JP7075028B1 - フラックス及び接合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
フラックスは、はんだ付けの対象となる接合対象物の金属表面及びはんだ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、両者の間に金属間化合物が形成されるようになり、強固な接合が得られる。
フローはんだ付けにおいては、まず、部品を搭載した基板にフラックスが塗布される。次いで、部品が搭載された基板を搬送しつつ、下方から噴流させた溶融はんだをはんだ付け面に接触させることにより、はんだ付けを行う。
リフローはんだ付けにおいては、まず、基板にソルダペーストが印刷される。次いで、部品が搭載され、リフロー炉と称される加熱炉で、部品が搭載された基板を加熱することにより、はんだ付けを行う。
すなわち、本発明の第1の態様は、ロジン(P)と、下記一般式(sa)で表される化合物(SA)と、活性剤(ただし、前記化合物(SA)に該当するものを除く)と、溶剤(ただし、前記化合物(SA)に該当するものを除く)と、を含有する、フラックスである。
第1の態様にかかるフラックスは、フローはんだ付け及びリフローはんだ付けのいずれにも用いることができるが、フローはんだ付けに好適に用いられる。
前記の一実施形態のフラックスは、ロジン(P)と、化合物(SA)と、活性剤(ただし、前記化合物(SA)に該当するものを除く)と、溶剤(ただし、前記化合物(SA)に該当するものを除く)と、を含有する。化合物(SA)については、後述する。
本実施形態のフラックスは、ロジン(P)を含有する。
本発明において「ロジン」とは、アビエチン酸を主成分とする、アビエチン酸とこの異性体との混合物を含む天然樹脂、及び天然樹脂を化学修飾したもの(ロジン誘導体と呼ぶ場合がある)を包含する。
本明細書において「主成分」とは、化合物を構成する成分のうち、その化合物中の含有量が40質量%以上の成分をいう。
変性ロジンとしては、水添ロジン、重合ロジン、重合水添ロジン、不均化ロジン、酸変性ロジン、ロジンエステル、酸変性水添ロジン、無水酸変性水添ロジン、酸変性不均化ロジン、無水酸変性不均化ロジン、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、ロジンアルコール、ロジンアミン、水添ロジンアルコール、ロジンエステル、水添ロジンエステル、ロジン石鹸、水添ロジン石鹸、酸変性ロジン石鹸等が挙げられる。
ロジンアミンは、いわゆる不均化ロジンアミンを意味する。
デヒドロアビエチルアミン、ジヒドロアビエチルアミンの各構造を以下に示す。
前記ロジン(P)は、ロジン誘導体を含むことが好ましく、酸変性ロジン、重合ロジン、水添ロジン、酸変性水添ロジン、及びロジンエステルからなる群より選択される1種以上を含むことがより好ましく、酸変性水添ロジン、重合ロジン、水添ロジン、及びロジンエステルからなる群より選択される1種以上を含むことが更に好ましく、酸変性水添ロジン及び水添ロジンからなる群より選択される1種以上を含むことが特に好ましい。
酸変性水添ロジンとしては、アクリル酸変性水添ロジンが好ましい。
前記ロジン(PA)の軟化点が前記下限値以上であることにより、フラックス残渣のべたつきをより低減しやすくなる。
あるいは、前記ロジン(PA)の軟化点は、110℃以上150℃以下であることが好ましく、115℃以上150℃以下であることがより好ましく、120℃以上150℃以下であることが更に好ましく、125℃以上150℃以下が特に好ましく、130℃以上150℃以下であることが最も好ましい。
前記ロジン(PA)の軟化点が上記範囲内であることにより、フラックス残渣のべたつきをより低減しやすくなる。
前記ロジン(PB)の軟化点が前記上限値以下であることにより、フラックスの流動性をより高めやすくなる。これにより、はんだ付け不良をより抑制しやすくなる。
あるいは、前記ロジン(PB)の軟化点は、60℃以上93℃以下であることが好ましく、65℃以上93℃以下であることがより好ましく、70℃以上93℃以下であることが更に好ましい。
前記ロジン(PB)の軟化点が上記範囲内であることにより、フラックスの流動性をより高めやすくなる。これにより、はんだ付け不良をより抑制しやすくなる。
前記ロジン(PA)は、酸変性水添ロジン及び重合ロジンからなる群より選択される少なくとも1種のロジン(P1)を含むことが好ましく、前記ロジン(P1)からなるものであってもよい。
前記ロジン(PB)としては、例えば、水添ロジン、ロジンエステル等が挙げられる。
フラックスの流動性を高める観点から、前記ロジン(PB)は、水添ロジンを含むことが好ましく、水添ロジンからなるものであってもよい。
フラックスの耐熱性を高める観点から、前記ロジン(PB)は、ロジンエステルを含むことが好ましい。
前記質量比が前記の好ましい範囲内であることにより、フラックス残渣のべたつきをより低減しやすくなる。
本実施形態のフラックスは、下記一般式(sa)で表される化合物(SA)を含有する。
前記脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、又は、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
前記直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1~10であることが好ましく、1~6がより好ましく、1~4がさらに好ましく、1~3が最も好ましい。
R11における分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、-CH(CH3)-、-CH2-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等のアルキルメチレン基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2-CH2-等のアルキルエチレン基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等のアルキルトリメチレン基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等のアルキルテトラメチレン基等のアルキルアルキレン基等が挙げられ、-CH2-CH(CH3)-が好ましい。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1~5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
前記構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、脂環式炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、脂環式炭化水素基が直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、脂環式炭化水素基が直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基等が挙げられる。前記直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、前記直鎖状の脂肪族炭化水素基又は前記分岐鎖状の脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
前記脂環式炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。前記モノシクロアルカンとしては、炭素数3~6のものが好ましく、具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、前記ポリシクロアルカンとしては、炭素数7~12のものが好ましく、具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
前記芳香族炭化水素基は、炭素数が3~30であることが好ましく、5~30であることがより好ましく、5~20がさらに好ましく、6~15が特に好ましく、6~10が最も好ましい。ただし、前記炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。
芳香族炭化水素基が有する芳香環として、具体的には、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環;芳香族炭化水素環と芳香族複素環が縮合した縮合環等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
前記芳香族炭化水素基として、具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を2個除いた基(アリーレン基);前記芳香族炭化水素環から水素原子を1個除いた基(アリール基)の水素原子の1個がアルキレン基で置換された基(例えば、ベンジル基、フェネチル基、1-ナフチルメチル基、2-ナフチルメチル基、1-ナフチルエチル基、2-ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに1個除いた基)等が挙げられる。前記アルキレン基(アリールアルキル基中のアルキル鎖)の炭素数は、1~4であることが好ましく、1~2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
ヒドロキシ基を有するR11としては、-CH2-CH(OH)-CH2-が好ましい。
R121における炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよい。前記脂肪族炭化水素基は、飽和でも不飽和でもよく、通常は飽和であることが好ましい。
前記脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、又は、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
R121における炭化水素基は、炭素数が1~3であることが好ましく、1~2がより好ましく、1が最も好ましい。
これらの中でも、R12は、ヒドロキシ基であることが好ましい。
R131における炭化水素基としては、R121における炭化水素基と同様のものが挙げられる。
R131における炭化水素基は、炭素数が1~3であることが好ましく、1~2がより好ましく、1が最も好ましい。
これらの中でも、R13は、水素原子であることが好ましい。
この方法により測定される平均分子量は、フラックスに含まれる全ての化合物(SA)に基づいて算出された重量平均分子量である。
前記平均分子量が上記範囲内であることにより、基板の表面にドロスが付着することをより抑制しやすくなるとともに、フラックス残渣のべたつきをより低減しやすくなる。
化合物(SA)としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール及びポリグリセリンからなる群より選択される1種以上を含むことが好ましく、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールからなる群より選択される1種以上を含むことがより好ましい。
化合物(SA)がポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールからなる群より選択される1種以上を含むことにより、基板の表面にドロスが付着することをより抑制しやすくなるとともに、フラックス残渣のべたつきをより低減しやすくなる。
前記フラックスの固形分において、化合物(SA)の含有量は、前記固形分の総量(100質量%)に対して、0.7質量%以上であることが好ましく、3.4質量%以上であることがより好ましく、6.7質量%以上であることが更に好ましい。
化合物(SA)の含有量が前記下限値以上であることにより、はんだ付けにおいて、基板の表面にドロスが付着することをより抑制しやすくなる。
前記フラックス中の、化合物(SA)の含有量は、前記固形分の総量(100質量%)に対して、30質量%以下であることが好ましく、26質量%以下であることがより好ましく、22質量%以下であることが更に好ましく、17質量%以下であることが特に好ましく、12質量%以下であることが最も好ましく、9.7質量%以下であってもよい。
化合物(SA)の含有量が前記上限値以下であることにより、フラックス残渣のべたつきをより低減しやすくなる。
前記フラックス中の、化合物(SA)の含有量は、前記固形分の総量(100質量%)に対して、0.7質量%以上30質量%以下であることが好ましく、3.4質量%以上22質量%以下であることがより好ましく、6.7質量%以上22質量%以下であることが更に好ましく、6.7質量%以上17質量%以下であることが特に好ましく、6.7質量%以上9.7質量%以下であることが最も好ましい。
化合物(SA)の含有量が前記の好ましい範囲の下限値以上であることにより、基板の表面にドロスが付着することをより抑制しやすくなり、前記の好ましい範囲の上限値以下であることにより、フラックス残渣のべたつきをより低減しやすくなる。
1質量部以上60質量部以下が好ましく、5質量部以上40質量部以下がより好ましく、10質量部以上30質量部以下が更に好ましく、10質量部以上20質量部以下が特に好ましく、10質量部以上15質量部以下が最も好ましい。
化合物(SA)の含有量が前記の好ましい範囲の下限値以上であることにより、はんだ付けにおいて、基板の表面にドロスが付着することをより抑制しやすくなり、前記の好ましい範囲の上限値以下であることにより、フラックス残渣のべたつきをより低減しやすくなる。
本実施形態にかかるフラックスは、活性剤(ただし、前記化合物(SA)に該当するものを除く)を含有する。
活性剤としては、有機酸、アミン、ハロゲン化合物等が挙げられる。
有機酸としては、例えば、カルボン酸、有機スルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、例えば、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等が挙げられる。脂肪族カルボン酸としては、脂肪族モノカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸等が挙げられる。
脂肪族モノカルボン酸としては、例えば、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、ラウリン酸(ドデカン酸)、ウンデカン酸、リンデル酸、トリデカン酸、ミリストレイン酸、ペンタデカン酸、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、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、エイコサン酸、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、ミリスチン酸、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)ブタン酸等が挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、エイコサン二酸、酒石酸等が挙げられる。
芳香族カルボン酸としては、例えば、サリチル酸、ジブチルアニリンジグリコール酸、テレフタル酸、パラヒドロキシフェニル酢酸、フェニルコハク酸、フタル酸、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、p-アニス酸等が挙げられる。
また、カルボン酸としては、イソシアヌル酸トリス(2-カルボキシエチル)、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。
ダイマー酸、トリマー酸としては、例えば、オレイン酸とリノール酸との反応物であるダイマー酸、オレイン酸とリノール酸と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との反応物であるダイマー酸、アクリル酸とメタクリル酸と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との反応物であるダイマー酸、アクリル酸とオレイン酸との反応物であるトリマー酸、アクリル酸とリノール酸との反応物であるダイマー酸、アクリル酸とリノール酸との反応物であるトリマー酸、アクリル酸とリノレン酸との反応物であるダイマー酸、アクリル酸とリノレン酸との反応物であるトリマー酸、メタクリル酸とオレイン酸との反応物であるダイマー酸、メタクリル酸とオレイン酸との反応物であるトリマー酸、メタクリル酸とリノール酸との反応物であるダイマー酸、メタクリル酸とリノール酸との反応物であるトリマー酸、メタクリル酸とリノレン酸との反応物であるダイマー酸、メタクリル酸とリノレン酸との反応物であるトリマー酸、オレイン酸とリノレン酸との反応物であるダイマー酸、オレイン酸とリノレン酸との反応物であるトリマー酸、リノール酸とリノレン酸との反応物であるダイマー酸、リノール酸とリノレン酸と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。
例えば、オレイン酸とリノール酸との反応物であるダイマー酸は、炭素数が36の2量体である。また、オレイン酸とリノール酸との反応物であるトリマー酸は、炭素数が54の3量体である。
前記鎖状炭化水素基は、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。前記鎖状炭化水素基は、飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基であり、飽和炭化水素基であることが好ましい。
前記脂環式炭化水素基は、多環式基であってもよく、単環式基であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
R1、R2、R3及びR4における炭化水素基が有し得る置換基としては、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アシル基、アルコキシ基、カルボニル基、ハロゲン原子等が挙げられる。
上記一般式(a1)で表される化合物としては、例えば、ピコリン酸、ジピコリン酸、3-ヒドロキシピコリン酸等が挙げられる。
3-ヒドロキシピコリン酸は、上記一般式(a1)において、R1がヒドロキシ基であり、かつ、R2、R3及びR4が水素原子である化合物である。
アルカノールスルホン酸としては、例えば、2-ヒドロキシエタン-1-スルホン酸、2-ヒドロキシプロパン-1-スルホン酸、2-ヒドロキシブタン-1-スルホン酸、2-ヒドロキシペンタン-1-スルホン酸、1-ヒドロキシプロパン-2-スルホン酸、3-ヒドロキシプロパン-1-スルホン酸、4-ヒドロキシブタン-1-スルホン酸、2-ヒドロキシヘキサン-1-スルホン酸、2-ヒドロキシデカン-1-スルホン酸および2-ヒドロキシドデカン-1-スルホン酸等が挙げられる。
芳香族スルホン酸としては、例えば、1-ナフタレンスルホン酸、2-ナフタレンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、p-フェノールスルホン酸、クレゾールスルホン酸、スルホサリチル酸、ニトロベンゼンスルホン酸、スルホ安息香酸およびジフェニルアミン-4-スルホン酸等が挙げられる。
有機酸は、脂肪族カルボン酸及び上記一般式(a1)で表される化合物からなる群より選択される1種以上を含むことが好ましい。
脂肪族カルボン酸は、脂肪族モノカルボン酸及び脂肪族ジカルボン酸からなる群より選択される1種以上を含むことが好ましい。
上記一般式(a1)で表される化合物としては、ピコリン酸及びジピコリン酸からなる群より選択される1種以上が好ましく、ピコリン酸がより好ましい。
アミンとしては、例えば、ロジンアミン、アゾール類、グアニジン類、アルキルアミン化合物、アミノアルコール化合物等が挙げられる。ロジンアミンとしては、<ロジン>において例示したものが挙げられる。
アミンとしては、アミノアルコール化合物が好ましく、アルカノールアミンがより好ましく1-アミノ-2-プロパノールが更に好ましい。
前記フラックスの固形分において、アミンの含有量は、前記固形分の総量(100質量%)に対して、0.5質量%以上10質量%以下であることが好ましい。
ハロゲン化合物としては、例えば、アミンハロゲン化水素酸塩、アミンハロゲン化水素酸塩以外の有機ハロゲン化合物等が挙げられる。
ここでのアミンとしては、脂肪族アミン、アゾール類、グアニジン類等が挙げられる。ハロゲン化水素としては、例えば、塩素、臭素、ヨウ素の水素化物が挙げられる。
脂肪族アミンとしては、例えば、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン等が挙げられる。
グアニジン類及びアゾール類としては、≪アミン≫において上述したものが挙げられる。
前記錯体としては、例えば、三フッ化ホウ素ピぺリジン等が挙げられる。
ハロゲン化脂肪族化合物としては、ハロゲン化脂肪族アルコール、ハロゲン化複素環式化合物が挙げられる。
[式中、R61は、n価の複素環式基を表す。R62は、ハロゲン化脂肪族炭化水素基を表す。]
R62における、ハロゲン化脂肪族炭化水素基は、炭素数1~10が好ましく、炭素数2~6がより好ましく、炭素数3~5がさらに好ましい。また、R62は、臭素化脂肪族炭化水素基、塩素化脂肪族炭化水素基が好ましく、臭素化脂肪族炭化水素基がより好ましく、臭素化飽和脂肪族炭化水素基がさらに好ましい。
ハロゲン化複素環式化合物としては、例えば、トリス-(2,3-ジブロモプロピル)イソシアヌレート等が挙げられる。
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。
本実施形態にかかるフラックスに含まれる溶剤は、前記化合物(SA)に該当しないものである。溶剤としては、例えば、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、例えば、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、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、2-メチルペンタン-2,4-ジオール、1,1,1-トリス(ヒドロキシメチル)プロパン、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、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、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、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、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(ヘキシルジグリコール)、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ルコール、ブチルプロピレントリグルコール、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。
前記溶剤は、予備加熱での揮発性を高める観点から、沸点が100℃以下の溶剤を含むことが好ましい。前記沸点が100℃以下の溶剤の沸点は、50℃以上であってもよいし、60℃以上であってもよいし、70℃以上であってもよい。前記沸点が100℃以下の溶剤は、特定活性剤の溶解性の観点から、アルコール系溶剤であることが好ましい。
前記アルコール系溶剤は、エタノール及び2-プロパノールからなる群より選択される1種以上を含むことが好ましい。
本実施形態におけるフラックスは、ロジン、活性剤及び溶剤以外に、必要に応じてその他成分を含んでもよい。
その他成分としては、チキソ剤、ロジン以外の樹脂成分、金属不活性化剤、界面活性剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、着色剤等が挙げられる。
ロジン系樹脂以外の樹脂成分としては、例えば、テルペン樹脂、変性テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、変性テルペンフェノール樹脂、スチレン樹脂、変性スチレン樹脂、キシレン樹脂、変性キシレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル-ポリエチレン共重合樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
変性テルペン樹脂としては、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が挙げられる。変性テルペンフェノール樹脂としては、水添テルペンフェノール樹脂等が挙げられる。変性スチレン樹脂としては、スチレンアクリル樹脂、スチレンマレイン酸樹脂等が挙げられる。変性キシレン樹脂としては、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が挙げられる。
金属不活性化剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系化合物、窒素化合物等が挙げられる。
ここでいう「金属不活性化剤」とは、ある種の化合物との接触により金属が劣化することを防止する性能を有する化合物をいう。
ヒンダードフェノール系化合物としては、特に限定されず、例えば、ビス[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオン酸][エチレンビス(オキシエチレン)]、N,N’-ヘキサメチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパンアミド]、1,6-ヘキサンジオールビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート]、2,2’-メチレンビス[6-(1-メチルシクロヘキシル)-p-クレゾール]、2,2’-メチレンビス(6-tert-ブチル-p-クレゾール)、2,2’-メチレンビス(6-tert-ブチル-4-エチルフェノール)、トリエチレングリコール-ビス[3-(3-tert-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6-ヘキサンジオール-ビス-[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4-ビス-(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、ペンタエリスリチル-テトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2-チオ-ジエチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N’-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナマミド)、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルフォスフォネート-ジエチルエステル、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、N,N’-ビス[2-[2-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)エチルカルボニルオキシ]エチル]オキサミド、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、下記化学式で表される化合物等が挙げられる。
金属不活性化剤は、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。
界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤等が挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、脂肪族アルコールポリオキシエチレン付加体、芳香族アルコールポリオキシエチレン付加体、多価アルコールポリオキシエチレン付加体、脂肪族アルコールポリオキシプロピレン付加体、芳香族アルコールポリオキシプロピレン付加体、多価アルコールポリオキシプロピレン付加体等が挙げられる。
カチオン系界面活性剤としては、例えば、末端ジアミンポリエチレングリコール、末端ジアミンポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール共重合体、脂肪族アミンポリオキシエチレン付加体、芳香族アミンポリオキシエチレン付加体、多価アミンポリオキシエチレン付加体、多価アミンポリオキシプロピレン付加体等が挙げられる。
界面活性剤は、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。
固形分の含有量が上記範囲内であることにより、フラックスは、フローはんだ付けにより用いやすくなる。
フローはんだ付けにおいては、溶融したはんだは酸化物(ドロス)を生じやすい。基板に対して溶融はんだを接触させると、このドロスが基板に付着する場合がある。本実施形態にかかるフラックスは、フローはんだ付けにおいて、はんだ付け後の基板の表面にドロスが付着することを抑制できる。
第2の態様にかかる接合体の製造方法は、上記の第1の態様にかかるフラックスで処理された基板の表面に、はんだ合金をはんだ付けすることにより、接合体を得る工程を含む。
以下、第2の態様にかかる接合体の製造方法の一実施形態について説明する。
本実施形態にかかる接合体の製造方法は、部品取付け工程、フラックス塗布工程、予備加熱工程及びはんだ付け工程を、この順に有する方法である。
基板としては、例えば、プリント配線基板などが挙げられる。
部品としては、例えば、集積回路、トランジスタ、ダイオード、抵抗器、及びコンデンサ等が挙げられる。
フラックスの塗布装置としては、スプレーフラクサー、および発泡式フラクサー等が挙げられる。これらの中でも、塗布量の安定性の観点から、スプレーフラクサーが好ましい。
フラックスの塗布量は、はんだ付け性の観点から、30~180mL/m2であることが好ましく、40~150mL/m2であることがより好ましく、50~120mL/m2であることが特に好ましい。
はんだ付け面に溶融はんだを接触させる方法としては、溶融はんだを基板に接触できる方法であればよく、特に限定されない。このような方法としては、例えば、噴流方式、浸漬方式等が挙げられる。
噴流方式は、噴流する溶融はんだに、部品を搭載した基板のはんだ付け面を接触させる方法である。浸漬方式は、静止した溶融はんだの液面に、部品を搭載した基板のはんだ付け面を接触させる方法である。
はんだ合金は、Sn単体のはんだ、又は、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であってもよい。
はんだ合金は、Sn-Pb系、あるいは、Sn-Pb系に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であってもよい。
はんだ合金は、Pbを含まないはんだ合金が好ましく、SnとBiとを含むはんだ合金であることがより好ましい。
(実施例1~27、比較例1~6)
表2~7に示す組成で実施例及び比較例の各フラックスを調合した。ただし、実施例4、実施例17、実施例27については参考例扱いとする。
使用した原料を以下に示した。
ロジン(P):
アクリル酸変性水添ロジン(軟化点130℃)
重合ロジン(軟化点139℃)
水添ロジン(軟化点74℃)
ロジンエステル(軟化点90℃)
PEGは、一般式(sa)において、R11Oが、-(CH2)2-O-である。
PPGは、一般式(sa)において、R11Oが、-CH2-CH(CH3)-O-である。
ポリグリセリンは、一般式(sa)において、R11Oが、-CH2-CH(OH)-CH2-O-である。
PEG、PPG及びポリグリセリンにおいて、R12はヒドロキシ基であり、R13は水素原子である。
PEGとしては、PEG200(三洋化成工業社製)、PEG400(三洋化成工業社製)、PEG600(三洋化成工業社製)、PEG1500(三洋化成工業社製)、PEG1540(三洋化成工業社製)、PEG4000S(三洋化成工業社製)を用いた。
PPGとしては、PPG400(和光純薬製)、PPG1000(和光純薬製)、PPG3000(和光純薬製)を用いた。
ポリグリセリンとしては、3~6量体の混合物を用いた。
各比較化合物の化学式は、それぞれ、以下の通りであり、一般式(sa)に該当しない。
移動相:テトラヒドロフラン
カラム:東ソー製TSKguardcolumn HXL、東ソー製TSKgelG2000HXL、東ソー製TSKgel G1000HXL
カラム温度:40℃
流速:1.0(mL/min)、リファレンス1/3
検出器:RI、Pol(+)、Res(0.5s)
注入量:50μl
母合金として、Biが58質量%、残部がSnの合金からなるインゴットを用意した。このインゴットを溶解して、溶融はんだを調製した。
≪ドロス付着の抑制能の評価≫
(1)評価方法
各例のフラックス0.15mLを、ガラス基板(50mm×50mm、厚さ0.7mm)に塗布した。得られた基板を、100℃で5分間、加熱して乾燥させて、前処理した基板を得た。
次いで、前処理した基板を、大気雰囲気で、小型噴流はんだ槽の溶融はんだに5秒間浸漬した。
基板におけるドロスの有無を目視で確認し、以下の判定基準に基づいて評価を行った。
A:ドロスが確認されなかった。
B:わずかにドロスが確認された。
C:少量のドロスが確認された。
D:大量のドロスが確認された。
評価結果においては、AからDの順に、基板に付着したドロスの量が増加する。評価結果が、A~Cであったフラックスは合格であり、Dであったフラックスは不合格であるとした。
評価方法
ガラスエポキシ基板(50mm×50mm、厚さ1mm)に、各例のフラックス0.15mLを塗布した後、加熱乾燥させて、前処理した基板を得た。前処理した各基板について、フラックス残渣のべたつきを、次の手順に従って計測した。
装置:タッキネステスター(Malcom、型番:TK-1)
新入方式:定圧侵入方式
プレスタイム:0.2sec
プレス圧:50gf
侵入速度:2.0mm/sec
引離速度:10mm/sec
化合物(SA)は、R12及びR13が、いずれも、炭素数5以下の炭化水素基、ヒドロキシ基又は水素原子であり、疎水性が低く、ロジンとの相溶性が低い。そのため、ロジンと化合物(SA)とが分離して、ロジンの層の上に、化合物(SA)の層が形成されやすくなる。これにより、溶融はんだの表面に存在するドロスは、化合物(SA)の層とともに、はんだ槽へ流出しやすくなる。
一方、比較化合物は、炭素数6以上のアルキル基を有し、疎水性が高く、ロジンとの相溶性が高い。そのため、ロジンと化合物(SA)とが相溶して、比較化合物の層が形成されにくい。これにより、溶融はんだの表面に存在するドロスは、基板に塗布されたフラックスに付着したまま残りやすくなる。
Claims (9)
- ロジン(P)と、
下記一般式(sa)で表される化合物(SA)と、
活性剤(ただし、前記化合物(SA)に該当するものを除く)と、
溶剤(ただし、前記化合物(SA)に該当するものを除く)と、
を含有し、
前記ロジン(P)は、軟化点が100℃超であるロジン(PA)と、軟化点が100℃以下であるロジン(PB)と、を含み、
前記ロジン(PA)と前記ロジン(PB)との混合比率は、(PA)/(PB)で表される質量比として、(PA)/(PB)=5/5~9/1であり、
前記化合物(SA)の含有量は、フラックスの総質量(100質量%)に対して、0.1質量%以上6質量%以下である、フラックス。
- 前記ロジン(PA)は、アクリル酸変性水添ロジン及び重合ロジンからなる群より選択される少なくとも一種のロジン(P1)を含み、
前記ロジン(PB)は、水添ロジンを含む、請求項1に記載のフラックス。 - 前記化合物(SA)の含有量は、前記ロジン(P)100質量部に対して1~60質量部である、請求項1又は2に記載のフラックス。
- 前記活性剤は、アルカノールアミンを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のフラックス。
- 前記溶剤は、エタノール及び2-プロパノールからなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のフラックス。
- 固形分濃度は、20質量%以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載のフラックス。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載のフラックスで処理された基板の表面に、はんだ合金をはんだ付けすることにより、接合体を得る工程を含む、接合体の製造方法。
- 前記はんだ合金は、SnとBiとを含むはんだ合金からなる、請求項8に記載の接合体の製造方法。
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