WO2014103751A1 - フラックスおよびはんだペースト - Google Patents

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高輔 井上
哲行 繁定
賢一 竹島
拓士 助川
雅雄 村田
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    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3489Composition of fluxes; Methods of application thereof; Other methods of activating the contact surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a soldering flux used when soldering circuit components to a circuit board such as a printed circuit board of an electronic device, and a solder paste composition using the same.
  • soldering fluxes and solder paste compositions have been used for soldering electronic circuit components and the like.
  • the flux removes the solder and the metal oxide on the substrate surface, and prevents reoxidation of the metal during soldering. Therefore, it is indispensable for reducing the surface tension of the solder and performing the soldering well.
  • solder paste application methods can be broadly divided into printing methods and ejection methods.
  • the printing method is a method in which a metal mask or a silk screen provided with a hole in a soldering portion is placed on a printed circuit board, and a solder paste is applied thereon.
  • the discharge method is a method in which a solder paste is applied to the soldering portion one by one using a dispenser or the like.
  • the fine pitch pattern has a drawback that it cannot be applied by a discharge method. For example, when an electronic circuit component or the like is solder-connected to a fine pitch circuit board, a printing method is used.
  • the solder paste is required to have excellent printability (transferability) in addition to conventionally required characteristics (stability, reliability, etc.).
  • the printability is to efficiently transfer the solder paste attached to the wall surface of the metal mask opening to the substrate.
  • improvement in printability means such as refinement of the metal particle size and increase in the amount of wax have been proposed.
  • the metal particle size is reduced, printability is improved, but “storage stability”, “wetability” and the like are decreased.
  • the amount of wax increases, it is difficult to adjust the viscosity, and the wettability tends to decrease.
  • thermoplastic acrylic resin having a glass transition temperature of less than ⁇ 50 ° C. as the base resin, and an acid value of the thermoplastic acrylic resin of 50 mgKOH. It has been found that the active action can be promoted when it is at least / g (Patent Document 1).
  • Patent Document 2 discloses a rosin obtained by adding a resin having an acid value of 50 mgKOH / g or less to a solder paste in order to improve the cleaning property of a flux residue after soldering.
  • a resin having a high acid value is mixed in order to supplement the activity of the resin having a low acid value.
  • An object of the present invention is to provide a soldering flux that exhibits excellent effects in all of printability, wettability, and crack resistance of a flux residue of a solder paste, and a solder paste composition using the same. .
  • an acrylic resin (A) having an acid value of 0 to 70 obtained by polymerizing a monomer mixture containing an alkyl (meth) acrylate having an alkyl group having 12 to 23 carbon atoms, and an alkyl group having a carbon number of A soldering flux containing, as a base resin, an acrylic resin (B) having an acid value of 30 to 230, which is obtained by polymerizing a monomer mixture containing 6 to 10 alkyl (meth) acrylates.
  • a soldering flux wherein the acid value of the resin (B) is higher than the acid value of the acrylic resin (A), and the difference is 15 or more.
  • the acrylic resin (A) is contained in a proportion of 10 to 30% by mass with respect to the total amount of flux, and the acrylic resin (B) is contained in a proportion of 10 to 30% by mass with respect to the total amount of flux.
  • the acrylic resin (A) is an acrylic resin obtained by polymerizing a monomer mixture containing at least 50% by mass of an alkyl (meth) acrylate having an alkyl group having 12 to 23 carbon atoms, (1) or The soldering flux according to (2).
  • the acrylic resin (B) is an acrylic resin obtained by polymerizing a monomer mixture containing at least 50% by mass of an alkyl (meth) acrylate having an alkyl group having 6 to 10 carbon atoms.
  • a solder paste composition comprising the soldering flux according to any one of (1) to (6) above and a solder alloy powder.
  • the soldering flux of the present invention exhibits excellent effects in all of the printability and wettability of the solder paste and the crack resistance of the flux residue.
  • soldering flux of the present invention contains an acrylic resin (A) and an acrylic resin (B) having different acid values as a base resin.
  • the acrylic resins (A) and (B) are both polymers obtained by polymerizing a monomer mixture containing an alkyl (meth) acrylate.
  • (meth) acrylate means acrylate or methacrylate.
  • the acrylic resin (A) is obtained by polymerizing a monomer mixture containing at least 50% by mass of an alkyl (meth) acrylate having an alkyl group having 12 to 23 carbon atoms, the effects of the present invention can be exhibited.
  • the acrylic resin (B) is obtained by polymerizing a monomer mixture containing at least 50% by mass of an alkyl (meth) acrylate having an alkyl group having 6 to 10 carbon atoms, the effect of the present invention is exhibited. it can.
  • alkyl (meth) acrylate having an alkyl group having 12 to 23 carbon atoms examples include 2,2-dimethyllauryl (meth) acrylate, 2,3-dimethyllauryl (meth) acrylate, and 2,2-dimethylstearyl (meth) acrylate.
  • These alkyl (meth) acrylates may be used alone or in combination of two or more. Among these, alkyl (meth) acrylates having 12 to 20 carbon atoms in the alkyl group are preferable.
  • alkyl (meth) acrylate having 6 to 10 carbon atoms in the alkyl group examples include hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, and nonyl (meth) acrylate. These alkyl (meth) acrylates may be used alone or in combination of two or more.
  • alkyl (meth) acrylate In addition to the above alkyl (meth) acrylate, other monomers that can be copolymerized with these alkyl (meth) acrylates may be used.
  • Other monomers include nonionic monomers (for example, acrylamide, styrene, ⁇ -olefins, alkyl (meth) acrylates having 1 to 5 carbon atoms in the alkyl group (for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, Hydroxyethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, etc.)) and anionic monomers (for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, etc.).
  • nonionic monomers for example, acrylamide, styrene, ⁇ -olefins
  • alkyl (meth) acrylates having 1 to 5 carbon atoms in the alkyl group for example,
  • the acid value of the acrylic resin is determined by the ratio of organic acid monomers (for example, acrylic acid, methacrylic acid, etc.) in the monomer component. That is, when the monomer component contains only an alkyl (meth) acrylate and a nonionic monomer, the acid value of the resulting acrylic resin is 0 mgKOH / g, and the acid value increases as the proportion of the organic acid monomer increases.
  • organic acid monomers for example, acrylic acid, methacrylic acid, etc.
  • the present invention is characterized in that the acid value of the acrylic resin (B) is higher than the acid value of the acrylic resin (A), and the difference is 15 or more.
  • the acrylic resin (A) has an acid value of 0 to 70 mgKOH / g, preferably 20 to 50 mgKOH / g.
  • the acrylic resin (B) has an acid value of 30 to 230 mgKOH / g, preferably 60 to 150 mgKOH / g.
  • the method for synthesizing the acrylic resins (A) and (B) is not particularly limited, and a known method is employed.
  • the monomer components constituting the acrylic resins (A) and (B) may be subjected to radical polymerization using a solvent, a polymerization initiator, a chain transfer agent, or the like as necessary.
  • the polymerization initiator used for radical polymerization is not particularly limited as long as it is a compound that decomposes to generate radicals. Examples thereof include azo initiators and peroxide initiators. Among these, azo initiators such as azobisisobutyronitrile (AIBN), azobismethylbutyronitrile (ABNE), and azobisdimethylvaleronitrile (ABNV) are preferable.
  • the acrylic resins (A) and (B) preferably have a weight average molecular weight of 30000 or less, more preferably 5000 to 30000.
  • the acrylic resins (A) and (B) may have different weight average molecular weights.
  • the weight average molecular weight is usually measured using a gel permeation chromatograph (GPC).
  • the acrylic resin (A) is contained in a proportion of 10 to 30% by mass, preferably in a proportion of 10 to 25% by mass with respect to the total amount of flux.
  • the acrylic resin (B) is also contained in a proportion of 10 to 30% by mass, preferably 10 to 25% by mass, based on the total amount of flux.
  • the flux of the present invention usually contains an activator, a thixotropic agent, an organic solvent, etc., and may contain other base resins as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • base resins include styrene-maleic acid resin, epoxy resin, urethane resin, polyester resin, phenoxy resin, terpene resin, rosin resin, and the like.
  • rosins include gum rosin, tall rosin, wood rosin, and derivatives thereof.
  • these derivatives include polymerized rosin, acrylated rosin, hydrogenated rosin, disproportionated rosin, formylated rosin, rosin ester, rosin modified maleic resin, rosin modified phenolic resin, rosin modified alkyd resin and the like.
  • the activator examples include amines (diphenylguanidine, naphthylamine, diphenylamine, triethanolamine, monoethanolamine, etc.), amine salts (polyamines such as ethylenediamine, and organic acid salts of amines such as cyclohexylamine, ethylamine, and diethylamine) Inorganic acids (mineral acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid) salts, organic acids (dicarboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, glutaric acid, sebacic acid, maleic acid; myristic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, etc.
  • amines diphenylguanidine, naphthylamine, diphenylamine, triethanolamine, monoethanolamine, etc.
  • amine salts polyamines such as ethylenediamine, and organic acid salts of amines such as cyclohexylamine, ethylamine
  • Fatty acids Hydroxycarboxylic acids such as lactic acid, dimethylolpropionic acid and malic acid; benzoic acid, phthalic acid, trimellitic acid, etc.), amino acids (glycine, alanine, aspartic acid, glutamic acid, valine, etc.), aniline hydrogen halide And the like salts (such as aniline hydrobromide).
  • thixotropic agent examples include hardened castor oil, beeswax, carnauba wax, stearic acid amide, hydroxy stearic acid ethylene bisamide, and the like.
  • organic solvent examples include alcohol solvents (ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethyl cellosolve, butyl carbitol, hexyl carbitol, etc.), ester solvents (ethyl acetate, butyl acetate, etc.), hydrocarbon solvents (toluene, terpine) Oil).
  • alcohol solvents ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethyl cellosolve, butyl carbitol, hexyl carbitol, etc.
  • ester solvents ethyl acetate, butyl acetate, etc.
  • hydrocarbon solvents toluene, terpine
  • isopropyl alcohol, butyl carbitol, hexyl carbitol and the like are preferable.
  • Isopropyl alcohol is excellent in volatility and solubility of the active agent, and is preferably used for, for example, a liquid flux.
  • an ether of a polyhydric alcohol having a high boiling point such as butyl carbitol and hexyl carbitol is preferably used.
  • the flux of the present invention contains acrylic resin (A), acrylic resin (B), other base resin, activator, thixotropic agent and organic solvent in the following proportion with respect to the total amount of flux.
  • the flux of the present invention may contain additives such as an antioxidant, a chelating agent, and a rust preventive as necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired. These additives may be added, for example, when the flux and the solder alloy powder are mixed.
  • solder paste composition contains the flux of the present invention and a solder alloy powder.
  • the solder alloy powder is not particularly limited.
  • an Sn—Pb alloy an alloy obtained by adding silver, bismuth, indium or the like to an Sn—Pb alloy, an Sn—Ag alloy, an Sn—Cu alloy, an Sn—Ag—Cu Based alloys.
  • lead-free alloys such as Sn—Ag alloy, Sn—Cu alloy, Sn—Ag—Cu alloy are preferable.
  • the average particle size of the solder alloy powder is not particularly limited, but is preferably about 10 to 40 ⁇ m, for example.
  • the mass ratio of the flux to the solder alloy powder is not particularly limited as long as it is appropriately set according to the use of the solder paste, but is preferably about 8:92 to 15:85.
  • the solder paste composition of the present invention is applied onto a substrate by a dispenser, screen printing or the like when soldering an electronic device part or the like. After coating, preheating is performed at about 150 to 200 ° C., and reflow is performed at a maximum temperature of about 170 to 250 ° C.
  • the application and reflow on the substrate may be performed in the air or in an inert atmosphere such as nitrogen, argon, helium.
  • an acrylic resin (A1) (acid value: 0 mg KOH / g, weight average molecular weight (Mw): 10,000, glass transition temperature (Tg): 27 ° C).
  • the acid value and the weight average molecular weight were measured by the following methods.
  • Acid value (A ⁇ f ⁇ 5.611) / S (In the formula, A represents the titration amount (mL), f represents the factor of the potassium hydroxide ethanol solution, and S represents the mass (g) of the sample.) ⁇ Measurement of weight average molecular weight> The molecular weight distribution of the resin was measured by gel permeation chromatography (GPC), and the weight average molecular weight was determined.
  • Acrylic resins (A2) to (A6) and Acrylic resins (B1) to (B8) were prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the components shown in Table 1 were used in the proportions shown in Table 1. And acrylic resins 1 to 4 were obtained.
  • the acid value, Mw and Tg of the obtained acrylic resin are shown in Table 1.
  • the acrylic resins (A1) to (A6) obtained in Synthesis Examples 1 to 6 are included in the acrylic resin (A), and the acrylic resins (B1) to (B8) obtained in Synthesis Examples 7 to 14 are acrylic resins ( B).
  • Example 1 As shown in Table 2, 20% by mass of acrylic resin (A1), 20% by mass of acrylic resin (B1), 8% by mass of adipic acid, 0.5% by mass of tributylamine hydrobromide, hexylcarbyl 30% by mass of Toll and 6.5% by mass of Custer wax were put in a container. Next, the container was heated to dissolve and mix the components, and then cooled to obtain a flux. The obtained flux and solder alloy powder (Sn-3.0Ag-0.5Cu) were mixed with flux: solder metal powder in a ratio of 11:89 (mass ratio) to obtain a solder paste composition.
  • solder paste composition As shown in Table 2, 20% by mass of acrylic resin (A1), 20% by mass of acrylic resin (B1), 8% by mass of adipic acid, 0.5% by mass of tributylamine hydrobromide, hexylcarbyl 30% by mass of Toll and 6.5% by mass of Custer wax were put in a container. Next, the container was heated to dissolve
  • Examples 2 to 23 and Comparative Examples 1 to 15 Flux was obtained in the same procedure as in Example 1 except that the components shown in Tables 2 and 3 were used in the proportions shown in Tables 2 and 3. Next, a solder paste composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that each obtained flux was used.
  • solder paste compositions of Examples 1 to 23 showed good results in all of (1) solder paste printability, (2) wettability, and (3) cracking resistance of the flux residue. It turns out that it is obtained.
  • solder paste compositions of Comparative Examples 1 to 15 are inferior in at least one of (1) solder paste printability, (2) wettability, and (3) flux residue. .

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Abstract

 本発明のはんだ付け用フラックスは、アルキル基の炭素数が12~23のアルキル(メタ)アクリレートを含有するモノマー混合物を重合して得られる、酸価が0~70のアクリル樹脂(A)と、アルキル基の炭素数が6~10のアルキル(メタ)アクリレートを含有するモノマー混合物を重合して得られる、酸価が30~230のアクリル樹脂(B)とをベース樹脂として含有し、前記アクリル樹脂(B)の酸価が、前記アクリル樹脂(A)の酸価よりも高く、その差が15以上である。

Description

フラックスおよびはんだペースト
 本発明は、電子機器のプリント基板などの回路基板に対して、回路部品などをはんだ接続する際に使用されるはんだ付け用フラックスおよびそれを用いたはんだペースト組成物に関する。
 従来、電子回路部品などをはんだ接続するために、種々のはんだ付け用フラックスおよびはんだペースト組成物が使用されている。特に、フラックスは、はんだおよび基板表面の金属酸化物を除去するとともに、はんだ付け時の金属の再酸化を防止する。したがって、はんだの表面張力を低下させ、はんだ付けを良好に行うためには必要不可欠である。
 しかし、従来のフラックスおよびはんだペースト組成物では、はんだ付けを行った後のフラックス残渣に亀裂が発生し、この亀裂部に水分が浸入して部品リード間の短絡不良を招くといった問題を生じることがある。この問題は、特に、使用時の寒暖差が大きく、振動も大きい車載用基板上で発生する可能性が高い。
 また、はんだペーストの塗布方法は、印刷法と吐出法とに大別できる。印刷法は、はんだ付部に孔が設けられたメタルマスクやシルクスクリーンなどをプリント基板の上に置いて、その上からはんだペーストを塗布する方法である。一方、吐出法は、ディスペンサーなどを用いてはんだ付部に1箇所ずつはんだペーストを塗布する方法である。ファインピッチのパターンには、吐出法では塗布できないという欠点がある。例えば、ファインピッチの回路基板に電子回路部品などをはんだ接続する場合には、印刷法が用いられる。
 電子機器の小型化によって実装技術も高密度化され、ますますファインピッチ化が進んでいる。そのため、はんだペーストには、従来求められていた特性(安定性、信頼性など)に加え、印刷性(転写性)に優れることが要求されるようになっている。印刷性とは、例えばメタルマスクを用いる場合、メタルマスク開口部の壁面などに付着したはんだペーストを基板へ効率よく転写することである。これまでに、印刷性の向上を実現するため、金属粒径の微細化やワックス量の増加などの手段が提案されている。しかし、金属粒径の微細化では、印刷性が向上するものの、「保存安定性」、「濡れ性」などの低下が見られる。一方、ワックス量の増加では、粘性の調整が難しく濡れ性が低下しやすい。
 本出願人は、これまでに、フラックス残渣の亀裂を抑制するために、ベース樹脂として、ガラス転移温度が-50℃未満の熱可塑性アクリル樹脂を含有すること、熱可塑性アクリル樹脂の酸価が50mgKOH/g以上であると活性作用を助長できることを見出した(特許文献1)。
 特許文献2には、はんだ付け後のフラックス残渣の洗浄性を向上させるために、はんだペーストに酸価50mgKOH/g以下の樹脂を添加すること、この樹脂が天然の松脂を精製加工したロジンであること、酸価の低い樹脂の活性作用を補うために酸価の高い樹脂を混合することが記載されている。しかし、印刷性向上の必要性に関しては記載がなく、ロジン以外の樹脂の使用も記載されていない。また、フラックス残渣を洗浄除去してしまうため、フラックス残渣の耐亀裂性を向上することも実現不可能である。
特開2008-62252号公報 特開平5-212584号公報
 本発明の課題は、はんだペーストの印刷性、濡れ性およびフラックス残渣の耐亀裂性の全てにおいて、優れた効果を発揮するはんだ付け用フラックスおよびそれを用いたはんだペースト組成物を提供することである。
 本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、以下の構成からなる解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
 (1)アルキル基の炭素数が12~23のアルキル(メタ)アクリレートを含有するモノマー混合物を重合して得られる、酸価が0~70のアクリル樹脂(A)と、アルキル基の炭素数が6~10のアルキル(メタ)アクリレートを含有するモノマー混合物を重合して得られる、酸価が30~230のアクリル樹脂(B)とをベース樹脂として含有するはんだ付け用フラックスであって、前記アクリル樹脂(B)の酸価が、前記アクリル樹脂(A)の酸価よりも高く、その差が15以上であることを特徴とするはんだ付け用フラックス。
 (2)前記アクリル樹脂(A)が、フラックス総量に対して10~30質量%の割合で含有され、前記アクリル樹脂(B)が、フラックス総量に対して10~30質量%の割合で含有される、(1)に記載のはんだ付け用フラックス。
 (3)前記アクリル樹脂(A)は、アルキル基の炭素数が12~23のアルキル(メタ)アクリレートを少なくとも50質量%含有するモノマー混合物を重合して得られるアクリル樹脂である、(1)または(2)に記載のはんだ付け用フラックス。
 (4)前記アクリル樹脂(B)は、アルキル基の炭素数が6~10のアルキル(メタ)アクリレートを少なくとも50質量%含有するモノマー混合物を重合して得られるアクリル樹脂である、(1)~(3)のいずれかに記載のはんだ付け用フラックス。
 (5)前記アクリル樹脂(A)が、30000以下の重量平均分子量を有する、(1)~(4)のいずれかに記載のはんだ付け用フラックス。
 (6)前記アクリル樹脂(B)が、30000以下の重量平均分子量を有する、(1)~(5)のいずれかに記載のはんだ付け用フラックス。
 (7)上記(1)~(6)のいずれかに記載のはんだ付け用フラックスと、はんだ合金粉末とを含有する、はんだペースト組成物。
 本発明のはんだ付け用フラックスは、はんだペーストの印刷性、濡れ性およびフラックス残渣の耐亀裂性の全てにおいて優れた効果を発揮する。
 (はんだ付け用フラックス)
 本発明のはんだ付け用フラックス(以下、単に「フラックス」と記載する場合がある)は、酸価が異なるアクリル樹脂(A)およびアクリル樹脂(B)を、ベース樹脂として含有する。
 アクリル樹脂(A)および(B)は、いずれもアルキル(メタ)アクリレートを含有するモノマー混合物を重合させて得られるポリマーである。本明細書において「(メタ)アクリレート」は、アクリレートまたはメタクリレートを意味する。
 アクリル樹脂(A)は、アルキル基の炭素数が12~23のアルキル(メタ)アクリレートを少なくとも50質量%含有するモノマー混合物を重合して得られるものであれば、本発明の効果を発揮できる。一方、アクリル樹脂(B)は、アルキル基の炭素数が6~10のアルキル(メタ)アクリレートを少なくとも50質量%含有するモノマー混合物を重合して得られるものであれば、本発明の効果を発揮できる。
 アルキル基の炭素数が12~23のアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、2,2-ジメチルラウリル(メタ)アクリレート、2,3-ジメチルラウリル(メタ)アクリレート、2,2-ジメチルステアリル(メタ)アクリレート、2,3-ジメチルステアリル(メタ)アクリレート、イソラウリル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、イソベヘニル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらのアルキル(メタ)アクリレートは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、アルキル基の炭素数が12~20のアルキル(メタ)アクリレートが好ましい。
 アルキル基の炭素数が6~10のアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、ヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらのアルキル(メタ)アクリレートは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 上記のアルキル(メタ)アクリレート以外に、これらのアルキル(メタ)アクリレートと共重合し得る他のモノマーを用いてもよい。他のモノマーとしては、ノニオン性モノマー(例えば、アクリルアミド、スチレン、α-オレフィン、アルキル基の炭素数が1~5のアルキル(メタ)アクリレート(例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレートなど)など)、アニオン性モノマー(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸など)が挙げられる。
 アクリル樹脂の酸価は、モノマー成分における有機酸モノマー(例えば、アクリル酸、メタクリル酸など)の割合によって決定される。すなわち、モノマー成分がアルキル(メタ)アクリレートおよびノニオン性モノマーのみを含有する場合、得られるアクリル樹脂の酸価は0mgKOH/gとなり、有機酸モノマーの割合を高めるにつれて酸価も高くなる。
 本発明では、アクリル樹脂(B)の酸価が、アクリル樹脂(A)の酸価よりも高く、その差が15以上である点に特徴がある。アクリル樹脂(A)は、0~70mgKOH/gの酸価を有し、好ましくは20~50mgKOH/gの酸価を有する。また、アクリル樹脂(B)は、30~230mgKOH/g、好ましくは60~150mgKOH/gの酸価を有する。
 アクリル樹脂(A)および(B)を合成する方法は特に限定されず、公知の方法が採用される。例えば、アクリル樹脂(A)および(B)を構成するモノマー成分を、必要に応じて溶媒、重合開始剤、連鎖移動剤などを用いてラジカル重合に供すればよい。ラジカル重合を行う場合に用いる重合開始剤としては、分解してラジカルを発生する化合物であれば、特に限定されない。例えば、アゾ系開始剤、過酸化物系開始剤などが挙げられる。これらの中でも、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスメチルブチロニトリル(ABNE)、アゾビスジメチルバレロニトリル(ABNV)などのアゾ系開始剤が好ましい。
 アクリル樹脂(A)および(B)は、好ましくは30000以下の重量平均分子量、より好ましくは5000~30000の重量平均分子量を有する。アクリル樹脂(A)および(B)が30000以下の重量平均分子量を有することによって、濡れ性がより向上し、さらにスキージへの付着が発生しにくくなる。アクリル樹脂(A)および(B)は、それぞれ異なる重量平均分子量を有するものを用いてもよいことは、言うまでもない。
 重量平均分子量は、通常、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)を用いて測定される。
 アクリル樹脂(A)は、フラックス総量に対して10~30質量%の割合で含有され、好ましくは10~25質量%の割合で含有される。アクリル樹脂(B)についても、フラックス総量に対して10~30質量%の割合で含有され、好ましくは10~25質量%の割合で含有される。アクリル樹脂(A)および(B)が、上記範囲で用いられると、はんだペーストの印刷性、濡れ性およびフラックス残渣の耐亀裂性をより向上させることができる。
 本発明のフラックスは、通常、活性剤、チキソ剤、有機溶剤などを含有し、本発明の効果を阻害しない範囲で、他のベース樹脂を含有してもよい。
 他のベース樹脂としては、スチレン-マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂、ロジン系樹脂などが挙げられる。ロジンとしては、ガムロジン、トールロジン、ウッドロジン、これらの誘導体などが挙げられる。これらの誘導体としては、重合ロジン、アクリル化ロジン、水素添加ロジン、不均化ロジン、ホルミル化ロジン、ロジンエステル、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性アルキド樹脂などが挙げられる。
 活性剤としては、例えば、アミン類(ジフェニルグアニジン、ナフチルアミン、ジフェニルアミン、トリエタノールアミン、モノエタノールアミンなど)、アミン塩類(エチレンジアミンなどのポリアミンや、シクロヘキシルアミン、エチルアミン、ジエチルアミンなどのアミンの有機酸塩や無機酸(塩酸、硫酸などの鉱酸)塩など)、有機酸類(コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、セバシン酸、マレイン酸などのジカルボン酸;ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸などの脂肪酸;乳酸、ジメチロールプロピオン酸、リンゴ酸などのヒドロキシカルボン酸;安息香酸、フタル酸、トリメリット酸など)、アミノ酸類(グリシン、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、バリンなど)、アニリンのハロゲン化水素酸塩(アニリン臭化水素酸塩など)などが挙げられる。
 チキソ剤としては、例えば、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、ヒドロキシステアリン酸エチレンビスアミドなどが挙げられる。
 有機溶剤としては、例えば、アルコール系溶剤(エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチルセロソルブ、ブチルカルビトール、ヘキシルカルビトールなど)、エステル系溶剤(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、炭化水素系溶剤(トルエン、テレピン油など)などが挙げられる。これらの中でも、イソプロピルアルコール、ブチルカルビトール、ヘキシルカルビトールなどが好ましい。イソプロピルアルコールは、揮発性や活性剤の溶解性に優れ、例えば液状のフラックスなどに好ましく用いられる。一方、フラックスを、はんだ合金粉末と混合して、はんだペースト組成物として用いる場合は、ブチルカルビトール、ヘキシルカルビトールなどのような高沸点を有する多価アルコールのエーテルが好ましく用いられる。
 本発明のフラックスは、アクリル樹脂(A)、アクリル樹脂(B)、他のベース樹脂、活性剤、チキソ剤および有機溶剤を、フラックス総量に対して以下の割合で含有する。
  アクリル樹脂(A):10~30質量%、好ましくは10~25質量%
  アクリル樹脂(B):10~30質量%、好ましくは10~25質量%
  他のベース樹脂  :0~20質量%、好ましくは5~15質量%
  活性剤      :0~30質量%、好ましくは5~25質量%
  チキソ剤     :0~13質量%、好ましくは1~8質量%
  有機溶剤     :0~35質量%、好ましくは10~30質量%
 さらに、本発明のフラックスは、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて酸化防止剤、キレート剤、防錆剤などの添加剤を含んでいてもよい。これらの添加剤は、例えば、フラックスとはんだ合金粉末とを混合する際に添加してもよい。
 (はんだペースト組成物)
 本発明のはんだペースト組成物は、本発明のフラックスとはんだ合金粉末とを含有する。はんだ合金粉末は特に限定されず、例えば、Sn-Pb合金や、Sn-Pb合金に銀、ビスマス、インジウムなどを添加した合金、Sn-Ag系合金、Sn-Cu系合金、Sn-Ag-Cu系合金などが挙げられる。環境への影響を考慮すると、Sn-Ag系合金、Sn-Cu系合金、Sn-Ag-Cu系合金などの鉛フリー合金が好ましい。はんだ合金粉末の平均粒子径は特に限定されないが、例えば10~40μm程度が好ましい。
 フラックスとはんだ合金粉末との質量比(フラックス:はんだ合金粉末)は、はんだペーストの用途などに応じて適宜設定すればよく特に限定されないが、例えば8:92~15:85程度が好ましい。
 本発明のはんだペースト組成物は、電子機器部品などをはんだ接続する際に、ディスペンサーやスクリーン印刷などによって基板上に塗布される。塗布後、150~200℃程度でプリヒートを行い、最高温度170~250℃程度でリフローを行う。基板上への塗布およびリフローは、大気中で行ってもよく、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性雰囲気中で行ってもよい。
 以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
 <アクリル樹脂の合成>
 (合成例1)
 温度計および窒素導入管を備えた反応容器(ガラス製フラスコ)に、反応溶媒として30質量部のヘキシルカルビトールを入れて、窒素雰囲気下で撹拌しながら120℃まで加熱した。次いで、モノマー成分として65質量部のステアリルメタクリレート、重合開始剤として5質量部のAIBNを混合してモノマー溶液を調製した。このモノマー溶液を2時間かけて反応容器内に滴下して、120℃で反応を行った。全てのモノマー溶液を滴下した後、さらに120℃で2時間熟成し、アクリル樹脂(A1)を得た(酸価:0mgKOH/g、重量平均分子量(Mw):10000、ガラス転移温度(Tg):27℃)。酸価および重量平均分子量は、以下の方法によって測定した。
 <酸価の測定>
 JIS 0070の酸価中和滴定法に基づいて行った。試料となる樹脂1gを三角フラスコに入れ、100mLの溶剤(トルエンとエタノールとの混合溶液、混合比1:1)および数滴のフェノールフタレイン溶液(指示薬)を加え、試料を完全に溶解させた。その後、0.1mol/Lの水酸化カリウムエタノール溶液で滴定を行い、指示薬の薄い紅色が30秒間着色した時点を終点とした。以下の式を用いて酸価を求めた。
   酸価=(A×f×5.611)/S
(式中、Aは滴定量(mL)、fは水酸化カリウムエタノール溶液のファクター、およびSは試料の質量(g)を示す。)
 <重量平均分子量の測定>
 ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)にて樹脂の分子量分布を測定し、重量平均分子量を求めた。
 (合成例2~14および比較合成例1~4)
 表1に記載の成分を表1に記載の割合で用いたこと以外は、合成例1と同様の手順で、それぞれアクリル樹脂アクリル樹脂(A2)~(A6)、アクリル樹脂(B1)~(B8)、およびアクリル樹脂1~4を得た。得られたアクリル樹脂の酸価、MwおよびTgを表1に示す。
 合成例1~6で得られたアクリル樹脂(A1)~(A6)はアクリル樹脂(A)に包含され、合成例7~14で得られたアクリル樹脂(B1)~(B8)はアクリル樹脂(B)に包含される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 <フラックスおよびはんだペースト組成物の調製>
 各実施例および比較例では、活性剤としてトリブチルアミン臭化水素酸塩(表2および3では「HBr」と記載)およびアジピン酸、チキソ剤としてカスターワックス(表2および3では「ワックス」と記載)、および有機溶剤としてヘキシルカルビトール(表2および3では「カルビトール」と記載)を用いた。
 (実施例1)
 表2に示すように、アクリル樹脂(A1)を20質量%、アクリル樹脂(B1)を20質量%、アジピン酸を8質量%、トリブチルアミン臭化水素酸塩を0.5質量%、ヘキシルカルビトールを30質量%、およびカスターワックスを6.5質量%の割合で容器に入れた。次いで、容器を加熱し成分を溶解して混合した後、冷却してフラックスを得た。得られたフラックスとはんだ合金粉末(Sn-3.0Ag-0.5Cu)とを、フラックス:はんだ金属粉末を11:89(質量比)の割合で混合して、はんだペースト組成物を得た。
 (実施例2~23および比較例1~15)
 表2および3に記載の各成分を表2および3に記載の割合で用いたこと以外は、実施例1と同様の手順で、それぞれフラックスを得た。次いで、得られた各フラックスを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてはんだペースト組成物を得た。
 各実施例および各比較例で得られたはんだペースト組成物を用いて、(1)はんだペーストの印刷性、(2)濡れ性、および(3)フラックス残渣の耐亀裂性を、以下の方法によって評価した。
 (1)はんだペーストの印刷性
 印刷性評価用基板(10×10ピンの0.5mmピッチ、BGA(Ball Grid Array)0.25mmφの開口パターンを有するガラスエポキシ基板)を用い、対応する厚み150μmのマスクを使用して、20枚の連続印刷性を以下の基準で評価した。
  ○:全ての基板において、10×10ピンのうち、欠けが2割未満の場合。
  ×:全ての基板において、10×10ピンのうち、欠けが2割以上の場合。
 (2)濡れ性
 0.8mmピッチのQFP(Quad Flat Package)パターンが存在する基板に、同じパターンを有する厚み200μmのメタルマスクを用いてはんだペースト組成物を印刷した。印刷後10分以内に、大気下において175±5℃で80±5秒間プリヒートを行い、最高温度235±5℃でリフローを行った。そして、指標となるはんだボールの発生状況を、20倍の実体顕微鏡を用いて80パッド(80個のはんだ付け部)の周囲に発生したはんだボール数(個)をカウントし、はんだボールの数が10個以下の場合に、優れた濡れ性を有すると評価した。
  ○:はんだボールの数が10個以下である場合。
  ×:はんだボールの数が10個を超える場合。
 (3)フラックス残渣の耐亀裂性
 上記の濡れ性試験を行った後の基板を試験片とし、該試験片に、-40℃×30分→125℃×30分を1サイクルとして、1000サイクルの条件で冷熱サイクル負荷をかけた後、基板上のはんだ付け部における残渣亀裂発生状態を目視観察し、以下の基準で評価した。
  ○:亀裂が認められない場合。
  ×:亀裂が観察される場合。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2に示すように、実施例1~23のはんだペースト組成物は、(1)はんだペーストの印刷性、(2)濡れ性および(3)フラックス残渣の耐亀裂性の全てにおいて良好な結果が得られていることがわかる。一方、表3に示すように、比較例1~15のはんだペースト組成物は、(1)はんだペーストの印刷性、(2)濡れ性および(3)フラックス残渣の少なくとも1つにおいて劣ることがわかる。

Claims (7)

  1.  アルキル基の炭素数が12~23のアルキル(メタ)アクリレートを含有するモノマー混合物を重合して得られる、酸価が0~70のアクリル樹脂(A)と、
     アルキル基の炭素数が6~10のアルキル(メタ)アクリレートを含有するモノマー混合物を重合して得られる、酸価が30~230のアクリル樹脂(B)と、
    をベース樹脂として含有するはんだ付け用フラックスであって、
     前記アクリル樹脂(B)の酸価が、前記アクリル樹脂(A)の酸価よりも高く、その差が15以上であることを特徴とする、はんだ付け用フラックス。
  2.  前記アクリル樹脂(A)が、フラックス総量に対して10~30質量%の割合で含有され、前記アクリル樹脂(B)が、フラックス総量に対して10~30質量%の割合で含有される、請求項1に記載のはんだ付け用フラックス。
  3.  前記アクリル樹脂(A)は、アルキル基の炭素数が12~23のアルキル(メタ)アクリレートを少なくとも50質量%含有するモノマー混合物を重合して得られるアクリル樹脂である、請求項1または2に記載のはんだ付け用フラックス。
  4.  前記アクリル樹脂(B)は、アルキル基の炭素数が6~10のアルキル(メタ)アクリレートを少なくとも50質量%含有するモノマー混合物を重合して得られるアクリル樹脂である、請求項1~3のいずれかに記載のはんだ付け用フラックス。
  5.  前記アクリル樹脂(A)が、30000以下の重量平均分子量を有する、請求項1~4のいずれかに記載のはんだ付け用フラックス。
  6.  前記アクリル樹脂(B)が、30000以下の重量平均分子量を有する、請求項1~5のいずれかに記載のはんだ付け用フラックス。
  7.  請求項1~6のいずれかに記載のはんだ付け用フラックスと、はんだ合金粉末とを含有する、はんだペースト組成物。
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