JP6993594B2 - フラックス及びソルダペースト - Google Patents

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。

ソルダペーストは、はんだ合金の粉末とフラックスとを混合させて得られた複合材料である。ソルダペーストを使用したはんだ付けは、基板の電極等のはんだ付け部にソルダペーストが印刷され、ソルダペーストが印刷されたはんだ付け部に部品が搭載され、リフロー炉と称される加熱炉で基板を加熱してはんだを溶融させて、はんだ付けが行われる。

ソルダペーストに用いられるフラックスは、活性剤、ロジン、溶剤、チキソ剤を含むものが知られており、溶剤として、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル等のジエチレングリコール系溶剤が使われているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１１／１５１８９４号公報

溶剤がジエチレングリコール系溶剤であるフラックスと金属粉が混合されたソルダペーストが、バンプ形成等の微細接合に用いられる場合、活性剤の選択によりボイドの抑制効果が得られる。しかし、ダイボンド実装等の大面積接合では、十分なボイドの抑制効果が得られなかった。

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、ボイドの発生を抑制可能とし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。

溶剤としてモノアルキレングリコールエーテル系溶剤と固形溶剤を含むフラックスを使用したソルダペーストでは、ボイドが抑制できることを見出した。

そこで、本発明は、ロジンと活性剤と溶剤とを含むソルダペースト用のフラックスであって、溶剤は、モノアルキレングリコール系溶剤と、２０℃で固体の固形溶剤とを含み、モノアルキレングリコール系溶剤と固形溶剤との合計の含有量が、当該フラックスの全量を１００とした場合に４０質量％以上６０質量％以下であり、固形溶剤を、当該フラックスの全量を１００とした場合に５質量％以上２５質量％以下含むソルダペースト用のフラックスである。

本発明のソルダペースト用のフラックスでは、モノアルキレングリコール系溶剤を、当該フラックスの全量を１００とした場合に２０質量％以上５０質量％以下含むことが好ましい。また、モノアルキレングリコール系溶剤は、沸点が２００℃以上であることが好ましい。また、モノアルキレングリコール系溶剤は、エチレン基を１つ有したモノエチレングリコール系溶剤、プロピレン基を１つ有したモノプロピレングリコール系溶剤の何れかであることが好ましい。

更に、溶剤は、モノアルキレングリコール系溶剤及び固形溶剤以外に、沸点が２００℃未満の低沸点溶剤を含んでもよい。本発明のソルダペースト用のフラックスは、低沸点溶剤を、当該フラックスの全量を１００とした場合に５質量％以上１５質量％以下含むことが好ましい。また、溶剤は、モノアルキレングリコール系溶剤及び固形溶剤以外の他の溶剤を、当該フラックスの全量を１００とした場合に５質量％以上１５質量％以下含むことが好ましい。また、ロジンを、１０質量％以上５０質量％以下含むことが好ましい。

活性剤は、有機酸、ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩のいずれかの１種または２種以上、有機酸、ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩の組み合わせであり、活性剤の含有量は、当該フラックスの全量を１００とした場合に、有機酸が１質量％以上５質量％以下、ハロゲン化合物またはアミンハロゲン化水素酸塩、あるいは、ハロゲン化合物及びアミンハロゲン化水素酸塩の合計が１質量％以上５質量％以下、有機酸とハロゲン化合物及びアミンハロゲン化水素酸塩の合計が１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。

また、本発明のソルダペースト用のフラックスは、さらにチキソ剤を含んでもよく、さらにアミンを含んでもよい。本発明のソルダペースト用のフラックスは、当該フラックスの全量を１００とした場合に、チキソ剤を１質量％以上１０質量％以下、アミンを１質量％以上５質量％以下含むことが好ましい。

また、本発明は、上述したソルダペースト用のフラックスと、金属粉を含むソルダペーストである。

本発明のソルダペースト用のフラックスでは、ロジンと活性剤と溶剤とを含み、溶剤は、モノアルキレングリコール系溶剤と固形溶剤とを含み、モノアルキレングリコール系溶剤と固形溶剤との合計の含有量が、フラックスの全量を１００とした場合に４０質量％以上６０質量％以下であり、固形溶剤を、当該フラックスの全量を１００とした場合に５質量％以上２５質量％以下含む。このソルダペースト用のフラックスと金属粉を含むソルダペーストを用いてリフロー炉ではんだ付けを行うと、ボイドの発生を抑制できる。また、加熱ダレが抑制され、タッキング性（保持力）が向上する。

＜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、ロジンと活性剤と溶剤とを含み、溶剤は、モノアルキレングリコール系溶剤と、２０℃で固体の固形溶剤とを含む。モノアルキレングリコール系溶剤と固形溶剤との合計の含有量が、フラックスの全量を１００とした場合に４０質量％以上６０質量％以下である。

これにより、このフラックスと金属粉を含むソルダペーストを用いてリフロー炉ではんだ付けを行うことで、ボイドの発生を抑制できる。また、加熱ダレを抑制し、タッキング性を向上させることができる。

モノアルキレングリコール系溶剤としては、－ＣＨ₂ＣＨ₂－で表されるエチレン基を１つ有したモノエチレングリコール系溶剤、－ＣＨ（ＣＨ₃）ＣＨ₂－で表されるプロピレン基を１つ有したモノプロピレングリコール系溶剤が挙げられる。モノエチレングリコール系溶剤としては、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ－２－エチルヘキシルエーテル等が挙げられる。モノプロピレングリコール系溶剤としては、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等が挙げられる。

モノアルキレングリコール系溶剤は、ボイドの発生を抑制する本実施の形態のフラックスにおいて必須添加の成分であり、これらの１種または２種以上を使用することができる。モノアルキレングリコール系溶剤の含有量は、モノアルキレングリコール系溶剤と固形溶剤との合計の含有量が上記の範囲を満たす場合において、フラックスの全量を１００とした場合に２０質量％以上５０質量％以下である。

固形溶剤としては、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（２， ２－ジメチル－１，３－プロパンジオール）、ジオキサングリコール、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、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、１，１，１－トリス（ヒドロキシメチル）プロパン等が挙げられる。

固形溶剤は、ボイドの発生を抑制する本実施の形態のフラックスにおいて必須添加の成分であり、これらの１種または２種以上を使用することができる。固形溶剤の含有量は、モノアルキレングリコール系溶剤と固形溶剤との合計の含有量が上記の範囲を満たす場合において、フラックスの全量を１００とした場合に５質量％以上２５質量％以下である。

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る。

ロジンは、ボイドの発生を抑制する本実施の形態のフラックスにおいて必須添加の成分であり、これらの１種または２種以上を使用することができる。ロジンの含有量は、フラックスの全量を１００とした場合に１０質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。

活性剤としては、有機酸、ハロゲン等が挙げられ、ハロゲンとしては、ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩等が挙げられる。

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、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。

ハロゲン化合物としては、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－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、１，４－ジブロモ－２－ブタノール、２，３－ジブロモ－１，４－ブタンジオール、トランス－２，３－ジブロモ－２－ブテン－１，４－ジオール等が挙げられる。

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り、アニリン塩化水素、アニリ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、エチルアミン、エチレンジアミン、トリエチルアミン、メチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、１，３－ジフェニルグアニジン等が挙げられ、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。このような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等が挙げられる。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良く、ホウフッ化物としてホウフッ化水素酸等が挙げられる。

活性剤は、ボイドの発生を抑制する本実施の形態のフラックスにおいて必須添加の成分であり、有機酸、ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩のいずれかの１種または２種以上、有機酸、ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩の組み合わせを使用することができる。活性剤の含有量は、フラックスの全量を１００とした場合に、有機酸が１質量％以上５質量％以下、ハロゲン化合物またはアミンハロゲン化水素酸塩、あるいは、ハロゲン化合物及びアミンハロゲン化水素酸塩の合計が１質量％以上５質量％以下であることが好ましい。また、有機酸とハロゲン化合物及びアミンハロゲン化水素酸塩を併用する場合、有機酸とハロゲン化合物の合計、有機酸とアミンハロゲン化水素酸塩の合計、または、有機酸とハロゲン化合物及びアミンハロゲン化水素酸塩の合計が１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。

本実施の形態のフラックスは、アミンを含んでもよい。アミンとしては、１－アミノ－２－プロパノール、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、シクロヘキシルアミン、１，３－ジフェニルグアニジン、１，３－ジ－ｏ－トリルグアニジン、１－ｏ－トリルビグアニド等が挙げられる。また、アミンとしては、エタノールアミン、３－アミノ－１－プロパノール、１－アミノ－２－プロパノール、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、Ｎ－（２－ヒドロキシプロピル）エチレンジアミン、Ｎ－（３－ヒドロキシプロピル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ'－ビス（２－ヒドロキシプロピル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ'－ビス（３－ヒドロキシプロピル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'－テトラキス（２－ヒドロキシプロピル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'－テトラキス（３－ヒドロキシプロピル）エチレンジアミンといったアルカノールアミンが挙げられる。

アミンは、ボイドの発生を抑制する本実施の形態のフラックスにおいて任意添加の成分であり、これらの１種または２種以上を使用することができる。アミンの含有量は、フラックスの全量を１００とした場合に１質量％以上５質量％以下であることが好ましい。

本実施の形態のフラックスは、チキソ剤を含んでもよい。チキソ剤としては、ワックス系チキソ剤、アマイド系チキソ剤が挙げられる。ワックス系チキソ剤としては例えばヒマシ硬化油等が挙げられる。アマイド系チキソ剤としてはラウリン酸アマイド、パルミチン酸アマイド、ステアリン酸アマイド、ベヘン酸アマイド、ヒドロキシステアリン酸アマイド、飽和脂肪酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド、不飽和脂肪酸アマイド、ｐ－トルエンメタンアマイド、芳香族アマイド、メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスラウリン酸アマイド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アマイド、飽和脂肪酸ビスアマイド、メチレンビスオレイン酸アマイド、不飽和脂肪酸ビスアマイド、ｍ－キシリレンビスステアリン酸アマイド、芳香族ビスアマイド、飽和脂肪酸ポリアマイド、不飽和脂肪酸ポリアマイド、芳香族ポリアマイド、置換アマイド、メチロールステアリン酸アマイド、メチロールアマイド、脂肪酸エステルアマイド等が挙げられる。

チキソ剤は、ボイドの発生を抑制する本実施の形態のフラックスにおいて任意添加の成分であり、これらの１種または２種以上を使用することができる。チキソ剤の含有量は、フラックスの全量を１００とした場合に１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。

本実施の形態のフラックスは、モノアルキレングリコール系溶剤、固形溶剤以外の溶剤として沸点が２００℃未満の低沸点溶剤を含んでも良い、低沸点溶剤としては、２－メチル－２，４－ペンタンジオール、イソプロピルアルコール、１，２－ブタンジオール、２，４－ジエチル－１，５－ペンタンジオール、１，２，６－トリヒドロキシヘキサン、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等が挙げられる。

低沸点溶剤は、ボイドの発生を抑制する本実施の形態のフラックスにおいて任意添加の成分であり、これらの１種または２種以上を使用することができる。低沸点溶剤の含有量は、フラックスの全量を１００とした場合に５質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。

本実施の形態のフラックスは、モノアルキレングリコール系溶剤、固形溶剤及び低沸点溶剤以外の他の溶剤を含んでも良い、他の溶剤としては、アルコール系溶剤、他の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ボルニルシクロヘキサノ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、ジエチレングリコールモノ－２－エチルヘキシルエーテル、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、メチルプロピレントリグリコール、ブチルプロピレントリグリコール、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。

他の溶剤は、ボイドの発生を抑制する本実施の形態のフラックスにおいて任意添加の成分であり、これらの１種または２種以上を使用することができる。他の溶剤の含有量は、フラックスの全量を１００とした場合に５質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。

＜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、Ｓｎ－Ｐｂ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の粉体で構成される。また、金属粉は、Ｐｂを含まないはんだでも良い。

＜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＞
ロジンと活性剤と溶剤とを含み、溶剤は、モノアルキレングリコール系溶剤と固形溶剤とを含み、モノアルキレングリコール系溶剤と固形溶剤との合計の含有量が、フラックスの全量を１００とした場合に４０質量％以上６０質量％以下であるフラックス、及び、このフラックスを用いたソルダペーストでは、ボイドの発生を抑制できる。また、加熱ダレが抑制され、タッキング性が向上する。

以下の表１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、ボイドの抑制能、加熱ダレの抑制能、タッキング性について検証した。なお、表１における組成率は、フラックスの全量を１００とした場合の質量％である。また、実施例と比較例で用いた各溶剤の沸点、表面張力及び２０℃での粘度を以下の表２に示す。

ソルダペーストは、フラックスが１１質量％、金属粉が８９質量％である。また、ソルダペースト中の金属粉は、Ａｇが３．０質量％、Ｃｕが０．５質量％、残部がＳｎであるＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ合金であり、金属粉の粒径は２０μｍ～３８μｍである。

＜ボイドの抑制能の評価＞
（１）検証方法
ボイドの抑制能の評価は、基板の電極に各実施例及び各比較例に記載のフラックスを使用したソルダペーストを印刷する。印刷厚は０．１５ｍｍである。ソルダペーストの印刷後、６ｍｍ×６ｍｍの基板面側にバックメタルとしてＮｉＡｕめっきを施したＳｉチップを載置し、リフローを行う。リフローの条件は、酸素濃度５００ｐｐｍのＮ₂雰囲気下において１５０℃～１８０℃で３５ｓｅｃの予備加熱を行った後、ピーク温度を２５０℃とし、２２０℃以上で３２ｓｅｃの本加熱を行う。リフロー後、Ｘ線観察装置（ユニハイトシステム社製ＸＶＲ－１６０）にて部品搭載部を撮影し、Ｘ線透過画像においてチップ下面全体の画素数を分母、ボイド部分の画素数を分子として、（１）式でボイド面積率を算出した。
（ボイド部分の画素数総計／電極部分全体の画素数）×１００（％）・・・（１）

（２）判定基準
◎：ボイド面積率５％以下
〇：ボイド面積率５％以上１０％以下
×：ボイド面積率１０％以上

＜加熱ダレの抑制性の評価＞
（１）検証方法
ＪＩＳ Ｚ ３２８４－３：２０１４の加熱だれ試験に準拠して行った。同加熱だれ試験は、ＪＩＳ Ｚ ３２８４－３：２０１４の図６に記載の所定のパターンで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℃／１０ｍｉｎの加熱処理を行いソルダペーストの加熱だれ性を数値化した。

（２）判定基準
メタルマスクを使用して印刷されたソルダペーストが、加熱後に一体とならない最小間隔で加熱だれ性を判定した。
〇：加熱ダレの試験結果が０．９ｍｍ以下
×：加熱ダレの試験結果が１．０ｍｍ以上

＜タッキング性の評価＞
（１）検証方法
ＪＩＳＺ３２８４－３：２０１４の粘着性試験に準拠して行った。粘着性試験にはレスカ社製タッキング試験機ＴＡＣIIを用いた。

（２）判定基準
〇：粘着力≧１Ｎ
×：粘着力＜１Ｎ

本発明では、実施例１～実施例３に示すように、モノアルキレングリコール系溶剤としてモノエチレングリコール系溶剤であるエチレングリコールモノフェニルエーテルを、本発明で規定された範囲内で２０質量％以上５０質量％以下含み、固形溶剤として２，５－ジメチル－２，５－ヘキサンジオールを、本発明で規定された範囲内で５質量％以上２５質量％以下含み、モノエチレングリコール系溶剤と固形溶剤との合計の含有量が、本発明で規定された範囲内で４０質量％以上６０質量％以下であり、更に、活性剤として有機酸である２，２－ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸を、本発明で規定された範囲内で１質量％以上５質量％以下含み、活性剤としてアミンハロゲン化水素酸塩である１，３－ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩を、本発明で規定された範囲内で１質量％以上５質量％以下含み、有機酸とハロゲン化合物及びアミンハロゲン化水素酸塩の合計が、本発明で規定された範囲内で１質量％以上１０質量％であり、ロジンとして重合ロジンを、本発明で規定された範囲内で１０質量％以上５０質量％以下含むフラックスでは、ボイドの抑制能、加熱ダレの抑制能及びタッキング性に対して十分な効果が得られた。また、本発明で規定された範囲内でアミン、チキソ剤を含むことでも、モノアルキレングリコール系溶剤及び固形溶剤を含むことによる効果が阻害されることはなかった。

更に、実施例４に示すように、モノアルキレングリコール系溶剤としてモノプロピレングリコール系溶剤であるプロピレングリコールモノフェニルエーテルを、本発明で規定された範囲内で２０質量％以上５０質量％以下含むフラックス、実施例５～実施例６に示すように、モノアルキレングリコール系溶剤として他のモノエチレングリコール系溶剤であるエチレングリコールモノヘキシルエーテルまたはエチレングリコールモノ－２－エチルヘキシルエーテルを、本発明で規定された範囲内で２０質量％以上５０質量％以下含むフラックスでも、ボイドの抑制能、加熱ダレの抑制能及びタッキング性に対して十分な効果が得られた。

また、実施例７に示すように、モノアルキレングリコール系溶剤としてモノエチレングリコール系溶剤であるエチレングリコールモノフェニルエーテルを、本発明で規定された範囲内で２０質量％以上５０質量％以下含むことで、他の溶剤としてジエチレングリコールモノヘキシルエーテルを、本発明で規定された範囲内で５質量％以上１５質量％以下含むフラックスでも、ボイドの抑制能、加熱ダレの抑制能及びタッキング性に対して十分な効果が得られた。

更に、実施例８に示すように、モノアルキレングリコール系溶剤としてモノエチレングリコール系溶剤であるエチレングリコールモノフェニルエーテルを、本発明で規定された範囲内で２０質量％以上５０質量％以下含むことで、低沸点溶剤として２－メチル－２，４－ペンタンジオールを、本発明で規定された範囲内で５質量％以上１５質量％以下含むフラックスでも、ボイドの抑制能、加熱ダレの抑制能及びタッキング性に対して十分な効果が得られた。

また、実施例９に示すように、有機酸の種類を変えて、アジピン酸を、本発明で規定された範囲内で１質量％以上５質量％以下含むフラックスでも、ボイドの抑制能、加熱ダレの抑制能及びタッキング性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、モノアルキレングリコール系溶剤としてモノエチレングリコール系溶剤であるエチレングリコールモノフェニルエーテルを、本発明で規定された範囲内で含むが、固形溶剤として２，５－ジメチル－２，５－ヘキサンジオールを、本発明で規定された範囲を超えて含むフラックスでは、ボイドの抑制能、加熱ダレの抑制能に対して効果が得られた。しかし、モノエチレングリコール系溶剤と固形溶剤との合計の含有量が、本発明で規定された範囲内であっても、タッキング性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、固形溶剤として２，５－ジメチル－２，５－ヘキサンジオールを、本発明で規定された範囲内で含むが、モノアルキレングリコール系溶剤としてモノエチレングリコール系溶剤であるエチレングリコールモノフェニルエーテルを、本発明で規定された範囲を超えて含み、モノエチレングリコール系溶剤と固形溶剤との合計の含有量が、本発明で規定された範囲を超えたフラックスでは、タッキング性に対して効果が得られたが、ボイドの抑制能、加熱ダレの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、モノアルキレングリコール系溶剤としてモノエチレングリコール系溶剤であるエチレングリコールモノフェニルエーテルを、本発明で規定された範囲内で含むが、固形溶剤として２，５－ジメチル－２，５－ヘキサンジオールを、本発明で規定された範囲未満含むフラックスでは、ボイドの抑制能、タッキング性に対して効果が得られた。しかし、モノエチレングリコール系溶剤と固形溶剤との合計の含有量が、本発明で規定された範囲内であっても、加熱ダレの抑制能に対して効果が得られなかった。

比較例４に示すように、固形溶剤として２，５－ジメチル－２，５－ヘキサンジオールを、本発明で規定された範囲内で含むが、モノアルキレングリコール系溶剤を含まず、他の溶剤としてジエチレングリコールモノヘキシルエーテルを、モノアルキレングリコール系溶剤に対して規定された範囲内の含有量で含むフラックスでは、加熱ダレの抑制能、タッキング性に対して効果が得られたが、ボイドの抑制能に対して効果が得られなかった。

また、比較例５に示すように、モノアルキレングリコール系溶剤としてモノエチレングリコール系溶剤であるエチレングリコールモノフェニルエーテルを、本発明で規定された範囲内で含むが、固形溶剤を含まないフラックスでは、ボイドの抑制能、タッキング性に対して効果が得られたが、加熱ダレの抑制能に対して効果が得られなかった。

フラックスに含まれる溶剤の沸点が２００℃以上であることで、はんだ付けで想定される温度域で溶剤を残存させることができ、活性剤の失活を抑制できると考えられてきた。また、溶剤の表面張力が３０ｍＮ／ｍ以上であることで、粉末間隙を溶剤分が移動しやすくなり、はんだ溶融時にガス化成分がはんだ中に留まることを防ぐことができると考えられてきた。更に、溶剤の２０℃での粘度が、２５ｍＰａ・s以上であることで、はんだペースト中のはんだ量を増やすことができ、よって、フラックス残渣量を減らせて、それらが溶融はんだ中に留まることを防止できると考えられてきた。

モノアルキレングリコール系溶剤以外の溶剤である比較例４のジエチレングリコールモノヘキシルエーテルは、表２に示すように、沸点が従来好ましいとされてきた上記値を満たすが、表面張力及び２０℃での粘度が、従来好ましいとされてきた上記値を満たさない。このため、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテルと固形溶剤を含み、このジエチレングリコールモノヘキシルエーテルを、モノアルキレングリコール系溶剤に対して規定された範囲内の含有量で含んでも、ボイドの抑制能に対して効果が得られなかった。

これに対し、沸点、表面張力及び２０℃での粘度が、従来好ましいとされてきた上記値を満たす実施例１等のエチレングリコールモノフェニルエーテルのみならず、粘度が従来好ましいとされてきた上記値を満たさない実施例４のプロピレングリコールモノフェニルエーテル、比較例４のジエチレングリコールモノヘキシルエーテルと同様に、表面張力及び粘度が従来好ましいとされてきた上記値を満たさない実施例５のエチレングリコールモノヘキシルエーテル、実施例６のエチレングリコールモノ－２－エチルヘキシルエーテルについても、モノアルキレングリコール系溶剤に対して規定された範囲内の含有量で含むことで、ボイドの抑制能、加熱ダレの抑制能及びタッキング性に対して十分な効果が得られた。

これにより、モノアルキレングリコール系溶剤については、沸点が２００℃以上であることが好ましい。また、モノアルキレングリコール系溶剤については、表面張力が２３ｍＮ／ｍ以上であることが好ましい。更に、モノアルキレングリコール系溶剤については、２０℃での粘度が、２ｍＰａ・s以上であることが好ましい。

以上のことから、ロジンと活性剤と溶剤とを含み、溶剤は、モノアルキレングリコール系溶剤と固形溶剤とを含み、モノアルキレングリコール系溶剤と固形溶剤との合計の含有量が、フラックスの全量を１００とした場合に４０質量％以上６０質量％以下である本発明のフラックス、及び、このフラックスを用いたソルダペーストでは、ボイドの発生を抑制でき、固形溶剤と従来の溶剤の組み合わせでは得られない効果が得られた。

また、本発明のフラックスは、活性剤として有機酸、ハロゲンの何れかまたはその組み合わせ、チキソ剤、アミンを含むことでも、モノアルキレングリコール系溶剤と固形溶剤とを含むことによるボイドの抑制能、加熱ダレの抑制能力、タッキング性が阻害されず、これらに対して十分な効果が得られた。

Claims (14)

1. ロジンと活性剤と溶剤とを含むソルダペースト用のフラックスであって、
   前記溶剤は、モノアルキレングリコール系溶剤と、２０℃で固体の固形溶剤とを含み、
   前記モノアルキレングリコール系溶剤と前記固形溶剤との合計の含有量が、当該フラックスの全量を１００％とした場合に４０質量％以上６０質量％以下であり、
   前記固形溶剤を、当該フラックスの全量を１００％とした場合に５質量％以上２５質量％以下含む
   ことを特徴とするソルダペースト用のフラックス。
2. 前記モノアルキレングリコール系溶剤を、当該フラックスの全量を１００％とした場合に２０質量％以上５０質量％以下含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のソルダペースト用のフラックス。
3. 前記モノアルキレングリコール系溶剤は、沸点が２００℃以上である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のソルダペースト用のフラックス。
4. 前記モノアルキレングリコール系溶剤は、エチレン基を１つ有したモノエチレングリコール系溶剤、プロピレン基を１つ有したモノプロピレングリコール系溶剤の何れかである
   請求項１～請求項３の何れか１項に記載のソルダペースト用のフラックス。
5. 前記溶剤は、前記モノアルキレングリコール系溶剤及び前記固形溶剤以外に、沸点が２００℃未満の低沸点溶剤を含む
   ことを特徴とする請求項１～請求項４の何れか１項に記載のソルダペースト用のフラックス。
6. 前記低沸点溶剤を、当該フラックスの全量を１００％とした場合に５質量％以上１５質量％以下含む
   ことを特徴とする請求項５に記載のソルダペースト用のフラックス。
7. 前記溶剤は、前記モノアルキレングリコール系溶剤及び前記固形溶剤以外の他の溶剤を、当該フラックスの全量を１００％とした場合に５質量％以上１５質量％以下含む
   ことを特徴とする請求項１～請求項４の何れか１項に記載のソルダペースト用のフラックス。
8. 前記ロジンを、当該フラックスの全量を１００％とした場合に１０質量％以上５０質量％以下含む
   ことを特徴とする請求項１～請求項７の何れか１項に記載のソルダペースト用のフラックス。
9. 前記活性剤は、有機酸、ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩のいずれかの１種または２種以上、有機酸、ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩の組み合わせであり、
   前記活性剤の含有量は、当該フラックスの全量を１００％とした場合に、有機酸が１質量％以上５質量％以下、ハロゲン化合物またはアミンハロゲン化水素酸塩、あるいは、ハロゲン化合物及びアミンハロゲン化水素酸塩の合計が１質量％以上５質量％以下、有機酸とハロゲン化合物及びアミンハロゲン化水素酸塩の合計が２質量％以上５質量％以下である
   ことを特徴とする請求項１～請求項８の何れか１項に記載のソルダペースト用のフラックス。
10. さらにチキソ剤を含む
    ことを特徴とする請求項１～請求項９の何れか１項に記載のソルダペースト用のフラックス。
11. 前記チキソ剤を、当該フラックスの全量を１００％とした場合に１質量％以上１０質量％以下含む
    ことを特徴とする請求項１０に記載のソルダペースト用のフラックス。
12. さらにアミンを含む
    ことを特徴とする請求項１～請求項１１の何れか１項に記載のソルダペースト用のフラックス。
13. 前記アミンを、当該フラックスの全量を１００％とした場合に１質量％以上５質量％以下含む
    ことを特徴とする請求項１２に記載のソルダペースト用のフラックス。
14. 請求項１～請求項１３の何れか１項に記載のソルダペースト用のフラックスと、金属粉を含む
    ことを特徴とするソルダペースト。