JP6754091B1 - 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】フラックス残渣を低減し、かつ、はんだペーストの供給安定性の低下を抑え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、１０〜４０ｗｔ％のクマリンと、５〜３０ｗｔ％のモノアミド系チキソ剤と、４０〜８０ｗｔ％の溶剤と、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供給するステップと、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。

本願に関連する文献として、特許文献１および２が例示される。特許文献１は、ベース樹脂と、活性剤と、クマリン誘導体と、溶剤と、を含むフラックスを開示する。クマリン誘導体は、発光特性を有するクマリンを基本骨格として有しており、溶剤に溶解することで優れた発光特性を有する。この裏付けとして、特許文献１には、フラックスの成分に由来する残渣（フラックス残渣）を区別できるかどうかを評価した試験が開示されている。

この試験の結果によると、クマリン誘導体が添加されたフラックスを含むはんだペースト（実施例４）は、クマリンが添加されたフラックスを含むそれ（比較例２）に比べて、フラックス残渣を容易に区別できた旨の報告がなされている。なお、実施例４では、クマリン誘導体として、７−ジエチルアミノ−４−メチルクマリンが使用されている。

特許文献２は、クマリン誘導体が添加されたフラックスを含むはんだペーストを開示する。このクマリン誘導体は、特許文献１の実施例４で使用されたクマリン誘導体と同一の化合物である。そのため、特許文献２のはんだペーストを用いたリフローはんだ付けによれば、特許文献１の実施例４と同等の評価結果が得られることが予想される。

特開２０１７−６４７３０号公報 米国特許第４６７０２９８号明細書

特許文献１および２の技術は、電子回路基板上のフラックス残渣を特定するものである。ところで、リフローはんだ付けにおいては、フラックス残渣が絶縁信頼性を低下させるという問題がある。フラックス残渣は、また、リフローはんだ付け後の工程（例えば、モールド工程）において電子回路基板から剥離して、各種の不具合を引き起こすという問題がある。

本発明者らは、フラックス残渣を低減するという観点から、クマリンを含むフラックスを検討した。クマリンは、常温で固体の化合物であるが昇華性が高い。そのため、クマリンが添加されたフラックスを含むはんだペーストは、フラックス残渣を低減することが期待された。

ところが、クマリンの添加割合によっては、はんだペーストにおいてフラックスとはんだ粉末の分離が起こり易いことが判明した。分離が一旦起こってしまうと、リフローはんだ付けの際のはんだペーストの供給性が低下してしまう。したがって、クマリンが添加されたフラックスは、はんだペーストの供給安定性の観点において改良の余地があった。

本発明の１つの目的は、フラックス残渣を低減し、かつ、はんだペーストの供給安定性の低下を抑え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、クマリンにモノアミド系チキソ剤を組み合わせると、はんだペーストにおいて分離が起こるのを抑えることができるという知見を得た。そこで、更なる検討を重ねたところ、クマリン、モノアミド系チキソ剤、および溶剤の含有割合がそれぞれ適切な範囲にあると、分離が起こるのを抑え、かつ、フラックス残渣が十分に低減されることを見出し、本発明を完成させた。

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、１０〜４０ｗｔ％のクマリンと、５〜３０ｗｔ％のモノアミド系チキソ剤と、４０〜８０ｗｔ％の溶剤と、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。
前記クマリンの含有割合の下限が１５ｗｔ％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。
前記クマリンの含有割合の上限が２５ｗｔ％である。

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。
前記モノアミド系チキソ剤の含有割合の下限が１５ｗｔ％である。

第５の発明は、第１〜４の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記モノアミド系チキソ剤の含有割合の上限が２５ｗｔ％である。

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。
前記モノアミド系チキソ剤に対する前記クマリンの含有比が０．４〜８．０である。

第７の発明は、第１〜６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、０ｗｔ％よりも多く５ｗｔ％以下の活性剤を更に含む。

第８の発明は、第１〜６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、活性剤を含まない。

第９の発明は、第１〜８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、０ｗｔ％よりも多く５ｗｔ％以下のロジンを更に含む。

第１０の発明は、第１〜８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、ロジンを含まない。

第１１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１０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１２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１１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供給するステップと、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、クマリンと、モノアミド系チキソ剤と、溶剤と、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．クマリン
クマリンは、下記一般式（I）で表される常温（２５℃）で固体の化合物である。クマリンは、はんだペーストの状態を安定化し、また、リフローはんだ付けの際のフラックスの揮発性を担保するために添加される。

フラックス全体に対するクマリンの含有割合は、１０〜４０ｗｔ％である。クマリンの含有割合が少ないと、はんだペーストの保管中にフラックスとはんだ粉末の分離が起こり易い。はんだペーストの分離が一旦起こってしまうと、はんだペーストの状態が不安定になることから、はんだペーストの電子回路基板への供給が難しくなる。したがって、この観点からすると、クマリンの含有割合の下限は１５ｗｔ％であることが好ましい。また、クマリンの含有割合が多くなるとはんだペーストの粘度が高くなり、はんだペーストの電子回路基板への供給が難しくなる。したがって、クマリンの含有割合の上限は２５ｗｔ％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、クマリンを含むフラックスにチキソ性を付与して、はんだペーストの状態を安定化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。

フラックス全体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、５〜３０ｗｔ％である。はんだペーストの分離を十分に抑える観点からすると、モノアミド系チキソ剤の含有割合の下限は１５ｗｔ％であることが好ましい。一方、モノアミド系チキソ剤の含有割合が多くなると、リフローはんだ付けの際に揮発し切れなくなる。揮発しなかったモノアミド系チキソ剤は、フラックス残渣やボイドの発生の原因になる。この観点からすると、モノアミド系チキソ剤の含有割合の上限は、２５ｗｔ％であることが好ましい。

１−３．溶剤
クマリンおよびモノアミド系チキソ剤を含むフラックスに添加される溶剤としては、液体溶剤および固形溶剤が例示される。液体溶剤は、単独で用いられ、または、複数種類を混合して用いられる。固形溶剤は、液体溶剤と混合して用いられる。

液体溶剤としては、アルコール系溶剤およびグリコール系溶剤が例示される。アルコール系溶剤としては、イソプロピルアルコール、テルピネオール、イソボルニルシクロヘキサノール、イソヘキサデカノール、イソヘプタデカノール、イソオクタデカノール、イソノナデカノール、イソエイコサノールおよびジヒドロテルピネオールなどが例示される。

グリコール系溶剤としては、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。

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（別名：トリメチロールプロパン）、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。

１−４．モノアミド系チキソ剤の含有割合に対するクマリンの含有割合の比ＲＴ
実施の形態に係るフラックスにおいて、クマリンの含有割合とモノアミド系チキソ剤のそれについては上述したとおりである。ただし、後述する実施例の結果から、これらの含有割合の関係は、下記（１）式を満たしていることが好ましい。
０．４≦比ＲＴ≦８．０ ・・・（１）

クマリンの含有割合とモノアミド系チキソ剤のそれが上述した範囲内にあり、かつ、上記（１）式を満たすフラックスは、はんだペーストの供給安定性およびフラックスの揮発性を担保する観点から好ましい。供給安定性および揮発性を向上する観点からすると、比ＲＴは、下記（２）式を満たしていることがより好ましい。
０．７≦比ＲＴ≦１．０ ・・・（２）

１−５．活性剤
実施の形態に係るフラックスは、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、活性剤を任意成分として含む。活性剤としては、有機酸、アミン、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。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。

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、リノレン酸などが例示される。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、このトリマー酸に水素を添加した水添トリマー酸などが例示される。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、このトリマー酸に水素を添加した水添トリマー酸なども例示される。

アミンとしては、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、２−エチル−４−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などのイミダゾール類が例示される。アミンとしては、また、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、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミンなどの脂肪族アミンが例示される。アミンとしては、更に、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、ジトリルグアニジンなどの芳香族アミンが例示される。アミンとしては、更に、２−エチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−シクロヘキシルアミン、トリエタノールアミンなどのアミノアルコールが例示される。アミンとしては、更に、ポリオキシアルキレンアルキルアミン、ポリオキシアルキレンエチレンジアミン、ポリオキシアルキレンジエチレントリアミンなどのポリオキシアルキレン型アルキルアミンが例示される。アミンとしては、更に、末端アミノポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールコポリマー（末端アミノＰＥＧ−ＰＰＧコポリマー）などの末端アミンポリオキシアルキレンが例示される。

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。

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、モノエチルアミン臭化水素酸塩、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。

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、０ｗｔ％よりも多く５ｗｔ％以下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はんだ付けの際に揮発し切れず、フラックス残渣やボイドの発生の原因となるのを抑えることができる。なお、活性剤の含有割合が０ｗｔ％の場合、つまり、フラックスが活性剤を含まない場合は、上述した影響を考慮する必要が無くなるので好ましい。

１−６．ロジン
実施の形態に係るフラックスは、ロジンを含んでもよい。つまり、実施の形態に係るフラックスは、ロジンを任意成分として含む。ロジンは、単独で用いられ、または、複数種類を混合して用いられる。

ロジンは、マツ科植物の松やに等に含まれる不揮発性成分である。ロジンは、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン等の原料ロジンと、原料ロジンから得られる誘導体とを含む。誘導体としては、精製ロジン、水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン、α，β不飽和カルボン酸変性物（例えば、アクリル酸変性ロジン、マレイン酸変性ロジン、フマル酸変性ロジン）が例示される。誘導体としては、また、重合ロジンの精製物、水素化物および不均化物が例示される。誘導体としては、また、α，β不飽和カルボン酸変性物の精製物、水素化物および不均化物が例示される。

フラックスの全体の質量に対するロジンの含有割合（複数種類のロジンを混合して用いる場合は、これらのロジンの総含有割合）は、０ｗｔ％よりも多く５ｗｔ％以下であることが好ましい。ロジン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ロジンがリフローはんだ付けの際に揮発し切れず、フラックス残渣やボイドの発生の原因となるのを抑えることができる。なお、ロジンの含有割合が０ｗｔ％の場合は、つまり、フラックスがロジンを含まない場合は、上述した影響を考慮する必要が無くなるので好ましい。

１−７．フラックスの製造方法
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。

２−２．はんだペーストの製造方法
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上にはんだ供給パターンが形成される。

続いて、はんだ供給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接合部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およびはんだペーストを、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１〜２４のフラックスと、比較例１〜１８のフラックスと、を調製した。なお、比較例１７のフラックスには、下記一般式（II）で表されるクマリン誘導体を使用した。比較例１８のフラックスには、下記一般式（III）で表されるクマリン誘導体を使用した。

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＝１３：８７の質量比で混合し、はんだペーストを作製した。次いで、実施例および比較例のフラックスについて、フラックス残渣および析出物の発生の抑制性の観点から評価を行った。また、はんだペーストの各サンプルについて、保管中の分離の発生の抑制性の観点から評価を行った。

４−１．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（ＳＴＡ７２００、日立ハイテクサイエンス社製）を用いて、１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃まで加熱した。各フラックスについて加熱前の重量に対する２５０℃の時点で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１％以下
×：残渣率が１％超

４−２．保管中の分離の発生の抑制性
はんだペーストの各サンプルを透明シリンジ（ＰＳＹ−１０Ｅ、武蔵エンジニアリング社製）に３０〜４０ｇ充填し、プランジャー、キャップ、蓋を占めて７２時間常温で保管した。その後、プランジャー付近のはんだペーストの性状を確認した。

保管中の分離の発生の抑制性の評価基準は次の通りである。
〇：ひび割れが生じていない
×：ひび割れが生じている

４−３．総合評価
上記２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２項目の評価が全て〇である
×：上記２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２項目の評価結果と共に表１〜４に示す。

表１および２に示されるように、実施例１〜２４のフラックスによれば、分離抑制および残渣率の観点において優れた結果が得られた。

一方、表３に示されるように、比較例１〜５のフラックスは、分離抑制の観点において劣ることが分かった。この理由は、これらのフラックスにモノアミド系チキソ剤が添加されていないことにあると本発明者らは推察している。

表４に示されるように、比較例６〜１１のフラックスは、分離抑制および残渣率の観点において劣ることが分かった。分離が発生した理由は、これらのフラックスにクマリンが添加されていないか、または、クマリンの含有割合が少な過ぎることにあると本発明者らは推察している。残渣率が高くなった理由は、モノアミド系チキソ剤の含有割合が多すぎることにあると本発明者らは推察している。

表４に示されるように、比較例１２〜１５のフラックスは、残渣率の観点において劣ることが分かった。この理由は、実施例１４〜１７における活性剤の含有割合に比べ、比較例１２〜１７におけるそれが多過ぎることにあると本発明者らは推察している。

表４に示されるように、比較例１６のフラックスは、残渣率の観点において劣ることが分かった。この理由は、実施例１１におけるロジンの含有割合に比べて、比較例１６におけるそれが多過ぎることにあると本発明者らは推察している。

表４に示されるように、比較例１７および１８のフラックスは、残渣率の観点において劣ることが分かった。この理由は、クマリンよりも沸点の高い（すなわち、クマリンよりも昇華性が低い）クマリン誘導体が添加されたことに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 はんだ接合部
ＰＤ はんだ付け製品
ＰＳＴ はんだペースト
ＲＤＣ 還元ガス

Claims (12)

1. はんだ付け用のフラックスであって、
   １０〜４０ｗｔ％のクマリンと、
   ５〜３０ｗｔ％のモノアミド系チキソ剤と、
   ４０〜８０ｗｔ％の溶剤と、
   を含む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、
   前記クマリンの含有割合の下限が１５ｗｔ％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、
   前記クマリンの含有割合の上限が２５ｗｔ％である
   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、
   前記モノアミド系チキソ剤の含有割合の下限が１５ｗｔ％である
   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であって、
   前記モノアミド系チキソ剤の含有割合の上限が２５ｗｔ％である
   ことを特徴とするフラックス。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載のフラックスであって、
   前記モノアミド系チキソ剤に対する前記クマリンの含有比が０．４〜８．０である
   ことを特徴とするフラックス。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載のフラックスであって、
   ０ｗｔ％よりも多く５ｗｔ％以下の活性剤を更に含む
   ことを特徴とするフラックス。
8. 請求項１〜６の何れか１項に記載のフラックスであって、
   活性剤を含まない
   ことを特徴とするフラックス。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載のフラックスであって、
   ０ｗｔ％よりも多く５ｗｔ％以下のロジンを更に含む
   ことを特徴とするフラックス。
10. 請求項１〜８の何れか１項に記載のフラックスであって、
    ロジンを含まない
    ことを特徴とするフラックス。
11. はんだペーストであって、
    請求項１〜１０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。
12. はんだ付け製品の製造方法であって、
    請求項１１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供給するステップと、
    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。

Images