(57)【要約】［課題］ハンダ付け後のフラックス残渣が水洗容易であり排水が自然環境中で生分解容易であり人畜に無害なフラックス、さらに鉛害のないクリームハンダ、ハンダ付け方法等を提供する。［解決手段］（A）水と、（B）(b1) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機化合物もしくはフェノール系抗酸化剤または(b2) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機酸のアルカリ金属塩と、（C）水溶性かつ生物易分解性のチクソ剤とからなるハンダ付け用フラックス。（D）無鉛ハンダ粒子と、前記ハンダ付け用フラックスとからなるクリームハンダおよび該クリームハンダによるハンダ付け方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（A）水と、（B）(b1) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機化合物もしくはフェノール系抗酸化剤または(b2) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機酸のアルカリ金属塩と、（C）水溶性かつ生物易分解性のチクソ剤とからなることを特徴とするハンダ付け用フラックス。
【請求項２】
成分（b1）がアスコルビン酸、ソルビン酸、エリソルビン酸、クエン酸、グルコン酸、還元糖、水溶性フェノール系抗酸化剤またはヒドロキノンであり、成分(b2)がアスコルビン酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウムまたはエリソルビン酸ナトリウムであり、成分（C）が増粘多糖類であることを特徴とする請求項１記載のハンダ付け用フラックス。
【請求項３】
成分（A）１００重量部に対して成分（B）が０．５〜５００重量部であり、成分（C）が０．２〜２０重量部であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のハンダ付け用フラックス。
【請求項４】
（D）無鉛ハンダ粒子と、請求項１または請求項２記載のハンダ付け用フラックスとからなることを特徴とするクリームハンダ。
【請求項５】
（D）無鉛ハンダ粒子１００重量部と請求項３記載のハンダ付け用フラックス３〜３０重量部とからなることを特徴とするクリームハンダ。
【請求項６】
ハンダ付けすべき金属製部材間に請求項４または請求項５記載のクリームハンダを所在させ、加熱して無鉛ハンダ粒子をリフローすることを特徴とする金属製部材のハンダ付け方法。
【請求項７】
請求項４または請求項５記載のクリームハンダを使用してハンダ付けされた金属製部材を有する食品用容器または電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンダ付け後に水洗容易であり自然環境中で生分解容易なハンダ付け用フラックス、ハンダ付け性が優れ、ハンダ付け後にフラックス残渣が水洗容易であり自然環境中で分解容易なクリームハンダ、該クリームハンダを用いて金属製部材をハンダ付けする方法および該クリームハンダを使用してハンダ付けされた金属製部材を有する食品用容器または電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からプリント基板、回路基板に電子素子、電子部品等を実装する等の際には、クリームハンダ(ハンダペーストとも言われている)によるハンダ付けが多用されてきた。従来のクリームハンダはロジン系のフラックスと有機溶剤を含有しており、ハンダ付け後のロジン系残渣は、電子機器の信頼性に大きく影響を及ぼすため、ハンダ付け後に残留フラックスを洗浄する必要がある。そのための洗浄剤としてイソプロピルアルコール、塩素化炭化水素等の揮発性有機溶剤を用いることが多い。【０００３】
しかし、近年環境保護の観点から揮発性有機溶剤（VOC）の使用を削減することが要請されており、この要請に応えるものとして、フラックス残渣についてもイソプロピルアルコール等の揮発性有機溶剤による洗浄を必要とせず、水で洗浄可能な水溶性フラックスが提案されている（特許文献１、特許文献２）。また、鉛含有ハンダ粉末と水溶性フラックスとからなるクリームハンダが提案されている（特許文献３、特許文献４）。【０００４】
しかし、特許文献１のフラックスは、ベース樹脂としての変性アミン化合物（例、カルボン酸とアミンの塩、エポキシ化合物とアミンの付加物）を必須成分としており、活性剤（例、アミンの塩酸塩、水溶性カルボン酸、アミン類）を併用してもよいとしている。特許文献３のクリームハンダは、フラックスとしてポリオキシエチレンジグリコール酸のアミン塩を必須成分としており、活性剤（例、アミンの塩酸塩、水溶性カルボン酸、そのアミン塩）やチクソ剤(例、ポリエチレングルコール、ヒドロキシセルロース)を併用してもよいとしている。特許文献４のクリームハンダは、フラックスとしてナトリウムスルホイソフタル酸とグリコールとのエステル化合物を必須成分としており、活性剤（例、アミンの塩酸塩、水溶性カルボン酸、そのアミン塩）やチクソ剤(例、ポリエチレングルコール、ヒドロキシセルロース)を併用してもよいとしている。
特許文献２の液状フラックスは、水溶性ベース材(例、ポリエチレングリコール、マンニトール、ソルビトール)とアクチベータ（クエン酸、りんご酸、マロン酸、乳酸等の有機酸；アミンの塩酸塩）と界面活性剤（例、非イオン系界面活性剤、イオン系界面活性剤、ヒドロキシセルロール、アルギン酸ナトリウム、アラビアゴム）とからなる。【０００５】
ところが、特許文献１のフラックス、特許文献３と特許文献４のクリームハンダ中のフラックスは、いずれも化学合成されたアミン系化合物やイオウ系化合物であり、リフロー時に熱分解して有毒ガスや臭気を発生するという問題、ならびに、ハンダ付け後にフラックス残渣を水洗すると排水となって下水処理場や河川、港湾に流れ込み自然環境を汚しかねないという問題がある。
特許文献１のフラックス、特許文献３と特許文献４のクリームハンダ中のフラックスは、いずれも鉛を主成分とするハンダ用を意図しており、特許文献２の液状フラックスは、いかなるハンダに適しているか言及していない。しかし、いずれも無鉛ハンダ、鉛フリーハンダに応用すると、リフロー時の固着力が不十分という問題がある。【０００６】
一方、特許文献５には水中にアスコルビン酸と界面活性剤を含有してなる水性フラックスが提案されている。アスコルビン酸を主成分としているので人体に対する安全性が高く環境に配慮していることは肯定できるが、界面活性剤が必須成分であるので、ハンダ付け後にフラックス残渣を水洗すると排水となって下水処理場や河川、港湾に流れ込み自然環境を汚しかねないという問題がある。しかも、いかなるハンダに適しているか言及していない。【０００７】
【特許文献１】特開平５−６９１８８号公報
【特許文献２】特開平９−１９２８８２号公報
【特許文献３】特開平５−６９１８８号公報
【特許文献４】特開平５−６９１８９号公報
【特許文献５】特開２００５−７４４８４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明者らは、無鉛ハンダによるハンダ付け時に有毒ガスや臭気が殆んど発生せず、リフロー時の固着性が優れ、フラックス残渣の水洗性に優れ、その排水が下水処理場や河川、港湾に流れ込んでも微生物により速やかに分解して自然環境を汚さないフラックスおよびクリームハンダを開発すべく鋭意研究した結果、本発明に至った。
本発明の目的は、（１）無鉛ハンダによるハンダ付け時に有毒ガスや臭気が殆んど発生せず、リフロー時の固着性が優れ、フラックス残渣の水洗性に優れ、その排水が下水処理場や河川、港湾に流れ込んでも微生物により速やかに分解して自然環境を汚さないフラックス、（２）ハンダ付け時に有毒ガスや臭気が殆んど発生せず、リフロー時の固着性が優れ、フラックス残渣の水洗性に優れ、その排水が下水処理場や河川、港湾に流れ込んでも微生物により速やかに分解して自然環境を汚さず鉛害のないクリームハンダとハンダ付け方法、および（３）ハンダ付け部分の固着力が優れ鉛害のない食品用容器および電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、下記のハンダ付け用フラックス、クリームハンダ、ハンダ付け方法、食品用容器および電子部品により達成される。
［１］（A）水と、（B）(b1) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機化合物もしくはフェノール系抗酸化剤または(b2) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機酸のアルカリ金属塩と、（C）水溶性かつ生物易分解性のチクソ剤とからなることを特徴とするハンダ付け用フラックス。
［２］成分（b1）がアスコルビン酸、ソルビン酸、エリソルビン酸、クエン酸、グルコン酸、還元糖または水溶性フェノール系抗酸化剤であり、成分(b2)がアスコルビン酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウムまたはエリソルビン酸ナトリウムであり、成分（C）が増粘多糖類であることを特徴とする［１］記載のハンダ付け用フラックス。
［３］成分（A）１００重量部に対して成分（B）が０．５〜５００重量部であり、成分（C）が０．２〜２０重量部であることを特徴とする［１］または［２］記載のハンダ付け用フラックス。
［４］（D）無鉛ハンダ粒子と、［１］または［２］記載のハンダ付け用フラックスとからなることを特徴とするクリームハンダ。
［５］（D）無鉛ハンダ粒子１００重量部と［３］記載のハンダ付け用フラックス３〜３０重量部とからなることを特徴とするクリームハンダ。
［６］ハンダ付けすべき金属製部材間に［４］または［５］記載のクリームハンダを所在させ、加熱して無鉛ハンダ粒子をリフローすることを特徴とする金属製部材のハンダ付け方法。
［７］［４］または［５］記載のクリームハンダを使用してハンダ付けされた金属製部材を有する食品用容器または電子部品。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のハンダ付け用フラックスは、無鉛ハンダによるハンダ付け時に有毒ガスや臭気が殆んど発生せず、リフロー時の固着性が優れ、フラックス残渣の水洗性に優れ、その排水が下水処理場や河川、港湾に流れ込んでも微生物により速やかに分解して自然環境を汚さない。
本発明のクリームハンダは、ハンダ付け時に有毒ガスや臭気が殆んど発生せず、リフロー時の固着性が優れ、フラックス残渣の水洗性に優れ、その排水が下水処理場や河川、港湾に流れ込んでも微生物により速やかに分解して自然環境を汚さない。
本発明のハンダ付け方法は、ハンダ付け時に有毒ガスや臭気が殆んど発生せず、リフロー時の固着性が優れ、フラックス残渣の水洗性に優れ、その排水が下水処理場や河川、港湾に流れ込んでも微生物により速やかに分解して自然環境を汚さない。
本発明の食品用容器および電子部品は、ハンダ付け部分の固着力が優れ鉛害がない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例における固着強度測定用試験体Ａの平面図である。チップコンデンサ端子電極３と基板ランド（パット）部４がハンダ付けされることによりチップコンデンサ２がガラス繊維強化エポキシ樹脂基板１に搭載されている固着強度測定用試験体Ａを固定し、チップコンデンサ２の側面を矢印の方向に押圧して、チップコンデンサ２とガラス繊維強化エポキシ樹脂基板１とのハンダ付け部分の固着強度を測定する。
【図２】図１におけるY−Y´線断面図である。
【符号の説明】
【００１２】
Ａ  固着強度測定用試験体
１  ガラス繊維強化エポキシ樹脂基板
２  チップコンデンサ
３  チップコンデンサの端子電極
４  基板ランド（パット）部
５  無鉛ハンダ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のハンダ付け用フラックスは、（A）水と、（B）(b1) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機化合物もしくはまたはフェノール系抗酸化剤または(b2) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機酸のアルカリ金属塩と、（C）水溶性かつ生物易分解性のチクソ剤とからなることを特徴とする。【００１４】
（A）水は、（B）(b1) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機化合物もしくはフェノール系抗酸化剤または(b2) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機酸のアルカリ金属塩と、（C）水溶性かつ生物易分解性のチクソ剤を溶解して液状にするための成分である。
水は純水が好ましく、その電気伝導度は１００μS／ｃｍ以下が好ましく、１０μS／ｃｍ以下、さらには３μS／ｃｍ以下がより好ましい。純水の製造方法は通常の方法で良く、イオン交換法、逆浸透法、蒸留法などが例示される。清浄でありミネラル分が少なければ井戸水、ミネラルウオーター、渓谷水も使用可能である。【００１５】
成分（B）(b1)のうちの水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機化合物、および、(b2) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機酸のアルカリ金属塩は、リフロー時に無鉛ハンダの表面層の酸化物を還元して非酸化物に戻し、ハンダ付けに供される金属部材や金属部分の表面層の酸化物を還元して非酸化物に戻す作用をする。成分（B）(b1)のうちの水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなるフェノール系抗酸化剤は、リフロー時に無鉛ハンダの表面層や、ハンダ付けに供される金属部材や金属部分の表面層が酸化されることを防止する作用がある。かかる作用によりハンダ付けの固着力、固着強度を向上する。【００１６】
成分（B）(b1)のうちの水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機化合物として、アスコルビン酸、特にはＬ−アスコルビン酸とその水溶性誘導体(例えば、アスコルビン酸−２−グルコシド)、ソルビン酸とその水溶性誘導体、イソアスコルビン酸（エリソルビン酸）とその水溶性誘導体、還元糖が例示される。還元糖は、単糖類、二糖類およびオリゴ糖があり、グルコース、マルトース、ラクトース、フルクトース、ラクトース、イソマルトースなどの単糖類、ショ糖、セロビオース、キシロビオースおよびマンノビオースなどの還元性二糖類および還元性オリゴ糖類が例示される。アスコルビン酸、特にはＬ−アスコルビン酸とその水溶性誘導体は、−(HO)C=C(OH)−を有しており、酸化されてデヒドロ型になりやすいので優れた還元能力を有する。ソルビン酸とその水溶性誘導体は、共役二重結合を有しており優れた還元能力を有する。還元糖は、CHO基（アルデヒド基）を有しており優れた還元能力を有する。これらの物質は、ハンダ付けフラックスおよびクリームハンダ中でも還元性を発揮する。【００１７】
クエン酸、乳酸、グルコン酸、りんご酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸等の脂肪族カルボン酸は、−(HO)C=C(OH)−、CHO基、共役二重結合のいずれも有しないので還元能力が前掲のものより小さいが、成分（C）と併用することによりハンダ付け時の固着強度を向上させる。これらのうちでもクエン酸とグルコン酸は、水溶性が大きく好ましい。成分（B）(b1)として食品添加物でありカルボキシル基を有しないアスコルビン酸、特にはＬ−アスコルビン酸が最良である。かかる成分（B）(b1)は、ハンダ付け後にその残渣が水洗されて下水処理場や河川、港湾に流れ込んでも微生物により速やかに分解して無害な物質に変わる。かかる成分（B）(b1)は、元来植物、微生物または動物由来の天然物質であり（ただし、アジピン酸、ソルビン酸とその水溶性誘導体を除く）人畜に対する安全性に優れている。ソルビン酸は食品用防腐剤であり人畜に対する安全性に優れている。【００１８】
成分（B）(b1)のうちの水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなるフェノール系抗酸化剤として、カテキン、ルチン、イソクエルシトリンなどのフラボノイド配糖体；没食子酸、ハイドロキノン、カテコールが例示される。かかる成分（B）(b1)は、ハンダ付け後にその残渣が水洗されて下水処理場や河川、港湾に流れ込んでも微生物により速やかに分解して無害な物質に変わる。かかる成分（B）(b1)は、元来植物、微生物または動物由来の天然物質であり（ただし、ハイドロキノン、カテコールを除く）人畜に対する安全性に優れている。【００１９】
（B）(b2) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機酸のアルカリ金属塩は、アスコルビン酸ナトリウム、特にはＬ−アスコルビン酸ナトリウム、イソアスコルビン酸ナトリウム（エリソルビン酸ナトリウム）、ソルビン酸ナトリウムが例示される。かかる成分（B）(b2)は、ハンダ付け後にその残渣が水洗されて下水処理場や河川、港湾に流れ込んでも微生物により速やかに分解して無害な物質に変わる。
ここで、本発明における生物易分解性とは、化学物質等の審査及び製造等の規制に関する法律第4条第1項の規定に基づき、同項第5号に該当する（いわゆる白物質）と判定されるものであることをいう。上記（B）(b1)成分、（B）(b2)成分は２種以上を併用してもよい。【００２０】
（C）水溶性かつ生物易分解性のチクソ剤は、ハンダ付け用フラックスの粘度を増加させると共に、（D）無鉛ハンダ粒子と混合したときに、混合物をクリーム状、ペースト状にし、チキソトロピックにする作用がある。チクソ剤はクリームハンダのダレを防止し、良好な印刷塗布性のために必要である。
成分（C）の代表例は、増粘多糖類であり、例えば、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、カラギーナン、寒天、キサンタンガム、グアーガム、ローカストビーンガム、トラガントガム、アラビアガム、タマリンドシードガム、ジェランガム、サイリウムシードガム、ペクチン等の、海藻、種子、樹皮、微生物等由来の天然ガム類、植物由来のでんぷんを挙げることができる、さらには動物のコラーゲン由来のたんぱく質であるゼラチンを挙げることができる。本発明の目的を達成するものであれば特に制限はなく、これらの１種または２種以上を併用して使用することができる。成分（C）は、水溶性であり、ハンダ付け後にその残渣が水洗されて下水処理場や河川、港湾に流れ込んでも微生物により速やかに分解して無害な物質に変わる。かかる成分（C）は、元来植物、微生物または動物由来の天然物質であり人畜に対する安全性に優れている。【００２１】
本発明のハンダ付け用フラックスにおける各成分の配合比率は、成分（A）１００重量部に対して成分（B）が０．５〜５００重量部であり、成分（C）が０．２〜２０重量部であることが好ましい。成分（A）１００重量部に対して成分（B）が３〜３００重量部であり、成分（C）が１〜１０重量部であることがより好ましい。本発明のハンダ付け用フラックスの粘度は、クリームハンダをクリーム状ないしペースト状にするため、２５℃で１〜１００，０００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、５０〜１０，０００ｍＰａ・ｓがより好ましい。【００２２】
本発明のハンダ付け用フラックスは、例えば、成分（A）に成分（Ｂ）と成分（Ｃ）を投入して、常温下または加熱しつつ撹拌することにより、あるいは、成分（A）と成分（Ｃ）を常温下または加熱しつつ撹拌し、ついで成分（Ｂ）を投入して撹拌することにより、あるいは、成分（A）と成分（Ｂ）を撹拌し、ついで成分（Ｃ）を投入して常温下または加熱しつつ撹拌することにより容易に製造することができる。【００２３】
本発明のクリームハンダは、（D）無鉛ハンダ粒子と、前記ハンダ付け用フラック、すなわち、（A）水と、（B）(b1) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機化合物もしくはフェノール系抗酸化剤または(b2) 水溶性かつ生物易分解性であり炭素原子、水素原子および酸素原子からなる還元性有機酸のアルカリ金属塩と、（C）水溶性かつ生物易分解性のチクソ剤とからなるハンダ付け用フラックスとからなる。
成分（D）無鉛ハンダ粒子は、Ｐｂを含まないことを特徴としており、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｕ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｇｅ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｓｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系が例示される。【００２４】
より具体的には、４８Ｓｎ／５２Ｉｎ、４３Ｓｎ／５７Ｂｉ、９７Ｉｎ／３Ａｇ、５８Ｓｎ／４２Ｉｎ、９５Ｉｎ／５Ｂｉ、６０Ｓｎ／４０Ｂｉ、９１Ｓｎ／９Ｚｎ、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ、９９．３Ｓｎ／０．７Ｃｕ、９５Ｓｎ／５Ｓｂ、２０Ｓｎ／８０Ａｕ、９０Ｓｎ／１０Ａｇ、Ｓｎ９０／Ｂｉ７．５／Ａｇ２／Ｃｕ０．５、９７Ｓｎ／３Ｃｕ、９９Ｓｎ／１Ｇｅ、９２Ｓｎ／７．５Ｂｉ／０．５Ｃｕ、９７Ｓｎ／２Ｃｕ／０．８Ｓｂ／０．２Ａｇ、９５．５Ｓｎ／３．５Ａｇ／１Ｚｎ、９５．５Ｓｎ／４Ｃｕ／０．５Ａｇ、５２Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ、５１Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ／１Ｚｎ、８５Ｓｎ／１０Ｂｉ／５Ｓｂ、８４Ｓｎ／１０Ｂｉ／５Ｓｂ／１Ｚｎ、８８．２Ｓｎ／１０Ｂｉ／０．８Ｃｕ／１Ｚｎ、８９Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ、８８Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ／１Ｚｎ、９８Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ、９７Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ／１Ｚｎ、，９１．２Ｓｎ／２Ａｇ／０．８Ｃｕ／６Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉ、８９．１Ｓｎ／２Ａｇ／０．９Ｃｕ／８Ｚｎが例示される。異なる金属元素組成の無鉛ハンダ粒子を２種類以上混合したものでもよい。【００２５】
上記の無鉛ハンダ粒子の中でも好ましくはＳｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系の無鉛ハンダ粒子であり、これらを用いてクリームハンダを調製した場合、Ｓｎ−Ｐｂ系のハンダ粒子と同レベルまでリフロー温度が下がる。そのため実装部品の長寿命化が可能な無鉛ハンダ粒子となり、実装部品の多様化にも対応できる。【００２６】
本発明で使用する無鉛ハンダ粒子の平均粒径は、特に限定されず、通常０．１〜１００μｍ、好ましくは１〜４０μｍである。無鉛ハンダ粒子の粒度測定は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法である。
本発明に用いる無鉛ハンダ粒子は、ふるい分けによりハンダ粒径の上限を規定するふるいの目開き以下の粒度の無鉛ハンダ粒子が、重量分布で９０％以上、好ましくは９５％以上とするのがよい。また、本発明で用いられる無鉛ハンダ粒子の酸素原子含有量は、低いほどよく、５００ｐｐｍ以下が好ましく、３００ｐｐｍ以下がより好ましい。そうするとクリームハンダの保存安定性やリフロー特性が向上する。無鉛ハンダ粒子中の酸素原子含有量を低下させるためには、無鉛ハンダ粒子を作製するアトマイズ工程を無鉛ハンダ粒子が酸化されにくい雰囲気中としたり、製造された無鉛ハンダ粒子を酸化されにくい環境中で扱うことが有効である。具体的には上記工程を、窒素ガスや不活性ガス中で行うことが好ましい。【００２７】
本発明のクリームハンダは、（D）無鉛ハンダ粒子と前記ハンダ付け用フラックスとの混合物がクリーム状ないしペースト状となるような配合比であることが必要であり、無鉛ハンダ粒子１００重量部と前記ハンダ付け用フラックス３〜３０重量部からなることが好ましい。より好ましくは無鉛ハンダ粒子１００重量部当たり前記ハンダ付け用フラックスが５〜１５重量部である。【００２８】
（D）無鉛ハンダ粒子と（Ａ）水を混合した場合、時としてクリームハンダはダイラタンシーを示す傾向があり、この場合はチューブやシリンジ等の細い吐出口を有する容器から吐出しにくいという問題があるが、本発明に用いる水溶性かつ生物易分解性のチクソ剤（C）は、これらの容器からのクリームハンダの吐出性を改善し、吐出を容易にする効果も併せ持つ。なおダイラタンシーによるシリンジ、カートリッジ等の小さな吐出口を有する容器からの吐出性改善のため、揮発性を有するイソパラフィンなどの脂肪族炭化水素や炭素原子数が３〜１０の一価の直鎖状アルコールを添加しても良い。【００２９】
本発明のクリームハンダの製造方法は特に限定されず、（D）無鉛ハンダ粒子と前記ハンダ付けフラックスを混合してペースト状ないしクリーム状とすればよい。なお粘度、チクソ性の調整のため、この後から成分（A）、成分（B）、成分（C）、成分（D）のいずれか、または、複数を追加して混合してもよい。【００３０】
このようにして調製した本発明のクリームハンダは、ハンダ付けに供することができる粘性を具備しておれば、その粘度は特に限定されないが、２５℃において１〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。なお、クリームハンダをシリンジ、カートリッジ、チューブ等によりディスペンス塗布するときは１〜３００Ｐａ・ｓであることがより好ましく、スクリーン、ステンシル、マスク等による印刷塗布するときは、２５℃において１０〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましく、  ２０〜２００Ｐａ・ｓがより好ましい。【００３１】
本発明のクリームハンダは、本発明の目的を妨げない範囲で種々の金属系粉体、合金粉体、非金属系粉体、複合物等の粉体、耐熱安定剤、着色剤、防腐剤、保水剤等を含有しても良い。なお、本発明の目的にそぐわない前記特許文献に記載の化合物やロジン系フラックスを含むものではない。【００３２】
本発明のクリームハンダを、金属製部材のハンダ付けを必要とする箇所に適用し、加熱して無鉛ハンダ粒子をリフローすることにより、金属製部材同士をハンダ付けすることができる。適用方法として塗布、注入、滴下が例示される。加熱条件は無鉛ハンダ粒子を溶融させる温度と時間であればよい。溶融後、冷却すると無鉛ハンダが固化して金属製部材同士を強固に接合する。
なお、本発明のクリームハンダによりハンダ付けした後は、水で洗浄することによりフラックス残渣を容易に速やかに洗い流すことができる。水で洗浄することができるので、アルコール等の有機溶媒による洗浄の場合のようなＶＯＣ発生の問題がない。【００３３】
本発明のクリームハンダは、加熱して無鉛ハンダ粒子をリフローすると、金属製部材、例えば金メッキ基板、銀基板、銀メッキ金属基板、銅基板、アルミニウム基板、ニッケルメッキ基板、スズメッキ金属基板等の金属系基板；アルミニウム板、ニッケルメッキ板、スズメッキ板等の金属板；電気絶縁性基板上の電極等、金属部分への固着性が優れているので、金属系基板や金属部分を有する電子部品、電子装置、電気部品、電気装置、食品容器、食品加工装置、食品製造装置等のハンダ付けに有用である。そのようなハンダ付けとして、コンデンサ、抵抗等のチップ部品と回路基板とのハンダ付け；ダイオード、メモリ、ＣＰＵ等の半導体チップとリードフレームもしくは回路基板とのハンダ付け；高発熱のＣＰＵチップと冷却板とのハンダ付け、缶詰用金属缶、食品保管用金属缶のハンダ付けが例示される。
【実施例】
【００３４】
下記の実施例および比較例により本発明をより詳細に説明する。
実施例と比較例中のハンダ付け用フラックスおよびクリームハンダの特性は下記の方法により測定した。【００３５】
［粘度］
東機産業株式会社製の回転式粘度計ＴＶ−２０を用い、温度２５℃、ロータの回転数４ｒｐｍで測定した。【００３６】
［固着強度］
幅１００ｍｍ×長さ４０ｍｍのガラス繊維強化エポキシ樹脂基板１上に、１ｍｍの間隔をおいて設けられた２つの０.８ｍｍ×１．２ｍｍのランド（パッド）部４（銀メッキ仕上げ）に、１５０μｍ厚のメタルマスクを用いて、クリームハンダを塗布し(塗布面積：０．６ｍｍ×１．０ｍｍ)、チップマウンタにより２０１２チップコンデンサの端子電極３を該ランド（パッド）部４（銀メッキ仕上げ）に搭載後、強制循環式オーブン内で２００℃で３０分間、または、２５０℃で３０秒間のリフローによりハンダ付けを行うことにより、固着強度測定用試験体を作製した。かくして得られた固着強度測定用試験体であるチップコンデンサ２の側面を固着強度試験機により押厚速度２３ｍｍ／分で押圧し、ハンダ付け部がせん断破壊したときの荷重をもって固着強度（単位；ｋｇｆ）とした。なお、固着強度試験の回数は５回であり、５回の平均値を固着強度とした。【００３７】
［水洗後のフラックス残渣］
超音波洗浄機（株式会社エスエヌディ製ＵＳＭ型）を用いて、固着強度測定用の試験体と同一の試験体を、２５℃の純水中で２分間超音波洗浄し、試験体を引き上げてハンダ付け部分におけるフラックス残渣の付着状態を目視で観察した。【００３８】
［実施例１］
撹拌器付き容器に、市販の蒸留水とＬ−アスコルビン酸（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）を投入し撹拌することにより、Ｌ−アスコルビン酸の１５重量％水溶液を調製した。この水溶液１００重量部に、３重量部のアルギン酸類（共立食品株式会社製、商品名「アガー」）を添加し、加熱下で撹拌して増粘多糖類を溶解することにより、ハンダ付け用フラックス（粘度１５０ｍPａ・ｓ）を調製した。
ミキサー内で、スズ４１重量％、ビスマス５８重量％、銀１重量％からなり、平均粒径３５μｍ、融点が１３６℃である無鉛ハンダ粒子（ニホンハンダ株式会社製のＰＦ１４１粒子）１００重量部と、上記ハンダ付け用フラックス９重量部とを混合することにより、クリームハンダを調製した。
このクリームハンダの粘度は、２５Ｐａ・ｓであり、チキソトロピックであり、メタルマスクでの塗布においてダレ、流れ等はなく良好な塗布性であり、固着強度は４．０ｋｇｆであった。水洗後にフラックスの残渣は認められなかった。【００３９】
［比較例１］
実施例１において、Ｌ−アスコルビン酸の１５重量％水溶液の代わりに、市販の蒸留水１００重量部をアルギン酸類（共立食品株式会社製、商品名「アガー」）３重量部と混合してなる水溶液を用いてハンダ付け用フラックス（粘度１４０ｍPａ・ｓ）を調製し、その他は同一条件でクリームハンダを調製した。このクリームハンダの粘度は２２Ｐａ・ｓであり、チキソトロピックであり、メタルマスクでの塗布においてダレ、流れ等はなく良好な塗布性であったが、リフローしても無鉛ハンダ粒子が溶融せずハンダ付けができなかった。【００４０】
［比較例２］
実施例１において、ハンダ付け用フラックスの代わりに、Ｌ−アスコルビン酸の１５重量％水溶液にポリエーテル型非イオン系界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキルエーテル（ライオン株式会社製、商品名レオックスＣＣ−５０）を０．０１重量％加えてハンダ付け用フラックス（粘度１０ｍPａ・ｓ以下）を調製し、その他は同一条件でクリームハンダを調製した。このクリームハンダの粘度は０．８０Ｐａ・ｓであり、メタルマスクでの塗布においてダレ、流れがあり塗布性不良であった。【００４１】
［実施例２］
撹拌器付き容器に、市販の蒸留水とソルビン酸（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）を投入し撹拌してソルビン酸の５０重量％水溶液を調製した。この水溶液１００重量部に、３重量部のアルギン酸類（共立食品株式会社製、商品名「アガー」）を添加し、加熱下で撹拌して増粘多糖類を溶解することにより、ハンダ付け用フラックス（粘度３３０ｍPａ・ｓ）を調製した。
ミキサー内で、スズ９６重量％、銀３重量％、銅１重量％からなり、平均粒径３５μｍ、融点が２２０℃である無鉛ハンダ粒子（ニホンハンダ株式会社製のＰＦ３０５粒子）１００重量部と、上記ハンダ付け用フラックス１１重量部とを混合することによりクリームハンダを調製した。
このクリームハンダの粘度は３２Ｐａ・ｓであり、チキソトロピックであり、メタルマスクでの塗布においてダレ、流れ等はなく良好な塗布性であり、固着強度は４．０ｋｇｆであった。水洗後にフラックスの残渣は認められなかった。【００４２】
［比較例３］
実施例２において、ソルビン酸の５０重量％水溶液の代わりに、市販の蒸留水１００重量部をアルギン酸類（共立食品株式会社製、商品名「アガー」）３重量部と混合してなる水溶液を用いてハンダ付け用フラックス（粘度１４０ｍPａ・ｓ）を調製し、その他は同一条件でクリームハンダを調製した。このクリームハンダの粘度は２３Ｐａ・ｓであり、チキソトロピックであり、メタルマスクでの塗布においてダレ、流れ等はなく良好な塗布性であったが、リフローしても無鉛ハンダ粒子が溶融せずハンダ付けができなかった。【００４３】
［実施例３］
撹拌器付き容器に、市販の蒸留水とＤ（＋）グルコース（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）を投入し撹拌してＤ（＋）グルコースの５０重量％水溶液を調製した。この水溶液１００重量部に、３重量部のアルギン酸類（共立食品株式会社製、商品名「アガー」）を添加し、加熱下で撹拌して増粘多糖類を溶解することにより、ハンダ付け用フラックス（粘度４２０ｍPａ・ｓ）を調製した。
ミキサー内で、スズ４１重量％、ビスマス５８重量％、銀１重量％からなり、平均粒径３５μｍ、融点が１３６℃である無鉛ハンダ粒子（ニホンハンダ株式会社製のＰＦ１４１粒子）１００重量部と、上記ハンダ付け用フラックス１２重量部とを混合することにより、クリームハンダを調製した。このクリームハンダの粘度は２８Ｐａ・ｓであり、チキソトロピックであり、メタルマスクでの塗布においてダレ、流れ等はなく良好な塗布性であり、固着強度は１．８ｋｇｆであった。水洗後にフラックスの残渣は認められなかった。【００４４】
［比較例４］
実施例３において、Ｄ（＋）グルコースの５０重量％水溶液の代わりに、市販の蒸留水１００重量部をアルギン酸類（共立食品株式会社製、商品名「アガー」）３重量部と混合してなる水溶液を用いてハンダ付け用フラックス（粘度１４０ｍPａ・ｓ）を調製し、その他は同一条件でクリームハンダを調製した。このクリームハンダの粘度は２２Ｐａ・ｓであり、チキソトロピックであり、メタルマスクでの塗布においてダレ、流れ等はなく良好な塗布性であったが、リフローしても無鉛ハンダ粒子が溶融せずハンダ付けができなかった。【００４５】
［実施例４］
撹拌器付き容器に、市販の蒸留水とＬ−アスコルビン酸（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）を投入し撹拌してＬ−アスコルビン酸の１５重量％水溶液を調製した。この水溶液１００重量部に、３重量部のかんきつ類由来の増粘多糖類であるペクチン（和光純薬工業株式会社製）を添加し、加熱下で撹拌してペクチンを溶解することにより、ハンダ付け用フラックス（粘度８５０ｍPａ・ｓ）を調製した。
ミキサー内で、スズ４１重量％、ビスマス５８重量％、銀１重量％からなり、平均粒径３５μｍ、融点が１３６℃である無鉛ハンダ粒子（ニホンハンダ株式会社製のＰＦ１４１粒子）１００重量部と、このハンダ付け用フラックス１２重量部とを混合することにより、クリームハンダを調製した。このクリームハンダの粘度は８５Ｐａ・ｓであり、チキソトロピックであり、メタルマスクでの塗布においてダレ、流れ等はなく良好な塗布性であり、固着強度は３．７ｋｇｆであった。水洗後にフラックスの残渣は認められなかった。【００４６】
［比較例５］
実施例４において、Ｌ−アスコルビン酸の１５重量％水溶液の代わりに、市販の蒸留水１００重量部をペクチン３重量部と混合してなる水溶液を用いてハンダ付け用フラックス（粘度７７０ｍPａ・ｓ）を調製し、その他は同一条件でクリームハンダを調製した。このクリームハンダの粘度は７５Ｐａ・ｓであり、チキソトロピックであり、メタルマスクでの塗布においてダレ、流れ等はなく良好な塗布性であったが、リフローしても無鉛ハンダ粒子が溶融せずハンダ付けができなかった。【００４７】
［実施例５］
撹拌器付き容器に、市販の蒸留水と（＋）カテキン（東京化成工業株式会社製。試薬）を投入し撹拌して（＋）カテキンの５重量％水溶液を調製した。この水溶液１００重量部に、３重量部のアルギン酸類（共立食品株式会社製、商品名「アガー」）を添加し、加熱下で撹拌して増粘多糖類を溶解することにより、ハンダ付け用フラックス（粘度２００ｍPａ・ｓ）を調製した。
ミキサー内で、スズ４１重量％、ビスマス５８重量％、銀１重量％からなり、平均粒径３５μｍ、融点が１３６℃である無鉛ハンダ粒子（ニホンハンダ株式会社製のＰＦ１４１粒子）１００部と、上記ハンダ付け用フラックス１０重量部とを混合することにより、クリームハンダを調製した。このクリームハンダの粘度は３３Ｐａ・ｓであり、チキソトロピックであり、メタルマスクでの塗布においてダレ、流れ等はなく良好な塗布性であり、固着強度は２．９ｋｇｆであった。水洗後にフラックスの残渣は認められなかった。【００４８】
［比較例６］
実施例５において、（＋）カテキンの５重量％水溶液１０重量部の代わりに、ＪＩＳ  Ｚ  ３２８４の分類IIである活性度が中であるロジンフラックス溶液（固形分６５重量％、塩素量０．０６重量％、粘度６，０００ｍPａ・ｓ）１０重量部を使用してクリームハンダを調製した。このクリームハンダの粘度は１５０Ｐａ・ｓであり、チキソトロピックであり、メタルマスクでの塗布においてダレ、流れ等はなく良好な塗布性であり、固着力は４．０ｋｇｆであった。水洗後の残渣を目視で観察したところ、ガラス繊維エポキシ樹脂基板のハンダ付け部分に残渣が観察された。この残渣量は水洗前の残渣量の約半分であった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のハンダ付け用フラックスは、無鉛ハンダ粒子を主剤とするクリームハンダの製造に有用である。
本発明のクリームハンダは、ハンダ付け後にフラックス残渣を水洗して除去するハンダ付けに有用である。
本発明のハンダ付け方法は、金属製部材をハンダ付け後にフラックス残渣を水洗して除去するのに有用である。
本発明の食品用容器は、食品の保管や運搬に有用であり、本発明の電子部品は、電子機器に組み込むのに有用である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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