JP5400606B2 - ソルダペーストおよびフラックス - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(ソルダペーストの第1の例)
2.第2の実施の形態(ソルダペーストの第2の例)
3.他の実施の形態(変形例)
(ソルダペーストの構成)
この発明の第1の実施の形態によるソルダペーストについて説明する。このソルダペーストは、ハンダ粉末と、樹脂成分、溶剤成分、活性剤、チキソ剤および添加剤を含むフラックスとを含む。
ハンダ粉末としては、Sn−Pb系ハンダ粉末、鉛フリーハンダ粉末などが挙げられる。Sn−Pb系ハンダ粉末としては、具体的には、Sn−Pbハンダ粉末などが挙げられる。鉛フリーハンダ粉末としては、Sn−Ag−Cuハンダ粉末(融点218℃程度)、Sn−Agハンダ粉末(融点221℃程度)、Sn−Cuハンダ粉末(融点227℃程度)などが挙げられる。鉛フリーハンダ粉末は、融点が高いので、例えば、170℃〜190℃でプリヒートが行われる。
フラックスは、樹脂成分、溶剤成分、活性剤、チキソ剤および添加剤を含む。
樹脂成分としては、ロジンが挙げられる。ロジンとしては天然ロジン、重合ロジンや水添加ロジン、酸変性ロジン等のロジン誘導体などが挙げられる。
溶剤成分としては、通常のソルダペーストに用いられているものが挙げられる。例えば、ヘキシルカルビトール(沸点:260℃)、ブチルカルビトール(沸点:230℃)、エチレングリコールモノブチルエーテルなどが挙げられる。
活性剤としては、例えば、有機アミンのハロゲン化水素酸塩、有機酸などが挙げられる。有機アミンのハロゲン化水素酸塩としては、具体的に、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアミン塩酸塩、トリエタノールアミン臭化水素酸塩、モノエタノールアミン臭化水素酸塩などが挙げられる。また、有機酸としては、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、グルタル酸、スベリン酸、アジピン酸、セバシン酸などが挙げられる。
チキソ剤としては、水素添加ヒマシ油、脂肪酸アマイド類、オキシ脂肪酸類水添ヒマシ油などが挙げられる。
添加剤は、溶媒としてビスアマイドを用いた、脂肪族ジアミン、芳香族ジアミン、脂環式ジアミンなどのジアミンと、炭素数16以上の多塩基酸およびその無水物との縮合反応の生成物を含む。
脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。芳香族ジアミンとしては、例えば、p−キシレンジアミンなどが挙げられる。脂環式ジアミンとしては、例えば、4,4’−ビス(シクロヘキシルアミン)などが挙げられる。
炭素数16以上の多塩基酸としては、エイコサン二酸、8,13−ジメチルエイコサン二酸、8,13−ジメチル−8,12−エイコサジエン二酸などが挙げられる。炭素数16以上の多塩基酸の無水物としては、ポリエイコサン二酸無水物、8,13−ジメチル−8,12−エイコサジエン二酸無水物などが挙げられる。
ビスアマイドとしては、飽和脂肪酸ビスアマイド、不飽和脂肪酸ビスアマイド、芳香族ビスアマイドなどが挙げられる。より具体的には、エチレンビスラウリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスオレイン酸アマイド、m−キシレンビスヒドロキシステアリン酸アマイドなどが挙げられる。
以下に示すように、溶媒としてのビスアマイド(例えば、式(10)に示すエチレンビスステアリン酸アマイド)を用いて、式(3)に示す多塩基酸または式(4)に示す多塩基酸無水物と、式(5)に示すジアミンと、の縮合反応により、式(1)に示すポリアミド化合物を得られる。式(1)に示すポリアミド化合物が、この添加剤の加熱だれ抑制成分である。
一例として、溶媒として式(10)に示すエチレンビスステアリン酸アマイドを用い、式(11)に示すエイコサン二酸と、式(12)に示すエチレンジアミンとの合成により得た添加剤を説明する。
この発明の第1の実施の形態によるソルダペーストは、式(1)に示す加熱だれ抑制成分を含む。これにより、リフローハンダ付け法において、ソルダペーストの加熱だれを抑制することができる。
この発明の第2の実施の形態によるソルダペーストについて説明する、この発明の第2の実施の形態によるソルダペーストは、添加剤が第1の実施の形態と異なる点以外は、第1の実施の形態と同様である。
この発明の第2の実施の形態によるソルダペーストは、ハンダ粉末と、樹脂成分、溶剤、活性剤、チキソ剤および添加剤を含むフラックスとを含む。樹脂成分、溶剤成分、活性剤、チキソ剤は第1の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
添加剤は、脂肪族ジアミン、芳香族ジアミン、脂環式ジアミンなどのジアミンと、炭素数16以上の多塩基酸エステルとの有機酸存在下の脱アルコール反応の生成物を含む。
脂肪族ジアミンとしては、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。芳香族ジアミンとしては、p−キシレンジアミンなどが挙げられる。脂環式ジアミンとしては、例えば、4,4’−ビス(シクロヘキシルアミン)などが挙げられる。
炭素数16以上の多塩基酸エステルとしては、エイコサン二酸ジメチル、エイコサン二酸ジエチルなどが挙げられる。
有機酸としては、ステアリン酸などの高級脂肪酸などが挙げられる。
以下に示す、式(14)に示す有機酸存在下の式(6)に示す多塩基酸エステルと、式(7)に示すジアミンとの脱アルコール反応により、式(2)に示すポリアミド化合物および式(15)に示す化合物が得られる。式(2)に示すポリアミド化合物が、この添加剤の加熱だれ抑制成分である。
具体例として、有機酸(式(18)に示すステアリン酸)存在下の式(16)に示すエイコサン二酸ジメチルと、式(17)に示すエチレンジアミンとの脱アルコール反応により、式(19)示すポリアミド化合物および式(20)に示す化合物が得られる。この添加剤において、式(20)に示す化合物が加熱だれ抑制成分として作用する。
この発明の第2の実施の形態によるソルダペーストは、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
まず、サンプル1〜サンプル7の添加剤を作製した。
まず、エチレンビスステアリン酸アマイドと、デカン二酸(炭素数10)とを反応容器に投入し、窒素ガスの導入を開始した。次に、オイルバス温度を所定温度(170℃)に設定して、反応容器を3時間加熱後、攪拌を開始した。次に、エチレンジアミンを滴下漏斗にて滴下し、その後、反応容器の設定温度を上げて(220℃)、3時間加熱後、攪拌を停止し、冷却することにより、サンプル1の添加剤を得た。
まず、エチレンビスステアリン酸アマイドと、ドテカン二酸(炭素数12)とを反応容器に投入し、窒素ガスの導入を開始した。次に、オイルバス温度を所定温度に設定して、反応容器を3時間加熱後、攪拌を開始した。次に、エチレンジアミンを滴下漏斗にて滴下し、その後、反応容器の設定温度を上げて、3時間加熱後、攪拌を停止し、冷却することにより、サンプル2の添加剤を得た。
まず、エチレンビスステアリン酸アマイドと、テトラデカン二酸(炭素数14)とを反応容器に投入し、窒素ガスの導入を開始した。次に、オイルバス温度を所定温度に設定して、反応容器を3時間加熱後、攪拌を開始した。次に、エチレンジアミンを滴下漏斗にて滴下し、その後、反応容器の設定温度を上げて、3時間加熱後、攪拌を停止し、冷却することにより、サンプル3の添加剤を得た。
まず、エチレンビスステアリン酸アマイドと、オクタデカン二酸(炭素数18)とを反応容器に投入し、窒素ガスの導入を開始した。次に、オイルバス温度を所定温度に設定して、反応容器を3時間加熱後、攪拌を開始した。次に、エチレンジアミンを滴下漏斗にて滴下し、その後、反応容器の設定温度を上げて、3時間加熱後、攪拌を停止し、冷却することにより、サンプル4の添加剤を得た。
まず、エチレンビスステアリン酸アマイドと、エイコサン二酸(炭素数20)とを反応容器に投入し、窒素ガスの導入を開始した。次に、オイルバス温度を所定温度に設定して、反応容器を3時間加熱後、攪拌を開始した。次に、エチレンジアミンを滴下漏斗にて滴下し、その後、反応容器の設定温度を上げて、3時間加熱後、攪拌を停止し、冷却することにより、サンプル5の添加剤を得た。
まず、デカン二酸ジメチルと、ステアリン酸とを反応容器に投入し、窒素ガスの導入を開始した。次に、オイルバス温度を所定温度に設定して、反応容器を3時間加熱後、攪拌を開始した。次に、エチレンジアミンを滴下漏斗にて滴下し、その後、反応容器の設定温度を上げて、3時間加熱後、攪拌を停止し、冷却することにより、サンプル6の添加剤を得た。
まず、デカン二酸と、ステアリン酸とを反応容器に投入し、窒素ガスの導入を開始した。次に、オイルバス温度を所定温度に設定して、反応容器を3時間加熱後、攪拌を開始した。次に、エチレンジアミンを滴下漏斗にて滴下し、その後、反応容器の設定温度を上げて、3時間加熱後、攪拌を停止し、冷却することにより、サンプル7の添加剤を得た。
サンプル1〜サンプル7の添加剤について、DSC測定を行った。測定結果を図1〜図6に示す。DSCの測定結果により得られた熱特性をまとめたものを表1に示す。
次に、サンプル1〜サンプル5の添加剤を含むフラックスおよび添加剤無添加のフラックスを作製して、加熱だれ抑制効果を確認した。
まず、加熱溶解により、以下の組成のフラックスを作製した。
フラックス:
水添加ロジン(ロジン系樹脂) 51重量%
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩(活性剤) 1重量%
アジピン酸(活性剤) 1重量%
エチルヘキシルジグリコール(溶剤) 39重量%
水添ヒマシ油(チクソ剤) 6重量%
サンプル1(添加剤) 2重量%
まず、加熱溶解により、以下の組成のフラックスを作製した。
フラックス:
水添加ロジン(ロジン系樹脂) 51重量%
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩(活性剤) 1重量%
アジピン酸(活性剤) 1重量%
エチルヘキシルジグリコール(溶剤) 39重量%
水添ヒマシ油(チクソ剤) 6重量%
サンプル2(添加剤) 2重量%
まず、加熱溶解により、以下の組成のフラックスを作製した。
フラックス:
水添加ロジン(ロジン系樹脂) 51重量%
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩(活性剤) 1重量%
アジピン酸(活性剤) 1重量%
エチルヘキシルジグリコール(溶剤) 39重量%
水添ヒマシ油(チクソ剤) 6重量%
サンプル3(添加剤) 2重量%
まず、加熱溶解により、以下の組成のフラックスを作製した。
フラックス:
水添加ロジン(ロジン系樹脂) 51重量%
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩(活性剤) 1重量%
アジピン酸(活性剤) 1重量%
エチルヘキシルジグリコール(溶剤) 39重量%
水添ヒマシ油(チクソ剤) 6重量%
サンプル4(添加剤) 2重量%
作製したソルダペーストについて、以下の加熱だれ試験を行った。ソルダペーストを開口径0.25mmΦ、厚み0.05mmのメタルマスクを用いて銅基板上に印刷し、190℃オープンにて90秒加熱した後、だれ幅を測定し、以下の評価基準で加熱だれ止め特性を評価した。
評価基準:だれ幅0〜20μm(○)、だれ幅20μm以上(×)
まず、加熱溶解により、以下の組成のフラックスを作製した。
フラックス:
水添加ロジン(ロジン系樹脂) 51重量%
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩(活性剤) 1重量%
アジピン酸(活性剤) 1重量%
エチルヘキシルジグリコール(溶剤) 39重量%
水添ヒマシ油(チクソ剤) 6重量%
サンプル5(添加剤) 2重量%
作製したソルダペーストについて、試験例4と同様の加熱だれ試験を行った。
まず、加熱溶解により、以下の組成のフラックスを作製した。
フラックス:
水添加ロジン(ロジン系樹脂) 51重量%
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩(活性剤) 1重量%
アジピン酸(活性剤) 1重量%
エチルヘキシルジグリコール(溶剤) 39重量%
水添ヒマシ油(チクソ剤) 6重量%
作製したソルダペーストについて、試験例4と同様の加熱だれ試験を行った。
試験例4〜実施例5では、加熱だれ止め効果が大きく、評価基準○であった。一方で、比較例6のソルダペーストは、加熱だれが大きく、評価基準×であった。
この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述の実施の形態において挙げた数値、材料等はあくまでも例にすぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料等を用いてもよい。
Claims (4)
- 上記ハンダ粉末は、鉛フリーハンダ粉末である
請求項1〜2の何れかに記載のソルダペースト。
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