JP6836090B1 - フラックス組成物、及びそれを用いたはんだペースト - Google Patents

Abstract

【課題】急加熱時における低残渣性、はんだボールの保持性に優れたフラックス組成物を提供する。【解決手段】本発明のフラックス組成物は、３−メチル−１，３−ブタンジオールを含むものである。【選択図】なし

Description

本発明は、フラックス組成物、及びそれを用いたはんだペーストに関する。

これまで、はんだ付け用のフラックスについて様々な開発がなされてきた。この種の技術として、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、溶剤としてイソボルニルシクロヘキサノールを含むフラックス組成物が記載されている（特許文献１の請求項１）。

特開２０１５−１６０２４４号公報

しかしながら、本発明者が検討した結果、上記特許文献１に記載のフラックス組成物において、急加熱時における低残渣性の点で改善の余地があることが判明した。また、フラックス組成物においては、はんだボールの保持性が要求される。

本発明者はさらに検討したところ、次のようなことが知見された。
昇温速度の早いリフローやＴＣＢ（熱圧着）等によるはんだ接合プロセスにおいて、従来よりも高い水準の低残渣性が要求される。
従来の低残渣用フラックスの溶剤として、イソボルニルシクロヘキサノールが使用されることがある。
しかしながら、イソボルニルシクロヘキサノールは、高粘度溶剤であるため、はんだボールの保持性に優れるものの、高沸点溶剤でもあるため、急速加熱時における残渣に改善の余地があった。
これに対して、イソボルニルシクロヘキサノールよりも沸点が比較的低い溶剤として、例えば、ヘキシルジグリコールなどが知られている。
しかしながら、ヘキシルジグリコールは、比較的に低沸点であるが、低粘度溶剤でもあるため、はんだボールの保持性が低下し、はんだ接合プロセスにおいて、ボールミッシングなどの不具合が生じる恐れがあった。

本発明者は、上記の沸点と粘度との技術的関係を踏まえた上で溶剤の特性に着眼して鋭意研究したところ、３−メチル−１，３−ブタンジオールをフラックス組成物の溶剤に使用することによって、急加熱時における低残渣性、はんだボールの保持性の両方を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明によれば、
活性剤を含む、フラックス組成物であって、
３−メチル−１，３−ブタンジオールを含み、
下記の手順で測定される当該フラックス組成物の残渣量が１０重量％未満であり、
ＪＩＳ Ｚ ３２８４−３：２０１４に準拠して測定される、２５℃における当該フラックス組成物の粘度が、５００ｍＰａ・ｓ以上である、
フラックス組成物が提供される。

また本発明によれば、
上記のフラックス組成物および金属粉を含む、はんだペーストが提供される。

本発明によれば、急加熱時における低残渣性、はんだボールの保持性に優れたフラックス組成物、及びそれを用いたはんだペーストが提供される。

本実施形態のフラックス組成物の概要を説明する。

フラックス組成物は、３−メチル−１，３−ブタンジオールを含むものである。
このフラックス組成物は、はんだと接合対象の金属とを接合する、はんだ接合プロセスに用いられる。

本発明者の知見によれば、次のようなことが見出された。
通常、はんだ接合時のリフロー工程においては、約１〜２℃／ｓｅｃの昇温速度が採用されている。例えば、特許文献１の図１にはリフロー温度と時間の関係が記載されており、そこには、１８０℃〜２４０℃を約４０ｓｅｃで昇温する条件、すなわち、約１．５℃／ｓｅｃの昇温速度でリフローすることが示されている。
しかしながら、急加熱のリフロー工程やＴＣＢ（熱圧着）等のはんだ接合プロセスでは、通常よりも、さらに速い昇温速度となるため、フラックス組成物には、従来よりも高い水準の低残渣性が要求される。

従来の低残渣用フラックスの溶剤として、イソボルニルシクロヘキサノールやヘキシルジグリコールが使用されることがある。
イソボルニルシクロヘキサノールは、高粘度溶剤であるため、はんだボールの保持性に優れるものの、高沸点溶剤でもあるため、急速加熱時における残渣に改善の余地があった。一方の、ヘキシルジグリコールは、比較的に低沸点であるが、低粘度溶剤でもあるため、はんだボールの保持性が低下し、はんだ接合プロセスにおいて、ボールミッシングなどの不具合が生じる恐れがあった。

上記の沸点と粘度との技術的関係を踏まえた上で溶剤の特性に着眼して鋭意研究したところ、３−メチル−１，３−ブタンジオールをフラックス組成物の溶剤に使用することによって、急加熱時における低残渣性、はんだボールの保持性の両方を向上できることが見出された。
詳細なメカニズムは定かではないが、沸点と粘度が適切な溶剤として、３−メチル−１，３−ブタンジオールを使用することによって、フラックス組成物の、急加熱時における低残渣性、及びはんだボールの保持性を向上できるものと考えられる。

本実施形態のフラックス組成物は、昇温速度の下限が、例えば、３℃／ｓｅｃ以上、好ましくは４℃／ｓｅｃ以上、さらに好ましくは５℃／ｓｅｃ以上のはんだ接合プロセスに用いることができる。昇温速度の上限は、とくに限定されないが、実際のプロセス準じて適宜設定可能である。
本実施形態によれば、このような比較的昇温速度が高いリフロー工程やＴＣＢ工程においても、低残渣のフラックス組成物を実現できる。

一般的に、はんだ付けの後に残渣の洗浄を必要とする洗浄用途と、はんだ付け後に洗浄をしないで使用できる無洗浄用途が知られている。

本実施形態のフラックス組成物は、いずれの用途にも適用できるが、無洗浄用途のフラックス組成物、より好ましくは、昇温速度の速いはんだ接合プロセス時の無洗浄用途のフラックス組成物として使用できる。

また、下記の手順で測定されるフラックス組成物の残渣量の上限は、例えば、１０重量％以下、好ましくは８重量％以下、より好ましくは５重量％未満である。これによって、急加熱時における低残渣性を一層高めることができる。上記残渣量の下限は、とくに限定されない。
（手順）
当該フラックス組成物を、窒素雰囲気下、５℃／ｓｅｃの昇温速度で、２５℃から２５０℃まで加熱処理したとき、加熱前の重量Ｗ０、及び加熱後の重量Ｗ１を測定し、得られたＷ０、Ｗ１を用いて、式：Ｗ１／Ｗ０×１００％から、残渣量（重量％）を求める。

フラックス組成物は、３−メチル−１，３−ブタンジオールを含むことによって、活性剤、他の溶剤、ベース樹脂及び添加剤からなる群から選ばれる一または二以上を含む場合でも、その低残渣性を維持することが可能である。

また、ＪＩＳ Ｚ ３２８４−３：２０１４に準拠して測定される、２５℃におけるフラックス組成物の粘度の下限は、例えば、５００ｍＰａ・ｓ以上としてもよい。これにより、はんだボールの保持性を向上させることが可能である。上記２５℃におけるフラックス組成物の粘度の上限は、特に限定されないが、例えば、５，０００ｍＰａ・ｓ以下としてもよい。

本実施形態では、たとえばフラックス組成物中に含まれる各成分の種類や配合量、フラックス組成物の調製方法等を適切に選択することにより、上記残渣量、粘度を制御することが可能である。これらの中でも、たとえば３−メチル−１，３−ブタンジオールとその他の成分の含有比率、溶剤として、３−メチル−１，３−ブタンジオール単独を使用すること、あるいは３−メチル−１，３−ブタンジオールと他の溶剤の混合溶剤において、他の溶剤の種類や含有比率を適切に調整すること、また、チキソ剤となる脂肪酸アマイドを実質的に含まないこと等が、上記残渣量、粘度を所望の数値範囲とするための要素として挙げられる。

以下、本実施形態のフラックス組成物の各成分について詳述する。

（活性剤）
フラックス組成物は、金属酸化物を除去する特性を有する、活性剤を含んでもよい。
活性剤を含むことによって、はんだ接合プロセス時のはんだ濡れ性を高めることが可能である。

一般的に、はんだ接合プロセスについて、ギ酸ガスなどの還元ガス雰囲気下で行う場合と、還元ガスを実質的に含まない、窒素ガスやアルゴンガスなどを含む不活性ガス雰囲気下あるいは減圧雰囲気下で行う場合、大気圧環境下で行う場合が知られている。

活性剤を含むフラックス組成物は、還元ガスを実質的に含まない不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気のはんだ接合プロセスに用いることが可能である。

活性剤の具体例として、例えば、有機酸、アミン類、ハロゲン系活性剤、リン系活性剤等が挙げられる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの活性剤は、詳細なメカニズムは定かではないが、金属酸化物と塩又はキレートを形成することによって、はんだ及びはんだ付け対象の金属表面の金属酸化膜を除去できると考えられる。

フラックス組成物中の活性剤の含有量は、例えば、０〜３０重量％であってもよいし、１〜２０重量％であってもよい。
なお、本明細書中、「〜」は、特に明示しない限り、上限値と下限値を含むことを表す。

有機酸としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸、ジカルボン酸の無水物、オキシ酸等が挙げられる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。この中でも、ヒドロキシ基及びカルボキシ基の少なくとも一方を分子中に２個以上有する多価の有機酸を用いてもよい。

有機酸の具体例の一例としては、例えば、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。

この中でも、低残渣性の観点から、有機酸は、炭素数が１１以下の有機酸を含んでもよい。
炭素数が１１以下の有機酸としては、例えば、グリコール酸（炭素数２）、チオグリコール酸（炭素数２）、グリシン（炭素数２）、マロン酸（炭素数３）、フマル酸（炭素数４）、マレイン酸（炭素数４）、コハク酸（炭素数４）、ジグリコール酸（炭素数４）、酒石酸（炭素数４）、リンゴ酸（炭素数４）、グルタル酸（炭素数５）、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸（炭素数５）、アジピン酸（炭素数６）、クエン酸（炭素数６）、ピコリン酸（炭素数６）、安息香酸（炭素数７）、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）ブタン酸（炭素数６）、サリチル酸（炭素数７）、ジピコリン酸（炭素数７）、２，３−ジヒドロキシ安息香酸（炭素数７）、３−ヒドロキシ安息香酸（炭素数７）、スベリン酸（炭素数８）、フタル酸（炭素数８）、イソフタル酸（炭素数８）、テレフタル酸（炭素数８）、パラヒドロキシフェニル酢酸（炭素数８）、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸（炭素数８）、ｐ−アニス酸（炭素数８）、アゼライン酸（炭素数９）、２，４−ジエチルグルタル酸（炭素数９）、セバシン酸（炭素数１０）、フェニルコハク酸（炭素数１０）、２−キノリンカルボン酸（炭素数１０）、４−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸（炭素数１１）等が挙げられる。

また、有機酸としては、例えば、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。

フラックス組成物中の有機酸の含有量は、例えば、０〜１５重量％であってもよいし、１〜１０重量％であってもよい。

アミン類としては、例えば、モノエタノールアミン、ジフェニルグアニジン、エチルアミン、トリエチルアミン、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。

フラックス組成物中のアミン類の含有量は、例えば、０〜１５重量％であってもよいし、１〜１０重量％であってもよい。

ハロゲン系活性剤としては、有機ハロゲン化合物類またはアミンハロゲン化水素酸塩類等が挙げられる。

有機ハロゲン化合物としては、例えば、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−ジオール等が挙げられる。
その他の有機ハロゲン化合物としては、例えば、有機クロロ化合物であるクロロアルカン、塩素化脂肪酸エステル、ヘット酸、ヘット酸無水物等が挙げられる。さらに有機フルオロ化合物である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等が挙げられる。

アミンハロゲン化水素酸塩としては、例えば、ヨウ化水素酸（ＨＩ）、臭化水素酸（ＨＢｒ）、塩化水素酸（ＨＣｌ）、フッ化水素酸（ＨＦ）等のハロゲン化水素酸と、アニリン、ジフェニルグアニジン、ジエチルアミン、イソプロピルアミン等のアミン化合物とを組合せた塩が挙げられる。また、アミンハロゲン化水素酸塩類同等物として、テトラフルオロホウ酸（ＨＢＦ_４）と、アミン化合物とを組合せた塩も用いることができる。

フラックス組成物中のハロゲン系活性剤の含有量は、例えば、０〜１０重量％であってもよいし、１〜５重量％であってもよい。
フラックス組成物中の有機ハロゲン化合物の含有量は、例えば、０〜５重量％であってもよい。
フラックス組成物中のアミンハロゲン化水素酸塩の含有量は、例えば、０〜１重量％であってもよい。

リン系活性剤としては、例えば、ホスホン酸エステル、フェニル置換ホスフィン酸ホスホン酸類、燐酸エステル類等が挙げられる。

ホスホン酸エステルとしては、例えば、２−エチルヘキシル（２−エチルヘキシル）ホスホネート、ｎ−オクチル（ｎ−オクチル）ホスホネート、ｎ−デシル（ｎ−デシル）ホスホネート、及びｎ−ブチル（ｎ−ブチル）ホスホネートが挙げられる。
フェニル置換ホスフィン酸としては、例えば、フェニルホスフィン酸、及びジフェニルホスフィン酸が挙げられる。

フラックス組成物中のリン系活性剤の含有量は、例えば、０〜１０重量％であってもよいし、１〜５重量％であってもよい。

（溶剤）
フラックス組成物は、溶剤を含む。
フラックス組成物は、溶剤として、少なくとも３−メチル−１，３−ブタンジオールを含む。

フラックス組成物中の溶剤には、３−メチル−１，３−ブタンジオールの単独溶剤を用いてもよいが、３−メチル−１，３−ブタンジオールの他に、他の溶剤を含む混合溶剤を用いてもよい。
他の溶剤としては、例えば、固形溶剤、液状溶剤がある。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

３−メチル−１，３−ブタンジオールの含有量の下限の一例は、当該フラックス組成物１００重量％中、例えば、１０重量％以上でもよく、２０重量％以上でもよく、３０重量％以上でもよい。これによって、急加熱時における低残渣性、はんだボールの保持性を向上できる。３−メチル−１，３−ブタンジオールの含有量の下限の一例は、例えば、９０重量％以上でもよい。これによって、はんだ接合プロセスにおける接合温度の上限が比較的低い場合でも、急加熱時における低残渣性を高められる。
３−メチル−１，３−ブタンジオールの含有量の上限は、特に限定されないが、１００重量％以下でもよいが、９９重量％以下でもよい。

フラックス組成物は、固形溶剤をさらに含んでもよい。すなわち、フラックス組成物は、３−メチル−１，３−ブタンジオールと固形溶剤の混合溶剤を含んでもよい。

固形溶剤は、２５℃で固形の溶剤であればよく、融点の下限が、例えば、３０℃以上でもよく、４０℃以上でもよく、５０℃以上でもよい。融点の上限は、例えば、２８０℃以下としてもよい。

固形溶剤としては、例えば、アルコール系固形溶剤やフェノール系固形溶剤等が用いられる。
これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

アルコール系固形溶剤は、分子内に１個または２個以上のヒドロキシ基を有する固形溶剤であればよく、２個または３個以上の複数のヒドロキシ基を有する多価アルコール系固形溶剤が好ましい。

多価アルコール系固形溶剤の具体例としては、例えば、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等が挙げられる。

フェノール系固形溶剤は、分子内に１個または２個以上のフェノール基を有する固形溶剤であればよく、フェノール基のベンゼン環には、１または２個以上のヒドロキシ基が結合してもよい。

フラックス組成物中の固形溶剤の含有量は、例えば、０〜４０重量％でもよく、１〜３０重量％でもよい。

フラックス組成物は、３−メチル−１，３−ブタンジオール以外の、２５℃で液状の液状溶剤をさらに含んでもよい。
液状溶剤には、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、炭化水素類、エステル類、水等などが用いられる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。この中でも、液状溶剤として、アルコール系溶剤及びグリコールエーテル系溶剤の少なくとも一方を用いてもよい。

フラックス組成物中の液状溶剤の含有量は、例えば、０〜５０重量％でもよく、１〜４５重量％でもよい。

アルコール系溶剤としては、例えば、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、例えば、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。

（ベース樹脂）
フラックス組成物は、ベース樹脂を含んでもよい。
ベース樹脂としては、例えば、ロジン系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノキシ樹脂、ビニルエーテル系樹脂、テルペン樹脂、変性テルペン樹脂（例えば、芳香族変性テルペン樹脂、水添テルペン樹脂、水添芳香族変性テルペン樹脂等）、テルペンフェノール樹脂、変性テルペンフェノール樹脂（例えば、水添テルペンフェノール樹脂等）、スチレン樹脂、変性スチレン樹脂（例えば、スチレンアクリル樹脂、スチレンマレイン樹脂等）、キシレン樹脂、変性キシレン樹脂（例えば、フェノール変性キシレン樹脂、アルキルフェノール変性キシレン樹脂、フェノール変性レゾール型キシレン樹脂、ポリオール変性キシレン樹脂、ポリオキシエチレン付加キシレン樹脂等）等が挙げられる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、本明細書中、「（メタ）アクリル系樹脂」とは、メタクリル系樹脂及びアクリル系樹脂を包含する概念をいう。

これらの中でも、ベース樹脂は、ロジン系樹脂を含んでもよい。
ロジン系樹脂としては、例えば、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、原料ロジンから得られる誘導体が挙げられる。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）、並びに重合ロジンの精製物、水素化物及び不均化物、並びにα，β不飽和カルボン酸変性物の精製物、水素化物、不均化物等が挙げられる。これらのロジン系樹脂は、１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いられる。

フラックス組成物中のベース樹脂の含有量は、例えば、０〜１０重量％でもよく、１〜５重量％でもよい。

（添加剤）
フラックス組成物は、本発明の効果を損なわない限り、フラックスに通常添加される添加剤を含んでもよい。
添加剤としては、例えば、チキソ剤、酸化防止剤、防錆剤、消泡剤、つや消し剤、界面活性剤、着色剤等が挙げられる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

チキソ剤としては、例えば、ひまし硬化油、カルナバワックス、蜜ろう等のワックス系チキソ剤等が挙げられる。
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、リン系酸化防止剤等が挙げられる。

この中でも、フラックス組成物は、チキソ剤として、脂肪酸アマイドを実質的に含まないように構成されてもよい。これによって、急加熱時における低残渣性を向上できる。

本実施形態のフラックス組成物は、例えば、金属粉と混合してはんだペーストとして使用したり、ボールアタッチ用、或いはチップアタッチ用のフラックスとして使用することができる。

本実施形態のはんだペーストは、上記のフラックス組成物と、金属粉を含む。

金属粉は、Ｓｎ単体、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Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｇｅ、Ｐ等を添加したはんだ粉体で構成されてもよい。

はんだ合金は、Ａｓ：２５〜３００重量ｐｐｍ、並びにＳｂ：０重量ｐｐｍ超え３０００重量ｐｐｍ以下、Ｂｉ：０重量ｐｐｍ超え１００００重量ｐｐｍ以下、およびＰｂ：０重量ｐｐｍ超え５１００重量ｐｐｍ以下の少なくとも１種、並びに残部がＳｎ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：０〜４重量％およびＣｕ：０〜０．９重量％の少なくとも１種を更に含有していてもよい。

はんだペースト中の金属粉及びフラックス組成物の含有量に限定はなく、例えば、金属粉を５〜９５重量％、フラックスを５〜９５重量％とすることができる。

フラックス組成物及びはんだペーストの製造方法に限定はなく、原料を同時に又は順次、任意の方法で混合することにより製造することができる。

フラックス組成物フラックスの製造は、最終的にフラックス組成物の全成分が混合されればよく、溶剤に他の成分を順次混合してもよいし、他の成分を混合したものを溶剤に添加してもよいし、溶剤と他の全成分を同時に混合してもよい。
また、はんだペーストの製造は、必ずしも、フラックス組成物を予め調製して、これを金属粉と混合する必要はなく、最終的にフラックス組成物の全成分、金属粉及び必要に応じてはんだペーストに添加される添加剤とが混合されるのであれば混合の順番は問わず、フラックス組成物の成分の一部と金属粉とを混合した後、フラックス組成物の残りの成分を添加するなどしてもよい。

本実施形態のフラックス組成物やはんだペーストは、一例として、半導体装置の製造方法に用いることができる。
半導体装置の製造方法は、フラックス組成物やはんだペーストを電極に塗布する工程と、その電極にはんだボールを載せ、例えば、リードフレームやプリント配線基板などの基板と半導体素子とを加熱処理して、溶融したはんだボールを介してこれらを接合する工程とを含んでもよい。
加熱処理は、窒素雰囲気下または減圧雰囲気下で行ってもよく、昇温速度が例えば３℃／ｓｅｃ以上の条件で行ってもよい。
半導体装置の製造方法は、接合する工程の後、フラックス組成物やはんだペーストを洗浄する工程を含まないように構成されてもよい。

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
以下、参考形態の例を付記する。
１． ３−メチル−１，３−ブタンジオールを含む、フラックス組成物。
２． １．に記載のフラックス組成物であって、
下記の手順で測定される当該フラックス組成物の残渣量が１０重量％以下である、フラックス組成物。
（手順）
当該フラックス組成物を、窒素雰囲気下、５℃／ｓｅｃの昇温速度で、２５℃から２５０℃まで加熱処理したとき、加熱前の重量Ｗ０、及び加熱後の重量Ｗ１を測定し、得られたＷ０、Ｗ１を用いて、式：Ｗ１／Ｗ０×１００％から、残渣量（重量％）を求める。
３． １．又は２．に記載のフラックス組成物であって、
昇温速度が３℃／ｓｅｃ以上のはんだ接合プロセスに用いられる、フラックス組成物。
４． １．〜３．のいずれか一つに記載のフラックス組成物であって、
活性剤を含む、フラックス組成物。
５． ４．に記載のフラックス組成物であって、
前記活性剤が、有機酸、アミン類、ハロゲン系活性剤、及びリン系活性剤からなる群から選ばれる一または二以上を含む、フラックス組成物。
６． ４．または５．に記載のフラックス組成物であって、
前記活性剤が、炭素数１１以下の有機酸を含む、フラックス組成物。
７． ４．〜６．のいずれか一つに記載のフラックス組成物であって、
還元ガスを実質的に含まない不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気のはんだ接合プロセスに用いられる、フラックス組成物。
８． １．〜７．のいずれか一つに記載のフラックス組成物であって、
脂肪酸アマイドを実質的に含まない、フラックス組成物。
９． １．〜８．のいずれか一つに記載のフラックス組成物であって、
前記３−メチル−１，３−ブタンジオールの含有量が、当該フラックス組成物１００重量％中、１０重量％以上である、フラックス組成物。
１０． １．〜９．のいずれか一つに記載のフラックス組成物であって、
前記３−メチル−１，３−ブタンジオールの含有量が、当該フラックス組成物１００重量％中、９０重量％以上である、フラックス組成物。
１１． １．〜１０．のいずれか一つに記載のフラックス組成物であって、
固形溶剤を含む、フラックス組成物。
１２． １．〜１１．のいずれか一つに記載のフラックス組成物であって、
３−メチル−１，３−ブタンジオール以外の液状溶剤を含む、フラックス組成物。
１３． １．〜１２．のいずれか一つに記載のフラックス組成物であって、
ベース樹脂を含む、フラックス組成物。
１４． １．〜１３．のいずれか一つに記載のフラックス組成物であって、
無洗浄用途の、フラックス組成物。
１５． １．〜１４．のいずれか一つに記載のフラックス組成物であって、
ＪＩＳ Ｚ ３２８４−３：２０１４に準拠して測定される、２５℃における当該フラックス組成物の粘度が、５００ｍＰａ・ｓ以上である、フラックス組成物。
１６． １．〜１５．のいずれか一つに記載のフラックス組成物および金属粉を含む、はんだペースト。

以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。

以下、表１中の原料成分の情報を示す。
（溶剤）
・３−メチル−１，３−ブタンジオール（２５℃液状、沸点：２０３℃、２５℃の粘度：２５０ｍＰａ・ｓ）
・固形溶剤１：ペンタエリスリトール（２５℃固形、融点：２６０℃）
・固形溶剤２：トリメチロールプロパン（２５℃固形、融点：５８℃）
・液状溶剤１：イソボルニルシクロヘキサノール（２５℃液状、沸点：３１８℃、２５℃の粘度：８９，０００ｍＰａ・ｓ）
・液状溶剤２：ヘキシルジグリコール（２５℃液状、沸点：２５８℃、２５℃の粘度：８．６ｍＰａ・ｓ）
（活性剤）
・有機酸１：コハク酸
・有機酸２：ジグリコール酸
・有機酸３：グルタル酸
・アミン類１：モノエタノールアミン
・有機ハロゲン化合物類１：ｔｒａｎｓ−ジブロモブテンジオール
・アミンハロゲン化水素酸塩類１：ジフェニルグアニジン・ＨＢｒ塩
（添加剤）
・脂肪族アマイド１：ポリアマイド
（ベース樹脂）
・ロジン系樹脂１：水添ロジン

＜フラックス組成物の調製＞
下記表１に示す配合割合で、原料成分を混合することにより、フラックス組成物を得た。

得られたフラックス組成物について、以下の評価項目について評価を行った。

＜粘度＞
得られたフラックス組成物について、ＪＩＳ Ｚ ３２８４−３：２０１４に準拠して、２５℃における粘度を測定した。その結果、実施例１〜１５は、５００ｍＰａ・ｓ以上、比較例１は、５００ｍＰａ・ｓ未満を示した。

＜低残渣性＞
ＴＧ法（熱重量測定法）による試験評価方法として、アルミパンに各実施例及び各比較例のフラックス組成物を１０ｍｇ詰めて、ＵＬＶＡＣ社製ＴＧＤ９６００を用いて、窒素雰囲気下で、２５℃〜２５０℃まで、昇温速度５℃／ｓｅｃにて加熱した。
加熱前の各フラックス組成物の重量Ｗ０、加熱後の各フラックス組成物の重量Ｗ１を測定し、得られたＷ０、Ｗ１を用いて、式：Ｗ１／Ｗ０×１００％から、残渣量ΔＷ（重量％）を求めた。
残渣量ΔＷが、３重量％未満の場合を○○○、３重量％以上５重量％未満の場合を○○、５重量％以上１０重量％未満の場合を○、１０重量％以上の場合を×と評価した。結果を表１に示す。

＜はんだボール保持性＞
プリフラックス処理された銅（Ｃｕ−ＯＳＰ）電極を備えるプリント基板上に、φ０．２４ｍｍのＳＲＯ（ソルダレジスト開口径）を３０個（Ｎ＝３０）形成し、サンプルを準備した。
続いて、ソルダレジスト開口内の銅電極に対して、各実施例及び各比較例のフラックス組成物をスプレー塗布した。
続いて、開口内の銅電極の上に、それぞれ、φ０．３ｍｍのはんだボール（ＳＡＣ３０５：Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ）をマウントし、窒素雰囲気下で、２５℃〜２５０℃まで、昇温速度５℃／ｓｅｃにて加熱し、２５０℃で３０ｓｅｃ加熱した。その後、Ｎ_２リフローにて、２５℃まで冷却した。リフロー後、銅電極の様子を確認した。
はんだボールが銅電極から外れた個数が、３０個中０個の場合を○、３０個中１個以上の場合を×と評価した。結果を表１に示す。

実施例１〜１５のフラックス組成物は、比較例１と比べて、はんだボール保持性に優れており、比較例２と比べて、低残渣性に優れる結果を示した。このような実施例１〜１５のフラックス組成物は、実プロセスにおいて、通常のはんだ接合条件のみならず、急速加熱時においてもフラックス成分の残渣分を低減できることから、はんだ用のフラックス組成物として好適に用いることができる。

Claims (13)

1. 活性剤を含む、フラックス組成物であって、
   ３−メチル−１，３−ブタンジオールを含み、
   下記の手順で測定される当該フラックス組成物の残渣量が１０重量％未満であり、
   ＪＩＳ Ｚ ３２８４−３：２０１４に準拠して測定される、２５℃における当該フラックス組成物の粘度が、５００ｍＰａ・ｓ以上である、
   フラックス組成物。
   （手順）
   当該フラックス組成物を、窒素雰囲気下、５℃／ｓｅｃの昇温速度で、２５℃から２５０℃まで加熱処理したとき、加熱前の重量Ｗ０、及び加熱後の重量Ｗ１を測定し、得られたＷ０、Ｗ１を用いて、式：Ｗ１／Ｗ０×１００％から、残渣量（重量％）を求める。
2. 請求項１に記載のフラックス組成物であって、
   昇温速度が３℃／ｓｅｃ以上のはんだ接合プロセスに用いられる、フラックス組成物。
3. 請求項１又は２に記載のフラックス組成物であって、
   前記活性剤が、有機酸、アミン類、ハロゲン系活性剤、及びリン系活性剤からなる群から選ばれる一または二以上を含む、フラックス組成物。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のフラックス組成物であって、
   前記活性剤が、炭素数１１以下の有機酸を含む、フラックス組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のフラックス組成物であって、
   還元ガスを実質的に含まない不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気のはんだ接合プロセスに用いられる、フラックス組成物。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のフラックス組成物であって、
   脂肪酸アマイドを実質的に含まない、フラックス組成物。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のフラックス組成物であって、
   前記３−メチル−１，３−ブタンジオールの含有量が、当該フラックス組成物１００重量％中、１０重量％以上である、フラックス組成物。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のフラックス組成物であって、
   前記３−メチル−１，３−ブタンジオールの含有量が、当該フラックス組成物１００重量％中、９０重量％以上である、フラックス組成物。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のフラックス組成物であって、
   固形溶剤を含む、フラックス組成物。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のフラックス組成物であって、
    ３−メチル−１，３−ブタンジオール以外の液状溶剤を含む、フラックス組成物。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のフラックス組成物であって、
    ベース樹脂を含む、フラックス組成物。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載のフラックス組成物であって、
    無洗浄用途の、フラックス組成物。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載のフラックス組成物および金属粉を含む、はんだペースト。