特許第6012956号(P6012956)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6012956アミンフラックス組成物およびはんだ付け方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6012956
(24)【登録日】2016年9月30日
(45)【発行日】2016年10月25日
(54)【発明の名称】アミンフラックス組成物およびはんだ付け方法
(51)【国際特許分類】
   B23K 35/363 20060101AFI20161011BHJP
   B23K 1/00 20060101ALI20161011BHJP
   B23K 3/00 20060101ALI20161011BHJP
   H05K 3/34 20060101ALI20161011BHJP
   B23K 35/26 20060101ALN20161011BHJP
   C22C 13/00 20060101ALN20161011BHJP
   C22C 12/00 20060101ALN20161011BHJP
   B23K 101/42 20060101ALN20161011BHJP
【FI】
   B23K35/363 D
   B23K35/363 E
   B23K1/00 330E
   B23K3/00 A
   H05K3/34 503A
   !B23K35/26 310A
   !B23K35/26 310C
   !C22C13/00
   !C22C12/00
   B23K101:42
【請求項の数】9
【外国語出願】
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2011-260174(P2011-260174)
(22)【出願日】2011年11月29日
(65)【公開番号】特開2012-148337(P2012-148337A)
(43)【公開日】2012年8月9日
【審査請求日】2014年11月27日
(31)【優先権主張番号】12/958,493
(32)【優先日】2010年12月2日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】591016862
【氏名又は名称】ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】Rohm and Haas Electronic Materials LLC
(73)【特許権者】
【識別番号】502141050
【氏名又は名称】ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110000589
【氏名又は名称】特許業務法人センダ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】デイビッド・ディー.フレミング
(72)【発明者】
【氏名】マイク・ケー.ギャラガー
(72)【発明者】
【氏名】キム・サン・ホー
(72)【発明者】
【氏名】シャン−チン・リュー
(72)【発明者】
【氏名】アスガル・アクベル・ピエーラ
(72)【発明者】
【氏名】グレン・ロビンソン
(72)【発明者】
【氏名】イーアン・トムリンソン
(72)【発明者】
【氏名】マーク・アール.ウィンクル
【審査官】 市川 篤
(56)【参考文献】
【文献】 特開2012−135815(JP,A)
【文献】 特開2012−135814(JP,A)
【文献】 特開2007−237284(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B23K 35/363
H05K 3/34
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
式Iで表されるアミンフラックス剤を含むアミンフラックス組成物:
【化1】
(式中、R、R、RおよびRは独立して水素、置換C1−80アルキル基、非置換C1−80アルキル基、置換C7−80アリールアルキル基、および非置換C7−80アリールアルキル基から選択され;R、R、RおよびRでの前記置換C1−80アルキル基および前記置換C7−80アリールアルキル基における置換が、−OH基、−OR基、−COR5’基、−COR基、−C(O)R基、−CHO基、−C(O)OR、−OC(O)OR基、−S(O)(O)R基、−S(O)R基、−S(O)(O)NR基、−OC(O)NR基、−C(O)NR基、−CN基、−N(R)−基、および−NO基の少なくとも1種から選択され;RがC1−28アルキル基、C3−28シクロアルキル基、C6−15アリール基、C7−28アリールアルキル基、およびC7−28アルキルアリール基から選択され;5’がC1−28アルキレン基、C3−28シクロアルキレン基、C6−15アリーレン基、C7−28アリールアルキレン基、およびC7−28アルキルアリーレン基から選択され;が、水素、C1−28アルキル基、C3−28シクロアルキル基、C6−15アリール基、C7−28アリールアルキル基、およびC7−28アルキルアリール基から選択され;
およびRは独立してC1−20アルキル基、置換C1−20アルキル基、C6−20アリール基および置換C6−20アリール基から選択されるか、またはRとRはそれらが結合している炭素と一緒になってC3−20シクロアルキル環を形成するか、もしくはC1−6アルキル基で置換されているC3−20シクロアルキル環を形成し;R10およびR11は独立してC1−20アルキル基、置換C1−20アルキル基、C6−20アリール基および置換C6−20アリール基から選択されるか、またはR10とR11はそれらが結合している炭素と一緒になってC3−20シクロアルキル環を形成するか、もしくはC1−6アルキル基で置換されているC3−20シクロアルキル環を形成し;RおよびRでの前記置換C1−20アルキル基および前記置換C6−20アリール基における置換は、−OH基、−OR12基、−COR12’−基、−COR12基、−C(O)R12基、−CHO基、−C(O)OR12、−OC(O)OR12基、−S(O)(O)R12基、−S(O)R12基、−S(O)(O)NR13基、−OC(O)NR13基、−C(O)NR13基、−CN基、−N(R13)−基、および−NO基の少なくとも1種から選択され;R10およびR11での前記置換C1−20アルキル基および前記置換C6−20アリール基における置換は、−OH基、−OR12基、−COR12’−基、−COR12基、−C(O)R12基、−CHO基、−C(O)OR12、−OC(O)OR12基、−S(O)(O)R12基、−S(O)R12基、−S(O)(O)NR12基、−OC(O)NR13基、−C(O)NR13基、−CN基、−N(R13)−基、および−NO基の少なくとも1種から選択され;R12はC1−19アルキル基、C3−19シクロアルキル基、C6−19アリール基、C7−19アリールアルキル基、およびC7−19アルキルアリール基から選択され;R12’はC1−19アルキレン基、C3−19シクロアルキレン基、C6−19アリーレン基、C7−19アリールアルキレン基、およびC7−19アルキルアリーレン基から選択され;R13は、水素、C1−19アルキル基、C3−19シクロアルキル基、C6−19アリール基、C7−19アリールアルキル基、およびC7−19アルキルアリール基から選択され;並びに、
は水素、C1−30アルキル基、置換C1−30アルキル基、C6−30アリール基および置換C6−30アリール基から選択され;Rでの前記置換C1−30アルキル基および前記置換C6−30アリール基における置換は、−OH基、−OR14基、−COR14’−基、−COR14基、−C(O)R14基、−CHO基、−C(O)OR14、−OC(O)OR14基、−S(O)(O)R14基、−S(O)R14基、−S(O)(O)NR14基、−OC(O)NR15基、−C(O)NR15基、−CN基、−N(R15)−基、および−NO基の少なくとも1種から選択され;R14はC1−29アルキル基、C3−29シクロアルキル基、C6−29アリール基、C7−29アリールアルキル基、およびC7−29アルキルアリール基から選択され;R14’はC1−29アルキレン基、C3−29シクロアルキレン基、C6−29アリーレン基、C7−29アリールアルキレン基、およびC7−29アルキルアリーレン基から選択され;R15は、水素、C1−29アルキル基、C3−29シクロアルキル基、C6−29アリール基、C7−29アリールアルキル基、およびC7−29アルキルアリール基から選択される)。
【請求項2】
、R、RおよびRが独立して水素、−CHCH(OH)R18、および−CHCH(OH)CH−O−R18基から選択され;R18が水素、C1−28アルキル基、C3−28シクロアルキル基、C6−28アリール基、C7−28アリールアルキル基、およびC7−28アルキルアリール基から選択され;RおよびRが両方ともメチル基であり;R10およびR11が両方ともメチル基であり;並びにRがメチル基およびフェニル基から選択され;R、R、RおよびRの0〜3つが水素である請求項1に記載のアミンフラックス組成物。
【請求項3】
、R、RおよびRの0〜3つが水素である請求項2に記載のアミンフラックス組成物。
【請求項4】
溶媒をさらに含み、当該溶媒が炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン、エーテル、アルコール、エステル、アミド、グリコール、グリコールエーテル、グリコール誘導体および石油溶媒から選択される有機溶媒である、請求項1に記載のアミンフラックス組成物。
【請求項5】
無機充填剤、チキソトロープ剤および酸化防止剤の少なくとも1種をさらに含む、請求項1に記載のアミンフラックス組成物。
【請求項6】
艶消し剤、着色剤、脱泡剤、分散安定化剤、キレート化剤、熱可塑性粒子、UV不透過剤、難燃剤および還元剤から選択される添加剤をさらに含む、請求項1に記載のアミンフラックス組成物。
【請求項7】
0〜95重量%の溶媒、
0〜30重量%の増粘剤、
0〜30重量%のチキソトロープ剤、および
0〜30重量%の酸化防止剤
をさらに含む、請求項1に記載のアミンフラックス組成物。
【請求項8】
はんだ粉体をさらに含む請求項1に記載のアミンフラックス組成物。
【請求項9】
電気接点を提供し;
請求項1に記載のアミンフラックス組成物を提供し;
前記アミンフラックス組成物を前記電気接点に適用し;
はんだを提供し;
前記はんだを溶融させ;並びに
前記電気接点に適用された前記アミンフラックス組成物を、溶融したはんだで置き換え、前記溶融したはんだが前記電気接点との物理的接触を形成し、そして前記電気接点に結合する
ことを含む、電気接点にはんだを適用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、当初成分として、式Iで表されるアミンフラックス剤(amine fluxing agent)(式中、R、R、RおよびRは独立して水素、置換C1−80アルキル基、非置換C1−80アルキル基、置換C7−80アリールアルキル基、および非置換C7−80アリールアルキル基から選択され;RおよびRは独立してC1−20アルキル基、置換C1−20アルキル基、C6−20アリール基および置換C6−20アリール基から選択されるか、またはRとRはそれらが結合している炭素と一緒になってC3−20シクロアルキル環を形成し、場合によっては当該C3−20シクロアルキル環はC1−6アルキル基で置換されている;R10およびR11は独立してC1−20アルキル基、置換C1−20アルキル基、C6−20アリール基および置換C6−20アリール基から選択されるか、またはR10とR11はそれらが結合している炭素と一緒になってC3−20シクロアルキル環を形成し、場合によっては当該C3−20シクロアルキル環はC1−6アルキル基で置換されている;並びに、Rは水素、C1−30アルキル基、置換C1−30アルキル基、C6−30アリール基および置換C6−30アリール基から選択される)を含むアミンフラックス組成物に関する。本発明はさらに、電気接点(electrical contact)をはんだ付けする方法に関する。
【背景技術】
【0002】
はんだ付けプロセスは、手作業の手はんだ付け方法から自動化されたはんだ付け方法の範囲にわたる。手作業および自動化のいずれのはんだ付けプロセスにおけるフラックス材料の使用も周知である。実際には、はんだ単独での使用は一般的に許容可能な電気的相互接続を生じさせない。フラックス材料ははんだ付けプロセスにおける複数の機能をもたらす。例えば、フラックス材料は、金属接点(例えば、はんだ領域、コンタクトパッド、コンタクトピン、銅めっきスルーホール)上に形成され得た何らかの酸化物を除去するように;金属接点上のはんだのぬれを増大させるように作用する。
【0003】
はんだ付けプロセス中にフラックス材料を金属接点の表面に適用するために様々な方法が使用されてきた。いくつかの方法においては、はんだを含むフラックス材料が使用される。例えば、この一緒になった材料はフラックス材料のコアを組み込んでいる環形状ワイヤの形態で提供されてきた。加熱の際にはんだが溶融すると、コアのフラックス材料が活性化され、溶融したはんだによって相互接続される表面をフラックス処理する。フラックス材料およびはんだ粉体が配合されており、そのペーストにおいて概して均質で安定なはんだ粒子の懸濁物を形成しているはんだペーストも知られている。
【0004】
自動化されたはんだ付け方法の商業的に有意な用途の1つは半導体デバイスの製造である。すなわち、リフローはんだ付けプロセスは、半導体チップがプリント回路板(PCB)上に搭載される半導体デバイスの自動化された製造において一般的に使用される。いくつかのこのような自動化された製造方法においては、はんだペーストは、例えば、スクリーン印刷もしくはステンシル印刷を使用してプリント回路板に適用される。次いで、半導体チップがPCBと接触させられ、はんだペーストが加熱されて、ペースト中のはんだをリフローさせて、半導体チップとPCBとの間の電気的相互接続を形成する。この加熱は、例えば、はんだペーストを赤外光に曝露させることにより、またはオーブン内で加熱することにより容易にされうる。いくつかの用途においては、半導体チップ/PCBアセンブリは、半導体チップとPCBとの間の隙間領域を実質的に満たし、その相互接続を封止するアンダーフィル材料でさらに処理される。
【0005】
複雑さが増し小型化している回路を含む電子デバイスの大量生産の需要を考えて、素早く自動化されたはんだ付けプロセス、例えば、ピックアンドディップ(pick and dip)プロセスを組み込んでいるものなどが出現してきている。このプロセスにおいては、フラックスは、半導体チップの電気接点部分をフラックスの浴に浸すことによって、半導体チップ上の複数の電気接点に適用されうる。次いで、半導体チップ上の電気接点をコーティングしたフラックスは対応する電気接点およびはんだボールを含むPCBと接触されうる。次いで、はんだボールは加熱されてリフローし、半導体チップとPCBとを相互接続する。あるいは、ピックアンドディッププロセスは、あらかじめ適用されたはんだを伴う電気接点を有するデバイス部品と共に使用されうる。これらのプロセスにおいては、あらかじめ適用されたはんだはフラックス材料でディップコートされ、次いで、対応する電気接点と接触させられ、そして加熱されて、リフローして電気的相互接続を形成する。多くの電子部品はこの後者のプロセスカテゴリーに適合し、この場合、その電子部品は、別の電気部品(例えば、PCB)とその部品との相互接続を容易にするのに充分な量のはんだをその部品上に伴って製造される。
【0006】
たいていの場合には、市販のフラックスの使用ははんだ付けされた領域上にイオン性残留物を残し、これは回路の腐蝕および短絡を望ましくなくもたらす場合がある。よって、はんだ付けされた相互接続の形成後にこのような残留物を除去する追加のプロセス工程が必要とされる。半導体デバイス製造プロセスについては、半導体チップとPCBとの間に形成されるはんだ接続は、半導体チップとPCBとの間に比較的小さな隙間(例えば、<4mil)を生じさせる。よって、はんだ付けプロセスの後で、はんだ付けされた領域上に残留しているイオン性残留物を除去(すなわち、清浄化)するのは非常に困難である。はんだ付けされた領域が許容可能である(よって、クリーニング操作を容易にする)プロセスにおいてさえ、クリーニング操作は、そのクリーニング操作中に生じた廃棄物の廃棄を伴う環境的な懸念を生じさせる。
【0007】
低い固形分量を有する低残留物でクリーニング不要の(no clean)いくつかのフラックスが市販されている。電子部品をはんだ付けする場合にフラックス残留物を実質的に最小限にしもしくは実質的になくすると主張するフラックス組成物の1つがDuchesne(デュヘスネ)らへの米国特許出願公開第20100175790号に開示されている。デュヘスネらはフラックスを含む物質の組成物を開示し、当該フラックスは(a)フラックス剤;および(b)溶媒の組み合わせから本質的になり、前記フラックス剤は(1)ケト酸を含むか;または(2)エステル酸を含むか;または(3)前記ケト酸と前記エステル酸との混合物を含み;かつ前記溶媒は多価アルコールもしくはその混合物から選択される粘着性溶媒と、一価アルコールもしくはその混合物から選択される非粘着性溶媒との混合物を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】米国特許出願公開第20100175790号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
にもかかわらず、非硬化性であり、信頼できるはんだ付け接続を容易にし、かつ従来のエポキシベースのアンダーフィル材料との適合性を促進するようにカスタマイズすることができるフラックス組成物についての必要性が依然としてある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、当初成分として式Iで表されるアミンフラックス剤を含むアミンフラックス組成物を提供する:
【化1】
式中、R、R、RおよびRは独立して水素、置換C1−80アルキル基、非置換C1−80アルキル基、置換C7−80アリールアルキル基、および非置換C7−80アリールアルキル基から選択され;RおよびRは独立してC1−20アルキル基、置換C1−20アルキル基、C6−20アリール基および置換C6−20アリール基から選択されるか、またはRとRはそれらが結合している炭素と一緒になってC3−20シクロアルキル環を形成し、場合によっては当該C3−20シクロアルキル環はC1−6アルキル基で置換されている;R10およびR11は独立してC1−20アルキル基、置換C1−20アルキル基、C6−20アリール基および置換C6−20アリール基から選択されるか、またはR10とR11はそれらが結合している炭素と一緒になってC3−20シクロアルキル環を形成し、場合によっては当該C3−20シクロアルキル環はC1−6アルキル基で置換されている;並びに、Rは水素、C1−30アルキル基、置換C1−30アルキル基、C6−30アリール基および置換C6−30アリール基から選択される。
【0011】
本発明は、電気接点を提供し;本発明のアミンフラックス組成物を提供し;アミンフラックス組成物を電気接点に適用し;はんだを提供し;はんだを溶融させ;並びに電気接点に適用されたアミンフラックス組成物を、溶融したはんだで置き換え、前記溶融したはんだが電気接点との物理的接触を形成し、そして電気接点に結合することを含む、電気接点にはんだを適用する方法を提供する。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明のアミンフラックス組成物は様々なアンダーフィル組成物との適合を容易にするように設計され、その結果、はんだ付けされた表面は好ましくは、仕上げの電気接合を形成するアンダーフィル組成物の適用前にクリーニングを必要としない。
【0013】
本明細書および特許請求の範囲において使用される場合、用語「クリーニング不要のフラックス組成物(no clean flux composition)」は、0.5重量%未満のハロゲン化物含量で、少ししかもしくは全くアミンフラックス残留物活性を示さないアミンフラックス組成物をいう(すなわち、IPC J−STD−004Bの下でORL1もしくはORL0としてカテゴライズされるアミンフラックス)。
【0014】
本発明のアミンフラックス組成物は、当初成分として式Iで表されるアミンフラックス剤を含む(から本質的になる)。好ましくは、アミンフラックス組成物は非硬化性組成物である(すなわち、アミンフラックス組成物が、はんだ付け条件下で反応して分子間共有結合を形成することができる分子あたり2以上の反応性官能基を有する化合物を含まず、かつアミンフラックス剤が、はんだ付け条件下で反応して分子間共有結合を形成することができる分子あたり2以上の反応性官能基を含有しない)。
【0015】
本発明のアミンフラックス組成物に使用されるアミンフラックス剤は式Iに従い、式中、R、R、RおよびRは独立して水素、置換C1−80アルキル基、非置換C1−80アルキル基、置換C7−80アリールアルキル基、および非置換C7−80アリールアルキル基から選択され(好ましくは、R、R、RおよびRは独立して水素、置換C1−20アルキル基、非置換C1−20アルキル基、置換C7−30アリールアルキル基、および非置換C7−30アリールアルキル基から選択され);RおよびRは独立してC1−20アルキル基、置換C1−20アルキル基、C6−20アリール基および置換C6−20アリール基から選択され(あるいは、RとRはそれらが結合している炭素と一緒になってC3−20シクロアルキル環を形成し、場合によっては当該C3−20シクロアルキル環はC1−6アルキル基で置換されている);R10およびR11は独立してC1−20アルキル基、置換C1−20アルキル基、C6−20アリール基および置換C6−20アリール基から選択され(あるいは、R10とR11はそれらが結合している炭素と一緒になってC3−20シクロアルキル環を形成し、場合によっては当該C3−20シクロアルキル環はC1−6アルキル基で置換されている);並びに、Rは水素、C1−30アルキル基、置換C1−30アルキル基、C6−30アリール基および置換C6−30アリール基から選択される。好ましくは、R、R、RおよびRの0から3つは水素である。式Iに従うアミンフラックス剤のR、R、R、R、R、R、R、R10およびR11基は好ましくは、所定の用途のために望ましいレオロジー特性を有するアミンフラックス剤を提供するように;場合によっては、はんだ付けされる表面への送達のための所定の溶媒パッケージとアミンフラックス剤とを混和させるように;並びに、場合によっては、はんだ付け後に使用される、(例えば、従来のフリップチップアンダーフィル用途における使用のための)封止されたはんだ接合を形成する所定の封止用組成物(例えば、エポキシ樹脂)とアミンフラックス剤を適合させるように選択される。好ましくは、式Iに従うアミンフラックス剤のR、R、R、R、R、R、R、R10およびR11基は、アミンフラックス組成物がクリーニング不要のフラックス組成物であるように、所定の封止用組成物とアミンフラックス剤と適合させるように選択される。好ましくは、R、R、RおよびRの0〜3つは水素である。より好ましくは、R、R、RおよびRの1〜3つは水素である。さらにより好ましくは、R、R、RおよびRの2〜3つは水素である。またさらにより好ましくは、R、R、RおよびRの2つは水素である。最も好ましくは、RおよびRの一方が水素であり、かつRおよびRの一方が水素である。また、式Iに従うアミンフラックス剤のR、R、R、R、R、R、R、R10およびR11基は好ましくは、示差走査熱量測定によって決定される125℃以上(好ましくは250℃以上)の沸点温度、並びに25℃で開始して10℃/分の温度勾配を用いる熱重量分析(TGA)によって決定される250℃に加熱する際の10重量%以下の重量喪失パーセントのアミンフラックス剤を提供するように選択される。
【0016】
好ましくは、本発明のアミンフラックス組成物に使用されるアミンフラックス剤は式Iに従い、式中、R、R、RおよびRは独立して水素、置換C1−80アルキル基、非置換C1−80アルキル基、置換C7−80アリールアルキル基、および非置換C7−80アリールアルキル基から選択され;ここで、置換C1−80アルキル基および置換C7−80アリールアルキル基における置換は、−OH基、−OR基、−COR−基、−COR基、−C(O)R基、−CHO基、−COOR基、−OC(O)OR基、−S(O)(O)R基、−S(O)R基、−S(O)(O)NR基、−OC(O)NR基、−C(O)NR基、−CN基、−N(R)−基、および−NO基の少なくとも1種(好ましくは、−OH基、−OR基、−COR−基、−COR基、−C(O)R基、−CHO基、−COOR基、−OC(O)OR基、−S(O)(O)R基、−S(O)R基、−S(O)(O)NR基、−OC(O)NR基、−C(O)NR基、−CN基、および−NO基の少なくとも1種)から選択され;RはC1−28アルキル基、C3−28シクロアルキル基、C6−15アリール基、C7−28アリールアルキル基、およびC7−28アルキルアリール基から選択され;Rは、水素、C1−28アルキル基、C3−28シクロアルキル基、C6−15アリール基、C7−28アリールアルキル基、およびC7−28アルキルアリール基から選択される。置換C1−80アルキル基および置換C7−80アリールアルキル基は置換の組み合わせを含むことができる。例えば、置換C1−80アルキル基および置換C7−80アリールアルキル基は1つより多い同じ種類の置換(例えば、2つの−OH基)を含むことができ;1種より多い置換(例えば、−OH基および−COR−基)を含むことができ;同じ種類の置換を1つより多く含む1種より多い置換(例えば、2つの−OH基および1つの−OR基)を含むことができる。
【0017】
好ましくは、本発明のアミンフラックス組成物に使用されるアミンフラックス剤は式Iに従い、式中、RおよびRは独立してC1−20アルキル基、置換C1−20アルキル基、C6−20アリール基および置換C6−20アリール基から選択され(あるいは、RとRはそれらが結合している炭素と一緒になってC3−20シクロアルキル環を形成し、場合によっては当該C3−20シクロアルキル環はC1−6アルキル基で置換されている);ここで、置換C1−20アルキル基および置換C6−20アリール基における置換は、−OH基、フェニル基、C1−14アルキル基、−OR12基、−COR12−基、−COR12基、−C(O)R12基、−CHO基、−COOR12基、−OC(O)OR12基、−S(O)(O)R12基、−S(O)R12基、−S(O)(O)NR13基、−OC(O)NR13基、−C(O)NR13基、−CN基、−N(R13)−基、および−NO基の少なくとも1種(好ましくは、−OH基、−OR12基、−COR12−基、−COR12基、−C(O)R12基、−CHO基、−COOR12基、−OC(O)OR12基、−S(O)(O)R12基、−S(O)R12基、−S(O)(O)NR12基、−OC(O)NR13基、−C(O)NR13基、−CN基、および−NO基の少なくとも1種)から選択され;R12はC1−19アルキル基、C3−19シクロアルキル基、C6−19アリール基、C7−19アリールアルキル基、およびC7−19アルキルアリール基から選択され;R13は、水素、C1−19アルキル基、C3−19シクロアルキル基、C6−19アリール基、C7−19アリールアルキル基、およびC7−19アルキルアリール基から選択される。置換C1−20アルキル基および置換C6−20アリール基は置換の組み合わせを含むことができる。例えば、置換C1−20アルキル基および置換C6−20アリール基は1つより多い同じ種類の置換(例えば、2つの−OH基)を含むことができ;1種より多い置換(例えば、−OH基および−COR12−基)を含むことができ;同じ種類の置換を1つより多く含む1種より多い置換(例えば、2つの−OH基および1つの−OR12基)を含むことができる。
【0018】
好ましくは、本発明のアミンフラックス組成物に使用されるアミンフラックス剤は式Iに従い、式中、R10およびR11は独立してC1−20アルキル基、置換C1−20アルキル基、C6−20アリール基および置換C6−20アリール基から選択され(あるいは、R10とR11はそれらが結合している炭素と一緒になってC3−20シクロアルキル環を形成し、場合によっては当該C3−20シクロアルキル環はC1−6アルキル基で置換されている);ここで、置換C1−20アルキル基および置換C6−20アリール基における置換は、−OH基、−OR12基、−COR12−基、−COR12基、−C(O)R12基、−CHO基、−COOR12基、−OC(O)OR12基、−S(O)(O)R12基、−S(O)R12基、−S(O)(O)NR12基、−OC(O)NR13基、−C(O)NR13基、−CN基、−N(R13)−基、および−NO基の少なくとも1種(好ましくは、−OH基、−OR12基、−COR12−基、−COR12基、−C(O)R12基、−CHO基、−COOR12基、−OC(O)OR12基、−S(O)(O)R12基、−S(O)R12基、−S(O)(O)NR12基、−OC(O)NR13基、−C(O)NR13基、−CN基、および−NO基の少なくとも1種)から選択され;R12はC1−19アルキル基、C3−19シクロアルキル基、C6−19アリール基、C7−19アリールアルキル基、およびC7−19アルキルアリール基から選択され;R13は、水素、C1−19アルキル基、C3−19シクロアルキル基、C6−19アリール基、C7−19アリールアルキル基、およびC7−19アルキルアリール基から選択される。置換C1−20アルキル基および置換C6−20アリール基は置換の組み合わせを含むことができる。例えば、置換C1−20アルキル基および置換C6−20アリール基は1つより多い同じ種類の置換(例えば、2つの−OH基)を含むことができ;1種より多い置換(例えば、−OH基および−COR12−基)を含むことができ;同じ種類の置換を1つより多く含む1種より多い置換(例えば、2つの−OH基および1つの−OR12基)を含むことができる。
【0019】
好ましくは、本発明のアミンフラックス組成物に使用されるアミンフラックス剤は式Iに従い、式中、Rは水素、C1−30アルキル基、置換C1−30アルキル基、C6−30アリール基および置換C6−30アリール基から選択され;ここで、置換C1−30アルキル基および置換C6−30アリール基における置換は、−OH基、−OR14基、−COR14−基、−COR14基、−C(O)R14基、−CHO基、−COOR14基、−OC(O)OR14基、−S(O)(O)R14基、−S(O)R14基、−S(O)(O)NR14基、−OC(O)NR15基、−C(O)NR15基、−CN基、−N(R15)−基、および−NO基の少なくとも1種(好ましくは、−OH基、−OR14基、−COR14−基、−COR14基、−C(O)R14基、−CHO基、−COOR14基、−OC(O)OR14基、−S(O)(O)R14基、−S(O)R14基、−S(O)(O)NR14基、−OC(O)NR15基、−C(O)NR15基、−CN基、および−NO基の少なくとも1種)から選択され;R14はC1−29アルキル基、C3−29シクロアルキル基、C6−29アリール基、C7−29アリールアルキル基、およびC7−29アルキルアリール基から選択され;R15は、水素、C1−29アルキル基、C3−29シクロアルキル基、C6−29アリール基、C7−29アリールアルキル基、およびC7−29アルキルアリール基から選択される。置換C1−30アルキル基および置換C6−30アリール基は置換の組み合わせを含むことができる。例えば、置換C1−30アルキル基および置換C6−30アリール基は1つより多い同じ種類の置換(例えば、2つの−OH基)を含むことができ;1種より多い置換(例えば、−OH基および−COR14−基)を含むことができ;同じ種類の置換を1つより多く含む1種より多い置換(例えば、2つの−OH基および1つの−OR14基)を含むことができる。
【0020】
より好ましくは、本発明のアミンフラックス組成物に使用されるアミンフラックス剤は式Iに従い、式中、R、R、RおよびRは独立して水素、置換C1−20アルキル基、非置換C1−20アルキル基、置換C7−30アリールアルキル基、および非置換C7−30アリールアルキル基から選択され;ここで、置換C1−20アルキル基および置換C7−30アリールアルキル基における置換は、−OH基、−OR16基、−COR16−基、−COR16基、−C(O)R16基、−CHO基、−COOR16基、−OC(O)OR16基、−S(O)(O)R16基、−S(O)R16基、−S(O)(O)NR16基、−OC(O)NR17基、−C(O)NR17基、−CN基、−N(R17)−基、および−NO基の少なくとも1種(好ましくは、−OH基、−OR16基、−COR16−基、−COR16基、−C(O)R16基、−CHO基、−COOR16基、−OC(O)OR16基、−S(O)(O)R16基、−S(O)R16基、−S(O)(O)NR16基、−OC(O)NR17基、−C(O)NR17基、−CN基、および−NO基の少なくとも1種)から選択され;R16はC1−19アルキル基、C3−19シクロアルキル基、C6−15アリール基、C7−19アリールアルキル基、およびC7−19アルキルアリール基から選択され;R17は、水素、C1−19アルキル基、C3−19シクロアルキル基、C6−15アリール基、C7−19アリールアルキル基、およびC7−19アルキルアリール基から選択され;RおよびRは独立してC1−4アルキル基およびC1−4ヒドロキシアルキル基から選択され(より好ましくは、RおよびRは独立してメチル基およびヒドロキシメチル基から選択され;最も好ましくは、RおよびRは両方ともメチル基である);R10およびR11は独立してC1−4アルキル基およびC1−4ヒドロキシアルキル基から選択され(より好ましくは、R10およびR11は独立してメチル基およびヒドロキシメチル基から選択され;最も好ましくは、R10およびR11は両方ともメチル基である);並びにRは水素、C1−10アルキル基、C1−10ヒドロキシアルキル基、フェニル基、ヒドロキシフェニル基、C7−10アルキルアリール基、C7−10アリールアルキル基およびナフチル基から選択される(より好ましくは、Rは水素、C1−4アルキル基、C1−4ヒドロキシアルキル基、フェニル基、ヒドロキシフェニル基、Cアルキルアリール基およびCアリールアルキル基から選択され;最も好ましくは、Rはメチル基およびフェニル基から選択される)。R、R、RおよびRが選択される置換C1−20アルキル基および置換C7−30アリールアルキル基は置換の組み合わせを含むことができる。例えば、置換C1−20アルキル基および置換C7−30アリールアルキル基は1つより多い同じ種類の置換(例えば、2つの−OH基)を含むことができ;1種より多い置換(例えば、−OH基および−COR16−基)を含むことができ;同じ種類の置換を1つより多く含む1種より多い置換(例えば、2つの−OH基および1つの−OR16基)を含むことができる。好ましくは、R、R、RおよびRの0〜3つは水素である。より好ましくは、R、R、RおよびRの1〜3つは水素である。さらにより好ましくは、R、R、RおよびRの2〜3つは水素である。またさらにより好ましくは、R、R、RおよびRの2つは水素である。最も好ましくは、RおよびRの一方が水素であり、かつRおよびRの一方が水素である。
【0021】
さらにより好ましくは、本発明のアミンフラックス組成物に使用されるアミンフラックス剤は式Iに従い、式中、R、R、RおよびRは独立して水素、−CHCH(OH)R18、および−CHCH(OH)CH−O−R18基から選択され;ここで、R18は水素、C1−28アルキル基、C3−28シクロアルキル基、C6−15アリール基、C7−28アリールアルキル基、およびC7−28アルキルアリール基から選択され(好ましくは、R18はC5−10アルキル基、C6−15アリール基およびC7−15アルキルアリール基から選択され;最も好ましくは、R18はCアルキル基、Cアルキルアリール基、およびC10ナフチル基から選択され);RおよびRは独立してC1−4アルキル基およびC1−4ヒドロキシアルキル基から選択され(より好ましくは、RおよびRは独立してメチル基およびヒドロキシメチル基から選択され;最も好ましくは、RおよびRは両方ともメチル基である);R10およびR11は独立してC1−4アルキル基およびC1−4ヒドロキシアルキル基から選択され(より好ましくは、R10およびR11は独立してメチル基およびヒドロキシメチル基から選択され;最も好ましくは、R10およびR11は両方ともメチル基である);並びにRは水素、C1−10アルキル基、C1−10ヒドロキシアルキル基、フェニル基、ヒドロキシフェニル基、C7−10アルキルアリール基、C7−10アリールアルキル基およびナフチル基から選択される(より好ましくは、Rは水素、C1−4アルキル基、C1−4ヒドロキシアルキル基、フェニル基、ヒドロキシフェニル基、Cアルキルアリール基およびCアリールアルキル基から選択され;最も好ましくは、Rはメチル基およびフェニル基から選択される)。好ましくは、R、R、RおよびRの0〜3つは水素である。より好ましくは、R、R、RおよびRの1〜3つは水素である。さらにより好ましくは、R、R、RおよびRの2〜3つは水素である。またさらにより好ましくは、R、R、RおよびRの2つは水素である。最も好ましくは、RおよびRの一方が水素であり、かつRおよびRの一方が水素である。
【0022】
最も好ましくは、本発明のアミンフラックス組成物に使用されるアミンフラックス剤は式Iに従い、式中、R、R、RおよびRは独立して水素、−CHCH(OH)R18、および−CHCH(OH)CH−O−R18基から選択され;ここで、R18は水素、−CHCH(OH)R18、および−CHCH(OH)CH−O−R18基から選択され;ここで、R18は水素、C1−28アルキル基、C3−28シクロアルキル基、C6−16アリール基、C7−28アリールアルキル基、およびC7−28アルキルアリール基から選択され(好ましくは、R18はC5−10アルキル基、C6−16アリール基およびC7−15アルキルアリール基から選択され;より好ましくは、R18はCアルキル基、Cアルキルアリール基、ナフチル基、ビフェニル基および置換C12−16ビフェニル基から選択され;最も好ましくは、R18はCアルキル基、Cアルキルアリール基、およびナフチル基から選択され);RおよびRは両方ともメチル基であり;R10およびR11は両方ともメチル基であり;並びにRはメチル基およびフェニル基から選択される。好ましくは、R、R、RおよびRの0〜3つは水素である。より好ましくは、R、R、RおよびRの1〜3つは水素である。さらにより好ましくは、R、R、RおよびRの2〜3つは水素である。またさらにより好ましくは、R、R、RおよびRの2つは水素である。最も好ましくは、RおよびRが水素であり、かつRおよびRが−CHCH(OH)R18、および−CHCH(OH)CH−O−R18基から選択される。
【0023】
本発明のアミンフラックス組成物は場合によっては溶媒をさらに含む。溶媒は、場合によっては、はんだ付けされる表面もしくは複数の表面へのアミンフラックス剤の送達を容易にするように本発明のアミンフラックス組成物中に含まれる。好ましくは、アミンフラックス組成物は溶媒を8〜95重量%含む。本発明のアミンフラックス組成物に使用される溶媒は好ましくは、炭化水素(例えば、ドデカン、テトラデカン);芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、安息香酸ブチル、ドデシルベンゼン);ケトン(例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン);エーテル(例えば、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンおよびテトラヒドロフラン、1,3−ジオキサラン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル);アルコール(例えば、2−メトキシ−エタノール、2−ブトキシエタノール、メタノール、エタノール、イソプロパノール、α−テルピネオール、ベンジルアルコール、2−ヘキシルデカノール);エステル(例えば、酢酸エチル、乳酸エチル、酢酸ブチル、アジピン酸ジエチル、フタル酸ジエチル、ジエチレングリコールモノブチルアセタート、乳酸エチル、2−ヒドロキシイソブチル酸メチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート);およびアミド(例えば、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、およびN,N−ジメチルアセトアミド);グリコール誘導体(例えば、セロソルブ、ブチルセロソルブ);グリコール(例えば、エチレングリコール;ジエチレングリコール;ジプロピレングリコール;トリエチレングリコール;ヘキシレングリコール;1,5−ペンタンジオール);グリコールエーテル(例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコール−2−エチルヘキシルエーテル);および石油溶媒(例えば、石油エーテル、ナフサ)から選択される有機溶媒である。より好ましくは、本発明のアミンフラックス組成物に使用される溶媒はメチルエチルケトン;2−プロパノール;プロピレングリコールモノメチルエーテル;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート;乳酸エチルおよび2−ヒドロキシイソブチル酸メチルから選択される有機溶媒である。最も好ましくは、本発明のアミンフラックス組成物に使用される溶媒はプロピレングリコールモノメチルエーテルである。
【0024】
本発明のアミンフラックス組成物は場合によっては増粘剤をさらに含む。好ましくは、アミンフラックス組成物は増粘剤を0〜30重量%含む。本発明のアミンフラックス組成物に使用される増粘剤は、非硬化性樹脂材料(すなわち、分子あたり2個未満の反応性官能基)、例えば、非硬化性ノボラック樹脂から選択されうる。
【0025】
本発明のアミンフラックス組成物は場合によってはチキソトロープ剤をさらに含む。好ましくは、アミンフラックス組成物はチキソトロープ剤を1〜30重量%含む。本発明のアミンフラックス組成物に使用されるチキソトロープ剤は脂肪酸アミド(例えば、ステアラミド、ヒドロキシステアリン酸ビスアミド);脂肪酸エステル(例えば、キャスターワックス、ビーズワックス、カルナウバワックス);有機チキソトロープ剤(例えば、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ジグリセリンモノオレアート、ジグリセリンラウラート、デカグリセリンオレアート、ジグリセリンモノラウラート、ソルビタンラウラート);無機チキソトロープ剤(例えば、シリカ粉体、カオリン粉体)から選択されうる。好ましくは、使用されるチキソトロープ剤はポリエチレングリコールおよび脂肪酸アミドから選択される。
【0026】
本発明のアミンフラックス組成物は、場合によっては、無機充填剤をさらに含む。無機充填剤は、アルミナ、水酸化アルミニウム、アルミノケイ酸塩、コージライト、リチウムアルミニウムケイ酸塩、アルミン酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、クレイ、タルク、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酸化亜鉛、コロイダルシリカ、溶融石英、ガラス粉体、石英粉体およびガラスミクロスフェアから選択されうる。
【0027】
本発明のアミンフラックス組成物は場合によっては、酸化防止剤をさらに含む。好ましくは、本発明のアミンフラックス組成物は酸化防止剤を0.01〜30重量%含む。
【0028】
本発明のアミンフラックス組成物は場合によっては、艶消し剤、着色剤、脱泡剤、分散安定化剤、キレート化剤、熱可塑性粒子、UV不透過剤、難燃剤、レベリング剤、接着促進剤および還元剤から選択される添加剤をさらに含む。
【0029】
本発明のアミンフラックス組成物は好ましくは当初成分として、3.99〜100重量%の式Iによって表されるアミンフラックス剤を含む(から本質的になる)。好ましくは、本発明のアミンフラックス組成物は当初成分として、3.99〜100重量%の式Iによって表されるアミンフラックス剤、0〜95重量%(より好ましくは8〜95重量%)の溶媒、0〜30重量%の増粘剤、0〜30重量%(より好ましくは1〜30重量%)のチキソトロープ剤、および0〜30重量%(より好ましくは0.01〜30重量%)の酸化防止剤を含む(から本質的になる)。
【0030】
本発明のアミンフラックス組成物は、例えば、電子部品、電子モジュールおよびプリント回路板の製造に使用されうる。アミンフラックス組成物は、例えば、液体スプレー技術、液体発泡技術、ピックアンドディップ技術、並びにウェーブ技術をはじめとする何らかの従来の技術、または液体もしくは半固体をシリコンダイもしくは基体上に分配できる何らかの他の従来の技術によって、はんだ付けされる表面(単一もしくは複数)に適用されうる。
【0031】
本発明のアミンフラックス組成物は場合によっては、はんだ粉体をさらに含み、この場合、アミンフラックス組成物ははんだペーストである。好ましくは、はんだ粉体は、Sn/Pb、Sn/Ag、Sn/Ag/Cu、Sn/Cu、Sn/Zn、Sn/Zn/Bi、Sn/Zn/Bi/In、Sn/Bi、およびSn/Inから選択される合金である(好ましくは、はんだ粉体は63重量%Sn/37重量%Pb、96.5重量%Sn/3.5重量%Ag、96重量%Sn/3.5重量%Ag/0.5重量%Cu、96.4重量%Sn/2.9重量%Ag/0.5重量%Cu、96.5重量%Sn/3重量%Ag/0.5重量%Cu、42重量%Sn/58重量%Bi、99.3重量%Sn/0.7重量%Cu、91重量%Sn/9重量%Zn、および89重量%Sn/8重量%Zn/3重量%Biから選択される合金である)。
【0032】
はんだペーストは、好ましくは、1〜50重量%(より好ましくは5〜30重量%、最も好ましくは5〜15重量%)のアミンフラックス剤、および50〜99重量%のはんだ粉体を含む。はんだペーストは従来の技術によって、例えば、この操作のための従来の装置を使用して、はんだ粉体をアミンフラックス剤と混練および混合することによって配合されうる。
【0033】
はんだペーストは、例えば、電子部品、電子モジュールおよびプリント回路板の製造に使用されうる。はんだペーストは、何らかの従来の技術、例えば、はんだプリンターもしくはスクリーンプリンターを用いて、従来のはんだマスクを通して、はんだペーストを印刷することによって、はんだ付けされるべき表面(単一もしくは複数)に適用されうる。
【0034】
本発明のアミンフラックス組成物に使用されるアミンフラックス剤は当業者に周知の従来の合成技術を使用して製造されうる。
【0035】
本発明の電気接点にはんだを適用する方法は、電気接点を提供し;本発明のアミンフラックス組成物を提供し;アミンフラックス組成物を電気接点に適用し;はんだを提供し;はんだを溶融させ;並びに電気接点に適用されたアミンフラックス組成物を、溶融したはんだで置き換え、前記溶融したはんだが電気接点との物理的接触を形成し、そして電気接点に結合することを含む。この方法においては、溶融したはんだは望ましくは、電気接点と緊密に接触して、はんだ材料と電気接点との間の金属結合の形成を容易にし、はんだと電気接点との間に良好な機械的および電気的結合をもたらす。本発明の方法においては、従来のはんだ付け技術が使用されうる。例えば、電気接点およびはんだを、はんだの融点温度より高い温度に加熱するために、はんだ付けビットまたはアイロンが使用されうる。溶融したはんだに電気接点を浸漬することにより液体状態のはんだが電気接点に移されるはんだ付け浴が使用されうる。従来のウェーブはんだ付け技術が実施されうる。また、リフローはんだ付け技術が使用されてもよく、この場合、第2の電気接点上にあらかじめ堆積されたはんだが第1の電気接点に近づけられ、そしてはんだの融点温度より高い温度に加熱され、はんだは溶融し、リフローして、第1の電気接点および第2の電気接点の双方と接触して、第1の電気接点と第2の電気接点との間に電気的接続を形成する。
【0036】
本発明の電気接点にはんだを適用する方法は、場合によっては、フリップチップはんだ付けプロセスの一部分であってよく、この場合には、半導体チップがプリント回路板上に搭載され、半導体チップが複数の第1の電気接点を含み、かつプリント回路板が複数の第2の電気接点を含む。このフリップチップ方法においては、本発明のアミンフラックス組成物は複数の第1の電気接点および複数の第2の電気接点のいずれか一方もしくは双方に適用されて、複数の第1の電気接点を複数の第2の電気接点にはんだ結合させ、電気的相互接続を形成するのを容易にする。好ましくは、フリップチップはんだ付け方法は、熱硬化性樹脂が提供されて、この電気的相互接続を封止するアンダーフィル工程をさらに含む。最も好ましくは、この熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂である。
【実施例】
【0037】
ここで、以下の実施例において、本発明のいくつかの実施形態が詳細に説明される。
【0038】
実施例1:アミンフラックス剤の合成
2,6−ジアミノ−2,5,6−トリメチルヘプタン−3−オール アミンフラックス剤が以下の手順を使用して製造された。最初に、2,5,6−トリメチル−2,6−ジニトロヘプタン−3−オール中間体が以下の合成方法を使用して製造された。
【化2】
【0039】
具体的には、3つ口丸底フラスコにスターラーバー、熱電対、窒素入口でキャップされた滴下漏斗、並びに凝縮器を装備させた。次いで、このフラスコに2−ニトロプロパン(50g、0.56mol、5.0当量)および触媒量の1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセ−7−エンを入れた。次いで、フラスコの内容物が窒素下で30分間攪拌された。次いで、クロトンアルデヒド(7.9g、9.2mL、0.112mole、1.0当量)が20分間にわたってこのフラスコに滴下添加された。次いで、フラスコの内容物が窒素下で5〜6時間攪拌され、その際に白色固体が観察され、溶液から沈殿した。この時点で、GC分析は反応混合物中にクロトンアルデヒドが存在しないことを示した。フラスコの内容物は窒素下で一晩攪拌された。次いで、この沈殿物が溶液から真空ろ別され、水で充分に洗浄されて、白色固体を得た。この中間体固体は空気乾燥されて、次いで45℃で真空乾燥させられた。望まれる中間体ジニトロアルコールの全収率は72%(27.8g)であった。核磁気共鳴試験(NMR)および液体クロマトグラフィ(LC)はこの中間体が99%を超える純度であったことを示した。
【0040】
第2番目に、次いで、生成物である2,6−ジアミノ−2,5,6−トリメチルヘプタン−3−オール アミンフラックス剤がこの中間体ジニトロアルコールから、以下の合成方法を使用して製造された。
【化3】
【0041】
具体的には、25gの中間体ジニトロアルコールが、触媒として14.2gのRaNi3111を含む200mLのメタノール中に溶解された。次いで、この混合物はオートクレーブ中、60℃、4,137kPa(600psi)の水素圧力下で水素化された。触媒のろ別およびメタノールの除去を含む仕上げ作業の後で、11g(59%収率)の低粘度液体生成物が得られた。NMRおよびガスクロマトグラフ質量分析(GC−MS)で、所望の生成物である、2,6−ジアミノ−2,5,6−トリメチルヘプタン−3−オール アミンフラックス剤の存在を確認した。化学イオン化質量分析(CI−MS)は[M+H]=189を示し、GC分析はこの生成物の純度が94%であったことを示した。この材料の沸点は0.68kPa(5.1torr)で125℃〜135℃であった。13C NMR(CDCl):δ16.8、25.2、27.9、30.8、34.7、42.2、51.8、52.8および77.3ppm。
【0042】
実施例2:アミンフラックス剤の合成
2,6−ジアミノ−2,6−ジメチル−5−フェニルヘプタン−3−オール アミンフラックス剤が以下の手順を使用して製造された。最初に、2,6−ジメチル−2,6−ジニトロ−5−フェニルヘプタン−3−オール中間体が以下の合成方法を使用して製造された。
【化4】
【0043】
具体的には、3つ口丸底フラスコにスターラーバー、熱電対、窒素入口でキャップされた滴下漏斗、並びに凝縮器を装備させた。次いで、このフラスコに2−ニトロプロパン(101.1g、1.14mol、6.0当量)および触媒量の1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセ−7−エン(DBU)を入れた。次いで、フラスコの内容物が窒素下で20分間攪拌された。次いで、トランス−シンナムアルデヒド(25.0g、0.19mole、1.0当量)が20分間にわたってこのフラスコに滴下添加された。このトランス−シンナムアルデヒドの添加中に、約22℃の発熱が観察された。トランス−シンナムアルデヒドの完全な添加の後で、フラスコの内容物は50℃に加熱され、その温度で4時間維持された。次いで、この混合物は室温に冷却された。フラスコの内容物が36.8℃に到達したときに、薄黄色固体が溶液から形成した。次いで、フラスコ内容物がブフナー漏斗を通してろ過され、回収された中間体ジアミノアルコール粉体がペンタンおよびエーテルで充分に洗浄された。次いで、この中間体ジアミノアルコール粉体は真空下で1時間乾燥させられた。所望のジアミノアルコール中間体の全収率は62%(36g)であった。NMR分析はジアミノアルコール中間体が99%を超える純度であったことを示した。H NMR(CDCl):δ1.45−2.27(m,15H)、3.52−3.54(m,1H)、3.67−3.74(m,1H)、7.17−7.34(m,5H)。13C NMR(CDCl):δ20.8、22.4、23.2、25.8、31.3、50.3、72.9、91.5、91.6、128.1、128.7、129.4、136.6ppm。
【0044】
第2番目に、次いで、生成物である2,6−ジアミノ−2,6−ジメチル−5−フェニルヘプタン−3−オール アミンフラックス剤がこのジニトロアルコール中間体から、以下の合成方法を使用して製造された。
【化5】
【0045】
具体的には、50gのジニトロアルコール中間体が、触媒として24.3gのRaNi3111を含む300mLのメタノール中に溶解された。次いで、この混合物はオートクレーブ中、60℃、4137kPa(600psi)の水素圧力下で水素化された。触媒のろ別およびメタノールの除去を含む仕上げ作業の後で、40g(68%収率)の高粘度液体生成物が得られた。NMRおよびガスクロマトグラフ質量分析(GC−MS)で、所望の生成物である、2,6−ジアミノ−2,6−ジメチル−5−フェニルヘプタン−3−オール アミンフラックス剤の存在を確認した。化学イオン化質量分析(CI−MS)は[M+H]=251を示し、GC分析はこの生成物の純度が、オートクレーブからのそのままで78%であったことを示した。存在するこの材料の残りはHenry反応の逆から得られたモノ付加物であると思われた。次いで、この生成物は真空蒸留によって96.2%の純度まで精製された。この精製された生成物の沸点は0.67kPa(5.0torr)で150℃〜160℃であると決定された。H NMR(CDCl):δ0.91−0.99(m,12H)、1.67−1.81(m,3H)、2.71−2.76(m,2H)、7.08−7.23(m,5H)。13C NMR(CDCl):δ24.6、27.9、28.3、29.8、31.6、51.8、52.6、54.2、75.9、126.3、127.8、129.4、142.0ppm。
【0046】
実施例3:アミンフラックス剤の合成
下記式
【化6】
を有するアミンフラックス剤が以下の手順を使用して製造された。具体的には、スターラーバーを備えた反応容器に実施例1の生成物0.05molを入れた。次いで、この反応容器を、磁気攪拌能力があるホットプレート上においた。次いで、この反応容器は窒素で不活性化され、次いで、この反応容器に周囲温度で攪拌しつつ0.1molの2−エチルヘキシルグリシジルエーテル(モメンティブパフォーマンスマテリアルズから入手可能)が添加された。次いで、ホットプレートの設定温度が75℃に上げられ、この反応容器の内容物が2時間攪拌し続けられた。次いで、このホットプレートの設定温度が140℃に上げられ、反応容器の内容物が2時間以上攪拌し続けられた。次いで、ホットプレートの設定温度が80℃に下げられ、反応容器を真空吸引し、容器内の圧力を30mmHgまで下げた。反応容器の内容物はこの条件下でさらに2時間攪拌し続けられ、生成物フラックス剤を提供した。25℃で開始し、10℃/分の温度勾配を使用する熱重量分析(TGA)によって、250℃に加熱した際のこの生成物フラックス剤からの重量喪失パーセントが測定された。生成物フラックス剤について測定された重量喪失(WL)は9重量%であった。
【0047】
実施例4:アミンフラックス剤の合成
下記式
【化7】
を有するアミンフラックス剤が以下の手順を使用して製造された。具体的には、スターラーバーを備えた反応容器に実施例2の生成物0.05molを入れた。次いで、この反応容器を、磁気攪拌能力があるホットプレート上においた。次いで、この反応容器は窒素で不活性化され、次いで、この反応容器に周囲温度で攪拌しつつ0.1molの2−エチルヘキシルグリシジルエーテル(モメンティブパフォーマンスマテリアルズから入手可能)が添加された。次いで、ホットプレートの設定温度が75℃に上げられ、この反応容器の内容物が2時間攪拌し続けられた。次いで、このホットプレートの設定温度が140℃に上げられ、反応容器の内容物が2時間以上攪拌し続けられた。次いで、ホットプレートの設定温度が80℃に下げられ、反応容器を真空吸引し、容器内の圧力を30mmHgまで下げた。反応容器の内容物はこの条件下でさらに2時間攪拌し続けられ、生成物フラックス剤を提供した。25℃で開始し、10℃/分の温度勾配を使用する熱重量分析(TGA)によって、250℃に加熱した際のこの生成物フラックス剤からの重量喪失パーセントが測定された。生成物フラックス剤について測定された重量喪失(WL)は5重量%であった。
【0048】
実施例5:フラックス能力の評価
実施例3〜4に従って製造されたアミンフラックス組成物のフラックス能力が、以下の手順を用いて評価され、ヒドロキシステアリン酸参照材料と比較された。各評価において、はんだ付けされる電気接点として銅クーポンが使用された。この銅クーポンのそれぞれについてはんだ付けされる表面は(1)まず、微細紙やすり(600グリット)で研磨し、(2)次いで、5%過硫酸アンモニウム溶液でクリーニングし、(3)次いで脱イオン水ですすぎ、(4)次いで、30秒間1%ベンゾトリアゾール溶液中に浸漬し、並びに(5)次いで、窒素でブロー乾燥させることによって前処理された。銅クーポンの前処理の後で、それぞれ1種類のアミンフラックス組成物の小滴が個々に、1枚の銅クーポンのはんだ付けされる表面上に分配された。鉛を含まないはんだ(95.5重量%Sn/4.0重量%Ag/0.5重量%Cu)の直径0.381mmのボール4つが、各銅クーポン上のアミンフラックス組成物の液滴中に配置された。使用されたこの鉛を含まないはんだの溶融範囲は217〜221℃である。次いで、この銅クーポンは、145℃に予備加熱されたホットプレート上に置かれ、そこで2分間保持された。次いで、この銅クーポンは260℃に予備加熱された別のホットプレート上に配置され、そこではんだがリフロー条件(存在するアミンフラックス組成物に応じて45秒〜3分)に到達するまで保持した。次いで、この銅クーポンは加熱から取り外され、(a)元々配置された4つのはんだボールの融合および合体の程度、(b)フローおよび広がりを評価するための得られた合体したはんだのサイズ、並びに(c)銅クーポンの表面へのはんだの結合によって評価された。これらアミンフラックス組成物およびヒドロキシステアリン酸参照材料のアミンフラックス能力を説明するために、以下のような0〜4の等級が使用された:
【0049】
0=はんだ滴どうしの融合なし、およびはんだは銅クーポンと結合せず;
1、2=はんだ滴どうしの部分的〜完全な融合、しかしはんだは銅クーポンと結合せず;
3=はんだ滴どうしの完全な融合、しかし最小限のはんだの広がりおよびフロー;
4=はんだ滴どうしの完全な融合、銅クーポンの表面上での良好なはんだの広がりおよびフロー、並びに銅クーポンへのはんだの結合。
【0050】
アミンフラックス組成物の評価の結果は表1に提供される。
【表1】