特開 2022-148224 ハンダペースト用水溶性フラックス及びハンダペースト

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022148224

(43)【公開日】2022-10-06

(54)【発明の名称】ハンダペースト用水溶性フラックス及びハンダペースト

(51)【国際特許分類】

   B23K 35/363 20060101AFI20220929BHJP

   B23K 35/28 20060101ALN20220929BHJP

   B23K 35/26 20060101ALN20220929BHJP

   B23K 35/30 20060101ALN20220929BHJP

   C22C 5/02 20060101ALN20220929BHJP

   C22C 11/06 20060101ALN20220929BHJP

   C22C 28/00 20060101ALN20220929BHJP

   C22C 12/00 20060101ALN20220929BHJP

   C22C 18/04 20060101ALN20220929BHJP

   C22C 13/00 20060101ALN20220929BHJP

   C22C 13/02 20060101ALN20220929BHJP

【ＦＩ】

B23K35/363 D

B23K35/363 E

B23K35/28 310D

B23K35/26 310A

B23K35/26 310B

B23K35/26 310C

B23K35/26 310D

B23K35/30 310A

C22C5/02

C22C11/06

C22C28/00 B

C22C12/00

C22C18/04

C22C13/00

C22C13/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021049821

(22)【出願日】2021-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085372

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 正義

(72)【発明者】

【氏名】大道 悟

(72)【発明者】

【氏名】八十嶋 司

(57)【要約】

【課題】大気中に長時間放置しても乾燥しにくいハンダペーストを調製するための水溶性フラックス及びハンダペーストを提供する。
【解決手段】本発明のハンダペースト用水溶性フラックスは、カプリル酸ポリグリセロールエステル等である有機酸ポリグリセロールエステルと、テトラエチレングリコール等である溶剤と、ベンジリデンソルビトール等であるチキソ剤と、ビス（２－ヒドロキシエチル）ラウリルアミン等である界面活性剤を含む。水溶性フラックスを１００質量％とするとき、有機酸ポリグリセロールエステルを４０質量％～６０質量％、溶剤を２０質量％～３５質量％、チキソ剤を５質量％～１０質量％、界面活性剤を１０質量％～２５質量％それぞれ含む。また、ハンダペースト用水溶性フラックスの２０℃における蒸気圧が１０Ｐａ以下である。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機酸ポリグリセロールエステルと、溶剤と、チキソ剤と、界面活性剤を含み、
前記界面活性剤がノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、及び両性界面活性剤からなる群より選ばれた１種又は２種以上であるハンダペースト用水溶性フラックスにおいて、
前記有機酸ポリグリセロールエステルが、ラウリン酸ポリグリセロールエステル、ステアリン酸ポリグリセロールエステル、イソステアリン酸ポリグリセロールエステル、セスキステアリン酸ポリグリセロールエステル、ジイソステアリン酸ポリグリセロールエステル、ミリスチン酸ポリグリセロールエステル、パルミチン酸ポリグリセロールエステル、オレイン酸ポリグリセロールエステル、ベヘニン酸ポリグリセロールエステル、及びカプリル酸ポリグリセロールエステルからなる群より選ばれた１種又は２種以上であり、
前記溶剤が、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、テルペンアルコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジグリセリン、及びテトラエチレングリコールからなる群より選ばれた１種又は２種以上であり、
前記チキソ剤がベンジリデンソルビトール及び／又は硬化ひまし油であり、
前記水溶性フラックスを１００質量％とするとき、前記有機酸ポリグリセロールエステルを４０質量％～６０質量％、前記溶剤を２０質量％～３５質量％、前記チキソ剤を５質量％～１０質量％、前記界面活性剤を１０質量％～２５質量％それぞれ含み、
２０℃における蒸気圧が１０Ｐａ以下であることを特徴とするハンダペースト用水溶性フラックス。

【請求項2】

前記ハンダペースト用水溶性フラックスは、活性剤を更に含み、前記活性剤が、カプリル酸、ペラルゴン酸及び乳酸からなる群より選ばれた１種又は２種以上であり、前記水溶性フラックスを１００質量％とするとき、前記活性剤を３質量％～１０質量％を含む請求項１記載のハンダペースト用水溶性フラックス。

【請求項3】

請求項１又は２記載のハンダペースト用水溶性フラックスとハンダ粉末とを含むハンダペースト。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属同士を接合するためのハンダペーストに用いられる水溶性フラックス及びこのフラックスを用いて調製されたハンダペーストに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、チップ部品等の電子部品をプリント基板に実装する場合には、プリント基板表面にハンダペーストを印刷マスクによって印刷し、この印刷されたハンダペースト部分に電子部品をマウントし、その後にリフローによってハンダペーストを溶融固化させて電子部品を実装することが知られている。

【0003】

上記電子部品の実装方法では、生産ラインの設計の都合で、ハンダペーストを印刷した後で長時間放置せざるを得ない場合がある。その場合、共晶温度が２１７℃のＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系（Ｓｎ９６．５質量％、Ａｇ３．０質量％、Ｃｕ０．５質量％）ハンダ粉末を含む低融点ペーストのような耐熱性の低いフラックスを用いたハンダペーストでは、ペースト表面の乾燥が進んでしまい、電子部品をマウントするときに、ハンダペーストの粘着性を利用して電子部品をペースト上に固定しようとしても、ペーストの表面が乾燥しているため、固定することができなくなる。

【0004】

従来、こうした課題を解決するために、プリント基板のクリーム半田（ハンダペースト）が印刷された面を下向きにして整形し、整形時にプリント基板に振動を加えることを特徴とする半田形状の整形方法が開示されている（例えば、特許文献１（請求項１、請求項２、段落[０００１]～段落[０００３]、段落[００３６]、段落[００３７]）参照。）。

【0005】

特許文献１には、この整形方法によれば、プリント基板のクリーム半田が印刷された面を下向きにすることによって、該クリーム半田を縦方向にダレさせて、該クリーム半田どうしの間隔を広げるように半田形状を整形し、これにより回路パターン間の短絡、半田ボールの増加を防止することが可能になる旨が記載されている。またクリーム半田印刷面を下向きにしたプリント基板に対して振動を加えることによって、縦方向のダレを促進させて半田形状を整形することが可能になる旨が記載されている。

【0006】

一方、本出願人は、ハンダペースト用水溶性フラックスとして、有機酸ポリグリセリンエステルと、溶剤と、活性剤と、チキソ剤と、酸化防止剤とを含むフラックスを提案した（特許文献２（請求項１、段落[００１６]）参照。）。このフラックスは、溶剤が１分子中に水酸基を２個以上有し、沸点が２００～４００℃、かつ融点が２５℃未満の有機溶剤を１種以上含み、活性剤が非イオン性有機ハロゲン化合物及び／又は１分子中に水酸基を２個以上有し、かつ融点が２５℃以上の有機化合物であり、ハンダペースト用水溶性フラックスの全体量を１００質量％とするとき、有機酸ポリグリセリンエステルの含有割合は１０質量％以上５０質量％未満であり、溶剤の含有割合は３０～６０質量％であり、活性剤の含有割合は０．１～２０質量％であり、チキソ剤の含有割合は１～１０質量％であり、酸化防止剤の含有割合は１～１０質量％である特徴とする。

【0007】

特許文献２に示されるハンダペースト用水溶性フラックスは、ハンダペーストに、実装中の優れた印刷性及び溶融性を付与できるとともに、高温ハンダ用のフラックスとして使用しても、リフロー後、有機溶剤等を使用せずに、水のみで洗浄可能であり、実装中の安全衛生面及び環境面等に優れたハンダペーストを調製できる効果を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０００－１９６２３３号公報

【特許文献2】特許第６６６８６６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかし、特許文献１に示される半田形状の整形方法では、プリント基板のクリーム半田が印刷された面を下向きにするための反転装置や、プリント基板に振動を加えるための加振装置を必要とし、実装設備が複雑になる課題があった。またクリーム半田を印刷した後で、大気中に長時間放置すると、印刷面を下向きにしても、或いは下向きにして振動を加えても、クリーム半田が乾燥してしまい、チップや基板への付着性に劣る課題があった。

【0010】

また、特許文献２に示されるハンダペースト用水溶性フラックスは、上記優れた効果を有するけれども、ハンダペーストに調製して、このペーストを印刷した後で、大気中に長時間放置した場合には、特許文献１の発明と同様の課題があった。

【0011】

本発明の目的は、大気中に長時間放置しても乾燥しにくいハンダペーストを調製するための水溶性フラックス及びハンダペーストを提供することにある。

【0012】

本発明の第１の観点は、有機酸ポリグリセロールエステルと、溶剤と、チキソ剤と、界面活性剤を含み、前記界面活性剤がノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、及び両性界面活性剤からなる群より選ばれた１種又は２種以上であるハンダペースト用水溶性フラックスにおいて、有機酸ポリグリセロールエステルが、ラウリン酸ポリグリセロールエステル、ステアリン酸ポリグリセロールエステル、イソステアリン酸ポリグリセロールエステル、セスキステアリン酸ポリグリセロールエステル、ジイソステアリン酸ポリグリセロールエステル、ミリスチン酸ポリグリセロールエステル、パルミチン酸ポリグリセロールエステル、オレイン酸ポリグリセロールエステル、ベヘニン酸ポリグリセロールエステル、及びカプリル酸ポリグリセロールエステルからなる群より選ばれた１種又は２種以上であり、溶剤が、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、テルペンアルコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジグリセリン、及びテトラエチレングリコールからなる群より選ばれた１種又は２種以上であり、前記チキソ剤がベンジリデンソルビトール及び／又は硬化ひまし油であり、水溶性フラックスを１００質量％とするとき、有機酸ポリグリセロールエステルを４０質量％～６０質量％、溶剤を２０質量％～３５質量％、チキソ剤を５質量％～１０質量％、界面活性剤を１０質量％～２５質量％それぞれ含み、２０℃における蒸気圧が１０Ｐａ以下であることを特徴とする。

【0013】

本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、前記ハンダペースト用水溶性フラックスが、更に活性剤を更に含み、活性剤が、カプリル酸、ペラルゴン酸及び乳酸からなる群より選ばれた１種又は２種以上であり、水溶性フラックスを１００質量％とするとき、活性剤を３質量％～１０質量％を含むことを特徴とする。

【0014】

本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点のハンダペースト用水溶性フラックスとハンダ粉末とを含むハンダペーストである。

【発明の効果】

【0015】

本発明の第１の観点のハンダペースト用水溶性フラックスでは、フラックスを構成する成分である有機酸ポリグリセロールエステル、溶剤、チキソ剤及び界面活性剤をそれぞれ所定の成分に選定し、かつそれぞれの成分を所定の割合で含有することにより、このフラックスを用いて調製されたペーストを印刷した後で大気中に長時間放置した場合でも、フラックスの耐熱性を高められ、ペーストの表面がほとんど乾燥せず、チップや基板への付着性を維持することができる。

【0016】

本発明の第２の観点のハンダペースト用水溶性フラックスは、活性剤を更に含み、その活性剤を３質量％～１０質量％に設定することにより、ハンダ粉末が速やかに溶融して、十分な接合強度が得られるとともに、保管中に活性剤のハンダ粉末との反応が抑制され、ハンダペーストの保存安定性を確保できる。

【0017】

本発明の第３の観点のハンダペーストでは、第１又は第２の観点のフラックスを用いて調製されたペーストを印刷した後で大気中に長時間放置した場合でも、フラックスの耐熱性が高められ、ペーストの表面がほとんど乾燥せず、チップや基板への付着性を維持することができる。

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に本発明を実施するための形態を説明する。本発明のハンダペースト用水溶性フラックスは、有機酸ポリグリセロールエステルと、溶剤と、チキソ剤と、界面活性剤とを含む。界面活性剤は、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、及び両性界面活性剤からなる群より選ばれた１種又は２種以上である。有機酸ポリグリセロールエステルは、グリセリンを脱水縮合して得られるポリグリセリンと有機酸とをエステル化反応させることにより得られる。具体的には、ラウリン酸ポリグリセロールエステル、ステアリン酸ポリグリセロールエステル、イソステアリン酸ポリグリセロールエステル、セスキステアリン酸ポリグリセロールエステル、ジイソステアリン酸ポリグリセロールエステル、ミリスチン酸ポリグリセロールエステル、パルミチン酸ポリグリセロールエステル、オレイン酸ポリグリセロールエステル、ベヘニン酸ポリグリセロールエステル、及びカプリル酸ポリグリセロールエステルからなる群より選ばれた１種又は２種以上である。上述した有機酸ポリグリセロールエステルは、他の有機酸ポリグリセロールエステルと比較してモノマーの分子量が小さくリフロー後の除去性が高いという特長がある。

【0019】

溶剤は、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、テルペンアルコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジグリセリン、及びテトラエチレングリコールからなる群より選ばれた１種又は２種以上である。上述した溶剤は、他の溶剤と比較して蒸気圧が低く耐乾燥性が高いという特長がある。

【0020】

チキソ剤は、ベンジリデンソルビトール（１，３：２，４－ビス－Ｏ－(ベンジリデン)ソルビトール）及び／又は硬化ひまし油である。上述したチキソ剤は、他のチキソ剤と比較して分子間での水素結合によりチクソ性を持たせやすいという特長がある。

【0021】

上記ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテルなどのポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリアルキレングリコール、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル、ポリオキシアルキレン誘導体などのエーテル型ノニオン系界面活性剤；ビス（２－ヒドロキシエチル）ラウリルアミンなどの（２－ヒドロキシエチル）アルキルアミン、トリエタノールなどのアルコールアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、Ｎ,Ｎ',Ｎ'－トリス(２－ヒドロキシエチル)－Ｎ－アルキル－１，３－ジアミノアルカン、Ｎ,Ｎ',Ｎ'－ポリオキシエチレン－Ｎ－アルキル－１，３－ジアミノアルカン、ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンアルキルアミンなどのアルキルアミンエーテル型ノニオン系界面活性剤；脂肪酸エステル、グリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルなどのエステル型ノニオン系界面活性剤；ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、アルキルアルカノールアミドなどのエーテルエステル型ノニオン系界面活性剤；Ｎ－アシルアミノ酸エステル、Ｎ－アシルグルタミン酸エステル、ピログルタミン酸エステルなどのアミノ酸誘導体型ノニオン系界面活性剤が例示される。その他フェノールエトキシレート、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤がノニオン系界面活性剤として挙げられる。
また、上記カチオン系界面活性剤としては、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドなどの４級アンモニウム塩などのアルキルアミン塩などの界面活性剤が例示される。
また、上記アニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、芳香族リン酸エステルなどの脂肪族リン酸エステル、ジオクチルスルホコハク酸エステルＮａ塩、アルコールサルフェートＮａ塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物などの界面活性剤が例示される。
更に、上記両性界面活性剤としては、ラウリルベタインなどのアルキルベタイン、脂肪酸アミドアルキル酢酸ベタイン、脂肪酸アミノ酢酸ベタイン、アルキルアミンオキサイドなどの界面活性剤が例示される。
上述した界面活性剤は、他の界面活性剤と比較して蒸気圧が低く耐乾燥性が高いという特長がある。

【0022】

水溶性フラックスを１００質量％とするときに、有機酸ポリグリセロールエステルの含有割合は、４０質量％～６０質量％であり、好ましくは４４質量％～５５質量％である。また、溶剤の含有割合は２０質量％～３５質量％であり、好ましくは２７質量％～３４質量％である。また、チキソ剤の含有割合は５質量％～１０質量％であり、好ましくは２．２質量％～７質量％である。また、界面活性剤の含有割合は１０質量％～２５質量％であり、好ましくは１０質量％～２０質量％である。更に、フラックスは２０℃における蒸気圧が１０Ｐａ以下であり、好ましくは１Ｐａ以下である。この蒸気圧は、蒸気圧測定装置VPR（日本サイエンスコア社製）を用いて、クヌーセン（Knudsen）流出法により測定される。

【0023】

有機酸ポリグリセロールエステルの含有割合が下限値未満では、ペーストの流動性、基板へのタッキング性等が低下するため、印刷後のバンプに形状不良等の不具合が生じる場合がある。一方、上限値を越えると、フラックスの粘度が高くなり過ぎ、これに応じてペースト粘度も高くなることで、印刷後のバンプに形状不良が生じたり、ペーストがマスク開口部から吐出されずにバンプが形成されない、いわゆるミッシング等の不具合が生じる場合がある。また、溶剤の含有割合が下限値未満では、フラックスの粘度が高くなり、これに応じてペースト粘度が高くなりすぎることで、バンプの形状不良やミッシング等の不具合が生じる場合がある。一方、上限値を越えると、フラックスの粘度が低くなり、これに応じてペーストの粘度が低くなり過ぎることで、ペースト中のハンダ粉末が沈降分離する等の不具合が生じる場合がある。

【0024】

また、チキソ剤の含有割合が下限値未満では、ハンダペーストとしての形状保持性が低下し、隣り合うバンプ同士が繋がってしまう、いわゆるブリッジ等の不具合が生じる場合がある。一方、上限値を越えると、フラックスの粘度が高くなり、これに応じてペースト粘度が高くなりすぎることで、上述のバンプの形状不良やミッシング等の不具合が生じる場合がある。また、界面活性剤の含有割合が下限値未満では、基板上に多数のハンダバンプを形成したときに、ハンダペーストにしたときにペーストが流動しにくくなり、バンプが形成されないミッシングバンプが発生する。一方、上限値を超えると、ハンダペーストにしたときにペーストが流動し易くなり、隣り合うバンプ同士が繋がってしまう、いわゆるブリッジが発生する。更に、フラックスの蒸気圧が上限値を超えると、このフラックスを含むハンダペーストを基板に塗布した後、半導体チップを搭載するまで長時間（例えば、２時間を大きく上回る時間）放置したときに、塗布したペーストの表面が乾燥してしまい無加圧接合できなくなる。

【0025】

フラックスには、上述の有機酸ポリグリセロールエステル、溶剤、チキソ剤、界面活性剤以外に、活性剤や酸化防止剤等を含ませることができる。活性剤は、カプリル酸、ペラルゴン酸及び乳酸からなる群より選ばれた１種又は２種以上である。また、酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤又はアミン系防止剤等が挙げられる。ここで、水溶性フラックスを１００質量％とするとき、活性剤の含有割合は３質量％～１０質量％であることが好ましく、４質量％～７質量％とするのが更に好ましい。また、酸化防止剤の含有割合は１質量％～２質量％とするのが好ましい。ここで、活性剤の好ましい含有割合が下限値未満では、ハンダ粉末が溶融せず、十分な接合強度が得られない場合がある。一方、上限値を越えると、保管中に活性剤がハンダ粉末と反応しやすくなるため、ハンダペーストの保存安定性が低下する場合がある。更に、酸化防止剤の好ましい含有割合が下限値未満では、ハンダ粉末とフラックス成分が反応しやすくなるため、ハンダペーストの保存安定性が低下する場合がある。一方、上限値を越えると、ハンダ粉末の溶融性が低下する場合がある。

【0026】

このようにして得られたフラックスを用いてハンダペーストを調製するには、フラックスとハンダ粉末を所望の割合で混合する。使用するハンダ粉末については、特に限定されず、一般的な錫を主成分とするハンダ粉末等を使用することができる。例えば、Ｓｎ－Ｐｂ系ハンダ（組成Ｓｎ：Ｐｂ＝６３：３７質量％等）、Ｓｎ－Ｐｂ－Ａｇ系ハンダ（組成Ｓｎ：Ｐｂ：Ａｇ＝６２：３６：２質量％等）、Ｓｎ－Ｐｂ－Ｂｉ系ハンダ（組成Ｓｎ：Ｐｂ：Ｂｉ＝５７：４０：３質量％等）、Ｓｎ－Ｐｂ－Ｓｂ系ハンダ（組成Ｓｎ：Ｐｂ：Ｓｂ＝８：８６：６質量％等）、Ｓｎ－Ａｇ系ハンダ（組成Ｓｎ：Ａｇ＝９７．７：２．３質量％等）、Ｓｎ－Ｃｕ系ハンダ（組成Ｓｎ：Ｃｕ＝９８．３：０．７質量％等）、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系ハンダ（組成Ｓｎ：Ａｇ：Ｃｕ＝９６．５：３：０．５質量％等）、Ａｕ－Ｓｎ系の高温ハンダ（組成Ａｕ：Ｓｎ＝７５～８５：２５～１５質量％、及び組成Ａｕ：Ｓｎ＝５～１５：９５～８５質量％、特に組成Ａｕ：Ｓｎ＝７８～８０：２２～２０質量％、及び組成Ａｕ：Ｓｎ＝１０：９０質量％等）、Ａｕ－Ｓｉ系の高温ハンダ（組成Ａｕ：Ｓｉ＝８１．４：１８．６質量％等）、Ａｕ－Ｇｅ系の高温ハンダ（組成Ａｕ：Ｇｅ＝９２．６：７．４質量％等）、Ｓｎ－Ｐｂ系の高温ハンダ（組成Ｓｎ：Ｐｂ＝５：９５質量％等）、その他、Ｚｎ－Ｓｎ系ハンダ（組成Ｚｎ：Ｓｎ＝９：９１質量％等）、Ｉｎ－Ｓｎ系ハンダ（組成Ｉｎ：Ｓｎ＝５２：４８質量％等）、Ｂｉ－Ｓｎ系ハンダ（組成Ｂｉ：Ｓｎ＝５８：４２質量％等）、Ｓｂ－Ｓｎ系ハンダ（組成Ｓｂ：Ｓｎ＝５：９５質量％等）、Ａｌ－Ｚｎ系ハンダ（組成Ａｌ：Ｚｎ＝５：９５質量％等）等が挙げられる。また、ハンダ粉末の平均粒径については、一般的なハンダペーストに用いられる範囲内のものであれば特に限定されないが、例えば０．１μｍ～１ｍｍの範囲のものを好適に使用できる。なお、狭ピッチ印刷等を考慮すると、ハンダ粉末の平均粒径は０．１μｍ～５０μｍの範囲内であることが好ましく、更に微細なバンプ形成等を考慮すると、１μｍ～２０μｍの範囲内であることがより好ましい。本明細書において、平均粒径とは、レーザー回折散乱式粒子径分布測定装置（堀場製作所社製、型式名：Partica LA-950）を用いて測定された体積基準の平均粒径Ｄ₅₀をいう。

【0027】

ハンダペーストを調製する際のフラックスの混合量は、調製後のペーストを１００質量％とするとき、フラックスの割合が３質量％～６０質量％となる量に調整するのが好ましい。下限値未満では、フラックスの量が少ないため、ペースト化が困難になる、或いはハンダ粉末が溶融しない等の不具合が生じる場合がある。一方、上限値を越えると、ペースト中に含まれるハンダ粉末の量が少なくなり、溶融後に必要なハンダ量が得られない場合がある。

【0028】

このように調製されたハンダペーストでは、フラックスを構成する成分である有機酸ポリグリセロールエステル、溶剤、チキソ剤及び界面活性剤等をそれぞれ特定の成分に選定し、かつそれぞれの成分を特別の割合に設定することにより、このフラックスを用いて調製されたペーストを印刷した後で大気中に長時間放置した場合でも、フラックスの耐熱性を高められ、ペーストの表面がほとんど乾燥せず、チップや基板への付着性を維持することができる。また、バンプ形成や狭ピッチ印刷に適した良好な印刷性或いは溶融性を維持しつつも、リフロー後の洗浄を水だけで行うことができ、実装中の安全衛生面や環境面等で優れる。そのため、このハンダペーストは、特に、ＦＣボンディング技術等の実装技術において好適に用いることができる。

【実施例0029】

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。

【0030】

＜実施例１～２４及び比較例１～１２＞
有機酸ポリグリセロールエステルと、溶剤と、活性剤と、チキソ剤と、界面活性剤をそれぞれ用意した。これらを、以下の表２及び表３に示す割合で配合し、混合、撹拌することによりフラックスを得た。なお、表２及び表３中、分類Ａ～Ｈで示される有機酸ポリグリセロールエステル、分類Ａ～Ｆで示される溶剤、分類Ａ～Ｅで示される活性剤、及び分類Ａ及びＢで示されるチキソ剤を表１に示す。また、表１において、分類Ａ～Ｄで示される界面活性剤は、エーテル型ノニオン系界面活性剤であるポリオキシエチレンラウリルエーテル（分類Ａ）、同じくエーテル型ノニオン系界面活性剤であるビス（２－ヒドロキシエチル）ラウリルアミン（分類Ｂ）、アニオン系界面活性剤であるポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム（分類Ｃ）、及びカチオン系界面活性剤であるラウリルトリメチルアンモニウムクロライド（分類Ｄ）である。表１中、有機酸ポリグリセロールエステルの名称の末尾に記載された数字はポリグリセロールの重合数を示す。

【0031】

【表1】

【0032】

【表2】

【0033】

【表3】

【0034】

＜比較試験＞
実施例１～２４及び比較例１～１２で得られたフラックスを用いて、以下の(i)～(iv)の評価を行った。また前述した方法でフラックスの２０℃における蒸気圧を測定した。これらの結果を表４及び表５に示す。表４及び表５には、用いた二種類のハンダ粉末も示した。

【0035】

(i) ハンダペーストの耐乾燥性：二種類のハンダ粉末から、二種類のハンダペーストを調製した。先ず、平均粒径が８μｍのＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系ハンダ粉末（組成：Ｓｎ９６．５質量％、Ａｇ３．０質量％、Ｃｕ０．５質量％）を用意し、このハンダ粉末８９．０質量部と、実施例１～１１、１３～２４及び比較例１～１２でそれぞれ得られたフラックス１１．０質量部とを室温にて攪拌、混合することにより、ハンダペーストを調製した。表４及び表５においてこのハンダ粉末を「ＳＡＣ３０５」と記載した。
次に、平均粒径が８μｍのＡｕ－Ｓｎ系ハンダ粉末（組成：Ａｕ７８．０質量％、Ｓｎ２２．０質量％）を用意し、このハンダ粉末９４．０質量部と、実施例１２で得られたフラックス６．０質量部とを室温にて攪拌、混合することにより、ハンダペーストを調製した。表４においてこのハンダ粉末を「Ａｕ２２Ｓｎ」と記載した。なお、ハンダ粉末の平均粒径は、レーザー回折散乱式粒子径分布測定装置（堀場製作所製、型式名：Partica LA-950）を用いて測定した体積基準の平均粒径Ｄ₅₀である。
ハンダペーストの耐乾燥性は、次の方法で判定した。即ち、調製したハンダペーストを、ステンシルマスク（マスク開口寸法１ｍｍ角、マスク厚み５０μｍ）を用いてＡｕメタライズを施した平坦なコバール基板上に印刷する。それを２４℃の温度で５０％の湿度に管理されたクリーンルームにて無風環境下にて８時間保管後、更にＡｕメタライズを施したダミーＳｉチップ（縦１ｍｍ×横１ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ）をその上にマウントし、基板ごとゆっくりと裏返してチップがペーストから落ちるか否かをもってペースト表面が乾燥していたか否かを判定した。裏返したチップがペーストから落ちないものを「良好」とし、落ちるものを「不良」とした。

【0036】

(ii) バンプ印刷性（基板）：複数の開口部が設けられたＮｉメッキ製のメタルマスク版（外形寸法：縦３００ｍｍ×横３０００ｍｍ×厚さ２０μｍ、開口径φ：７５μｍ、開口部ピッチ：１００μｍ）を備える小型半自動スクリーン印刷機を用い、上述のハンダペーストをシリコン基板（寸法：縦６０ｍｍ×横６０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍ）上に印刷することにより、基板上にハンダバンプを形成した。なお、上記基板は、基板の一方の面に設けられた厚さが約５０μｍの銅箔と、この銅箔上に設けられ、銅箔まで貫通する複数の開口部が形成されたレジスト膜（膜厚１５μｍ、開口径φ６５μｍ、開口部ピッチ１００μｍ）を備える。上記基板上に形成されたハンダバンプ２０，０００個中、バンプが形成されないミッシングバンプの数と、隣り合うバンプ同士が繋がったブリッジの数を計測した。ミッシングバンプの数及びブリッジの数がそれぞれ５以下のものを「良好」とし、６以上のものを「不良」とした。

【0037】

(iii) バンプ溶融性（基板）：上述のバンプ印刷性試験でハンダバンプを形成した基板を、リフロー炉（マルコム社製、型式名：SRS-1C）を用いて、次の条件で溶融させた。実施例１～１１、１３～２４及び比較例１～１２のＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系ハンダ粉末を用いたハンダペーストにより形成されたハンダバンプについては、基板を窒素雰囲気中、室温から１５０℃まで１．５℃／ｓの昇温速度で昇温し、１５０℃で２分間予備乾燥した後、１５０℃から２３０℃の温度まで１．５℃／ｓの昇温速度で昇温し、２３０℃の温度で５秒間加熱することにより、基板上のハンダバンプを溶融させた。また実施例１２のＡｕ－Ｓｎ系ハンダ粉末を用いたハンダペーストにより形成されたハンダバンプについては、室温から２２０℃まで１．５℃／ｓの昇温速度で昇温し、２２０℃で２分間予備乾燥した後、２２０℃から３００℃の温度まで１．５℃／ｓの昇温速度で昇温し、３００℃の温度で５秒間加熱することにより、基板上のハンダバンプを溶融させた。リフロー後の外観を目視にて観察し、バンプ周辺に未凝集のハンダが確認されなかった場合を「良好」、未凝集のハンダが確認された場合を「不良」と評価した。

【0038】

(iv) フラックス洗浄性（基板）：１００ｍｌのガラス製ビーカーに入れた５０ｍｌのイオン交換水を、ホットプレートを用いて６０℃になるまで加熱した。この６０℃のイオン交換水が入ったビーカーに、上述の溶融性試験を行った後の基板を投入し、更に超音波洗浄器内にビーカーごと投入して５分間超音波をかけた。その後、基板をビーカーから取り出し、エアブローにて水を除去した後に、乾燥器を用いて、５０℃の温度で５分間乾燥させた。リフロー及び洗浄後のバンプ部分を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：日本電子社製、型式名：JSM-6510LV）の反射電子像にて観察し、有機成分の残渣の有無を確認した。このときの有機成分の残渣の有無又はその程度から、残渣がほぼ皆無であった場合、或いはバンプ表面積１００％に対して５％未満の残渣が確認された場合を「良好」、バンプ表面積１００％に対して５％以上の残渣が確認された場合を「不良」とした。

【0039】

【表4】

【0040】

【表5】

【0041】

＜評価＞
表３及び表５から明らかなように、比較例１では、有機酸ポリグリセロールエステルの含有割合が前述した範囲を下回る３８質量％であったため、ハンダペーストの流動性、基板へのタッキング性が低下し、バンプ印刷性が「不良」であった。

【0042】

比較例２では、溶剤の含有割合が前述した範囲を下回る１７質量％であったため、フラックスの粘度が高まり、ハンダペーストの粘度が高くなり過ぎ、バンプ印刷性及びバンプ溶融性がともに「不良」であった。

【0043】

比較例３では、溶剤の含有割合が前述した範囲を上回る５０質量％であったため、フラックスの粘度が低くなり、ハンダペーストの粘度が低くなり過ぎ、バンプ印刷性及びバンプ溶融性がともに「不良」であった。

【0044】

比較例４では、所定の溶剤でない、蒸気圧が高いジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（分類Ｆ）を溶剤として用いたため、フラックスの２０℃における蒸気圧が６７Ｐａになり、ハンダペーストの耐乾燥性が「不良」であった。

【0045】

比較例５では、チキソ剤の含有割合が前述した範囲を下回る０．５質量％であったため、ハンダペーストとしての形状保持性が低下し、バンプ印刷性が「不良」であった。

【0046】

比較例６では、チキソ剤の含有割合が前述した範囲を上回る１５質量％であったため、フラックスの粘度が高まり、ハンダペーストの粘度が高くなり過ぎ、フラックス洗浄性が「不良」であった。

【0047】

比較例７では、界面活性剤の含有割合が前述した範囲を下回る３質量％であったため、フラックスを用いてハンダペーストにしたときにペーストが流動しにくく、ミッシングバンプやブリッジが発生し、バンプ印刷性が「不良」であった。

【0048】

比較例８では、所定の界面活性剤でなく、かつ蒸気圧が高いラウリルトリメチルアンモニウムクロライド（分類Ｄ）を界面活性剤として用いたため、ハンダペーストの耐乾燥性及びバンプ印刷性がともに「不良」であった。

【0049】

比較例９では、所定の活性剤でなく、かつ蒸気圧が高い酪酸（分類Ｄ）を活性剤として用いたため、フラックスの２０℃における蒸気圧が２２７Ｐａと大幅に上昇し、ハンダペーストの耐乾燥性及びバンプ溶融性がともに「不良」であった。

【0050】

比較例１０では、所定の活性剤でなく、かつ蒸気圧が高い吉草酸（分類Ｅ）を活性剤として用いたため、フラックスの２０℃における蒸気圧が２６Ｐａとなり、ハンダペーストの耐乾燥性及びバンプ溶融性がともに「不良」であった。

【0051】

比較例１１では、有機酸ポリグリセロールエステルの含有割合が前述した範囲を上回る７０質量％であったため、フラックスの粘度が高まり、ハンダペーストの粘度が高くなり過ぎ、バンプ印刷性が「不良」であった。

【0052】

比較例１２では、界面活性剤の含有割合が前述した範囲を上回る３０質量％であったため、フラックスを用いてハンダペーストにしたときにペーストが流動し易くなり、隣り合うバンプ同士が繋がり、バンプ印刷性が「不良」であった。

【0053】

これらに対して、表２及び表４から明らかなように、実施例１～２４では、フラックスを構成する成分である有機酸ポリグリセロールエステル、溶剤、チキソ剤及び界面活性剤をそれぞれ所定の成分に選定し、かつそれぞれの成分を所定の割合で含有することにより、フラックスの２０℃における蒸気圧は、１０Ｐａ以下であり、ハンダペーストの耐乾燥性、バンプ印刷性、バンプ溶融性及びフラックス洗浄性は、すべて「良好」であった。

【0054】

本発明のハンダペースト用水溶性フラックスは、電子部品の実装（特に、ＦＣボンディング技術のようなバンプ形成や狭ピッチ印刷等が必要な実装技術）、その他部品の接合等に広く利用することができる。