(57)【要約】【課題】はんだ合金粉末を脂肪酸で被覆するにより、はんだペースト中でのはんだ合金粉末の沈降が抑制されるので、粘度ばらつきが少ないはんだペーストを提供する。【解決手段】８０質量％以上９５質量％以下のはんだ合金粉末と０．２質量％以上１．２質量％以下のチクソトロピック剤とを含有し、はんだ合金粉末は脂肪酸で被覆されており、チクソトロピック剤は、少なくとも水添ヒマシ油およびアマイドを含み、水添ヒマシ油とアマイドとの質量比は、１：１以上４：１以下の範囲内であり、粘度比Ｒは、０．９５以上１．０５以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
８０質量％以上９５質量％以下のはんだ合金粉末と０．２質量％以上１．２質量％以下のチクソトロピック剤とを含有し、
前記はんだ合金粉末は、脂肪酸で被覆され、
前記チクソトロピック剤は、少なくとも下記化学式（１）で示す水添ヒマシ油および下記化学式（２）で示すアマイドを含み、
前記水添ヒマシ油と前記アマイドとの質量比は、１：１以上４：１以下の範囲内であり、
下記数式１に示す粘度比Ｒは、０．９５以上１．０５以下である、はんだペースト。
【化１】
2017196663.tif 000018
【化２】
2017196663.tif 000019
（ただし、式中のＲ１およびＲ２は、それぞれ独立に水素原子またはアルキル基を表す。）
【数１】
2017196663.tif 000020
ηup    ：測定温度２５℃における、５０ｍＬ試験管内のはんだペースト４０ｍＬのうち３５ｍＬ目盛りの粘度
ηunder  ：測定温度２５℃における、５０ｍＬ試験管内のはんだペースト４０ｍＬのうち５ｍＬ目盛りの粘度
【請求項２】
前記脂肪酸は、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、エレオステアリン酸、アラキジン酸、アラキドン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、ネルボン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸、Ｎ−ラウロイルサルコシン、Ｎ−オレオイルサルコシンの群から選ばれる少なくとも１種以上である、請求項１に記載のはんだペースト。
【請求項３】
前記アマイドは、アマイドラウリン酸アマイド、パルチミン酸アマイド、ステアリン酸アマイド、ヒドロキシステアリン酸アマイドの群から選ばれるいずれか１種である、請求項１または２に記載のはんだペースト。
【請求項４】
前記はんだ合金粉末は、ビスマス、亜鉛、銀、アルミニウム、鉛およびスズの群から選択される少なくとも２種である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のはんだペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ接合に用いるはんだペーストに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板に回路素子を実装する方法としては、はんだ浴にプリント基板の下面を浸すフロー法や、プリント回路基板上に、はんだペースト（はんだ合金粉末にはんだ用フラックスを加えて適当な粘度に調整したもの）を印刷し、その上に回路素子を載置した後、はんだを加熱溶融するリフロー法などが挙げられる。いずれの方法においても、母材表面の酸化膜を除去するとともに、母材およびはんだの酸化を防止し、かつ、はんだ表面の濡れ性を確保するために、はんだ用フラックスの使用が必須とされている。
【０００３】
基板実装に用いられるはんだペーストとしては、はんだ合金粉末の他に、主として、ロジン、変性ロジン、合成樹脂などを主成分として用いた樹脂系フラックスが用いられるが、主成分のみでは印刷時に必要なチクソトロピー性が弱いため、通常はんだペーストには、チクソトロピック剤が添加される。また、はんだペーストには、その用途に応じて、活性剤および活性剤用の溶剤、分散安定剤などが添加される場合もある。
【０００４】
はんだ合金粉末が沈降を起こしてフラックスが分離してくると、ソルダペースト内にフラックスの濃淡が生じ、安定な供給ができなくなる。フラックスとはんだ合金粉末が混合されたソルダペーストにおいて、フラックス中ではんだ合金粉末が沈降を起こすのは、フラックスの比重を１とすると、はんだ合金粉末の比重が７．４程度と、両者の比重に大きな隔たりがあるためである。
【０００５】
フラックスとの比重差があるはんだ合金粉末が沈降することを防止するため、フラックス中に網目構造状の析出物を形成させており、この網目構造状物の析出を可能とするのがチクソトロピック剤である。この網目構造がソルダペーストの弾性を高める原因になっている。しかしながら、チクソトロピック剤の効果は必ずしも十分に発揮されているとは言い難いのが実情である。
【０００６】
特許文献１では、チクソトロピック剤としてはんだペースト用フラックスに添加される
高級脂肪酸アマイド（高級脂肪酸アミドと称することもある。）は、粘性調整剤としての流動性改善特性に優れ、加熱時に分解して無残渣となる効果があることが開示されている。さらに、特許文献２では流動性改善を目的として、フラックスに対してメタクリル酸重合体が添加される手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２５３０５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２−１１８０７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、チクソトロピック剤としてはんだペースト用フラックスに添加される高級脂肪酸アマイドの化学構造内にある窒素を含む官能基が、はんだ合金粉末の表面に吸着する。その結果、高級脂肪酸アマイドは、はんだペースト用フラックスの経時粘度安定性が低下する要因となる。
【０００９】
さらに、特許文献２では、メタクリル酸重合体がフラックス中へ添加されるため、はんだ合金粉末との混合比によっては、流動性改善の効果が十分でない可能性がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、はんだ合金粉末の沈降防止性を付与する目的で、はんだ合金粉末に脂肪酸被覆を覆うことで、フラックスとのぬれ性が改善され、はんだペースト中におけるはんだ合金粉末の沈降が抑制されたはんだペースト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】
【００１１】
本発明の一態様に係るはんだペーストは、８０質量％以上９５質量％以下のはんだ合金粉末と０．２質量％以上１．２質量％以下のチクソトロピック剤とを含有し、前記はんだ合金粉末は、脂肪酸で被覆され、前記チクソトロピック剤は、少なくとも下記化学式（１）で示す水添ヒマシ油および下記化学式（２）で示すアマイドを含み、前記水添ヒマシ油と前記アマイドとの質量比は、１：１以上４：１以下の範囲内であり、下記数式１に示す粘度比Ｒは、０．９５以上１．０５以下であることを特徴とする。
【００１２】
【化１】
2017196663.tif 000002
【００１３】
【化２】
2017196663.tif 000003
（ただし、式中のＲ１およびＲ２は、それぞれ独立に水素原子またはアルキル基を表す。）
【００１４】
【数１】
2017196663.tif 000004
ηup    ：測定温度２５℃における、５０ｍＬ試験管内のはんだペースト４０ｍＬのうち３５ｍＬ目盛りの粘度
ηunder  ：測定温度２５℃における、５０ｍＬ試験管内のはんだペースト４０ｍＬのうち５ｍＬ目盛りの粘度
【００１５】
本発明の一の態様では、前記脂肪酸は、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、エレオステアリン酸、アラキジン酸、アラキドン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、ネルボン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸、Ｎ−ラウロイルサルコシン、Ｎ−オレオイルサルコシンの群から選ばれる少なくとも１種以上であることが好ましい。
【００１６】
本発明の一の態様では、前記アマイドは、アマイドラウリン酸アマイド、パルチミン酸アマイド、ステアリン酸アマイド、ヒドロキシステアリン酸アマイドの群から選ばれるいずれか１種であることが好ましい。
【００１７】
本発明の一の態様では、前記はんだ合金粉末は、ビスマス、亜鉛、銀、アルミニウム、鉛およびスズの群から選択される少なくとも２種である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、はんだ合金粉末を脂肪酸で被覆することにより、はんだペースト中でのはんだ合金粉末の沈降が抑制されるので、粘度のばらつきが少ないはんだペーストを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２０】
本発明者らは、特許文献１、２に記載されている、チクソトロピック剤の最適化、さらには流動性改善施策についてはんだペーストの粘度のばらつきに関する試験研究を繰り返し行った。この結果、はんだペーストにおける粘度のばらつきには、はんだ合金粉末の沈降が大きく関係しているとの知見を得た。
【００２１】
本発明者らは、この点についてさらに研究を重ねた結果、はんだ合金粉末を脂肪酸で被覆処理することにより、はんだペーストにおける上／下部の粘度比を特定の範囲に制御し、上述の問題を解決できるとの知見を得た。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について、はんだペーストの各成分に分けて説明する。本発明の一実施形態に係るはんだペーストは、はんだ用フラックスとはんだ合金粉末とを含有する。さらに、はんだフラックスは、ａ）フラックス主成分、ｂ）チクソトロピック剤、ｃ）チクソトロピーを溶解するための溶剤、ｄ）有機溶剤、ｅ）その他の添加剤をそれぞれ含む。
【００２３】
［１．はんだ用フラックス］
まず、本実施の一形態に係るはんだペーストに含まれるはんだ用フラックスの主成分について説明する。フラックス主成分としては、７０℃〜１７０℃の軟化点および１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜２４０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価を有するロジン類を用いることができる。
【００２４】
フラックス主成分の軟化点および酸価が上記の範囲にある場合には、はんだペーストの濡れ広がり性などのはんだ付け性を犠牲にすることなく、フラックス残渣の発生量を抑制することが可能となる。また、発生した微量のフラックスについては、絶縁被膜として有効に利用することが可能となる。これに対して、軟化点が７０℃未満または酸価が１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満では、接合時にはんだ合金粉末の表面に形成された酸化被膜を除去しきれない場合がある。一方、軟化点が１７０℃を超えると、または、酸価が２４０ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、はんだ合金粉末とフラックス主成分との反応により、はんだペーストの粘度を含めた特性が経時的に劣化する場合がある。
【００２５】
ロジン類としては、公知の材料を広く適用することができるが、耐熱性と酸化膜除去という理由から、ロジン、変性ロジン、ロジンの主成分であるアビエチン酸、および、これを変性した変性アビエチン酸の群から選択される少なくとも１種を使用することが好ましい。
【００２６】
フラックス主成分として、軟化点が７０℃〜１７０℃の範囲にあり、かつ、酸価が１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜２４０ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲にあるロジン類を用いるのは、はんだ接合温度およびフラックス全体の酸価調整のためである。フラックス主成分の軟化点は、７０℃〜１７０℃であることが好ましく、８０℃〜１７０℃であることがさらに好ましい。また、フラックス主成分の酸価は、１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜２４０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましい。なお、フラックス主成分の酸価についても、はんだ用フラックス全体の酸価と同様に、フラックス主成分１ｇ中に含まれる遊離脂肪酸を中和するのに要する水酸化カリウム（ＫＯＨ）の質量（ｍｇ）を意味し、はんだ付用フラックス試験方法（ＪＩＳ  Ｚ  ３１９７準拠）に基づいて求められる。
【００２７】
このようなフラックス主成分としては、具体的に、天然ロジン（軟化点：７６℃〜８５℃、酸価：１６７ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１７５ｍｇＫＯＨ／ｇ）、重合ロジン（軟化点：９６℃〜９９℃、酸価：１５９ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１６３ｍｇＫＯＨ／ｇ）、水素添加ロジン（軟化点：７４℃〜７５℃、酸価：１６０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１７０ｍｇＫＯＨ／ｇ）、アビエチン酸（軟化点：１２９℃〜１３７℃、酸価：１７９ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１８２ｍｇＫＯＨ／ｇ）、ジヒドロアビエチン酸（軟化点：１５０℃〜１５５℃、酸価：１５４ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１５８ｍｇＫＯＨ／ｇ）、デヒドロアビエチン酸（軟化点：１６０℃〜１６８℃、酸価：１７４ｍｇＫＯＨ／ｇ〜１７８ｍｇＫＯＨ／ｇ）などが使用可能である。
【００２８】
なお、フラックス主成分の含有量は、フラックスを１００質量％として、３５質量％以上７０質量％未満、好ましくは４５質量％以上６０質量％以下の範囲とすることが好ましい。フラックス主成分の含有量が３５質量％未満では、得られるはんだペーストの活性が不足し、電子部品および配線基板の間の導電性を十分に確保することができない場合がある。一方、フラックス主成分の含有量が７０質量％以上になると、接合後におけるフラックス残渣が増加し、母材や導体が腐食するおそれがある。
【００２９】
本実施の一形態に係るはんだペーストに配合されるチクソトロピック剤には、少なくとも下記化学式（１）で示す水添ヒマシ油および下記化学式（２）で示すアマイドを含んでいる。本実施形態では、このようなチクソトロピック剤を含むことにより、フラックスをゲル状にしてはんだ合金粉末の沈降を防止するため、ゲル化の機構は長鎖の水添ヒマシ油に付加した水酸基の水素結合により強化される。
【００３０】
【化３】
2017196663.tif 000005
【００３１】
【化４】
2017196663.tif 000006
（ただし、式中のＲ１およびＲ２は、それぞれ独立に水素原子またはアルキル基を表す。）
【００３２】
本実施の一形態に係るはんだペーストに含まれるアマイドは、特に限定されないが、アマイドラウリン酸アマイド、パルチミン酸アマイド、ステアリン酸アマイド、ヒドロキシステアリン酸アマイドの群から選ばれるいずれか１種であることが好ましい。これにより、はんだペースト中でのはんだ合金粉末の沈降がさらに抑制され、濡れ性が向上する。
【００３３】
なお、このチクソトロピック剤には、水添ヒマシ油およびアマイドの他に、植物油系重合油、酸化ポリエチレン、界面活性剤、アラビアガム、カルポマー、アルギン酸ナトリウム、エチルセルロース、シクロデキストリン、キサンタンガム、グァーガム、ピクチン、ポリアクリル酸ナトリウム、カラギナン、アルギン酸プロピレングリコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ウレア変性ウレタンなどを含めることができる。
【００３４】
本実施の一形態に係るはんだペーストでは、チクソトロピック剤として化学式（１）に示す水添ヒマシ油と、化学式（２）に示すアマイドとを、水添ヒマシ油とアマイドとの質量比で１：１以上４：１以下の範囲内で配合する。これにより、アマイドとはんだ合金粉との反応が抑制され、はんだペーストとしての保存安定性が維持されるという効果を奏する。
【００３５】
はんだペースト全体に対するチクソトロピック剤の配合量は、０．２質量％以上１．２質量％以下であることが重要である。チクソトロピック剤の配合量が０．２質量％未満では、はんだペーストとしてのチクソトロピー性が不足してしまう。一方、チクソトロピック剤の配合量が１．２質量％を超えると、アマイドが過剰となり、粘度安定性が低下し、さらには流動性も低下するため、はんだペーストを印刷する際に、擦れが発生し印刷不良となるおそれがあるため好ましくない。
【００３６】
また、本実施の一形態に係るはんだペーストに配合されるチクソトロピック剤としての水添ヒマシ油とアマイドとの質量比は、１：１以上４：１以下の範囲内とする。水添ヒマシ油とアマイドとの質量比が１：１よりも低い場合は特に高い粘度非回復率を示す傾向があり、水添ヒマシ油とアマイドとの質量比が４：１より多い場合はチクソトロピーインデックス（ＴＩ値）が低くなり好ましくない。
【００３７】
本実施の一形態に係るはんだペーストは、チクソトロピック剤を溶解する目的で、チクソトロピック剤用の溶剤を含む。このような溶剤としては、特に制限されることはなく、無機系または有機系のいずれも用いることができるが、溶解性の観点から有機系のものを用いることが好ましい。具体的には、２−フェノキシエタノール（沸点：２４４℃〜２４６℃）が好適に使用できる。
【００３８】
チクソトロピック剤を溶解するための溶剤の配合量は、チクソトロピック剤に対する質量比で１０倍量〜２０倍量であることが好ましい。
【００３９】
本実施の一形態に係るはんだペーストは有機溶剤を含む。このような有機溶剤は、特に制限されることなく、公知のものを使用することができる。ただし、はんだ接合時において、はんだ用フラックスとはんだ合金粉末を混合することにより得られるはんだペーストの粘度が好適な範囲となるように、沸点が２００℃〜３００℃であるものを使用することが好ましく、２２０℃〜３００℃であるものを使用することがより好ましく、２３０℃〜２８０℃であるものを使用することがさらに好ましい。
【００４０】
このような有機溶剤としては、具体的に、２−フェノキシエタノール（沸点：２４４℃〜２４６℃）、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール（沸点：２４３℃〜２４４℃）、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル（沸点：２６１℃〜２６５℃）およびジエチレングリコールモノブチルエーテル（沸点：２３０．４℃）などを使用することができる。
【００４１】
なお、有機溶剤の配合量は、フラックスを１００質量％として、好ましくは５０質量％未満、より好ましくは２０質量％以上５０質量％未満、さらに好ましくは２５質量％以上４５質量％以下とする。有機溶剤の含有量が５０質量％以上では、フラックスを塗布した際にダレなどが発生しやすくなる。
【００４２】
本実施の一形態に係るはんだ用フラックスには、上述した成分の他に、必要に応じて、表面保護剤や仮止め接着性を向上させる成分を配合することができる。具体的には、表面保護剤としては、シランカップリング剤や界面活性剤を、仮止め接着性を向上させる成分としては、リン酸系（メタ）アクリルモノマーやトリアジンジチオール系モノマーを配合することができる。
【００４３】
また、本実施の一形態に係るはんだ用フラックスでは、ヒートサイクルでの耐割れ性を向上させる観点から、ロジン成分に添加または一部代替する材料として、熱可塑性樹脂を使用することができる。具体的には、ポリアミド、ブタジエン、イソプレン、スチレン、アクリル酸もしくはそのエステル、メタクリル酸もしくはそのエステル、エチレンなどの重合体、または、これらの２種以上からなる共重合体を使用することもできる。
【００４４】
これらの添加剤の配合量は、フラックスを１００質量％として、合計で好ましくは１質量％以上１０質量％以下、より好ましくは１質量％以上７質量％以下とすることができる。これらの添加剤の配合量が上記範囲にあれば、はんだ用フラックスの特性を確保しつつ、仮止め接着性や耐割れ性などの特性を向上させることができる。１質量％より少ないと前記効果が発揮できない。一方、１０質量％を超えると、はんだ用フラックス全体におけるチクソトロピック剤の含有率が減少するため、はんだペーストの粘度がばらつき、はんだペーストの粘度非回復率が高くなるおそれがある。その結果、このようなはんだペーストでは、プリント回路基板上に印刷した際、ダレによる印刷不良やぬれ性不良を生じてしまう。
【００４５】
［１−１．はんだ用フラックスの製造方法］
次に、本実施の一形態に係るはんだ用フラックスの製造方法について説明をする。本実施の一形態に係るはんだ用フラックスの製造方法では、上記の各構成成分を、上述した配合量となるように秤量し、均一に混合することにより、はんだ用フラックスを得ることができる。この混合手段は、特に制限されることはないが、自公転ミキサー、ホモジナイザー、ヘイシェルミキサーなどを用いて混合することが好ましい。なお、構成成分を均一に混合する観点から、最初に固体成分のみを混合した後、有機溶剤を加えて、さらに混合することが好ましい。
【００４６】
［２．はんだ合金粉末］
本実施の一形態に係るはんだペーストに含まれるはんだ用フラックスと混合する、はんだ合金粉末は、ビスマス（Ｂｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉛（Ｐｂ）および錫（Ｓｎ）の群から選択される少なくとも２種を含む合金からなるものを好適に使用することができる。例えば、Ｐｂ−Ｓｎ系合金はんだ、Ｂｉ−Ｚｎ系合金はんだ、Ｓｎ−Ａｇ系合金はんだなどのＰｂフリーはんだ、または、これらのはんだ合金にＣｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ａｌなどを添加したものを使用することができる。
【００４７】
はんだ合金粉末は、脂肪酸で被覆されていることを特徴とする。すなわち、はんだ合金粉末の表面は、脂肪酸からなる被覆層が形成されている。はんだ合金粉末を脂肪酸で被覆することにより、はんだペーストにおける上／下部の粘度比を所定の範囲に制御することができるので、はんだペースト中でのはんだ合金粉末の沈降が抑制される。
【００４８】
脂肪酸としては、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、エレオステアリン酸、アラキジン酸、アラキドン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、ネルボン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸、Ｎ−ラウロイルサルコシン、Ｎ−オレオイルサルコシンの群から選ばれる少なくとも１種類以上使用することが好ましい。これらの脂肪酸の被覆層を直接はんだ合金粉末の表面に存在させることにより、はんだペースト中でのはんだ合金粉末の沈降が抑制されるだけでなく、悪条件下において、はんだペーストを長期に保存する場合であっても、濡れ性や酸化防止の効果を維持できる。
【００４９】
中でも、生産性、作業性の観点から、ステアリン酸、オレイン酸、およびＮ−オレオイルサルコシンのいずれかがより好ましく、これらの脂肪酸のいずれかによりはんだ合金粉末の表面を被覆することで、適度に凝集した粉末形態のはんだ合金粉末となり、はんだペースト中でのはんだ合金粉末の沈降がより確実に抑制される。さらに、脂肪酸としてはオレイン酸が特に好ましく、はんだ合金粉末の表面をオレイン酸で被覆する場合には、炭素鎖内に不飽和結合（シス型）を持つことによりオレイン酸とはんだ合金粉末との接着強度をより高めることができる。その結果、はんだ合金粉末の沈降が抑制され、はんだペースト中の上／下部の粘度比Ｒをより安定させることができる。
【００５０】
はんだ合金粉末の平均粒径は、１μｍ以上１００μｍ以下の範囲にあることが好ましく、１μｍ以上５０μｍ以下のものがより好ましい。
【００５１】
はんだ合金粉末の平均粒径が１μｍ未満では、はんだペースト中で、はんだ合金粉末が凝集する問題が生じるおそれがある。一方、はんだ合金粉末の平均粒径が１００μｍを超えると、接合時に被接合材料間に樹脂を含んだ新たな導電層が形成されてしまうため、導電性が低下するおそれがある。なお、本実施形態において、平均粒径とは、積算値５０％の粒度を意味し、たとえば、ＳＡＬＤ−７０００（株式会社島津製作所）などの粒度分布測定装置により測定することができる。
【００５２】
［３．はんだペースト］
次に、本実施の一形態に係るはんだペーストについて説明する。本実施の一形態に係るはんだペーストは、５質量％以上２０質量％以下、好ましくは１０質量％以上１５質量％以下のはんだ用フラックスと、８０質量％以上９５質量％以下、好ましくは８５質量％以上９０質量％以下のはんだ合金粉末とから構成されている。はんだ用フラックスおよびはんだ合金粉末の質量比を、このような範囲に制御することにより、得られるはんだペーストの接合時における濡れ広がり性を優れたものとすることができる。また、フラックス残渣を、絶縁被膜として利用することができるため、母材の腐食を効果的に防止することができる。
【００５３】
なお、はんだ用フラックスとはんだ合金粉末の混合方法は、特に制限されることなく、公知の方法を採用することができ、たとえば、自公転ミキサー、ホモジナイザー、ヘイシェルミキサーなどにより混合することができる。
【００５４】
本実施の一形態に係るはんだペーストは、下記数式１に示す粘度比Ｒが０．９５以上１．０５以下であることを特徴とする。
【００５５】
【数２】
2017196663.tif 000007
ηup    ：測定温度２５℃における、５０ｍＬ試験管内のはんだペースト４０ｍＬのうち３５ｍＬ目盛りの粘度
ηunder  ：測定温度２５℃における、５０ｍＬ試験管内のはんだペースト４０ｍＬのうち５ｍＬ目盛りの粘度
【００５６】
まず、５０ｍＬ試験管に、はんだペースト４０ｍＬを入れ、２５℃で４８時間放置する。次いで、粘度計を用いて、上部３５ｍＬ目盛り箇所のはんだペーストと下部５ｍＬ目盛り箇所のはんだペーストとを、シリンジでそれぞれ所定量をサンプリングする。なお、粘度計は、特に限定されず、細管粘度計、回転粘度計、落体粘度計、振動粘度計、平行板粘度計などが挙げられ、回転粘度計が好ましい。中でも、スパイラル型粘度計が特に好ましい。
【００５７】
次いで、これらのサンプルは、測定温度が２５℃、回転速度が１０ｒｐｍ、測定時間が１分間に達した時点において粘度が測定される。これにより、上記数式１に示すηupが測定温度２５℃における５０ｍＬ試験管内のはんだペースト４０ｍＬのうち３５ｍＬ目盛りの粘度であり、ηunderが測定温度２５℃における５０ｍＬ試験管内のはんだペースト４０ｍＬのうち５ｍＬ目盛りの粘度である。そして、ηupの値からηunderの値を除することにより、粘度比Ｒが算出される。このように算出される粘度比Ｒは、はんだペースト中におけるはんだ合金粉末の沈降性を確認することができるパラメータである。
【００５８】
すなわち、本実施の一形態に係るはんだペーストでは、粘度比Ｒが０．９５以上１．０５以下であることにより、はんだ合金粉末の沈降が抑制され、はんだペーストとしての粘度のばらつきが少なく優れていることが確認できる。
【００５９】
粘度比Ｒが０．９５未満である場合には、はんだペースト中のはんだ合金粉末が沈降するおそれがある。一方、粘度比Ｒが１．０５を超える場合には、はんだペーストとしての粘度のばらつきが生じるおそれがある。
【００６０】
本実施の一形態に係るはんだペーストは、粘度や反応性などの経時的な変化が少なく、長期間の保存安定性に優れる。また、はんだ接合時には、はんだ合金粉末の表面の酸化被膜を効果的に除去することができるため、優れた濡れ広がり性を有する。さらに、はんだ接合時におけるフラックス残渣の発生を抑制することができ、かつ、フラックス残渣が発生した場合であっても、それを絶縁被膜として利用することできる。
【００６１】
本実施の一形態に係るはんだペーストは、８０質量％以上９５質量％以下のはんだ合金粉末と０．２質量％以上１．２質量％以下のチクソトロピック剤とを含有し、はんだ合金粉末は、脂肪酸で被覆され、チクソトロピック剤は、少なくとも水添ヒマシ油およびアマイドを含み、水添ヒマシ油とアマイドとの質量比は、１：１以上４：１以下の範囲内であり、粘度比Ｒが０．９５以上１．０５以下であることを特徴とするものである。
【００６２】
このように、はんだ合金粉末の沈降を抑制し、さらに高いチクソトロピー性が維持されるので、粘度や反応性などの経時的な変化が少ない。例えば、チクソトロピー性を改善し、かつ粘度安定性に優れる、はんだペーストを、基板実装に用いることができるので、工業的価値が極めて大きい。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例および比較例を用いて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例および比較例に限定されるものではない。
【００６４】
実施例１〜５８および比較例１〜５では、はんだ用フラックスとして、表１に記載されるフラックス主成分、チクソトロピック剤、チクソトロピック剤用有機溶剤、有機溶剤、その他の構成成分として、カルボン酸エステル、有機溶剤および活性剤をそれぞれ用意した。各構成成分の組成比を表２〜５に記載されるように調整し、はんだ用フラックスを作製した。なお、表２〜５に示すチクソトロピック剤ａ〜ｅは、表１に示すチクソトロピック剤ａ〜ｅから有機溶剤を差し引いたアマイドの有効成分を質量％として表したものである。
【００６５】
まず、実施例１〜１８では、表１に示す平均粒径１９μｍ〜２７μｍのはんだ合金粉末ａ〜ｃを、イソプロピルアルコール溶液に１０質量％で調整されたステアリン酸（関東化学株式会社製）を添加して１時間含浸した後、６０℃で６時間真空乾燥したことで、ステアリン酸で被覆されたはんだ合金粉末が得られた。
【００６６】
次いで、実施例１９〜３８では、表１に示す平均粒径１９μｍ〜２７μｍのはんだ合金粉末ａ〜ｃを、ステアリン酸ではなくオレイン酸（関東化学株式会社製）で処理した。すなわち、実施例１９では、はんだ合金粉末ａをオレイン酸で処理したこと以外実施例１と同様とした。また、実施例２０〜２４では、はんだ合金粉末ａをオレイン酸で処理したこと以外実施例２〜６とそれぞれ同様とした。また、実施例２５〜３４，３６，３８では、はんだ合金粉末ａ〜ｃをオレイン酸で処理したこと以外実施例７〜１８とそれぞれ同様とした。さらに、実施例３５では、はんだ合金粉末ｂをオレイン酸で処理し、実施例３７では、はんだ合金粉末ｃをオレイン酸で処理したこと以外実施例１と同様とした。これにより、実施例１９〜３８では、オレイン酸で被覆されたはんだ合金粉末がそれぞれ得られた。
【００６７】
次いで、実施例３９〜５８では、表１に示す平均粒径１９μｍ〜２７μｍのはんだ合金粉末ａ〜ｃを、ステアリン酸ではなくＮ−オレオイルサルコシン（東京化成工業株式会社製）で処理した。すなわち、実施例３９では、はんだ合金粉末ａをＮ−オレオイルサルコシンで処理したこと以外実施例１と同様とした。また、実施例４０〜４４では、はんだ合金粉末ａをＮ−オレオイルサルコシンで処理したこと以外実施例２〜６とそれぞれ同様とした。また、実施例４５〜５４，５６，５８では、はんだ合金粉末ａ〜ｃをＮ−オレオイルサルコシンで処理したこと以外実施例７〜１８とそれぞれ同様とした。さらに、実施例５５では、はんだ合金粉末ｂをＮ−オレオイルサルコシンで処理し、実施例５７では、はんだ合金粉末ｃをＮ−オレオイルサルコシンで処理したこと以外実施例１と同様とした。これにより、実施例１９〜３８では、Ｎ−オレオイルサルコシンで被覆されたはんだ合金粉末がそれぞれ得られた。
【００６８】
一方、比較例１〜５では、脂肪酸で表面処理せずに、はんだ合金粉末ａを使用した。
【００６９】
次に、実施例１〜５８および比較例１〜５では、これらのはんだ用フラックスと脂肪酸で被覆されたはんだ合金粉末を、自公転ミキサー（ＡＲ−２５０、シンキー株式会社製）を用いて１０分間混合し、はんだペーストを作製した。
【００７０】
このようにして、作製したはんだペーストの上／下部の粘度比Ｒを以下のように評価した。５０ｍＬ試験管に、はんだペースト４０ｍＬを入れ、２５℃の温度で４８時間放置した後、スパイラル型粘度計（株式会社マルコム製、ＰＣＵ−０２Ｖ）を用いて、上部３５ｍＬ目盛り箇所のはんだペーストと下部５ｍＬ目盛り箇所のはんだペーストとを、シリンジで０．２ｍＬずつサンプリングし、粘度値を測定した（測定温度２５℃）。回転速度は１０ｒｐｍ、測定時間が１分間に達した時点での粘度値を読み取った。
【００７１】
下記数式１から、はんだペーストの上／下部の粘度比Ｒを算出した。この粘度比Ｒを、表６〜９にそれぞれ示した。
【００７２】
【数３】
2017196663.tif 000008
ηup    ：測定温度２５℃における、５０ｍＬ試験管内のはんだペースト４０ｍＬのうち３５ｍＬ目盛りの粘度
ηunder  ：測定温度２５℃における、５０ｍＬ試験管内のはんだペースト４０ｍＬのうち５ｍＬ目盛りの粘度
【００７３】
具体的には、粘度比Ｒが０．９５以上１．０５以下であり、誤差５％未満であったものを合格とした。
【００７４】
【表１】
2017196663.tif 000009
【００７５】
【表２】
2017196663.tif 000010
【００７６】
【表３】
2017196663.tif 000011
【００７７】
【表４】
2017196663.tif 000012
【００７８】
【表５】
2017196663.tif 000013
【００７９】
【表６】
2017196663.tif 000014
【００８０】
【表７】
2017196663.tif 000015
【００８１】
【表８】
2017196663.tif 000016
【００８２】
【表９】
2017196663.tif 000017
【００８３】
実施例１〜５８のはんだペーストは、表６〜８に示すように、いずれも上／下部の粘度比Ｒが０．９５以上１．０５以下の範囲であることが確認された。すなわち、実施例１〜５８のはんだペーストは、はんだ合金粉末の沈降が抑制され、はんだペーストとしての粘度のばらつきが少なく優れたものであるといえる。
【００８４】
また、はんだ合金粉末を被覆する脂肪酸としてオレイン酸を使用した場合は、ステアリン酸やＮ−オレオイルサルコシンを使用した場合よりも、はんだペースト中の上／下部の粘度比Ｒが若干安定する傾向にあった。これは、オレイン酸がステアリン酸やＮ−オレオイルサルコシンと異なり、炭素鎖内に不飽和結合（シス型）を持つことにより、脂肪酸とはんだ合金粉末との接着強度をより高めることによって、はんだ合金粉末の沈降が抑制されたことが理由として考えられる。
【００８５】
これに対して、比較例１〜５のはんだペーストは、表９に示すように、はんだ合金粉末を脂肪酸で被覆せずフラックスと混合したため、はんだペースト中でのはんだ合金粉末の沈降により下部の粘度値が上昇し、上／下部の粘度比Ｒが０．９５未満となった。
【００８６】
以上より、実施例１〜５８のはんだペーストは、はんだ合金粉末を脂肪酸で被覆することにより、はんだペースト中でのはんだ合金粉末の沈降が抑制されるので、粘度のばらつきが少ないことが確認された。