(57)【要約】【課題】仮止め機能が高く、高温下では分解揮発するという効果を有する。本発明のはんだ用フラックスの提供。【解決手段】数平均分子量１０００〜１００００のα−アルキル置換スチレン単独重合体を含有することを特徴とするはんだ用フラックス。アジピン酸、こはく酸、グルタル酸、イタコン酸、ステアリン酸、酒石酸、スベリン酸、シュウ酸、マロン酸及びトリエタノールアミンから選択される活性剤を含有しても良い。はんだ粉末とフラックスとを含むソルダーペーストとしても良い。α−アルキル置換スチレン単独重合体がはんだ用フラックス中１〜８０質量％含有しても良い。α−アルキル置換スチレン単独重合体がラジカル重合やアニオン重合によって得られても良い。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
数平均分子量１０００〜１００００のα−アルキル置換スチレン単独重合体を含有することを特徴とするはんだ用フラックス。
【請求項２】
活性剤をさらに含有することを特徴とする請求項１記載のはんだ用フラックス。
【請求項３】
活性剤が、アジピン酸、こはく酸、グルタル酸、イタコン酸、ステアリン酸、酒石酸、スベリン酸、シュウ酸、マロン酸及びトリエタノールアミンから選択される１種又は２種以上であることを特徴とする請求項２記載のはんだ用フラックス。
【請求項４】
α−アルキル置換スチレン単独重合体がはんだ用フラックス中１〜８０質量％含有することを特徴とする請求項１〜３記載のはんだ用フラックス。
【請求項５】
α−アルキル置換スチレン単独重合体がラジカル重合によって得られることを特徴とする請求項１〜４記載のはんだ用フラックス。
【請求項６】
α−アルキル置換スチレン単独重合体がアニオン重合によって得られることを特徴とする請求項１〜４記載のはんだ用フラックス。
【請求項７】
請求項１〜６記載のフラックスとはんだ粉末を含有することを特徴とするソルダーペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明ははんだ用フラックスに関する。特に部品の仮固定性能が高く、かつチップ接続後の残渣が少ないはんだ用フラックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品等をプリント配線板にはんだ付け実装するときに、一般に、はんだ付けを確実に行うためにフラックスが用いられる。フラックスは、はんだ付けの際に金属表面の酸化物を除去し、金属表面の再酸化を防止する機能を有し、以下の特性が求められる。
１）基板に塗布したときに濡れ性があること
２）はんだ付けの温度で高い活性が得られること
３）はんだ付け後には絶縁性を有すること
【０００３】
このようなはんだ付け用フラックスには、ロジンを主成分としたフラックスが多用されている。ロジンとしては天然ロジンの他、重合ロジンや水添ロジン、酸変性ロジンのようなロジン誘導体が使用される。フラックスには通常これらロジンの他に、活性剤として、アミンのハロゲン化水素酸塩、有機酸、有機アミン等が添加され、これらをイソプロピルアルコールのような有機溶剤で希釈して液状としている。
【０００４】
このようなはんだ付け用フラックスは、チップが基板上に置かれる時に、チップを正しい位置に保持するための一時的な仮止めの接着剤としても機能する。このような基板上にチップが置かれたアセンブリーがリフロー工程で加熱されると、まずフラックスが活性化され、その後はんだが溶融し、チップが基板に接続される。チップ接続作業が完結すると、洗浄溶剤によりフラックス残渣は洗浄除去され、次にアセンブリーは電気試験に供される。
【０００５】
従来のはんだ付け用フラックスにはこのように高極性成分が含まれるために、以下の課題がある。
１）電流リークやマイグレーションといった絶縁性の低下を起こす。
２）このような絶縁性低下を防ぐために、洗浄溶剤によりフラックス残渣を洗浄除去する必要がある。
【０００６】
電流リークやマイグレーションを起こしにくい電気絶縁性の優れたフラックスが特許文献１に提案されている。残渣が少なく洗浄工程の必要のないフラックスが特許文献２に提案されている。
【０００７】
しかし、特許文献１〜２のフラックスでは、チップが基板上に置かれたときに、チップを正しい位置に保持するための一時的な仮止め機能が十分でなく、リフロー工程に基板が入る前にチップが位置ズレを起こすケースがあった。チップを正しい位置に保持するための一時的な仮止め機能を十分に有し、かつ洗浄工程の必要のないフラックス組成物は未だ提供されていない。
【０００８】
特許文献３〜４のフラックスでは、α−メチルスチレン共重合体を使用している。共重合体を使用した場合、リフロー工程で共重合体は十分には分解しないため、洗浄溶剤によるフラックス残渣の洗浄除去が必要であるという課題があった。
特許文献５のフラックスでは、α−メチルスチレン重合体の数平均分子量が１０００未満であり、仮止め機能が十分でないという課題があった。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１１６８８９号公報
【特許文献２】特開２００４−５０１７６５号公報
【特許文献３】特開平３−４７６９４号公報
【特許文献４】特開平３−８１０９２号公報
【特許文献５】特開平６−３１５７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明者等は種々の高分子材料を研究した。その結果、フラックス組成物の一成分として特定の成分を含有せしめたときに、仮止め機能が高く、高温下では分解揮発するという効果があることを見出し、本発明に至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
）即ち、本発明のはんだ用フラックスは、数平均分子量１０００〜１００００のα−アルキル置換スチレン単独重合体を含有することを特徴とするはんだ用フラックスであり、活性剤をさらに含有することを特徴とする該はんだ用フラックスであり、活性剤が、アジピン酸、こはく酸、グルタル酸、イタコン酸、ステアリン酸、酒石酸、スベリン酸、シュウ酸、マロン酸及びトリエタノールアミンから選択される１種又は２種以上であることを特徴とする該はんだ用フラックスであり、α−アルキル置換スチレン単独重合体がはんだ用フラックス中１〜８０質量％含有することを特徴とする該はんだ用フラックスであり、α−アルキル置換スチレン単独重合体がラジカル重合によって得られることを特徴とする該はんだ用フラックスであり、α−アルキル置換スチレン単独重合体がアニオン重合によって得られることを特徴とする該はんだ用フラックスであり、該フラックスとはんだ粉末を含有することを特徴とするソルダーペーストである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のはんだ用フラックスは、仮止め機能が高く、高温下では分解揮発するという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のはんだ用フラックスについて詳細に説明する。
本発明のフラックスはα−アルキル置換スチレン単独重合体を含有するものである。α−アルキル置換スチレン単独重合体に、更にロジン、溶剤、活性剤、増粘剤（チキソ剤）等を含有していてもよい。α−アルキル置換スチレン単独重合体を含有することにより、本発明のフラックスは仮止め機能が極めて高くなり、チップが基板上で位置ズレすることなく、リフロー工程に入ることができる。さらにリフロー工程における高温下ではα−アルキル置換スチレン単独重合体は単量体にまで分解し、これが揮発するので、本発明のフラックス残渣は極めて少量となり、洗浄溶剤等によってフラックス残渣を洗浄除去する必要がなくなる。
【００１４】
α−アルキル置換スチレン系単独重合体としては、α位にメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基が置換された、スチレンを単量体とした単独重合体が挙げられる。好ましくはα―メチルスチレン単独重合体が挙げられる。
【００１５】
又本発明のα−アルキル置換スチレン単独重合体は、数平均分子量１０００〜１００００の範囲のものが好ましく、３０００〜７０００の範囲のものがより好ましい。数平均分子量１０００未満では、得られるフラックスは仮止め機能が十分に発現しない場合がある。数平均分子量１００００を超えると、リフロー工程の高温下で単量体にまで十分に分解せずに、残渣を形成する場合がある。
【００１６】
α−アルキル置換スチレン単独重合体の使用量は、フラックス１００質量％中、０．１〜８０質量％が好ましく、１〜６０質量％がより好ましい。このような範囲とすることにより、フラックスの仮止め機能と、残渣洗浄除去の不要性の両特性がバランス良く発現し易くなる。α−アルキル置換スチレン単独重合体の使用量が０．１質量％未満では、得られるフラックスは仮止め機能が十分に発現しない場合がある。又α−アルキル置換スチレン単独重合体の使用量が８０質量％を超えると、フラックスの粘性が高くなり、塗布しにくくなる場合がある。
【００１７】
なおα−アルキル置換スチレン単独重合体の重合機構は特に制限はなく、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、配位重合等、重合体が得られる機構であれば、いずれを用いてもよい。又分子量分布も特に制限はない。好ましい重合機構としては、ラジカル重合、アニオン重合が挙げられる。
【００１８】
本発明のフラックスは、活性剤を含有していてもよい。
【００１９】
活性剤としては、アジピン酸、こはく酸、グルタル酸、イタコン酸、ステアリン酸、酒石酸、スベリン酸、シュウ酸及びマロン酸等の有機酸やこれらのハロゲン化水素酸塩、トリエタノールアミン等の有機アミンやこれらのハロゲン化水素酸塩、ジブロモブテンジオール等のハロゲン置換アルコール、５−ブロモサリチル酸や３，５−ジブロモサリチル酸等のハロゲン置換カルボン酸、没食子酸プロピル等のカルボン酸エステル等が挙げられる。これらの中では、アジピン酸、こはく酸、グルタル酸、イタコン酸、ステアリン酸、酒石酸、スベリン酸、シュウ酸、マロン酸及びトリエタノールアミンから選択される１種又は２種以上を混合することが好ましく、アジピン酸がより好ましい。
【００２０】
活性剤の使用量は、フラックス１００質量％中、０．０５〜２０質量％が好ましく、１〜１０質量％がより好ましい。このような範囲とすることにより、金属表面の再酸化を防止する機能を有し、腐食性を防止する。活性剤の使用量が０．０５質量％未満では、腐食性を防止しない場合がある。活性剤の使用量が２０質量％を越える場合では、フラックスの残渣が多くなる場合がある。
【００２１】
本発明のフラックスは、溶剤を含有していてもよい。
【００２２】
溶剤としては、揮発性溶媒（例えば、イソプロピルアルコール、エチルアルコール等）、高沸点添加剤（例えば、アルコール、グリコールエーテル及びエステル）等を用いることができる。アルコールとしては、例えば、芳香族アルコール、長鎖脂肪族アルコール、ロジンアルコール等公知のものを用いることができる。具体例としては、ベンジルアルコール、テトラデカノール、ヒドロアビエチル（ｈｙｄｒｏａｂｅｉｔｙｌ）アルコール等が挙げられる。更に、エステルガム（例えば、ロジンのメチルエステル又はグリセロールエステル又はペンタエリスリトールエステル）、改質ロジン又は改質樹脂のエステル（例えば、硬化ロジンのメチルエステル）、他の型のエステル（例えば、カルボン酸のメチルエステル）、種々のグリコールエーテル溶媒（例えば、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル又はエチレン／プロピレングリコールフェニルエーテル）等が挙げられる。
【００２３】
溶剤の使用量は、フラックス１００質量％中、１０〜９０質量％が好ましく、３０〜８０質量％がより好ましい。このような範囲とすることにより、本発明の効果を有する。
【００２４】
本発明のフラックスは、増粘剤を含有していてもよい。
【００２５】
増粘剤としては、高級脂肪酸アミド、硬化ひまし油、油脂系ワックス等公知の増粘剤を用いることができる。
【００２６】
増粘剤の使用量は、フラックス１００質量％中、０．１〜２０質量％が好ましく、１〜１０質量％がより好ましい。このような範囲とすることにより、本発明の効果を有する。
【００２７】
本発明のフラックスは、ロジンを含有していてもよい。
【００２８】
ロジンとしては、ガムロジン、ウッドロジン等の天然ロジンや、水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン、酸変成ロジン等のロジンエステル等公知のものを用いることができる。これらの中では、水添ロジン、重合ロジン、酸変成ロジンが好ましい。
【００２９】
ロジンの使用量は、フラックス１００質量％中、１〜８０質量％が好ましく、５〜５０質量％がより好ましい。このような範囲とすることにより、本発明の効果を有する。
【００３０】
本発明のフラックスは、さらにこれらの成分のほかに、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、例えばシランカップリング剤やリン酸系（メタ）アクリルモノマー等のような添加剤を添加することができる。
【００３１】
これら成分の組成比は、一例として、通常、フラックス全量に対して、ロジンが０〜８０質量％、活性剤が０〜１０質量％、増粘剤が０〜２０質量％、溶剤が１０〜９０質量％、添加剤が０〜１０質量％が挙げられる。
【００３２】
本発明のソルダーペーストは、このようなフラックスとはんだ粉末とを混練したものである。はんだ粉末としては、鉛フリーのはんだ粉末を用いることができるし、鉛を含有するはんだ粉末を用いてもよい。鉛フリーのはんだ粉末としては、具体的には、Ｓｎ−Ａｇを主成分としてＢｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｚｎ等を含むＳｎ−Ａｇ系のはんだ粉末やＳｎ−Ｚｎを主成分としてＢｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ａｇ等を含むＳｎ−Ｚｎ系のはんだ粉末を用いることができる。
【００３３】
はんだ粉末とフラックスの混合比は、特に限定されないが、通常質量比で８０〜９５：２０〜５の範囲が好ましい。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００３５】
［α−アルキル置換スチレン単独重合体の合成］
α−アルキル置換スチレン単独重合体を下記重合例に従い、合成した。
【００３６】
［重合例１］
表１に示す量のエチルベンゼン、表１に示す量のα―メチルスチレン、表１に示す量のベンゾイルパーオキシド、表１に示す量のｎ−ドデシルメルカプタンを、５００ｍｌセパラブルフラスコに仕込み、オイルバスを用いて７０℃に４時間加熱し、重合液を得た。その後室温まで冷却し、１．５リットルのメタノールに重合液を投入し、固形分を析出した。固形分を吸引濾過して回収し、真空乾燥し、白色粉末状のα−メチルスチレン単独重合体１を得た。数平均分子量と分子量分布（重量平均分子量／数平均分子量）を表１に示す。数平均分子量と分子量分布は、ゲルパーミエ―ションクロマトグラフィーにより、ポリスチレン換算値として測定した。
【００３７】
［重合例２］
エチルベンゼン、α―メチルスチレン、ベンゾイルパーオキシド、ｎ−ドデシルメルカプタンを、表１に示す量仕込んだこと以外は、重合例１と同様に行い、α−メチルスチレン単独重合体２を得た。数平均分子量と分子量分布を表１に示す。
【００３８】
［重合例３］
表１に示す量のテトラヒドロフラン、表１に示す量のα―メチルスチレンを、１Ｌセパラブルフラスコに仕込み、−７８℃に冷却した。その後、ｎ−ブチルリチウム（ｎ−ＢｕＬｉ）のシクロヘキサン６ｍｏｌ／ｌ溶液を、表１に示す量のｎ−ＢｕＬｉが投入するように仕込み、重合を開始した。１時間後に、重合液の温度を室温まで戻し、５Ｌのメタノールに重合液を投入し、固形分を析出した。これを吸引濾過して回収し、真空乾燥し、白色粉末状のα−メチルスチレン単独重合体３を得た。数平均分子量と分子量分布を表１に示す。
【００３９】
［重合例４］
エチルベンゼン、α―メチルスチレン、ベンゾイルパーオキシド、ｎ−ドデシルメルカプタンを、表１に示す量仕込んだこと以外は、重合例１と同様に行い、α−メチルスチレン単独重合体４を得た。数平均分子量と分子量分布を表１に示す。
【００４０】
［重合例５］
エチルベンゼン、α―メチルスチレン、無水マレイン酸、ベンゾイルパーオキシド、ｎ−ドデシルメルカプタンを、表１に示す量仕込んだこと以外は、重合例１と同様に行い、α−アルキル置換スチレン共重合体１を得た。数平均分子量と分子量分布を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2009248114.tif 000002
【００４２】
［実験例１］
溶剤としてジプロピレングリコールモノエチルエーテル、増粘剤として硬化ひまし油を用い、活性剤としてアジピン酸、ロジンとして水添ロジンを用いた。これらと、α−アルキル置換スチレン単独重合体として下記の重合体とを表２に示す配合比（質量比）で混合してはんだ用フラックスを作成した。これらの結果を表２に示す。
【００４３】
［α−アルキル置換スチレン単独重合体］
α−アルキル置換スチレン単独重合体１：α―メチルスチレンをラジカル重合して得た数平均分子量１３００の重合体
α−アルキル置換スチレン単独重合体２：α―メチルスチレンをラジカル重合して得た数平均分子量９０００の重合体
α−アルキル置換スチレン単独重合体３：α―メチルスチレンをアニオン重合して得た数平均分子量５０００の重合体
α−アルキル置換スチレン単独重合体４：α―メチルスチレンをラジカル重合して得た数平均分子量５００の重合体
α−アルキル置換スチレン共重合体１：α―メチルスチレンと無水マレイン酸をモル比１：１の割合でラジカル重合して得た数平均分子量５０００の共重合体
【００４４】
［仮固定性の有無］
これらのフラックスをガラス繊維強化エポキシ基板（１００ｍｍ×２５ｍｍ×２．０ｍｍ）に塗布した後、塗布部分を触指により粘着性があるかどうか判断した。評価は、粘着性が大きい場合を○、粘着性が小さい場合を△、粘着性が無い場合を×とした。
【００４５】
［分解揮発性の有無］
フラックス１００mgをガラス繊維強化エポキシ基板（１００ｍｍ×２５ｍｍ×２．０ｍｍ）に塗布した後、２６０℃で１０分間加熱した。その後ガラス繊維強化エポキシ基板の質量を測定することでフラックス残渣の質量を求めた。初めに塗布した100mg中の固形分質量に対する２６０℃加熱後の残渣質量の比率を算出することで、２６０℃加熱後のフラックスの残渣の残留割合とした。
【００４６】
［腐食性の有無］
３０×３０×０．３ｍｍの銅板の表面を５００番の研磨紙を用いて研磨し、この銅板上にフラックス０．１ｇと滴下、２５０℃５分加熱した。これを温度４０℃相対湿度９０％の恒温恒湿槽内に９６時間放置した。これを取り出し、アルコールでフラックスを除去した後、銅の腐食の有無を確認した。評価は腐食がある場合を○、無い場合を×した。
【００４７】
【表２】
2009248114.tif 000003
【００４８】
表２から以下のことが判明する。本発明のはんだ用フラックスは、仮止め機能が高く、高温下では分解揮発するという効果を有する。本発明のはんだ用フラックスは、活性剤を使用することにより、腐食性を有する。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、チップが基板上に置かれたときの一時的な仮止め機能が高く、チップを正しい位置に保持して、リフロー工程に基板が入る前にチップが位置ズレを起こすことがなく、かつリフロー工程ではフラックス残渣が分解揮発することで、洗浄溶剤によるフラックス残渣の洗浄除去の必要のないフラックスを提供することを目的とする。
【００５０】
上記目的を達成するため、本発明者等はチップを正しい位置に保持する仮止め接着性を十分に発揮でき、かつリフロー工程では分解揮発して残渣にならないような添加物として種々の高分子材料を研究した結果、α−アルキル置換スチレン系単独重合体をフラックス組成物の一成分として含有せしめたときに、仮止め機能が極めて高いため、チップが位置ズレすることなくリフロー工程を完結させられるとともに、リフロー工程の高温下では分解揮発することでフラックス残渣が極めて少なくなり、結果、洗浄溶剤によってフラックス残渣を洗浄除去する必要がないことを見出した。
【００５１】
本発明のはんだ用フラックスによれば、α−アルキル置換スチレン単独重合体を含有することにより、仮止め機能が極めて高いため、チップが位置ズレすることなくリフロー工程を完結させられるとともに、リフロー工程の高温下では分解揮発するため、フラックス残渣が極めて少なくなり、結果、洗浄溶剤によってフラックス残渣を洗浄除去する必要がない。