まず、本発明のはんだ付け用フラックスお� ��びはんだペースト組成物の一実施形態につ� ��て詳細に説明する。
 本発明のはんだ付け用フラックスは、はん� ��合金粉末と混合してリフローさせることに� ��り、はんだ付けに用いられる。詳しくは、� ��発明のフラックスをはんだ合金粉末と混合� ��てリフローさせることで、はんだが形成さ� ��るのであるが、その際、本発明のフラック� ��はフラックス残渣となる。本発明において� ��、このリフロー後のフラックス残渣の-40℃� ��ら該フラックス残渣の軟化温度までの温度� ��囲における線膨張係数の最大値(以下、「最 大線膨張係数」と称する)が300×10 ^-6 /K以下であることが重要である。好ましくは� ��前記最大線膨張係数は200×10 ^-6 /K以下であるのがよい。これにより、過酷な� ��熱サイクルを負荷された場合であっても、� ��合強度の低下を抑制することができ、その� ��果、寒暖差が大きい環境で使用される際に� ��高い接合信頼性を確保することが可能とな� ��。本発明において、リフロー後のフラック� ��残渣の軟化温度は、フラックスのみを所定� ��温度で加熱して溶媒等を除去したときに生� ��る固化物(残渣)について測定した軟化温度� �あってもよいし、フラックスをはんだ合金� �末と混合した状態(すなわち、後述する本発� ��のはんだペースト組成物とした状態)とし、 これを所定の温度で加熱してはんだを溶融さ せるとともに溶媒等を除去したときにはんだ の周囲に生じる固化物(残渣)について測定し� ��軟化温度であってもよい。なお、最大線膨� ��係数は、例えば、後述する実施例に記載の� ��法で求めることができる。

 本発明のフラックスは、アクリル樹脂を� ��須成分として含有する。アクリル樹脂とし� ��は、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、� ��クリル酸の各種エステル、メタクリル酸の� ��種エステル、クロトン酸、イタコン酸、マ� ��イン酸、無水マレイン酸、マレイン酸のエ� ��テル、無水マレイン酸のエステル、アクリ� ��ニトリル、メタクリロニトリル、アクリル� ��ミド、メタクリルアミド、塩化ビニルおよ� ��酢酸ビニルからなる群より選ばれる少なく� ��も1種の重合性不飽和基含有モノマーを重合 してなるものが、好ましく挙げられる。なお 、これら重合性不飽和基含有モノマーの重合 は、例えば、過酸化物等の触媒を用い、塊状 重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合 法等のラジカル重合により行うことができる 。

 本発明において、アクリル樹脂は、ガラ� ��転移点が-40℃以下またはリフロー後のフラ� ��クス残渣の軟化温度以上であることが重要� ��ある。アクリル樹脂のガラス転移点が-40℃� ��超え、かつリフロー後のフラックス残渣の� ��化温度未満である場合には、例えば90℃以� �の温度から-30℃以下の温度までの過酷な冷� �サイクル負荷がかかった際に接合強度が著� �く低下する。ここで、リフロー後のフラッ� �ス残渣の軟化温度は、上述した通り、フラ� �クスのみを加熱して生じる固化物(残渣)につ いて測定した軟化温度であってもよいし、フ ラックスをはんだ合金粉末と混合した状態で 加熱してはんだの周囲に生じる固化物(残渣)� ��ついて測定した軟化温度であってもよい。� ��お、本発明においては、このリフロー後の� ��ラックス残渣の軟化温度は、-40℃よりも高� ��ことを前提にする。

 なお、本発明において、ガラス転移点(Tg)は 、各種ホモポリマーのTgを用いて下記計算式� ��より算出するものとする。

 アクリル樹脂の酸価には、特に制限はな� ��が、例えば、10mgKOH/g以上であることが、活� ��作用をさらに助長させうる点では好ましい� ��ただし、例えば、前記重合性不飽和基含有� ��ノマーとしてエステル類のみを用いた場合� ��どには、アクリル樹脂の酸価は0mgKOH/gであ� �てもよい。

 アクリル樹脂は、分子量が3万以下であるこ とが好ましく、より好ましくは2万以下であ� �のがよい。アクリル樹脂の分子量が前記範� �であると、たとえリフロー時の加熱により� �脂がある程度高分子化しても、それによる� �性劣化などの影響を抑制することができる� �で、寒暖差が大きい環境において、はんだ� �の亀裂防止とともに、フラックス残渣に生� �る亀裂も防止することができる。その結果� �亀裂部に水分が浸入して部品リード間の短� �不良を招くといった問題を回避することが� �能となる。
 なお、本発明において、アクリル樹脂の分� ��量は、重量平均分子量を意味するものとす� ��。

 前記アクリル樹脂の含有量は、フラック� ��総量に対して、10~80重量%であることが好ま� ��く、より好ましくは20~70重量%であるのがよ� ��。アクリル樹脂が前記範囲より少ないと、� ��んだ付け時において金属に活性剤を均一に� ��布することが困難になるため、はんだ付け� ��良が発生するおそれがある。また、はんだ� ��け後の皮膜性が低下し、高温耐久性が低下� ��てしまうおそれもある。一方、アクリル樹� ��が前記範囲より多いと、フラックス自体の� ��度が高くなってしまい、フラックスの厚膜� ��によるはんだ付け性の低下という問題が生� ��るおそれがある。

 本発明のフラックスは、活性剤を必須成分� ��して含有する。活性剤によって、はんだ付� ��時に金属表面の酸化膜を除去し、良好なは� ��だ付け性を確保するのである。
 活性剤としては、例えば、エチルアミン、� ��ロピルアミン、ジエチルアミン、トリエチ� ��アミン、エチレンジアミン、アニリン等の� ��ロゲン化水素酸塩、乳酸、クエン酸、ステ� ��リン酸、アジピン酸、ジフェニル酢酸等の� ��機カルボン酸等が挙げられる。これら活性� ��は、1種のみであってもよいし2種以上であ� �てもよい。
 活性剤の含有量は、フラックス総量に対し� ��、0.1~30重量%であることが好ましく、より好 ましくは1~20重量%であるのがよい。活性剤が� ��記範囲より少ないと、活性力が不足し、は� ��だ付け性が低下するおそれがある。一方、� ��性剤が前記範囲より多いと、フラックスの� ��膜性が低下し、親水性が高くなるので、腐� ��性および絶縁性が低下するおそれがある。

 本発明のフラックスは、水酸基を有するチ� ��ソ剤を必須成分として含有する。例えば、� ��酸基を有さないチキソ剤を含有し、水酸基� ��有するチキソ剤を含有しない場合、前述し� ��最大線膨張率が前記範囲を外れることとな� ��、その結果、過酷な冷熱サイクル負荷がか� ��った後の接合強度が著しく低下することと� ��る。
 水酸基を有するチキソ剤としては、例えば� ��硬化ひまし油、メチロールベヘン酸アミド� ��12-ヒドロキシステアリン酸エチレンビスア� ��ド、エルカ酸モノエタノールアミド、12-ヒ� ��ロキシステアリン酸ヘキサメチレンビスア� ��ド、酸化パラフィンワックスなどが挙げら� ��る。これら水酸基を有するチキソ剤は、1種 のみであってもよいし2種以上であってもよ� �。
 水酸基を有するチキソ剤の含有量は、フラ� ��クス総量に対して、0.5 ~10重量%であること� ��好ましく、より好ましくは2~8重量%であるの がよい。水酸基を有するチキソ剤が前記範囲 より少ないと、充分なチキソ性を得られず、 印刷等の作業性が低下してしまうおそれがあ る。一方、水酸基を有するチキソ剤が前記範 囲より多いと、フラックスの粘度が高くなり 、作業性を損なうおそれがある。

 なお、水酸基を有さないチキソ剤として� ��、例えば、パラフィンワックス、ポリエチ� ��ンワックス、ポリプロピレンワックス、ス� ��アリン酸アミド、オレイン酸アミド、エル� ��酸アミド、ラウリン酸エチレンビスアミド� ��ステアリン酸ブチレンビスアミド、ステア� ��ン酸キシリレンビスアミド、N,N’-ジステア リルアジピン酸アミド、N,N’-ジオレイルセ� �シン酸アミド、N,N’-ジステアリルイソフタ� ��酸アミド、キシリレンビスステアリル尿素� ��どが挙げられる。これら水酸基を有さない� ��キソ剤は、本発明の必須成分ではないが、� ��発明の効果を損なわない範囲であれば含有� ��せてもよい。

 本発明のフラックスは、酸化防止剤をも含� ��することが好ましい。酸化防止剤をも含有� ��ることにより、リフロー時の加熱によるフ� ��ックス残渣の酸化が防止され、寒暖差が大� ��い環境において、はんだ部の亀裂防止とと� ��に、フラックス残渣に生じる亀裂も防止す� ��ことができる。その結果、亀裂部に水分が� ��入して部品リード間の短絡不良を招くとい� ��た問題をも回避することが可能となる。
 酸化防止剤としては、特に制限はなく、例� ��ば、フェノール系、リン系、アミン系、硫� ��系の公知の酸化防止剤が挙げられる。これ� ��酸化防止剤は、1種のみであってもよいし2� �以上であってもよい。
 フェノール系の酸化防止剤としては、例え� ��、2,6-ジ-t-ブチル-4-[4,6-ビス(オクチルチオ)-1 ,3,5-トリアジン-2-イルアミノ]フェノール、2,6 -ジ-t-ブチル-p-クレゾール、2,4-ジメチル-6-t-� �チル-フェノール、スチレネートフェノール� ��2,4-ビス[(オクチルチオ)メチル]-o-クレゾー� �などが挙げられる。リン系の酸化防止剤と� �ては、例えば、トリフェニルフォスファイ� �、トリエチルフォスファイト、トリラウリ� �トリチオフォスファイト、トリス(トリデシ� ��)フォスファイトなどが挙げられる。アミン 系の酸化防止剤としては、例えば、α-ナフチ ルアミン、トリエチルアミン、N,N’-ジイソ� �チル-p-フェニレンジアミン、フェニル-β-ナ� ��リルアミンなどが挙げられる。硫黄系の酸� ��防止剤としては、例えば、ジラウリルチオ� ��プロピオネート、ジラウリルサルファイド� ��2-メルカプトベンゾイミダゾール、ラウリ� �ステアリルチオジプロピオネートなどが挙� �られる。
 酸化防止剤の含有量は、特に制限されない� ��、例えば、フラックス総量に対して、0.05~10 重量%であることが好ましく、より好ましく� �0.1~5重量%であるのがよい。

 本発明のフラックスは、さらにロジン系樹� ��をも含有することが好ましい。ロジン系樹� ��を含有させると、これが金属に前記活性剤� ��均一に付着させるためのバインダーとして� ��用し、金属表面の酸化膜の除去をより効率� ��く行うことができる。
 ロジン系樹脂は、従来から一般的にフラッ� ��スに用いられているものであればよく、特� ��限定されないが、例えば、通常のガムロジ� ��、トール油ロジン、ウッドロジンのほか、� ��れらの誘導体(例えば、不均斉化ロジン、熱 処理した樹脂、重合ロジン、アクリル化ロジ ン、水素添加ロジン、ホルミル化ロジン、ロ ジンエステル、ロジン変性マレイン酸樹脂、 ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性アル キド樹脂等)などが挙げられる。これらロジ� �系樹脂は、1種のみであってもよいし2種以上 であってもよい。
 ロジン系樹脂を含有させる場合、フラック� ��中にアクリル樹脂以外の新たな樹脂成分が� ��わることになるので、その含有量は、アク� ��ル樹脂およびロジン系樹脂のそれぞれのガ� ��ス転移点と含有量から算出した、アクリル� ��脂と該ロジン系樹脂との混合物の平均ガラ� ��転移点が、前述したアクリル樹脂のガラス� ��移点の範囲に入るように設定することが望� ��しい。通常、例えば、フラックス総量に対� ��て、1~20重量%であることが好ましく、より� �ましくは5~10重量%であるのがよい。

 本発明のフラックスは、さらに必要に応じ� ��、有機溶剤を含有していてもよい。有機溶� ��としては、上述した含有成分を溶解して溶� ��とする極性溶剤が好ましく、通常、例えば� ��エチルアルコール、イソプロピルアルコー� ��、エチルセロソルブ、ブチルカルビトール� ��ヘキシルカルビトール等のアルコール系溶� ��が好ましく用いられる。また、例えば、酢� ��エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤や� ��トルエン、テレピン油等の炭化水素系溶剤� ��も有機溶剤として用いることができる。こ� ��らの中でも、揮発性や活性剤の溶解性の点� ��ヘキシルカルビトールが好ましい。これら� ��機溶剤は、1種のみであってもよいし2種以� �であってもよい。
 有機溶剤の含有量は、特に制限されないが� ��例えば、フラックス総量に対して、15~70重� �%であるのがよい。有機溶剤が前記範囲より� ��少ないと、フラックスの粘性が高くなり、� ��ラックスの塗布性が悪化するおそれがある� ��一方、有機溶剤が前記範囲よりも多いと、� ��ラックスとしての有効成分(上述した必須成 分)が相対的に少なくなってしまうため、は� �だ付け性が低下するおそれがある。 

 さらに、本発明のフラックスは、前述し� ��各成分のほかに、本発明の効果を損なわな� ��範囲で、一般にフラックスのベース樹脂と� ��て用いられている従来公知の合成樹脂(例え ば、スチレン-マレイン酸樹脂、エポキシ樹� �、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェ� �キシ樹脂、テルペン樹脂等)や、防黴剤、つ� ��消し剤等の添加剤を含有させることもでき� ��。

 本発明のはんだペースト組成物は、はんだ� ��金粉末と前述した本発明のはんだ付け用フ� ��ックスとを含むものである。
 前記はんだ合金粉末としては、特に制限は� ��く、一般に用いられている錫-鉛合金、さら に銀、ビスマスまたはインジウムなどを添加 した錫-鉛合金等を用いることができる。ま� �、錫-銀系、錫-銅系、錫-銀-銅系、錫-ビスマ ス系等の鉛フリー合金を用いてもよい。なお 、はんだ合金粉末の粒径は、5~50μm程度であ� �のがよい。

 本発明のはんだペースト組成物におけるフ� ��ックスとはんだ合金粉末との重量比(フラッ クス:はんだ合金粉末)は、所望されるはんだ� ��ーストの用途や機能に応じて適宜設定すれ� ��よく、特に制限されないが、5:95~20:80程度で あるのがよい。
 本発明のはんだペースト組成物は、リフロ� ��させることによりはんだ付けに用いられる� ��リフローは、例えば、130~200℃程度でプリヒ ートを行った後、最高温度170~250℃程度で行� �ばよいが、これに限定されるものではない� �なお、はんだ付けに際し、はんだペースト� �成物は、通常、ディスペンサーやスクリー� �印刷等により基板上に塗布される。

 次に、本発明のはんだ接合構造の一実施形� ��について、図面を用いて説明する。
 図1は、本発明のはんだ構造の一実施形態を 部分的に示す拡大断面図である。このはんだ 接合構造は、主面1aに電極部2および絶縁膜3� �備えた基板1上(主面1a上)に電子部品4が搭載� �れており、前記電極部2と前記電子部品4とは はんだ部5を介して電気的に接合されている� �このはんだ接合構造においては、電子部品4� ��絶縁膜3との間には前記はんだ部5から浸出� �たフラックスの残渣6が介在している。
 本発明のはんだ接合構造において、前記は� ��だ部5は、はんだ合金粉末とフラックスとを 混合したはんだペースト組成物をリフローさ せることにより形成される。ここで、用いら れるフラックスは、アクリル樹脂、活性剤お よび水酸基を有するチキソ剤を含有し、かつ 前記アクリル樹脂のガラス転移点が-40℃以下 または前記フラックス残渣の軟化温度以上で ある本発明のフラックスであり、このフラッ クスの残渣6の最大線膨張係数(すなわち、-40� ��から該フラックス残渣の軟化温度までの温� ��範囲における線膨張係数の最大値)は300×10 ^-6 /K以下である。これにより、過酷な冷熱サイ� ��ルを負荷された場合であっても、接合強度� ��低下を抑制することができ、その結果、寒� ��差が大きい環境で使用される際にも高い接� ��信頼性を確保することが可能となる。

 このように、図1に示すようなはんだ接合構 造におけるはんだ部5を、はんだ合金粉末と� �発明のフラックスとを用いて形成すること� �、90℃以上の温度と-30℃以下の温度との間(� �体的には、例えば-40℃~125℃)で冷熱サイクル を繰り返す温度負荷条件下におけるはんだの 接合強度の低下を防止する方法として、有用 である。すなわち、本発明のはんだ接合強度 の低下防止方法は、90℃以上の温度と-30℃以� ��の温度との間で冷熱サイクルを繰り返す温� ��負荷条件下におけるはんだ部の接合強度の� ��下を防止する方法であって、前記はんだ部� ��はんだ合金粉末と前記本発明のはんだ付け� ��フラックスとを用いて形成するものである� ��
 なお、本発明のはんだ接合構造における「� ��ラックス残渣」については、本発明のフラ� ��クスの説明で述べた「リフロー後のフラッ� ��ス残渣」に関する記載を適用すればよく、� ��発明のはんだ接合構造における「フラック� ��残渣の軟化温度」については、本発明のフ� ��ックスの説明で述べた「リフロー後のフラ� ��クス残渣の軟化温度」に関する記載を適用� ��ればよい。