(57)【要約】      （修正有）【課題】フラックスの飛散が抑制されたフラックス組成物及びソルダペースト組成物の提供。【解決手段】式（１）で表される飛散防止剤を含むフラックス組成物。2018176238.tif 000007（Ｚは置換／非置換のアルキレン；Ｒ１及びＲ２は夫々独立して、置換／非置換のアルキル、アラルキル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル又はヘテロシクロアルキル；Ｒ３及びＲ４は夫々独立して、置換／非置換のアルキル）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表される飛散防止剤を含むフラックス組成物。
【化１】
2018176238.tif 000006
（式中、
Ｚは、置換されてもよいアルキレンであり、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、置換されてもよい、アルキル、アラルキル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル又はヘテロシクロアルキルであり、
Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、置換されてもよいアルキルである）
【請求項２】
ＺがＣ１〜Ｃ６アルキレンであり、
Ｒ１及びＲ２が、それぞれ独立して、Ｃ１〜Ｃ６アルキル又はアルキルシクロアルキルであり、
Ｒ３及びＲ４が、それぞれ独立して、Ｃ１〜Ｃ６アルキルである、
請求項１に記載のフラックス組成物。
【請求項３】
前記飛散防止剤が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］である、請求項１又は２に記載のフラックス組成物。
【請求項４】
前記飛散防止剤の重量割合が０．５〜１０重量％である、請求項１〜３のいずれか１つに記載のフラックス組成物。
【請求項５】
ロジン、活性剤、チキソトロピック剤、及び溶剤をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１つに記載のフラックス組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のフラックス組成物と、はんだ粉末とを含むソルダペースト組成物。
【請求項７】
請求項６に記載のソルダペースト組成物により形成されたはんだ継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラックス組成物、ソルダペースト組成物、及びはんだ継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の基板への電子部品の接合・組立ては、ソルダペースト組成物を使用したはんだ付けがコスト面及び信頼性の面で一番有利であり、最も普通に行われている。ソルダペースト組成物は、はんだ粉末と、ロジン、活性剤、チキソトロピック剤、溶剤などのはんだ粉末以外の成分であるフラックス組成物とを混練してペースト状にした混合物である。
【０００３】
ソルダペースト組成物を基板へ塗布する際に基板上でフラックスが飛散すると周辺の電子部品への汚染につながるため、フラックスの飛散を抑制することが求められる。
また、ソルダペースト組成物の基板への塗布は、例えば、メタルマスクを用いたスクリーン印刷により行われる。そのため、ソルダペースト組成物の印刷性を確保するために、ソルダペースト組成物の粘度は適度である必要がある。しかし、ソルダペースト組成物によっては、保存安定性に劣り、経時でソルダペースト組成物の粘度が上昇してしまうことがあった。
【０００４】
従来のソルダペースト組成物としては、例えば、無鉛系はんだ粉末、ロジン系樹脂、活性剤、溶剤及び分子量が少なくとも５００であるヒンダードフェノール系化合物からなる酸化防止剤を含有するソルダペースト組成物が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のソルダペースト組成物を出願人が検討したところ、フラックスの飛散が発生してしまうことが判明した。
以上のように、フラックスの飛散が抑制されたフラックス組成物及びソルダペースト組成物が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４４４７７９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、フラックスの飛散が抑制されたソルダペースト組成物及びこれに含まれるフラックス組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、フラックスの飛散の抑制に加え、経時での粘度上昇が抑制されたソルダペースト組成物及びこれに含まれるフラックス組成物を提供することも目的とする。
【発明が解決しようとする手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意研究した結果、特定の飛散防止剤を含むフラックス組成物及びソルダペースト組成物が、ソルダペースト組成物の使用時のフラックスの飛散や経時での粘度上昇を抑制できることを知見し、本発明を完成するに至った。本発明の具体的態様は以下のとおりである。
【０００９】
[１]
下記式（１）で表される飛散防止剤を含むフラックス組成物。
【００１０】
【化１】
2018176238.tif 000002
【００１１】
（式中、
Ｚは、置換されてもよいアルキレンであり、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、置換されてもよい、アルキル、アラルキル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル又はヘテロシクロアルキルであり、
Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、置換されてもよいアルキルである）
【００１２】
[２]
ＺがＣ１〜Ｃ６アルキレンであり、
Ｒ１及びＲ２が、それぞれ独立して、Ｃ１〜Ｃ６アルキル又はアルキルシクロアルキルであり、
Ｒ３及びＲ４が、それぞれ独立して、Ｃ１〜Ｃ６アルキルである、
[１]に記載のフラックス組成物。
【００１３】
[３]
前記飛散防止剤が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］である、[１]又は[２]に記載のフラックス組成物。
【００１４】
[４]
前記飛散防止剤の重量割合が０．５〜１０重量％である、[１]〜[３]のいずれか１つに記載のフラックス組成物。
【００１５】
[５]
ロジン、活性剤、チキソトロピック剤、及び溶剤をさらに含む、[１]〜[４]のいずれか１つに記載のフラックス組成物。
【００１６】
[６]
[１]〜[５]のいずれか１つに記載のフラックス組成物と、はんだ粉末とを含むソルダペースト組成物。
【００１７】
[７]
[６]に記載のソルダペースト組成物により形成されたはんだ継手。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のフラックス組成物及びソルダペースト組成物は、フラックスの飛散を抑制することができる。
また、本発明のフラックス組成物及びソルダペースト組成物は、フラックスの飛散を抑制することでき、かつ、経時での粘度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】飛散の評価試験におけるリフロープロファイルの模式図を表すグラフである。
【図２】はんだ付け性の評価試験におけるリフロープロファイルの模式図を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のフラックス組成物及びソルダペースト組成物について、説明する。
本発明における「フラックス組成物」又は「フラックス」とは、ソルダペースト組成物におけるはんだ粉末以外の成分全体のことをいう。本発明のソルダペースト組成物において、はんだ粉末とフラックス組成物との重量比（はんだ粉末：フラックス組成物）は、８０：２０〜９０：１０が好ましく、８５：１５〜９０：１０がより好ましい。
【００２１】
本発明のフラックス組成物は、上記式（１）で表される飛散防止剤を含む。
式（１）で表される飛散防止剤において、Ｚは、置換されてもよいアルキレンであり、好ましくはＣ１〜Ｃ６アルキレンであり、より好ましくはＣ１〜Ｃ３アルキレンであり、最も好ましくはメチレンである。Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、置換されてもよい、アルキル、アラルキル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル又はヘテロシクロアルキルであり、好ましくはＣ１〜Ｃ６アルキル又はアルキルシクロアルキルであり、より好ましくはｔｅｒｔ−ブチル又は１−メチルシクロヘキシルであり、最も好ましくは１−メチルシクロヘキシルである。Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、Ｃ１〜Ｃ６アルキルであり、好ましくはＣ１〜Ｃ３アルキルであり、より好ましくはエチル又はメチルであり、最も好ましくは、メチルである。式（１）で表される飛散防止剤としては、例えば、２，２’―メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２’―メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、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］を使用することができ、特に、フラックスの飛散を抑制する点から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］を使用することが好ましい。本発明におけるフラックス組成物に対する上記式（１）で表される飛散防止剤の重量割合は、０．５〜１０重量％が好ましく、１〜６重量％がより好ましい。
【００２２】
本発明のソルダペースト組成物は、はんだ粉末を含む。
本発明におけるはんだ粉末の合金組成としては、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｓｂ系合金、およびこれらの合金にＡｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｐ，Ｇｅ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｚｎなどを添加した合金を用いることもできる。
【００２３】
本発明のソルダペースト組成物は、はんだ粉末、及び式（１）で表される飛散防止剤に加えて、ロジン、活性剤、チキソトロピック剤、及び溶剤をさらに含むことができる。
ロジンとしては、水添ロジン、酸変性ロジン、重合ロジン、ロジンエステルなどを使用することができる。本発明におけるフラックス組成物に対するロジンの重量割合は、１０〜７０重量％が好ましく、３０〜６０重量％がより好ましい。
【００２４】
活性剤としては、有機酸、アミンハロゲン化水素酸塩、有機ハロゲン化合物が挙げられる。これらの活性剤は水溶性またはアルコール可溶性であることが望ましい。 活性剤の具体例を例示すると、次の通りである。有機酸としては、ステアリン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー酸などが挙げられる。アミンハロゲン化水素酸塩のアミン化合物としては、エチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、イソプロピルアミン、ジフェニルグアニジン、シクロヘキシルアミン、アニリンなどが挙げられ、ハロゲン化水素酸としては、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸が挙げられる。有機ハロゲン化合物としては、１−ブロモ−２−ブタノール、１−ブロモ−２−プロパノール、３−ブロモ−１−プロパノール、３−ブロモ−１，２−プロパンジオール、１，４−ジブロモ−２−ブタノール、１，３−ジブロモ−２−プロパノール、２，３−ジブロモ−１−プロパノール、２，３−ジブロモ−１，４−ブタンジオール、２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４ジオールなどが挙げられる。本発明におけるフラックス組成物に対する活性剤の重量割合は、０．１〜５０重量％が好ましく、１〜４０重量％がより好ましく、５〜３０重量％が最も好ましい。
【００２５】
チキソトロピック剤としては、高級脂肪酸アマイド、高級脂肪酸エステル、ひまし硬化油などを使用することができる。本発明におけるフラックス組成物に対するチキソトロピック剤の重量割合は、１〜１５重量％が好ましい。
【００２６】
溶剤としては、一般的に知られているグリコールエーテル系の化合物から選択される。溶剤の具体例を例示すると、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ジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、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フェニルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテルなどが挙げられる。本発明におけるフラックス組成物に対する溶剤の重量割合は、１０〜５０重量％が好ましく、２０〜４０重量％がより好ましい。
【００２７】
本発明においては、上記式（１）で表される飛散防止剤を含み、ロジン、活性剤、チキソトロピック剤、及び溶剤を含むフラックス組成物を調製し、このフラックス組成物とはんだ粉末とを混練することによりソルダペースト組成物を製造する。
【００２８】
このようにして調製された本発明におけるソルダペースト組成物は、電子機器における微細構造の回路基板に、例えば、メタルマスクを用いた印刷法により、ディスペンサを用いた吐出法により、又は転写ピンによる転写法により、はんだ付け部に塗布させ、リフローを行うことができる。
【００２９】
本発明においてはんだ付け温度（リフロー温度）は、はんだ粉末の融点より２０〜３０℃高い温度に設定される。
本発明においては、上記ソルダペースト組成物を用いることにより、はんだ継手を形成することができる。
【００３０】
以下、本発明について実施例により具体的に説明するが、本発明は実施例に記載の内容に限定されるものではない。
【実施例】
【００３１】
以下の表１に示す組成で実施例１〜４と比較例１〜４のフラックス組成物を調合した。実施例１〜４及び比較例１〜４のフラックス組成物１１重量％とはんだ合金の粉末８９重量％とを混合し、ソルダペースト組成物を得た。はんだ合金の組成はＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（各数値は重量％）を用いた。なお、表１中の各成分の数値は、フラックス組成物に対する各成分の重量％である。
【００３２】
【表１】
2018176238.tif 000003
【００３３】
（評価）
実施例１〜４及び比較例１〜４のソルダペースト組成物を用いて、以下のとおり、（１）フラックスの飛散の評価、（２）粘度変化の評価、及び（３）はんだ付け性の評価を行った。評価結果を以下の表３に示す。
【００３４】
（１）フラックスの飛散の評価
銅張積層板（大きさ：１０５ｍｍ×１０５ｍｍ、厚み：１．０ｍｍ）上に、メタルマスク（マスク厚：０．１ｍｍ、印刷パターン：６．５ｍｍφが一つ）を用いて、実施例１〜４及び比較例１〜４のソルダペースト組成物それぞれを印刷し、その後、図１に示すような飛散が発生しやすいプロファイル（昇温速度：１．３℃／秒、ピーク温度：２５０℃）でリフローを行い、試験基板を作製した。試験基板を観察し、試験基板全体におけるフラックスの飛散の発生数を測定した。実施例１〜４及び比較例１〜４のソルダペースト組成物それぞれにつき、３回試験を行い、フラックスの飛散の発生数の平均値を算出した。そして、以下の表２の基準に照らしてフラックスの飛散の評価とした。
【００３５】
【表２】
2018176238.tif 000004
【００３６】
（２）粘度変化の評価
ソルダペーストの連続粘度測定について
（a）測定方法
測定に用いた粘度計は株式会社マルコム製、ＰＣＵ−２０５である。試験条件は回転数：１０ｒｐｍ、測定温度：２５℃で粘度を８時間測定し続ける。
【００３７】
（b）判定基準
８時間後の粘度が、初期粘度の＋２０％以内の値であれば増粘抑制効果があり（○）、初期粘度の＋２０％を越えた値であれば増粘抑制効果がない（×）とした。
【００３８】
（３）はんだ付け性の評価
基板に開口径２８０μｍ、開口数６４個、マスク厚０．１ｍｍのメタルマスクを用いてソルダペースト組成物を印刷し、図２に示すようなリフロープロファイル（プリヒート温度：１８０℃で１２０秒、ピーク温度：２３５℃、２２０℃以上の溶融時間：４０秒）を用いて大気リフローをし、はんだ合金の粉末を溶融させた。はんだ付け性の評価について、印刷した６４点のすべてが溶融したものを合格（○）とし、印刷した６４点のうちの１点でも溶融していないものを不合格（×）とした。
【００３９】
【表３】
2018176238.tif 000005
【００４０】
上記表３の結果より、式（１）で表される飛散防止剤（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］）を用いた実施例１〜４においては、フラックスの飛散、粘度変化及びはんだ付け性のいずれの評価においても良好な結果となった。実施例１〜４のソルダペースト組成物は、リフロー中の加熱の際に基板上でフラックスが飛散しにくいため、実装時に周辺にある電子部品にフラックスを付着させにくいことがわかった。また、実施例１〜４のソルダペースト組成物は、保存安定性に優れ経時で粘度が上昇しにくく増粘抑制効果が認められた。
【００４１】
一方、実施例１〜４の飛散防止剤を用いずに酸化防止剤（トリエチレングリコール−ビス〔３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕）を用いた比較例３においては、粘度変化及びはんだ付け性は良好ではあるものの、フラックスの飛散が多かった。
【００４２】
また、実施例１〜４の飛散防止剤、及び酸化防止剤のいずれも用いなかった比較例４においては、はんだ付け性は良好ではあるものの、フラックスの飛散が多く、また、粘度変化が大きく増粘抑制効果が認められなかった。
【００４３】
さらに、飛散防止剤をフラックス組成物に対して０．５重量％未満の重量割合で用いた比較例１においては、はんだ付け性の評価は良好ではあるものの、フラックスの飛散が多く、また、粘度変化が大きく増粘抑制効果が認められなかった。
【００４４】
加えて、飛散防止剤をフラックス組成物に対して１０重量％を超える重量割合で用いた比較例２においては、フラックスの飛散及び粘度変化の評価は良好ではあるものの、はんだ付け性の評価に劣るものであった。
【図１】
2018176238.tif 000008
【図２】
2018176238.tif 000009