(57)【要約】  印刷時保形性が向上し、加熱ダレを抑制することができ、導体間の電気的信頼性の高いはんだ付け用フラックスを提供する。エポキシ樹脂と、有機カルボン酸と、耐熱保形剤としての線状構造プラスチックとを含んでなるはんだ付け用フラックスであって、前記エポキシ樹脂と前記有機カルボン酸が前記エポキシ樹脂のエポキシ基１．０当量に対して前記有機カルボン酸のカルボキシル基０．８〜２．０当量であるように配合され、前記エポキシ樹脂、前記有機カルボン酸、及び前記線状構造プラスチックが合計でフラックス全量に対して７０質量％以上含有されている、はんだ付け用フラックス。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂と、有機カルボン酸と、耐熱保形剤としての線状構造プラスチックとを含んでなるはんだ付け用フラックスであって、
前記エポキシ樹脂と前記有機カルボン酸が前記エポキシ樹脂のエポキシ基１．０当量に対して前記有機カルボン酸のカルボキシル基０．８〜２．０当量であるように配合され、
前記エポキシ樹脂、前記有機カルボン酸、及び前記線状構造プラスチックが合計でフラックス全量に対して７０質量％以上含有されている、はんだ付け用フラックス。
【請求項２】
前記線状構造プラスチックが、環状アミドモノマーに由来するポリアミド、ポリプロピレンから選択される一以上である、請求項１に記載のはんだ付け用フラックス。
【請求項３】
前記線状構造プラスチックが、フラックス全量に対して、０．５〜３０質量％であるように配合されている、請求項１に記載のはんだ付け用フラックス。
【請求項４】
フラックス全量に対して３０質量％以下のアルコールをさらに含んでなる請求項１に記載のはんだ付け用フラックス。
【請求項５】
前記エポキシ樹脂が、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のはんだ付け用フラックス。
【請求項６】
前記ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が、エポキシ当量１６０ｇ／ｅｐ〜２５０ｇ／ｅｐのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂である、請求項１に記載のはんだ付け用フラックス。
【請求項７】
アミン、ハロゲン化アミン塩、ハロゲン化有機酸塩、ハロゲン化合物、有機酸、酸無水物および、これらの混合物からなる群から選択される、酸化物を除去する活性剤をさらに含む、請求項１に記載のはんだ付け用フラックス。
【請求項８】
請求項１に記載されたはんだ付け用フラックスと、融点が１９０℃〜２４０℃の鉛フリーはんだとを含んでなるはんだ組成物。
【請求項９】
前記鉛フリーはんだが、融点１９０〜２４０℃のＳｎ含有鉛フリーはんだである、請求項８に記載のはんだ組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品のはんだ付けに適したはんだ付け用フラックス、及びこれを含んでなるはんだ組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
はんだ付け用フラックスの多くはロジンやロジン変性樹脂に有機酸、ハロゲン化塩、ハロゲン化合物からなる活性剤を添加したものである。しかし、これらははんだ付け作業終了後残渣としてプリント回路板上に残り、この残渣が基材の腐食、マイグレーション等の原因になることが多かった。また、残渣の残ったプリント回路板を樹脂（シリコーンゲル、エポキシ樹脂など）で封止する場合、はんだ付け作業後のフラックス残渣が原因で封止樹脂の硬化阻害を起こし、基板との密着性、絶縁性にも影響を及ぼすことがある。そこで、残渣を除去するため、はんだ付け作業後は代替フロンや有機溶剤での洗浄を行っている。しかしフロンやＶＯＣなどの環境問題により洗浄剤が規制されているのが現状である。【０００３】
フラックスの残渣を洗浄無しでも、腐食、マイグレーションを起こさず、封止樹脂の硬化阻害を起こさないフラックスの一つとして、エポキシ樹脂を用いたフラックスが知られている（特許文献１）。エポキシ系フラックスは、一般的に、主成分としてのエポキシ樹脂と、硬化剤または活性剤である有機酸やアミンと、アルコール系溶剤とから構成される。エポキシ系フラックスを使用したクリームはんだを用いてプリント基板に部品実装した場合、リフローはんだ付け時にカルボン酸による導体表面の酸化膜除去と同時にエポキシ樹脂とカルボン酸が硬化反応を起こし、はんだが溶融しはんだ付け終了時に硬化反応が終了するように設計されている。はんだ付け後、エポキシ樹脂硬化物がフラックス残渣として残る。このエポキシ樹脂は一般的に使用されるロジン系フラックス残渣と比べ、部品はんだ付け後、無洗浄で樹脂封止してもプリント回路板と封止樹脂の接着性を妨げることなく、絶縁性も優れている。【０００４】
さらに、融点１９０〜２４０℃の鉛フリーはんだを用いてはんだ付けを行った場合でも、フラックスの活性力が維持され、はんだ濡れ性が良く、フラックス残渣無洗浄であっても封止樹脂の硬化阻害を起こさないフラックスが知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００―２１６３００号公報
【特許文献２】特開２００２−２３９７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の鉛フリーはんだ用のエポキシ系フラックスであっても、プリント回路板導体間のはんだボール、チップ部品下部のキャピラリーボールなどの発生をより抑制し、導体間の電気的信頼性をよりいっそう高めることが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者はこのような課題に対して、はんだボール、キャピラリーボール発生の原因と考えられるクリームはんだの印刷時の保形性、プリヒート時の加熱ダレを、エポキシ系フラックスにおいても、耐熱保形剤としての線状構造プラスチックを配合することにより、解決することが出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。【０００８】
すなわち、本発明は、一実施の形態によれば、はんだ付け用フラックスであって、エポキシ樹脂と、有機カルボン酸と、耐熱保形剤としての線状構造プラスチックとを含んでなり、前記エポキシ樹脂と前記有機カルボン酸が前記エポキシ樹脂のエポキシ基１．０当量に対して前記有機カルボン酸のカルボキシル基０．８〜２．０当量であるように配合され、前記エポキシ樹脂、前記有機カルボン酸、及び前記線状構造プラスチックが合計でフラックス全量に対して７０質量％以上含有されている。【０００９】
前記線状構造プラスチックが、環状アミドモノマーに由来するポリアミド、ポリプロピレンから選択される一以上であることが好ましい。あるいは、前記線状構造プラスチックが、数平均分子量Ｍｎが１０００〜３０００であり、多分散度Ｍｗ／Ｍｎが１．１０〜１．３０である、環状アミドモノマーに由来するポリアミドであることが好ましい。また、前記線状構造プラスチックが、数平均分子量Ｍｎが５０００〜９０００であるポリプロピレンであることが好ましい。【００１０】
前記線状構造プラスチックが、フラックス全量に対して、０．５〜３０質量％であるように配合されていることが好ましい。【００１１】
フラックス全量に対して、３０．０質量％以下のアルコールをさらに含んでなることが好ましい。【００１２】
前記エポキシ樹脂が、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、およびこれらの混合物からなる群から選択されることが好ましい。【００１３】
前記ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が、エポキシ当量１６０ｇ／ｅｐ〜２５０ｇ／ｅｐのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であることが好ましい。【００１４】
アミン、ハロゲン化アミン塩、ハロゲン化有機酸塩、ハロゲン化合物、有機酸、酸無水物および、これらの混合物からなる群から選択される、酸化物を除去する活性剤をさらに含むことが好ましい。【００１５】
本発明は、また別の実施形態によれば、はんだ組成物であって、前述のいずれかのはんだ付け用フラックスと、融点が１９０℃〜２４０℃の鉛フリーはんだとを含んでなる。【００１６】
はんだ組成物において、前記鉛フリーはんだが、融点１９０〜２４０℃のＳｎ含有鉛フリーはんだであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるはんだ付け用フラックスを用いてはんだ付けすることにより、印刷ダレ、加熱ダレに伴うはんだボール、キャピラリーボールの発生を抑止し、導体間の電気的信頼性を確保することができる。また、はんだ付け後、無洗浄で樹脂封止した場合でも密着性に優れた皮膜を形成することができるという利点もある。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は第１実施形態によれば、はんだ付け用フラックスに関する。本実施形態によるはんだ付け用フラックスは、エポキシ樹脂と、有機カルボン酸と、耐熱保形剤としての線状構造プラスチックとを含んでなる。
【００１９】
本実施形態のフラックスにおいて、主剤として含有されるエポキシ樹脂は、室温において液状であって、フラックスの調製において有機カルボン酸の溶媒として働き、また、上記の通り、有機カルボン酸と重合してフラックス硬化物を付与する成分であり、さらにエポキシ樹脂硬化物は絶縁性に優れる。エポキシ樹脂および有機カルボン酸はこのフラックス硬化反応により消費されるため、フラックス残渣として残る量が少なくなり、フラックス無洗浄で使用できる。さらに、フラックス残渣として残ったエポキシ樹脂は封止樹脂（シリコーンゲルやエポキシ樹脂等）と強固に結合し、硬化したエポキシ樹脂がはんだ付け箇所を覆ってその接合部を補強する。
【００２０】
上記本実施形態のフラックスに含有されるエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂から選択される１種、あるいはこれらの混合物が好ましい。より好ましくは、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、脂環式ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂から選択される。上記ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、エポキシ当量が約１６０〜２５０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であることが好ましい。
【００２１】
本実施形態のフラックスに含有される有機カルボン酸は、金属酸化物の除去等としての活性剤として働くほか、上記エポキシ樹脂と硬化反応にも用いられる。本実施形態によるフラックスには、有機カルボン酸以外の活性剤（アミン、ハロゲン系活性剤、酸無水物など）を必須の構成として用いる必要はなく、有機カルボン酸以外の活性剤を使用しなくても、はんだ濡れ性に優れる。しかし、後述するように、本実施形態におけるフラックスは、有機カルボン酸以外の活性剤の使用を妨げるものではない。また、該有機カルボン酸は上記エポキシ樹脂と十分に重合反応してフラックス硬化物を形成し、リフロー後のフラックス硬化物の絶縁性は良好である。また、該有機カルボン酸は、上記エポキシ樹脂との硬化反応、あるいは封止樹脂との反応で消費されるため、フラックス無洗浄で使用可能となる。
【００２２】
本発明フラックスに含有される上記有機カルボン酸は、２官能以上の有機カルボン酸を用いることができ、例えば、飽和脂肪族系ジカルボン酸、不飽和脂肪族系ジカルボン酸、環状脂肪族系ジカルボン酸、芳香族系ジカルボン酸、アミノ基含有カルボン酸、水酸基含有カルボン酸、複素環系ジカルボン酸、またはこれらの混合物などが使用できる。さらに具体的には、飽和脂肪族系ジカルボン酸であるコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、不飽和脂肪族系ジカルボン酸であるイタコン酸、メサコン酸、環状脂肪族系カルボン酸であるシクロブタンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、側鎖のある飽和脂肪族系ジカルボン酸であるジメチルグルタル酸、メチルアジピン酸、アミノ基含有カルボン酸であるグルタミン酸、エチレンジアミン四酢酸、水酸基含有カルボン酸であるクエン酸、リンゴ酸、酒石酸、複素環系ジカルボン酸であるピラジンジカルボン酸を用いることができ、その他、フェニレン二酢酸、カテコール二酢酸、ハイドロキノン二酢酸、チオプロピオン酸、チオジブチル酸、ジチオグリコール酸、またはこれらの混合物などが使用できる。はんだ濡れ性、保存安定性、フラックス硬化物の絶縁性の向上、さらに塗工性や印刷性等のフラックスの諸特性を良くする観点から、有機カルボン酸は、シクロヘキセンジカルボン酸、ジメチルグルタル酸、グルタミン酸、フタル酸、イタコン酸、およびこれらの混合物からなる群から選択することが好ましい。
【００２３】
本実施形態におけるフラックスにおいて、エポキシ樹脂と有機カルボン酸がエポキシ樹脂のエポキシ基１．０当量に対して有機カルボン酸のカルボキシル基０．８〜２．０当量であるように配合され、エポキシ樹脂、有機カルボン酸、及び線状構造プラスチックが合計でフラックス全量に対して７０質量％以上含有する。
【００２４】
エポキシ樹脂と有機カルボン酸とは温度上昇に伴い重合反応してフラックス硬化をもたらすが、本発明フラックスを用いれば、エポキシ樹脂と有機カルボン酸との重合によるフラックス硬化反応の発熱ピーク頂点温度は１８０〜２５０℃、好ましくは１８０〜２３０℃である。あるいはエポキシ樹脂と有機カルボン酸との重合によるフラックス硬化反応の反応開始温度は１８０〜２３０℃である。このため、高融点（約１９０〜２４０℃）の鉛フリーはんだに用いても、該はんだが溶融する前に活性剤である上記有機カルボン酸の多くがエポキシ樹脂との重合反応によるフラックス硬化反応に消費されるのを防止できる。そして、これによりカルボン酸の活性力が維持され、良好なはんだ濡れ性が得られ、結果として良好なはんだ付けが達成される。本発明フラックスとして、保存安定性の観点等から、１３０℃以上で重合反応が開始するものが好ましい。しかし、エポキシ樹脂と有機カルボン酸との重合反応の発熱ピーク頂点温度が１８０〜２５０℃であればエポキシ樹脂と有機カルボン酸との重合によるフラックス硬化反応の反応開始温度が１８０℃未満であっても用いることができる。また、後述の通り、本実施形態のフラックス中に含有されるエポキシ樹脂および／または有機カルボン酸は複数のエポキシ樹脂の混合物および／または複数の有機カルボン酸の混合物として用いてもよいが、このように混合物として用いる場合には、該混合物中の各々のエポキシ樹脂および有機カルボン酸が上記の重合によるフラックス硬化反応発熱ピーク頂点温度または反応開始温度を有していればよく、あるいは上記の重合によるフラックス硬化反応発熱ピーク頂点温度または反応開始温度を有するエポキシ樹脂および／または有機カルボン酸を混合物の主要な成分として用いてもよい。なお、上記の重合によるフラックス硬化反応の反応開始温度や発熱ピーク頂点温度は、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）等により測定することができる。
【００２５】
本実施形態におけるはんだ付け用フラックスにおいて、エポキシ樹脂と有機カルボン酸の配合をエポキシ樹脂のエポキシ基１．０当量に対して有機カルボン酸のカルボキシル基０．８〜２．０当量になるように配合したのは、有機カルボン酸のカルボキシル基が０．８当量より少ない場合には、カルボン酸の活性力が低くなり、はんだ濡れ性が悪くなるからであり、有機カルボン酸のカルボキシル基が２．０当量より多い場合には、過剰の固体カルボン酸がフラックスの流動性などを悪くし、それによりはんだ濡れ性などが悪くなるからである。はんだ濡れ性、保存安定性、フラックス硬化物の絶縁性の向上等の観点から、エポキシ樹脂と有機カルボン酸は、好ましくは、エポキシ樹脂のエポキシ基１．０当量に対して有機カルボン酸のカルボキシル基０．８〜１．１当量であるように配合し、より好ましくは、エポキシ樹脂のエポキシ基１．０当量に対して有機カルボン酸のカルボキシル基１．０当量であるように配合する。
フラックス全量に対して、エポキシ樹脂、有機カルボン酸、及び線状構造プラスチックが合計で７０質量％以上含有されているのは、合計で７０質量％より少ない場合には、カルボン酸の活性力が低下し、はんだ濡れ性が悪くなるからである。好ましくは、エポキシ樹脂、有機カルボン酸、及び線状構造プラスチックが合計でフラックス全量に対して８０質量％以上含有され、より好ましくは８０〜９０質量％含有される。
【００２６】
次に、耐熱保形剤としての線状構造プラスチックは、はんだ合金の溶融時の高温下においてフラックスに耐熱性及び、保形性を付与するための添加剤である。線状構造プラスチックとしては、環状アミド由来のポリマーであって、ポリアミド、具体的には、ε−カプロラクタム、γ−ラクタム、δ−ラクタムといったラクタム系化合物をモノマーとするポリアミドを使用することができ、これらの混合物も同様に使用することができる。特には、数平均分子量Ｍｎが１０００〜３０００であり、多分散度Ｍｗ／Ｍｎが１．１０〜１．３０である、上記環状アミド由来のポリアミドを好ましく用いることができる。数平均分子量Ｍｎが１０００〜１５００であり、多分散度Ｍｗ／Ｍｎが１．１０〜１．２０であることがより好ましい。しかし、ポリアミドの数平均分子量及び多分散度は、この範囲に限定されるものではない。線状構造プラスチックとしては、ほかには、ポリプロピレンを使用することができる。特には、数平均分子量Ｍｎが５０００以上、例えば、５０００〜９０００のポリプロピレンを用いることができ、あるいは、数平均分子量Ｍｎが７０００〜８０００のポリプロピレンを用いることができる。上記ポリアミドとポリプロピレンの混合物を耐熱保形剤としての線状構造プラスチックとして用いることもできる。すなわち、線状構造プラスチックは、一種類のみを用いてもよく、二種類以上を組み合わせて用いることもできる。
【００２７】
線状構造プラスチックの含有量は、フラックス全量に対して、０．５〜３０質量％であることが好ましく、２．０〜２０質量％であることがさらに好ましい。線状構造プラスチックの含有量がフラックス全量に対して３０質量％より多い場合には、クリームはんだの粘度が上昇し、印刷が困難になる場合がある。
【００２８】
本発明のはんだ付け用フラックスは、任意の成分として、アルコールをさらに、含むことができる。アルコールを含む場合には、アルコールの含有量は、フラックス全量に対して３０質量％以下であることが好ましい。アルコール含量がフラックス全量に対して３０質量％より多い場合には、封止樹脂、特にシリコーンゲルの硬化阻害を引き起こす場合がある。特にフラックス硬化物の絶縁性の向上等の観点から、フラックス全量に対して２０質量％以下のアルコールが含有されていることが好ましく、より好ましくは、フラックス全量に対して１０〜２０質量％のアルコールが含有される。
【００２９】
本実施形態によるはんだ付け用フラックスに含有される上記アルコール成分は、溶剤として用いられ、有機カルボン酸を溶解し、フラックスの粘度を低下させる成分である。さらに、上記エポキシ樹脂は該アルコールとも反応し、したがって該アルコールは残渣として残らない。ただし、本実施形態によるフラックス中に該アルコールが含まれない場合も鉛フリーはんだ対応可能なフラックスとして使用することができる。
【００３０】
本実施形態によるはんだ付け用フラックスに含有されるアルコールには、モノアルコール、多価アルコール、およびこれらの混合物を用いることができる。モノアルコールには、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、アミルアルコール、イソアミルアルコール、オクタノール、アリルアルコール、シクロヘキサノール、およびこれらの混合物が挙げられる。多価アルコールには、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、オクテングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロパンジオール、およびこれらの混合物が挙げられる。好ましくは多価アルコールであり、より好ましくは多価アルコールとモノアルコールとの混合物である。多価アルコールおよびモノアルコールの混合物では、リフロー後のフラックス硬化物の絶縁性が良くなる。モノアルコールと多価アルコールとの混合物は、好ましくは、アミルアルコール、オクタノール、およびこれらの混合物から選択されるモノアルコールと、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロパンジオール、およびこれらの混合物から選択される多価アルコールとの混合物である。
【００３１】
フラックスには、場合により、アミン、ハロゲン化アミン塩、ハロゲン化有機酸塩、ハロゲン化合物、有機酸、酸無水物および、これらの混合物からなる群から選択される、酸化物を除去する活性剤をさらに添加することができる。なお、上述のように、本実施形態におけるフラックスにおいては、有機カルボン酸が活性剤として機能しうるため、上記有機カルボン酸以外の活性剤は、必須の構成成分として添加する必要はない。
【００３２】
上記フラックスには、さらに、必要に応じて、チクソ剤、キレート化剤、脱泡剤、界面活性剤、および酸化防止剤などを添加してもよい。該成分のフラックス含有量として、フラックス全量に対して５質量％以下のチクソ剤、５質量％以下のキレート剤、１質量％以下の脱泡剤、２質量％以下の界面活性剤、３質量％以下の酸化防止剤を含有することが好ましい。チクソ剤としては、ひまし油、ステアリン酸アミドなどを添加することができるが、これらには限定されない。通常用いられるそのほかのチクソ剤も適宜、使用することができる。
【００３３】
次に、本実施形態によるはんだ付け用フラックスを、調製方法の観点から説明する。本実施形態によるはんだ付け用フラックスの調製方法は、エポキシ樹脂と、有機カルボン酸と、耐熱保形剤としての線状構造プラスチックとを所定の温度で混合するステップと、混合物を室温まで冷却するステップとを含む。所定の温度は、１５０℃以下が好ましく、１００〜１３０℃がさらに好ましい。
【００３４】
はんだ付け用フラックスが任意成分であるアルコールをさらに含有する場合は、上記混合するステップの前に、アルコールに有機カルボン酸を溶解させるステップをさらに含む。この溶解させるステップは、約１２０〜１３０℃で実施することが好ましく、８０〜１００℃で実施することがさらに好ましい。
【００３５】
はんだ付け用フラックスがほかの任意成分である活性剤をさらに含有する場合は、有機カルボン酸と同時に添加することができる。また、はんだ付け用フラックスがチクソ剤、キレート化剤、脱泡剤、界面活性剤、および酸化防止剤などを含有する場合にも有機酸と同時に添加することができる。
【００３６】
第１実施形態によるはんだ付け用フラックスは、はんだ粉末の保形作用に優れ、はんだ組成物において有効に使用することができる。
【００３７】
本発明は第２実施形態によれば、はんだ組成物であって、上記第１実施形態に係るフラックスと、鉛フリーはんだとを含有するはんだ組成物に関する。
【００３８】
本実施形態に用いる鉛フリーはんだは、好ましくは融点が約１９０〜２４０℃の鉛フリーはんだを用いることができ、より好ましくは融点が２１０〜２３０℃の鉛フリーはんだを用いることができる。好ましい実施態様として、融点が約１９０〜２４０℃の鉛フリーのＳｎ含有はんだを用いる。該Ｓｎ含有鉛フリーはんだには、Ｓｎはんだ、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ（融点：約１９０〜２４０℃）などが含まれる。より好ましくはＳｎ−Ａｇ系はんだである。該Ｓｎ−Ａｇ系はんだには、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｓ、およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｇｅなどが含まれる。より好ましくは、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．１Ｎｉ−０．０５Ｇｅはんだ、またはＳｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｃｕはんだである。
【００３９】
鉛フリーはんだは、はんだ組成物中において、組成物全体の質量に対して約８５〜９５質量％含まれていることが好ましい。残量である約５〜１５質量％をフラックスとすることができる。
【００４０】
はんだ組成物は、第１実施形態によるはんだ付け用フラックスを室温下で、粒子状の鉛フリーはんだと混合することにより調製することができる。はんだ組成物は、クリーム状、ペースト状等のいずれの状態であってもよい。
【００４１】
次に、本発明の第２実施形態に係るはんだ組成物を、その使用方法の側面から説明する。第１実施形態によるはんだ付け用フラックスは、鉛フリーはんだを用いる電子部品のリフローはんだ付け工程において無洗浄で使用できる。例えば、電子部品のリフローはんだ付け工程では、鉛フリーはんだが溶融する以前にまず本発明のフラックスに含まれるエポキシ樹脂と有機カルボン酸との重合によるフラックス硬化反応が始まり、その活性剤である有機カルボン酸がはんだ接合面を清浄にする。本発明フラックスは重合によるフラックス硬化反応開始温度が約１８０〜２３０℃であるか、あるいは反応開始温度が約１８０℃以下であっても発熱ピーク頂点温度が約１８０〜２５０℃、好ましくは約１８０〜２３０℃であるため、鉛フリーはんだ（融点約１９０〜２４０℃）が溶融する前に多くの有機カルボン酸が硬化反応に消費されることが防止され、したがって活性力は維持され、さらに、はんだの濡れ性もよくなる。続いて加熱温度の上昇により鉛フリーはんだが溶融して電子部品とプリント基板の導体パターンとの間がはんだ付けされる。この間にもフラックス硬化反応が進み、はんだ付けの終了とほぼ同じくらいに、あるいははんだ付け後の加熱（封止樹脂の硬化など）により反応が終了し、硬化したエポキシ樹脂がはんだ付け箇所を覆ってその接合部を補強するようになる。
【００４２】
次いで、プリント基板を無洗浄のまま、その周域を本発明のフラックス成分と反応しうる官能基を持つエポキシ樹脂やウレタン樹脂などの封止樹脂で封止すると、フラックス残渣に含まれている残留カルボン酸と封止樹脂とが反応し、この硬化反応によりカルボン酸がほとんど消費されてその腐食性が低減するとともに、エポキシ系フラックスの主成分であるエポキシ樹脂と封止樹脂とが強固に結合し合う。また、シリコーンゲル（特に付加反応型）で封止する場合、フラックスが通常のロジン系フラックスの場合、シリコーンゲルが硬化阻害を起こすが、本発明のフラックスではフラックス残渣無洗浄でもシリコーンゲルの硬化阻害を起こすことは無い。したがって、鉛系はんだよりも高融点の鉛フリーはんだであっても、本発明のエポキシ系フラックスを用いれば、はんだ濡れ性が良く、はんだ付け後にフラックス残渣無洗浄であっても絶縁信頼性が良く、封止樹脂の硬化阻害を起こさない。
【実施例】
【００４３】
以下に、実施例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例は、本発明を限定するものではない。【００４４】
以下の実施例及び比較例においては、フラックスを調製し、さらに、調製したフラックスと鉛フリーはんだとを含むはんだ組成物を調製して、その印刷ダレ、加熱ダレおよびはんだボールについて評価した。【００４５】
（１）フラックスの調製
トリエチレングリコール１６．７ｇにｃｉｓ−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸２８．５ｇを加え、約１３０℃に加熱し溶解した。その後１００℃以下に冷却した後、エポキシ樹脂ＡＥＲ２６０（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１９２ｇ／ｅｑ；旭化成エポキシ株式会社製）５２．８ｇと、耐熱保形剤としての線状構造プラスチックである環状アミド由来のポリアミド（ＶＡ−８００、共栄社化学株式会社製、Ｍｎ＝１３３０、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１８）を、２．０ｇ加え、均一になるまで攪拌して、実施例１のフラックスを調製した。フラックスに含まれるエポキシ樹脂とカルボン酸はエポキシ基１当量に対してカルボキシル基１当量となるように配合された。また、エポキシ樹脂とカルボン酸と耐熱保形剤としての線状構造プラスチックの合計の含有量は、フラックス全量に対して約８３質量％であり、アルコール含有量はフラックス全量に対して約１７質量％である。【００４６】
耐熱保形剤としての線状構造プラスチックをポリプロピレン（ＣＥＲＡＦＬＯＵＲ（登録商標）−９１４、ビックケミージャパン製、数平均分子量Ｍｎ７５００）に変えた以外は同様にして、それぞれ、実施例２のフラックスを調製した。また、線状構造プラスチックを添加しなかったものを、比較例１のフラックスとして調製した。【００４７】
（２）はんだ組成物の調製
上記フラックスを室温に冷却した後、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．１Ｎｉ−０．０５Ｇｅ合金（Ｓｎ９５．８５質量％、Ａｇ３．５質量％、Ｃｕ０．５質量％、Ｎｉ０．１質量％、およびＧｅ０．０５質量％；融点２２３℃）の鉛フリーはんだを用い、粒経が２０〜４０μｍのはんだ粉末に上記フラックスを添加・混合し、クリームはんだ組成物とした。【００４８】
（３）はんだの評価
加熱だれの評価は、セラミック板上に、「ＪＩＳ  Ｚ３２８４  附属書８  加熱時のだれ試験」に準拠して、クリームはんだ組成物を所定の間隔となるよう縦一列にスクリーン印刷し、得られた印刷基板をホットプレート１５０℃  ６０ｓｅｃ加熱し、クリームはんだ組成物の形状の変化を目視にて接触していない最小ギャップを確認することにより、加熱だれの程度を評価した。印刷だれについては加熱前のものを同様にして評価した。
はんだボールの評価は、セラミック板上に、クリームはんだ組成物をスクリーン印刷し、ホットプレート１５０℃  ６０ｓｅｃ、２６０℃  ３０ｓｅｃ加熱後にはんだ合金が凝集しきれずに残ったハンダボールをカウントし、「ＪＩＳ  Ｚ３２８４  附属書１１  ソルダーボール試験」に準拠して評価した。
下記の表１に実施例及び比較例のフラックスの配合比、及びはんだの評価特性を示す。【００４９】
【表１】
2013191121.tif 000002
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月28日(2015.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂と、有機カルボン酸と、耐熱保形剤としての線状構造プラスチックとを含んでなるはんだ付け用フラックスであって、
前記線状構造プラスチックが、環状アミドモノマーに由来するポリアミド、ポリプロピレンから選択される一以上であり、
前記エポキシ樹脂と前記有機カルボン酸が前記エポキシ樹脂のエポキシ基１．０当量に対して前記有機カルボン酸のカルボキシル基０．８〜２．０当量であるように配合され、
前記エポキシ樹脂、前記有機カルボン酸、及び前記線状構造プラスチックが合計でフラックス全量に対して７０質量％以上含有され、フラックス全量に対して３０質量％以下のアルコールをさらに含んでなるはんだ付け用フラックス。
【請求項２】
前記線状構造プラスチックが、フラックス全量に対して、０．５〜３０質量％であるように配合されている、請求項１に記載のはんだ付け用フラックス。
【請求項３】
前記エポキシ樹脂が、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１または２に記載のはんだ付け用フラックス。
【請求項４】
前記ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が、エポキシ当量１６０ｇ／ｅｐ〜２５０ｇ／ｅｐのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂である、請求項３に記載のはんだ付け用フラックス。
【請求項５】
アミン、ハロゲン化アミン塩、ハロゲン化有機酸塩、ハロゲン化合物、有機酸、酸無水物および、これらの混合物からなる群から選択される、酸化物を除去する活性剤をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のはんだ付け用フラックス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載されたはんだ付け用フラックスと、融点が１９０℃〜２４０℃の鉛フリーはんだとを含んでなるはんだ組成物。
【請求項７】
前記鉛フリーはんだが、融点１９０〜２４０℃のＳｎ含有鉛フリーはんだである、請求項６に記載のはんだ組成物。
【国際調査報告】
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