオン系界面活性剤である低分子ノニオン系界面活性剤を５～７５ｗｔ％と、を含むフラックス。このフラックスと、Ｓｎ系はんだ金属と、を含むソルダペースト。【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活性剤を溶かしたフラックスである。有機酸系活性剤に加えて、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。

本願に関連する従来技術として、特許文献１～３の技術が例示される。特許文献１は、活性剤としてのアルカンスルホン酸を含む水溶性フラックスを開示する。特許文献１の実施例６には、メタンスルホン酸を５ｗｔ％と、水９５ｗｔ％とからなる水溶性フラックスを用いた溶融はんだの濡れ性試験において、優れた結果が得られたことが示されている。

特許文献２は、はんだ合金と、非ハロゲン化アミンおよび有機質部分と、を含むソルダペーストを開示する。特許文献２のペーストＮｏ．２７は、非ハロゲン化アミンとしてのトリエタノールアミンを０．９５６質量部と、有機質部分としてのメタンスルホン酸１．００質量部と、はんだ粉とを含むサンプル例を示している。

特許文献３の実施例４には、メタンスルホン酸などの活性剤と、セチルスルホベタインなどの界面活性剤と、光沢剤としての安息香酸オクチルと、ジエタノールアミンなどの酸化防止剤と、を含むやに入りはんだ用のフラックスが開示されている。

特開平７－１３６７９４号公報 米国特許第５０１１５４６号明細書 中国特許出願公開第１０４０７０３０８号明細書

特許文献１～３に共通するメタンスルホン酸は、有機スルホン酸系活性剤に分類される。有機スルホン酸系活性剤の活性（つまり、酸化膜の除去性）は、一般的に、有機カルボン酸系活性剤のそれよりも高い。そのため、前者を含むフラックスを用いれば、後者を含むそれに比べて、溶融はんだの濡れ性が高くなることが期待される。したがって、有機スルホン酸活性剤の含有量の多いフラックスによれば、溶融はんだの濡れ性が向上すると考えられる。

しかしながら、有機スルホン酸系活性剤は、はんだ付けの際に溶融はんだの主成分であるＳｎと塩を形成することがある。Ｓｎ塩はフラックス残渣であることから、はんだ付け後の水洗浄により除去することが可能である。ところが、Ｓｎ塩が形成されると、水への溶解性が低下する。そのため、有機スルホン酸活性剤の含有量が多い場合は、洗浄性が低下してしまう。よって、有機スルホン酸系活性剤を用いることによる濡れ性のメリットを損なうことなく、洗浄性の低下を抑える観点からの改良の余地がある。

また、有機スルホン酸系活性剤と水などの溶剤とからなるフラックスはチキソ性が低いため、回路基板に転写するフラックスの量を多くできないという課題もある。そのため、転写性を確保する観点からも改良の余地がある。

本発明の１つの目的は、有機スルホン酸系活性剤を含むフラックスにおいて、有機スルホン酸系活性剤による濡れ性のメリットを損なうことなく、洗浄性の低下を抑えることにある。本発明の別の目的は、有機スルホン酸系活性剤を含むフラックスの回路基板への転写性を確保することにある。本発明のまた別の目的は、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、有機スルホン酸系活性剤にノニオン系界面活性剤を添加することで、濡れ性のメリットを損なうことなく、フラックスの転写性が確保されうることに着目した。ただし、ノニオン系界面活性剤の種類によっては、洗浄性の改善が見られなかった。そこで、ノニオン系界面活性剤の質量平均分子量に着目したところ、質量平均分子量において異なる２種類のノニオン系界面活性剤を併用することで、転写性の確保と洗浄性の改善を同時に図る可能性が見出された。そこで、本発明者らは、２種類のノニオン系界面活性剤について更なる検討を行い、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、
有機スルホン酸系活性剤を１～１０ｗｔ％と、
質量平均分子量が１２００超のノニオン系界面活性剤である高分子ノニオン系界面活性剤を１０～４０ｗｔ％と、
質量平均分子量が１２００以下であるノニオン系界面活性剤である低分子ノニオン系界面活性剤を５～７５ｗｔ％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。
前記低分子ノニオン系界面活性剤の含有量は、前記有機スルホン酸系活性剤の含有量以上である。

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。
前記フラックスは、カチオン系界面活性剤を０～５ｗｔ％更に含む。

第４の発明は、第１～３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、活性補助剤を０～１０ｗｔ％更に含む。
前記活性補助剤は、有機酸、アミン、有機リン化合物、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種類を含む。

第５の発明は、第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、前記活性補助剤としての前記アミンを含まない。

第６の発明は、第１～５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０～６０ｗｔ％更に含む。

第７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１～６の発明の何れか１つのフラックスと、
Ｓｎ系はんだ金属と、
を含む。

第８の発明は、第７の発明において更に次の特徴を有する。
前記Ｓｎ系はんだ金属が、２１０℃以下の融点を有する。

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、有機スルホン酸系活性剤と、高分子ノニオン系界面活性剤と、低分子ノニオン系界面活性剤と、を必須成分として含む。「高分子ノニオン系界面活性剤」とは、質量平均分子量Ｍｗが１２００超のノニオン系界面活性剤と定義される。「低分子ノニオン系界面活性剤」とは、質量平均分子量Ｍｗが１２００以下のノニオン系界面活性剤と定義される。なお、質量平均分子量Ｍｗは、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶媒とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による測定値をもとにした標準ポリスチレン換算値である。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．有機スルホン酸系活性剤
有機スルホン酸系活性剤としては、アルカンスルホン酸、アルカノールスルホン酸および芳香族スルホン酸が例示される。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、ｐ－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。

有機スルホン酸系活性剤の含有量（２種類以上の有機スルホン酸系活性剤が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、１～１０ｗｔ％である。含有量が多いほど溶融はんだの濡れ性が向上する。そのため、含有量の下限値は２．５ｗｔ％であることが好ましい。つまり、濡れ性の向上を重視する場合、含有量は２．５～１０ｗｔ％であることが好ましい。一方、含有量が多過ぎると溶融はんだに含まれるＳｎと塩を形成し易くなり洗浄性が低下する原因となる。そのため、含有量の上限値は５ｗｔ％であることが好ましい。つまり、洗浄性の確保を重視する場合、含有量は１～５ｗｔ％であることが好ましい。

１－２．高分子ノニオン系界面活性剤
高分子ノニオン系界面活性剤としては、質量平均分子量Ｍｗが１２００超のポリアルキレングリコール、アルコールポリアルキレングリコール付加体、カルボン酸ポリアルキレングリコール付加体が例示される。

ポリアルキレングリコールとしては、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）、ポリエチレングリコール－ポリプロピレングリコール共重合体（ＰＥＧ－ＰＰＧコポリマー）が例示される。

アルコールポリアルキレングリコール付加体としては、アルコールポリアルキレングリコールにエチレンオキサイドが付加重合されたアルコールポリアルキレングリコールＥＯ付加体、アルコールポリアルキレングリコールにエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドが付加重合されたアルコールポリアルキレングリコールＥＯ／ＰＯ付加体が例示される。このようなアルコールポリアルキレングリコール付加体としては、炭素数１６のセチルアルコールＥＯ付加体、セチルアルコールＥＯ／ＰＯ付加体、炭素数１８のステアリルアルコールＥＯ付加体、ステアリルアルコールＥＯ／ＰＯ付加体、炭素数２２のベヘニルアルコールＥＯ付加体、ベヘニルアルコールＥＯ／ＰＯ付加体が例示される。また、炭素数６のレゾルシノールＥＯ付加体、レゾルシノールＥＯ／ＰＯ付加体が例示される。

カルボン酸ポリアルキレングリコール付加体は、脂肪族カルボン酸または芳香族カルボン酸に、ポリアルキレングリコールが付加された構造を有する。カルボン酸ポリアルキレングリコール付加体としては、カルボン酸ポリアルキレングリコールＥＯ付加体、カルボン酸ポリアルキレングリコールＥＯ／ＰＯ付加体が例示される。このようなカルボン酸ポリアルキレングリコール付加体としては、炭素数１６のパルミチン酸ＥＯ付加体、パルミチン酸ＥＯ／ＰＯ付加体、炭素数１８のステアリン酸ＥＯ付加体、ステアリン酸ＥＯ／ＰＯ付加体、炭素数２２のベヘン酸ＥＯ付加体、ベヘン酸ＥＯ／ＰＯ付加体が例示される。

高分子ノニオン系界面活性剤の含有量（２種類以上の高分子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、１０～４０ｗｔ％である。含有量の下限値は２０ｗｔ％でもよい。

１－３．低分子ノニオン系界面活性剤
低分子ノニオン系界面活性剤としては、質量平均分子量Ｍｗが２００～１２００のポリアルキレングリコール、アルコールポリアルキレングリコール付加体、カルボン酸ポリアルキレングリコール付加体が例示される。これらの化合物としては、高分子ノニオン系界面活性剤として例示した化合物が例示される。そのため、低分子ノニオン系界面活性剤として使用される化合物が、高分子ノニオン系界面活性剤として使用される化合物と繰り返し構造において共通する場合がある。質量平均分子量Ｍｗの下限は、３００でもよいし４００でもよい。

低分子ノニオン系界面活性剤の含有量（２種類以上の低分子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、５～７５ｗｔ％である。含有量の上限値は５５ｗｔ％でもよい。後述する比較例１の結果から分かるように、低分子ノニオン系界面活性剤の含有量が有機スルホン酸系活性剤のそれよりも少ない場合、当該界面活性剤の添加によるメリットが発揮されにくい。よって、低分子ノニオン系界面活性剤の含有量は、有機スルホン酸系活性剤のそれ以上であることが好ましい。

１－４．カチオン系界面活性剤
実施の形態に係るフラックスは、カチオン系界面活性剤を含んでいてもよい。つまり、実施の形態に係るフラックスは、カチオン系界面活性剤を任意成分として含む。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。

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。

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、０～５ｗｔ％である。後述する比較例１の結果から分かるように、カチオン系界面活性剤の含有量が５ｗｔ％よりも多くなると、低分子ノニオン系界面活性剤の添加によるメリットが相殺される可能性がある。また、カチオン系界面活性剤の含有量が５ｗｔ％よりも多くなると、有機スルホン酸系活性剤の添加によるメリットも相殺される可能性がある。このような理由から、カチオン系界面活性剤の含有量の上限値（５ｗｔ％）が設定される。

１－５．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いてもよい。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、有機スルホン酸系活性剤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、有機スルホン酸系活性剤を除く他の有機酸、アミン、有機リン化合物、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。

活性補助剤（２種類以上の活性補助剤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。含有量の上限値は６ｗｔ％でもよいし、５ｗｔ％でもよい。活性補助剤の含有量は、有機スルホン酸系活性剤の含有量以上でもよいし、有機スルホン酸系活性剤の含有量よりも少なくてもよい。

１－５－１．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。

１－５－２．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。

１－５－３．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。

１－５－４．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。

１－５－５．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。

アミンは有機スルホン酸系活性剤の活性を低下させる作用を有していることから、活性補助剤としてのアミンをフラックスに用いた場合には、有機スルホン酸系活性剤による溶融はんだの濡れ性のメリットが損なわれる可能性がある。したがって、アミンの含有量は０ｗｔ％であることが好ましい。つまり、実施の形態に係るフラックスは、アミンを含まないことが好ましい。

１－６．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、有機スルホン酸系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、１２０℃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、２７０℃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、０～６０ｗｔ％である。この含有量の上限は３０ｗｔ％でもよいし、２０ｗｔ％でもよい。

１－７．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、Ｓｎ系はんだ金属と、を含む。

Ｓｎ系はんだ金属としては、Ｓｎ単体、および、Ｓｎ系合金が例示される。Ｓｎ系合金としては、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。

Ｓｎ系はんだ金属は、低温系はんだ金属と、高温系はんだ金属と、に分類される。前者は、低温域（具体的には、２１０℃以下の温度域）に融点（固相線温度または液相線温度をいう。以下同じ。）を有するＳｎ系はんだ金属と定義される。後者は、高温域（具体的には、２１０℃よりも高い温度域）に融点を有するＳｎ系はんだ金属と定義される。Ｓｎ－Ｂｉ系合金や、これにＣｕ、Ａｇ、ＳｂまたはＮｉが添加された多元系合金は、低温系はんだ金属の一例である。Ｓｎ－Ｓｂ系合金やＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系合金は、高温系はんだ金属の一例である。

ここで、典型的な回路基板上に形成されるＮｉ電極に関しては、次の問題がある。すなわち、Ｎｉ電極の表面の酸化膜（つまり、Ｎｉ酸化膜）は、低温域に融点を有するはんだ金属を用いたはんだ付けにおいて除去することが難しい。この理由は、はんだ付け時の加熱温度が低く、フラックスの活性状態が十分でないためである。

この点、上述したフラックスは、有機スルホン酸系活性剤を必須成分として含む。そのため、後述する実施例からも明らかなように、低温系はんだ金属を用いたはんだ付けにおいてもＮｉ酸化膜を除去することが可能となる。このように、上述したフラックスは、特に低温系はんだ金属と組み合わせた場合に、有機スルホン酸系活性剤によるメリットを享受する。よって、実施の形態に係るソルダペーストは、低温系はんだ金属と上述したフラックスとの組み合わせであることが好ましい。

ソルダペーストの全体の質量に対するＳｎ系はんだ金属およびフラックスの含有量に限定はない。例えば、Ｓｎ系はんだ金属の含有量は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およびソルダペーストを実施例に基づいて詳細に説明する。

下記表１～４に示される配合割合で実施例１～２９のフラックス組成物が調製された。また、比較例１～５のフラックス組成物が調製された。これらのフラックス組成物を用いて、下記項目（i）～（iv）について評価が行われた。評価結果についても下記表１～４に示される。
（i）フラックス組成物によるＮｉ酸化膜の除去性
（ii）フラックス組成物による溶融はんだの濡れ性
（iii）フラックス残渣の洗浄性
（iv）フラックス組成物の転写性

３－１．Ｎｉ酸化膜の除去性の評価
（１）検証方法
除去性の検証は、以下の方法により行われた。まず、炭化水素系の溶剤を用いてＮｉメッキ銅板の超音波洗浄を行った。続いて、４００℃に設定したホットプレートでＮｉメッキ銅板を１分間加熱した。加熱後の銅板の表面はＮｉの酸化により淡黄色に変化した。続いて、銅板上に各フラックス組成物を塗布し、２００℃に設定したホットプレート上に設置して３０秒間加熱した。その後、銅板の水洗浄を行い、表面状態を観察した。

（２）判定基準
〇：Ｎｉの金属光沢が確認できた。
×：Ｎｉの金属光沢が確認できなかった。または、銅板の表面が淡黄色のままだった。

３－２．濡れ性の評価
（１）検証方法
濡れ性の検証は、株式会社レスカのソルダーチェッカ（ＳＡＴ－５２００）を使用したウェッティングバランス法により行われた。まず、３００℃に設定した恒温槽内で、試験片（幅５ｍｍ×長さ３０ｍｍ×厚み０．３ｍｍのＮｉメッキ銅板）を１時間加熱した。続いて、試験片の先端から１ｍｍ程度の位置まで各フラックス組成物を塗布した。その後、恒温槽の設定温度を変更し、はんだ槽に試験片を浸漬した。恒温槽の設定温度は、はんだ槽内のはんだ合金の融点に応じて適宜変更された。例えば、実施例１～２５および比較例１～５では１９０℃であり、実施例２９では２５０℃である。浸漬条件は、浸漬深さ２ｍｍおよび浸漬時間１０秒であった。

なお、はんだ合金の組成は次のとおりである。
実施例１～２５、比較例１～５：Ｓｎ－４０Ｂｉ－Ｃｕ－Ｎｉ
実施例２６：Ｓｎ－１Ａｇ－５７Ｂｉ
実施例２７：Ｓｎ－５８Ｂｉ
実施例２８：Ｓｎ－５８Ｂｉ－０．５Ｓｂ－０．０１５Ｎｉ
実施例２９：Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ

（２）判定基準
〇：ゼロクロスが観測された。
×：ゼロクロスが観測されなかった。

３－３．洗浄性の評価
（１）検証方法
洗浄性の検証は、以下の方法により行われた。まず、試験基板のパッド上に各フラックス組成物が印刷された。続いて、この印刷領域にはんだボールを搭載し、リフローを行った。リフローの直後、イオン交換水に試験基板を浸漬して洗浄した。その後、ＳＥＭを用いてフラックス残渣の確認を行った。はんだボールの組成は、濡れ性の評価で用いたはんだ合金の組成と同じである。

リフロー条件は、はんだボールの組成に応じて適宜調製された。例えば、実施例１～２５および比較例１～５では、３０℃から１秒毎に１℃ずつピーク温度（１９０℃）まで温度を上昇させ、このピーク温度に到達したら３０秒間の加熱が行われた。実施例２９では、上述したリフロー条件のピーク温度を２５０℃に変更して行われた。試験基板の洗浄は、ホットスターラーを用い、イオン交換水を入れたビーカーに３分間、試験基板を浸漬することにより行われた。イオン交換水の温度は５０℃±１０℃に設定され、スターラーの回転速度は３００ｒｐｍに設定された。その後、印刷領域を観察した。

（２）判定基準
〇：フラックスの洗浄残りが無かった。
×：フラックス洗浄残りがあった。

３－４．転写性の評価
（１）検証方法
転写性の検証は、ピン転写装置を使用した各フラックス組成物の試験基板への転写により行われた。フラックス組成物の転写前における基板重量と、転写後における基板重量の差が測定された。試験基板のパッド数は１２００個であり、転写装置のピンの直径は０．１ｍｍである。フラックス組成物の転写に際しては、５～１０分のニーディングが行われ、膜厚が０．１±０．０１ｍｍになるよう調整された。重量差（転写重量）の測定はフラックス組成物ごとに９回行い、その平均値を計算した。

（２）判定基準
〇：平均転写重量が１ｍｇ以上であった。
×：平均転写重量が１ｍｇであった。または、ブリッジが発生した。

３－５．総合評価
上記項目（i）～（iv）の評価結果に基づいた総合評価が行われた。判定基準は次のとおりである。
〇：項目（i）～（iv）の結果の全てが〇であった
×：項目（i）～（iv）の結果の何れか１つまたは全てが×であった。

表１～４から分かるように、実施例１～２９のフラックス組成物は、項目（i）～（iv）の結果の全てにおいて優れた結果を示した。この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、有機スルホン酸系活性剤の含有量が適切であることから（i）Ｎｉ酸化膜の除去性が確保され、これにより（ii）濡れ性も確保された。また、有機スルホン酸系活性剤および低分子ノニオン系界面活性剤の含有量が適切であることから、Ｓｎ塩の形成が抑えられ、これにより(iii）洗浄性が確保された。また、低分子ノニオン系界面活性剤および高分子ノニオン系界面活性剤の含有量が適切であることから、フラックス組成物に適度なチキソ性が付与され、これにより(iv）転写性が確保された。

一方、比較例２および３のフラックス組成物では、(i）Ｎｉ酸化膜の除去性および(iv)濡れ性において劣る結果を示した。この理由は、これらの比較例に有機スルホン酸系活性剤が含まれていないためであると本発明者らは推察している。

また、比較例１および４のフラックス組成物では、(iii）洗浄性および(iv)転写性において劣る結果を示した。この理由について、本発明者らは次のように推察している。比較例１では、低分子ノニオン系界面活性剤の含有量が有機スルホン酸系活性剤の含有量よりも少ない。そのため、低分子ノニオン系界面活性剤の添加によるメリットが生かされなかった。比較例４では低分子ノニオン系界面活性剤が添加されていない。そのため、Ｓｎ塩の形成の抑制とチキソ性の付与が不十分となった。また、比較例１では、カチオン系界面活性剤の含有量が多過ぎることが少なからず影響を及ぼした。

また、比較例５のフラックス組成物では、(iv)転写性において劣る結果を示した。この理由は、比較例５では高分子ノニオン系界面活性剤が添加されていないため、チキソ性の付与が不十分となったと本発明者らは推察している。

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、
有機スルホン酸系活性剤を１～１０ｗｔ％と、
質量平均分子量が１２００超のノニオン系界面活性剤である高分子ノニオン系界面活性剤を１０～４０ｗｔ％と、
質量平均分子量が１２００以下であるノニオン系界面活性剤である低分子ノニオン系界面活性剤を５～７５ｗｔ％と、
を含み、
前記低分子ノニオン系界面活性剤の含有量が、前記有機スルホン酸系活性剤の含有量以上であり、
カチオン系界面活性剤を含まない、又は、前記カチオン系界面活性剤を０ｗｔ％超５ｗｔ％以下含む。

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。
前記フラックスは、活性補助剤を０ｗｔ％超１０ｗｔ％以下更に含む。
前記活性補助剤は、有機酸、アミン、有機リン化合物、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種類を含む。

第３の発明は、第２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、前記活性補助剤としての前記アミンを含まない。

第４の発明は、第１～３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０ｗｔ％超６０ｗｔ％以下更に含む。

第５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１～４の発明の何れか１つのフラックスと、
Ｓｎ系はんだ金属と、
を含む。

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Ｓｎ系はんだ金属が、２１０℃以下の融点を有する。

Claims (8)

1. 有機スルホン酸系活性剤を１～１０ｗｔ％と、
   質量平均分子量が１２００超のノニオン系界面活性剤である高分子ノニオン系界面活性剤を１０～４０ｗｔ％と、
   質量平均分子量が１２００以下のノニオン系界面活性剤である低分子ノニオン系界面活性剤を５～７５ｗｔ％と、
   を含むことを特徴とするフラックス。
2. 前記低分子ノニオン系界面活性剤の含有量が、前記有機スルホン酸系活性剤の含有量以上である
   ことを特徴とする請求項１に記載のフラックス。
3. カチオン系界面活性剤を０～５ｗｔ％更に含む
   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. 活性補助剤を０～１０ｗｔ％更に含み、
   前記活性補助剤が、前記有機スルホン酸系活性剤を除く他の有機酸、アミン、有機リン化合物、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種類を含む
   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. 前記活性補助剤としての前記アミンを含まない
   ことを特徴とする請求項４に記載のフラックス。
6. 溶剤を０～６０ｗｔ％更に含む
   ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載のフラックス。
7. 請求項１～６の何れか１項に記載のフラックスと、Ｓｎ系はんだ金属と、
   を含むことを特徴とするソルダペースト。
8. 前記Ｓｎ系はんだ金属が、２１０℃以下の融点を有する
   ことを特徴とする請求項７に記載のソルダペースト。