JP4042418B2

JP4042418B2 - ハンダ付けフラックス

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Authority: JP
Inventors: 仁網田; 綾子西岡; 忠利黒住
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を回路基板へ実装するために用いられるハンダ付けフラックスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハンダ付けフラックス、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。例えばハンダペーストは、プリント基板の上にスクリーン印刷または場合によってはディスペンサーにより塗布され、その後部品が搭載され、ハンダペーストがリフローされる。リフローとは、部品が搭載された基板を予備、その後ハンダの融点以上に加熱し部品の接合を行なう一連の操作をいう。
【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Ｐｂフリーハンダに移行すべく開発が進められ、接合強度の信頼性から、錫−銀系、錫−銅系、錫−亜鉛系が特に有望視されている。
【０００４】
従来の錫−鉛系ハンダは、錫、鉛の電位が非常に近いため安定であるが、鉛フリーハンダは、錫と銀、銅、亜鉛に電位差が生じるため、ハンダ金属が酸化されやすく、ハンダ付け性が低下する。特に、錫・亜鉛系のハンダでは、亜鉛が鉛よりも卑な電位のために、非常に酸化が激しく大気でのハンダ付けの実用化は困難とされてきた。大気でのハンダ付けには、フラックスとして強い活性剤や添加量を多くして使用する必要があるが、その場合ハンダ金属とフラックスが反応しやすく、ハンダペーストの安定性が低下してしまうのが実情である。
【０００５】
【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、特に鉛フリーハンダにおいて大気でのハンダ付け性に優れたフラックスを提供することを目的とする。
【０００６】
【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、活性剤として第一級または第二級または第三級ＣＨ結合を１つ以上含む炭化水素化合物とハロゲン含有水素供与体化合物とを用いることにより、従来使用が困難であった鉛フリーハンダの大気でのハンダ付けにおいても、良好なハンダ付けができることを見出し本発明を完成させた。即ち、本発明は以下に関する。
【０００７】
（１）第一級または第二級または第三級ＣＨ結合を１つ以上含む炭化水素化合物とハロゲン含有水素供与体化合物とを含むことを特徴とするハンダ付けフラックス。
【０００８】
（２）ハロゲン含有水素供与体化合物が有機ハロゲン化合物であることを特徴とする（１）に記載のハンダ付けフラックス。
【０００９】
（３）第一級または第二級または第三級ＣＨ結合を１つ以上含む炭化水素化合物が、テトラリン、テトライソブチレン、オクタヒドロアントラセン、１−α−ナフチル−１−ｎ−ブチルヘキサデセン、９，１０−ジヒドロ−９，１０−ジイソブチルアントラセン、ｎ−オクタデシルベンゼン、β−ｎ−オクタデシルテトラリン、ポリイソブチレンからなる群から選ばれた何れか１種であることを特徴とする（１）または（２）に記載のハンダ付けフラックス。
【００１０】
（４）ハロゲン含有水素供与体化合物の含有量が、ハンダ付けフラックス全量に対し、塩素換算量で０．０２質量％〜２０質量％の範囲内であることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載のハンダ付けフラックス。
【００１１】
（５）第一級または第二級または第三級ＣＨ結合を１つ以上含む炭化水素化合物の含有量が、ハンダ付けフラックス全量に対し、０．０１質量％〜２０質量％の範囲内であることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載のハンダ付けフラックス。
【００１２】
（６）（１）〜（５）の何れか１項に記載のハンダ付けフラックスと、ハンダ粉末とを含むハンダペースト。
【００１３】
（７）ハンダ粉末が亜鉛を含むことを特徴とする（６）に記載のハンダペースト。
【００１４】
（８）ハンダペースト中のハンダ粉末の比率が、８６質量％〜９２質量％の範囲内であることを特徴とする（６）または（７）に記載のハンダペースト。
【００１５】
（９）（６）〜（８）の何れか１項に記載のハンダペーストを回路基板上に塗布し、該塗布部に電子部品を載置し、その後回路基板を加熱して電子部品を回路基板上に接合する回路基板の製造方法。
【００１６】
（１０）（１）〜（５）の何れか１項に記載のハンダ付けフラックスを溶剤で希釈して作製したフロー用液状フラックス。
【００１７】
（１１）（１）〜（５）の何れか１項に記載のハンダ付けフラックスとハンダ合金とを含むヤニ入り糸ハンダ。
【００１８】
（１２）ハンダ合金が亜鉛を含むことを特徴とする（１１）に記載のヤニ入り糸ハンダ。
【００１９】
【発明の実施の形態】
ハンダ付けフラックス、ハンダペースト、糸ハンダ、フロ−用液状フラックスには、活性剤、合成樹脂やロジンからなる樹脂成分、溶剤、チクソトロピック剤、その他必要に応じてｐＨ調整剤、防錆剤、酸化防止剤、有機酸成分等が配合されている。
【００２０】
本発明のハンダ付けフラックスは活性剤として第一級または第二級または第三級ＣＨ結合を１つ以上含む炭化水素化合物とハロゲン含有水素供与体化合物とを含むことを特徴とする。
【００２１】
ハロゲン含有水素供与体化合物とは、ハロゲンを含有する化合物であって、さらにハンダ付けフラックス中で還元作用を有する化合物を指し、特に、ハンダ付けフラックスの使用温度において熱分解してハロゲンを発生する化合物が好ましい。
【００２２】
このような化合物としては、例えば、ハンダ付けフラックスの使用温度において熱分解してハロゲン化水素を発生する有機ハロゲン化合物があげられる。
【００２３】
従来、活性剤としてはイオン性のものが多く用いられてきた。しかしイオン性の活性剤は、室温下でも活性を有するため、特に酸化を起こしやすい鉛フリーハンダにおいては保存安定性に悪影響を与えていた。そのため、鉛フリーハンダでは、リフロー時に分解し活性を発現する有機臭素化合物が好適である。ハンダ付けフラックスに有機ハロゲン化合物を添加することは、たとえば、特公昭５６−３２０７９号公報、特開平３−１０６５９４号公報、特公平４−５９０７９号公報、特開平８−１５５６７６号公報などに開示されている。
【００２４】
本発明において、用いることが好ましい有機ハロゲン化合物としては、例えば、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、１，４−ジブロモ−２，３−ブタンジオール、２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、１−ブロモ−３−メチル−１−ブテン、１，４−ジブロモブテン、１−ブロモ−１−プロペン、２，３−ジブロモプロペン、ブロモ酢酸エチル、α−ブロモカプリル酸エチル、α−ブロモプロピオン酸エチル、β−ブロモプロピオン酸エチル、α−ブロモ−酢酸エチル、２，３−ジブロモコハク酸、２−ブロモコハク酸、２，２−ジブロモアジピン酸、２，４−ジブロモアセトフェノン、１，１−ジブロモテトラクロロエタン、１，２−ジブロモ−１−フェニルエタン、１，２−ジブロモスチレン、４−ステアロイルオキシベンジルブロマイド、４−ステアリルオキシベンジルブロマイド、４−ステアリルベンジルブロマイド、４−ブロモメチルベンジルステアレート、４−ステアロイルアミノベンジルブロマイド、２，４−ビスブロモメチルべンジルステアレート、４−パルミトイルオキシベンジルブロマイド、４−ミリストイルオキシベンジルブロマイド、４−ラウロイルオキシべンジルブロマイド、４−ウンデカノイルオキシベンジルブロマイド、９，１０，１２，１３，１５，１６−ヘキサブロモステアリン酸、９，１０，１２，１３，１５，１６−へキサブロモステアリン酸メチルエステル、同エチルエステル、９，１０，１２，１３−テトラブロモステアリン酸、同メチルエステル、同エチルエステル、９，１０，１２，１３，１５，１６−へキサブロモステアリルアルコール、９，１０，１２，１３−テトラブロモステアリルアルコール、１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロドデカン、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、トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレート等が例示できる。この中で特に、有機ハロゲン化合物が、９，１０，１２，１３，１５，１６−ヘキサブロモステアリン酸、９，１０，１２，１３，１５，１６−へキサブロモステアリン酸メチルエステル、同エチルエステル、トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートを用いることが好ましい。以上の有機ハロゲン化合物がハンダ付けフラックスに用いることが好ましい理由は定かではないが、熱分解してハロゲン化水素を発生する温度がプレヒート温度に近く好適なためと考えられる。
【００２５】
また臭素の代わりに、塩素、ヨウ素を含む有機ハロゲン化合物を用いても良い。またこれらの有機ハロゲン化合物は、単独で使用してもよいし、２種類以上を併用してもよい。
【００２６】
有機ハロゲン化合物の添加量としては、ハンダ付けフラックス全量に対し、塩素換算量で０．０２質量％〜２０質量％の範囲内、好ましくは０．１質量％〜１０質量％の範囲内とする。有機ハロゲン化合物の添加量が０．０２質量％より少ないと、リフロー時に十分なハンダ付け性が得られず、２０質量％より多いと、経済的でないばかりか、他のフラックス成分を減ず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。
【００２７】
なお塩素換算量とは、有機臭素化合物の臭素を塩素に換算した分子量を用いての換算量を示す。
【００２８】
イオン性の臭素を含む活性剤は安価で少量の添加で活性を出すため、ペーストの安定性を損なわない程度の量で使用できる。また、高価な有機ハロゲン化合物の添加量を低減する目的で、併用して用いることが有効である。
【００２９】
その他の添加が好ましいイオン性活性剤としては、例えばイソプロピルアミン臭化水素酸塩、ブチルアミン塩化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩等のハロゲン化水素酸アミン塩、１，３−ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩等が挙げられる。
【００３０】
また臭素の代わりに、塩素、ヨウ素のハロゲン水素塩を用いても良い。またこれらのハロゲン水素塩物は、単独で使用してもよいし、２種類以上を併用してもよい。配合量としてはフラックス全量に対し、０．０００５質量％〜２質量％の範囲内、好ましくは０．０１質量％〜１質量％の範囲内である。添加量が０．０００５質量％未満では、活性の効果はほとんどない。添加量が２質量％を超えると、フラックスに含まれる活性剤と反応しハンダペーストの安定性が損なわれる。
【００３１】
本発明では、第一級または第二級または第三級ＣＨ結合を１つ以上含む炭化水素化合物を添加するが、約１００〜１５０℃において酸素と反応して酸化しやすいもの化合物を用いるのが望ましい。このような化合物としては、テトラリン、テトライソブチレン、オクタヒドロアントラセン、１−α−ナフチル−１−ｎ−ブチルヘキサデセン、９，１０−ジヒドロー９，１０−ジイソブチルアントラセン、ｎ−オクタデシルベンゼン、β−ｎ−オクタデシルテトラリン、ポリイソブチレン、α―フェニル−２−テトラリルブタン、９，１０−ジイソブチルパーヒドロアントラセン、５−イソブチルアセナフテンなどが例示できる。添加量としてはフラックス全量に対して０．０１質量％〜２０質量％、好ましくは０．５質量％〜５質量％の範囲で使用する。
【００３２】
その作用は明確ではないが、ハンダ付けフラックスに添加した第一級または第二級または第三級ＣＨ結合を１つ以上含む炭化水素化合物は、プレヒート温度として一般的な約１００〜１５０℃において酸素と反応して酸化し、ハロゲン含有水素供与体化合物はこの酸化反応を触媒的な作用で促進することが考えられる。
【００３３】
従来のハンダペーストにおいては、約１５０℃でプレヒートされた段階でハンダ粉末が著しく酸化される。本発明のハンダペーストは、第一級または第二級または第三級ＣＨ結合を１つ以上含む炭化水素化合物を含むことにより、プレヒート温度で本発明の炭化水素化合物が酸素と反応して酸素を吸収するため、プレヒート温度でのハンダ粉末の酸化を抑制する。さらにハロゲン化水素がハンダの酸化された表面を還元するため、ハンダ付け性を向上すると考えられる。
【００３４】
本発明のハンダ付けフラックスにおいては、溶剤、樹脂成分、チキソトロピック剤、その他必要に応じて、防錆剤、酸化防止剤、ｐＨ調整剤を添加することができる。
【００３５】
本発明のハンダ付けフラックスに配合される溶剤としては、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、芳香族系の溶剤を一種または一種以上を混合して用いることができる。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、プロピレンジグリコールモノブチルエーテル、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、２−メチル−１，３−ヘキサンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオールまたはこれらの混合溶剤を用いることができる。
【００３６】
本発明のハンダ付けフラックス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を用いることができる。
【００３７】
本発明の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
本発明のハンダ付けフラックスに用いることのできるｐＨ調整剤として、アルカノールアミン類、脂肪族第１〜第３アミン類、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例示することができる。これらの化合物を単独で使用してもよいし、２種類以上を併用してもよい。
【００３８】
本発明のハンダ付けフラックスはｐＨ値を、４〜９の範囲内、より好ましくは６〜８の範囲とすることが、ハンダ粉とフラックスとの反応を抑制する意味で好ましい。本発明のｐＨ調製剤の添加量は、ハンダ付けフラックスの全量に対し、０．０５質量％〜２０質量％の範囲内とすることが好ましい。添加量が０．０５質量％未満ではｐＨ調整剤としての効果が十分でなく、添加量が２０質量％を超えるとハンダペーストが吸湿しやすくなり好ましくない。
【００３９】
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、ピペリジン、２，６−ジメチルピペリジンなどを挙げることができる。
【００４０】
本発明のハンダ付けフラックスは防錆剤としてフラックス中に、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質量％〜２０質量％の範囲内が好ましい。
【００４１】
本発明のハンダ付けフラックスは酸化防止剤を添加することが好ましい。酸化防止剤としては、通常合成樹脂などの還元剤として使用されている、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が挙げられる。これらの還元剤は単独で使用しても良いし、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、０．０００５質量％〜２０質量％の範囲内、好ましくは０．０１質量％〜１０質量％の範囲内である。
【００４２】
酸化防止剤を添加すること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酸化防止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、これらの酸化防止剤は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。
【００４３】
有機酸成分としては、従来周知のコハク酸、フタル酸、ステアリン酸、セバシン酸等が挙げられ、リフロー温度に達した時に有機酸を発生する化合物である有機酸誘導体は好適に用いられる。分解性の有機酸エステルは、単独ではリフロー温度においても分解性が低いため、分解を促進するためには少量のエステル分解触媒の添加が有効である。エステル分解触媒としては、分解性の有機酸エステルがリフロー温度で分解して酸の発生を促進する作用を有する触媒であればよいが、その中で特に有機塩基とハロゲン化水素酸塩が有効である。
【００４４】
有機酸エステルとしては、各種脂肪族カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステル、脂肪族スルホン酸エステル、芳香族スルホン酸エステル等が挙げられる。具体的な例としては、パラトルエンスルホン酸−ｎ−プロピル、パラトルエンスルホン酸イソプロピル、パラトルエンスルホン酸イソブチル、パラトルエンスルホン酸−ｎ−ブチル、ベンゼンスルホン酸−ｎ−プロピル、ベンゼンスルホン酸イソプロピル、ベンゼンスルホン酸イソブチル、サリチル酸−ｎ−プロピル、サリチル酸イソプロピル、サリチル酸イソブチル、サリチル酸−ｎ−ブチル、４−ニトロ安息香酸イソプロピル、４−ニトロ安息香酸−ｔ−ブチル、メタクリル酸−ｔ−ブチル、アクリル酸−ｔ−ブチル、マロン酸−ｔ−ブチル、ブロモ酢酸−ｔ−ブチルなどが挙げられる。添加量としてはフラックス全量に対して０．０１質量％〜２０質量％の範囲内、好ましくは０．０５質量％〜５質量％の範囲内で使用する。
【００４５】
本発明のハンダ付けフラックスに好適に使用できる鉛フリーハンダ合金の金属組成としては、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｉｎ−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−Ｃｕ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−Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系が挙げられる。
【００４６】
上記の具体例としては、４８Ｓｎ／５２Ｉｎ（４８質量％のＳｎと５２質量％のＩｎとの合金を示す。以下同じ。）、４３Ｓｎ／５７Ｂｉ、９７Ｉｎ／３Ａｇ、５８Ｓｎ／４２Ｉｎ、９５Ｉｎ／５Ｂｉ、６０Ｓｎ／４０Ｂｉ、９１Ｓｎ／９Ｚｎ、９３Ｓｎ／７Ｚｎ、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ、９９．３Ｓｎ／０．７Ｃｕ、９５Ｓｎ／５Ｓｂ、２０Ｓｎ／８０Ａｕ、９０Ｓｎ／１０Ａｇ、Ｓｎ９０／Ｂｉ７．５／Ａｇ２／Ｃｕ０．５、９７Ｓｎ／３Ｃｕ、９９Ｓｎ／１Ｇｅ、９２Ｓｎ／７．５Ｂｉ／０．５Ｃｕ、９７Ｓｎ／２Ｃｕ／０．８Ｓｂ／０．２Ａｇ、９５．５Ｓｎ／３．５Ａｇ／１Ｚｎ、９５．５Ｓｎ／４Ｃｕ／０．５Ａｇ、５２Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ、５１Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ／１Ｚｎ、８５Ｓｎ／１０Ｂｉ／５Ｓｂ、８４Ｓｎ／１０Ｂｉ／５Ｓｂ／１Ｚｎ、８８．２Ｓｎ／１０Ｂｉ／０．８Ｃｕ／１Ｚｎ、８９Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ、８８Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ／１Ｚｎ、９８Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ、９７Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ／１Ｚｎ、９１．２Ｓｎ／２Ａｇ／０．８Ｃｕ／６Ｚｎ、９１．５Ｓｎ／８Ｚｎ／０．５Ｂｉ、９１Ｓｎ／８Ｚｎ／１Ｂｉ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉ、８９．１Ｓｎ／２Ａｇ／０．９Ｃｕ／８Ｚｎなどが挙げられる。この中でも特にＺｎを含有したハンダ合金が本発明の効果が著しい。また、ハンダ粉末の場合、異なる組成のハンダ粉末を２種類以上混合したものでもよい。
【００４７】
本発明のハンダ付けフラックスは、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質量％〜７０質量％の範囲内に希釈すればよい。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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、９３Ｓｎ／７Ｚｎ,９１Ｓｎ／９Ｚｎ, ９１．５Ｓｎ／８Ｚｎ／０．５Ｂｉ、９１Ｓｎ／８Ｚｎ／１Ｂｉ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂｉ,８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉなどの錫−亜鉛系の場合、それぞれの条件は、プレヒートが１３０℃〜１８０℃の範囲内、好ましくは、１５０℃〜１７０℃の範囲内、プレヒート時間が６０秒〜１２０秒の範囲内、好ましくは、６０秒〜９０秒の範囲内、リフロー温度は２００℃〜２３０℃の範囲内、好ましくは、２１０℃〜２２０℃の範囲内、リフロー時間が２０秒〜６０秒の範囲内、好ましくは、３０秒〜４０秒の範囲内である。
【００５２】
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℃の範囲内、好ましくは、合金の融点に対し、＋２０℃〜＋３０℃の範囲内とし、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。
【００５３】
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、鉛フリーハンダ、特に亜鉛を含むハンダ合金系でも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。
【００５４】
リフロー後、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、ＬＳＩ、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。
【００５５】
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、これにハンダ粉末を付着させた後、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。
【００５６】
【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。
＜試験法＞
ハンダ付け性評価として、ソルダボール試験とボイド観察を行った。
【００５７】
＜ソルダボール試験＞
また、厚さ０．２ｍｍ、直径６．５ｍｍの孔を５個もつ印刷マスクを用い、アルミナ基板にハンダペーストを印刷した。それらのサンプルを９個作成した。そのうち８個を、３０℃９０％の恒温恒湿槽にいれ三時間毎に８個ずつ取り出した。
【００５８】
これらのサンプルを、予め２３５℃に設定したホットプレートにのせ、ハンダが溶融してから５秒後に取り出し、ハンダが冷却するまで放置した。
【００５９】
凝固したハンダ外観全景を１０倍の拡大鏡で観察し、ＪＩＳＺ−３２８４（付属書１１）表１及び図１に規定するハンダ粒子の凝集状態によって評価した。
【００６０】
すなわち、ハンダ粉末が溶融して、ハンダは１つの大きな球となり、周囲にソルダボールがない場合を評価１、ハンダ粉末が溶融してハンダは１つの大きな球となり周囲に直径７５μｍ以下のソルダーボールが３つ以上ある場合を評価２、ハンダ粉末が溶融してハンダは１つの大きな球となり周囲に直径７５μｍ以下のソルダーボールが３つ以上あり、半連続の環状に並んではいない場合を評価３、ハンダ粉末が溶融してハンダは１つの大きな球となり周囲に多数の細かい球が半連続の環状に並んでいる場合を評価４、上記以外のものを評価５とした。
【００６１】
＜ボイド観察＞
６０ｍｍ平方の銅板に厚さ１５０ミクロンのメタルマスクを用いて、直径６ｍｍ×６個のパターンを印刷後、大気雰囲気下でリフローし、次いでカッタでハンダと共に銅板を切断した後、該ハンダ部分を顕微鏡により観察し、ボイドの発生状況を観察した。６個のパターンについて大きさが１０μｍ以上のボイドを計測し、１個のパターン当たりの平均個数が２個以上であった場合を不合格とした。
【００６２】
（実施例１〜４、比較例１〜３）
＜フラックス及びハンダペーストの製造＞
チクソトロピック剤として水添ヒマシ油、樹脂成分として付均化ロジン、重合ロジン、イオン性活性剤としてシクロヘキシルアミン臭化水素酸塩または、１，３−ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、防錆剤としてベンゾトリアゾール、溶剤として、プロピレンジグリコールモノブチルエーテル、有機ハロゲン化合物として９，１０，１２，１３，１５，１６−ヘキサブロモステアリン酸または９，１０，１２，１３，１５，１６−へキサブロモステアリン酸メチルエステルまたはトリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレート、アミンとしてトリプロピルアミン、有機酸成分としてパラトルエンスルホン酸−ｎ−プロピルを用いた。
【００６３】
このハンダ付けフラックス１０質量％に、９１Ｓｎ／８Ｚｎ／１Ｂｉのハンダ粉末９０質量％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。
【００６４】
その配合を表１、評価結果を表２に示した。
【００６５】
活性剤としてハロゲン含有水素供与体化合物と第一級または第二級または第三級ＣＨ結合を１つ以上含む炭化水素化合物を使用した実施例１〜６においては、ソルダボール試験、ボイド観察においても、比較例１に比べ明らかにハンダ付け性がよくなった。
【００６６】
【表１】

【００６７】
【表２】

【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の鉛フリーハンダの活性剤としてハロゲン含有水素供与体化合物と第一級または第二級または第三級ＣＨ結合を１つ以上含む炭化水素化合物を用いることにより、ハンダ付け性が向上した。特に、リフロー後のソルダーボールの発生や、バンプ中のボイドが低減できた。
【００６９】
本発明のハンダ付けフラックスを用いて製造した回路板や電子部品の接合物は接合部にソルダーボールやボイドが無いため信頼性の高いものであり、また、ファインピッチの回路基板の製造が容易となった。

Claims

第一級または第二級または第三級ＣＨ結合を１つ以上含む炭化水素化合物であって１００℃〜１５０℃において酸素と反応して酸化する化合物をハンダ付けフラックス全量に対し０．０１質量％〜２０質量％の範囲内で含み、有機ハロゲン化合物であってハンダ付けフラックスの使用温度において熱分解してハロゲン化水素を発生する化合物をハンダ付けフラックス全量に対し塩素換算量で０．０２質量％〜２０質量％の範囲内で含むことを特徴とするハンダ付けフラックス。
第一級または第二級または第三級ＣＨ結合を１つ以上含む炭化水素化合物が、テトラリン、テトライソブチレン、オクタヒドロアントラセン、１−α−ナフチル−１−ｎ−ブチルヘキサデセン、９，１０−ジヒドロ−９，１０−ジイソブチルアントラセン、ｎ−オクタデシルベンゼン、β−ｎ−オクタデシルテトラリン、ポリイソブチレンからなる群から選ばれた何れか１種であることを特徴とする請求項１に記載のハンダ付けフラックス。
請求項１または２に記載のハンダ付けフラックスと、ハンダ粉末とを含むハンダペースト。
ハンダ粉末が亜鉛を含むことを特徴とする請求項３に記載のハンダペースト。
ハンダペースト中のハンダ粉末の比率が、８６質量％〜９２質量％の範囲内であることを特徴とする請求項３または４に記載のハンダペースト。
請求項３〜５の何れか１項に記載のハンダペーストを回路基板上に塗布し、該塗布部に電子部品を載置し、その後回路基板を加熱して電子部品を回路基板上に接合する回路基板の製造方法。
請求項１または２に記載のハンダ付けフラックスを溶剤で希釈して作製したフロー用液状フラックス。
請求項１または２に記載のハンダ付けフラックスとハンダ合金とを含むヤニ入り糸ハンダ。
ハンダ合金が亜鉛を含むことを特徴とする請求項８に記載のヤニ入り糸ハンダ。