(57)【要約】本発明は、はんだペースト組成物、はんだペーストおよびはんだ付用フラックスに関する。はんだ付用フラックスは、樹脂、チキソトロープ剤、活性剤、溶剤ならびに長鎖チオールおよび／または有機キレート剤を含んでなる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂、チキソトロープ剤、活性剤、溶剤ならびに長鎖チオールおよび／または有機キレート剤を含んでなるはんだ付用フラックス。
【請求項２】
長鎖チオールが、一般式：
Ｒ（ＣＨ２）ｎＳＨ
〔式中、Ｒはメチル基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、ホルミル基またはアミド基であり、ｎは７〜２１である〕
で示される１種以上からなる群から選択される、請求項１に記載のはんだ付用フラックス。
【請求項３】
長鎖チオールが、一般式：
Ｒ（ＣＨ２）ｎＳＨ
〔式中、Ｒはメチル基、カルボニル基、ヒドロキシ基、ホルミル基またはアミド基であり、ｎは１２〜１８である〕
で示される１種以上からなる群から選択される、請求項１または２に記載のはんだ付用フラックス。
【請求項４】
長鎖チオールが、ヘキサンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール、および／またはオクタデカンチオールおよび／またはそれらの混合物から選択される、請求項１に記載のはんだ付用フラックス。
【請求項５】
有機キレート剤が、少なくとも１つの置換若しくは未置換のｏ−ナフトイソジアジン構造単位を含んでなる、請求項１〜４のいずれかに記載のはんだ付用フラックス。
【請求項６】
有機キレート剤が、１，１０−ｏ−ナフトイソジアジン、２,９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、４，７−ジメチル−１，１０−ｏ−ナフトイソジアジン、および４，７−ジフェニル−１，１０−ｏ−ナフトイソジアジン、および／またはそれらの混合物から選択される、請求項１〜５のいずれかに記載のはんだ付用フラックス。
【請求項７】
長鎖チオールおよび／または有機キレート剤が、はんだ付用フラックスの総重量に基づいて、０．２〜１０重量％の量で存在する、請求項１〜６のいずれかに記載のはんだ付用フラックス。
【請求項８】
樹脂が、ロジン樹脂、 酸変性ロジン樹脂、水素化ロジン樹脂、不均化ロジン樹脂および／または重合ロジン樹脂および／またはそれらの混合物から選択される、請求項１〜７のいずれかに記載のはんだ付用フラックス。
【請求項９】
樹脂がはんだ付用フラックスの総重量に基づいて、１０〜６０重量％の量で存在する、請求項１〜８のいずれかに記載のはんだ付用フラックス。
【請求項１０】
チキソトロープ剤が、ポリアミド、水添ヒマシ油、および／またはアミド変性水添ヒマシ油および／またはそれらの混合物から選択される、請求項１〜９のいずれかに記載のはんだ付用フラックス。
【請求項１１】
チキソトロープ剤が、はんだ付用フラックスの総重量に基づいて１〜１０重量％の量で存在する、請求項１〜１０のいずれかに記載のはんだ付用フラックス。
【請求項１２】
活性剤が、ハロゲン含有化合物、有機酸および／または有機アミン化合物および／またはそれらの混合物から選択される、請求項１〜１１のいずれかに記載のはんだ付用フラックス。
【請求項１３】
活性剤が、はんだ付用フラックスの総重量に基づいて０．５〜３０重量％の量で存在する、請求項１〜１２のいずれかに記載のはんだ付用フラックス。
【請求項１４】
溶剤が、ジオールモノエーテルおよび／またはジオールジエーテル溶剤から選択される、請求項１〜１３のいずれかに記載のはんだ付用フラックス。
【請求項１５】
溶剤が、はんだ付用フラックスの総重量に基づいて１０〜６０重量％の量で存在する、請求項１〜１４のいずれかに記載のはんだ付用フラックス。
【請求項１６】
溶剤が、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテルおよび／またはポリエチレングリコールジブチルエーテルである、請求項１５に記載のはんだ付用フラックス。
【請求項１７】
はんだ付用フラックスが、はんだ付用フラックスの総重量に基づいて、
（ａ）１０〜６０重量％の少なくとも１つの樹脂；
（ｂ）１〜１０重量％の少なくとも１つのチキソトロープ剤；
（ｃ）０．５〜３０重量％の少なくとも１つの活性剤；
（ｄ）１０〜６０重量％の少なくとも１つの溶剤；
（ｅ）０．２〜１０重量％の、少なくとも１つの長鎖チオールおよび／または少なくとも１つの有機キレート剤；
（ｆ）０〜３０重量％の少なくとも１つの添加剤
を含んでなる、請求項１〜１６のいずれかに記載のはんだ付用フラックス。
【請求項１８】
請求項１〜１６のいずれかに記載のはんだ付用フラックスと、少なくとも１つのはんだ合金粉末を含むキット形態のはんだペースト組成物。
【請求項１９】
キットに少なくとも２つの容器が含まれる、請求項１８に記載のはんだペースト組成物。
【請求項２０】
はんだ付用フラックスとはんだ合金粉末の体積比が０．８：１〜１．２：１である、請求項１８または１９に記載のはんだペースト組成物。
【請求項２１】
請求項１８〜２０のいずれかに記載のはんだペースト組成物の全構成成分の混合物であるはんだペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだペースト組成物、はんだペーストおよびはんだ付用フラックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
はんだペーストは、はんだ合金粉末とはんだ付用フラックスを均一に混合することにより得られるペースト状のはんだ材料である。現在主に使用されているはんだ合金粉末としては、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金などが挙げられる。はんだ付用フラックスは、一般的に、樹脂、チキソトロープ剤、活性剤、溶剤および場合により他の添加剤からなる（または、これらを含む）。はんだ付用フラックスは、金属表面の清浄、湿潤性の改良、はんだ材料の酸化防止、およびはんだペーストの品質および／または前記はんだ材料の優れた加工性の確保に重要な材料である。また、はんだ付用フラックスは、はんだペーストの貯蔵安定性に大きな影響を及ぼす。 
【０００３】
はんだペーストは、通常、貯蔵中に徐々に硬化または凝固する。硬化速度または凝固速度は、通常、はんだペーストの貯蔵安定性を決定するために用いられる。高い貯蔵安定性を有するはんだペーストは、通常、かなり遅い硬化または凝固を示すのに対して、貯蔵安定性の低いはんだペーストは、かなり速い硬化または凝固により特徴付けられる。
【０００４】
既存のはんだペーストにおいては、有機酸、 小分子有機アミンまたはハロゲン含有化合物が活性剤として使用されている。前記活性剤は、はんだペーストの貯蔵中、はんだ合金粉末と相互作用することにより、レオロジー特性および他の特性に影響を及ぼす。特に、前記活性剤は、はんだペーストの貯蔵安定性を著しく低下させ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最新技術にもかかわらず、既存のはんだペーストにおける活性剤が、はんだペーストの貯蔵中にはんだ合金粉末と相互作用してしまうことにより、はんだペーストの貯蔵安定性を低下させるという技術的問題を解決するために、はんだ付用フラックス、はんだペースト組成物およびはんだペーストを提供することが求められている。本発明のはんだペーストは、優れたはんだぬれ性とともに非常に高い貯蔵安定性を示す。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のはんだペーストの貯蔵安定性は、はんだ付用フラックスに長鎖チオールおよび／または有機キレート剤を組み込むことにより大いに改善される。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
したがって、本発明は、樹脂、チキソトロープ剤、活性剤、溶剤ならびに長鎖チオールおよび／または有機キレート剤からなる、または、これらを含むはんだ付用フラックスに関する。
【０００８】
本発明において使用する単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、他に明示されない限り、複数形をも含む。
【０００９】
本発明において、前記長鎖チオールは、炭素数５以上、好ましくは炭素数７以上の鎖長を有し、前記炭素原子が好ましくは互いに共有結合している、少なくとも１つの−ＳＨ基を含む化合物である。 
【００１０】
本発明のはんだ付用フラックスは、１種の長鎖チオールまたは異なる長鎖チオールの混合物を含むことができる。一実施態様において、この長鎖チオールは、一般式：
Ｒ（ＣＨ２）ｎＳＨ
〔式中、Ｒはメチル基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、ホルミル基またはアミド基であり、ｎは７〜２１、好ましくは１２〜１８である〕
で示される１種以上からなる群から選択される。
【００１１】
好ましくは、長鎖チオールは、ヘキサンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオールおよびオクタデカンチオールおよび／またはそれらの混合物から選択される。
【００１２】
本発明において、前記長鎖チオールの量は、はんだ合金粉末粒子の表面に単一分子保護膜を形成することができるが、はんだペーストの他の性能には影響しない適切な量である。本発明のはんだ付用フラックス中に、長鎖チオールは、はんだ付用フラックスの総重量に基づいて、０．２〜１０重量％の量で、より好ましくは０．５〜５重量％の量で、特に好ましくは０．７５〜２．５重量％の量で存在していてよい。使用量が０．２重量％未満の場合、はんだ合金粉末粒子表面への単一分子膜の形成が不十分となることがある。使用量が１０重量％より多い場合、長鎖チオールがはんだペーストの他の特性（例えば、はんだぬれ性や印刷適性など）に悪影響を及ぼすことがある。
【００１３】
本発明のはんだ付用フラックスは、１種の有機キレート剤または異なる有機キレート剤の混合物を含むことができる。
【００１４】
用語「有機キレート剤」は、好ましくは、金属または金属含有化合物と適合可能な少なくとも２つの官能基を有する化合物を意味する。より好ましくは、有機キレート剤は、金属または金属含有化合物と適合可能な基が、それぞれ、少なくとも１つの窒素原子を含むＮ−キレート剤から選択される。
【００１５】
有機キレート剤は、少なくとも１つの置換若しくは未置換の１，１０−ナフトイソジアジン（ｏ−ナフトイソジアジン：o-naphthisodiazine）構造単位若しくは要素を含む化合物から選択することができる。用語「１，１０−フェナントロリン」を１，１０−ナフトイソジアジンに対して用いることもできる。本発明においては、両用語を区別することなく使用する。
【００１６】
本発明において、前記有機キレート剤は、好ましくはｏ−ナフトイソジアジン（１，１０−ナフトイソジアジン）キレート剤から選択される。より好ましくは、有機キレート剤は、１，１０−ｏ−ナフトイソジアジン、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、４，７−ジメチル−１，１０−ｏ−ナフトイソジアジンおよび４，７−ジフェニル−１，１０−ｏ−ナフトイソジアジンおよび／またはそれらの混合物から選択される。
【００１７】
本発明において、前記有機キレート剤の量は、はんだ合金粉末粒子の表面に単一分子保護膜を形成することができるが、はんだペーストの他の性能には影響しない適切な量である。本発明のはんだ付用フラックス中に、有機キレート剤は、はんだ付用フラックスの総重量に基づいて、０．２〜１０重量％の量で、より好ましくは０．５〜５重量％の量で、特に好ましくは０．７５〜２．５重量％の量で存在していてよい。使用量が０．２重量％未満の場合、はんだ合金粉末粒子表面への単一分子膜の形成が不十分となることがある。使用量が１０重量％より多い場合、有機キレート剤がはんだペーストの他の特性（例えば、はんだぬれ性や印刷適性など）に悪影響を及ぼすことがある。
【００１８】
一実施態様において、はんだ付用フラックスは、少なくとも１つの本発明の長鎖チオールおよび少なくとも１つの本発明の有機キレート剤の混合物を含む。少なくとも１つの長鎖チオールと少なくとも１つの有機キレート剤の混合物を用いることにより、優れたはんだぬれ性とともに非常に高い貯蔵安定性を示す本発明のはんだペーストを得ることができる。
【００１９】
少なくとも１つの長鎖チオールと少なくとも１つの有機キレート剤を併用する場合、前記長鎖チオールと前記有機キレート剤の量は、はんだ合金粉末粒子の表面に単一分子保護膜を形成することができるが、はんだペーストの他の性能には影響しない適切な量である。好ましくは、本発明のはんだ付用フラックス中に、長鎖チオールと有機キレート剤は、はんだ付用フラックスの総重量に基づいて、０．２〜１０重量％の量で、より好ましくは０．５〜５重量％の量で、特に好ましくは０．７５〜２．５重量％の量で存在していてよい。使用量が０．２重量％未満の場合、はんだ合金粉末粒子表面への単一分子膜の形成が不十分となることがある。使用量が１０重量％より多い場合、長鎖チオールおよび有機キレート剤がはんだペーストの他の特性（例えば、はんだぬれ性や印刷適性など）に悪影響を及ぼすことがある。
【００２０】
本発明において、樹脂は、ロジン樹脂、酸変性ロジン樹脂、水素化ロジン樹脂、不均化ロジン樹脂および／または重合ロジン樹脂、および／またはそれらの混合物から選択することができる。
【００２１】
樹脂の量は、当分野において一般的な量であってよい。好ましくは、樹脂は、はんだ付用フラックスの総重量に基づいて、１０〜６０重量％の量、より好ましくは３０〜５５重量％の量で存在する。
【００２２】
本発明のはんだ付用フラックスは、さらに、少なくとも１つのチキソトロープ剤を含む。チキソトロープ剤は、ポリアミド、水添ヒマシ油、および／またはアミド変性水添ヒマシ油、および／またはそれらの混合物から選択することができる。
【００２３】
チキソトロープ剤の量は、当分野で一般的な量であってよい。好ましくは、チキソトロープ剤は、はんだ付用フラックスの総重量に基づいて、１〜１０重量％の量で存在する。
【００２４】
本発明のはんだ付用フラックスの他の構成成分は、少なくとも１つの活性剤である。活性剤は、ハロゲン含有化合物、有機酸化合物および／または有機アミン化合物および／またはそれらの混合物から選択することができる。
【００２５】
活性剤の量は、当分野で一般的な量であってよい。好ましくは、活性剤は、はんだ付用フラックスの総重量に基づいて、０．５〜３０重量％の量で存在する。
【００２６】
本発明のはんだ付用フラックスの別の構成成分は、少なくとも１つの溶剤である。一実施態様において、溶剤は、ジオールモノエーテルおよび／またはジオールジエーテル溶剤、例えばジエチレングリコールモノヘキシルエーテルおよび／またはポリエチエレングリコールジブチルエーテルなどである。溶剤の量は、当分野で一般的な量であってよい。好ましくは、溶剤は、はんだ付用フラックスの総重量に基づいて、１０〜６０重量％の量で存在する。
【００２７】
本発明のはんだ付用フラックスは、可塑剤および／または酸化防止剤などの他の一般的な添加剤も含有し得る。
【００２８】
本発明のはんだ付用フラックスは、全ての成分を一緒に混合した一成分形態であっても、各成分を別容器に入れた、若しくは、いくつかの成分を１つ以上の容器にまとめた多容器パッケージ若しくはキットであってもよい。
【００２９】
本発明において、前記はんだ付用フラックスは当分野における従来方法（例えば、各成分を加熱して混合する方法）により製造することができる。 
【００３０】
本発明の一実施態様において、はんだ付用フラックスは、はんだ付用フラックスの総重量に基づいて、
（ａ）１０〜６０重量％の少なくとも１つの樹脂；
（ｂ）１〜１０重量％の少なくとも１つのチキソトロープ剤；
（ｃ）０．５〜３０重量％の少なくとも１つの活性剤；
（ｄ）１０〜６０重量％の少なくとも１つの溶剤；
（ｅ）０．２〜１０重量％の、少なくとも１つの長鎖チオールおよび／または少なくとも１つの有機キレート剤；
（ｆ）０〜３０重量％の少なくとも１つの添加剤
を含んでなる。
【００３１】
本発明は、本発明のはんだ付用フラックスと少なくとも１つのはんだ合金粉末を含むはんだペースト組成物に関する。はんだ合金粉末は、鉛非含有はんだ合金粉末または鉛含有はんだ合金粉末から選択することができる。
【００３２】
用語「鉛非含有はんだ合金粉末」は、実質的に鉛を含まないはんだ合金粉末をいい、鉛含有量が、はんだ合金粉末の総重量に基づいて５重量％未満、好ましくは１重量％未満、より好ましくは０．０１重量％未満であることを意味する。
【００３３】
はんだ付用フラックスとはんだ合金粉末の体積比は、好ましくは０．８：１〜１．２：１であり、より好ましくは０．８５：１〜１．１．５：１である。鉛非含有はんだ合金粉末は、好ましくは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｚｎ、および／またはＳｎ−Ｂｉ合金から選択される。鉛含有はんだ合金粉末は、好ましくは、Ｓｎ−Ｐｂ合金である。はんだ合金粉末は、好ましくは球状粉末であり、前記球状粉末の平均粒子径は、好ましくは１〜４５μｍの範囲、より好ましくは２〜３５μｍの範囲である。
【００３４】
本明細書で用いる場合、用語「平均粒子径」は、５０体積％の粒子における累積体積分布曲線のＤ５０値が上記の値未満の直径を有することを意味する。本発明において、平均粒子径またはＤ５０値は、レーザー回折法により、好ましくはＭａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＭａｌｖｅｒｎ Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ ２０００を用いて測定する。この技術では、懸濁液またはエマルション中の粒子サイズを、フランホーファーまたはミー理論の応用に基づきレーザー光線の回折を使用して測定する。本発明においては、ミー理論または非球状粒子に対する修正ミー理論を利用し、平均粒子径またはＤ５０値は、入射するレーザー光線に対して０．０２〜１３５°の角度における散乱計測に関する。
【００３５】
本発明において、前記はんだペースト組成物は、各成分を別容器に入れた、または、いくつかの成分を１つ以上の容器にまとめた多容器パッケージ若しくはキットの形態である。 
【００３６】
一実施態様において、キット形態のはんだペースト組成物は少なくとも２つの容器を含む。第１部材としての長鎖チオールおよび／または有機キレート剤と第２部材としてのはんだ合金粉末間におけるいかなる物理的若しくは化学的接触をも回避するため、両部材を同一容器内に存在させないことが好ましい。そのようなはんだペースト組成物は、例えば、一方の容器にはんだ付用フラックスを含み、他方の容器にはんだ合金粉末を含む２容器パッケージの形態である。別の実施態様において、はんだペースト組成物は、１つの容器に長鎖チオールおよび／または有機キレート剤を含み、別の容器に本発明のはんだ付用フラックスの他の構成成分を含み、第３の容器にはんだ合金粉末を含む３容器パッケージの形態である。
【００３７】
また、本発明は、本発明のはんだペースト組成物の全構成成分の物理的混合物であるはんだペーストに関する。 
【００３８】
本発明のはんだペーストにおいて、好ましくは単一分子膜がはんだ合金粉末の粒子表面を完全に覆う。この単一分子膜は、１つ以上の長鎖チオールおよび／または有機キレート剤の自己集合により形成される。
【００３９】
本発明のはんだペーストは、例えば可塑剤および／または酸化防止剤などの一般的な添加剤を含んでいてよい。
【００４０】
本発明のはんだペーストは、本発明のはんだ付用フラックスとはんだ合金粉末を混合することにより製造することができる。
【００４１】
長期間の貯蔵において高い貯蔵安定性を実現するために、前記はんだペーストは、好ましくは０〜５℃の温度で貯蔵する。
【００４２】
本発明の実施例は、本発明のはんだペーストを３０℃で４日間貯蔵した場合に、本発明のはんだペーストの粘度変化が好ましくは±６％未満であることを実証している。これに対して、従来のはんだペーストは、同程度の貯蔵条件下で８４．１％の粘度上昇を示している。このことは、本発明のはんだペーストが優れた貯蔵安定性を有することを示している。
【００４３】
本発明のはんだペーストは、改善された貯蔵安定性、優れたはんだぬれ性を示し、かつ、簡単な製造工程により製造することができる。
【実施例】
【００４４】
明示しない限り、本発明で使用する全ての材料および剤は市販品である。
【００４５】
はんだ付用フラックスの調製：
ステンレス製反応容器に、本発明の溶剤、樹脂、活性剤、およびチキソトロープ剤を量り入れた。全ての成分が完全に溶解するまで、混合物を１００〜１５０℃で攪拌した。その後、混合物を急速に冷却し、部分的に揮発した溶剤を補充し、さらなる使用のために気密下に貯蔵した。
【００４６】
はんだペーストの比率：
ダブルプラネタリー撹拌機に、１１．５重量％のはんだ付用フラックスおよび８８．５重量％のはんだ合金粉末を投入し、室温で均一に攪拌し、５００ｇのはんだペーストに分包した。
【００４７】
実施例１
実施例１では、８８．５重量％のはんだ合金粉末 Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕと、有機キレート剤を含む１１．５重量％のはんだ付用フラックスを使用した。はんだ付用フラックスの具体的な処方は以下の通りである。
【００４８】
【表１】
2013515611.tif 000002
【００４９】
実施例２
実施例２では、８８．５重量％のはんだ合金粉末 Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕと、長鎖チオールを含む１１．５重量％のはんだ付用フラックスを使用した。はんだ付用フラックスの具体的な処方は以下の通りである。
【００５０】
【表２】
2013515611.tif 000003
【００５１】
実施例３
実施例では、８８．５重量％のはんだ合金粉末 Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕと、長鎖チオールを含む１１．５重量％のはんだ付用フラックスを使用した。はんだ付用フラックスの具体的な処方は以下の通りである。
【００５２】
【表３】
2013515611.tif 000004
【００５３】
比較例
比較例では、８８．５重量％のはんだ合金粉末 Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕと、１１．５重量％のはんだ付用フラックスを使用した。このはんだ付用フラックスは、長鎖チオールおよび／または有機キレート剤を含まない。はんだ付用フラックスの具体的な処方は以下の通りである。
【００５４】
【表４】
2013515611.tif 000005
【００５５】
貯蔵安定性および湿潤性
全ての実施例および比較例に対して、貯蔵安定性およびはんだぬれ性を測定した。
【００５６】
Ｍａｌｃｏｍ粘度
貯蔵前後の粘度を、Ｍａｌｃｏｍ ＰＣＵ−２０１粘度計を用いてそれぞれ測定した。粘度変化を特性化するために１０ｒｐｍでの粘度を比較した。
粘度変化％＝〔貯蔵後の粘度（１０ｒｐｍ）−貯蔵前の粘度（１０ｒｐｍ）〕／貯蔵前の粘度（１０ｒｐｍ）
【００５７】
前記実施例のはんだペーストを３０℃で４日間貯蔵した後、Ｍａｌｃｏｍ粘度を測定することにより、これらの貯蔵安定性を測定した。試験結果および比較結果を表１に示す。
【００５８】
【表５】
2013515611.tif 000006
【００５９】
表１の結果は、本発明のはんだペースト（実施例１〜３）が、比較調製物１と比較して良好な貯蔵安定性を示すことを実証している。
【００６０】
この結果は、長鎖チオールおよび／または有機キレート剤（例えばｏ−ナフトイソジアジンなど）の添加が、優れたはんだぬれ性を維持したままはんだペーストの貯蔵安定性を著しく改善することを示している。
【国際調査報告】
2013515611.tif 000007
2013515611.tif 000008
2013515611.tif 000009
2013515611.tif 000010
2013515611.tif 000011