(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子量が２５０以下のジカルボン酸と、分子量が１５０以上３００以下のモノカルボン酸と、分子量が３００以上６００以下のジカルボン酸とを有する活性剤と、高密度ポリエチレン及びポリプロピレンから構成される群から選ばれる少なくとも１種類の樹脂添加物とを、ベース樹脂としてアクリル酸及びロジンを含有するフラックス中に含有し、
前記ロジンは、前記フラックス１００質量部に対して１０質量部以上５０質量部以下であり、かつ
前記フラックスの全体を１００質量％としたときに前記樹脂添加物を４質量％以上１２質量％以下有するとともに、８０℃における粘度が４００Ｐａ・ｓ以上である
はんだペースト。
【請求項２】
前記はんだペースト用フラックス内の粒子状の前記高密度ポリエチレンが、以下のａ）〜ｄ）の条件、すなわち、
ａ）前記高密度ポリエチレンの粒径の最長径の平均粒径が、０．００１μｍ以上５０μｍ以下である
ｂ）光学顕微鏡により倍率２００倍で観察したときに、前記はんだペースト用フラックスの１．５ｍｍ×１．１ｍｍの無作為に選んだ視野中における粒径の最長径が６０μｍ以下である前記高密度ポリエチレンの個数が、前記高密度ポリエチレンの総数の９０％以上である
ｃ）光学顕微鏡により倍率１００倍で観察したときに、前記はんだペースト用フラックスの３．１ｍｍ×２．３ｍｍの無作為に選んだ視野中における粒径の最長径が１００μｍ以上である前記高密度ポリエチレンの個数が、前記高密度ポリエチレンの総数の１％以下である
ｄ）前記高密度ポリエチレンが多面形である
のうち、少なくとも１つを満たす
請求項１に記載のはんだペースト。
【請求項３】
前記高密度ポリエチレンの粘度分子量が、１５００以上４５００以下である
請求項１又は請求項２に記載のはんだペースト。
【請求項４】
前記高密度ポリエチレンの融点が、１１０℃以上１３０℃以下である
請求項１又は請求項２に記載のはんだペースト。
【請求項５】
前記高密度ポリエチレンの酸価が、１以下である
請求項１又は請求項２に記載のはんだペースト。
【請求項６】
前記高密度ポリエチレンのガラス転移温度が、−５０℃以下である
請求項１又は請求項２に記載のはんだペースト。
【請求項７】
前記はんだペースト用フラックス内の粒子状の前記ポリプロピレンが、以下のａ）〜ｄ）の条件、すなわち、
ａ）前記ポリプロピレンの粒径の最長径の平均粒径が、０．００１μｍ以上５０μｍ以下である
ｂ）光学顕微鏡により倍率２００倍で観察したときに、前記はんだペースト用フラックスの１．５ｍｍ×１．１ｍｍの無作為に選んだ視野中における粒径の最長径が６０μｍ以下である前記ポリプロピレンの個数が、前記ポリプロピレンの総数の９０％以上である
ｃ）光学顕微鏡により倍率１００倍で観察したときに、前記はんだペースト用フラックスの３．１ｍｍ×２．３ｍｍの無作為に選んだ視野中における粒径の最長径が１００μｍ以上である前記ポリプロピレンの個数が、前記ポリプロピレンの総数の１％以下である
ｄ）前記ポリプロピレンが多面形である
のうち、少なくとも１つを満たす
請求項１に記載のはんだペースト。
【請求項８】
前記ポリプロピレンの粘度分子量が、５０００以上２００００以下である
請求項１又は請求項７に記載のはんだペースト。
【請求項９】
前記ポリプロピレンの融点が、１３０℃以上１６０℃以下である
請求項１又は請求項７に記載のはんだペースト。
【請求項１０】
前記ポリプロピレンの酸価が、１以下である
請求項１又は請求項７に記載のはんだペースト。
【請求項１１】
前記ポリプロピレンのガラス転移温度が、０℃以下である
請求項１又は請求項７に記載のはんだペースト。
【請求項１２】
高級脂肪族モノカルボン酸、多塩基酸、及びジアミンを含む系を脱水反応させることによって得られるワックス状生成物をさらに含む
請求項１、請求項２、又は請求項７のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項１３】
前記ワックス状生成物の融点が、１００℃以上である
請求項１２に記載のはんだペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだペーストに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子回路部品等をはんだ接続するために、種々のはんだペーストが使用されている。特に、はんだペーストに含まれるフラックスは、はんだ表面及び回路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材料として用いられる。加えて、このフラックスは、はんだの表面張力を低下させ、且つはんだ付けを良好に行なうための重要な役割も果たす。
【０００３】
ところで、従来から、有機酸等を組み合わせてはんだペースト用フラックス（以下、単に、フラックスともいう。）に添加することにより、信頼性及びはんだ付け性の向上が図られている。しかしながら、近年、電子回路部品等の微細化に伴って着目され始めてきた耐加熱だれ性に対する市場の要求を十分に満足するフラックスは、未だ見出されていない。耐加熱だれ性が劣るフラックスは、チップ部品におけるはんだボールの多発を引き起こすことがある。従って、このはんだボールが脱落すると、部品の微細化によって狭ピッチ化した部品リード間にはんだボールが入り込むため、短絡不良を発生させる可能性が高まる。加えて、前述の市場の要求は、特に車載用電子部品に対して厳しいといえる。
【０００４】
上述の耐加熱だれ性、換言すれば、加熱による「だれ」の改善に対しては、これまで幾つかの提案がされてきた。例えば、具体的には、以下の各手段が挙げられる。
ａ）はんだ粉末、ロジン系樹脂、活性剤、及び溶剤を含有するソルダーペースト組成物にポリエチレングリコールポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールブロックポリマーを含有させる手段（特許文献１参照）
ｂ）ソルダーペーストのフラックス中にフッ素樹脂化合物やフッ素系界面活性剤等のフッ素化合物を０．０５〜１０重量％添加させる手段（特許文献２参照）
ｃ）球状の球形粉と様々な形状の不定形粉から成る粉末はんだとペースト状のフラックスとを混和したソルダーペーストにおいて、全粉末はんだに対してその不定形粉を１０〜５０重量％混和させる手段（特許文献３参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３６９９３号公報
【特許文献２】特開平６−７９８９号公報
【特許文献３】特開平７−８８６７５号公報
【特許文献４】特開平９−２５３８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の通り、微細化の進歩が著しい電子回路部品に十分に適用しうるフラックス及びはんだペーストを開発することは非常に難しい。例えば、上述の特許文献１及び２に記載された手段（ａ），（ｂ）を採用しても、揮発性が低い極性物質の添加は、はんだ溶融後にも残留することから、十分な信頼性が得られない。また、上述の特許文献３に記載された手段（ｃ）を採用しても、不定形粉末が添加されるため、はんだペーストの流動性が低下するだけでなく、微細部の印刷転写性が低下してしまう。
【０００７】
加えて、これまで使用されてきたはんだペースト組成物中のフラックスには、活性剤として有機酸、特に活性力の点から比較的分子量の小さい（例えば分子量２５０以下の）二塩基酸が用いられていた（特許文献４参照）。しかし、最近使用されている鉛フリーはんだペーストでは、従来の錫鉛合金を用いたはんだペーストと比べて強い活性力が必要とされるため、上記の二塩基酸を多量に使用しなければならない。そうすると、はんだ付けの際、この二塩基酸と金属酸化物とが反応することによって生成される有機酸金属塩が、フラックス残渣中に溶解しきれなくなるため、その有機酸金属塩が基板上に点状に析出してしまう。この析出物は、水分によって容易に有機酸が解離するため、腐食や絶縁劣化の原因となる。
【０００８】
そこで、はんだペースト組成物中のフラックスに含まれる二塩基酸の含有量を抑えるか、又はその二塩基酸を一塩基酸に置き換えて使用することによって対処する方法が考えられる。しかしながら、そのような方法を行った場合、たとえ金属塩が析出される点は改善されても、活性力が低下するようになる。その結果、この活性力の低下に伴ってはんだ付け不良が多発することとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の技術課題を解決することにより、近年、微細化の進歩が著しい電子回路部品にも十分に適用しうるはんだペーストの具現化及びその実用化に大きく貢献するものである。発明者らは、高い信頼性と良好なはんだ付け性を両立させるはんだペーストを得るため、特にはんだペースト用フラックス及びはんだペーストに含まれる活性剤及びベース樹脂の機能性向上に着目して鋭意研究を行った。その結果、一定の分子量の範囲内に収めた複数種類の二塩基酸及び１種類の一塩基酸からなる活性剤と、特定の樹脂添加物とを含むはんだペーストを採用することが、高い信頼性と優れたはんだ付け性を両立し、さらに耐加熱だれ性の向上につながることを見出した。また、発明者らは、そのはんだペーストは、製造コストを上げることなく、環境に対する負荷にも配慮されたものであることを確認した。本発明は、そのような視点と経緯により創出された。
【００１０】
本発明の１つのはんだペーストは、分子量が２５０以下の二塩基酸と、分子量が１５０以上３００以下の一塩基酸と、分子量が３００以上６００以下の二塩基酸とを有する活性剤と、高密度ポリエチレン及びポリプロピレンから構成される群から選ばれる少なくとも１種類の樹脂添加物とをフラックス中に含有し、前述のフラックスの全体を１００質量％としたときにその樹脂添加物を４質量％以上１２質量％以下有する。加えて、前述のはんだペーストの８０℃における粘度が、４００Ｐａ・Ｓ以上である。
【００１１】
このはんだペーストによれば、上述の活性剤を有することにより、高い信頼性と優れたはんだ付け性を両立し得る。また、高密度ポリエチレン及びポリプロピレンから構成される群から選ばれる少なくとも１種類を含むことにより、高温（８０℃）条件下におけるはんだペーストの高粘度化に寄与するため、耐加熱だれ性が向上し得る。換言すれば、加熱による「だれ」が抑制され得る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の１つのはんだペーストによれば、耐加熱だれ性が向上する。換言すれば、加熱による「だれ」が抑制され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の１つの実施形態におけるフラックスの光学顕微鏡写真である。
【図２】本発明の実施例１の高密度ポリエチレンの粒度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
つぎに、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
上述のとおり、本実施形態のはんだペースト用フラックスは、分子量が２５０以下の二塩基酸と、分子量が１５０以上で３００以下の一塩基酸と、分子量が３００以上６００以下の二塩基酸とを有する活性剤を有している。また、本実施形態のはんだペースト用フラックスは、高密度ポリエチレン及びポリプロピレンから構成される群から選ばれる少なくとも１種類の樹脂添加物をも含んでおり、前述の樹脂添加物の添加量は、前述のフラックスの全体を１００質量％としたときに４質量％以上１２質量％以下である。加えて、本実施形態のはんだペーストの８０℃における粘度が、４００Ｐａ・ｓ以上である。なお、本発明における高密度ポリエチレンとは、ＪＩＳ  Ｋ６９２２−１：１９９７に記載されるとおり、密度が９４２ｋｇ／ｍ３以上のものである。同様に、中密度ポリエチレンは、密度が９３０ｋｇ／ｍ３以上９４２ｋｇ／ｍ３未満であり、低密度ポリエチレンは、密度が９１０ｋｇ／ｍ３以上９３０ｋｇ／ｍ３未満である。
【００１６】
ここで、上述の活性剤は、耐加熱だれ性の向上、換言すれば、加熱による「だれ」の抑制に寄与し得る。また、上述のとおり、高密度ポリエチレンとポリプロピレンとのいずれか又はその両方は、例えば一般的なはんだペースト用フラックスの軟化が始まる８０℃下におけるフラックス及びはんだペーストの高粘度化に寄与する。従って、例えば、はんだを加熱溶融させることによって基板電極と電子部品とをはんだ付けする一般にリフローと呼ばれる工程において加熱による「だれ」が抑制され得る。そうすると、そのようなはんだペーストは、上述のはんだボールの発生を抑制することができるため、微細化の進歩が著しい電子回路部品にも適用し得る。
【００１７】
また、分子量が２５０以下の二塩基酸としては、分子量が９０以上の二塩基酸が好ましい。なお、分子量が２５０以下の二塩基酸の代表例は、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、アミノコハク酸、及びジフェン酸の群から選択され得る。また、分子量が１５０以上３００以下の一塩基酸の代表例は、デカン酸、ステアリン酸、オレイン酸、アニス酸、ベンゾイル安息香酸、ジクロロ安息香酸、ジブロモサリチル酸、ジフェニル酢酸、及びクミン酸の群から選択され得る。さらに、分子量が３００以上６００以下の二塩基酸の代表例は、型番ＳＬ−２０（岡村製油製）、ジエチレングリコールと無水コハク酸のエステル化反応物、不飽和脂肪酸の（メタ）アクリル酸付加物、及び不飽和脂肪酸の２量体の群から選択され得る。なお、その他の利用しうる活性剤の例としては、エチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジフェニルグアニジン、エチレンジアミン、アニリン等のハロゲン化水素塩酸、乳酸、又はクエン酸が適用され得る。
【００１８】
上述の、分子量が２５０以下の二塩基酸、分子量が１５０以上３００以下の一塩基酸、及び分子量が３００以上６００以下の二塩基酸の使用量は特に制限されない。但し、分子量が２５０以下の二塩基酸１００質量部に対し、分子量が１５０以上３００以下の一塩基酸を１００以上５００以下の質量部程度とすることが、はんだ付け性と信頼性の両立を図る観点から好ましい。前述の観点から言えば、分子量が２５０以下の二塩基酸１００質量部に対し、特に分子量が１５０以上３００以下の一塩基酸を１５０以上３５０以下の質量部程度とすることが更に好ましい。一方、分子量が２５０以下の二塩基酸１００質量部に対し、分子量が３００以上６００以下の二塩基酸を８０以上４００以下の質量部程度とすることが前述の観点から好ましい。前述の観点から言えば、分子量が２５０以下の二塩基酸１００質量部に対し、分子量が３００以上６００以下の二塩基酸を８０以上３００以下の質量部程度とすることが更に好ましい。
【００１９】
また、高密度ポリエチレンとポリプロピレンとのいずれか又はその両方の使用量は、フラックスの全体を１００質量％としたときに４質量％以上１２質量％以下の範囲であればよい。しかしながら、フラックス１００質量部に対して、高密度ポリエチレンとポリプロピレンとのいずれか又はその両方が５以上９以下の質量部程度となることが、加熱だれの防止及びはんだペーストの粘性の調整の容易性の観点から更に好ましい。
【００２０】
ここで、本実施形態で使用される高密度ポリエチレンについては、はんだペースト用フラックス中の粒子状の高密度ポリエチレンの粒径、粒径分布、又は形状が、以下のａ）〜ｄ）の条件のうち、少なくとも１つを満たすことが好ましい一態様である。
ａ）その高密度ポリエチレンの粒径の最長径の平均粒径が、０．００１μｍ以上５０μｍ以下である。
ｂ）光学顕微鏡により倍率２００倍で観察したときに、上述のはんだペースト用フラックスの１．５ｍｍ×１．１ｍｍの無作為に選んだ視野中における粒径の最長径が６０μｍ以下である高密度ポリエチレンの個数が、その高密度ポリエチレンの総数の９０％以上である
ｃ）光学顕微鏡により倍率１００倍で観察したときに、上述のはんだペースト用フラックスの３．１ｍｍ×２．３ｍｍの無作為に選んだ視野中における粒径の最長径が１００μｍ以上である高密度ポリエチレンの個数が、その高密度ポリエチレンの総数の１％以下である
ｄ）その高密度ポリエチレンが多面形である。
前述の条件を満足することにより、例えば、フラックス中の高密度ポリエチレンが微細化された電極等の上に配置される確度が高まるため、電子回路部品等の微細化への適用性がさらに高まる。なお、図１は、本実施形態のはんだペーストの一部を構成するフラックスの光学顕微鏡写真である。図１に示すように、フラックス中には、前述の範囲に含まれる複数の粒径を持つ高密度ポリエチレンが観察される。図１に示すフラックスの場合、粒ゲージ測定によれば５０μｍよりも大きな擦れは認められないため、高密度ポリエチレンの最長径は約５０μｍ以下である。また、多くの高密度ポリエチレンが多面形である。なお、上記の各条件ａ）〜ｄ）のうち２つ以上を同時に満たすことがより好ましく、全ての条件を同時に満たすことは、さらに好ましい。
【００２１】
ところで、高密度ポリエチレンの粘度分子量が、１５００以上４５００以下であることは好ましい一態様である。この粘度分子量の範囲を満足すれば、加熱時の「だれ」の抑制作用がさらに向上する。
【００２２】
また、高密度ポリエチレンの融点が、１１０℃以上１３０℃以下であることも、もう１つの好ましい一態様である。この融点の範囲を満足すれば、加熱時の「だれ」の抑制作用がさらに向上する。
【００２３】
また、高密度ポリエチレンの酸価が１以下であることも、もう１つの好ましい一態様である。この酸価の範囲を満足すれば、高密度ポリエチレンの添加による絶縁信頼性の低下を防止することができる。
【００２４】
加えて、高密度ポリエチレンのガラス転移温度が、−５０℃以下であることも、もう１つの好ましい一態様である。このガラス転移温度の範囲を満足すれば、特に車載電子部品用ペーストに求められる、フラックス残渣の耐亀裂性の劣化を抑えることができる。
【００２５】
次に、本実施形態で使用されるポリプロピレンについては、はんだペースト用フラックス中の粒子状のポリプロピレンの粒径、粒径分布、又は形状が、以下のａ）〜ｄ）の条件のうち、少なくとも１つを満たすことが好ましい一態様である。
ａ）そのポリプロピレンの粒径の最長径の平均粒径が、０．００１μｍ以上５０μｍ以下である。
ｂ）光学顕微鏡により倍率２００倍で観察したときに、上述のはんだペースト用フラックスの１．５ｍｍ×１．１ｍｍの無作為に選んだ視野中における粒径の最長径が６０μｍ以下であるポリプロピレンの個数が、そのポリプロピレンの総数の９０％以上である
ｃ）光学顕微鏡により倍率１００倍で観察したときに、上述のはんだペースト用フラックスの３．１ｍｍ×２．３ｍｍの無作為に選んだ視野中における粒径の最長径が１００μｍ以上であるポリプロピレンの個数が、そのポリプロピレンの総数の１％以下である
ｄ）そのポリプロピレンが多面形である。
前述の条件を満足することにより、例えば、フラックス中のポリプロピレンが微細化された電極等の上に配置される確度が高まるため、電子回路部品等の微細化への適用性がさらに高まる。なお、上記の各条件ａ）〜ｄ）のうち２つ以上を同時に満たすことがより好ましく、全ての条件を同時に満たすことは、さらに好ましい。
【００２６】
ここで、ポリプロピレンの粘度分子量が、５０００以上２００００以下であることは好ましい一態様である。この粘度分子量の範囲を満足すれば、加熱時の「だれ」の抑制作用がさらに向上する。
【００２７】
また、ポリプロピレンの融点が、１３０℃以上１６０℃以下であることも、もう１つの好ましい一態様である。この融点の範囲を満足すれば、加熱時の「だれ」の抑制作用がさらに向上する。
【００２８】
また、ポリプロピレンの酸価が１以下であることも、もう１つの好ましい一態様である。この酸価の範囲を満足すれば、ポリプロピレンの添加による絶縁信頼性の低下を防止することができる。
【００２９】
加えて、ポリプロピレンのガラス転移温度が、０℃以下であることも、もう１つの好ましい一態様である。このガラス転移温度の範囲を満足すれば、特に車載電子部品用ペーストに求められる、フラックス残渣の耐亀裂性の劣化を抑えることができる。
【００３０】
なお、上述のとおり、高密度ポリエチレン又はポリプロピレンの一方のみが含まれるはんだペーストだけではなく、その両方が含まれるはんだペースト用フラックスも好ましい一態様である。高密度ポリエチレンとポリプロピレンとの両方が含まれるはんだペーストが、上述の好適な各範囲を満足すれば、上述の各効果が奏され得る。
【００３１】
ところで、上述の各はんだペーストが、１００℃以上の融点を有する、高級脂肪族モノカルボン酸、多塩基酸、及びジアミンを脱水反応させることにより得られるワックス状生成物をさらに含むことは、他の好ましい一態様である。このワックス状生成物は、上述の高密度ポリエチレン又はポリプロピレンの作用を助けることができる。
【００３２】
このはんだペーストを採用することにより、分子量が２５０以下の二塩基酸の活性が高められる。従って、良好なはんだ付け性が確保されるようになる。また、併用される分子量が１５０以上３００以下の一塩基酸、及び分子量が３００以上６００以下の二塩基酸は、活性作用を助長するようになる。加えて、分子量が２５０以下の二塩基酸と併用される前述の一塩基酸及び二塩基酸は、低分子量の二塩基酸の金属塩をフラックスの残渣中に均一に分散させるとともに、ロジンやアクリル樹脂等の疎水性のベース樹脂によってその金属塩を包み込ませることが可能となる。ここで、低分子量の二塩基酸の金属塩は、はんだ付け時に生成される、フラックス残渣への溶解性が低い金属塩である。従って、残渣中の有機酸金属塩の水分による分解及びイオン化を大幅に抑制するだけでなく、残存有機酸のイオン化をも抑制することができる。その結果、電気的絶縁不良と腐食発生をさらに抑制し得るフラックスが得られる。加えて、そのようなフラックスを含むはんだペーストは、はんだ付け性が良好であるとともに、信頼性に富む。
【００３３】
加えて、本実施形態のはんだペーストのフラックスに含まれる樹脂は、残渣の耐亀裂性を向上させる観点から、柔軟性に優れたアクリル樹脂に代表される樹脂が適用され得る。しかしながら、従来から用いられてきたロジンと、その誘導体とのいずれか又はその両方が追加的に加えることはより好ましい一態様である。なお、ロジンとその誘導体とのいずれか又はその両方が使用される場合、ロジンとその誘導体とのいずれか又はその両方の使用量は特に制限されない。しかしながら、ロジンとその誘導体とのいずれか又はその両方が、フラックス１００質量部に対して１０質量部以上５０質量部以下となることが、はんだ付け性能および耐食性や、印刷作業性などの観点から好ましい。また、前述の観点から言えば、ロジンとその誘導体とのいずれか又はその両方が、フラックス１００質量部に対して１５質量部以上３０質量部以下となることがさらに好ましい。
【００３４】
また、上述のロジンの代表例は、通常のガムロジン、トール油ロジン、又はウッドロジンである。また、その誘導体の代表例は、熱処理した樹脂、重合ロジン、水素添加ロジン、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、アクリル酸付加ロジン、又はロジン変性アルキド樹脂などである。これらのロジン及びその誘導体は、金属に活性剤を均一に塗布するためのバインダーとして使用される。
【００３５】
さらに、上述のアクリル樹脂の代表例は、重合性不飽和基を有するモノマーをラジカル重合によって重合した熱可塑性アクリル樹脂である。ここで、重合性不飽和基を有するモノマーの代表例は、（メタ）アクリル酸、その各種エステル、クロトン酸、イタコン酸、（無水）マレイン酸及びそれらのエステル、（メタ）アクリロニトリル、（メタ）アクリルアミド、塩化ビニル、酢酸ビニルである。また、代表的なラジカル重合は、過酸化物等を触媒とした用いた塊状重合法、液状重合法、懸濁重合法、乳化重合法であるが、他の公知の重合法が適用され得る。なお、優れた耐亀裂、柔軟性を得るため、このアクリル樹脂の重量平均分子量を６０００以上１２０００以下で、かつ数平均分子量を４０００以上６０００以下とすることも、さらに好ましい一態様である。
【００３６】
また、本実施形態において使用される溶剤の好ましい一例は、容易に活性剤や樹脂等の成分を溶解することで溶液にすることができる極性溶剤である。代表的には、アルコール系が使用され、特に、ジエチレングリコールモノエーテル類は、揮発性及び活性剤の溶解性が優れている。なお、前述の溶剤が使用される場合、その溶剤の使用量は特に制限されない。しかしながら、フラックス１００質量部に対して、前述の溶剤が１５質量部以上４０質量部以下となることが印刷作業性やペーストの安定性の観点から好ましい。但し、複数の溶剤が併用される場合は、それらの溶剤の合計量が前述の範囲に入ることが好ましい。また、前述の観点から言えば、前述の溶剤が２０質量部以上３５質量部以下となることがさらに好ましい。
【００３７】
なお、本実施形態のはんだペーストが製造される際に、必要に応じて溶剤が用いられてもよい。溶剤の種類は特に限定されない。しかしながら、沸点１５０℃以上の溶剤が採用されることは、はんだペーストの製造中に蒸発しにくい点から好ましい。具体的には、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、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フェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルアセテート、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール−２−エチルヘキシルエーテル、α−テルピネオール、ベンジルアルコール、２−ヘキシルデカノール、安息香酸ブチル、アジピン酸ジエチル、フタル酸ジエチル、ドデカン、テトラデセン、ドデシルベンゼン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、１，５−ペンタンジオール、メチルカルビトール、ブチルカルビトールが挙げられる。好ましくは、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルアセテート等が、溶剤の例として挙げられる。
【００３８】
次に、本実施形態のはんだペーストに用いられるフラックスの製造方法を説明する。
【００３９】
まず、本実施形態のフラックスは、上述の各成分を公知の方法によって溶解ないし混合させることにより得られる。例えば、まず、上述の各成分が、一度に又は順次に、加熱されて溶解及び／又は混合した後、冷却される。その後、機械的な粉砕処理工程や衝撃変形破壊処理工程などによって物理的な衝撃力が与えられる。なお、この物理的な衝撃力は、前述の溶解工程の前に、高密度ポリエチレンとポリプロピレンのいずれか又はその両方に対して与えられてもよい。本実施形態のフラックスは、上述の方法を用いて各成分を混合することにより得られる。具体的には、混練装置、真空撹拌装置、ホモディスパー、スリーワンモーター、又はプラネタリーミキサー等の公知の装置が、上述の各成分を混合するための装置として適用され得る。ここで、上述の各成分の混合温度は、特に限定されない。但し、混合に用いられる溶剤の沸点よりも低い温度で加温することによって上述の各成分を溶解することは、好ましい一態様である。
【００４０】
次に、本実施形態のはんだペーストの製造方法を説明する。
【００４１】
まず、本実施形態のはんだペーストに用いられるはんだ粉末の組成は特に限定されない。具体的には、錫（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、アンチモン（Ｓｂ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、及びゲルマニウム（Ｇｅ）から構成される群より選択される１種または２種以上を含むはんだ粉末が、その一例として挙げられる。また、公知の錫／鉛合金、錫／銀合金、錫／銀／銅合金、錫／銀／ビスマス／インジウム、錫／銅合金、錫／銅／ニッケル、錫／亜鉛合金、錫／亜鉛／ビスマス合金、錫／亜鉛／アルミニウム合金、錫／亜鉛／ビスマス／アルミニウム合金、錫／亜鉛／ビスマス／インジウム合金、錫／ビスマス合金、及び錫／インジウム合金から構成される群より選択される１種または２種以上を含むはんだ粉末も、他の１つの例である。
【００４２】
また、はんだ粉末の形状は、真球状又は略真球状であることが好ましい。また、はんだ粉末の粒径は、通常のものであれば上述のフラックスと混合され得る。なお、例えば、真球のはんだ粉末が採用される場合、直径５μｍ以上６０μｍ以下のはんだ粉末が採用されるとことは、微小電子部品の実装の高精度化が図られる点で好ましい。また、はんだ粉末を構成する組成の組成比率も特に限定されない。例えば、Ｓｎ６３／Ｐｂ３７、Ｓｎ９６．５／Ａｇ３．５、Ｓｎ９６／Ａｇ３．５／Ｃｕ０．５、Ｓｎ９６．６／Ａｇ２．９／Ｃｕ０．５、Ｓｎ９６．５／Ａｇ３．０／Ｃｕ０．５、Ｓｎ４２／Ｂｉ５８、Ｓｎ９９．３／Ｃｕ０．７、Ｓｎ９１／Ｚｎ９、Ｓｎ８９／Ｚｎ８／Ｂｉ３等が、好適なはんだ粉末の一例として挙げられる。なお、前述の各数値は、各金属の重量比を示す。
【００４３】
本実施形態のはんだペーストは、上述のフラックスと上述のはんだ粉末とを公知の手段で混練配合することにより製造され得る。具体的には、真空撹拌装置、混練装置、又はプラネタリーミキサー等の公知の装置が、上述の各成分を混練配合するための装置として適用され得る。ここで、混練配合が行われる際の処理温度及び条件は特に限定されない。しかしながら、外部環境からの水分の吸収、はんだ金属粒子の酸化、温度上昇によるフラックスの熱的な劣化などの観点から、５℃以上５０℃以下で処理されることが好ましい。また、フラックスとはんだ粉末との重量比は特に限定されない。しかしながら、印刷作業性やペーストの安定性の観点から、フラックスが５以上２０以下の重量比に対して、はんだ粉末が８０以上９５以下の重量比であることが好ましい。
【００４４】
また、本実施形態のはんだペーストは、本実施形態の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、更に、酸化防止剤、つや消し剤、着色剤、消泡剤、分散安定剤、及びキレート剤などから構成される群から選択される１種又は複数種の材料が適宜配合され得る。
【００４５】
ところで、本出願におけるポリエチレン又はポリプロピレンの粘度分子量は、ウベローデ改良型粘度計を用いた粘度法によって測定した粘度分子量Ｍｖである。具体的な粘度分子量の測定は、次のとおりである。
【００４６】
まず、測定試料にデカリンが添加され、１４０℃にて３０分間、振とう溶解がなされる。この加熱溶解した試料溶液の１３５±０．２℃における流下秒数が粘度計にて測定されることにより、極限粘度（［η］）が得られる。その上で、ポリエチレン、ポリプロピレンのそれぞれについて、以下の数式に［η］を代入することにより、粘度分子量が計算される。
【００４７】
【数１】
0005486281.tif 000002
【００４８】
【数２】
0005486281.tif 000003
【００４９】
以下に、上述の実施形態を、実施例に基づいてさらに具体的に説明する。
【００５０】
［実施例１，２，及び比較例１］
本実施例１、２、及び比較例１では、高密度ポリエチレンを含有するはんだペーストが、上述の実施形態で開示された製造方法によって製造される。表１に、本実施例１、２、及び比較例１のはんだペーストの組成及びそれらの組成比を示す。また、ここで、本実施例１、２、及び比較例１のはんだペーストで用いられた高密度ポリエチレンの最長径の平均粒径は約３５μｍであり、それらの粘度分子量が約２０００であり、それらの融点が１２０℃であり、それらの酸価が０であり、それらのガラス転移温度が−１２０℃であり、密度が９７０ｋｇ／ｍ３である。なお、図２は、本実施例１、２、及び比較例１に使用の高密度ポリエチレンの粒度分布を示すグラフである。
【００５１】
また、実施例１乃至実施例６、及び比較例１乃至比較例３のはんだペーストが含有するアクリル樹脂Ａの物性については、その重量平均分子量が約９０００であり、その数平均分子量が５０００であり、その酸価が０であり、そのガラス転移温度が−６０℃である。また、実施例１乃至実施例６、及び比較例１乃至比較例３のはんだペーストが含有する重合ロジンＡについては、その軟化点が１４０℃であり、その酸価は１４５である。また、実施例１及び比較例１のはんだ粉末については、錫が９６．５質量％に対して、銀が３．０質量％であり、銅が０．５質量％である。加えて、本実施例１のはんだ粉末の粒度分布は、２５μｍ以上３８μｍ以下である。なお、実施例２乃至実施例６、比較例１乃至比較例３に使用されるはんだ粉末については本実施例１と同様であるため、はんだ粉末についての説明は省略され得る。
【００５２】
［実施例３、４］
本実施例３及び４のはんだペーストも、実施例１と同様に製造される。表１は、本実施例３及び４のはんだペーストの組成及びその組成比も示す。なお、本実施例３のはんだペーストに用いられた高密度ポリエチレンの最長径の平均粒径は約５μｍであり、本実施例４のはんだペーストに用いられた高密度ポリエチレンの最長径の平均粒径は約４５μｍである。また、高密度ポリエチレンの物性値は、その最長径の平均粒径以外は全て実施例１のものと同じである。従って、重複する説明は省略される。
【００５３】
［実施例５］
本実施例５のはんだペーストも、実施例１と同様に製造される。表１は、本実施例５のはんだペーストの組成及びその組成比も示す。なお、本実施例５のはんだペーストで用いられた高密度ポリエチレンの粘度分子量は約４０００であり、その融点が１３０℃であり、そのガラス転移温度が−１００℃であり、密度が９８０ｋｇ／ｍ３である。なお、高密度ポリエチレンの物性値は、粘度分子量、融点、ガラス転移温度、及び密度以外は全て実施例１のものと同じである。従って、重複する説明は省略される。
【００５４】
［実施例６］
本実施例６のはんだペーストも、実施例１と同様に製造される。表１は、本実施例６のはんだペーストの組成及びその組成比も示す。なお、本実施例６のはんだペーストは、実施例５の組成に加え、ワックス状生成物（商品名：ライトアマイドＷＨ−２５５、共栄社化学製）を０．１質量％含有する。また、高密度ポリエチレンの物性値は、全て実施例５のものと同じである。従って、重複する説明は省略される。
【００５５】
［比較例２、３］
本比較例２及び３のはんだペーストも、実施例１と同様に製造される。表１は、本比較例２及び３のはんだペーストの組成及びその組成比も示す。なお、本比較例２のはんだペーストに用いられた低密度ポリエチレンの最長径の平均粒径は約４０μｍであり、その粘度分子量が約２５００であり、その融点が１０５℃であり、その酸価が０であり、そのガラス転移温度が−１１０℃である。また、本比較例３のはんだペーストに用いられた低密度ポリエチレンの最長径の平均粒径は約３８μｍであり、その粘度分子量が約４５００であり、その融点が１０５℃であり、その酸価が０であり、そのガラス転移温度が−１００℃である。また、比較例２の低密度ポリエチレンＡ、及び比較例３の低密度ポリエチレンＢの密度は、いずれも９２０ｋｇ／ｍ３である。
【００５６】
【表１】
0005486281.tif 000004
【００５７】
［実施例７，８及び比較例４乃至６］
本実施例７及び８では、ポリプロピレンＡを含有するはんだペーストが、上述の実施形態で開示された製造方法によって製造される。表２は、本実施例７及び８のはんだペーストの組成及びそれらの組成比を示す。また、比較例として、比較例４乃至比較例６の組成及びそれらの組成比が表２に示されている。比較例４乃至比較例６のはんだペーストも、上述の実施形態で開示された製造方法によって製造される。ここで、本実施例７及び８のはんだペーストで用いられたポリプロピレンＡの最長径の平均粒径は約３０μｍであり、それらの粘度分子量が約１００００であり、それらの融点が１４５℃であり、それらの酸価が０であり、それらのガラス転移温度が約−２０℃である。また、比較例４のはんだペーストには、ポリプロピレンＡ，Ｂの代わりに硬化ひまし油が混合されている。加えて、比較例５のはんだペーストには、ポリプロピレンＡ，Ｂの代わりに、その最長径の平均粒径が約３３μｍであり、その粘度分子量が約２７００であり、その融点が１１０℃であり、酸価が３０であり、そのガラス転移温度が約−８０℃であり、密度が９３０ｋｇ／ｍ３である中密度ポリエチレンＡが混合されている。さらに、比較例６のはんだペーストには、ポリプロピレンＡ，Ｂが含有されておらず、ヘキサメチレンビス１２ヒドロキシステアリン酸アミドが０．９質量％含有されている。
【００５８】
また、本実施例７乃至実施例１３及び比較例４乃至比較例６のはんだペーストが含有するアクリル樹脂Ｂの物性については、その重量平均分子量が約９０００であり、その数平均分子量が５０００であり、その酸価が３であり、そのガラス転移温度が−５５℃である。また、実施例７乃至実施例１３のはんだペーストが含有する水添ロジンについては、その軟化点が８１℃であり、その酸価は１６５である。また、本実施例７のはんだ粉末は、実施例１のはんだ粉末と同じである。なお、実施例８乃至実施例１３及び比較例４乃至比較例６についても本実施例１１と同様であるので、はんだ粉末についての説明は省略される。
【００５９】
［実施例９、１０］
本実施例９及び１０のはんだペーストも、実施例７と同様に製造される。表２は、本実施例９及び１０のはんだペーストの組成及びその組成比も示す。なお、本実施例９のはんだペーストで用いられたポリプロピレンＡの最長径の平均粒径は約８μｍであり、本実施例１０のはんだペーストで用いられたポリプロピレンＡの最長径の平均粒径は約４２μｍである。また、ポリプロピレンの物性値は、その最長径の平均粒径以外は全て実施例７のものと同じである。従って、重複する説明は省略される。
【００６０】
［実施例１１］
本実施例１１のはんだペーストも、実施例７と同様に製造される。表２は、本実施例１１のはんだペーストの組成及びその組成比も示す。なお、本実施例１１のはんだペーストで用いられたポリプロピレンＢの最長径の平均粒径は約２０μｍであり、その粘度分子量が約１９０００であり、その融点が１４７℃であり、その酸価が０であり、そのガラス転移温度が−２５℃である。
【００６１】
［実施例１２］
本実施例１２のはんだペーストも、実施例７と同様に製造される。表２は、本実施例１２のはんだペーストの組成及びその組成比も示す。なお、本実施例１２のはんだペーストは、実施例１１の組成に加え、ワックス状生成物（商品名：ライトアマイドＷＨ−２５５、共栄社化学製）を０．１質量％含有する。また、ポリプロピレンＢの物性値は、全て実施例１１のものと同じである。従って、重複する説明は省略され得る。
【００６２】
［実施例１３］
本実施例１３のはんだペーストも、実施例７と同様に製造される。表２は、本実施例１３のはんだペーストの組成及びその組成比も示す。なお、本実施例１３のはんだペーストは、実施例１で使用している高密度ポリエチレンＡと、実施例７で使用しているポリプロピレンＡとを、０．４質量％ずつ含有している。
【００６３】
【表２】
0005486281.tif 000005
【００６４】
上述の実施例１乃至実施例１３のはんだペースト及び比較例１乃至比較例６のはんだペーストを分析した結果、表３に示すように、実施例１乃至実施例１３のはんだペーストは、いずれも耐加熱だれ性の向上に寄与することが確認された。また、実施例１乃至実施例１３のはんだペーストは、いずれも８０℃における粘度が４００Ｐａ・ｓ以上であった。加熱時のはんだペーストが高粘度であるため、連続印刷を４時間行った後のはんだペーストを用いた加熱だれ試験においても良好な結果が得られた。さらに、上述の実施例１乃至実施例１３のはんだペーストは絶縁抵抗値も高い値を維持していた。なお、表３における、「加熱だれ」の単位は、ｍｍであり、「絶縁抵抗」値の単位は、Ωである。
【００６５】
【表３】
0005486281.tif 000006
【００６６】
一方、比較例１、比較例４、及び比較例６の８０℃におけるはんだペーストの粘度は４００Ｐａ・ｓ以下であり、加熱だれも上述の各実施例と比較して劣っていることが確認された。また、比較例２、比較例３、及び比較例５の８０℃におけるはんだペーストの粘度は４００Ｐａ・ｓ以上であったが、それらの絶縁性は上述の各実施例の絶縁性と比較して劣ることが確認された。
【００６７】
なお、本出願におけるはんだペースト粘度の測定は、粘弾性測定装置を用いて測定され
た。具体的には、以下のとおりである。
（１）試料となるはんだペーストを測定装置の試料台と測定ジグの直径２５ｍｍのステンレス平行平板との間に挟み込む
（２）試料台と平行平板との間隙を１．０ｍｍとする
（３）周波数５Ｈｚ、振り角０．１％の条件でひずみを加え、８０℃での粘度を測定する
【００６８】
上述の実施形態及び各実施例は、本発明を何ら限定するものではない。上述の実施形態及び各実施例の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明のはんだペーストは、電子回路部品等の種々の用途のはんだ接続に極めて有用である。
【図２】
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【図１】
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