JPWO2018025903A1

JPWO2018025903A1 - はんだペースト用フラックス、及び、はんだペースト

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Publication number: JPWO2018025903A1
Application number: JP2018531947A
Authority: JP
Inventors: 佑樹山本; 怜史大谷; 光康古澤
Original assignee: Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Co Ltd
Priority date: 2016-08-02
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2037-08-02
Also published as: TW201817889A; WO2018025903A1; CN109475983A; US11425825B2; EP3495090A4; TWI824999B; US20190182966A1; CN109475983B; EP3495090A1; KR20190034196A; JP7022434B2

Abstract

本願発明は、ボイドが少ないはんだ接合部を形成することができるはんだペースト用フラックスを提供することを目的とする。本願発明のはんだペースト用フラックスは、脂肪酸と、脂肪族一級アミンとからなる有機成分を主成分として含有する。

Description

関連出願の相互参照

本願は、日本国特願２０１６−１５２０４３号の優先権を主張し、引用によって本願明細書の記載に組み込まれる。

本発明は、はんだペースト用フラックス、及び、該はんだペースト用フラックスを用いて形成されたはんだペーストに関する。

電子部品等の接合部品が基板に接合された接合構造体を製造する際には、はんだ粉とフラックスとを含むはんだペーストを基板表面の電極部に塗布し、該電極部に接合部品の電極部を接触させた状態で加熱することで、はんだペーストから形成されたはんだ接合部を介して基板と接合部品とが接合されている。

近年では、環境への配慮から、はんだペースト中のはんだ粉を構成するはんだ合金として、鉛を含まないもの（鉛フリーはんだ合金）を使用することが望まれている。鉛フリーはんだ合金を使用したはんだ粉としては、例えば、Ｓｎ又はＳｎ合金からなるＳｎ系金属の粒子と、Ｃｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ系金属の粒子とが混合されたものが提案されている（特許文献１参照）。

斯かるはんだ粉を用いたはんだペーストは、上記のようなはんだ接合部を形成するべく加熱されると、まずＣｕ系金属の粒子よりも融点の低いＳｎ系金属の粒子が溶融する。そして、溶融したＳｎ系金属がＣｕ系金属の粒子の表面のＣｕと反応することで、Ｃｕ系金属の粒子の表面に金属間化合物（具体的には、ＣｕＳｎ合金）層（以下、ＩＭＣ層とも記す）が形成される。該ＩＭＣ層は、Ｓｎ系金属よりも融点が高いため、はんだ接合部が再度加熱された場合であってもはんだ接合部が再溶融しにくくなる。このため、接合構造体を再度加熱することが必要な場合であっても、はんだ接合部における接合状態を良好に維持することができる。

しかしながら、上記のように、融点の異なる金属の粒子が混合されたはんだペーストを用いてはんだ接合部を形成すると、はんだ接合部内にボイド（空隙）が形成され易くなる。具体的には、上記のようなはんだペーストが加熱されると、フラックス等の揮発成分が揮発してガスが発生し、該ガスが溶融したＳｎ系金属中に気泡として残存することになる。斯かるガスは、Ｓｎ系金属が硬化する際にも抜けることなくはんだ接合部に残存してボイドが形成される。このようなボイドがはんだ接合部中に多く存在すると、基板と接合部品との接触面積が減少するため電気抵抗が増加して発熱等の虞がある。

日本国特開２０１０−１４９１８５号公報

そこで、本願発明は、ボイドが少ないはんだ接合部を形成することができるはんだペースト用フラックスを提供すると共に、該はんだペースト用フラックスを用いたはんだペーストを提供することを課題とする。

本発明に係るはんだペースト用フラックスは、脂肪酸と、脂肪族一級アミンとからなる有機成分を主成分として含有する。

前記はんだペースト用フラックスは、前記はんだペースト用フラックスの質量に対する前記有機成分の質量割合が７０質量％以上１００質量％以下であることが好ましい。

前記はんだペースト用フラックスは、前記脂肪酸と前記脂肪族一級アミンとのモル比が１：０．５以上１．５以下となるように構成されることが好ましい。

前記はんだペースト用フラックスは、前記脂肪酸が飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸の少なくとも一方であり、前記飽和脂肪酸は、主鎖の炭素数が１０以下であり、前記不飽和脂肪酸は、炭素数が１８以下であることが好ましい。

前記不飽和脂肪酸は、オレイン酸、リノール酸、及び、リノレン酸からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。

前記はんだペースト用フラックスは、前記脂肪酸が飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸とから構成されると共に、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸との合計のモル数に対する不飽和脂肪酸のモル数の割合が２０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。

前記はんだペースト用フラックスは、前記脂肪族一級アミンが飽和脂肪族一級アミン及び不飽和脂肪族一級アミンの少なくとも一方であり、前記飽和脂肪族一級アミンは、主鎖の炭素数が８以下であり、前記不飽和脂肪族一級アミンは、炭素数が１８以下であることが好ましい。

前記不飽和脂肪族一級アミンは、オレイルアミンであることが好ましい。

本発明に係るはんだペーストは、上記の何れかのはんだペースト用フラックスと、はんだ粉とを含有しており、前記はんだ粉は、Ｓｎ又はＳｎ合金からなるＳｎ系金属の粒子、及び、Ｃｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ系金属の粒子の少なくとも一方を含む。

前記はんだペーストは、前記はんだペースト用フラックスの含有量が５質量％以上１２質量％以下であることが好ましい。

前記はんだペーストは、前記はんだ粉の平均粒径が５μｍ以上３５μｍ以下であることが好ましい。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。

本発明に係るはんだペースト用フラックスは、脂肪酸と、脂肪族一級アミンとからなる有機成分を主成分として含有するものである。前記はんだペースト用フラックスの質量に対する前記有機成分の質量割合は、６５質量％以上１００質量％以下であることが好ましく、７０質量％以上１００質量％以下であることがより好ましい。また、前記脂肪酸と前記脂肪族一級アミンとのモル比は、１：０．５以上１．５以下となることが好ましく、１：０．７以上１．３以下となることがより好ましく、１：１であることが特に好ましい。

前記脂肪酸としては、常温で液状であるものを用いることが好ましい。なお、常温とは２５℃以上３０℃以下の温度をいう。また、前記脂肪酸としては、はんだペーストをリフローする際の温度まで気化しないものが好ましく、例えば、沸点が１４０℃以上４００℃以下であることが好ましく、２００℃以上３６０℃以下であることがより好ましく、２３０℃以上２７０℃以下であることが特に好ましい。

また、前記脂肪酸は、飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸の少なくとも一方であることが好ましい。飽和脂肪酸としては、特に限定されるものではなく、例えば、主鎖の炭素数が１０以下のものが好ましく、９以下のものがより好ましい。具体的には、飽和脂肪酸としては、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、４−メチルノナン酸、及び、２−ヘキシルデカン酸からなる群から選択される少なくとも一つが挙げられる。不飽和脂肪酸としては、特に限定されるものではなく、例えば、炭素数が２４以下のものが好ましく、１８以下のものがより好ましい。具体的には、不飽和脂肪酸としては、オレイン酸、リノール酸、及び、リノレン酸からなる群から選択される少なくとも一つが挙げられる。

なお、前記脂肪酸として、飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸を使用する場合、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸との合計のモル数に対する不飽和脂肪酸のモル数の割合が２０ｍｏｌ％以下であることが好ましく、１０ｍｏｌ％以下であることがより好ましい。

前記脂肪族一級アミンとしては、常温で液状であるものを用いることが好ましい。また、前記脂肪族一級アミンとしては、沸点が７０℃以上４００℃以下であることが好ましく、７５℃以上１８０℃以下であることがより好ましい。また、脂肪族一級アミンとしては、前記脂肪酸よりも沸点が低いものであることがより好ましい。

また、脂肪族一級アミンは、飽和脂肪族一級アミン及び不飽和脂肪族一級アミンの少なくとも一方であることが好ましい。飽和脂肪族一級アミンとしては、特に限定されるものではなく、例えば、主鎖の炭素数が８以下のものが好ましく、６以下のものがより好ましい。また、飽和脂肪族一級アミンとしては、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、及び、２−エチルヘキシルアミンからなる群から選択される少なくとも一つが挙げられる。不飽和脂肪族一級アミンとしては、特に限定されるものではなく、例えば、炭素数が１８以下のものが好ましい。また、不飽和脂肪族一級アミンとしては、オレイルアミンが挙げられる。

上記のようなはんだペースト用フラックスには、上記の脂肪酸、及び、脂肪族一級アミン以外の他の成分が含有されてもよい。例えば、粘度を調整する等の目的で、溶剤やチキソ剤等が含有されてもよい。

前記溶剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、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（ジブチルジグリコール）、ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル（２エチルヘキシルジグリコール）、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルジグリコール）などのグリコールエーテル類；ｎ−ヘキサン、イソヘキサン、ｎ−ヘプタンなどの脂肪族系化合物；酢酸イソプロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどのエステル類；メチルエチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、ジエチルケトンなどのケトン類；エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、イソブタノール、オクタンジオールなどのアルコール類、ターピネオール、メントール、フェニルエタノール、リナロール、ゲラニオール等のテルペン系アルコール類等が挙げられる。前記溶剤は、単独で用いてもよく、複数種類を混合して用いてもよい。また、溶剤の使用量としては、特に限定されるものではなく、例えば、はんだペースト用フラックスの質量に対して、０質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、０質量％以上１６質量％以下であることがより好ましい。

前記チキソ剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、アマイド系チキソ剤、硬化ひまし油、蜜ロウ、カルナバワックス、ステアリン酸アミド等の高級脂肪酸アミドなどが挙げられる。また、チキソ剤の使用量としては、特に限定されるものではなく、例えば、はんだペースト用フラックスの質量に対して、０質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、０質量％以上１６質量％以下であることがより好ましい。

以上のようなはんだペースト用フラックスは、はんだ粉と混練されてはんだペーストを形成する。はんだペーストの質量に対するはんだペースト用フラックスの質量割合としては、特に限定されるものではなく、例えば、５質量％以上１２質量％以下であることが好ましく、５．５質量％以上８質量％以下であることがより好ましく、５．５質量％以上６質量％以下であることがより好ましい。

また、はんだペーストの粘度としては、特に限定されるものではなく、印刷やディスペンス塗布など、供給方法に応じて調整することができる。例えば、１０Ｐａ・ｓ以上３５０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、１００Ｐａ・ｓ以上３００Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましい。なお、前記粘度は、スパイラル式粘度測定装置（マルコム社製ＰＣＵ−２０５）を使用し、１０ｒｐｍでの粘度値に基づいて測定されるものである。

前記はんだ粉としては、特に限定されるものではなく、一般的なはんだ粉を用いることができる。例えば、鉛フリーはんだとして用いられているＳｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ、Ｓｎ−Ａｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｉｎ系はんだ等の鉛フリーはんだを構成する金属粉末を用いることができる。特に、はんだ粉として、Ｓｎ又はＳｎ合金からなるＳｎ系金属の粒子と、Ｃｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ系金属の粒子とが混合されたもの（以下、ＳｎＣｕはんだ粉とも記す）を用いることが好ましい。

前記Ｓｎ系金属の粒子としては、Ｓｎ１００質量％からなるＳｎ粒子、あるいは、Ｓｎと、Ｉｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｎｉ，Ｇｅ，Ｆｅ，Ｃｏ、及び、Ｂｉからなる群から選ばれる一種以上の他の金属とからなるＳｎ合金粒子等が挙げられる。Ｓｎ合金粒子としては、好ましくは、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｓｂ、又は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕの組成を有するものが挙げられる。

Ｓｎ系金属の粒子は、例えば、平均粒径Ｄ５０（メジアン径）が、１μｍ以上７０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上３５μｍ以下であることがより好ましい。また、Ｓｎ系金属の粒子は、９０％粒子径Ｄ９０が、１００μｍ以下であることが好ましく、６０μｍ以下であることがより好ましい。Ｓｎ系金属の粒子が前記範囲のような粒子径である場合には、６０μｍ厚以下の薄い印刷が可能となるため、はんだ接合部の厚みを薄くすることができる。はんだ接合部の厚みが薄い方が放熱性を向上させることができる。

前記Ｃｕ系金属の粒子としては、Ｃｕ１００質量％からなるＣｕ粒子、あるいは、Ｃｕと、Ｉｎ、Ａｇ、Ｓｎ、及びＢｉからなる群から選ばれる一種以上の他の金属とからなるＣｕ合金粒子等が挙げられる。Ｃｕ合金粒子としては、好ましくは、Ｃｕ−Ａｇ−Ｓｎ−Ｂｉ−Ｉｎの組成を有するものが挙げられる。

Ｃｕ系金属の粒子は、例えば、平均粒径Ｄ５０（メジアン径）が、１μｍ以上７０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上３５μｍ以下であることがより好ましい。また、Ｃｕ系金属の粒子は、９０％粒子径Ｄ９０が、１００μｍ以下であることが好ましく、６０μｍ以下であることがより好ましい。Ｃｕ系金属の粒子が前記範囲のような粒子径である場合には、６０μｍ厚以下の薄い印刷が可能となるため、はんだ接合部の厚みを薄くすることができる。はんだ接合部の厚みが薄い方が放熱性を向上させることができる。

なお、上記の「平均粒径Ｄ５０（メジアン径）」および「９０％粒子径Ｄ９０」とは、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定される値をいう。

Ｓｎ系金属の粒子とＣｕ系金属の粒子との混合割合としては、特に限定されるものではない。例えば、Ｓｎ系金属の粒子が３５質量％以上８５質量％以下であることが好ましく、５０質量％以上６５質量％以下であることがより好ましい。また、Ｃｕ系金属の粒子が１５質量％以上６５質量％以下であることが好ましく、３５質量％以上５０質量％以下であることがより好ましい。このような混合割合となることで、はんだペーストが加熱された際に、溶融したＳｎ系金属がＣｕ系金属の粒子の表面のＣｕと反応し、Ｃｕ系金属の粒子の表面に十分な金属間化合物（具体的には、ＣｕＳｎ合金）層（以下、ＩＭＣ層とも記す）が形成される。

なお、上記のようなはんだ粉を構成する金属の粒子として、Ｓｎ系金属の粒子及びＣｕ系金属の粒子の他に他の金属の粒子を更に含んでもよい。別の金属の粒子としては、例えば、Ｎｉ等を含有する金属粒子が挙げられる。このような他の金属の粒子は、はんだ粉の質量に対して１質量％以上２０質量％以下の含有量であることが好ましい。

以上のように、本発明に係るはんだペースト用フラックス、及び、はんだペーストによれば、ボイドが少ないはんだ接合部を形成することができる。

即ち、脂肪酸と、脂肪族一級アミンとからなる有機成分を主成分として含有するはんだペースト用フラックスと、はんだ粉とが混練されて形成されるはんだペーストを用いて、電子部品等の接合部品を基板に接合した際に、はんだ接合部にボイドが生じるのを低減することができる。

なお、本発明に係るはんだペースト用フラックス、及び、はんだペーストは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、上記した複数の実施形態の構成や方法等を任意に採用して組み合わせてもよい（１つの実施形態に係る構成や方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよい）ことは勿論である。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜使用材料＞
１．脂肪酸
・オクタン酸（東京化成工業社製、製品名：ｎ−オクタン酸）
・ノナン酸（東京化成工業社製、製品名：ノナン酸）
・４−メチルノナン酸（東京化成工業社製、製品名：４−メチルノナン酸）
・デカン酸（東京化成工業社製、製品名：デカン酸）
・ステアリン酸（東京化成工業社製、製品名：ステアリン酸）
・オレイン酸（和光純薬工業社製、製品名：オレイン酸）
・リノール酸（ＡＬＤＲＩＣＨ社製、製品名：リノール酸）
・リノレン酸（東京化成工業社製、製品名：リノレン酸）
・２−ヘキシルデカン酸（東京化成工業社製、製品名：２−ヘキシルデカン酸）

２．脂肪族一級アミン
・ブチルアミン（東京化成工業社製、製品名：ブチルアミン）
・ヘキシルアミン（東京化成工業社製、製品名：ヘキシルアミン）
・２−エチルヘキシルアミン（広栄化学工業社製、製品名：２−エチルヘキシルアミン）・オクチルアミン（東京化成工業社製、製品名：ｎ−オクチルアミン）
・オレイルアミン（東京化成工業社製、製品名：オレイルアミン）

３．樹脂成分
・超淡色ロジン（荒川化学社製、製品名：ＫＲ−６１２）
・不均化ロジン（荒川化学社製、製品名：ロンジスＲ）

４．溶剤
・ヘキシルジグリコール（日本乳化剤社製、製品名：ＨｅＤＧ）
・ターピネオール（ヤスハラケミカル社製、製品名：ターピネオール）

５．チキソ剤
・Ｎ．Ｎ’−ヘキサメチレン−ビス−１２−ヒドロキシステアリルアミド（伊藤製油社製、製品名：Ｊ−６３０）
・ひまし硬化油（伊藤製油社製、製品名：ひまし硬化油）
・ハニーワックス（三木化学工業社製、製品名：赤印晒蜜蝋）

６．活性剤
・アジピン酸（東京化成工業社製、製品名：アジピン酸）
・ｔｒａｎｓ−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール（ＪＡＩＮＳＰＥＣＩＡＬＩＴＹＦＩＮＥＣＨＥＭＩＣＡＬＳ社製、製品名：ＤＢＢＤ）

７．はんだ粉１
ＳｎからなるＳｎ系金属の粒子（平均粒径：１９．８μｍ）と、Ｃｕ合金からなるＣｕ系金属の粒子（平均粒径：１１．７μｍ）とからなるものを用いた。Ｃｕ合金の組成は、Ｃｕが６５質量％、Ｓｎが１５質量％、Ａｇが１０質量％、Ｂｉが５質量％、Ｉｎが５質量％とした。また、はんだ粉の質量に対する各粒子の質量割合は、Ｓｎ系金属の粒子が６５質量％であり、Ｃｕ系金属の粒子が３５質量％とした。なお、上記の平均粒径（Ｄ５０）は、ベックマンコールター製レーザー回折粒度分布測定装置によって測定されるものである。

８．はんだ粉２
Ｓｎからなる第一Ｓｎ系金属の粒子（平均粒径：１９．８μｍ）と、Ｓｎ合金からなる第二Ｓｎ系金属の粒子（平均粒径：３０．８μｍ）と、Ｃｕ合金からなるＣｕ系金属の粒子（平均粒径：１１．７μｍ）とからなるものを用いた。Ｓｎ合金の組成は、Ｓｎが９５質量％、Ｓｂが５質量％とした。Ｃｕ合金の組成は、Ｃｕが６５質量％、Ｓｎが１５質量％、Ａｇが１０質量％、Ｂｉが５質量％、Ｉｎが５質量％とした。また、はんだ粉の質量に対する各粒子の質量割合は、第一Ｓｎ系金属の粒子が３２．５質量％、第二Ｓｎ系金属の粒子が３２．５質量％、Ｃｕ系金属の粒子が３５質量％とした。なお、上記の平均粒径（Ｄ５０）は、ベックマンコールター製レーザー回折粒度分布測定装置によって測定されるものである。

９．はんだ粉３
Ｓｎからなる第一Ｓｎ系金属の粒子（平均粒径：１９．８μｍ）と、Ｓｎ合金からなる第二Ｓｎ系金属の粒子（平均粒径：２８．４μｍ）と、Ｃｕ合金からなるＣｕ系金属の粒子（平均粒径：１１．７μｍ）とからなるものを用いた。Ｓｎ合金の組成は、Ａｇが１．１質量％、Ｃｕが０．７質量％、Ｎｉが０．０７質量％、Ｇｅが０．０１質量％、残部がＳｎのみとした。また、はんだ粉の質量に対する各粒子の質量割合は、第一Ｓｎ系金属の粒子が３２．５質量％、第二Ｓｎ系金属の粒子が３２．５質量％、Ｃｕ系金属の粒子が３５質量％とした。なお、上記の平均粒径（Ｄ５０）は、ベックマンコールター製レーザー回折粒度分布測定装置によって測定されるものである。

１０．はんだ粉４
ＳｎからなるＳｎ系金属の粒子（平均粒径：１９．８μｍ）と、ＣｕからなるＣｕ系金属の粒子（平均粒径：１．１μｍ）とからなるものを用いた。また、はんだ粉の質量に対する各粒子の質量割合は、Ｓｎ系金属の粒子が６５質量％であり、Ｃｕ系金属の粒子が３５質量％とした。なお、上記の平均粒径（Ｄ５０）は、ベックマンコールター製レーザー回折粒度分布測定装置によって測定されるものである。

１１．はんだ粉５
ＳｎからなるＳｎ系金属の粒子（平均粒径：１９．８μｍ）と、Ｃｕ合金からなるＣｕ系金属の粒子（平均粒径：１１．７μｍ）とからなるものを用いた。Ｃｕ合金の組成は、Ｃｕが６５質量％、Ｓｎが１５質量％、Ａｇが１０質量％、Ｂｉが５質量％、Ｉｎが５質量％とした。また、はんだ粉の質量に対する各粒子の質量割合は、Ｓｎ系金属の粒子が５０質量％であり、Ｃｕ系金属の粒子が５０質量％とした。なお、上記の平均粒径（Ｄ５０）は、ベックマンコールター製レーザー回折粒度分布測定装置によって測定されるものである。

１２．はんだ粉６
ＳｎからなるＳｎ系金属の粒子（平均粒径：１９．８μｍ）と、Ｃｕ合金からなるＣｕ系金属の粒子（平均粒径：１１．７μｍ）とからなるものを用いた。Ｃｕ合金の組成は、Ｃｕが６５質量％、Ｓｎが１５質量％、Ａｇが１０質量％、Ｂｉが５質量％、Ｉｎが５質量％とした。また、はんだ粉の質量に対する各粒子の質量割合は、Ｓｎ系金属の粒子が４０質量％であり、Ｃｕ系金属の粒子が６０質量％とした。なお、上記の平均粒径（Ｄ５０）は、ベックマンコールター製レーザー回折粒度分布測定装置によって測定されるものである。

１３．はんだ粉７
ＳｎからなるＳｎ系金属の粒子（平均粒径：７．３μｍ）と、Ｃｕ合金からなるＣｕ系金属の粒子（平均粒径：９．６μｍ）とからなるものを用いた。Ｃｕ合金の組成は、Ｃｕが６５質量％、Ｓｎが１５質量％、Ａｇが１０質量％、Ｂｉが５質量％、Ｉｎが５質量％とした。また、はんだ粉の質量に対する各粒子の質量割合は、Ｓｎ系金属の粒子が６５質量％であり、Ｃｕ系金属の粒子が３５質量％とした。なお、上記の平均粒径（Ｄ５０）は、ベックマンコールター製レーザー回折粒度分布測定装置によって測定されるものである。

１４．はんだ粉８
Ｓｎ合金からなるＳｎ系金属の粒子（平均粒径：２８．８μｍ）からなるものを用いた。Ｓｎ合金の組成は、Ｓｎが９６．５質量％、Ａｇが３．０質量％、Ｃｕが０．５質量％とした。なお、上記の平均粒径（Ｄ５０）は、ベックマンコールター製レーザー回折粒度分布測定装置によって測定されるものである。

＜比較例１＞
１．フラックスの作製
上記の樹脂成分、活性剤、チキソ剤、溶剤を下記表１の配合で混練してフラックス（比較例１）を作製した。

２．はんだペーストの作製
比較例１のフラックスと上記のはんだ粉１とを下記表２の配合で混練してはんだペーストを作製した。

３．ボイドの評価
（１）疑似基板の作製
Ｃｕ板（過硫酸アンモニウムエッチング処理をしたもの）に、比較例１のはんだペーストを、６０μｍの厚みでマスク開口率が１００％となるように印刷し、疑似基板を作製した。
（２）加熱処理
得られた疑似基板を、高温観察装置（山陽精工社製、ＳＫ−５０００）を用いて加熱処理した。加熱処理の温度条件としては、熱処理開始（常温）から１２０℃までを１．６℃／秒で昇温し、その後１２０℃を３００秒間維持し、１２０℃から常温までを０．８℃／秒で冷却する条件とした（温度プロファイル１）。また、加熱処理は、酸素濃度が５００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気下で行った。
温度プロファイル１で加熱処理した後の疑似基板のはんだペースト上にＳｉチップ（サイズ：０．３×５．０×５．０）を重ねて０．４ＭＰａで加圧した状態で、温度プロファイル１とは異なる温度条件で加熱処理を行い、試験体を得た。加熱処理の温度条件としては、熱処理開始（常温）から１５０℃までを２．１℃／秒で昇温し、１５０℃から１８０℃までを０．２５℃／秒で昇温し、１８０℃から２５０℃までを２℃／秒で昇温し、その後２５０℃を６０秒間維持し、２５０℃から常温までを３．８℃／秒で冷却する条件とした（温度プロファイル２）。
（３）ボイド率の算出
そして、得られた試験体をＳｉチップを備える位置で切断し、その断面を観察することで、ボイド率（空隙率）を算出した。具体的には、ハイロックス社製デジタルマイクロスコープＫＨ−８７００を用いてボイド部分の面積を算出し、接合部全体の面積部で除してボイド率を算出した。算出されたボイド率については、下記表３に示す。

＜試験１（実施例１〜２４）＞
１．フラックスの作製
各脂肪酸と各脂肪族一級アミンとを下記表４の組合せで使用し、下記表５の配合で混練してフラックスを作製した。

２．はんだペーストの作製
上記の実施例１〜２４の各フラックスと上記のはんだ粉１とを下記表６の配合で混練してはんだペーストを作製した。

３．ボイドの評価
上記のように作製した各はんだペーストを用いて試験体を作製したこと以外は、比較例１と同一条件で、ボイドの評価を行った。各実施例のボイド率は、下記表７，８に示す。

＜試験２（実施例２５〜４８）＞
１．フラックスの作製
各脂肪酸と各脂肪族一級アミンとを下記表９の組合せで使用したこと以外は、試験１と同様にフラックスを作製した。

２．はんだペーストの作製と、ボイドの評価
上記の実施例２５〜４８の各フラックスを用いたこと以外は、試験１と同様にはんだペーストを作製した。
また、上記のように作製した各はんだペーストを用いて試験体を作製したこと以外は、比較例１と同一条件で、ボイドの評価を行った。各実施例のボイド率は、下記表１０，１１に示す。

＜試験３（実施例４９〜５５）＞
１．フラックスの作製
下記表１２の組合せで脂肪酸と脂肪族一級アミンとを使用し、脂肪酸のモル比を下記表１２の通りとしたこと以外は、試験１と同様にフラックスを作製した。

２．はんだペーストの作製と、ボイドの評価
上記の実施例４９〜５５の各フラックスを用いたこと以外は、試験１と同様にはんだペーストを作製した。
また、上記のように作製した各はんだペーストを用いて試験体を作製したこと以外は、比較例１と同一条件で、ボイドの評価を行った。各実施例のボイド率は、下記表１２に示す。

＜試験４（実施例５６〜６０）＞
１．フラックス、及び、はんだペーストの作製
試験２の実施例３０のフラックスを作製し、該フラックスを用いて下記表１３の配合としたこと以外は、試験１と同様にはんだペーストを作製した。

２．ボイドの評価
上記のように作製した各はんだペーストを用いて試験体を作製したこと以外は、比較例１と同一条件で、ボイドの評価を行った。各実施例のボイド率は、下記表１３に示す。

＜試験５（実施例６１〜６７）＞
１．フラックス、及び、はんだペーストの作製
試験２の実施例２６，３０のフラックスを作製し、該フラックスと、下記表１４のようにはんだ粉２〜７を用いたこと以外は、試験１と同様にはんだペーストを作製した。

２．ボイドの評価
上記のように作製した各はんだペーストを用いて試験体を作製したこと以外は、比較例１と同一条件で、ボイドの評価を行った。各実施例のボイド率は、下記表１４に示す。

＜試験６（実施例６８，６９）＞
１．フラックス、及び、はんだペーストの作製
フラックスの配合が下記表１５に記載の配合となるようにしたこと以外は、試験１と同様にはんだペーストを作製した。

２．ボイドの評価
下記表１５の配合で作製したはんだペーストを用いて試験体を作製したこと以外は、比較例１と同一条件で、ボイドの評価を行った。各実施例のボイド率は、下記表１５に示す。

＜試験７（実施例７０）＞
１．フラックスの作製
下記表１６の組合せで脂肪酸と脂肪族一級アミンとを使用し、脂肪族一級アミンのモル分率を下記表１６の通りとしたこと以外は、試験１と同様にフラックスを作製した。

２．はんだペーストの作製と、ボイドの評価
上記のフラックスを用いたこと以外は、試験１と同様にはんだペーストを作製した。
また、上記のように作製したはんだペーストを用いて試験体を作製したこと以外は、比較例１と同一条件で、ボイドの評価を行った。実施例７０のボイド率は、下記表１６に示す。

＜試験８（実施例７１，７２）＞
１．フラックスの作製
フラックスの配合が下記表１７に記載の配合としたこと以外は、試験１と同様にフラックスを作製した。

２．はんだペーストの作製と、ボイドの評価
上記のフラックスを用いたこと以外は、試験１と同様にはんだペーストを作製した。
また、上記のように作製したはんだペーストを用いて試験体を作製したこと以外は、比較例１と同一条件で、ボイドの評価を行った。各実施例のボイド率は、下記表１７に示す。

＜試験９（実施例７３）＞
１．フラックスの作製
フラックスの配合が下記表１８に記載の配合となるようにしたこと以外は、試験１と同様にフラックスを作製した。
２．はんだペーストの作製と、ボイドの評価
上記のフラックスを用い、下記表１９に記載の配合となるようにしたこと以外は、試験１と同様にはんだペーストを作製した。
また、上記のように作製されたはんだペーストを用いて試験体を作製したこと以外は、比較例１と同一条件で、ボイドの評価を行った。実施例７３のボイド率は、下記表１８に示す。

＜試験１０（比較例２，実施例７４）＞
１．比較例２のフラックス、及び、はんだペーストの作製
比較例１のフラックスを作製し、該フラックスと、はんだ粉８とを用いたこと以外は、比較例１と同様にはんだペーストを作製した。

２．実施例７４のフラックス、及び、はんだペーストの作製
実施例６のフラックスを作製し、該フラックスと、はんだ粉８とを用いたこと以外は、試験１と同様にはんだペーストを作製した。

３．ボイドの評価
（１）疑似基板の作製
ＦＲ−４樹脂基板（ＯＳＰ処理をしたもの）に、上記の各はんだペーストを、１２０μｍの厚みでマスク開口率が１００％となるように印刷し、疑似基板を作製した。
（２）加熱処理
得られた疑似基板のはんだペースト上にＰｗＴｒチップを重ね、はんだリフロー装置（エイテック製、ＮＩＳ−２０−８２−Ｃ）を用いて酸素濃度１０００ｐｐｍの窒素雰囲気下で加熱処理を行い、試験体を得た。加熱処理の温度条件としては、熱処理開始（常温）から１８０℃までを１．５℃／秒で昇温し、その後１８０℃を１００秒間維持した。その後１８０℃から２５０℃までを２．０℃／秒で昇温し、２５０℃を１５秒間維持した後、２５０℃から常温までを３．０／秒で冷却する条件とした（温度プロファイル３）。
（３）ボイド率の算出
そして、加熱処理後の試験体をＰｗＴｒチップを備える位置で切断し、その断面を観察することで、ボイド率（空隙率）を算出した。具体的には、ハイロックス社製デジタルマイクロスコープＫＨ−８７００を用いてボイド部分の面積を算出し、接合部全体の面積部で除してボイド率を算出した。算出されたボイド率については、下記表２０に示す。

＜まとめ＞
表３に示す比較例１のボイド率と、表７，８，１０〜１８に示す実施例１〜７３のボイド率とを比較すると、各実施例の方がボイド率が低いことが認められる。つまり、脂肪酸と、脂肪族一級アミンとからなる有機成分を主成分として含有したはんだペースト用フラックスを用いることで、ボイド率の低減を図ることができる。

また、表７，８の実施例１〜３、５〜７、９〜１１と実施例４，８，１２〜２４とを比較すると、実施例１〜３、５〜７、９〜１１の方がボイド率が効果的に低減されることが認められる。つまり、脂肪酸として主鎖の炭素数が１０以下のものを用い、脂肪族一級アミンとして主鎖の炭素数が８以下のものを用いることで、ボイド率をより効果的に低減できる。

また、表３に示す比較例１のボイド率と、表１０〜１２に示す実施例２５〜５５のボイド率とを比較すると、各実施例の方がボイド率が低いことが認められる。つまり、低沸点（炭素数１０以下）の脂肪酸と、高沸点（炭素数１８）の脂肪酸とを併用した場合であってもボイド率の低減を図ることができる。

また、表１２に示す実施例４９〜５２のボイド率と、実施例５３〜５５のボイド率とを比較すると、実施例４９〜５２の方がボイド率が低いことが認められる。つまり、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸との合計のモル数に対する不飽和脂肪酸のモル数の割合が２０ｍｏｌ％以下であることで、より効果的にボイド率の低減を図ることができる。

また、表３に示す比較例１のボイド率と、表１３に示す実施例５６〜６０のボイド率とを比較すると、各実施例の方がボイド率が低いことが認められる。つまり、本願発明のはんだペースト用フラックスを用いることで、はんだペースト中のフラックスの含有量に影響されることなく、ボイド率の低減を図ることができる。特に、はんだペースト用フラックスの含有量が５．５質量％以上６質量％以下であることで、より効果的にボイド率の低減を図ることができる。

また、表３に示す比較例１のボイド率と、表１４に示す実施例６１〜６７のボイド率とを比較すると、各実施例の方がボイド率が低いことが認められる。つまり、本願発明のはんだペースト用フラックスを用いることで、金属の粒子の種類、混合比、及び、粒径範囲に影響されることなく、ボイド率の低減を図ることができる。

また、表３に示す比較例１のボイド率と、表１５に示す実施例６８，６９のボイド率とを比較すると、各実施例の方がボイド率が低いことが認められる。つまり、本願発明のはんだペースト用フラックスにおいて、脂肪酸と脂肪族一級アミンとのモル比が１：０．５以上１．５以下となるように構成することで、ボイド率の低減を図ることができる。

また、表３に示す比較例１のボイド率と、表１６に示す実施例７０のボイド率とを比較すると、実施例７０の方がボイド率が低いことが認められる。つまり、低沸点（炭素数１０以下）の脂肪族一級アミンと、高沸点（炭素数１８）の脂肪族一級アミンとを併用した場合であってもボイド率の低減を図ることができる。

また、表３に示す比較例１のボイド率と、表１７に示す実施例７１，７２のボイド率とを比較すると、各実施例の方がボイド率が低いことが認められる。つまり、本願発明のはんだペースト用フラックスにおいて、脂肪酸及び脂肪族一級アミンが分枝鎖型であっても、ボイド率の低減を図ることができる。

また、表３に示す比較例１のボイド率と、表１８に示す実施例７３のボイド率とを比較すると、実施例７３の方がボイド率が低いことが認められる。つまり、本願発明のはんだペースト用フラックスにおいて、脂肪酸及び脂肪族一級アミンが主成分として含有されることで、ボイド率の低減を図ることができる。

また、表２０に示す比較例２のボイド率と実施例７４のボイド率とを比較すると、実施例７４の方がボイド率が低いことが認められる。つまり、本願発明のはんだペースト用フラックスは、Ｓｎ系金属の粒子のみからなるはんだ粉を用いてはんだペーストを作製した場合であっても、ボイド率の低減を図ることができる。

Claims

脂肪酸と、脂肪族一級アミンとからなる有機成分を主成分として含有するはんだペースト用フラックス。
前記はんだペースト用フラックスの質量に対する前記有機成分の質量割合は、７０質量％以上１００質量％以下である請求項１に記載のはんだペースト用フラックス。
前記脂肪酸と前記脂肪族一級アミンとのモル比が１：０．５以上１．５以下となるように構成される請求項１又は２に記載のはんだペースト用のフラックス。
前記脂肪酸は、飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸の少なくとも一方であり、
前記飽和脂肪酸は、主鎖の炭素数が１０以下であり、
前記不飽和脂肪酸は、炭素数が１８以下である請求項１乃至３の何れか一項に記載のはんだペースト用フラックス。
前記不飽和脂肪酸は、オレイン酸、リノール酸、及び、リノレン酸からなる群から選択される少なくとも一つである請求項４に記載のはんだペースト用フラックス。
前記脂肪酸は、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸とから構成されると共に、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸との合計のモル数に対する不飽和脂肪酸のモル数の割合が２０ｍｏｌ％以下である請求項１乃至５の何れか一項に記載のはんだペースト用フラックス。
前記脂肪族一級アミンは、飽和脂肪族一級アミン及び不飽和脂肪族一級アミンの少なくとも一方であり、
前記飽和脂肪族一級アミンは、主鎖の炭素数が８以下であり、
前記不飽和脂肪族一級アミンは、炭素数が１８以下である請求項１乃至６の何れか一項に記載のはんだペースト用フラックス。
前記不飽和脂肪族一級アミンは、オレイルアミンである請求項７に記載のはんだペースト用フラックス。
請求項１乃至８の何れか一項に記載のはんだペースト用フラックスと、はんだ粉とを含有しており、
前記はんだ粉は、Ｓｎ又はＳｎ合金からなるＳｎ系金属の粒子、及び、Ｃｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ系金属の粒子の少なくとも一方を含むはんだペースト。
前記はんだペースト用フラックスの含有量が５質量％以上１２質量％以下である請求項９に記載のはんだペースト。
前記はんだ粉は、平均粒径が５μｍ以上３５μｍ以下である請求項９又は１０に記載のはんだペースト。