(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒドロキシ基を有する溶剤と、活性剤とを含むフラックスであって、
前記活性剤が、２−ヒドロキシイソ酪酸であり、
前記２−ヒドロキシイソ酪酸を０．１〜２０ｗｔ％含む
ことを特徴とするフラックス。
【請求項２】
前記２−ヒドロキシイソ酪酸の含有量が１〜１０ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項１に記載のフラックス。
【請求項３】
熱硬化性樹脂を除くベース剤を０〜６５ｗｔ％更に含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載のフラックス。
【請求項４】
チキソ剤を０〜１５ｗｔ％更に含む
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフラックス。
【請求項５】
活性補助剤を更に含み、
前記活性補助剤が、他の有機酸、アミン、有機ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩のうちの少なくとも１種類である
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のフラックス。
【請求項６】
前記他の有機酸を０〜１８ｗｔ％含む
ことを特徴とする請求項５に記載のフラックス。
【請求項７】
前記アミンを０〜１２ｗｔ％含む
ことを特徴とする請求項５に記載のフラックス。
【請求項８】
前記有機ハロゲン化合物を０〜５ｗｔ％含む
ことを特徴とする請求項５に記載のフラックス。
【請求項９】
前記アミンハロゲン化水素酸塩を０〜２ｗｔ％含む
ことを特徴とする請求項５に記載のフラックス。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載のフラックスと、金属粉とを含むことを特徴とするソルダペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ付けに用いられるフラックスおよびこのフラックスを用いたソルダペーストに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、はんだ付けには、フラックスが用いられる。フラックスは、はんだの表面に存在する金属酸化物、および、はんだ付けの対象物の金属表面に存在する金属酸化物を化学的に除去する。これにより、はんだと対象物の境界において金属元素の移動が可能になり、両者が強固に接合される。
【０００３】
フラックスは、樹脂系フラックス、水溶性フラックスおよび無機フラックスに分類される。樹脂系フラックスは、ロジンや合成樹脂などの樹脂に活性剤を添加したフラックスである。水溶性フラックスは、水や有機溶剤などの溶剤に有機酸系の活性剤を溶かしたフラックスである。有機酸系の活性剤に加えて、ポリエチレングリコール、水溶性ベース剤などが水溶性フラックスに添加されることがある。無機フラックスは、塩酸や塩化亜鉛などの無機系の材料を用いたフラックスである。
【０００４】
ソルダペーストは、はんだ合金の粉末とフラックスとを混合して得られる複合材料である。ソルダペーストを使用したはんだ付けは、例えば次のように行われる。まず、基板の電極等のはんだ付け部にソルダペーストが印刷される。続いて、はんだ付け部に部品が搭載される。そして、リフロー炉と称される加熱炉で基板が加熱される。これにより、はんだ付け部に部品が接合される。
【０００５】
特許文献１は、水溶性フラックスを開示する。この水溶性フラックスは、グリコール酸、酒石酸、クエン酸などのヒドロキシカルボン酸と、水溶性ベース剤と、溶剤と、を含んでいる。ヒドロキシカルボン酸は、活性剤として機能する。溶剤には、イソプロピルアルコールが使用されている。
【０００６】
特許文献２は、活性剤としての有機酸と、樹脂と、溶剤と、テトラゾールおよびテトラゾール誘導体とを含む樹脂系フラックスを開示する。この樹脂系フラックスにおいて、テトラゾールおよびテトラゾール誘導体は、基板の酸化銅と、有機酸との反応により金属石けんが発生するのを抑える目的で添加されている。溶剤には、イソプロピルアルコールが使用されている。
【０００７】
特許文献３は、水溶性フラックスを開示する。この水溶性フラックスは、水を４０質量％以上９０質量％以下、有機酸を２質量％以上１５質量％以下、ヒドロキシ基を有する溶剤を０質量％超４８質量％以下含んでいる。この水溶性フラックスにおいて、水は、溶剤のヒドロキシ基により有機酸がエステル化され、フラックスの活性が経時的に低下するのを抑える目的で添加されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−１４７７９２号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０２５２２４号
【特許文献３】特開２０１９−４２７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献３は、エステル化反応が進行した場合、フラックス中の水が、有機酸エステルの加水分解反応（すなわち、エステル化反応の逆反応）を進行させると予想している。しかしながら、フラックスの活性の経時的な低下を本質的に抑えるのであれば、このような逆反応を期待するよりも、エステル化反応の進行そのものを抑えた方が直接的かつ効果的である。
【００１０】
本発明の１つの目的は、ヒドロキシ基を有する溶剤と、活性剤とを含むフラックスにおいて、溶剤のヒドロキシ基によりフラックスの活性が経時的に低下するのを抑えることにある。本発明の別の目的は、このようなフラックスを用いたソルダペーストを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、フラックスに活性剤として添加される有機酸の構造に着目した。溶剤のヒドロキシ基とエステル結合を形成する官能基は、有機酸のカルボキシ基である。そのため、仮に、フラックス中において両官能基の接近を抑えることができれば、エステル化反応の進行を抑えることが期待される。
【００１２】
そして、本発明者らにより、有機酸の中でも２−ヒドロキシイソ酪酸（以下、「ＨＢＡ」とも称す。）は、メチル基およびヒドロキシ基を有する炭素原子にカルボキシ基が結合される構造を有することから、当該カルボキシ基が溶剤のヒドロキシ基に接近し難くなることが確認された。以上の検討から、活性剤がＨＢＡであるフラックスは、上述した課題を解決する最適なフラックスであるという知見が得られた。
【００１３】
第１の発明は、次の特徴を有するフラックスである。
前記フラックスは、ヒドロキシ基を有する溶剤と、活性剤とを含む。
前記活性剤は、２−ヒドロキシイソ酪酸である。
前記フラックスは、前記２−ヒドロキシイソ酪酸を０．１〜２０ｗｔ％含む。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において更に次の特徴を有する。
前記２−ヒドロキシイソ酪酸の含有量が１〜１０ｗｔ％である。
【００１５】
第３の発明は、第１または第２の発明において更に次の特徴を有する。
前記フラックスは、更に、熱硬化性樹脂を除くベース剤を０〜６５ｗｔ％含む。
【００１６】
第４の発明は、第１〜３の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記フラックスは、更に、チキソ剤を０〜１５ｗｔ％含む。
【００１７】
第５の発明は、第１〜４の発明の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記フラックスは、更に、活性補助剤を含む。
前記活性補助剤は、他の有機酸、アミン、有機ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩のうちの少なくとも１つである
【００１８】
第６の発明は、第５の発明において更に次の特徴を有する。
前記フラックスは、前記他の有機酸を０〜１８ｗｔ％含む。
【００１９】
第７の発明は、第５の発明において更に次の特徴を有する。
前記フラックスは、前記アミンを０〜１２ｗｔ％含む。
【００２０】
第８の発明は、第５の発明において更に次の特徴を有する。
前記フラックスは、前記有機ハロゲン化合物を０〜５ｗｔ％含む。
【００２１】
第９の発明は、第５の発明において更に次の特徴を有する。
前記フラックスは、前記アミンハロゲン化水素酸塩を０〜２ｗｔ％含む。
【００２２】
第１０の発明は、次の特徴を有するソルダペーストである。
前記ソルダペーストは、第１〜９の発明の何れか１つのフラックスと、金属粉とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】グリコール酸、乳酸およびＨＢＡの分子構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施の形態を以下に詳細に説明する。なお、本明細書において、「ｗｔ％」とは「質量％」を意味する。また、フラックスを構成する成分のｗｔ％は、フラックス全体の質量を基準とする。
【００２５】
１．フラックス
実施の形態に係るフラックスは、ヒドロキシ基を有する溶剤と、活性剤とを必須の成分として含む。また、「〜」を用いて数値範囲が表される場合、その範囲は両端の数値を含むものとする。
【００２６】
１．１  活性剤
活性剤は、ＨＢＡである。ＨＢＡは、メチル基およびヒドロキシ基を有する炭素原子にカルボキシ基が結合される構造を有する有機酸である。ＨＢＡの含有量は、０．１〜２０ｗｔ％である。ＨＢＡの含有量が０．１ｗｔ％よりも少ないと、ＨＢＡによる酸化物の還元作用が弱くなり、はんだ付け時のはんだの濡れ性が低下する。ＨＢＡの含有量が２０ｗｔ％よりも多いと、ＨＢＡによってはんだ付けの対象物の金属表面が腐食され易くなる。ＨＢＡの含有量は、１〜１０ｗｔ％であることが好ましい。ＨＢＡの含有量が１〜１０ｗｔ％であると、ＨＢＡによる金属表面の腐食を抑えつつ、酸化物を除去することが可能となる。ＨＢＡの含有量は、２〜９ｗｔ％であることが更に好ましく、３〜８ｗｔ％が最も好ましい。
【００２７】
１．２  溶剤
溶剤は、ヒドロキシ基を有する。溶剤は、活性剤および活性補助剤（後述）の還元作用を効率よくもたらすために、７０℃未満で揮発しないことが好ましい。溶剤が揮発するとフラックスが乾固してしまい、フラックスがはんだ付け部に濡れ広がることが難しくなる。そのため、溶剤の沸点は、２００℃以上であることが好ましい。ただし、溶剤は、加熱時に揮発することが求められる。そのため、溶剤の沸点は、２８０℃以下であることが好ましい。
【００２８】
溶剤としては、水、エタノール、イソプロピルアルコール、１，３−プロパンジオール、ヘキシレングリコール、ヘキシルジグリコール、１，３−ブタンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２−エチルヘキシルジグリコール、ジメチルトリグリコール、フェニルグリコール、ブチルトリグリコール、ターピネオール、アルキレンオキサイド・レゾルシン共重合物などが例示される。溶剤には、上述した溶剤のうちの１種類が使用されてもよいし、２種類以上が同時に使用されてもよい。
【００２９】
１．３  ベース剤
実施の形態に係るフラックスは、ベース剤を含んでもよい。ベース剤は、樹脂系ベース剤と水溶性ベース剤とを含む。上述した必須成分に樹脂系ベース剤が添加されたフラックスは、樹脂系フラックスに分類される。上述した必須成分に水溶性ベース剤が添加されたフラックスは、水溶性フラックスに分類される。
【００３０】
樹脂系ベース剤としては、ロジン系樹脂が例示される。ロジン系樹脂としては、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジンなどの天然ロジン、および、この天然ロジンから得られる誘導体が例示される。ロジン誘導体としては、精製ロジン、重合ロジン、水添ロジン、不均化ロジン、水添不均化ロジン、酸変性ロジン、フェノール変性ロジン、α，β不飽和カルボン酸変性物（例えば、アクリル化ロジン、マレイン化ロジン、フマル化ロジン）が例示される。ロジン誘導体としては、また、上述した重合ロジンまたはα，β不飽和カルボン酸変性物の精製物、水素化物、不均化物、エステル化物などが例示される。これらのロジン系樹脂は、２種類以上が同時に使用されてもよい。
【００３１】
樹脂系ベース剤としては、合成樹脂も例示される。合成樹脂としては、アクリル樹脂、テルペン樹脂、変性テルペン樹脂、スチレン樹脂、変性スチレン樹脂、キシレン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエチレンポリプロピレン共重合物、ポリエチレンポリ酢酸ビニル共重合物などが例示される。変性テルペン樹脂としては、芳香族変性テルペン樹脂、水添テルペン樹脂、水添芳香族変性テルペン樹脂などの熱可塑性樹脂が例示される。変性スチレン樹脂としては、スチレンアクリル樹脂、スチレンマレイン酸樹脂などが例示される。これらの合成樹脂は、２種類以上が同時に使用されてもよい。
【００３２】
樹脂系ベース剤には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂は含まれないことが好ましい。例えば、エポキシ樹脂は分子中に反応性の高いエポキシ基を有している。また、フェノール樹脂は分子中にヒドロキシ基とメチロール基を有している。これらの官能基がＨＢＡのカルボキシ基と反応すると、ＨＢＡによる酸化物の還元作用が低下する。したがって、熱硬化性樹脂以外の樹脂系ベース剤が使用されることが好ましい。
【００３３】
水溶性ベース剤としては、ポリエチレングリコール、各種アルコールのＥＯ、ＰＯ、ＥＯ／ＰＯエステル付加体、各種アミンのＥＯ、ＰＯ、ＥＯ／ＰＯアミド付加体が例示される。これらの水溶性ベース剤は、２種類以上が同時に使用されてもよい。
【００３４】
ベース剤の含有量（２種類以上のベース剤が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０〜６５ｗｔ％である。ベース剤の好ましい含有量は、５〜６０ｗｔ％、１０〜４０ｗｔ％、または１５〜３０ｗｔ％である。ベース剤の含有量が何れかの好ましい範囲であると、フラックスに適度な耐熱性が付与されるので、はんだ付け時のはんだの濡れ性を良好にすることが可能となる。
【００３５】
１．４  チキソ剤
実施の形態に係るフラックスは、チキソ剤を含んでもよい。チキソ剤は、フラックスにチキソ性を付与する添加剤である。チキソ剤としては、ワックス系チキソ剤、アマイド系チキソ剤などが例示される。
【００３６】
ワックス系チキソ剤としては、ヒマシ硬化油などが例示される。アマイド系チキソ剤としては、ラウリン酸アマイド、パルミチン酸アマイド、ステアリン酸アマイド、ベヘン酸アマイド、ヒドロキシステアリン酸アマイド、飽和脂肪酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド、不飽和脂肪酸アマイド、ｐ−トルエンメタンアマイド、芳香族アマイド、メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスラウリン酸アマイド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アマイド、飽和脂肪酸ビスアマイド、メチレンビスオレイン酸アマイド、不飽和脂肪酸ビスアマイド、ｍ−キシリレンビスステアリン酸アマイド、芳香族ビスアマイド、飽和脂肪酸ポリアマイド、不飽和脂肪酸ポリアマイド、芳香族ポリアマイド、置換アマイド、メチロールステアリン酸アマイド、メチロールアマイド、脂肪酸エステルアマイドなどが例示される。これらのチキソ剤は、２種類以上が同時に使用されてもよい。
【００３７】
チキソ剤（２種類以上のチキソ剤が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０〜１５ｗｔ％である。チキソ剤の好ましい含有量は、１〜１０ｗｔ％、３〜１０ｗｔ％、または３〜７ｗｔ％である。チキソ剤の含有量が何れかの好ましい範囲であると、フラックスに適度なチキソ性が付与されるので、フラックスのにじみ、かすれなどが抑制されて印刷性が向上し、はんだ付け時の作業性を向上させることが可能となる。
【００３８】
１．５  活性補助剤
実施の形態に係るフラックスは、活性補助剤を含んでもよい。活性補助剤は、ＨＢＡによる酸化物の還元を補助する添加剤である。活性補助剤としては、他の有機酸、アミン、有機ハロゲン化合物およびアミンハロゲン化水素酸塩が例示される。これらの活性補助剤は、２種類以上が同時に使用されてもよい。
【００３９】
他の有機酸としては、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、エイコサン二酸、クエン酸、グリコール酸、乳酸、コハク酸、サリチル酸、ジグリコール酸、ジピコリン酸、ジブチルアニリンジグリコール酸、スベリン酸、セバシン酸、チオグリコール酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ドデカン二酸、パラヒドロキシフェニル酢酸、ピコリン酸、フェニルコハク酸、フマル酸、マレイン酸、マロン酸、ラウリン酸、安息香酸、酒石酸、イソシアヌル酸トリス（２−カルボキシエチル）、グリシン、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）ブタン酸、４−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジエチルグルタル酸、２−キノリンカルボン酸、３−ヒドロキシ安息香酸、リンゴ酸、ｐ−アニス酸、パルミチン酸、ステアリン酸、１２−ヒドロキシステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸などが例示される。他の有機酸としては、また、オレイン酸とリノール酸の反応物であるダイマー酸、このダイマー酸に水素を添加した水添ダイマー酸、オレイン酸とリノール酸の反応物であるトリマー酸、このトリマー酸に水素を添加した水添トリマー酸などが例示される。他の有機酸としては、更に、オレイン酸とリノール酸の反応物以外のダイマー酸、このダイマー酸に水素を添加した水添ダイマー酸、オレイン酸とリノール酸の反応物以外のトリマー酸、このトリマー酸に水素を添加した水添トリマー酸なども例示される。これらの他の有機酸は、２種類以上が同時に使用されてもよい。
【００４０】
他の有機酸の含有量（２種類以上の他の有機酸が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０〜１８ｗｔ％である。他の有機酸の含有量は、０．５〜１０ｗｔ％であることが好ましい。他の有機酸の含有量は、ＨＢＡの含有量以下であることが好ましい。すなわち、ＨＢＡと他の有機酸を含む全ての有機酸に対する他の有機酸の含有率が、５０％以下であることが好ましい。他の有機酸の含有率が５０％以下であれば、ＨＢＡによる酸化物の還元を補助しつつ、他の有機酸による金属表面の腐食を抑えることが可能になる。他の有機酸の含有率は、好ましくは１０％以下である。
【００４１】
アミンとしては、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾールなどのイミダゾール類が例示される。アミンとしては、また、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、１−アミノプロパン、イソプロピルアミン、トリメチルアミン、ｎ−エチルメチルアミン、アリルアミン、ｎ−ブチルアミン、ジエチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアミン、イソブチルアミン、ピロリジン、３−ピロリン、ｎ−ペンチルアミン、ジメチルアミノプロパン、１−アミノヘキサン、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジプロピルアミン、ヘキサメチレンイミン、１−メチルピペリジン、２−メチルピペリジン、４−メチルピペリジン、シクロヘキシルアミン、ジアリルアミン、ｎ−オクチルアミン、アミノメチル、シクロヘキサン、２−エチルヘキシルアミン、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、１，１，３，３−テトラメチルブチルアミン、１−シクロヘキシルエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミンなどの脂肪族アミンが例示される。アミンとしては、更に、アニリン、ジエチルアニリン、ピリジン、ジフェニルグアニジン、ジトリルグアニジンなどの芳香族アミンが例示される。アミンとしては、更に、２−エチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−シクロヘキシルアミン、トリエタノールアミンなどのアミノアルコールが例示される。アミンとしては、更に、ポリオキシアルキレンアルキルアミン、ポリオキシアルキレンエチレンジアミン、ポリオキシアルキレンジエチレントリアミンなどのポリオキシアルキレン型アルキルアミンが例示される。アミンとしては、更に、末端アミノポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールコポリマー（末端アミノＰＥＧ−ＰＰＧコポリマー）などの末端アミンポリオキシアルキレンが例示される。これらのアミンは、２種類以上が同時に使用されてもよい。
【００４２】
アミン（２種類以上のアミンが使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０〜１２ｗｔ％である。アミンの好ましい含有量は、０．５〜１２ｗｔ％、０．５〜３ｗｔ％、２〜１０ｗｔ％、または、３〜７ｗｔ％である。
【００４３】
有機ハロゲン化合物としては、ｔｒａｎｓ−２，３−ジブロモ−１，４−ブテンジオール、トリアリルイソシアヌレート６臭化物、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、ｔｒａｎｓ−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、ｃｉｓ−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、テトラブロモフタル酸、ブロモコハク酸、２，２，２−トリブロモエタノールなどの有機ブロモ化合物が例示される。有機ハロゲン化合物としては、また、クロロアルカン、塩素化脂肪酸エステル、クロレンド酸、クロレンド酸無水物などの有機クロロ化合物が例示される。有機ハロゲン化合物としては、更に、フッ素系界面活性剤、パーフルオロアルキル基を有する界面活性剤、ポリテトラフルオロエチレンなどの有機フルオロ化合物が例示される。これらの有機ハロゲン化合物は、２種類以上が同時に使用されてもよい。
【００４４】
有機ハロゲン化合物（２種類以上の有機ハロゲン化合物が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０〜５ｗｔ％である。有機ハロゲン化合物の含有量は、１〜２ｗｔ％であることが好ましい。
【００４５】
アミンハロゲン化水素酸塩は、アミンとハロゲン化水素を反応させた化合物である。アミンハロゲン化水素酸塩としては、アニリン塩化水素酸塩、アニリン臭化水素酸塩などが例示される。アミンハロゲン化水素酸塩のアミンとしては、上述したアミンを用いることができる。アミンハロゲン化水素酸塩のハロゲン化水素としては、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素の水素化物（塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素、フッ化水素）が例示される。これらのアミンハロゲン化水素酸塩は、２種類以上が同時に使用されてもよい。
【００４６】
アミンハロゲン化水素酸塩（２種類以上のアミンハロゲン化水素酸塩が使用される場合は、それらの合計の含有量）は、０〜２ｗｔ％である。アミンハロゲン化水素酸塩の好ましい含有量は、０．３〜１．５ｗｔ％または０．５〜１ｗｔ％である。
【００４７】
２．ソルダペースト
実施の形態に係るソルダペーストは、上述したフラックスと、金属粉とを含む。金属粉は、Ｐｂを含まないはんだであることが好ましい。金属粉は、Ｓｎ単体、または、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｇｅ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｉｎ系合金、または、これらの合金にＳｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｇｅ、Ｐなどが添加されたはんだの粉体から構成される。
【００４８】
３．実施例
以下の表１〜３に示す実施例および比較例の組成のフラックスが作製された。作製された各フラックスの酸価が計測された後、４０℃で２０日間保管された。保管期間の経過後、各フラックスの酸価が再び計測された。酸価の計測は、カリウムを用い、ＪＩＳ  Ｋ００７０：１９９２に準じて行われた。
【００４９】
酸価は、フラックス１ｇ中に含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのミリグラム数で表される。フラックスの酸価が高いほどフラックス中に含まれるカルボキシ基が多く、酸価が低いほどカルボキシ基が少ないことを意味する。ＨＢＡのカルボキシ基が溶剤のヒドロキシ基と反応してエステル化すると、フラックスの酸価が低下する。
【００５０】
保管前後の酸価に基づいて減少率（（保管前の酸価−保管後の酸価）／保管前の酸価）が計算され、ＨＢＡのエステル化の抑制レベルが評価された。減少率が５０％以内のフラックスは、抑制レベルが良好であると評価された（○）。減少率が５０％を上回るフラックスは、抑制レベルが良好でないと評価された（×）。評価結果を表１〜３に示す。
【００５１】
【表１】
0006751248.tif 000002
【００５２】
【表２】
0006751248.tif 000003
【００５３】
【表３】
0006751248.tif 000004
【００５４】
表１に示す実施例１のフラックスは、５ｗｔ％のＨＢＡと、９５ｗｔ％の溶剤（１，３−プロパンジオール）と、を含むフラックスのサンプルである。実施例１のフラックスは、抑制レベルが良好と評価された。
【００５５】
実施例２のフラックスでは、実施例１におけるＨＢＡの含有量が０．１ｗｔ％に減らされ、溶剤の含有量が９９．９ｗｔ％に増やされた。実施例２のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００５６】
実施例３のフラックスでは、実施例１におけるＨＢＡの含有量が２０ｗｔ％に増やされ、溶剤の含有量が８０ｗｔ％に減らされた。実施例３のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００５７】
比較例１のフラックスは、５ｗｔ％のグリコール酸と、９５ｗｔ％の溶剤（１，３−プロパンジオール）と、を含むフラックスのサンプルである。比較例１のフラックスは、抑制レベルが良好でないと評価された。
【００５８】
比較例２のフラックスは、５ｗｔ％の乳酸と、９５ｗｔ％の溶剤（１，３−プロパンジオール）と、を含むフラックスのサンプルである。比較例２のフラックスも、抑制レベルが良好でないと評価された。
【００５９】
ここで、比較例１および２のフラックスの評価と、実施例１のフラックスの評価とが異なる理由について、図１を参照しながら説明する。図１は、グリコール酸、乳酸およびＨＢＡの分子構造を説明する図である。図１に示す３種類の有機酸は、炭素骨格において類似する。ただし、グリコール酸においてカルボキシ基が結合する炭素原子には、２つの水素原子と、ヒドロキシ基とが結合している。また、乳酸においてカルボキシ基が結合する炭素原子には、水素原子と、メチル基と、ヒドロキシ基と、が結合している。一方、ＨＢＡにおいてカルボキシ基が結合する炭素原子には、２つのメチル基と、ヒドロキシ基と、が結合している。
【００６０】
３種類の有機酸を比較すると、ＨＢＡでは分子内のメチル基が、１，３−プロパンジオールのヒドロキシ基とＨＢＡのカルボキシ基との接近を妨げる立体障害となることが分かる。そして、この立体障害の存在が、抑制レベルに多大な影響を及ぼしたと本発明者らは推測している。
【００６１】
表１の説明に戻る。実施例４のフラックスでは、実施例１における溶剤の含有量が９４．５ｗｔ％に減らされ、活性補助剤（グリコール酸）が０．５ｗｔ％添加された。実施例４のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００６２】
実施例５のフラックスでは、実施例４におけるグリコール酸が乳酸に変更された。実施例５のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００６３】
実施例６のフラックスでは、実施例４におけるグリコール酸がコハク酸に変更された。実施例６のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００６４】
実施例７のフラックスでは、実施例４におけるグリコール酸がアジピン酸に変更された。実施例７のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００６５】
実施例８のフラックスでは、実施例４におけるグリコール酸が水添ダイマー酸に変更された。実施例８のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００６６】
実施例９のフラックスでは、実施例１における溶剤の含有量が９４．５ｗｔ％に減らされ、複数種類の活性補助剤がそれぞれ０．１ｗｔ％添加された。活性補助剤は、グリコール酸、乳酸、コハク酸、アジピン酸および水添ダイマー酸である。実施例９のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００６７】
実施例１０のフラックスでは、実施例１における溶剤の含有量が９４．５ｗｔ％に減らされ、活性補助剤（シクロヘキシルアミン）が０．５ｗｔ％添加された。実施例１０のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００６８】
実施例１１のフラックスでは、実施例１０におけるシクロヘキシルアミンが２−エチル−４−メチルイミダゾールに変更された。実施例１１のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００６９】
実施例１２のフラックスでは、実施例１における溶剤の含有量が９４ｗｔ％に減らされ、複数種類の活性補助剤がそれぞれ０．５ｗｔ％添加された。活性補助剤は、シクロヘキシルアミンおよび２−エチル−４−メチルイミダゾールである。実施例１２のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００７０】
実施例１３のフラックスでは、実施例１における溶剤の含有量が９３ｗｔ％に減らされ、活性補助剤（ｔｒａｎｓ−ＤＢＢＤ：ｔｒａｎｓ−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール）が２ｗｔ％添加された。実施例１３のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００７１】
実施例１４のフラックスでは、実施例１３におけるｔｒａｎｓ−ＤＢＢＤがクロレンド酸に変更された。実施例１４のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００７２】
実施例１５のフラックスでは、実施例１における溶剤の含有量が９４．５ｗｔ％に減らされ、活性補助剤（ジフェニルグアニジン塩化水素酸塩）が０．５ｗｔ％添加された。実施例１５のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００７３】
実施例１６のフラックスでは、実施例１５における補助活性剤がシクロヘキシルアミン臭化水素酸塩に変更された。実施例１６のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００７４】
実施例１７のフラックスは、５ｗｔ％のＨＢＡと、６５ｗｔ％の溶剤（１，３−プロパンジオール）と、３０ｗｔ％のベース剤（水添ロジン）と、を含む樹脂系フラックスのサンプルである。実施例１７のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００７５】
実施例１８のフラックスでは、実施例１７における水添ロジンが重合ロジンに変更された。実施例１８のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００７６】
実施例１９のフラックスでは、実施例１７における水添ロジンが酸変性ロジンに変更された。実施例１９のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００７７】
実施例２０のフラックスでは、実施例１７における水添ロジンの含有量が１０ｗｔ％に減らされ、重合ロジンおよび酸変性ロジンがそれぞれ１０ｗｔ％添加された。実施例２０のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００７８】
実施例２１のフラックスでは、実施例１７における水添ロジンがアクリル樹脂に変更された。実施例２１のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００７９】
実施例２２のフラックスは、５ｗｔ％のＨＢＡと、８５ｗｔ％の溶剤（１，３−プロパンジオール）と、１０ｗｔ％のベース剤（ポリエチレングリコール）と、を含む水溶性フラックスのサンプルである。実施例２２のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００８０】
実施例２３のフラックスは、５ｗｔ％のＨＢＡと、８９ｗｔ％の溶剤（１，３−プロパンジオール）と、６ｗｔ％のチキソ剤（アマイド系チキソ剤）と、を含む水溶性フラックスのサンプルである。実施例２３のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００８１】
実施例２４のフラックスは、５ｗｔ％のＨＢＡと、８８ｗｔ％の溶剤（１，３−プロパンジオール）と、合計７ｗｔ％の複数種類のチキソ剤と、を含む水溶性フラックスのサンプルである。チキソ剤は、３ｗｔ％のアマイド系チキソ剤および４ｗｔ％のヒマシ硬化油である。実施例２４のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００８２】
実施例２５のフラックスは、５ｗｔ％のＨＢＡと、８５ｗｔ％の溶剤（１，３−プロパンジオール）と、１０ｗｔ％のチキソ剤（ヒマシ硬化油）と、を含む水溶性フラックスのサンプルである。実施例２５のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００８３】
表２に示す実施例２６のフラックスは、５ｗｔ％のＨＢＡと、５５ｗｔ％の溶剤（ＨｅＤＧ：ヘキシルジグリコール）と、４０ｗｔ％のベース剤（水添ロジン）と、を含む樹脂系フラックスのサンプルである。実施例２６のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００８４】
実施例２７のフラックスでは、実施例２６における溶剤の含有量が３７ｗｔ％に減らされ、合計１８ｗｔ％の複数種類の活性補助剤が添加された。活性補助剤は、それぞれ２％のグリコール酸、乳酸、コハク酸およびアジピン酸と、１０ｗｔ％の水添ダイマー酸である。実施例２７のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００８５】
実施例２８のフラックスでは、実施例２６における溶剤の含有量が５４．５ｗｔ％に減らされ、活性補助剤（シクロヘキシルアミン）が０．５ｗｔ％添加された。実施例２８のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００８６】
実施例２９のフラックスでは、実施例２６における溶剤の含有量が４３ｗｔ％に減らされ、活性補助剤（２−エチル−４−メチルイミダゾール）が１２ｗｔ％添加された。実施例２９のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００８７】
実施例３０のフラックスでは、実施例２６における溶剤の含有量が５４ｗｔ％に減らされ、活性補助剤（ｔｒａｎｓ−ＤＢＢＤ）が１ｗｔ％添加された。実施例３０のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００８８】
実施例３１のフラックスでは、実施例３０におけるｔｒａｎｓ−ＤＢＢＤがクロレンド酸に変更された。実施例３１のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００８９】
実施例３２のフラックスでは、実施例２６における溶剤の含有量が５０ｗｔ％に減らされ、複数種類の活性補助剤がそれぞれ２．５ｗｔ％添加された。活性補助剤は、ｔｒａｎｓ−ＤＢＢＤおよびクロレンド酸である。実施例３２のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００９０】
実施例３３のフラックスでは、実施例２６における溶剤の含有量が５４ｗｔ％に減らされ、活性補助剤（ジフェニルグアニジン塩化水素酸塩）が１ｗｔ％添加された。実施例３３のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００９１】
実施例３４のフラックスでは、実施例３３における補助活性剤がシクロヘキシルアミン臭化水素酸塩に変更された。実施例３４のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００９２】
実施例３５のフラックスでは、実施例２６における溶剤の含有量が３０ｗｔ％に減らされ、水添ロジンの含有量が６５ｗｔ％に増やされた。実施例３５のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００９３】
実施例３６のフラックスでは、実施例２６における溶剤の含有量が５３ｗｔ％に減らされ、複数種類の活性補助剤がそれぞれ１ｗｔ％添加された。活性補助剤は、ジフェニルグアニジン塩化水素酸塩およびシクロヘキシルアミン臭化水素酸塩である。実施例３６のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００９４】
実施例３７のフラックスでは、実施例２６における溶剤の含有量が６９ｗｔ％に増やされ、水添ロジンの含有量が２０ｗｔ％に減らされ、チキソ剤（アマイド系チキソ剤）が６ｗｔ％添加された。実施例３７のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００９５】
実施例３８のフラックスは、５ｗｔ％のＨＢＡと、６８ｗｔ％の溶剤（ＰｈＧ：フェニルグリコール）と、２０ｗｔ％のベース剤（水添ロジン）と、合計７ｗｔ％の複数種類のチキソ剤と、を含む樹脂系フラックスのサンプルである。チキソ剤は、３ｗｔ％のアマイド系チキソ剤および４ｗｔ％のヒマシ硬化油である。実施例３８のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００９６】
実施例３９のフラックスは、５ｗｔ％のＨＢＡと、合計８０ｗｔ％の複数種類の溶剤と、５ｗｔ％のベース剤（水添ロジン）と、１０ｗｔ％のチキソ剤（ヒマシ硬化油）と、を含む樹脂系フラックスのサンプルである。溶剤は、それぞれ４０ｗｔ％のＨｅＤＧおよびＰｈＧである。実施例３９のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００９７】
実施例４０のフラックスは、５ｗｔ％のＨＢＡと、４９ｗｔ％の溶剤（ヘキシルグリコール）と、４０ｗｔ％のベース剤（重合ロジン）と、合計６ｗｔ％の複数種類のチキソ剤と、を含む樹脂系フラックスのサンプルである。チキソ剤は、それぞれ３ｗｔ％のアマイド系チキソ剤およびヒマシ硬化油である。実施例４０のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００９８】
実施例４１のフラックスでは、実施例４０における重合ロジンが酸変性ロジンに変更された。実施例４１のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【００９９】
実施例４２のフラックスは、５ｗｔ％のＨＢＡと、４９ｗｔ％の溶剤（ヘキシルグリコール）と、合計４０ｗｔ％の複数種類のベース剤と、合計６ｗｔ％の複数種類のチキソ剤と、を含む樹脂系フラックスのサンプルである。ベース剤は、それぞれ１５ｗｔ％の水添ロジンおよび重合ロジンと、１０ｗｔ％の酸変性ロジンである。チキソ剤は、それぞれ３ｗｔ％のアマイド系チキソ剤およびヒマシ硬化油である。実施例４２のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１００】
実施例４３の実施例は、５ｗｔ％のＨＢＡと、３９ｗｔ％の溶剤（ヘキシルグリコール）と、合計５０ｗｔ％の複数種類のベース剤と、合計６ｗｔ％の複数種類のチキソ剤と、を含む樹脂系フラックスのサンプルである。ベース剤は、４０ｗｔ％の水添ロジンおよび１０ｗｔ％のアクリル樹脂である。チキソ剤は、それぞれ３ｗｔ％のアマイド系チキソ剤およびヒマシ硬化油である。実施例４３のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１０１】
実施例４４の実施例では、実施例４３における溶剤の含有量が４９ｗｔ％に増やされ、水添ロジンの含有量が３０ｗｔ％に減らされた。実施例４４のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１０２】
実施例４５の実施例では、実施例４４における水添ロジンの含有量が２０ｗｔ％に減らされ、アクリル樹脂の含有量が２０ｗｔ％に増やされた。実施例４５のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１０３】
実施例４６の実施例では、実施例４４における水添ロジンの含有量が１０ｗｔ％に減らされ、アクリル樹脂の含有量が３０ｗｔ％に増やされた。実施例４６のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１０４】
実施例４７の実施例では、実施例４４における水添ロジンの含有量が５ｗｔ％に減らされ、アクリル樹脂の含有量が３５ｗｔ％に増やされた。実施例４７のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１０５】
実施例４８のフラックスでは、実施例４０における重合ロジンがアクリル樹脂に変更された。実施例４８のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１０６】
実施例４９のフラックスでは、実施例４０における重合ロジンが水添ロジンに変更された。実施例４９のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１０７】
実施例５０のフラックスでは、実施例４９におけるＨｅＤＧがＰｈＧに変更された。実施例５０のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１０８】
実施例５１の実施例は、１ｗｔ％のＨＢＡと、３８．８ｗｔ％の溶剤（ＰｈＧ）と、合計１４．２ｗｔ％の複数種類の活性補助剤と、合計４０ｗｔ％の複数種類のベース剤と、合計６ｗｔ％の複数種類のチキソ剤と、を含む樹脂系フラックスのサンプルである。活性補助剤は、それぞれ５ｗｔ％のアジピン酸および水添ダイマー酸と、０．１ｗｔ％のシクロヘキシルアミンと、２ｗｔ％の２−エチル−４−メチルイミダゾールと、１ｗｔ％のｔｒａｎｓ−ＤＢＢＤと、０．５ｗｔ％のクロレンド酸と、０．５ｗｔ％のジフェニルグアニジン塩化水素酸塩と、０．１ｗｔ％のシクロヘキシルアミン臭化水素酸塩である。ベース剤は、それぞれ１０ｗｔ％の水添ロジン、重合ロジン、酸変性ロジンおよびアクリル樹脂である。チキソ剤は、それぞれ３ｗｔ％のアマイド系チキソ剤およびヒマシ硬化油である。実施例５１のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１０９】
実施例５２のフラックスでは、実施例５１におけるＨＢＡの含有量が１０ｗｔ％に増やされ、ＰｈＧの含有量が３９．８ｗｔ％に増やされ、アクリル樹脂が除外された。実施例５２のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１１０】
表３に示す実施例５３のフラックスは、５ｗｔ％のＨＢＡと、合計６５ｗｔ％の複数種類の溶剤と、３０ｗｔ％のベース剤（ポリエチレングリコール）と、を含む水溶性フラックスのサンプルである。溶剤は、５０ｗｔ％のＨｅＤＧおよび１５ｗｔ％の高沸点溶媒（エチレンオキサイド・レゾルシン共重合物）である。実施例５３のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１１１】
実施例５４のフラックスでは、実施例５３における溶剤（ＨｅＤＧ）の含有量が４７ｗｔ％に減らされ、活性補助剤（グルタル酸）が３ｗｔ％添加された。実施例５４のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１１２】
実施例５５のフラックスでは、実施例５３における溶剤（ＨｅＤＧ）の含有量が４４ｗｔ％に減らされ、合計６ｗｔ％の複数種類の活性補助剤が添加された。活性補助剤は、それぞれ３ｗｔ％のグルタル酸および２−エチル−４−メチルイミダゾールである。実施例５５のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１１３】
実施例５６のフラックスでは、実施例５３における溶剤（ＨｅＤＧ）の含有量が４９ｗｔ％に減らされ、活性補助剤（ｔｒａｎｓ−ＤＢＢＤ）が１ｗｔ％添加された。実施例５６のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１１４】
実施例５７のフラックスでは、実施例５６における活性補助剤（ｔｒａｎｓ−ＤＢＢＤ）がクロレンド酸に変更された。実施例５７のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１１５】
実施例５８のフラックスでは、実施例５３における溶剤（ＨｅＤＧ）の含有量が４９．５ｗｔ％に減らされ、活性補助剤（ジフェニルグアニジン塩化水素酸塩）が０．５ｗｔ％添加された。実施例５８のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１１６】
実施例５９のフラックスでは、実施例５８における補助活性剤がシクロヘキシルアミン臭化水素酸塩に変更された。実施例５９のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１１７】
実施例６０のフラックスでは、実施例５３におけるポリエチレングリコールがセチルアルコールのＥＯ付加体に変更された。実施例６０のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１１８】
実施例６１のフラックスでは、実施例５３におけるポリエチレングリコールの含有量が１５ｗｔ％に減らされ、セチルアルコールのＥＯ付加体が１５ｗｔ％添加された。実施例６１のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１１９】
実施例６２のフラックスでは、実施例５３におけるＨｅＤＧの含有量が４０ｗｔ％に減らされ、高沸点溶媒の含有量が４５ｗｔ％に増やされ、ポリエチレングリコールの含有量が１０ｗｔ％に減らされた。実施例６２のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１２０】
実施例６３のフラックスでは、実施例５３におけるＨｅＤＧの含有量が３５ｗｔ％に増やされ、高沸点溶媒が除外され、ポリエチレングリコールの含有量が６０ｗｔ％に増やされた。実施例６３のフラックスも、抑制レベルが良好と評価された。
【０１２１】
以上説明した実施例１〜６３によれば、ヒドロキシ基を有する溶剤と、活性剤としてのＨＢＡとを必須の成分とする水溶性または樹脂系フラックスが、その活性の経時的な低下を抑えることが確認された。
【要約】
【課題】ヒドロキシ基を有する溶剤と、活性剤とを含むフラックスにおいて、溶剤のヒドロキシ基によりフラックスの活性が経時的に低下するのを抑える。このようなフラックスを用いたソルダペーストを提供する。
【解決手段】フラックスは、ヒドロキシ基を有する溶剤と、活性剤とを含む。活性剤は、２−ヒドロキシイソ酪酸である。フラックスは、２−ヒドロキシイソ酪酸を０．１〜２０ｗｔ％含んでもよい。ソルダペーストは、このフラックスと、金属粉とを含む。
【選択図】図１【図１】
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