JP6575709B1 - フラックス及びソルダペースト - Google Patents
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Abstract
【課題】チキソ性を付与し、かつ、印刷性、印刷ダレの抑制能、加熱ダレの抑制能に優れ、はんだの濡れ性が高められたフラックス及びソルダペーストを提供する。【解決手段】フラックスは、チキソ剤と、ハロゲン系活性剤と、ロジンと、有機酸と、溶剤とを含有する。チキソ剤は、環状アミド化合物および非環状アミド化合物を含み、環状アミド化合物を０．１〜８．０ｗｔ％、非環状アミド化合物を０．５〜８．０ｗｔ％で含み、かつ、環状アミド化合物と非環状アミド化合物との合計が１．５〜１０．０ｗｔ％である。環状アミド化合物は、ジ及び／またはトリカルボン酸と、ジ及び／またはトリアミンとが環状に重縮合した分子量が３０００以下のアミド化合物である。非環状アミド化合物は、モノカルボン酸、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸と、モノアミン、ジアミン及び／またはトリアミンとが非環状に縮合したアミド化合物である。【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及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、はんだ付けに用いられるフラックスは、はんだ及びはんだ付けの対象となる接合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し、両者の境界で金属元素の移動を可能にする効能を持つ。このため、フラックスを使用してはんだ付けを行うことで、はんだと接合対象物の金属表面との間に金属間化合物が形成できるようになり、強固な接合が得られる。
このようなはんだ付け用フラックスと、金属粉を含むソルダペーストでは、フラックスに含まれるチキソ剤によってチキソ性が付与される。チキソ剤は、フラックス中でネットワークを構築し、チキソ性を付与する。チキソ性を有するとフラックスはせん断力が掛かると、粘度が下がるため印刷性等の作業性が向上する。また、チキソ剤を含むことで、印刷ダレと称す印刷後のソルダペーストのダレ、加熱ダレと称す加熱により溶融する際のソルダペーストのダレがチキソ剤により形成されたネットワークにより保持されることでフラックスのダレが抑制される。
チキソ剤としては、チキソ性の付与、印刷性の向上、印刷ダレ、加熱ダレの抑制の観点から脂肪酸とアミンが脱水縮合したアミド化合物からなるアミド系チキソ剤が使用されている（例えば、特許文献１参照）。また、チキソ剤としては、ヒマシ硬化油からなるエステル系チキソ剤が使用されている。
アミド系チキソ剤では、アミド結合により分子内、分子間で水素結合を形成しやすく、高分子になると相溶性も悪く、均一な分散が難しく、それにより印刷性が安定しない。また、高分子のアミド化合物の量を増やすと、極度に粘度が高くなるため、印刷性が悪くなる。更に、エステル系チキソ剤でも、加熱ダレを十分に抑制することができない。加えて、接合対象物の金属表面のはんだによる濡れ性が低下しやすい、という問題もある。
本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、チキソ性を付与し、かつ、印刷性、印刷ダレの抑制能、加熱ダレの抑制能に優れ、はんだの濡れ性が高められたフラックス及びフラックスを用いたソルダペーストを提供することを目的とする。
環状アミド化合物と非環状アミド化合物からなるチキソ剤と、ハロゲン系活性剤と、を含むフラックスでは、チキソ性を向上させるとともに、はんだの濡れ性を向上させ、このフラックスと金属粉を含むソルダペーストでは、印刷性を向上させ、かつ、印刷ダレと加熱ダレを抑制できることを見出した。
そこで、本発明は、チキソ剤と、ハロゲン系活性剤と、ロジンと、有機酸と、溶剤とを含有するフラックスであり、前記チキソ剤は、環状アミド化合物および非環状アミド化合物を含み、前記環状アミド化合物を０．１ｗｔ％以上８．０ｗｔ％以下、前記非環状アミド化合物を０．５ｗｔ％以上８．０ｗｔ％以下で含み、かつ、前記環状アミド化合物と前記非環状アミド化合物との合計が１．５ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％以下であり、前記環状アミド化合物は、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸と、ジアミン及び／またはトリアミンとが環状に重縮合した分子量が３０００以下のアミド化合物であり、前記非環状アミド化合物は、モノカルボン酸、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸と、モノアミン、ジアミン及び／またはトリアミンとが非環状に縮合したアミド化合物である。
前記ハロゲン系活性剤は、アミンハロゲン化水素酸塩及び有機ハロゲン化合物からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。
前記環状アミド化合物は、ジカルボン酸及びトリカルボン酸の炭素数が３以上１０以下であり、前記環状アミド化合物は、ジカルボン酸及びトリカルボン酸の炭素数が６以上１０以下であることがより好ましい。
前記環状アミド化合物は、ジアミン及びトリアミンの炭素数が２以上５４以下であり、前記環状アミド化合物は、ジアミン及びトリアミンの炭素数が６であることがより好ましい。
前記環状アミド化合物は、炭素数が３以上１０以下のジカルボン酸と、炭素数が２以上５４以下のジアミンとが環状に重縮合したアミド化合物であることが好ましく、前記環状アミド化合物は、炭素数が６以上１０以下のジカルボン酸と、炭素数が６のジアミンとが環状に重縮合したアミド化合物であることがより好ましい。
前記非環状アミド化合物は、モノカルボン酸、ジカルボン酸及びトリカルボン酸の炭素数が２以上２８以下、モノアミン、ジアミン及びトリアミンの炭素数が０以上５４以下であることが好ましい。
前記チキソ剤は、さらにエステル化合物を含むことが好ましく、前記チキソ剤は、エステル化合物としてヒマシ硬化油を含むことが好ましい。
前記チキソ剤は、前記環状アミド化合物を０．１ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下、前記非環状アミド化合物を０．５ｗｔ％以上４．０ｗｔ％以下含むことがより好ましい。さらに、前記チキソ剤は、前記エステル化合物を０ｗｔ％以上８．０ｗｔ％以下含むことが好ましい。
また、前記ハロゲン系活性剤を０．５ｗｔ％以上１５．０ｗｔ％以下含むことが好ましく、前記ロジンを３０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下含むことが好ましく、前記有機酸を０．２ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含むことが好ましい。
さらに、アミンを０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、又は酸化防止剤を０ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含むことが好ましい。
また、本発明は、上述したフラックスと、金属粉とを含有するソルダペーストである。
環状アミド化合物と非環状アミド化合物からなるチキソ剤では、非環状アミド化合物が低分子の環状アミド化合物で架橋されることで、本発明のフラックスでは、チキソ剤が非環状アミド化合物からなる場合と比較して、非環状アミド化合物の含有量を増やすことなく、チキソ性を向上させることができ、チキソ剤の析出を抑制することができる。
また、本発明のフラックスでは、ハロゲン系活性剤を含有することで、はんだの濡れ性を高めることができる。
このフラックスを用いたソルダペーストでは、にじみ、かすれ等が抑制された良好な印刷性を得ることができ、また、印刷後のソルダペーストが流れる印刷ダレを抑制することができる。更に、はんだ付け時の加熱によるソルダペーストの加熱ダレを抑制することができる。
＜本実施の形態のフラックスの一例＞
本実施の形態のフラックスは、チキソ剤と、ハロゲン系活性剤と、ロジンと、有機酸と、溶剤とを含有する。チキソ剤は、環状アミド化合物と非環状アミド化合物からなる。
本実施の形態のフラックスは、チキソ剤と、ハロゲン系活性剤と、ロジンと、有機酸と、溶剤とを含有する。チキソ剤は、環状アミド化合物と非環状アミド化合物からなる。
環状アミド化合物は、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸と、ジアミン及び／またはトリアミンが環状に重縮合した分子量が３０００以下、とりわけ分子量が１０００以下の低分子系アミド化合物である。また、非環状アミド化合物は、モノカルボン酸、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸と、モノアミン、ジアミン及び／またはトリアミンが非環状に重縮合した分子量が３０００以下の非環状アミドオリゴマーや、分子量が３０００超の非環状高分子系アミドポリマーである。
図１は、ジカルボン酸の分子構造の概要を示す模式図、図２は、ジアミンの分子構造の概要を示す模式図、図３は、非環状アミド化合物の分子構造の概要を示す模式図である。図１に示すジカルボン酸と、図２に示すジアミンを重縮合（脱水縮合）させることで、図３に示すように、非環状アミド化合物が合成される。
図３に示す非環状アミド化合物からなるチキソ剤は、図１に示すジカルボン酸のカルボキシル基（ＣＯＯＨ）と、図２に示すジアミンのアミノ基（ＮＨ２）が重縮合によりアミド結合し、アミド基Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨの水素（Ｈ）と酸素（Ｏ）が分子内、分子間で水素結合することでネットワークが形成される。アミド結合箇所を（Ａ）で示し、水素結合箇所を（Ｂ）で示す。
図４は、非環状アミド化合物の分子構造の概要を示す模式図である。非環状アミド化合物が高分子化した場合、図４に示すように、分子内で水素結合（Ｂ）が進行するため、フラックス中で非常に溶解性（相溶性）が悪くなり、フラックス中で粗大な析出を発生してしまう場合があり、チキソ性が悪くなる。また、このようなフラックスと金属粉が混合されたソルダペーストでは、印刷性が悪く、また、印刷ダレ、加熱ダレが発生する。
そこで、環状アミド化合物を非環状アミド化合物と併用することで、環状アミド化合物で非環状アミド化合物を非共有結合性の相互作用にて架橋し、比較的均一なチキソ剤成分のネットワークを構築して、過度のチキソ剤析出を抑制する。
図５は、環状アミド化合物の分子構造の概要を示す模式図である。さて、図１に示すジカルボン酸と、図２に示すジアミンを重縮合させることで、図５に示すように、低分子系アミドとして環状アミド化合物が合成される。
環状アミド化合物は、非環状アミド化合物よりも対称性が高いため、非環状の低分子系アミドと比較して、結晶化しやすいという性質を持つ。一方、非環状の低分子系アミドは、極性の末端基を有するため、フラックス中に相溶しやすく、結晶化しにくいことからネットワーク形成によるチキソ性を付与しにくい。これに対し、環状アミド化合物は、極性の末端基を有さないため、フラックス中に相溶しにくく、ネットワーク形成によるチキソ性を付与しやすい。
これにより、環状アミド化合物と非環状アミド化合物からなるチキソ剤では、環状アミド化合物と非環状アミド化合物との分子間での水素結合が促進され、非環状アミド化合物の分子内での水素結合が阻害されると考えられる。
図６は、環状アミド化合物で非環状アミド化合物を架橋した分子構造の概要を示す模式図である。環状アミド化合物と非環状アミド化合物からなるチキソ剤では、図６に示すように、環状アミド化合物と非環状アミド化合物が水素結合（Ｂ）されることで、環状アミド化合物で非環状アミド化合物が非共有結合性の相互作用にて架橋された比較的均一な成分のネットワークが構築されると考えられる。
従って、環状アミド化合物と非環状アミド化合物からなるチキソ剤を含むフラックスでは、非環状アミド化合物からなるチキソ剤と比較して、チキソ剤の過度な析出が抑制され、かつ、チキソ性に優れる。また、環状アミド化合物と非環状アミド化合物からなるチキソ剤を含むフラックスと金属粉からなるソルダペーストでは、印刷性に優れ、また、印刷ダレが抑制され、更に加熱ダレが抑制される。
環状アミド化合物と非環状アミド化合物は、カルボン酸の数をｎ、アミンの数をｎとしたとき、［ｎ＋ｎ］型と表される。環状アミド化合物は、［１＋１］型から［ｎ＋ｎ］型が構築されるが、好ましくは、［１＋１］型〜［３＋３］型、特に好ましくは［２＋２］型である。図５は、ジカルボン酸とジアミンが環状に重縮合した［２＋２］型の一例であり、環状アミド化合物は、ジカルボン酸とジアミンが環状に重縮合した［２＋２］型が好ましい。
なお、環状アミド化合物は、トリカルボン酸とジアミンが環状に重縮合し、トリカルボン酸の官能基の１つが他の化合物と未結合なフリーの状態となっている［２＋２］型、トリカルボン酸とジアミンが環状に重縮合してかご型構造をなす［２＋３］型、ジカルボン酸とトリアミンが環状に重縮合してかご型構造をなす［３＋２］型等も含まれる。
これにより、環状アミド化合物は、ジカルボン酸とジアミンが環状に重縮合したアミドオリゴマー、トリカルボン酸とジアミンが環状に重縮合したアミドオリゴマー、ジカルボン酸とトリアミンが環状に重縮合したアミドオリゴマー、トリカルボン酸とトリアミンが環状に重縮合したアミドオリゴマー、ジカルボン酸及びトリカルボン酸とジアミンが環状に重縮合したアミドオリゴマー、ジカルボン酸及びトリカルボン酸とトリアミンが環状に重縮合したアミドオリゴマー、ジカルボン酸とジアミン及びトリアミンが環状に重縮合したアミドオリゴマー、トリカルボン酸とジアミン及びトリアミンが環状に重縮合したアミドオリゴマー、ジカルボン酸及びトリカルボン酸とジアミン及びトリアミンが環状に重縮合したアミドオリゴマーの何れでも良い。
また、非環状アミド化合物は、モノカルボン酸とジアミン及び／またはトリアミンが非環状に重縮合したアミド化合物である場合、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸とモノアミンが非環状に重縮合したアミド化合物である場合等、モノカルボン酸またはモノアミンを含むアミド化合物であると、モノカルボン酸、モノアミンがターミナル分子（terminal molecules）として機能し、分子量を小さくした非環状アミドオリゴマーとなる。また、非環状アミド化合物は、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸と、ジアミン及び／またはトリアミンが非環状に重縮合したアミド化合部である場合、非環状高分子系アミドポリマーとなる。更に、非環状アミド化合物は、モノカルボン酸とモノアミンが非環状に縮合したアミド化合物も含まれる。
以下に、モノカルボン酸とモノアミンが非環状に縮合したアミド化合物がネットワークを形成できる理由を説明する。
図７は、モノカルボン酸の分子構造の概要を示す模式図、図８は、モノアミンの分子構造の概要を示す模式図、図９は、モノカルボン酸とモノアミンが縮合した非環状アミド化合物の分子構造の概要を示す模式図である。
図７に示すモノカルボン酸のカルボキシル基（ＣＯＯＨ）と、図８に示すモノアミンのアミノ基（ＮＨ２）が縮合によりアミド結合することで、図９に示す非環状アミド化合物が形成される。また、非環状アミド化合物のアミド基Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨの水素（Ｈ）と酸素（Ｏ）が、分子間で水素結合することでつながる。非環状アミド化合物の分子内のアミド結合箇所を（Ａ）で示し、非環状アミド化合物の分子間の水素結合箇所を（Ｂ）で示す。
このように、分子内に１つのアミド基を持つモノアミド（モノアマイド）は、水素結合によりつながっていく。この水素結合によるモノアミドの集合体は超分子として取り扱われる。超分子とは、水素結合、疎水性相互作用等の非共有結合性の相互作用から構築された分子の集合体を指す。水素結合は強い相互作用を示し、安定した構造となる。
モノカルボン酸とモノアミンが縮合したモノアミドである非環状アミド化合物は、アミド結合に由来する水素結合による相互作用でつながり、加えて、水素結合による相互作用でつながった分子鎖、とりわけ、主鎖のアミド結合に由来する水素結合や、側鎖による疎水性相互作用等による分子鎖間の相互作用によって架橋部位を形成し３次元ネットワークへと成長する。
以上のように、モノカルボン酸とモノアミンが縮合した非環状アミド化合物は、アミド基を１つしか持たないものの、水素結合による非共有性相互作用により結合することで、ネットワークを形成できることが判る。
なお、チキソ剤として含有する環状アミド化合物は、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸と、ジアミン及び／またはトリアミンが環状に重縮合したアミド化合物で、アミド基を２つ以上持つ。
これにより、環状アミド化合物がチキソ剤に加わることで、水素結合による相互作用でつながったモノアミドの集合体である非環状アミド化合物が、環状アミド化合物を介してつながる。
チキソ剤が環状アミド化合物と非環状アミド化合物を含むフラックスを用いたソルダペーストでは、環状アミド化合物と非環状アミド化合物がネットワークを形成することで、チキソ性が付与されると考えられる。
しかし、環状アミド化合物と非環状アミド化合物の含有量が過少であると、十分なネットワークが形成できないため、チキソ性が付与されない。
一方、環状アミド化合物を含まない、または、環状アミド化合物の含有量が本願発明で規定される量より少ないチキソ剤では、非環状アミド化合物が過剰になると、非環状アミド化合物の分子内、分子間で過度に相互作用してしまい、凝集・析出が発生しやすくなる。
これにより、フラックスとしてのレオロジー特性が損なわれる（結晶析出による印刷性が悪い）ことや、凝集体が形成されていない部分でチキソ剤密度が少なく、実質的に上記のようなチキソ剤不足の状態となり効果を発揮できなくなると考えられる。
これに対して、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸と、ジアミン及び／またはトリアミンが環状に重縮合した環状アミド化合物と、モノカルボン酸、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸と、モノアミン、ジアミン及び／またはトリアミンが非環状に縮合した非環状アミド化合物を、本願発明で規定される含有量で併用することにより、環状アミド化合物で非環状アミド化合物を非共有結合性の相互作用にて架橋し、比較的均一なチキソ剤成分のネットワークを構築して、過度のチキソ剤析出を抑制することができる。この環状アミド化合物と非環状アミド化合物を併用することによる効果は、環状アミド化合物と非環状アミド化合物の含有量が本願発明で規定される範囲であれば、非環状アミド化合物の分子量が３０００以下でも、３０００超でも発揮される。
また、非環状アミド化合物は、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸のカルボキシル基の合計モル数と、ジアミン及び／またはトリアミンのアミノ基の合計モル数の比が１：１であれば、分子量が最大になる。これに対し、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸のカルボキシル基の合計モル数と、ジアミン及び／またはトリアミンのアミノ基の合計モル数の比が１：ｍまたはｍ：１（ｍ＞１）であれば、分子量を小さくした非環状アミドオリゴマーとなる。好ましくは１：２〜２：１である。
環状アミド化合物は、ジカルボン酸及びトリカルボン酸の炭素数が３以上１０以下であり、ジカルボン酸及びトリカルボン酸の炭素数が６以上１０以下であることがより好ましい。
また、環状アミド化合物は、ジアミン及びトリアミンの炭素数が２以上５４以下であり、ジアミン及びトリアミンの炭素数が６であることがより好ましい。
更に、非環状アミド化合物は、モノカルボン酸、ジカルボン酸及びトリカルボン酸の炭素数が２以上２８以下であることが好ましく、モノカルボン酸、ジカルボン酸及びトリカルボン酸の炭素数は、より好ましくは２以上１８以下、更に好ましくは２以上１０以下、より更に好ましくは６以上１０以下である。非環状アミド化合物は、モノアミン、ジアミン及びトリアミンの炭素数が０以上５４以下であることが好ましく、モノアミン、ジアミン及びトリアミンの炭素数は、より好ましくは０以上１８以下、更に好ましくは０以上１０以下、より更に好ましくは６以上１０以下である。
環状アミド化合物、非環状アミド化合物におけるジカルボン酸は、炭素数が６のアジピン酸、炭素数が１０のセバシン酸等が挙げられる。
また、環状アミド化合物、非環状アミド化合物におけるジカルボン酸は、炭素数３のマロン酸、炭素数４のコハク酸、炭素数５のグルタル酸、炭素数７のピメリン酸、炭素数８のスベリン酸、炭素数９のアゼライン酸、炭素数８のシクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、及び、炭素数６のフタル酸、炭素数６のテレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸が挙げられる。
更に、環状アミド化合物、非環状アミド化合物におけるトリカルボン酸は、炭素数９のシクロヘキサントリカルボン酸、炭素数９のベンゼントリカルボン酸等が挙げられる。
また、非環状アミド化合物におけるモノカルボン酸は、炭素数２の酢酸、炭素数１６のパルミチン酸、炭素数１８のステアリン酸、炭素数１８の１２−ヒドロキシステアリン酸、炭素数２２のベヘン酸、炭素数２８のモンタン酸等が挙げられる。
環状アミド化合物、非環状アミド化合物におけるジアミンは、１，６−ヘキサンジアミン等が挙げられる。
また、環状アミド化合物、非環状アミド化合物におけるジアミンは、炭素数２のエチレンジアミン、炭素数３の１，３−ジアミノプロパン、炭素数４の１，４−ジアミノブタン、炭素数３６のダイマージアミン、炭素数６のフェニレンジアミン、炭素数８のメタキシリレンジアミン、炭素数８のパラキシリレンジアミン、炭素数８の２，４−ジアミノトルエン等が挙げられる。
更に、環状アミド化合物、非環状アミド化合物におけるトリアミンは、炭素数６のトリアミノシクロヘキサン、炭素数５４のトリマートリアミン等が挙げられる。
また、非環状アミド化合物におけるモノアミンは、炭素数０のアンモニア、炭素数２のエチルアミン、炭素数６のヘキシルアミン、炭素数８のオクチルアミン、炭素数１８のステアリルアミン等が挙げられる。
モノカルボン酸とモノアミンが縮合した［１＋１］型の非環状アミド化合物としては、ステアリン酸アミド（分子量２８３．４９）、ｐ−トルアミド（分子量１３５．１７）等が挙げられる。また、モノカルボン酸とジアミンが縮合した［１＋１］型の非環状アミド化合物としては、エチレンジアミンモノステアリン酸アミド（分子量３２６．５６）等が挙げられる。
モノカルボン酸とジアミンが縮合した［２＋１］型の非環状アミド化合物としては、エチレンジアミンビスステアリン酸アミド（分子量５９３．０２）、エチレンジアミンビスパルミチン酸アミド（分子量５３６．９）、メタキシリレンジアミンビスステアリン酸アミド（分子量６６９．１１）等が挙げられる。
ジカルボン酸とモノアミンが縮合した［１＋２］型の非環状アミド化合物としては、コハク酸ビスステアリルアミド（分子量６２１．０７）、アジピン酸ビスステアリルアミド（分子量６４９．１２）、セバシン酸ビスステアリルアミド（分子量７０５．２７）等が挙げられる。
なお、非環状アミド化合物は、ラクタムを開環重合したものでも置換でき、例えば、ε−カプロラクタムを開環重合した６−ナイロン、ラウリルラクタムを開環重合した１２−ナイロン等が挙げられる。
本実施の形態のフラックスは、チキソ剤として上述した環状アミド化合物を０．１ｗｔ％以上８．０ｗｔ％以下、より好ましくは、環状アミド化合物を０．１ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下、非環状アミド化合物を０．５ｗｔ％以上８．０ｗｔ％以下、より好ましくは、非環状アミド化合物を０．５ｗｔ％以上４．０ｗｔ％以下含み、かつ、環状アミド化合物と非環状アミド化合物の合計が１．５ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％以下である。
環状アミド化合物の量が０．１ｗｔ％未満であると、チキソ性が悪くなる。また、印刷ダレ、加熱ダレを抑制できない。一方、環状アミド化合物の量が８．０ｗｔ％超であると、アミド系チキソ剤の合計量が多くなることで、フラックス中で析出が発生し、印刷性が悪くなる。
また、本実施の形態のフラックスは、チキソ剤としてエステル化合物を含むことが好ましく、エステル化合物を０ｗｔ％以上８．０ｗｔ％以下、より好ましくは、エステル化合物を０ｗｔ％以上４．０ｗｔ％以下含む。
エステル化合物としては、例えば、ヒマシ硬化油等が挙げられる。
エステル化合物としては、例えば、ヒマシ硬化油等が挙げられる。
本実施の形態のフラックスは、ハロゲン系活性剤を含有する。
ハロゲン系活性剤としては、例えば、アミンハロゲン化水素酸塩、有機ハロゲン化合物などが挙げられる。
ハロゲン系活性剤としては、例えば、アミンハロゲン化水素酸塩、有機ハロゲン化合物などが挙げられる。
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のアミンとしては、上述したアミンを用いることができ、エチルアミン、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、トリエチルアミン、ジフェニルグアニジン、ジトリルグアニジン、メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等が挙げられる。ハロゲン化水素としては、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素の水素化物（塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素、フッ化水素）が挙げられる。また、アミンハロゲン化水素酸塩に代えて、あるいはアミンハロゲン化水素酸塩と合わせてホウフッ化物を含んでもよく、ホウフッ化物としてホウフッ化水素酸等が挙げられる。
アミンハロゲン化水素酸塩としては、アニリン塩化水素、シクロヘキシルアミン塩化水素、アニリン臭化水素、ジフェニルグアニジン臭化水素、ジトリルグアニジン臭化水素、エチルアミン臭化水素等が挙げられる。
アミンハロゲン化水素酸塩のアミンとしては、上述したアミンを用いることができ、エチルアミン、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、トリエチルアミン、ジフェニルグアニジン、ジトリルグアニジン、メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等が挙げられる。ハロゲン化水素としては、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素の水素化物（塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素、フッ化水素）が挙げられる。また、アミンハロゲン化水素酸塩に代えて、あるいはアミンハロゲン化水素酸塩と合わせてホウフッ化物を含んでもよく、ホウフッ化物としてホウフッ化水素酸等が挙げられる。
アミンハロゲン化水素酸塩としては、アニリン塩化水素、シクロヘキシルアミン塩化水素、アニリン臭化水素、ジフェニルグアニジン臭化水素、ジトリルグアニジン臭化水素、エチルアミン臭化水素等が挙げられる。
有機ハロゲン化合物としては、ｔｒａｎｓ−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−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−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、イソシアヌル酸トリス（２，３−ジブロモプロピル）、無水クロレンド酸等が挙げられる。
ハロゲン系活性剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
ハロゲン系活性剤は、アミンハロゲン化水素酸塩及び有機ハロゲン化合物からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましく、アミンハロゲン化水素酸塩を含むものがより好ましい。
本実施の形態のフラックスは、ハロゲン系活性剤を０．５ｗｔ％以上１５．０ｗｔ％以下含むことが好ましく、より好ましくは、ハロゲン系活性剤を１．０ｗｔ％以上１２．０ｗｔ％以下含む。また、アミンハロゲン化水素酸塩を０．２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含むことが好ましく、より好ましくは、アミンハロゲン化水素酸塩を０．４ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下含む。また、有機ハロゲン化合物を２．０ｗｔ％以上１２．０ｗｔ％以下含むことが好ましく、より好ましくは、有機ハロゲン化合物を４．０ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％以下含む。
ハロゲン系活性剤は、アミンハロゲン化水素酸塩及び有機ハロゲン化合物からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましく、アミンハロゲン化水素酸塩を含むものがより好ましい。
本実施の形態のフラックスは、ハロゲン系活性剤を０．５ｗｔ％以上１５．０ｗｔ％以下含むことが好ましく、より好ましくは、ハロゲン系活性剤を１．０ｗｔ％以上１２．０ｗｔ％以下含む。また、アミンハロゲン化水素酸塩を０．２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含むことが好ましく、より好ましくは、アミンハロゲン化水素酸塩を０．４ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下含む。また、有機ハロゲン化合物を２．０ｗｔ％以上１２．０ｗｔ％以下含むことが好ましく、より好ましくは、有機ハロゲン化合物を４．０ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％以下含む。
ロジンとしては、例えば、ガムロジン、ウッドロジン及びトール油ロジン等の原料ロジン、並びに該原料ロジンから得られる誘導体が挙げられる。該誘導体としては、例えば、精製ロジン、水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン、酸変性ロジン、フェノール変性ロジン及び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）、並びに該重合ロジンの精製物、水素化物及び不均化物、並びに該α，β不飽和カルボン酸変性物の精製物、水素化物及び不均化物等が挙げられ、これらの１種または２種以上を使用することができる。
本実施の形態のフラックスは、ロジンを３０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下含むことが好ましく、より好ましくは、ロジンを３５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下含む。
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、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、リノレン酸等が挙げられる。
また、有機酸としては、ダイマー酸、トリマー酸、ダイマー酸に水素を添加した水添物である水添ダイマー酸、トリマー酸に水素を添加した水添物である水添トリマー酸が挙げられる。
例えば、オレイン酸とリノール酸の反応物であるダイマー酸、オレイン酸とリノール酸の反応物であるトリマー酸、アクリル酸の反応物であるダイマー酸、アクリル酸の反応物であるトリマー酸、メタクリル酸の反応物であるダイマー酸、メタクリル酸の反応物であるトリマー酸、アクリル酸とメタクリル酸の反応物であるダイマー酸、アクリル酸とメタクリル酸の反応物であるトリマー酸、オレイン酸の反応物であるダイマー酸、オレイン酸の反応物であるトリマー酸、リノール酸の反応物であるダイマー酸、リノール酸の反応物であるトリマー酸、 リノレン酸の反応物であるダイマー酸、リノレン酸の反応物であるトリマー酸、アクリル酸とオレイン酸の反応物であるダイマー酸、アクリル酸とオレイン酸の反応物であるトリマー酸、アクリル酸とリノール酸の反応物であるダイマー酸、アクリル酸とリノール酸の反応物であるトリマー酸、アクリル酸とリノレン酸の反応物であるダイマー酸、アクリル酸とリノレン酸の反応物であるトリマー酸、メタクリル酸とオレイン酸の反応物であるダイマー酸、メタクリル酸とオレイン酸の反応物であるトリマー酸、メタクリル酸とリノール酸の反応物であるダイマー酸、メタクリル酸とリノール酸の反応物であるトリマー酸、メタクリル酸とリノレン酸の反応物であるダイマー酸、メタクリル酸とリノレン酸の反応物であるトリマー酸、オレイン酸とリノレン酸の反応物であるダイマー酸、オレイン酸とリノレン酸の反応物であるトリマー酸、リノール酸とリノレン酸の反応物であるダイマー酸、リノール酸とリノレン酸の反応物であるトリマー酸、上述した各ダイマー酸の水添物である水添ダイマー酸、上述した各トリマー酸の水添物である水添トリマー酸等が挙げられる。
本実施の形態のフラックスは、有機酸を０．２ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含むことが好ましい。
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、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、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
本実施の形態のフラックスは、さらに、アミンを含んでもよい。
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、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、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、５−フェニルテトラゾール等が挙げられる。
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、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、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、５−フェニルテトラゾール等が挙げられる。
本実施の形態のフラックスは、アミンを０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下含むことが好ましく、より好ましくは、アミンを０ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含む。
本実施の形態のフラックスは、更に、酸化防止剤を含んでもよく、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等が挙げられ、酸化防止剤を０ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含むことが好ましい。本実施の形態のフラックスは、残部が溶剤である。
＜本実施の形態のソルダペーストの一例＞
本実施の形態のソルダペーストは、上述したフラックスと、金属粉とを含有する。
金属粉は、Ｐｂを含まないはんだであることが好ましく、Ｓｎ単体のはんだの粉体、または、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ-Ｉｎ系等、あるいは、これらの合金にＳｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｇｅ、Ｐ等を添加したはんだ合金の粉体で構成される。
本実施の形態のソルダペーストは、上述したフラックスと、金属粉とを含有する。
金属粉は、Ｐｂを含まないはんだであることが好ましく、Ｓｎ単体のはんだの粉体、または、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ-Ｉｎ系等、あるいは、これらの合金にＳｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｇｅ、Ｐ等を添加したはんだ合金の粉体で構成される。
はんだ合金は、Ａｓ：２５質量ｐｐｍ以上３００質量ｐｐｍ以下、並びにＳｂ：０質量ｐｐｍ超３０００質量ｐｐｍ以下、Ｂｉ：０質量ｐｐｍ超１００００質量ｐｐｍ以下、及びＰｂ：０質量ｐｐｍ超５１００質量ｐｐｍ以下のうちの少なくとも１種と、残部（Ｂａｌ）がＳｎとからなる合金組成を有することが好ましい。はんだ合金は、Ａｇ：０質量％以上４質量％以下及びＣｕ：０質量％以上０．９質量％以下のうちの少なくとも１種を更に含有していてもよい。
Ａｓは、ソルダペーストの粘度の経時変化を抑制することができる元素である。Ａｓは、フラックスとの反応性が低く、また、Ｓｎに対して貴な元素であるために増粘抑制効果を発揮することができると推察される。Ａｓ含有量の下限は、例えば２５質量ｐｐｍ以上であり、好ましくは５０質量ｐｐｍ以上であり、より好ましくは１００質量ｐｐｍ以上である。一方、Ａｓが多すぎると、はんだ合金の濡れ性が劣化する。Ａｓ含有量の上限は、例えば３００質量ｐｐｍ以下であり、好ましくは２５０質量ｐｐｍ以下であり、より好ましくは２００質量ｐｐｍ以下である。
Ｓｂは、フラックスとの反応性が低く増粘抑制効果を示す元素である。はんだ合金がＳｂを含有する場合、Ｓｂ含有量の下限は、例えば０質量ｐｐｍ超であり、好ましくは２５質量ｐｐｍ以上であり、より好ましくは５０質量ｐｐｍ以上であり、さらに好ましくは１００質量ｐｐｍ以上であり、特に好ましくは３００質量ｐｐｍ以上である。一方、Ｓｂ含有量が多すぎると、はんだ合金の濡れ性が劣化するため、適度な含有量にする必要がある。Ｓｂ含有量の上限は、例えば３０００質量ｐｐｍ以下であり、好ましくは１１５０質量ｐｐｍ以下であり、より好ましくは５００質量ｐｐｍ以下である。
Ｂｉ及びＰｂは、Ｓｂと同様に、フラックスとの反応性が低く増粘抑制効果を示す元素である。また、Ｂｉ及びＰｂは、はんだ合金の液相線温度を下げるとともに、溶融はんだの粘性を低減させるため、Ａｓによるはんだ合金の濡れ性の劣化を抑えることができる元素である。
Ｓｂ、Ｂｉ及びＰｂのうちの少なくとも１元素が存在すれば、Ａｓによるはんだ合金の濡れ性の劣化を抑えることができる。はんだ合金がＢｉを含有する場合、Ｂｉ含有量の下限は、例えば０質量ｐｐｍ超であり、好ましくは２５質量ｐｐｍ以上であり、より好ましくは５０質量ｐｐｍ以上であり、さらに好ましくは７５質量ｐｐｍ以上であり、特に好ましくは１００質量ｐｐｍ以上であり、最も好ましくは２５０質量ｐｐｍ以上である。はんだ合金がＰｂを含有する場合、Ｐｂ含有量の下限は、例えば０質量ｐｐｍ超であり、好ましくは２５質量ｐｐｍ以上であり、より好ましくは５０質量ｐｐｍ以上であり、さらに好ましくは７５質量ｐｐｍ以上であり、特に好ましくは１００質量ｐｐｍ以上であり、最も好ましくは２５０質量ｐｐｍ以上である。
一方、これらの元素の含有量が多すぎると、固相線温度が著しく低下するため、液相線温度と固相線温度との温度差であるΔＴが広くなりすぎる。ΔＴが広すぎると、溶融はんだの凝固過程において、ＢｉやＰｂの含有量が少ない高融点の結晶相が析出するために液相のＢｉやＰｂが濃縮される。その後、さらに溶融はんだの温度が低下すると、ＢｉやＰｂの濃度が高い低融点の結晶相が偏析してしまう。このため、はんだ合金の機械的強度等が劣化し、信頼性が劣ることになる。特に、Ｂｉ濃度が高い結晶相は硬くて脆いため、はんだ合金中で偏析すると信頼性が著しく低下する。
このような観点から、はんだ合金がＢｉを含有する場合、Ｂｉ含有量の上限は、例えば１００００質量ｐｐｍ以下であり、好ましくは１０００質量ｐｐｍ以下であり、より好ましくは６００質量ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは５００質量ｐｐｍ以下である。はんだ合金がＰｂを含有する場合、Ｐｂ含有量の上限は、例えば５１００質量ｐｐｍ以下であり、好ましくは５０００質量ｐｐｍ以下であり、より好ましくは１０００質量ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは８５０質量ｐｐｍ以下であり、特に好ましくは５００質量ｐｐｍ以下である。
はんだ合金は、下記の数式（１）を満たすことが好ましい。
２７５≦２Ａｓ＋Ｓｂ＋Ｂｉ＋Ｐｂ・・・（１）
上記の数式（１）中、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＰｂは各々合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
上記の数式（１）中、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＰｂは各々合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＰｂは、いずれも増粘抑制効果を示す元素である。これらの合計が２７５質量ｐｐｍ以上であることが好ましい。数式（１）中、Ａｓ含有量を２倍にしたのは、ＡｓがＳｂやＢｉやＰｂと比較して増粘抑制効果が高いためである。
数式（１）の下限は、好ましくは３５０以上であり、より好ましくは１２００以上である。一方、数式（１）の上限は、増粘抑制効果の観点では特に限定されることはないが、ΔＴを適した範囲にする観点から、好ましくは２５２００以下であり、より好ましくは１０２００以下であり、さらに好ましくは５３００以下であり、特に好ましくは３８００以下である。
上記好ましい態様の中から上限及び下限を適宜選択したものが、下記の数式（１ａ）及び数式（１ｂ）である。
２７５≦２Ａｓ＋Ｓｂ＋Ｂｉ＋Ｐｂ≦２５２００・・・（１ａ）
２７５≦２Ａｓ＋Ｓｂ＋Ｂｉ＋Ｐｂ≦５３００・・・（１ｂ）
上記の数式（１ａ）及び数式（１ｂ）中、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＰｂは各々合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
２７５≦２Ａｓ＋Ｓｂ＋Ｂｉ＋Ｐｂ≦５３００・・・（１ｂ）
上記の数式（１ａ）及び数式（１ｂ）中、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＰｂは各々合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
また、はんだ合金は、下記の数式（２）を満たすことが好ましい。
０．０１≦（２Ａｓ＋Ｓｂ）／（Ｂｉ＋Ｐｂ）≦１０．００・・・（２）
上記の数式（２）中、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＰｂは各々合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
上記の数式（２）中、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＰｂは各々合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
Ａｓ及びＳｂは、その含有量が多いと、はんだ合金の濡れ性が劣化する。一方、Ｂｉ及びＰｂは、Ａｓを含有することによるはんだ合金の濡れ性の劣化を抑制するが、含有量が多すぎると、ΔＴが上昇してしまう。特に、Ｂｉ及びＰｂを同時に含有する合金組成では、ΔＴが上昇しやすい。これらを鑑みると、Ｂｉ及びＰｂの含有量を増加させて過度にはんだ合金の濡れ性を向上させようとすると、ΔＴが広がってしまう。一方、ＡｓやＳｂの含有量を増加させて増粘抑制効果を向上させようとすると、はんだ合金の濡れ性が劣化してしまう。そこで、Ａｓ及びＳｂのグループ、Ｂｉ及びＰｂのグループに分け、両グループの合計量が適正な所定の範囲内である場合に、増粘抑制効果、ΔＴの狭窄化、及びはんだ合金の濡れ性のすべてが同時に満たされるのである。
数式（２）が０．０１未満であると、Ｂｉ及びＰｂの含有量の合計がＡｓ及びＰｂの含有量の合計と比較して相対的に多くなるため、ΔＴが広がってしまう。数式（２）の下限は、好ましくは０．０２以上であり、より好ましくは０．４１以上であり、さらに好ましくは０．９０以上であり、特に好ましくは１．００以上であり、最も好ましくは１．４０以上である。一方、数式（２）が１０．００を超えると、Ａｓ及びＳｂの含有量の合計がＢｉ及びＰｂの含有量の合計より相対的に多くなるため、はんだ合金の濡れ性が劣化してしまう。数式（２）の上限は、好ましくは５．３３以下であり、より好ましくは４．５０以下であり、さらに好ましくは２．６７以下であり、特に好ましくは２．３０以下である。
なお、数式（２）の分母は「Ｂｉ＋Ｐｂ」であり、これらを含有しないと数式（２）が成立しない。そのため、はんだ合金は、Ｂｉ及びＰｂのうちの少なくとも１種を含有することが好ましい。Ｂｉ及びＰｂを含有しない合金組成は、前述のように、はんだ合金の濡れ性が劣る。
上記好ましい態様の中から上限及び下限を適宜選択したものが、下記の数式（２ａ）である。
０．３１≦（２Ａｓ＋Ｓｂ）／（Ｂｉ＋Ｐｂ）≦１０．００・・・（２ａ）
上記の数式（２ａ）中、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＰｂは各々合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
上記の数式（２ａ）中、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ及びＰｂは各々合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
Ａｇは、結晶界面にＡｇ３Ｓｎを形成してはんだ合金の信頼性を向上させることができる任意元素である。また、Ａｇはイオン化係数がＳｎに対して貴な元素であり、Ａｓ、Ｐｂ及びＢｉと共存することにより、これらの増粘抑制効果を助長する。Ａｇ含有量は、好ましくは０質量％以上４質量％以下であり、より好ましくは０．５質量％以上３．５質量％以下であり、さらに好ましくは１．０質量％以上３．０質量％以下である。
Ｃｕは、はんだ継手の接合強度を向上させることができる任意元素である。また、Ｃｕはイオン化係数がＳｎに対して貴な元素であり、Ａｓ、Ｐｂ及びＢｉと共存することにより、これらの増粘抑制効果を助長する。Ｃｕ含有量は、好ましくは０質量％以上０．９質量％以下であり、より好ましくは０．１質量％以上０．８質量％以下であり、さらに好ましくは０．２質量％以上０．７質量％以下である。
はんだ合金の残部（Ｂａｌ）は、Ｓｎであることが好ましい。はんだ合金は、前述の元素の他に不可避的不純物を含有してもよい。不可避的不純物を含有する場合であっても、前述の効果に影響することはない。Ｉｎは、含有量が多すぎるとΔＴが広がるため、１０００質量ｐｐｍ以下であれば、前述の効果に影響することはない。
＜本実施の形態のフラックス及びソルダペーストの作用効果例＞
チキソ剤と、ハロゲン系活性剤と、ロジンと、有機酸と、溶剤とを含有し、チキソ剤が、環状アミド化合物及び非環状アミド化合物を含むフラックスでは、チキソ剤が非環状アミド化合物からなる場合と比較して、非環状アミド化合物の含有量を増やすことなく、チキソ性を向上させることができ、チキソ剤の析出を抑制することができる。加えて、高いはんだ濡れ性を発現することができる。このフラックスを用いたソルダペーストでは、にじみ、かすれ等が抑制された良好な印刷性を得ることができ、また、印刷後のソルダペーストが流れる印刷ダレを抑制することができる。更に、はんだ付け時の加熱によるソルダペーストの加熱ダレを抑制することができる。
チキソ剤と、ハロゲン系活性剤と、ロジンと、有機酸と、溶剤とを含有し、チキソ剤が、環状アミド化合物及び非環状アミド化合物を含むフラックスでは、チキソ剤が非環状アミド化合物からなる場合と比較して、非環状アミド化合物の含有量を増やすことなく、チキソ性を向上させることができ、チキソ剤の析出を抑制することができる。加えて、高いはんだ濡れ性を発現することができる。このフラックスを用いたソルダペーストでは、にじみ、かすれ等が抑制された良好な印刷性を得ることができ、また、印刷後のソルダペーストが流れる印刷ダレを抑制することができる。更に、はんだ付け時の加熱によるソルダペーストの加熱ダレを抑制することができる。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
以下の表１、表２、表３、表４、表５、表６、表７、表８、表９、表１０に示す組成で実施例と比較例のフラックスを調合し、このフラックスを使用してソルダペーストを調合して、フラックスのチキソ性、ソルダペーストの印刷ダレの抑制能、印刷性、加熱ダレの抑制能、濡れ速度について検証した。
なお、表１、表２、表３、表４、表５、表６、表７、表８、表９、表１０における組成率は、フラックスの全量を１００とした場合のｗｔ（質量）％である。
なお、表１、表２、表３、表４、表５、表６、表７、表８、表９、表１０における組成率は、フラックスの全量を１００とした場合のｗｔ（質量）％である。
ソルダペーストは、フラックスが１１ｗｔ％、金属粉が８９ｗｔ％である。また、ソルダペースト中の金属粉は、Ａｇが３．０ｗｔ％、Ｃｕが０．５ｗｔ％、残部がＳｎであるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ合金であり、金属粉の粒径の平均はφ２０μｍである。
＜フラックスのチキソ性の評価＞
（１）検証方法
チキソ性の評価は、ＪＩＳ Ｚ３２８４−３ ４．２に準拠し、スパイラル方式粘度計を用いて行った。粘度計の回転速度を３ｒｐｍと３０ｒｐｍに設定し、所定時間回転後の粘度を読み取ってチキソ比を算出した。
（１）検証方法
チキソ性の評価は、ＪＩＳ Ｚ３２８４−３ ４．２に準拠し、スパイラル方式粘度計を用いて行った。粘度計の回転速度を３ｒｐｍと３０ｒｐｍに設定し、所定時間回転後の粘度を読み取ってチキソ比を算出した。
（２）判定基準
〇〇：チキソ比が０．６０以上
〇：チキソ比が０．３０以上０．６０未満
×：チキソ比が０．３０未満
〇〇：チキソ比が０．６０以上
〇：チキソ比が０．３０以上０．６０未満
×：チキソ比が０．３０未満
＜ソルダペーストの印刷ダレ抑制能の評価＞
（１）検証方法
ソルダペーストの印刷ダレ抑制能の評価は、ＪＩＳ Ｚ３２８４−３ ４．３に準拠し、所定のパターンでソルダペースト印刷部が形成されたステンレス製メタルマスクを使用して銅板にソルダペーストを印刷し、メタルマスクを取り除いた後、室温２５±５℃、相対湿度５０±１０％で１０〜２０分間保管し、印刷された各パターンのうち、印刷されたソルダペースト全てが一体にならない最小間隔を目視により確認した。メタルマスクの厚みは０．２ｍｍ、ソルダペースト印刷部は四角形の開口で、大きさは３．０×１．５ｍｍとなっている。ソルダペースト印刷部は、同じ大きさの複数の開口が間隔を異ならせて並び、開口の間隔Ｌは０．２−０．３−０．４−０．５−０．６−０．７−０．８−０．９−１．０−１．１−１．２ｍｍとなっている。
（１）検証方法
ソルダペーストの印刷ダレ抑制能の評価は、ＪＩＳ Ｚ３２８４−３ ４．３に準拠し、所定のパターンでソルダペースト印刷部が形成されたステンレス製メタルマスクを使用して銅板にソルダペーストを印刷し、メタルマスクを取り除いた後、室温２５±５℃、相対湿度５０±１０％で１０〜２０分間保管し、印刷された各パターンのうち、印刷されたソルダペースト全てが一体にならない最小間隔を目視により確認した。メタルマスクの厚みは０．２ｍｍ、ソルダペースト印刷部は四角形の開口で、大きさは３．０×１．５ｍｍとなっている。ソルダペースト印刷部は、同じ大きさの複数の開口が間隔を異ならせて並び、開口の間隔Ｌは０．２−０．３−０．４−０．５−０．６−０．７−０．８−０．９−１．０−１．１−１．２ｍｍとなっている。
（２）判定基準
〇：印刷後、一体にならない最小間隔が０．２ｍｍ以下
×：印刷後、一体にならない最小間隔が０．２ｍｍ超
〇：印刷後、一体にならない最小間隔が０．２ｍｍ以下
×：印刷後、一体にならない最小間隔が０．２ｍｍ超
＜ソルダペーストの印刷性の評価＞
（１）検証方法
ソルダペーストの印刷性の評価は、ＪＩＳ Ｚ３２８４−３ ４．１に準拠し、所定のパターンでソルダペースト印刷部が形成されたステンレス製メタルマスクを使用して銅板にソルダペーストを印刷し、印刷初期及び連続印刷時において、にじみ、かすれがないかを目視により確認した。
（１）検証方法
ソルダペーストの印刷性の評価は、ＪＩＳ Ｚ３２８４−３ ４．１に準拠し、所定のパターンでソルダペースト印刷部が形成されたステンレス製メタルマスクを使用して銅板にソルダペーストを印刷し、印刷初期及び連続印刷時において、にじみ、かすれがないかを目視により確認した。
（２）判定基準
〇：印刷後、にじみ・かすれがない
×：印刷後、にじみ・かすれがある
〇：印刷後、にじみ・かすれがない
×：印刷後、にじみ・かすれがある
＜ソルダペーストの加熱ダレ抑制能の評価＞
（１）検証方法
ソルダペーストの加熱ダレ抑制能の評価は、ＪＩＳ Ｚ３２８４−３ ４．４に準拠し、所定のパターンでソルダペースト印刷部が形成されたステンレス製メタルマスクを使用して銅板にソルダペーストを印刷し、メタルマスクを取り除いた後、１５０±１０℃にて１０分間加熱を行い、印刷された各パターンのうち、印刷されたソルダペースト全てが一体にならない最小間隔を目視により確認した。メタルマスクの厚みは０．２ｍｍ、ソルダペースト印刷部は四角形の開口で、大きさは３．０×１．５ｍｍとなっている。ソルダペースト印刷部は、同じ大きさの複数の開口が間隔を異ならせて並び、開口の間隔Ｌは０．２−０．３−０．４−０．５−０．６−０．７−０．８−０．９−１．０−１．１−１．２ｍｍとなっている。
（１）検証方法
ソルダペーストの加熱ダレ抑制能の評価は、ＪＩＳ Ｚ３２８４−３ ４．４に準拠し、所定のパターンでソルダペースト印刷部が形成されたステンレス製メタルマスクを使用して銅板にソルダペーストを印刷し、メタルマスクを取り除いた後、１５０±１０℃にて１０分間加熱を行い、印刷された各パターンのうち、印刷されたソルダペースト全てが一体にならない最小間隔を目視により確認した。メタルマスクの厚みは０．２ｍｍ、ソルダペースト印刷部は四角形の開口で、大きさは３．０×１．５ｍｍとなっている。ソルダペースト印刷部は、同じ大きさの複数の開口が間隔を異ならせて並び、開口の間隔Ｌは０．２−０．３−０．４−０．５−０．６−０．７−０．８−０．９−１．０−１．１−１．２ｍｍとなっている。
（２）判定基準
〇：一体にならない最小間隔が１．０ｍｍ以下
×：一体にならない最小間隔が１．０ｍｍ超
〇：一体にならない最小間隔が１．０ｍｍ以下
×：一体にならない最小間隔が１．０ｍｍ超
＜はんだ濡れ性（濡れ速度）の評価＞
（１）検証方法
ソルダペーストの濡れ速度は、メニスコグラフ試験の方法に準拠し、幅５ｍｍ×長さ２５ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの銅板を１５０℃で１時間酸化処理し、試験板である酸化銅板を得て、試験装置としてＳｏｌｄｅｒ Ｃｈｅｃｋｅｒ ＳＡＴ−５２００（ＲＨＥＳＣＡ社製）を用い、はんだとしてＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（各数値は質量％）を用いて、次のように評価した。
まず、ビーカーに測り取った実施例１〜５５及び比較例１〜５それぞれのフラックスに対して、試験板を５ｍｍ浸漬させ、試験板にフラックスを塗布した。続いて、フラックスを塗布後、速やかにフラックスが塗布された試験板をはんだ槽に浸漬させ、ゼロクロスタイム（ｓｅｃ）を得た。続いて、実施例１〜５５及び比較例１〜５それぞれのフラックスにつき５回の測定を行い、得られた５個のゼロクロスタイム（ｓｅｃ）の平均値を算出した。試験条件を以下のように設定した。
はんだ槽への浸漬速度：５ｍｍ／ｓｅｃ（ＪＩＳ Ｚ ３１９８−４）
はんだ槽への浸漬深さ：２ｍｍ（ＪＩＳ Ｚ ３１９８−４）
はんだ槽への浸漬時間：１０ｓｅｃ（ＪＩＳ Ｚ ３１９８−４）
はんだ槽温度：２４５℃（ＪＩＳ Ｃ ６００６８−２−５４）
ゼロクロスタイム（ｓｅｃ）の平均値が短いほど、濡れ速度は高くなり、はんだ濡れ性が良いことを意味する。
（１）検証方法
ソルダペーストの濡れ速度は、メニスコグラフ試験の方法に準拠し、幅５ｍｍ×長さ２５ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの銅板を１５０℃で１時間酸化処理し、試験板である酸化銅板を得て、試験装置としてＳｏｌｄｅｒ Ｃｈｅｃｋｅｒ ＳＡＴ−５２００（ＲＨＥＳＣＡ社製）を用い、はんだとしてＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（各数値は質量％）を用いて、次のように評価した。
まず、ビーカーに測り取った実施例１〜５５及び比較例１〜５それぞれのフラックスに対して、試験板を５ｍｍ浸漬させ、試験板にフラックスを塗布した。続いて、フラックスを塗布後、速やかにフラックスが塗布された試験板をはんだ槽に浸漬させ、ゼロクロスタイム（ｓｅｃ）を得た。続いて、実施例１〜５５及び比較例１〜５それぞれのフラックスにつき５回の測定を行い、得られた５個のゼロクロスタイム（ｓｅｃ）の平均値を算出した。試験条件を以下のように設定した。
はんだ槽への浸漬速度：５ｍｍ／ｓｅｃ（ＪＩＳ Ｚ ３１９８−４）
はんだ槽への浸漬深さ：２ｍｍ（ＪＩＳ Ｚ ３１９８−４）
はんだ槽への浸漬時間：１０ｓｅｃ（ＪＩＳ Ｚ ３１９８−４）
はんだ槽温度：２４５℃（ＪＩＳ Ｃ ６００６８−２−５４）
ゼロクロスタイム（ｓｅｃ）の平均値が短いほど、濡れ速度は高くなり、はんだ濡れ性が良いことを意味する。
（２）判定基準
〇：ゼロクロスタイム（ｓｅｃ）の平均値が６秒以下である。
×：ゼロクロスタイム（ｓｅｃ）の平均値が６秒を超える。
〇：ゼロクロスタイム（ｓｅｃ）の平均値が６秒以下である。
×：ゼロクロスタイム（ｓｅｃ）の平均値が６秒を超える。
＜総合評価＞
〇：フラックスのチキソ性、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、ソルダペーストの印刷性、ソルダペーストの加熱ダレ抑制能、濡れ速度の各評価が、〇又は〇〇である。
×：フラックスのチキソ性、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、ソルダペーストの印刷性、ソルダペーストの加熱ダレ抑制能、濡れ速度の各評価のうち、少なくとも１つが×である。
〇：フラックスのチキソ性、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、ソルダペーストの印刷性、ソルダペーストの加熱ダレ抑制能、濡れ速度の各評価が、〇又は〇〇である。
×：フラックスのチキソ性、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、ソルダペーストの印刷性、ソルダペーストの加熱ダレ抑制能、濡れ速度の各評価のうち、少なくとも１つが×である。
本発明では、実施例１に示すように、チキソ剤として、炭素数が１０のジカルボン酸であるセバシン酸と、炭素数が６のジアミンである１，６−ヘキサンジアミンとが環状に重縮合した環状アミド化合物と、炭素数が１０のジカルボン酸であるセバシン酸と、炭素数が６のジアミンである１，６−ヘキサンジアミンとが非環状に重縮合した非環状アミド化合物を、本発明で規定された範囲内で含むことで、フラックスのチキソ性を向上させることができ、チキソ剤の析出を抑制することができた。また、ハロゲン系活性剤をさらに含有することで、濡れ速度が高くなり、はんだ濡れ性を高めることができた。また、このフラックスを用いたソルダペーストでは、にじみ、かすれ等が抑制された良好な印刷性を得ることができ、印刷後のソルダペーストが流れる印刷ダレを抑制することができた。更に、はんだ付け時の加熱によるソルダペーストの加熱ダレを抑制することができた。
実施例２〜実施例５に示すように、ハロゲン系活性剤の種類を変える、複数種類のハロゲンを組み合わせることでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレの抑制能が阻害されず、これらに対して十分な効果が得られた。
実施例６〜実施例８に示すように、有機酸の量が少なく、ハロゲン系活性剤の種類又は量が変わる系においても、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレの抑制能が阻害されず、これらに対して十分な効果が得られた。
実施例９〜実施例１１に示すように、ハロゲン系活性剤の種類又は量を変えることでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレの抑制能が阻害されず、これらに対して十分な効果が得られた。
実施例１２〜実施例１５に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、さらに、ロジンの種類を変える、複数種類のロジンを組み合わせることでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレの抑制能が阻害されず、これらに対して十分な効果が得られた。
実施例１６〜実施例１８に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、さらに、本発明で規定された範囲内で環状アミド化合物と非環状アミド化合物の種類又は量を変えることでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例１９〜実施例２３に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含むことで、有機酸の種類を変える、複数種類の有機酸を組み合わせる、有機酸の量を変えることでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例２４〜実施例２５に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含み、さらに、アミンを含むことでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例２６〜実施例２７に示すように、ハロゲン系活性剤の種類又は量を変えても、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含むことで、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例２８に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含み、さらに、酸化防止剤を含むことでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例２９に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含み、さらに、アミン及び酸化防止剤を含むことで、有機酸の量が少ない系においても、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例３０〜実施例３１に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含むことで、ロジンの量を変えることでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例３２〜実施例３６に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含み、さらに、チキソ剤としてエステル化合物を含むことで、本発明で規定された範囲内で有機酸の種類を変える、複数種類の有機酸を組み合わせる、有機酸の量を変えることでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例３７〜実施例４０に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含むことで、ロジンの種類を変える、複数種類のロジンを組み合わせることでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例４１〜実施例４２に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含み、さらに、本発明で規定された範囲内でチキソ剤としてエステル化合物と、アミンとを含むことでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例４３〜実施例４４に示すように、ハロゲン系活性剤の種類又は量を変えても、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含み、さらに、本発明で規定された範囲内でチキソ剤としてエステル化合物を含むことで、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例４５に示すように、ハロゲン系活性剤を含み、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とエステル化合物とを含み、さらに、酸化防止剤を含むことでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例４６に示すように、ハロゲン系活性剤を含み、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とエステル化合物とを含み、さらに、アミン及び酸化防止剤を含むことで、有機酸の量を減らしても、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例４７〜実施例４８に示すように、ハロゲン系活性剤を含み、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含み、さらに、本発明で規定された範囲内でチキソ剤としてエステル化合物を含むことで、ロジンの量を変えることでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例４９に示すように、ハロゲン系活性剤を含み、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とエステル化合物とを含むことで、エステル化合物の量を減らしても、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例５０〜実施例５２に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とエステル化合物とを含む場合、エステル化合物の量を増やした系では、環状アミド化合物と非環状アミド化合物とが増減しても、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
さらに、Ｎ２リフローにて２５℃から２５０℃まで１℃／ｓｅｃにて加熱し、その後溶剤にてビーカー内で超音波洗浄し、その後乾燥したものを目視確認したところフラックス残渣がなく、洗浄性が得られた。
さらに、Ｎ２リフローにて２５℃から２５０℃まで１℃／ｓｅｃにて加熱し、その後溶剤にてビーカー内で超音波洗浄し、その後乾燥したものを目視確認したところフラックス残渣がなく、洗浄性が得られた。
実施例５３に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、環状アミド化合物を本発明で規定された範囲内の下限値で０．１ｗｔ％含み、非環状アミド化合物を本発明で規定された範囲内で２．５ｗｔ％含み、環状アミド化合物と非環状アミド化合物との合計が本発明で規定された範囲内であり、さらに、本発明で規定された範囲内でチキソ剤としてエステル化合物を含むことでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例５４に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、環状アミド化合物を本発明で規定された範囲内の下限値から増やして０．３ｗｔ％含み、非環状アミド化合物を実施例５３と同じ２．５ｗｔ％含み、環状アミド化合物と非環状アミド化合物との合計が本発明で規定された範囲内であることで、実施例５３と比較してエステル化合物の含有量を減らしても、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
実施例５５のように、ハロゲン系活性剤を含有し、環状アミド化合物を実施例５４と同じ０．３ｗｔ％含み、非環状アミド化合物を本発明で規定された範囲内で８ｗｔ％含み、環状アミド化合物と非環状アミド化合物との合計が本発明で規定された範囲内であることでも、チキソ剤としてエステル化合物を含まずに、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
これに対し、比較例１に示すように、ハロゲン系活性剤を含み、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物を含んでも、非環状アミド化合物の含有量が本発明で規定された範囲外で、環状アミド化合物と非環状アミド化合物との合計が本発明で規定された範囲外であると、フラックスの濡れ速度に対して効果は得られたが、フラックスのチキソ性、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して効果が得られなかった。
また、比較例２に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、本発明で規定された範囲内でチキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含んでも、環状アミド化合物と非環状アミド化合物との合計が本発明で規定された範囲外であると、フラックスの濡れ速度に対して効果は得られたが、フラックスのチキソ性、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して効果が得られなかった。
更に、比較例３に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、チキソ剤として環状アミド化合物は含まず、本発明で規定された範囲外で非環状アミド化合物を含むと、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、加熱ダレ抑制能に対しては効果が得られたが、印刷性に対しては効果が得られなかった。
また、比較例４に示すように、ハロゲン系活性剤を含有し、チキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物は含まず、本発明で規定された範囲内でエステル化合物を含むと、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性に対しては効果が得られたが、加熱ダレ抑制能に対しては効果が得られなかった。
また、比較例５に示すように、ハロゲン系活性剤を含まず、チキソ剤として環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含んでいても、フラックスのチキソ性、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、加熱ダレ抑制能、印刷性に対しては効果が得られたが、フラックスの濡れ速度に対しては効果が得られなかった。
なお、チキソ剤が、ジカルボン酸としてマロン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸またはテレフタル酸等を使用した環状アミド化合物、非環状アミド化合物を含むことでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
また、チキソ剤が、トリカルボン酸としてシクロヘキサントリカルボン酸、ベンゼントリカルボン酸等を使用した環状アミド化合物、非環状アミド化合物を含むことでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
更に、チキソ剤が、ジアミンとしてエチレンジアミン、１，３−ジアミノプロパン、１，４−ジアミノブタン、ダイマージアミン、フェニレンジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、２，４−ジアミノトルエン等を使用した環状アミド化合物、非環状アミド化合物を含むことでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
また、チキソ剤が、トリアミンとしてトリアミノシクロヘキサン、トリマートリアミン等を使用した環状アミド化合物、非環状アミド化合物を含むことでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
更に、チキソ剤が、モノカルボン酸として酢酸、パルミチン酸、ステアリン酸、１２−ヒドロキシステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸等を使用した非環状アミド化合物を含むことでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
また、チキソ剤が、モノアミンとしてアンモニア、エチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ステアリルアミン等を使用した非環状アミド化合物を含むことでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
更に、チキソ剤が、ラクタムを開環重合した非環状アミド化合物を含むことでも、フラックスのチキソ性、濡れ速度、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能に対して十分な効果が得られた。
＜ソルダペーストの増粘抑制効果の評価＞
上述した各実施例のフラックスと、以下の表１１に示す組成のはんだ合金とを使用して調合したソルダペーストの増粘抑制効果についても検証した。
上述した各実施例のフラックスと、以下の表１１に示す組成のはんだ合金とを使用して調合したソルダペーストの増粘抑制効果についても検証した。
（１）検証方法
得られたソルダペーストについて、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℃にて、粘度を１２時間測定し続けた。そして、初期粘度（撹拌３０分後の粘度）と１２時間後の粘度とを比較し、以下の基準に基づいて増粘抑制効果の評価を行った。
得られたソルダペーストについて、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℃にて、粘度を１２時間測定し続けた。そして、初期粘度（撹拌３０分後の粘度）と１２時間後の粘度とを比較し、以下の基準に基づいて増粘抑制効果の評価を行った。
（２）判定基準
〇：１３時間後の粘度≦初期粘度×１．２：経時での粘度上昇が小さく良好
×：１３時間後の粘度＞初期粘度×１．２：経時での粘度上昇が大きく不良
〇：１３時間後の粘度≦初期粘度×１．２：経時での粘度上昇が小さく良好
×：１３時間後の粘度＞初期粘度×１．２：経時での粘度上昇が大きく不良
表１から表９に示す各実施例のフラックスと、上記の数式（１）及び数式（２）を満たす表１１に示す各試験例Ａ１〜Ａ６のはんだ合金とを使用したソルダペーストでは、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能、濡れ速度に加えて、増粘抑制効果に対して十分な効果が得られた。
これに対し、表１から表９に示す各実施例のフラックスと、上記の数式（１）及び数式（２）を満たさない表１１に示す各試験例Ｂ１〜Ｂ６のはんだ合金とを使用したソルダペーストでは、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレ抑制能、濡れ速度に対して効果が得られたが、増粘抑制効果に対して効果が得られなかった。
以上のことから、チキソ剤とハロゲン系活性剤とロジンと有機酸と溶剤を含有し、チキソ剤は、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸とジアミン及び／またはトリアミンが環状に重縮合した環状アミド化合物と、モノカルボン酸、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸とモノアミン、ジアミン及び／またはトリアミンが非環状に重縮合した非環状アミド化合物、または、ラクタムを開環重合した非環状アミド化合物からなり、環状アミド化合物は、ジカルボン酸及びトリカルボン酸の炭素数が３以上１０以下、ジアミン及びトリアミンの炭素数が２以上５４以下であり、非環状アミド化合物は、モノカルボン酸、ジカルボン酸及びトリカルボン酸の炭素数が２以上２８以下、モノアミン、ジアミン及びトリアミンの炭素数が０以上５４以下であり、環状アミド化合物を０．１ｗｔ％以上８．０ｗｔ％以下、より好ましくは、環状アミド化合物を０．１ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下、非環状アミド化合物を０．５ｗｔ％以上８．０ｗｔ％以下、より好ましくは、非環状アミド化合物を０．５ｗｔ％以上４．０ｗｔ％以下含み、かつ、環状アミド化合物と非環状アミド化合物の合計が１．５ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％以下である本発明に係るフラックスでは、チキソ剤が非環状アミド化合物からなる場合と比較して、非環状アミド化合物の含有量を増やすことなく、チキソ性を向上させることができ、チキソ剤の析出を抑制することができ、加えて、はんだの濡れ性を高めることができた。
このフラックスを用いたソルダペーストでは、にじみ、かすれ等が抑制された良好な印刷性を得ることができ、また、印刷後のソルダペーストが流れる印刷ダレを抑制することができた。更に、はんだ付け時の加熱によるソルダペーストの加熱ダレを抑制することができた。
さらに、本発明に係るフラックスは、チキソ剤としてエステル化合物を０ｗｔ％以上８．０ｗｔ％以下、より好ましくは、エステル化合物を０ｗｔ％以上４．０ｗｔ％以下；ロジンを３０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下、より好ましくは、ロジンを３５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下；有機酸を０．２ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下；アミンを０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、より好ましくは、アミンを０ｗｔ％以上５ｗｔ％以下；アミンハロゲン化水素酸塩を０．２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、より好ましくは、アミンハロゲン化水素酸塩を０．４ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下；有機ハロゲン化合物を２．０ｗｔ％以上１２．０ｗｔ％以下、より好ましくは、有機ハロゲン化合物を４．０ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％以下；酸化防止剤を０ｗｔ％以上５ｗｔ％以下で含み、残部が溶剤である。このような組成とすることで、チキソ剤に環状アミド化合物と非環状アミド化合物とを含むことによるフラックスのチキソ性、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレの抑制能、及びハロゲン系活性剤を含むことによる濡れ速度が阻害されず、これらに対して十分な効果が得られた。
さらに、このフラックスと、Ａｓ：２５質量ｐｐｍ以上３００質量ｐｐｍ以下、並びにＳｂ：０質量ｐｐｍ超３０００質量ｐｐｍ以下、Ｂｉ：０質量ｐｐｍ超１００００質量ｐｐｍ以下、及びＰｂ：０質量ｐｐｍ超５１００質量ｐｐｍ以下のうちの少なくとも１種と、Ａｇ：０質量％以上４質量％以下及びＣｕ：０質量％以上０．９質量％以下のうちの少なくとも１種と、残部（Ｂａｌ）がＳｎとからなり、かつ、上記の数式（１）及び数式（２）を満たすはんだ合金を用いたソルダペーストでは、チキソ剤に環状アミド化合物及び非環状アミド化合物を含むことによるフラックスのチキソ性、ソルダペーストの印刷ダレ抑制能、印刷性、加熱ダレの抑制能、ハロゲン系活性剤を含むことによる濡れ速度が阻害されず、増粘抑制効果に対して十分な効果が得られた。
本発明によれば、チキソ性を付与し、かつ、印刷性、印刷ダレの抑制能、加熱ダレの抑制能に優れ、はんだの濡れ性が高められたフラックス及びフラックスを用いたソルダペーストを提供することができる。
Claims (17)
- チキソ剤と、ハロゲン系活性剤と、ロジンと、有機酸と、溶剤とを含有し、
前記チキソ剤は、環状アミド化合物および非環状アミド化合物を含み、前記環状アミド化合物を０．１ｗｔ％以上８．０ｗｔ％以下、前記非環状アミド化合物を０．５ｗｔ％以上８．０ｗｔ％以下で含み、かつ、前記環状アミド化合物と前記非環状アミド化合物との合計が１．５ｗｔ％以上１０．０ｗｔ％以下であり、
前記環状アミド化合物は、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸と、ジアミン及び／またはトリアミンとが環状に重縮合した分子量が３０００以下のアミド化合物であり、
前記非環状アミド化合物は、モノカルボン酸、ジカルボン酸及び／またはトリカルボン酸と、モノアミン、ジアミン及び／またはトリアミンとが非環状に縮合したアミド化合物であり、
前記ハロゲン系活性剤を１．０ｗｔ％以上１５．０ｗｔ％以下含み、
前記ハロゲン系活性剤と前記有機酸とを合計で４ｗｔ％以上含むことを特徴とするフラックス。 - 前記ハロゲン系活性剤は、アミンハロゲン化水素酸塩及び有機ハロゲン化合物からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項１に記載のフラックス。
- 前記環状アミド化合物は、ジカルボン酸及びトリカルボン酸の炭素数が３以上１０以下であることを特徴とする、請求項１または請求２に記載のフラックス。
- 前記環状アミド化合物は、ジカルボン酸及びトリカルボン酸の炭素数が６以上１０以下であることを特徴とする、請求項１または請求２に記載のフラックス。
- 前記環状アミド化合物は、ジアミン及びトリアミンの炭素数が２以上５４以下であることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載のフラックス。
- 前記環状アミド化合物は、ジアミン及びトリアミンの炭素数が６であることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載のフラックス。
- 前記環状アミド化合物は、炭素数が３以上１０以下のジカルボン酸と、炭素数が２以上５４以下のジアミンとが環状に重縮合したアミド化合物であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のフラックス。
- 前記環状アミド化合物は、炭素数が６以上１０以下のジカルボン酸と、炭素数が６のジアミンとが環状に重縮合したアミド化合物であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のフラックス。
- 前記環状アミド化合物は、ジカルボン酸及びトリカルボン酸の炭素数が３以上１０以下、ジアミン及びトリアミンの炭素数が２以上５４以下であり、
前記非環状アミド化合物は、モノカルボン酸、ジカルボン酸及びトリカルボン酸の炭素数が２以上２８以下、モノアミン、ジアミン及びトリアミンの炭素数が０以上５４以下であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のフラックス。 - 前記チキソ剤は、さらにエステル化合物を含むことを特徴とする、請求項１から請求項９の何れか１項に記載のフラックス。
- 前記チキソ剤は、エステル化合物としてヒマシ硬化油を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のフラックス。
- 前記チキソ剤は、前記環状アミド化合物を０．１ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下、前記非環状アミド化合物を０．５ｗｔ％以上４．０ｗｔ％以下含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のフラックス。
- 前記チキソ剤は、前記エステル化合物を０ｗｔ％以上８．０ｗｔ％以下含むことを特徴とする、請求項１０または請求項１１に記載のフラックス。
- 前記ロジンを３０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下含むことを特徴とする、請求項１から請求項１３の何れか１項に記載のフラックス。
- 前記有機酸を０．２ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含むことを特徴とする、請求項１から請求項１４の何れか１項に記載のフラックス。
- さらに、アミンを０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、又は
酸化防止剤を０ｗｔ％以上５ｗｔ％以下
含むことを特徴とする、請求項１から請求項１５の何れか１項に記載のフラックス。 - 請求項１から請求項１６の何れか１項に記載のフラックスと、金属粉とを含有することを特徴とするソルダペースト。
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