JP2005021974A - Flux for joining unleaded solder, and solder paste - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide flux for joining unleaded solder, and solder paste. <P>SOLUTION: The flux for joining unleaded solder contains chitosane compound. The solder paste contains this flux for joining unleaded solder and unleaded solder powder. A tin-zinc alloy solder is applicable for unleaded solder powder. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電気、電子又は機械部品の接合を鉛を含有しないハンダにより形成するための無鉛ハンダ接合用フラックス及びソルダーペーストに関する。詳細には、回路基板等の電気、電子部品の接合を錫−亜鉛合金ハンダによって形成可能な無鉛ハンダ接合用フラックス及びソルダーペーストに関する。   The present invention relates to a lead-free solder joining flux and solder paste for forming electrical, electronic, or mechanical component joining with solder containing no lead. Specifically, the present invention relates to a lead-free soldering flux and solder paste capable of forming electrical and electronic components such as circuit boards by tin-zinc alloy solder.

ハンダ付けは、融点が比較的低い金属を用いて物体同士を接合する技術であり、古くから用いられている。現代の産業において、ハンダ付けは電子機器の接合、組み立てに幅広く用いられている。実装基板においては、半導体、マイクロプロセッサー、メモリー、抵抗などの電子部品を基板に実装するための接合等に用いられている。ハンダ付けの長所は、部品を基板に固定するだけでなく、ハンダを構成する金属の導電性により電気的接続が形成されることにある。   Soldering is a technique for joining objects using a metal having a relatively low melting point and has been used for a long time. In the modern industry, soldering is widely used for joining and assembling electronic equipment. In the mounting substrate, it is used for joining for mounting electronic components such as a semiconductor, a microprocessor, a memory, and a resistor on the substrate. The advantage of soldering is not only that the component is fixed to the board, but also that electrical connection is formed by the conductivity of the metal that constitutes the solder.

一般的に用いられるハンダは、錫と鉛とによる共晶ハンダで、その理論共晶点が１８３℃であり、多くの熱硬化性樹脂がガス化する温度よりも低いため、錫−鉛共晶ハンダは、基板等の接合に用いられ、プリント基板などを熱により損傷しなくて済むという特徴を有している。   Commonly used solder is a eutectic solder of tin and lead, and its theoretical eutectic point is 183 ° C., which is lower than the temperature at which many thermosetting resins are gasified. Solder is used for bonding substrates or the like, and has a feature that a printed circuit board or the like is not damaged by heat.

このような特徴を備えた錫−鉛共晶ハンダは、電子機器の製造における部品の接合、組み立てに不可欠なものであり、厚膜形成、導体回路形成及び半導体実装のような微細なハンダ付け処理においては、ハンダ粉末とフラックスとを混合したペースト状のソルダーペーストとしてスクリーン印刷方式等に従って用いられている。   Tin-lead eutectic solder with such features is indispensable for joining and assembling parts in the manufacture of electronic equipment, and it is a fine soldering process such as thick film formation, conductor circuit formation and semiconductor mounting. Is used as a paste-like solder paste in which solder powder and flux are mixed according to a screen printing method or the like.

最近のパソコンや携帯端末のパーソナル機器等の電子機器の急激な普及により、電子部品の実装技術におけるハンダ需要が益々増大している。電子機器の普及は、人々の生活を豊にする反面、使用されなくなった電子機器が多量に廃棄され、これらの廃棄物による環境問題が大きな議論となっている。このために、廃棄物のリサイクルや有害物質を使用しない製造方法の確立が望まれている。電子機器の製造においても、有害物質を用いない製造技術の開発が急務となっている。   With the recent rapid spread of electronic devices such as personal computers and personal devices of portable terminals, the demand for solder in electronic component mounting technology is increasing. The widespread use of electronic devices makes people's lives rich, but a large amount of electronic devices that are no longer used are discarded, and environmental problems caused by these wastes have become a major debate. Therefore, it is desired to establish a manufacturing method that does not recycle waste or use harmful substances. In the manufacture of electronic equipment, the development of manufacturing technology that does not use hazardous substances is an urgent task.

錫−鉛共晶ハンダは、母材に対する濡れ性が他の金属混合物よりも優れた特性を有している。しかし、このハンダに含まれる鉛は、廃棄された電子機器を埋め立て処分した場合、長年に渡って酸性雨などに晒されることにより鉛イオンが土壌中へ溶出して人間を含む生物に及ぼす毒性が強く懸念される。これを解決するために、鉛の固定化技術も検討されているが、実用領域に達していない。そのため、有害な鉛イオンを排出しないようなハンダ接合及び電子機器の実装技術の確立が求められ、鉛を含まないハンダ（無鉛ハンダ）を用いた接合技術の実用化が必要とされている。このため、鉛を他の金属に代えたハンダや別の金属の組み合わせによるハンダの使用が検討されている（例えば、下記の特許文献１、２等）。
特許２８０５５９５号公報 特開平１０−５８１９０号公報 Tin-lead eutectic solder has a property that the wettability with respect to the base material is superior to other metal mixtures. However, the lead contained in this solder, when discarded electronic equipment is disposed of in landfills, is exposed to acid rain for many years, leading to the release of lead ions into the soil and toxicity to living organisms including humans. There is a strong concern. In order to solve this problem, lead immobilization technology has been studied, but has not reached the practical range. Therefore, establishment of solder joint and electronic equipment mounting technology that does not discharge harmful lead ions is required, and joint technology using lead-free solder (lead-free solder) is required. For this reason, use of solder in which lead is replaced with another metal or a combination of another metal has been studied (for example, Patent Documents 1 and 2 below).
Japanese Patent No. 2805595 JP-A-10-58190

ところが、無鉛ハンダにおいては、汎用化を阻害する課題が多い。具体的には、無鉛ハンダとして提案されている錫−銀合金のハンダは、銀自身が貴金属であり高価なため、汎用製品として多量の使用は困難である。更に、排出する銀イオンの毒性から一部の国（州）では銀の使用が規制されている。また、大部分の無鉛ハンダは合金としての融点が高いため、ハンダ付け温度を上昇せざるをえず、熱硬化性基板の耐熱温度との関係から、具体的な実装技術に大きな困難さをもたらしている。つまり、母材との濡れ性が著しく劣り満足な接合性を発揮しなかったり、溶融温度が高いために接合する電子部品等を損傷し易いなどの問題を解消する必要がある。   However, in lead-free solder, there are many problems that hinder the generalization. Specifically, a tin-silver alloy solder proposed as a lead-free solder is difficult to use in a large amount as a general-purpose product because silver itself is a noble metal and is expensive. Furthermore, the use of silver is regulated in some countries (states) due to the toxicity of the emitted silver ions. In addition, most lead-free solders have a high melting point as an alloy, so the soldering temperature has to be raised, and due to the relationship with the heat resistance temperature of the thermosetting board, it brings great difficulty to specific mounting technology. ing. In other words, it is necessary to solve problems such as poor wettability with the base material and not exhibiting satisfactory jointability, and easily damaging electronic components to be joined due to high melting temperature.

また、スクリーン印刷を用いて行うソルダーペーストについても、鉛フリーのものが強く望まれており、近年、技術改良が進められて、無鉛ハンダ、例えば、錫−銀−ビスマスなどでソルダーペーストが実用領域に達したと言われているが、錫−鉛共晶ハンダと同レベルの融点を持つ錫−亜鉛共晶ハンダでは汎用化は難しいと言われている。   Also, a solder-free solder paste using screen printing is strongly desired. In recent years, technological improvements have been promoted, and lead-free solder, for example, tin-silver-bismuth or the like, solder paste is practically used. However, it is said that it is difficult to make a general use of tin-zinc eutectic solder having the same melting point as that of tin-lead eutectic solder.

本発明は、上述した廃棄物中の鉛による環境問題を解決し、電子機器の実装時の作業性と接合性能の両立を実現可能な鉛フリーのハンダ付け技術を確立することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned environmental problems caused by lead in waste, and to establish a lead-free soldering technique capable of realizing both workability and bonding performance when mounting electronic equipment.

又、本発明は、従来の錫−鉛合金ハンダのソルダーペーストの代替物として、錫−亜鉛合金ハンダによるハンダ接合用フラックス及び実用に適した錫−亜鉛合金ハンダのソルダーペーストを汎用可能なレベルで提供することを目的とする。   In addition, the present invention provides a solder bonding flux using tin-zinc alloy solder and a tin-zinc alloy solder paste suitable for practical use as a substitute for the conventional solder paste of tin-lead alloy solder. The purpose is to provide.

本願発明者は、錫−亜鉛合金ハンダのソルダーペーストを調製するために混合するフラックス、又は、錫−亜鉛合金ハンダで接合する際に予め塗布使用するフラックスにキトサンを添加することにより、リフロー時及びフロー時に特殊な作業環境を要したり、熱硬化性基板を損なうような温度での加熱が必要となるという問題を解消できることを見出した。   The inventor of the present application adds chitosan to a flux to be mixed to prepare a solder paste of tin-zinc alloy solder or a flux to be applied and used in advance when joining with a tin-zinc alloy solder. It has been found that the problems of requiring a special working environment during the flow and heating at such a temperature as to damage the thermosetting substrate can be solved.

本発明の一態様によれば、無鉛ハンダ接合用フラックスは、キトサンを含有することを要旨とする。   According to one aspect of the present invention, the lead-free solder bonding flux includes chitosan.

又、本発明の一態様によれば、ソルダーペーストは、上記の無鉛ハンダ接合用フラックスと、無鉛ハンダ粉末とを含有することを要旨とする。   Moreover, according to one aspect of the present invention, a solder paste contains the above-mentioned lead-free solder bonding flux and lead-free solder powder.

本発明によれば、キトサンの配合により、保存性が良く、錫−亜鉛ハンダによる接合を良好に形成することができるソルダーペーストが提供される。又、錫−亜鉛ハンダによる接合を形成する際に用いることによりハンダを活性化して良好な濡れ性を発現させるフラックスが提供される。従って、製造業で広く用いられる接合材料の鉛フリー化を促進することができ、産業上及び環境対策上極めて有用である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mixing | blending of chitosan provides the solder paste which has favorable preservability and can form the joining by a tin-zinc solder favorable. Moreover, the flux which activates solder and expresses favorable wettability by using when forming the joint by a tin-zinc solder is provided. Accordingly, it is possible to promote lead-free bonding materials widely used in the manufacturing industry, which is extremely useful for industrial and environmental measures.

ハンダ接合に用いるソルダーペーストにおけるフラックスの役割は、化学的には、ハンダ粉末表面及びハンダ付けする部材表面の自然酸化膜の除去及び清浄化並びにリフロー工程中の再酸化防止があり、機械的には、接合形成までの間ハンダ付けする部材同士を支持し仮固定する役割がある。従って、基本的には、金属酸化物を溶解、分解又は還元して金属表面を清浄化する成分（活性剤）とバインダー成分（粘結剤）とがソルダーペースト用フラックスの必須成分となる。但し、フロー型のハンダ付けに用いるフラックスの場合はバインダー成分は必須ではない。このようなフラックスは、化学作用及び機械的作用を効率よく発現させるべく必要に応じて種々の物質を配合して構成される。   The role of the flux in the solder paste used for soldering is to remove and clean the natural oxide film on the surface of the solder powder and the surface of the component to be soldered and to prevent reoxidation during the reflow process. In addition, there is a role of supporting and temporarily fixing members to be soldered until bonding is formed. Therefore, basically, the component (activator) that dissolves, decomposes or reduces the metal oxide to clean the metal surface and the binder component (binding agent) are essential components of the solder paste flux. However, in the case of a flux used for flow type soldering, the binder component is not essential. Such a flux is configured by blending various substances as required in order to efficiently express chemical action and mechanical action.

一般的には、フラックスを構成する主成分は、ハンダ粉末及びハンダ付けする部材表面を被覆する樹脂で、例えば、アビエチン酸を主成分とするロジン系樹脂（松脂）や、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などの熱可塑性合成樹脂が用いられる。ロジン系樹脂は、フラックスの機械的作用（バインダー成分としての作用）だけでなく化学的な作用（活性剤としての作用）も担う。このような樹脂成分に加えて、清浄力等の化学的作用を補いハンダの接合性を向上させるための活性剤、活性剤の作用を補助する補助活性剤、ペーストとしての印刷性などを保持するためのチキソ剤、これらを溶解、混合させるための溶剤等を必要に応じて適宜取捨選択して配合することによりフラックスが調製される。   Generally, the main component constituting the flux is a resin that covers the surface of the solder powder and the member to be soldered. For example, rosin resin (pine resin) mainly composed of abietic acid, polyester resin, acrylic resin, etc. These thermoplastic synthetic resins are used. The rosin resin is responsible not only for the mechanical action of the flux (action as a binder component) but also for the chemical action (action as an activator). In addition to these resin components, it retains the activator for supplementing chemical action such as detergency and improving solder bonding, auxiliary activator for assisting activator action, and printability as paste. The flux is prepared by appropriately selecting and mixing the thixotropic agent for the purpose, the solvent for dissolving and mixing them, and the like.

錫−鉛合金ハンダ用のフラックスを錫−亜鉛合金ハンダに適用してソルダーペーストを調製すると、経時後に著しい増粘が起こり硬化し易い。これを防ぐためには、酸性度の高い物質の添加量を減少させることが有効であるが、これによって清浄力の低下によるハンダの濡れの不足をも生じる。このように、ハンダ組成が異なると、それに合わせてフラックスの配合を適正化する必要があり、特に、酸化性の強い亜鉛を含有するハンダの場合には配合のバランスを調整するのが極めて難しい。   When a solder paste is prepared by applying a flux for a tin-lead alloy solder to a tin-zinc alloy solder, a significant increase in viscosity occurs over time, and the solder paste tends to harden. In order to prevent this, it is effective to reduce the addition amount of a substance having a high acidity, but this also causes insufficient solder wetting due to a decrease in cleaning power. Thus, if the solder composition is different, it is necessary to optimize the blending of the flux accordingly, and it is extremely difficult to adjust the blending balance particularly in the case of solder containing zinc having strong oxidizing properties.

そこで、本発明は、キトサンを配合したフラックスを提案するもので、これを用いて錫−亜鉛ハンダのソルダーペーストを調製すると、活性酸素種や有機又は無機過酸化物などによるフラックスの劣化及びハンダの濡れの低下を抑制することができるので、長期間安定にペースト状態が維持され、良好なハンダ接合を形成することができる。   Therefore, the present invention proposes a flux containing chitosan, and when a solder paste of tin-zinc solder is prepared using this, flux deterioration due to active oxygen species, organic or inorganic peroxide, etc. Since the decrease in wetting can be suppressed, the paste state can be stably maintained for a long period of time, and a good solder joint can be formed.

また、フラックスを母材（ハンダ付けする部材）に予め塗布してハンダで接合を行う（フロー）方法では、キトサンを配合したフラックスを用いると、錫−亜鉛ハンダの欠点である母材に対する濡れ性を改善し、フラックス及びハンダ表面の酸化を防止することにより確実なハンダ付けが可能になる。   In addition, in the method of applying flux to a base material (a member to be soldered) in advance and joining with solder (flow), when a flux containing chitosan is used, wettability to the base material, which is a drawback of tin-zinc solder, is achieved. By improving the resistance and preventing oxidation of the flux and the solder surface, reliable soldering becomes possible.

上記の有効性は、錫−亜鉛ハンダ以外の無鉛合金ハンダについても当然発揮される。   The above effectiveness is naturally exhibited for lead-free alloy solders other than tin-zinc solder.

無鉛ハンダでは、概して高い温度（例えば錫−銀−銅ハンダでは約２４０℃以上）で接合する必要があるが、本発明によれば、錫−鉛共晶ハンダに極めて近い融点を有する錫−亜鉛ハンダを用いた接合が簡易になる。これにより、電子機器から有害な鉛の排除を促進することができるので、電子部品のリサイクルが安全になり、電子部品が廃棄された場合であっても土壌中に有害な鉛イオンを排出することがなくなる。更に、電子部品実装上の作業環境も改善され、産業上及び環境対策上極めて有用である。   Lead-free solders typically require bonding at high temperatures (eg, about 240 ° C. or more for tin-silver-copper solders), but according to the present invention, tin-zinc has a melting point very close to that of tin-lead eutectic solder. Bonding using solder is simplified. This facilitates the elimination of harmful lead from electronic devices, making it safe to recycle electronic components and discharging harmful lead ions into the soil even when the electronic components are discarded. Disappears. Furthermore, the working environment for mounting electronic components is improved, which is extremely useful for industrial and environmental measures.

（本発明に使用されるキトサン）
蟹や海老などの甲殻やイカ、貝等の軟体動物の器官などにはキチンというＮ−アセチルグルコサミンがβ（１−４）結合した直鎖型の高分子多糖が含まれている。キトサンは、生体由来の物質であるキチンを脱アセチル化して得られる高分子多糖（ポリグルコサミン）であり、分子量によって、高分子キトサン、中分子キトサン、低分子キトサン及び更に低分子量（１０単位以下）のオリゴキトサンに分けられる。一般に低分子量のもの程水溶性が大きい。通常、脱アセチル化が１００％であることは少なく、多くの場合が８０％程度であるので、キチンが残存することから、キチン・キトサンと呼ばれることが多い。通常は、アセチル化度が６０％以上のものをキトサンと呼んでいる。キトサンは、抗菌性を有するポリカチオン性のポリマーであり、特有の凝集力を有しており、金属イオンを吸着する性質も有する。又、キトサンは、分子量が少ないほど水に溶解し易くなり、酢酸、乳酸、クエン酸等の有機酸と塩を形成して水溶性となる。 (Chitosan used in the present invention)
Crustaceans such as coral and shrimp, and mollusc organs such as squid and shellfish contain linear high-molecular polysaccharides in which N-acetylglucosamine called chitin is β (1-4) linked. Chitosan is a high molecular weight polysaccharide (polyglucosamine) obtained by deacetylating biotin-derived substance chitin. Depending on the molecular weight, high molecular chitosan, medium molecular chitosan, low molecular chitosan and even lower molecular weight (10 units or less) Can be divided into oligo chitosan. Generally, the lower the molecular weight, the greater the water solubility. Usually, deacetylation is rarely 100%, and in many cases is about 80%, and chitin remains, so it is often called chitin / chitosan. Usually, those having a degree of acetylation of 60% or more are called chitosan. Chitosan is a polycationic polymer having antibacterial properties, has a specific cohesive force, and also has a property of adsorbing metal ions. Chitosan is more soluble in water as its molecular weight decreases, and becomes water-soluble by forming a salt with an organic acid such as acetic acid, lactic acid or citric acid.

キトサンは、金属に配位しキレートを形成する性質があり、これにより、ハンダの活性な金属種と他の成分との作用が抑制される。このような性質は、脱アセチル化の程度が高くなるに従って強くなり、キチンがキトサンの作用を阻害することはないので、脱アセチル化率つまりキトサン含有量を考慮して使用するキトサン量を決定すればよい。更に、キトサンの金属との相互作用を強めるために化学的に修飾したものを使用することができる。   Chitosan has the property of coordinating to a metal to form a chelate, thereby suppressing the action of the active metal species of solder and other components. Such properties become stronger as the degree of deacetylation increases, and chitin does not inhibit the action of chitosan, so the amount of chitosan to be used should be determined in consideration of the deacetylation rate, that is, the chitosan content. That's fine. Furthermore, chemical modifications can be used to enhance the interaction of chitosan with the metal.

キトサンの上記作用は、抗酸化性を有するアミノ酸やビタミン類と併用することにって更に効果的になり、本発明のフラックスにおいてはこれらをキトサンと併用することができる。アミノ酸の例としてはＬ−メチオニンなどが挙げられ、ビタミン類としてはビタミンＣ、ビタミンＥなどが挙げられる。ビタミンＤ、ビタミンＫなどもこれらに準じた作用を有している。   The above-mentioned action of chitosan becomes more effective when used in combination with amino acids and vitamins having antioxidant properties, and these can be used together with chitosan in the flux of the present invention. Examples of amino acids include L-methionine, and examples of vitamins include vitamin C and vitamin E. Vitamin D, vitamin K, and the like also have actions similar to these.

（キトサンの作用）
活性な金属種は、ソルダーペースト中において触媒として作用してフラックス中の有機成分の重合反応を引き起こし、フラックスの粘度を増大させる性質がある。しかし、キトサン、並びに、これと併用されるアミノ酸、ビタミン類は、金属に対して配位的に作用しキレートを形成する性質を有し、金属種に配位して金属種の活性を低下させ、キレートを形成して、フラックス成分の重合反応の進行や活性剤との反応を抑制することができる。従って、非加熱状態でのソルダーペーストの安定性が向上する。キトサンの金属との作用にはアミノ基が関与する。アミノ酸やビタミンとの併用の場合においては、これらと共にキトサンが金属種と作用し、これらの抗酸化性が相乗的に発揮され、重合や酸化が有効に防止される。 (Action of chitosan)
The active metal species has the property of acting as a catalyst in the solder paste to cause a polymerization reaction of organic components in the flux and increase the viscosity of the flux. However, chitosan, as well as amino acids and vitamins used in combination with it, have the property of coordinating with metals to form chelates, and coordinate with metal species to reduce the activity of metal species. By forming a chelate, the progress of the polymerization reaction of the flux component and the reaction with the activator can be suppressed. Therefore, the stability of the solder paste in the non-heated state is improved. Amino groups are involved in the action of chitosan with metals. In the case of combined use with amino acids and vitamins, chitosan acts with the metal species together with them, and their antioxidant properties are exhibited synergistically, and polymerization and oxidation are effectively prevented.

又、金属種の酸化は温度上昇によって急激に進行し易くなり、しかも、加熱状態においては、大気中の活性酸素種によるハンダの直接酸化反応、及び、活性酸素種によるフラックス中の有機又は無機成分の酸化により生成する過酸化物によるハンダの間接的酸化反応が引き起こされるが、キトサンは、金属表面への配位し遮蔽することにより、ハンダが上記のような直接酸化及び間接的酸化を被るのを抑制することができる。従って、ハンダ表面は、キトサンが分解するまで保護され、加熱による酸化促進が防止される。   In addition, oxidation of metal species is likely to proceed rapidly due to temperature rise, and in the heated state, direct oxidation reaction of solder with active oxygen species in the atmosphere and organic or inorganic components in the flux due to active oxygen species Indirect oxidation of the solder is caused by the peroxide generated by oxidation of the metal, but chitosan coordinates and shields the metal surface, so that the solder undergoes direct oxidation and indirect oxidation as described above. Can be suppressed. Therefore, the solder surface is protected until chitosan is decomposed, and oxidation promotion by heating is prevented.

本発明に係るソルダーペーストをハンダの溶融温度まで加熱すると、キチン及びキトサンは分解する。フラックスの活性剤成分の機能は他のフラックス成分より耐熱的に作用し、活性剤がハンダ粉末表面の金属と反応して金属表面の浄化が進行し、ハンダの本来の濡れ性が発揮されて良好なハンダ付けが行われる。併用することができるアミノ酸及びビタミン類も同様な経過に従って、ハンダ付けの進行に貢献する。   When the solder paste according to the present invention is heated to the melting temperature of solder, chitin and chitosan are decomposed. The function of the activator component of the flux is more heat-resistant than the other flux components, and the activator reacts with the metal on the surface of the solder powder, purifying the metal surface, and demonstrates the original wettability of the solder. Soldering is performed. Amino acids and vitamins that can be used in combination also contribute to the progress of soldering according to a similar process.

錫−亜鉛合金ハンダにおいては、亜鉛が活性な金属種であり、亜鉛は、錫−亜鉛の系においてハンダ表面に濃度の高い薄層を形成する性質がある。つまり、亜鉛は、酸化され易いだけでなく最も酸化を被る表面に集中する性質があるので、亜鉛の酸化及びフラックス成分への作用を抑制し得ることは極めて重要であり、亜鉛含有ハンダによる接合形成にとってキトサンの作用は非常に有効である。   In the tin-zinc alloy solder, zinc is an active metal species, and zinc has a property of forming a thin layer with a high concentration on the solder surface in the tin-zinc system. In other words, zinc is not only easily oxidized but also has the property of being concentrated on the most oxidized surface, so it is extremely important to be able to suppress the action of zinc on oxidation and flux components. For this, the action of chitosan is very effective.

（フラックス及びソルダーペースト）
本発明に係るフラックスは、フラックス主材にキトサンを配合することにより得られ、フラックス主材には、一般に用いられているフラックス又はその含有成分（前述した活性剤、補助活性剤等）を適宜取捨選択して使用できる。例えば、重合松脂（ロジン）、有機酸、有機アミン化合物、グリセリン、エチレングリコール、各種アルコール、水などをフラックス主材の成分として使用することができる。 (Flux and solder paste)
The flux according to the present invention is obtained by blending chitosan into the flux base material, and the flux base material appropriately removes commonly used flux or its components (the aforementioned activator, auxiliary activator, etc.). You can select and use. For example, polymerized rosin, organic acid, organic amine compound, glycerin, ethylene glycol, various alcohols, water, and the like can be used as components of the flux main material.

キトサンはアミノ基を有するカチオン性ポリマーであり、その分子量に応じた粘性を有し、高分子量のものほど溶液の粘度が高い。又、溶液のｐＨを変化させることによっても粘度を変化させることが可能である。従って、ソルダーペースト用フラックスの様に適度な粘性が必要な場合には、使用するキトサンの分子量を適宜選択し、そのｐＨを適切に調整することによりペーストに適した粘性をフラックスに付与することができる。   Chitosan is a cationic polymer having an amino group, has a viscosity according to its molecular weight, and the higher the molecular weight, the higher the viscosity of the solution. It is also possible to change the viscosity by changing the pH of the solution. Therefore, when an appropriate viscosity is required, such as a flux for solder paste, the molecular weight of chitosan to be used can be appropriately selected, and the viscosity suitable for the paste can be imparted to the flux by adjusting the pH appropriately. it can.

又、本発明のソルダーペーストは、ハンダ粉末を調製し、別途調製された上記フラックス、つまり、キトサンを含有するフラックスと混合することにより調製される。ハンダ粉末は、溶融したハンダ合金を粒状化して調製され、例えば、錫−亜鉛ハンダ粉末は、溶融した錫−亜鉛合金を調製して粒状化する。上記ソルダーペーストをハンダ付けする部材に塗布してリフロー（加熱）することにより、フラックスが反応、気化又は分解し、溶融したハンダによって接合が形成される。キチン及びキトサンの作用を考慮したソルダーペーストの製造プロセスの有効な一態様として、ハンダ粉末表面にキトサンを、好ましくは溶液状態で、接触させてキトサンで被覆した後にフラックス主材又はキトサン含有フラックスと混合するという形態がある。   The solder paste of the present invention is prepared by preparing solder powder and mixing with the above-prepared flux, that is, a flux containing chitosan. The solder powder is prepared by granulating a molten solder alloy. For example, tin-zinc solder powder is prepared by granulating a molten tin-zinc alloy. When the solder paste is applied to a soldering member and reflowed (heated), the flux reacts, vaporizes or decomposes, and a bond is formed by the molten solder. As an effective aspect of the manufacturing process of the solder paste considering the action of chitin and chitosan, chitosan is coated with chitosan on the solder powder surface, preferably in a solution state, and then mixed with the main flux or chitosan-containing flux There is a form to do.

本発明のキトサンを配合したフラックスは、ソルダーペーストを調製することなく、ハンダ付けする接合する部材表面にそのまま塗布して部材表面を活性化させるために用いてもよい。フラックスを塗布した部材上にボール形ハンダや粒状ハンダ、ハンダペレット等を載せてフロー接合することも可能である。また、線ハンダ、ボール形ハンダ、ハンダペレット等のハンダ材表面にフラックスを塗布してハンダ付けに用いてもよい。この場合、接合する部材を保持するためのペースト様の物性は必須でなく、バインダー（粘結剤）機能を有する成分を用いる必要がないが、金属表面にフラックスを保持するためにはペースト状であることが好ましい。更に、本発明のフラックスは、ハンダ材の保護剤として用いることもできる。   You may use the flux which mix | blended the chitosan of this invention, apply | coating as it is to the member surface to join to solder, and activating a member surface, without preparing a solder paste. It is also possible to perform flow bonding by placing ball-shaped solder, granular solder, solder pellets or the like on the member to which the flux is applied. Also, flux may be applied to the surface of a solder material such as wire solder, ball-shaped solder, solder pellets, etc., and used for soldering. In this case, a paste-like physical property for holding the members to be joined is not essential, and it is not necessary to use a component having a binder (binding agent) function. Preferably there is. Furthermore, the flux of the present invention can also be used as a protective agent for solder materials.

（フラックスの配合）
フラックスの主成分として、アビエチン酸を主成分とするロジン系樹脂（松脂）や熱可塑性合成樹脂をバインダー成分として用いることができ、ロジン系樹脂の具体例としては、ガムロジン、ウッドロジン、トールロジン及びこれらから得られる変性ロジン、ロジンエステル等がある。熱可塑性合成樹脂としては、ポリエステル樹脂やアクリル樹脂などが挙げられる。ロジン系樹脂は、活性剤としても機能する。フラックス中の樹脂の含有量はおよそ１０〜６０質量％が好ましい。 (Flux composition)
As the main component of the flux, a rosin resin (pine resin) mainly composed of abietic acid or a thermoplastic synthetic resin can be used as a binder component. Specific examples of the rosin resin include gum rosin, wood rosin, tall rosin and these There are modified rosins and rosin esters obtained. Examples of the thermoplastic synthetic resin include polyester resins and acrylic resins. The rosin resin also functions as an activator. The content of the resin in the flux is preferably about 10 to 60% by mass.

金属酸化物の溶解、分解又は還元により金属表面を清浄化しハンダの接合性を向上させるための活性剤として、ロジン系樹脂以外に、アミン類のハロゲン化水素酸塩等を用いることができる。フラックス中の活性剤の含有量はおよそ０〜１０質量％が好ましい。   As an activator for cleaning the metal surface by dissolving, decomposing or reducing the metal oxide and improving the bonding property of the solder, in addition to the rosin resin, a hydrohalide of amines or the like can be used. The content of the activator in the flux is preferably about 0 to 10% by mass.

活性剤の作用を補助する補助活性剤のフラックス中の含有量はおよそ０．１〜２０質量％が好ましい。   The content of the auxiliary activator for assisting the action of the activator in the flux is preferably about 0.1 to 20% by mass.

ソルダーペーストの印刷性を保持するためのチキソ剤として、ステアリン酸アミド等を用いることができる。フラックス中のチキソ剤の含有量はおよそ０．１〜１０質量％が好ましい。   As a thixotropic agent for maintaining the printability of the solder paste, stearamide or the like can be used. The content of the thixotropic agent in the flux is preferably about 0.1 to 10% by mass.

上記成分を溶解、混合させるための溶剤として、グリセリン、イソプロパノール、ブタノール等を用いることができる。フラックス中の溶剤の含有量はおよそ５〜６０質量％が好ましい。   As a solvent for dissolving and mixing the above components, glycerin, isopropanol, butanol and the like can be used. The content of the solvent in the flux is preferably about 5 to 60% by mass.

ハンダに光沢を付与するためには有機酸が添加される。例えば、クエン酸、乳酸、アジピン酸、ステアリン酸などがある。このような有機酸の使用量はフラックスの０．５〜３０質量％程度が好ましい。   An organic acid is added to give the solder a gloss. For example, there are citric acid, lactic acid, adipic acid, stearic acid and the like. The amount of such organic acid used is preferably about 0.5 to 30% by mass of the flux.

フラックスのｐＨを調整してダレを防止するためや良好な丸形のハンダを形成するためには有機アミン化合物が添加される。一般的に良く用いられるものとしては、例えば、モノエタノールアミン、ステアリルアミン、ジフェニルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、アニリン並びにこれらの塩が使用される。このような有機アミン化合物の使用量は上記有機酸や活性剤等の含有量にも依るが、概してフラックスの０．５〜３０質量％程度が好ましい。   An organic amine compound is added to prevent dripping by adjusting the pH of the flux or to form good round solder. Examples of commonly used ones include monoethanolamine, stearylamine, diphenylamine, ethylamine, propylamine, diethylamine, aniline, and salts thereof. The amount of such an organic amine compound used depends on the content of the organic acid, activator, etc., but is generally preferably about 0.5 to 30% by mass of the flux.

上記成分を適宜取捨選択して配合されるフラックス主材にキトサンが配合されたものが本発明のフラックスである。   The flux according to the present invention is obtained by mixing chitosan with a flux main material blended by appropriately selecting the above components.

キトサンは、フラックス中に１ppm〜５mass％程度、好ましくは３ppm〜２mass％程度となるように添加する。この際、使用するキトサンの脱アセチル化率を考慮して、真のキトサン量が上記範囲となるように添加量を調整する。アミノ酸又はビタミン類を併用する場合、アミノ酸の添加量は１００ppm〜５mass％程度、ビタミン類の添加量は１００ppm〜１０mass％程度が好ましい。アミノ酸及びビタミン類の両方を用いてもよい。これらの添加物は、常法に従ってフラックスを調製する際に他の配合成分と共に添加して混合する。   Chitosan is added in the flux so as to be about 1 ppm to 5 mass%, preferably about 3 ppm to 2 mass%. At this time, in consideration of the deacetylation rate of the chitosan used, the addition amount is adjusted so that the true chitosan amount falls within the above range. When amino acids or vitamins are used in combination, the addition amount of amino acids is preferably about 100 ppm to 5 mass%, and the addition amount of vitamins is preferably about 100 ppm to 10 mass%. Both amino acids and vitamins may be used. These additives are added and mixed together with other blending components when preparing the flux according to a conventional method.

（ソルダーペーストの調製及び利用）
上記フラックスを、粒径４〜１００μｍ程度、好ましくは１０〜５０μｍ程度の粒状に調製したペースト用ハンダ粉末と混合することにより、性能の優れたソルダーペーストが調製される。ハンダ粉末とフラックスとは通常９：１前後の割合（質量比）で混合される。ハンダ付けすると金属上に塗布されたソルダーペーストはリフローにより容積が１／２程度に減少する。ハンダ付けする部材へソルダーペーストを塗布する量は、１５０〜２００μｍ程度の厚みとなる量が好ましい。 (Preparation and use of solder paste)
A solder paste with excellent performance is prepared by mixing the flux with a solder powder for paste prepared to have a particle size of about 4 to 100 μm, preferably about 10 to 50 μm. The solder powder and the flux are usually mixed at a ratio (mass ratio) of about 9: 1. When soldering, the solder paste applied on the metal is reduced in volume by about 1/2 due to reflow. The amount of the solder paste applied to the member to be soldered is preferably an amount that provides a thickness of about 150 to 200 μm.

無鉛ハンダには、錫−銀−銅三元系合金、錫−銅合金系、錫−ビスマス合金系、錫−亜鉛合金系などがあり、いずれも使用することができ、これらの中でも、融点が錫−鉛共晶合金に近い錫−亜鉛合金系は、実装上、特に好ましい。本発明において、錫−亜鉛合金系ハンダには、銀、銅、ビスマス、ニッケル、アルミニウム、マグシウム、インジウムなどを微量含ませることができる。   Lead-free solder includes tin-silver-copper ternary alloy, tin-copper alloy system, tin-bismuth alloy system, tin-zinc alloy system, etc., all of which can be used. A tin-zinc alloy system close to a tin-lead eutectic alloy is particularly preferable for mounting. In the present invention, the tin-zinc alloy solder can contain a trace amount of silver, copper, bismuth, nickel, aluminum, magnesium, indium and the like.

本発明のキトサンを添加したフラックスは、錫−亜鉛合金系ハンダのソルダーペーストを製造するのに特に適している。錫−亜鉛共晶組成の合金粒子に限らず、共晶組成以外の合金粒子でもよく、錫及び亜鉛それぞれの単体粉末の混合物であってもよい。特に、錫及び亜鉛の単体粉末を共晶組成で混合したものは特有な利点を有する。即ち、リフロー操作において加熱温度が共晶温度に到達した時、共晶組成のハンダ粉末粒子は外側全面で溶融し始めるのに比べて、錫及び亜鉛の単体粒子は錫粒子と亜鉛粒子の接触界面から溶融し始め、空気酸化を受け易い液体がハンダ粉末の塊の内部に生じ、ハンダの酸化による濡れ性の低下を抑制できる。更に、亜鉛が酸化を受け易いことを考慮すると、亜鉛が錫によって被覆され、ハンダ粉末全体の組成が共晶組成になるようなハンダ粉末が好ましい形態となる。このような複層構造のハンダ粉末は、金属塊の圧延及び圧搾切断工程を経て簡易に製造することが可能となる。   The flux to which chitosan of the present invention is added is particularly suitable for producing a solder paste of tin-zinc alloy solder. It is not limited to alloy particles having a tin-zinc eutectic composition, but may be alloy particles other than the eutectic composition, or may be a mixture of simple powders of tin and zinc. In particular, a mixture of simple powders of tin and zinc with a eutectic composition has particular advantages. That is, when the heating temperature reaches the eutectic temperature in the reflow operation, the solder powder particles of the eutectic composition start to melt on the entire outer surface, whereas the single particles of tin and zinc have a contact interface between the tin particles and the zinc particles. From this, a liquid that is susceptible to air oxidation is generated inside the lump of solder powder, and a decrease in wettability due to solder oxidation can be suppressed. Furthermore, considering that zinc is susceptible to oxidation, a solder powder in which zinc is coated with tin and the composition of the entire solder powder becomes a eutectic composition is a preferred form. The solder powder having such a multi-layer structure can be easily manufactured through the rolling of metal ingots and the pressing and cutting process.

ハンダの酸化によって溶融温度が高くなり濡れ性も著しく低下するので、使用するハンダ粉末は、酸素及び酸化物の含有量が少ないものが望ましい。使用するハンダ粉末に含有する酸素または酸化物が多いと、ハンダ粉末の表面はフラックスによって活性化されて溶融しても、内部は酸化物により溶融温度が高くなるため溶融せず、リフロー温度を高めなければならない。この結果、液層表面での空気酸化もより進行しやすくなり、強いフラックスを用いても十分な濡れ性が得られなくなる。錫及び亜鉛以外の不可避の金属不純物が０．１mass％以下で、含有酸素濃度が１，０００ppm以下、好ましくは１００ppm以下となるように精製した錫−亜鉛ハンダは濡れ性が良く、フラックスとして活性の高い物質を必要としない。   Since the melting temperature is increased and the wettability is remarkably lowered due to the oxidation of the solder, the solder powder to be used preferably has a low content of oxygen and oxide. If the solder powder used contains a large amount of oxygen or oxide, even if the surface of the solder powder is activated and melted by the flux, the melting temperature is increased by the oxide inside, so it does not melt and the reflow temperature is increased. There must be. As a result, air oxidation on the surface of the liquid layer is more likely to proceed, and sufficient wettability cannot be obtained even when a strong flux is used. Tin-zinc solder refined so that the inevitable metal impurities other than tin and zinc are 0.1 mass% or less and the oxygen concentration is 1,000 ppm or less, preferably 100 ppm or less, has good wettability and is active as a flux. Does not require expensive materials.

上述に従って調製したソルダーペーストをハンダ付けする金属部材上にスクリーン印刷方式の技術を用いて塗布した後に、接合する金属部材を対向させて接触し、リフローを行う。リフロー工程において、１００〜１７０℃程度の温度に加熱することにより、上述のフラックスがハンダ粉末の表面を活性化し、ハンダ粉末と金属部材表面とが接触する。続いてハンダが溶融するリフロー温度に加熱することによりハンダ粉末が溶融する。この後、冷却することにより金属部材はハンダによって接合される。リフロー温度に加熱する時間は２００℃以下で３０秒以下、２４０℃では１０秒以下であることが好ましく、必要以上に加熱を続けることはハンダの酸化が進行し易い。   After the solder paste prepared according to the above is applied onto a metal member to be soldered using a screen printing technique, the metal member to be joined is brought into contact with the metal member to be reflowed. In the reflow process, by heating to a temperature of about 100 to 170 ° C., the above-described flux activates the surface of the solder powder, and the solder powder and the metal member surface come into contact with each other. Subsequently, the solder powder is melted by heating to a reflow temperature at which the solder melts. Thereafter, the metal member is joined by soldering by cooling. The heating time to the reflow temperature is preferably 200 ° C. or less and 30 seconds or less, and 240 ° C. is preferably 10 seconds or less. If the heating is continued more than necessary, the oxidation of the solder easily proceeds.

リフロー工程は、非酸化性雰囲気で行うのが望ましいが、大気雰囲気中で行うことも可能である。非酸化性雰囲気でのリフローでは、ハンダ粉末の酸化防止により溶融状態での錫−亜鉛合金の切れあるいは低粘性が維持され、高密度実装基板の接合のような緻密な結合の形成にも対応が容易である。   The reflow process is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere, but can also be performed in an air atmosphere. In reflow in a non-oxidizing atmosphere, the solder powder is prevented from being oxidized, and the tin-zinc alloy breaks in the molten state or maintains low viscosity, and can be used to form dense bonds such as bonding of high-density mounting boards. Easy.

本発明のソルダーペーストは、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム、ＳＵＳステンレス鋼などの単種の金属部材だけでなく、合金材及び複合金属材の部材の接合についても適用可能である。また、精細なハンダ接合にも十分対応でき、狭い間隙を有する細線状の金属部材では線幅及び線間隙が０．３mm程度の部材のハンダ接合に対応できる。従って、基板の実装や各種電気電子部品の接合のためのハンダ接合に使用することができる。電気電子部品の例としては、半導体、パーソナルコンピューターなどにに内蔵されるハードディスク、液晶パネルの電気回路、ＩＣカード、パーソナルコンピューターやプリンターの接続に用いられるケーブルコネクター、通信用ケーブルに用いられる光コネクター、自動車のラジエーター等が挙げられる。   The solder paste of the present invention can be applied not only to single-type metal members such as copper, gold, silver, nickel, aluminum, and SUS stainless steel, but also to bonding of alloy materials and composite metal materials. Further, it can sufficiently cope with fine soldering, and a thin metal member having a narrow gap can cope with soldering of a member having a line width and a line gap of about 0.3 mm. Therefore, it can be used for soldering for mounting a substrate and joining various electric and electronic parts. Examples of electrical and electronic parts include semiconductors, hard disks built into personal computers, liquid crystal panel electrical circuits, IC cards, cable connectors used for connecting personal computers and printers, optical connectors used for communication cables, Examples include automobile radiators.

基板の実装形態には、片面表面実装、両面表面実装、両面表面実装リード付き部品搭載、片面表面実装リード付き部品搭載、リードスルー実装などが挙げられるが、いずれにおいても本発明の接合材を使用することができる。また、実装部品としては、受動部品としてのセラミックコンデンサ、インダクタ、ジャンパ、トランジスタ、ダイオード、アルミ電解コンデンサ、タンタル半固定抵抗、トリマー、コイル等が挙げられる。能動部品としては、ＩＣ、ＳＩ等が代表例である。パッケージ形状としては、ＳＯＩＣ，ＳＯＰ，ＱＩＰ，ＱＦＰ，ＰＬＣＣ、ＬＣＣ、ＳＯＪ、ＭＳＰ，ＰＣ−ＢＧＡ，ＣＳＰ、ＰＬＣ，ＭＣＭ，ＯＥ−ＭＣＭ及び複数チップを重ねる高密度チップ等が挙げられる。   Examples of substrate mounting modes include single-sided surface mounting, double-sided surface mounting, double-sided surface-mounted leaded component mounting, single-sided surface-mounted leaded component mounting, and lead-through mounting. can do. Examples of the mounted parts include ceramic capacitors, inductors, jumpers, transistors, diodes, aluminum electrolytic capacitors, tantalum semi-fixed resistors, trimmers, coils, and the like as passive components. Typical examples of active components include IC and SI. Examples of the package shape include SOIC, SOP, QIP, QFP, PLCC, LCC, SOJ, MSP, PC-BGA, CSP, PLC, MCM, OE-MCM, and a high-density chip in which a plurality of chips are stacked.

接合する部材の材質に応じて、部材に予めプリコートを施してもよく、プリコートの組成やプリコート方法を適宜選択することができる。   Depending on the material of the member to be joined, the member may be pre-coated in advance, and the pre-coating composition and pre-coating method can be appropriately selected.

リフロー工程において、還元性雰囲気を用いると更に効果的である。還元性雰囲気としては、窒素等の不活性ガスに還元性を有するガス状物質を適宜含有させた雰囲気が挙げられる。還元性を有するガス状物質には、水素や、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール蒸気、燐酸、酢酸等の酸蒸気等が挙げられる。   In the reflow process, it is more effective to use a reducing atmosphere. Examples of the reducing atmosphere include an atmosphere in which an inert gas such as nitrogen appropriately contains a reducing gaseous substance. Examples of reducing gaseous substances include hydrogen, alcohol vapors such as methanol, ethanol, and propanol, and acid vapors such as phosphoric acid and acetic acid.

本発明のソルダーペーストは、現状の電気・電子組み立て品製造工程において用いられているソルダーペースト用の装置及び設備を使用してハンダ付けを行うことができるので、汎用性が高く、錫−亜鉛合金ハンダによる部品の鉛フリー接合を推進する上で極めて有用である。又、組成がシンプルな錫−亜鉛二元合金ハンダを用いることにより接合不良部品及び使用済み部品の回収、リサイクルにおける取扱いが簡易になるので、金属の回収・再利用にも有利である。   Since the solder paste of the present invention can be soldered using the solder paste apparatus and equipment used in the current electrical / electronic assembly manufacturing process, it is highly versatile and has a tin-zinc alloy. It is extremely useful in promoting lead-free joining of parts by solder. In addition, the use of tin-zinc binary alloy solder having a simple composition makes it easy to collect and recycle poorly joined parts and used parts, which is advantageous for metal recovery and reuse.

以下、実施例により本発明の詳細を説明する。   Hereinafter, details of the present invention will be described by way of examples.

（試験Ａ） 金属錫９１．２質量部及び金属亜鉛８．８質量部を減圧下で加熱溶融して、組成が錫９１．１mass％以上、亜鉛８．８mass％、その他微量元素総量０．１mass％未満で含有酸素１０ppmの錫−亜鉛ハンダを調製した。このハンダを窒素雰囲気中で粒状化し、粒径分布が２０〜４０μｍのハンダ粉末を得た。他方、重合ロジン（松脂）５４質量部、溶剤としてヘキシレングリコール３５質量部、硬化ヒマシ油（チキソ剤）５質量部、クエン酸４質量部、エチルアミン塩酸塩１質量部からなるフラックス主材を準備した。このフラックス主材をフラックスとして、フラックス１１質量部に前述のハンダ粉末８９質量部を添加し、窒素雰囲気中で攪拌混合してソルダーペーストを調製した。   (Test A) 91.2 parts by mass of metal tin and 8.8 parts by mass of metal zinc were heated and melted under reduced pressure, and the composition was 91.1 mass% or more of tin, 8.8 mass% of zinc, and the total amount of other trace elements of 0.1 mass. A tin-zinc solder containing less than% and containing 10 ppm of oxygen was prepared. The solder was granulated in a nitrogen atmosphere to obtain a solder powder having a particle size distribution of 20 to 40 μm. On the other hand, a flux main material comprising 54 parts by mass of polymerized rosin (pine resin), 35 parts by mass of hexylene glycol as a solvent, 5 parts by mass of hardened castor oil (thixotropic agent), 4 parts by mass of citric acid, and 1 part by mass of ethylamine hydrochloride is prepared. did. Using this flux main material as a flux, 89 parts by mass of the aforementioned solder powder was added to 11 parts by mass of the flux, and the mixture was stirred and mixed in a nitrogen atmosphere to prepare a solder paste.

（試験Ｂ） 試験Ａで調製したフラックス主材にキトサン（キチン含有量：２０mass％）を添加してキトサン含有量が２mass％のフラックスを調製し、このフラックスと試験Ａで調製した錫−亜鉛ハンダ粉末とを用いて試験Ａと同じ質量比で窒素雰囲気中て攪拌混合してソルダーペーストを調製した。   (Test B) Chitosan (chitin content: 20 mass%) was added to the flux main material prepared in test A to prepare a flux having a chitosan content of 2 mass%, and this flux and tin-zinc solder prepared in test A were prepared. A solder paste was prepared by stirring and mixing in a nitrogen atmosphere at the same mass ratio as in Test A using the powder.

（試験Ｃ） 試験Ａで調製したフラックス主材にキトサン（キチン含有量：２０mass％）及びビタミンＥを添加してキトサン含有量が２mass％、ビタミンＥ含有量が１．０mass％のフラックスを調製し、このフラックスと試験Ａで調製した錫−亜鉛ハンダ粉末とを用いて試験Ａと同じ質量比で窒素雰囲気中で攪拌混合してソルダーペーストを調製した。   (Test C) Chitosan (chitin content: 20 mass%) and vitamin E were added to the flux main material prepared in test A to prepare a flux with a chitosan content of 2 mass% and a vitamin E content of 1.0 mass%. Using this flux and the tin-zinc solder powder prepared in Test A, a solder paste was prepared by stirring and mixing in a nitrogen atmosphere at the same mass ratio as in Test A.

（ソルダーペーストの評価） 試験Ａ〜Ｃのソルダーペーストの各々について、粘度及びＪＩＳ Ｚ ３１９７に準じたハンダ付けにおける拡がり率を測定した。残りのソルダーペーストは０〜１０℃に設定した冷蔵庫中で１ヶ月保存した後に、同様に粘度及びハンダ付けにおける拡がり率を測定した。これらの測定値から、濡れ保持性の目安として拡がり変化率を、保存性の目安として粘度変化率を求めた。拡がり変化率（％）は、［１００×（保存後の拡がり率−初期拡がり率）／初期拡がり率］により、粘度変化率（％）は、［１００×（保存後の粘度−初期粘度）／初期粘度］により算出し、各々、数値が１％未満をＡ、１％以上５％未満をＢ、５％以上をＣとして評価した。この結果を表１に示す。   (Evaluation of Solder Paste) For each of the solder pastes of Tests A to C, the viscosity and the spreading rate in soldering according to JIS Z 3197 were measured. The remaining solder paste was stored for 1 month in a refrigerator set at 0 to 10 ° C., and the viscosity and the spreading rate in soldering were measured in the same manner. From these measured values, the rate of change in spreading was determined as a measure of wettability, and the rate of change in viscosity was determined as a measure of storage stability. The rate of change in expansion (%) is [100 × (expansion rate after storage−initial expansion rate) / initial expansion rate], and the rate of change in viscosity (%) is [100 × (viscosity after storage−initial viscosity) / [Initial Viscosity]], and numerical values of less than 1% were evaluated as A, 1% or more and less than 5% as B, and 5% or more as C. The results are shown in Table 1.

（表１）
キトサンの添加効果
添加物 初期拡がり率 初期粘度 濡れ保存性 保存性
（％） （Pa・ｓ）
試験Ａ なし ６１ ４４０ Ｃ Ｃ
試験Ｂ キトサン ７５ ２５０ Ｂ Ａ
試験Ｃ キトサン ８０ ２２０ Ｂ Ａ
α−トコフェロール (Table 1)
Effect of chitosan addition
Additives Initial spreading rate Initial viscosity Wet storability Shelf life
(%) (Pa · s)
Test A None 61 440 C C
Test B Chitosan 75 250 B A
Test C Chitosan 80 220 B A
α-tocopherol

（試験ａ） 金属錫９１．１質量部及び金属亜鉛８．８質量部を減圧下で加熱して、組成が錫９１．１mass％、亜鉛８．８mass％、その他微量元素総量が０．１mass％未満で含酸素濃度が１０ppm以下の錫−亜鉛ハンダを調製した。他方、尿素５mass％、ジエタノールアミン１０mass％、トリエタノールアミン２０mass％、水６５mass％からなるフラックスを調製した。   (Test a) 91.1 parts by mass of metal tin and 8.8 parts by mass of metal zinc were heated under reduced pressure, the composition was 91.1 mass% tin, 8.8 mass% zinc, and the total amount of other trace elements was 0.1 mass%. A tin-zinc solder having an oxygen content of less than 10 ppm was prepared. On the other hand, a flux composed of 5 mass% urea, 10 mass% diethanolamine, 20 mass% triethanolamine, and 65 mass% water was prepared.

（試験ｂ） 尿素５mass％、ジエタノールアミン１０mass％、トリエタノールアミン２０mass％、キトサン（キチン含有量：２０mass％）５mass％、クエン酸２mass％及び水５８mass％からなるフラックスを調製した。   (Test b) A flux composed of 5 mass% urea, 10 mass% diethanolamine, 20 mass% triethanolamine, 5 mass% chitosan (chitin content: 20 mass%), 2 mass% citric acid and 58 mass% water was prepared.

（試験ｃ） 試験ａで調製したフラックスにビタミンＣが全量の１mass％となるように添加して混合した。   (Test c) Vitamin C was added to and mixed with the flux prepared in Test a so that the mass was 1 mass%.

（フラックスの評価Ｉ） 銅製母板の上に試験ａ〜ｃ各々のフラックスと試験ａで調製した錫−亜鉛ハンダ片とを載せて、ＪＩＳ法に従って、大気雰囲気の炉の中で２２０℃に加熱した後に濡れの目安となる拡がり率を測定した。この結果、拡がり率は試験ｃのフラックスを使用した場合が最も大きく（拡がり率＝７４％）、次いで試験ｂ（７２％）の順となり、キトサンを添加しない試験ａは最も小さい値（５５％）を示した。この結果は、キトサンを添加したフラックスが錫−亜鉛ハンダの母材への濡れを改良する効果を示している。   (Evaluation of flux I) The flux of each of tests a to c and the tin-zinc solder piece prepared in test a are placed on a copper base plate and heated to 220 ° C. in a furnace in an air atmosphere according to the JIS method. After that, the spreading rate, which is a measure of wetting, was measured. As a result, the spreading rate is greatest when the flux of test c is used (spreading rate = 74%), then in order of test b (72%), and test a without addition of chitosan has the smallest value (55%). showed that. This result has shown the effect which the flux which added chitosan improves the wetting to the base material of a tin-zinc solder.

（フラックスの評価II） 銅製母板の上に試験ａ〜ｃ各々のフラックスを銅製母材に予め塗布し、大気雰囲気中で２２０℃に加熱しながら試験ａで調製した錫−亜鉛ハンダ片を接触させてハンダ付けした後に、錘を取り付けて温度８０℃でクリープテストを行って、ハンダ付け部分が破壊するまでの時間（破壊時間）を測定した。試験ａにおける破壊時間を１とすると、各試験における破壊時間は、試験ｂ（３．０）、試験ｃ（３．５）であった。この結果は、キトサンを添加したフラックスを用いた場合に錫−亜鉛ハンダの母材に対する十分な接合強度を示しており、ハンダの接合不良の発生を抑制することを示している。   (Evaluation of flux II) On the copper base plate, the flux of each of the tests a to c was applied in advance to the copper base material, and the tin-zinc solder piece prepared in test a was contacted while heating to 220 ° C. in the air atmosphere. After soldering, a weight was attached and a creep test was performed at a temperature of 80 ° C., and the time until the soldered portion was broken (breakage time) was measured. When the fracture time in test a was 1, the fracture time in each test was test b (3.0) and test c (3.5). This result shows a sufficient bonding strength of the tin-zinc solder to the base material when the flux added with chitosan is used, and indicates that the occurrence of poor solder bonding is suppressed.

Claims (7)

キトサンを含有することを特徴とする無鉛ハンダ接合用フラックス。   A lead-free soldering flux characterized by containing chitosan. 更に、メチオニン、ビタミンＣ及びビタミンＥからなる群より選ばれる化合物を含有する請求項１記載の無鉛ハンダ接合用フラックス。   The lead-free solder bonding flux according to claim 1, further comprising a compound selected from the group consisting of methionine, vitamin C, and vitamin E. 前記無鉛ハンダ接合は錫−亜鉛合金ハンダによる接合であり、金属酸化物を溶解、分解又は還元する活性剤を含有する請求項１又は２記載の無鉛ハンダ接合用フラックス。   The lead-free solder joint flux according to claim 1 or 2, wherein the lead-free solder joint is a joint by a tin-zinc alloy solder and contains an activator for dissolving, decomposing or reducing a metal oxide. 請求項１〜３のいずれかに記載の無鉛ハンダ接合用フラックスと、無鉛ハンダ粉末とを含有することを特徴とするソルダーペースト。   A solder paste comprising the lead-free solder bonding flux according to claim 1 and a lead-free solder powder. 前記無鉛ハンダ粉末は、錫−亜鉛合金ハンダ粉末である請求項４に記載のソルダーペースト。   The solder paste according to claim 4, wherein the lead-free solder powder is a tin-zinc alloy solder powder. 前記錫−亜鉛合金ハンダ粉末は、錫−亜鉛共晶ハンダ粉末であるか、又は、ビスマス、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、マグネシウム及びインジウムからなる群より選択される少なくとも１種の金属を含有する錫−亜鉛合金のハンダ粉末である請求項５記載のソルダーペースト。   The tin-zinc alloy solder powder is a tin-zinc eutectic solder powder or contains at least one metal selected from the group consisting of bismuth, silver, copper, aluminum, nickel, magnesium and indium. 6. The solder paste according to claim 5, wherein the solder paste is a tin-zinc alloy solder powder. 前記無鉛ハンダ接合用フラックスは、バインダー成分、活性助剤、チキソ剤及び溶剤を含有する請求項４〜６のいずれかに記載のソルダーペースト。
The solder paste according to any one of claims 4 to 6, wherein the lead-free solder bonding flux contains a binder component, an active aid, a thixotropic agent, and a solvent.