JP6160788B1 - フラックス - Google Patents

Abstract

【課題】はんだボールに転写されるフラックスを前提として、有機系洗浄剤による洗浄を不要としたフラックスを提供する。【解決手段】フラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満及び有機酸を１質量％以上１５質量％以下含有し、ロジンが非含有であり、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと溶剤の合計が８３質量％以上９９質量％以下で含有することを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを含有するフラックスに関する。

近年、電子部品の小型化により、電子部品のはんだ付け部位である電極ピッチの狭小化が進行している。電極ピッチの狭小化により、電極に搭載するはんだボールの径も、小型化が進んでいる。

従来、はんだバンプを作る方法として、フラックスを塗布した電極に、はんだボールを搭載して加熱する方法が採られていた。近年のはんだボールの小型化に伴って、はんだボールにロジンを含有するフラックスを転写し、フラックスの付いたはんだボールを電極上に搭載する方法も採られるようになった。

この方法で使用されるフラックスとして、特許文献１には、粘性比が２以上５以下であり、かつ粘度が２Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下のフラックスが開示されている。

特開２００１−２８４７８７号公報

しかし、はんだボールにロジンを含有する従来のフラックスを転写して電極に搭載すると、有機系洗浄剤を用いて、リフロー後に残ったフラックス残渣を洗浄する必要があった。フラックス残渣の洗浄に使用される有機系洗浄剤は、環境への影響を増大させる原因となっていた。上述した特許文献１も、このような問題について何等考慮していなかった。

そこで、環境への配慮から、ロジンを含有しないフラックスを、はんだボールに転写して電極に搭載する方法もある。しかし、ロジンを含有しないフラックスをはんだボールに転写して電極に搭載すると、はんだボールが電極パッドから外れた状態（ボールミッシング）が発生することがあった。ボールミッシングは、接合不良や導電不良の原因となっていた。

そこで、本発明はこのような課題を解決したものであって、はんだボールに転写されるフラックスを前提として、有機系洗浄剤による洗浄を不要としたフラックスを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために採った本発明の技術手段は、次の通りである。
２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満及び有機酸を１質量％以上１５質量％以下含有し、ロジンが非含有であり、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと溶剤の合計が８３質量％以上９９質量％以下で含有することを特徴とするフラックス。

（２）更に、アミンを０質量％以上５質量％以下、ハロゲン化合物を０質量％以上５質量％以下含むことを特徴とする前記（１）に記載のフラックス。

（３）更に、チキソ剤を０質量％以上５質量％以下、ベース剤を０質量％以上５質量％以下、界面活性剤を０質量％以上１５質量％以下含むことを特徴とする前記（１）または（２）に記載のフラックス。

（４）アルミパンにフラックスを１０ｍｇ詰めて、２５０℃ピーク、昇温速度１℃／ｓｅｃにて加熱し、加熱前の重量と比較し、加熱後の重量が１５％以下となることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のフラックス。

本発明のフラックスは、有機系洗浄剤によるフラックス残渣の洗浄が不要である。また、本発明のフラックスは、所望の位置にはんだボールを載置することができる。

以下、本発明に係る実施の形態としてのフラックスについて説明する。但し、本発明は以下の具体例に限定されるものではない。

［フラックスの組成例］
本実施の形態のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満及び有機酸を１質量％以上１５質量％以下含有する。２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと溶剤の合計は、８３質量％以上９９質量％以下である。本実施の形態のフラックスは、更に、アミン、チキソ剤、ベース剤、界面活性剤、ハロゲン化合物のいずれか又はこれらの組み合わせを含有してもよい。

２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールは、下記の化学式で表される。

溶剤は、一般的に知られているグリコールエーテル系の化合物から選択される。溶剤は、活性剤の作用を効率よくもたらすために、１２０℃〜１５０℃の低温域において揮発しないことが好ましい。溶剤が揮発してしまうとフラックスの流動性が悪くなり、フラックスが接合箇所に濡れ広がることが難しくなる。そのため、溶剤の沸点は２００℃以上であることが好ましい。リフロー温度で揮発する溶剤を使用することが好ましく、溶剤としては、ヘキシレングリコール、ヘキシルジグリコール、１，３−ブタンジオール、オクタンジオール、アルキレンオキサイド・レゾルシン共重合物、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２−エチルヘキシルジグリコール、フェニルグリコール、ターピネオール等が使用される。

有機酸は、フラックスにおける活性剤成分として添加される。有機酸としては、グルタル酸、フェニルコハク酸、コハク酸、メタクリル酸メチル、マロン酸、アジピン酸、アゼライン酸、グリコール酸、ジグリコール酸、チオグリコール酸、チオジグリコール酸、プロピオン酸、リンゴ酸、酒石酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸、トリマー酸等が使用される。

本実施の形態のフラックスには、フラックスにおける活性剤成分として、アミンを添加してもよい。アミンとしては、例えば、イミダゾール、ポリオキシアルキレンアミン、アミノアルコールが挙げられ、具体的には、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、ポリオキシエチレンアミン、ポリオキシプロピレンアミン、２−エチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等を添加してもよい。アミンの添加割合は、フラックス１００質量％に対して、０質量％以上５質量％以下であることが好ましい。

本実施の形態のフラックスには、チキソ剤として、ステアリン酸アミドを添加してもよい。チキソ剤の添加割合は、フラックス１００質量％に対して、０質量％以上１０質量％未満であることが好ましく、０質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。

本実施の形態のフラックスには、ベース剤として、ポリエチレングリコール等を添加してもよい。ベース剤の添加割合は、フラックス１００質量％に対して、０質量％以上５質量％以下であることが好ましい。

本実施の形態のフラックスには、界面活性剤として、ヒドロキシプロピル化エチレンジアミン、ポリオキシプロピレンエチレンジアミン、エチレンジアミンテトラポリオキシエチレ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、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミド等を添加してもよい。界面活性剤の添加割合は、フラックス１００質量％に対して、０質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。

本実施の形態のフラックスには、ハロゲン化合物として、アミンハロゲン化水素酸塩または有機ハロゲン化合物を添加してもよい。アミンハロゲン化水素酸塩としては、エチルアミン塩酸塩、エチルアミン臭化水素酸塩、エチルアミンヨウ化水素酸塩、２−エチルヘキシルアミン塩酸塩、２−エチルヘキシルアミン臭化水素酸塩、２−エチルヘキシルアミンヨウ化水素酸塩、シクロヘキシルアミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩等を添加してもよい。有機ハロゲン化合物としては、２，３−ジブロモ−１，４−ブタンジオール、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール等を添加してもよい。ハロゲン化合物の割合は、フラックス１００質量％に対して、０質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０質量％以上１質量％以下であることがより好ましい。

上述したフラックスに対するその他の添加剤として、例えば、着色剤、界面活性剤等をフラックスの性能を損なわない範囲で適宜添加してもよい。

以下、実施例にて本発明に係るフラックスの具体例を示すが、本発明は、以下の具体例に限定されるものではない。また、以下の表中で単位のない数値は、質量％を示す。

［表１について］
フラックスに含まれる組成を見極めるため、表１に示す組成で実施例１、比較例１〜３のフラックスを用意して、次のようにボールミッシングの検証及び後で詳述するＴＧ法（サーマルグラビメトリ法）による試験（ＪＩＳ Ｋ ０１２９）を行った。

（Ｉ）ボールミッシングの検証について
（Ａ）評価方法
Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕの組成で、直径６００μｍのはんだボールを用意した。用意したはんだボールに、実施例１、比較例１〜３のフラックスをそれぞれ転写させた後、フラックスが転写された各はんだボールを基板の電極に搭載した。そして、基板を２５０℃ピーク、昇温速度１℃／ｓｅｃで加熱し、その後室温まで冷却した。冷却後の電極の様子を目視で確認した。

（Ｂ）判定基準
○：はんだが、電極から外れずに残った。
×：はんだが電極から外れた状態（ボールミッシング）が発生した。

ボールミッシングは、接合不良や導電不良の原因となる。加熱後に電極上にはんだが残ると、接合不良や導電不良を抑制できる。

（ＩＩ）ＴＧ法による試験について
（Ａ）評価方法
アルミパンに、表中の実施例及び比較例に示す割合で調合したフラックスを１０ｍｇ詰めて、ULVAC社製 TGD9600を用いて２５０℃ピーク、昇温速度１℃／ｓｅｃにて加熱した。加熱後の各フラックスの重量が、加熱前の１５％以下になったかどうかを測定した。

（Ｂ）判定基準
○：重量が加熱前の１５％以下になった
×：重量が加熱前の１５％より大きかった

重量が加熱前の１５％以下になったフラックスは、加熱によってフラックス中の成分が十分に揮発し、リフロー後に洗浄不要なフラックスであると言える。重量が加熱前の１５％より大きかったフラックスは、フラックス中の成分の揮発が不十分であったと言える。フラックス中の成分の揮発が不十分で残渣が多く残ると、接合不良や導電不良等の原因となる。フラックス中の成分が十分に揮発すると、接合不良や導電不良等の抑制されたはんだバンプであるといえる。また、フラックス中の成分が十分に揮発すると、実装後の樹脂封止(アンダーフィル)工程における、アンダーフィルボイドの形成を抑制できる。アンダーフィルボイドは、残渣がアンダーフィル硬化時に揮発してガス化した際に発生しやすい。

実施例１のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを７０質量％、溶剤の一例としてヘキシレングリコールを２２質量％、有機酸の一例としてグルタル酸を８質量％含有する。実施例１のフラックスでは、ボールミッシングが発生しなかった上に、ＴＧ法による試験でも良好な結果を得られた。そのため、実施例１のフラックスは、ボールミッシングを抑制する上に、リフロー後にフラックス中の成分が十分に揮発するフラックスと言える。

比較例１のフラックスは、溶剤の一例としてヘキシレングリコールを９２質量％、有機酸の一例としてグルタル酸を８質量％含有する。比較例１のフラックスでは、ＴＧ法による試験で良好な結果を得られたが、ボールミッシングが発生した。

比較例２フラックスは、ヘキシレングリコールを１２質量％、イソボルニルシクロヘキサノールを７２質量％、グルタル酸を８質量％、活性補助剤の一例として２−エチル−４−メチルイミダゾールを８質量％含有する。比較例２のフラックスでは、ボールミッシングを抑制できたが、ＴＧ法による試験で良好な結果を得られなかった。比較例２のフラックスは、ＴＧ法による試験で良好な結果を得られなかったため、リフロー後に洗浄不要なフラックスとは言えない。

比較例３のフラックスは、ヘキシレングリコールを５２質量％、グルタル酸を８質量％、ロジンとして重合ロジンを４０質量％含有する。比較例３のフラックスでは、ボールミッシングを抑制できたが、ＴＧ法による試験で良好な結果を得られなかった。比較例３のフラックスは、ＴＧ法による試験で良好な結果を得られなかったため、リフロー後に洗浄不要なフラックスとは言えない。

実施例１でボールミッシングが発生しなかったが、比較例１でボールミッシングが発生したのは、実施例１のフラックスが２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを含有し、比較例１のフラックスが２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを含有しないからであるといえる。

実施例１、比較例１〜３の結果から、ボールミッシングの検証及びＴＧ法による試験で良好な結果を得るためには、フラックスが２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを含有する必要があり、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールとヘキシレングリコールとグルタル酸を含有するフラックスは、有機系洗浄剤によるフラックス残渣の洗浄が不要である上に、所望の位置にはんだボールを載置することができるといえる。

表１には示さないが、実施例１の他にも、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満及び有機酸を１質量％以上１５質量％以下含有し、ロジンが非含有であるフラックスは、実施例１と同じく、ボールミッシングが発生しなかった上に、ＴＧ法による試験でも良好な結果を得られた。

［表２について］
続いて、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを含有するフラックスについて、各組成の配合量を見極めるため、表２に示す組成で実施例と比較例のフラックスを調合して、次のようにはんだの濡れ広がり試験及び、ＴＧ法による試験を行った。なお、ＴＧ法による試験については、表１で検証したのと同じ評価方法及び判定基準を採用した。

（Ｉ）はんだの濡れ広がり試験について
（Ａ）評価方法
厚さ０．３ｍｍ、大きさ３０ｍｍ×３０ｍｍのＣｕ板、表中の各実施例及び比較例に示す割合で調合したフラックス、及びＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕの組成で直径６００μｍのはんだボールを用意した。用意したはんだボールにフラックスを転写させた後、フラックスが付着したはんだボールをＣｕ板に搭載した。各Ｃｕ板を２５０℃ピーク、昇温速度１℃／ｓｅｃで加熱し、その後室温まで冷却した。各Ｃｕ板を冷却後に、はんだの濡れ広がり径を測定した。

（Ｂ）判定基準
○：濡れ広がり径が１０００μｍ以上
×：濡れ広がり径が１０００μｍ未満

濡れ性の劣るフラックスをはんだに用いると、接合不良等のはんだ付け不良を引き起こし易くなり、濡れ性の良いフラックスをはんだに用いると、はんだ付け不良を起こしにくくなる。

表２に示すように、実施例１〜３のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下含有し、溶剤の一例としてヘキシレングリコールを０質量％超５０質量％未満含有し、有機酸の一例としてグルタル酸を１質量％以上１５質量％以下含有する。実施例１〜３のフラックスは、いずれもはんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られた。

比較例４のフラックスは、実施例１〜３のフラックスと比べて２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールの含有割合が少なく、ヘキシレングリコールの含有割合が多い。比較例４のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを４０質量％含有する。比較例４のフラックスは、溶剤の一例としてヘキシレングリコールを５０質量％含有する。比較例４のフラックスは、ＴＧ法による試験で良好な結果を得られたものの、濡れ広がりが不十分であった。

実施例１〜３及び比較例４の結果から、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールの含有割合は、５０質量％以上９０質量％以下であることが好ましいといえる。ヘキシレングリコールの含有割合は、０質量％超５０質量％未満であることが好ましいといえる。グルタル酸の含有割合は、１質量％以上１５質量％以下であることが好ましいといえる。

すなわち、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下と、ヘキシレングリコールを０質量％超５０質量％未満と、グルタル酸を１質量％以上１５質量％以下とを含有するフラックスは、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られることがわかる。

実施例４、５のフラックスは、実施例１のフラックスから溶剤の種類を変えたものである。実施例４のフラックスは、溶剤の一例としてヘキシルジグリコールを４９質量％含有し、実施例５は、溶剤の一例として１，３−ブタンジオールを１質量％含有する。

実施例４、５のフラックスでも、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られたことから、溶剤の種類は、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験の結果を左右するものではなく、あらゆる溶剤を採用して好ましいことがわかる。溶剤として、オクタンジオール、アルキレンオキサイド・レゾルシン共重合物、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２−エチルヘキシルジグリコール、フェニルグリコール、ターピネオール等を使用したフラックスも、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られた。

また、実施例４、５のフラックスは、いずれも溶剤を０質量％超５０質量％未満の範囲内で含有しており、溶剤の含有割合は、０質量％超５０質量％未満であることが好ましいといえる。

実施例１〜５、比較例４の結果から、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満及びグルタル酸を１質量％以上１５質量％以下含有するフラックスは、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られるといえる。

実施例６、７のフラックスは、実施例１のフラックスと２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを同じ割合で含有するが、有機酸の種類を変えたものである。実施例６のフラックスは、有機酸の一例としてフェニルコハク酸を含有し、実施例７のフラックスは、有機酸の一例としてメタクリル酸メチルを含有する。

実施例６、７のフラックスでも、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られたことから、有機酸の種類は、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験の結果を左右するものではなく、あらゆる有機酸を採用して好ましいことがわかる。有機酸として、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、ジグリコール酸、プロピオン酸、リンゴ酸、酒石酸、マロン酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸、トリマー酸等を使用したフラックスも、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られた。また、有機酸の含有割合は、１質量％以上１５質量％以下であることが好ましいといえる。

実施例１〜７、比較例４の結果から、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満、有機酸を１質量％以上１５質量％以下含有するフラックスは、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られるといえる。

実施例８〜１０のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと、溶剤と、有機酸に加え、アミンを含有する。実施例８のフラックスは、アミンの一例として２−ウンデシルイミダゾールを１質量％含有する。実施例９のフラックスは、アミンの一例として、２−エチルアミノエタノールを１質量％含有する。実施例１０のフラックスは、２−ウンデシルイミダゾールを５質量％含有する。実施例８〜１０のフラックスは、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られた。

実施例８、９のフラックスは異なる種類のアミンを含有しており、共にはんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られた。そのため、アミンの種類は、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験の結果を左右するものではなく、あらゆるアミンを採用して好ましいことがわかる。アミンとして、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、ジエタノールアミン、ポリオキシエチレンアミン、ポリオキシプロピレンアミン、トリエタノールアミン等を使用したフラックスも、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られた。

実施例８〜１０の結果から、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満、有機酸を１質量％以上１５質量％以下、アミンを０質量％以上５質量％以下含有するフラックスは、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られるといえる。

実施例１１のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと、溶剤と、有機酸に加え、チキソ剤の一例として、ステアリン酸アミドを５質量％含有する。実施例１１の結果から、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満、有機酸を１質量％以上１５質量％以下含有するフラックスは、チキソ剤を添加しても、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られるといえる。

比較例５のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと、溶剤と、有機酸に加え、ステアリン酸アミドを１０質量％含有し、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと溶剤の合計が８０質量％である。比較例５のフラックスは、はんだの濡れ広がり試験で良好な結果を得られたものの、ＴＧ法による試験で良好な結果を得られなかった。

実施例１１と比較例５の結果から、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、有機酸を１質量％以上１５質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満含有するフラックスに、チキソ剤を添加しても、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られるといえ、フラックスが含有するチキソ剤の割合は、０質量％以上１０質量％未満であることが好ましく、０質量％以上５質量％以下であることがより好ましいといえる。更に、実施例１〜１１のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと溶剤の合計が８３質量％以上９９質量％以下であり、比較例５のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと溶剤の合計が８０質量％であることから、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと溶剤の合計は８３質量％以上９９質量％以下であることが好ましいといえる。

実施例１２のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと、溶剤と、有機酸に加え、ハロゲン化合物の一例として、エチルアミン臭化水素酸塩を１質量％含有する。実施例１３のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと、溶剤と、有機酸に加え、ハロゲン化合物の一例として、２，３−ジブロモ−１，４−ブタンジオールを１質量％含有する。実施例１４のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと、溶剤と、有機酸に加え、ハロゲン化合物の一例として、２，３−ジブロモ−１，４−ブタンジオールを５質量％含有する。実施例１２〜１４のフラックスは、いずれもはんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られた。

実施例１２、１３のフラックスは、異なる種類のハロゲン化合物を含有しており、共にはんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られた。そのため、ハロゲン化合物の種類は、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験の結果を左右するものではなく、あらゆるハロゲン化合物を採用して好ましいことがわかる。フラックスに添加するハロゲン化合物として、アミンハロゲン化水素酸塩または有機ハロゲン化合物を使用したフラックスも、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られた。より詳しくは、アミンハロゲン化水素酸塩として、エチルアミン塩酸塩、エチルアミンヨウ化水素酸塩、２−エチルヘキシルアミン塩酸塩、２−エチルヘキシルアミン臭化水素酸塩、２−エチルヘキシルアミンヨウ化水素酸塩、シクロヘキシルアミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩を使用し、有機ハロゲン化合物として、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン１，４−ジオール等を添加したフラックスも、はんだの濡れ広がり試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られた。

実施例１２〜１４の結果から、フラックスに添加するハロゲン化合物の割合は、０質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０質量％以上１質量％以下であることがより好ましいといえる。

なお、実施例１〜１４、比較例４、５は、いずれも加熱後にボールミッシングが発生せず、電極上にはんだバンプを形成した。

［表３について］
続いて、フラックスに含まれる各組成の配合量を見極めるため、表３に示す組成で実施例と比較例のフラックスを調合して、次のようにはんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び後で詳述する水洗浄性試験を行った。なお、ＴＧ法による試験については、表１で検証したのと同じ評価方法及び判定基準を採用し、はんだの濡れ広がり試験については、表２で検証したのと同じ評価方法及び判定基準を採用した。

（Ｉ）水洗浄性試験について
（Ａ）評価方法
厚さ０．３ｍｍ、大きさ３０ｍｍ×３０ｍｍのＣｕ板、表中の各実施例及び比較例に示す割合で調合したフラックス、及びＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕの組成で直径６００μｍのはんだボールを用意した。用意したはんだボールにフラックスを転写させた後、フラックスが付着したはんだボールをＣｕ板に搭載した。各Ｃｕ板を２５０℃ピーク、昇温速度１℃／ｓｅｃで加熱した。各Ｃｕ板を室温まで冷却後に水洗浄し、拡大顕微鏡ではんだ付け箇所周辺にフラックス残渣がないか、外観を検査した。

（Ｂ）判定基準
○：Ｃｕ板にフラックス残渣が残らなかった。
×：Ｃｕ板にフラックス残渣が残った。

上述した実施例１〜１４は、いずれもリフロー後に洗浄不要な低残渣のフラックスであったため、有機系洗浄剤による洗浄を不要とするフラックスであるといえる。なお、フラックス残渣が基板に残留するフラックスであっても、水洗浄によりフラックス残渣を除去することができれば、接合不良や導電不良を抑制できる。すなわち、この水洗浄試験で良好な洗浄性を示したフラックスは、有機系洗浄剤を用いることなく、水洗浄によってフラックス残渣を適切に除去できたと判断できる。

表３に示すように、実施例１５〜２４のフラックスは、いずれも、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールの含有割合が５０質量％以上９０質量％以下であり、溶剤の含有割合が０質量％超５０質量％未満であり、有機酸の含有割合が１質量％以上１５質量％以下であり、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと溶剤の合計が８３質量％以上９９質量％以下である。実施例１５〜２４のフラックスは、いずれもはんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られた。

一方、比較例６のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールの含有割合が４０質量％であり、溶剤の一例のヘキシレングリコールの含有割合が５０質量％である。比較例６のフラックスは、水溶性試験及びＴＧ法による試験で良好な結果を得られたものの、濡れ広がり試験では良好な結果を得られなかった。

実施例１５〜２４と、比較例６の結果から、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満、有機酸を１質量％以上１５質量％以下含有し、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと溶剤の合計が８３質量％以上９９質量％以下で含有するフラックスは、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られるといえる。

実施例１６のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、溶剤の一例としてのヘキシレングリコール、有機酸の一例としての酒石酸に加え、アミンの一例としてのポリオキシアルキレンアミンを含有する。実施例１６の結果から、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満、有機酸を１質量％以上１５質量％以下含有するフラックスは、アミンを添加しても、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られるといえる。フラックスに添加するアミンの割合は、０質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０質量％以上１質量％以下であることがより好ましい。

実施例１７のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、酒石酸、ポリオキシアルキレンアミンに加え、ベース剤の一例としてポリエチレングリコールを５質量％含有する。実施例１６の結果から、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満、有機酸を１質量％以上１５質量％以下含有するフラックスは、ベース剤を添加しても、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られるといえる。フラックスに添加するベース剤の割合は０質量％以上５質量％以下であることが好ましい。

実施例１８のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、酒石酸に加え、界面活性剤の一例として、ポリオキシプロピレンエチレンジアミンを１０質量％含有する。実施例１９のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、酒石酸、ポリオキシアルキレンアミン、ポリエチレングリコールに加えて、ポリオキシプロピレンエチレンジアミンを５質量％含有する。

実施例２０のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、有機酸の一例としてのグルタル酸、ポリオキシアルキレンアミン、ポリエチレングリコールに加えて、界面活性剤の一例として、ポリオキシエチレンセチルエーテルを５質量％含有する。

実施例１８、１９の結果から、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満、有機酸を１質量％以上１５質量％以下含有するフラックスは、界面活性剤を添加しても、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られるといえる。

表には示さないが、実施例１８のフラックスのポリオキシプロピレンエチレンジアミンの含有割合を１５質量％に変えたフラックスも、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られた。この結果と、実施例１８〜２０の結果から、界面活性剤の種類は、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水溶性試験の結果を左右するものではなく、あらゆる界面活性剤を採用して好ましいことがわかる。また、フラックスに添加する界面活性剤の割合は、０質量％以上１５質量％以下であることが好ましく、０質量％以上１０質量％以下であることがより好ましいといえる。

実施例２１のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、酒石酸、ポリオキシアルキレンアミン、ポリエチレングリコールに加えて、ハロゲン化合物の一例として、エチルアミン臭化水素酸塩を１質量％含有する。実施例２２のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、酒石酸、ポリオキシアルキレンアミン、ポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレンエチレンジアミンに加えて、エチルアミン臭化水素酸塩を１質量％含有する。実施例２３のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、酒石酸に加えて、エチルアミン臭化水素酸塩を５質量％含有する。実施例２４のフラックスは、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、酒石酸、ポリオキシアルキレンアミン、ポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレンエチレンジアミンに加えて、ハロゲン化合物の一例として、２，３−ジブロモ−１，４−ブタンジオールを１質量％含有する。

実施例２１〜２３の結果から、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満、有機酸を１質量％以上１５質量％以下含有するフラックスは、ハロゲン化合物を添加しても、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られるといえる。フラックスに添加するハロゲン化合物の割合は、０質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０質量％以上１質量％以下であることがより好ましいといえる。更に、実施例２１〜２４の結果から、ハロゲン化合物の種類は、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水溶性試験の結果を左右するものではなく、あらゆるハロゲン化合物を採用して好ましいことがわかる。

比較例７のフラックスは、実施例２０のフラックスに添加された界面活性剤を、同じ割合のロジンに代えたものである。実施例２０のフラックスでは、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られたものの、比較例７のフラックスでは水溶性試験で良好な結果を得られなかった。このことから、ロジンを添加したフラックスは、水溶性試験で良好な結果を得られないといえる。

実施例１６〜２４の結果から、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満、有機酸を１質量％以上１５質量％以下含有するフラックスは、アミン、ベース剤、界面活性剤、ハロゲン化合物の１つ以上を添加しても、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水溶性試験で良好な結果を得られることがいえる。

なお、実施例１５〜２４、比較例６、７は、いずれも加熱後にボールミッシングが発生せず、電極上にはんだバンプを形成した。

なお、本例において、溶剤の一例としてヘキシレングリコールを使用したが、他の溶剤を添加してもよく、例えば、ヘキシルジグリコール、１，３−ブタンジオール、オクタンジオール、アルキレンオキサイド・レゾルシン共重合物、２−エチルヘキシルジグリコール、フェニルグリコール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、ターピネオール等を０質量％超５０質量％未満含有するフラックスも、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られた。

なお、本例において、有機酸の例として酒石酸又はグルタル酸を使用したが、他の有機酸を添加してもよく、例えば、フェニルコハク酸、コハク酸、メタクリル酸メチル、マロン酸、アジピン酸、アゼライン酸、グリコール酸、ジグリコール酸、チオグリコール酸、チオジグリコール酸、プロピオン酸、リンゴ酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸、トリマー酸等を１質量％以上１５質量％以下含有するフラックスも、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られた。

なお、本例において、アミンの一例としてポリオキシアルキレンアミンを使用したが、他のアミンとして例えば、イミダゾール、アミノアルコールを添加してもよく、具体的には、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、ポリオキシエチレンアミン、ポリオキシプロピレンアミン、２−エチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等を０質量％以上５質量％以下添加したフラックスも、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られた。

なお、本例において、界面活性剤の一例としてポリオキシプロピレンエチレンジアミン又はポリオキシエチレンアルキルエーテルを使用したが、他の界面活性剤を添加してもよい。例えば、界面活性剤としてヒドロキシプロピル化エチレンジアミン、エチレンジアミンテトラポリオキシエチレ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、ポリオキシエチレンアルキルアミド等を０質量％以上１５質量％以下添加したフラックスも、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られた。

なお、本例において、ハロゲン化合物の一例としてエチルアミン臭化水素酸塩または２，３−ジブロモ−１，４−ブタンジオールを使用したが、他のハロゲン化合物を添加してもよく、アミンハロゲン化水素酸塩または有機ハロゲン化合物を０質量％以上５質量％以下添加したフラックスも、はんだの濡れ広がり試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られた。アミンハロゲン化水素酸塩としては、例えば、エチルアミン塩酸塩、エチルアミンヨウ化水素酸塩、２−エチルヘキシルアミン塩酸塩、２−エチルヘキシルアミン臭化水素酸塩、２−エチルヘキシルアミンヨウ化水素酸塩、シクロヘキシルアミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミンヨウ化水素酸塩を添加したフラックスも、はんだの濡れ広がり試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られた。有機ハロゲン化合物としては、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン１，４−ジオールを添加したフラックスも、はんだの濡れ広がり試験、ＴＧ法による試験及び水洗浄性試験で良好な結果を得られた。

なお、本実施例において、各組成の含有割合は、上に記載した割合に限られない。また、本実施例において、はんだボールを用いたが、これに限られず、Ｃｕ等の金属を核にした核ボールを用いてもよい。

本発明は、はんだボール又は金属を核とする核ボールを電極に搭載するために用いられるフラックスに適用される。

Claims (4)

1. ２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを５０質量％以上９０質量％以下、溶剤を０質量％超５０質量％未満及び有機酸を１質量％以上１５質量％以下含有し、ロジンが非含有であり、
   前記２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールと前記溶剤の合計が８３質量％以上９９質量％以下で含有する
   ことを特徴とするフラックス。
2. 更に、アミンを０質量％以上５質量％以下、ハロゲン化合物を０質量％以上５質量％以下含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のフラックス。
3. 更に、チキソ剤を０質量％以上５質量％以下、ベース剤を０質量％以上５質量％以下、界面活性剤を０質量％以上１５質量％以下含む
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフラックス。
4. アルミパンに当該フラックスを１０ｍｇ詰めて、２５０℃ピーク、昇温速度１℃／ｓｅｃにて加熱し、加熱前の重量と比較し、加熱後の重量が１５％以下となる
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフラックス。