JP6706000B1 - フラックス、はんだペーストおよびはんだ付け製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】はんだ接合部におけるボイドの発生を十分に低減することが可能なはんだ付け用のフラックス、はんだペースト、およびはんだ付け製品の製造方法を提供する。【解決手段】はんだ付け用のフラックスは、溶剤として炭素数が１６〜２０の分岐型の脂肪族一価アルコールを４５〜８５ｗｔ％と、モノアミド系チキソ剤を１５〜３５ｗｔ％と、を含む。はんだペーストは、このフラックスと、はんだ粉末と、を含む。はんだ付け製品の製造方法は、このはんだペーストを、電子回路基板のはんだ付け部位に印刷するステップと、はんだ付け部位に電子部品を実装するステップと、還元ガスを含む還元雰囲気下、はんだ粉末が溶融する温度まではんだ付け部位を加熱して電子部品および電子回路基板を接合するステップと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、はんだ付けに用いられるフラックス、このフラックスを用いたはんだペースト、および、このはんだペーストを用いたはんだ付け製品の製造方法に関する。

近年、電子部品の実装においては、常温で電子回路基板に塗布または接着したはんだを、後から加熱してはんだ付けするリフローはんだ付けが行われている。はんだペーストを用いたリフローはんだ付けの場合、はんだ粉末およびフラックスを含むはんだペーストがはんだ付け部位に塗布され、このはんだ付け部位の加熱によりはんだ粉末を溶融させる。

はんだペーストに含まれるフラックスの成分としては、ベース樹脂、添加剤および溶剤が例示される。ベース樹脂は、はんだ付け後の対象物を電子回路基板に固定し、また、絶縁体として機能する。添加物としては、還元剤、活性剤およびチキソ剤が例示される。還元剤は、はんだ粉末の表面やはんだ付けの対象物の表面の酸化膜を除去する。活性剤は、酸化膜を除去し、または、還元剤による還元性や溶融はんだの濡れ性を向上させる。チキソ剤は、フラックスおよびはんだペーストにチキソ性を付与する。

フラックスの成分は、溶剤に代表される高揮発性の成分と、ベース樹脂に代表される低揮発性の成分と、に区別される。高揮発性成分の多くは、リフロー時の加熱により気化する。ただし、高揮発性成分が溶融はんだに取り込まれた状態で気化すると、はんだ接合部の内部にボイドが発生する。このボイドは、低揮発性成分が溶融はんだに取り込まれたときにも発生する。そのため、ボイドの発生を低減するための各種開発が検討されている。

特許文献１は、ロジン系樹脂と、活性剤と、チキソ剤と、炭素数が１６〜２４の一価アルコール溶剤と、を含むフラックスを開示する。特許文献１は、その実施例において、ロジン系樹脂の含有割合が２７〜３２質量％であり、活性剤の含有割合が６〜１６質量％であり、チキソ剤の含有割合が７質量％であり、一価アルコール溶剤の含有割合が４５〜６０質量％であるフラックスのサンプルを開示する。特許文献１の実施例によれば、これらのサンプルを含むはんだペーストを用いると、はんだバンプ内のボイドの発生が低減されたことが示されている。

特許文献２は、第１および第２の溶剤と、脂肪酸アマイドと、を含み、還元剤または活性剤を含まないフラックスを開示する。第１の溶剤は、所定条件下、１８０℃以上２６０℃未満の温度帯で気化する性質を有する。第２の溶剤は、この所定条件下、１００℃以上２２０℃未満の温度帯で気化する性質を有する。脂肪酸アマイドは、チキソ剤として添加されている。

特許文献３は、常温で液体の液体溶剤を少なくとも１種と、常温で固体の固体溶剤を少なくとも２種と、チキソ剤とからなるフラックスを開示する。特許文献３のフラックスははんだペーストの印刷性に着目して開発されたものであり、同文献３においてボイドへの言及はない。ただし、特許文献３のフラックスは、特許文献２のそれと同じく、還元剤または活性剤を含まない。

特開２０１９−５５４２８号公報 国際公開第２０１９／１７２４１０号 特許第６３３７３４９号公報

特許文献１のフラックスは、ロジン系樹脂、活性剤およびチキソ剤を含む。そのため、このフラックスを用いてはんだ付けを行うと、これらの成分を原因とするボイドの発生が避けられない。この点、特許文献２のフラックスは、チキソ剤を含む一方で、還元剤または活性剤を含まない。そのため、このフラックスによれば、還元剤または活性剤を原因とするボイドの発生を回避することが可能となる。また、特許文献３のフラックスによれば、特許文献２のフラックスによる効果と同等の効果が期待される。

ところで、特許文献２は、その実施例において、脂肪酸アマイドの含有割合が６〜２４質量％であり、第１の溶剤の含有割合が２〜１５質量％であり、第２の溶剤の含有割合が７０〜８６質量％であるフラックスのサンプルをいくつか開示する。また、実施例３〜６では、イソオクタデカノールが第１の溶剤として使用されている。

そこで、本発明者らは、イソオクタデカノールに代表される分岐型の脂肪族一価アルコールに着目して詳細な検討を行った。その結果、これらのアルコールを含むフラックスでは、ボイドの発生が十分に低減されない場合があることが判明した。

本発明の１つの目的は、はんだ接合部におけるボイドの発生を十分に低減することが可能なはんだ付け用のフラックス、はんだペースト、およびはんだ付け製品の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、分岐型の脂肪族一価アルコールを含むフラックスにおいてボイドの発生が十分に低減されない原因が、これらのアルコールの含有割合にあるという知見を得た。そこで、本発明者らは、更なる検討を重ねたところ、これらのアルコールの含有割合が適切な範囲にあり、尚且つ、モノアミド系チキソ剤の含有割合が適切な範囲であると、ボイドの発生が十分に低減されることを見出し、本発明を完成させた。

検討の過程において、はんだ付け時にフラックスが溶融はんだの外周部を囲む現象が観察された。そのため、本発明者らは、今回の知見が得られた理由を次のように推察している。すなわち、フラックスによって外周部が囲まれるということは、フラックス成分と溶融はんだの親和性が極めて低いことを示唆しており、故に、フラックス成分が溶融はんだの内部に取り込まれることが回避されたと本発明者らは推察している。または、フラックスによって外周部が囲まれることで溶融はんだの濡れ速度が適度に遅くなり、故に、フラックス成分の気化により生じたボイド因子が、その周囲の溶融はんだによって塞がれたと本発明者らは推察している。

第１の発明は、次の特徴を有するはんだ付け用のフラックスである。
前記フラックスは、溶剤として炭素数が１６〜２０の分岐型の脂肪族一価アルコールを４５〜８５ｗｔ％と、モノアミド系チキソ剤を１５〜３５ｗｔ％と、を含み、ロジン系樹脂を含まない。

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。
前記脂肪族一価アルコールの含有割合が、６５〜８５ｗｔ％である。

第３の発明は、第１または第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、前記脂肪族一価アルコール以外の溶剤を０〜４０ｗｔ％更に含む。

第４の発明は、第１〜第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、前記ロジン系樹脂を除く樹脂を更に含む。

第５の発明は、次の特徴を有するはんだペーストである。
前記はんだペーストは、第１〜第４の発明の何れか１つのフラックスと、はんだ粉末と、を含む。

第６の発明は、次の特徴を有するはんだ付け製品の製造方法である。
前記製造方法は、第５の発明におけるはんだペーストを、電子回路基板のはんだ付け部位に印刷するステップと、前記はんだ付け部位に電子部品を実装するステップと、還元ガスを含む還元雰囲気下、前記はんだ粉末が溶融する温度まで前記はんだ付け部位を加熱して前記電子部品および前記電子回路基板を接合するステップと、を含む。

実施の形態に係るはんだ付け製品の製造方法の一例を説明する図である。

本発明の実施の形態を以下に詳細に説明する。なお、本明細書において、「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、はんだ付け用のフラックスである。実施の形態に係るフラックスは、好適には、還元ガスを含む雰囲気下で行われるリフローはんだ付けに用いられる。このリフローはんだ付けの詳細については、「３．はんだ付け製品の製造方法」において説明される。実施の形態に係るフラックスは、特定溶剤と、モノアミド系チキソ剤と、を必須成分として含む。以下、必須成分およびこれらの含有割合（含有量）について説明する。

１−１．特定溶剤
特定溶剤は、炭素数が１６〜２０の分岐型の脂肪族一価アルコールである。このような一価アルコールアルコールとしては、イソヘキサデカノール（炭素数１６）、イソヘプタデカノール（炭素数１７）、イソオクタデカノール（炭素数１８）、イソノナデカノール（炭素数１９）およびイソエイコサノール（炭素数２０）が例示される。特定溶剤は、単独で用いられ、または、複数種類を混合して用いられる。

イソヘキサデカノールとしては、２−へキシル−１−デカノールおよび２−ペンチル−１−ウンデカノールが例示される。イソヘプタデカノールとしては、２−へキシル−１−ウンデカノールおよび２−ヘプチル−１−デカノールが例示される。イソオクタデカノールとしては、５，７，７−トリメチル−２−（１，３，３−トリメチルブチル）−１−オクタノール、８−メチル−２−（４−メチルヘキシル）−１−デカノール、２−オクチル−１−デカノール、および２−ヘキシル−１−ドデカノールが例示される。イソノナデカノールとしては、２−へキシル−１−トリデカノールが例示される。イソエイコサノールとしては、５，９−ジメチル−２−（１，５−ジメチルヘキシル）−１−デカノールが例示される。

フラックスの全体の質量に対する特定溶剤の含有割合（複数種類の特定溶剤を混合して用いる場合は、これらの溶剤の総含有割合）は、４５〜８５ｗｔ％である。溶融はんだの濡れ速度を適度に遅くしてボイドの発生を十分に低減する観点からすると、特定溶剤の含有割合は６５〜８５ｗｔ％であることが好ましい。

１−２．モノアミド系チキソ剤
モノアミド系チキソ剤は、フラックスにチキソ性を付与し、はんだペーストの印刷性を向上するために添加される。モノアミド系チキソ剤としては、脂肪酸アミドおよび芳香族アミドが例示される。モノアミド系チキソ剤は、単独で用いられ、または、複数種類を混合して用いられる。

脂肪族アミドとしては、アセトアミド、プロピオン酸アミド、ブタン酸アミド、イソブタン酸アミド、ヘキサン酸アミド、オクタン酸アミド、２−エチルヘキサン酸アミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、ラウリン酸アミド、ベヘン酸アミド、パルミチン酸アミド、エルカ酸アミドおよびヒドロキシステアリン酸アミドが例示される。芳香族アミドとしては、ベンズアミド、２−フェニルアセトアミドおよび４−メチルベンズアミド（ｐ−トルアミド）が例示される。

フラックスの全体の質量に対するモノアミド系チキソ剤の含有割合（複数種類のモノアミド系チキソ剤を混合して用いる場合は、これらのチキソ剤の総含有割合）は、１５〜３５ｗｔ％である。

アミド系チキソ剤には、モノアミド系チキソ剤の他に、ビスアミド系チキソ剤およびポリアミド系チキソ剤も含まれる。ただし、これらのアミド系チキソ剤は、モノアミド系チキソ剤に比べて揮発性が低く、気化し難い傾向にある。はんだ付けの際に気化しないチキソ剤は、ボイドの発生の原因となり易く、また、フラックス残渣の原因となり易い。そのため、実施の形態に係るフラックスは、ビスアミド系チキソ剤またはポリアミド系チキソ剤を含まないことが好ましい。これらの非モノアミド系チキソ剤は、後述するその他のチキソ剤に含まれないことが好ましい。

１−３．その他の溶剤
実施の形態に係るフラックスは、特定溶剤以外の溶剤（その他の溶剤）を含んでもよい。つまり、実施の形態に係るフラックスは、その他の溶剤を任意成分として含む。その他の溶剤としては、液体溶剤および固形溶剤が例示される。その他の溶剤は、単独で用いられ、または、複数種類を混合して用いられる。

液体溶剤としては、一価アルコール、二価アルコール、三価アルコールなどのアルコール系溶剤が例示される。一価アルコールとしては、テルピネオール、イソボルニルシクロヘキサノールおよびジヒドロテルピネオールが例示される。二価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，３−ペンタンジオール、１，４−ペンタンジオール、１，５−ペンタンジオールおよびネオペンチルグリコールが例示される。三価アルコールとしては、グリセリン、トリメチロールメタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１，２，３−ブタントリオール、１，２，４−ブタントリオール、２−メチル−１，２，３−プロパントリオール、２−メチル−２，３，４−ブタントリオールおよび２−メチル−１，２，４−ブタントリオールが例示される。

固形溶剤としては、常温（２５℃）で固体であり、１５５〜２７０℃の沸点を有するヒドロキシ化合物が例示される。このようなヒドロキシ化合物としては、２−エチル−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、２−エチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオール、２−エチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオールおよび２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジオールが例示される。

フラックスの全体の質量に対するその他の溶剤の含有割合（複数種類のその他の溶剤を混合して用いる場合は、これらの溶剤の総含有割合）は、０〜４０ｗｔ％であることが好ましい。その他の溶剤の含有割合がこの数値範囲であれば、はんだペーストの粘度が適切な範囲となり印刷性が低下するのを抑えることが可能となる。

１−４．その他のチキソ剤
実施の形態に係るフラックスは、更に、モノアミド系チキソ剤以外のチキソ剤（その他のチキソ剤）を含んでもよい。つまり、実施の形態に係るフラックスは、その他のチキソ剤を任意成分として含む。その他のチキソ剤としては、ヒマシ硬化油、カルナバワックスおよび蜜ろうなどのエステル系チキソ剤が例示される。その他のチキソ剤は、単独で用いられ、または、複数種類を混合して用いられる。

フラックスの全体の質量に対するその他のチキソ剤の含有割合（複数種類のその他のチキソ剤を混合して用いる場合は、これらのチキソ剤の総含有割合）は、０〜５ｗｔ％であることが好ましい。その他のチキソ剤の含有割合がこの数値範囲であれば、その他のチキソ剤がフラックス残渣として残留した場合でもその量は僅かであり、フラックスに含まれるその他のチキソ剤がリフロー性に及ぼす影響を最小限に留めることが可能となる。

１−５．樹脂
実施の形態に係るフラックスは、更に、樹脂を含んでもよい。つまり、実施の形態に係るフラックスは、任意成分として樹脂を含む。樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールなどの合成樹脂が例示される。樹脂は、単独で用いられ、または、複数種類を混合して用いられる。

ロジン系樹脂は、上述した合成樹脂に比べて揮発性が低く、気化し難い傾向にある。そのため、ロジン系樹脂は、ボイドの発生の原因となり易く、また、フラックス残渣の原因となり易い。従って、実施の形態に係るフラックスは、ロジン系樹脂を含まないことが好ましい。

フラックスの全体の質量に対する樹脂の含有割合（複数種類の樹脂を混合して用いる場合は、これらの樹脂の総含有割合）は、０〜５ｗｔ％であることが好ましい。樹脂の含有割合がこの数値範囲であれば、フラックスに含まれる樹脂がリフロー性に及ぼす影響を最小限に留めることが可能となる。

１−６．活性剤
実施の形態に係るフラックスは、更に、活性剤を含んでもよい。つまり、実施の形態に係るフラックスは、任意成分として活性剤を含む。活性剤としては、有機酸およびアミンが例示される。活性剤は、単独で用いられ、または、複数種類を混合して用いられる。ハロゲンフリーの観点からすると、有機ハロゲン化合物およびアミンハロゲン化水素酸塩は、活性剤に含まれないことが好ましい。

有機酸としては、炭素数が６〜２０の脂肪酸が例示される。このような脂肪酸としては、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、イソペラルゴン酸、カプリン酸、カプロレイン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、リンデル酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、イソパルミチン酸、パルミトレイン酸、ヒラゴン酸、ヒドノカーピン酸、マーガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、イソステアリン酸、エライジン酸、ペトロセリン酸、モロクチン酸、エレオステアリン酸、タリリン酸、バクセン酸、リミノレイン酸、ベルノリン酸、ステルクリン酸、ノナデカン酸およびエイコサン酸が例示される。

アミンとしては、脂肪族アミン、芳香族アミンおよびイミダゾール類が例示される。脂肪族アミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、１−アミノプロパン、イソプロピルアミン、トリメチルアミン、ｎ−エチルメチルアミン、アリルアミン、ｎ−ブチルアミン、ジエチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアミン、イソブチルアミン、ピロリジン、３−ピロリン、ｎ−ペンチルアミン、ジメチルアミノプロパン、１−アミノヘキサン、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジプロピルアミン、ヘキサメチレンイミン、１−メチルピペリジン、２−メチルピペリジン、４−メチルピペリジン、シクロヘキシルアミン、ジアリルアミン、ｎ−オクチルアミン、アミノメチル、シクロヘキサン、２−エチルヘキシルアミン、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、１，１，３，３−テトラメチルブチルアミン、１−シクロヘキシルエチルアミンおよびＮ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミンが例示される。芳香族アミンとしては、アニリン、ジエチルアニリン、ピリジン、ジフェニルグアニジンおよびジトリルグアニジンが例示される。イミダゾール類としては、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾールおよび１−ベンジル−２−フェニルイミダゾールが例示される。

フラックスの全体の質量に対する活性剤の含有割合（複数種類の活性剤を混合して用いる場合は、これらの活性剤の総含有割合）は、０〜５ｗｔ％であることが好ましい。活性剤の含有割合がこの数値範囲であれば、フラックスに含まれる活性剤がリフロー性に及ぼす影響を最小限に留めることが可能となる。

実施の形態に係るフラックス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。フラックスの製造にあたっては、最終的にフラックスの全ての成分が混合されればよい。すなわち、フラックスに任意成分が含まれる場合、必須成分が予め混合されていてもよいし、必須成分の一部が任意成分と混合された後に、必須成分の残りが更に混合されてもよい。更には、フラックスの全ての成分が同時に混合されてもよい。

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

２−１．はんだ粉末
はんだ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、はんだ粉末には各種のはんだ合金を使用することができる。このような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、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｍ系合金（Ｍは、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、ＳｂおよびＡｇからなる群から選ばれる１種類以上の金属）、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｍ系合金（Ｍは、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、ＳｂおよびＡｇからなる群から選ばれる１種類以上の金属）およびＳｎ−Ａｇ−Ｍ系合金（Ｍは、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、ＳｂおよびＺｎからなる群から選ばれる１種類以上の金属）が例示される。

はんだ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割合に限定はない。例えば、はんだ粉末の含有割合は５〜９５質量％であり、フラックスのそれは５〜９５質量％である。

実施の形態に係るはんだ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。はんだ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、はんだペーストの全ての成分が同時に混合されてもよい。

３．はんだ付け製品の製造方法
図１は、実施の形態に係るはんだ付け製品の製造方法の一例を説明する図である。図１には、還元ガスを含む還元雰囲気下で行われるリフローはんだ付けの流れが示されている。還元ガスは、はんだペーストＰＳＴを構成するはんだ粉末の表面に形成された酸化膜、および電子回路基板１０の電極１１の表面に形成された酸化膜を除去する還元性物質（例えば、ギ酸、水素）から構成される。

図１に示されるリフローはんだ付けでは、まず、はんだ付け部位である電極１１の表面に、はんだペーストＰＳＴが供給される（ステップＳ１）。はんだペーストのＰＳＴの供給は、ディスペンサー、ジェットディスペンサー、スクリーン印刷機、メタルマスク印刷機などを用いて行われる。これにより、電子回路基板１０上にはんだ印刷パターンが形成される。

続いて、はんだ印刷パターン上に電子部品２０および２１が実装される（ステップＳ２）。電子部品２０および２１としては、ＩＣチップが例示される。電子部品２０および２１の実装は、マウンターなどを用いて行われる。これにより、電子部品２０のはんだ付け部位である電極２２、および電子部品２１のはんだ付け部位である電極２３が、はんだペーストＰＳＴと接触する。

続いて、チャンバ（不図示）内に電子回路基板１０を搬入する。そして、チャンバ内に還元ガスＲＤＣを導入しながらチャンバ内の温度を上昇させる（ステップＳ３）。還元ガスＲＤＣの導入の前に、チャンバ内を減圧吸引しながらチャンバ内の空気を不活性ガスで置換することが好ましい。チャンバ内を減圧しながらチャンバ内の空気を不活性ガスで置換することで、還元ガスＲＤＣによる酸化膜の除去後に電極１１、２２および２３の表面が再び酸化されるのを抑制することが可能となる。また、還元ガスＲＤＣと酸化膜の還元反応により生じた物資を速やかにチャンバの外部に排出することが可能となる。

はんだペーストＰＳＴの周囲に到達した還元ガスＲＤＣにより酸化膜が除去されると、金属表面が露出する。チャンバ内の温度がはんだペーストＰＳＴを構成するはんだ粉末の融点よりも高い温度に到達すると、はんだペーストＰＳＴに含まれるはんだ粉末が溶融して溶融はんだとなる。溶融はんだは金属表面に濡れ広がり、これにより、溶融はんだと電極（すなわち、電極１１、２２および２３）とが接合される。その後、チャンバ内の温度が融点よりも低い温度まで低下すると、溶融はんだが固まりはんだバンプＢＭＰとなる。これにより、はんだ付け製品ＰＤが得られる。

４．実施例
次に、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。

表１に示す成分を表１に示す配合割合で混合して、実施例１〜２９のフラックスと、比較例１〜６のフラックスと、を調製した。なお、特定溶剤には、下記成分を主たる成分として含む脂肪族一価アルコールを使用した。
イソオクタデカノールＡ：５，７，７−トリメチル−２−（１，３，３−トリメチルブチル）−１−オクタノール（ＣＡＳ登録番号２７４５８−９３−１）
イソオクタデカノールＢ：８−メチル−２−（４−メチルヘキシル）−１−デカノール（ＣＡＳ登録番号２０２０７５−３３−０）
イソオクタデカノールＣ：２−オクチル−１−デカノール（ＣＡＳ登録番号４５２３５−４８−１）および２−ヘキシル−１−ドデカノール（ＣＡＳ登録番号１１０２２５−００８）
イソヘキサデカノール：２−へキシル−１−デカノール（ＣＡＳ登録番号２４２５−７７−６）
イソエイコサノール：５，９−ジメチル−２−（１，５−ジメチルヘキシル）−１−デカノール（ＣＡＳ登録番号２０７３００８−０１−２）

実施例および比較例のフラックスをはんだ粉末と混合し、はんだペーストのサンプルを作製した。具体的には、実施例および比較例のフラックスと、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、はんだペーストを作製した。次いで、はんだペーストの各サンプルについて、はんだペーストの印刷性、および、ボイドの発生の抑制性の観点から評価を行った。また、実施例および比較例のフラックスについて、残渣の発生の抑制性の観点から評価を行った。

４−１．印刷性
印刷性の評価は、ＪＩＳ Ｚ ３２８４−３：２０１４ ４．１に準拠して行った。具体的には、所定パターンではんだ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はんだペーストを印刷し、印刷初期および連続印刷時において、にじみまたはかすれがないかを目視により確認した。

印刷性の評価基準は次の通りである。
〇：印刷初期または連続印刷後、にじみまたはかすれがない
×：印刷初期または連続印刷後、にじみまたはかすれがある

４−２．ボイドの発生の抑制性
メタルマスクを用い、８ｍｍ×８ｍｍのＣｕ−ＯＳＰ電極（Ｎ＝１５）上に各サンプルを１２０μｍ高さで印刷した。その後、ギ酸真空炉を用いてリフローを行った。リフローは次のように行った。まず、加熱開始前に炉内の空気をＮ_２で置換した。次いで、炉内の温度を１９０℃で１０分保持し、その間に炉内にギ酸ガスを導入した。次いで、炉内の温度を２６０℃まで１．５℃／ｓｅｃで昇温し、はんだの溶融中に炉内の圧力を１００Ｐａ程度まで減圧した。リフロー後のはんだバンプの透過画像を、Ｘ線透視装置（ＵＮｉ−ＨｉＴＥ ＳＹＳＴＥＭ社製Ｍｉｃｒｏｆｏｃｕｓ Ｘ−ｒａｙ Ｓｙｓｔｅｍ ＸＶＲ−１６０）を用いて観察し、ボイド発生率を求めた。

具体的には、はんだバンプの上部から下部に向かって透過観察を行い、円形のはんだバンプ透過画像を得た。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。
〇：１５個のはんだバンプの全てにおいて、ボイド発生率が１５％以下である
×：１５個のはんだバンプ中にボイド発生率が１５％超のものが含まれる

４−３．フラックス残渣の発生の抑制性
実施例および比較例のフラックスをアルミパンに１０ｍｇ入れ、示差熱天秤（ＵＬＶＡＣ社製 ＴＧＤ９６００）を用いて、ピーク温度３５０℃、昇温速度１．０℃／ｓｅｃにて加熱した。各フラックスについて加熱前の重量に対する加熱後の重量の比率を算出し、これを残渣率とした。

フラックス残渣の発生の抑制性の評価基準は次の通りである。
〇：残渣率が５％以下
×：残渣率が５％超

４−４．総合評価
上記３項目の評価結果を用いて、実施例および比較例のフラックスの総合評価を行った。総合評価の判定基準は次のとおりである。
〇：上記３項目の評価が全て〇である
×：上記３項目の評価において１つ以上の×がある
総合評価の結果を、上記３項目の評価結果と共に表１に示す。

表１から分かるように、実施例１〜２９のフラックスによれば、はんだペーストの印刷性、ボイドの発生の抑制性、および、フラックス残渣の発生の抑制性の観点において優れた結果が得られた。また、上記４−２の項目についてギ酸ガスの代わりに水素ガスを用いたリフローを行ったところ、実施例１〜２９のフラックスのボイド発生率が何れも１５％以下となった。

優れた結果が得られた理由について、本発明者らは次のように推察している。すなわち、ギ酸真空炉（または水素真空炉）でのリフローの際、フラックスが溶融はんだの外周部を囲む現象が観察された。フラックスによって外周部が囲まれるということは、フラックス成分と溶融はんだの親和性が極めて低いことを示唆しており、故に、フラックス成分が溶融はんだの内部に取り込まれることが回避されたと本発明者らは推察している。または、フラックスによって外周部が囲まれることで溶融はんだの濡れ速度が適度に遅くなり、故に、フラックス成分の気化により生じたボイド因子が、その周囲の溶融はんだによって塞がれたと本発明者らは推察している。

一方、比較例１のフラックスでは、印刷性に劣ることが分かった。この理由は、フラックスにチキソ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。

比較例２のフラックスでは、上記３項目の評価項目の全てにおいて劣ることが分かった。この理由は、特定溶剤の含有割合が適切な範囲よりも低いためであると本発明者らは推察している。

比較例３のフラックスでは、印刷性に劣ることが分かった。この理由は、特定溶剤の含有割合が適切な範囲よりも高いためであると本発明者らは推察している。

比較例４および５のフラックスでは、ボイドおよびフラックス残渣の発生の抑制性において劣ることが分かった。この理由は、これらの比較例で使用したチキソ剤の揮発性が実施例で使用したモノアミド系チキソ剤のそれに比べて低く、故に、ボイド発生率および残渣率に影響を及ぼしたためであると本発明者らは推察している。

比較例６のフラックスでは、ボイドの発生の抑制性において劣ることが分かった。この理由は、比較例６で使用した重合ロジンの揮発性が実施例２６または２８で使用した樹脂のそれに比べて低く、故に、ボイド発生率に影響を及ぼしたためであると本発明者らは推察している。

１０ 電子回路基板
１１，２２，２３ 電極
２０，２１ 電子部品
ＢＭＰ はんだバンプ
ＰＤ はんだ付け製品
ＰＳＴ はんだペースト
ＲＤＣ 還元ガス

Claims (6)

1. はんだ付け用のフラックスであって、
   溶剤として炭素数が１６〜２０の分岐型の脂肪族一価アルコールを４５〜８５ｗｔ％と、
   モノアミド系チキソ剤を１５〜３５ｗｔ％と、
   を含み、
   ロジン系樹脂を含まない
   ことを特徴とするフラックス。
2. 請求項１に記載のフラックスであって、
   前記脂肪族一価アルコールの含有割合が、６５〜８５ｗｔ％である
   ことを特徴とするフラックス。
3. 請求項１または２に記載のフラックスであって、
   前記脂肪族一価アルコール以外の溶剤を０〜４０ｗｔ％更に含む
   ことを特徴とするフラックス。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載のフラックスであって、
   前記ロジン系樹脂を除く樹脂を更に含む
   ことを特徴とするフラックス。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のフラックスと、
   はんだ粉末と、
   を含むことを特徴とするはんだペースト。
6. 請求項５に記載のはんだペーストを、電子回路基板のはんだ付け部位に印刷するステップと、
   前記はんだ付け部位に電子部品を実装するステップと、
   還元ガスを含む還元雰囲気下、前記はんだ粉末が溶融する温度まで前記はんだ付け部位を加熱して前記電子部品および前記電子回路基板を接合するステップと、
   を含むことを特徴とするはんだ付け製品の製造方法。

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