JP2006193568A - フラックス用洗浄剤 - Google Patents

Abstract

【課題】
電子、通信機器、電機分野において、はんだペースト印刷後のメタルマスクに付着したはんだペーストに対して、また、プリント配線基板やハイブリッドＩＣのはんだ付け後に残ったフラックス残渣に対して、塩素系または代替フロン系溶剤を含むことなく、優れた洗浄性を有しながら、部材に対する腐食等の影響を与えないフラックス用洗浄剤を提供する。
【解決手段】
１，３−ジオキソランを５０〜９９．９９重量％と、アルコール類を０．０１〜５０重量％含有するフラックス用洗浄剤。
【選択図】 なし

Description

本発明は、はんだペースト印刷後のメタルマスクに付着するはんだペーストの除去や、電子部品のはんだ付け後のプリント配線板上のはんだ接合部に残存固着するフラックス残渣の除去に用いる洗浄剤に関する。

従来、プリント配線板への電子部品の実装には、はんだ付けが多用されてきた。はんだ付け方法としては、フラックスとはんだ粉末からなるはんだペーストを印刷し、電子部品を搭載して加熱接合して実装する方法（リフローソルダリング）、芯にフラックスを含ませた線状はんだ（やに入りはんだ）をはんだコテではんだ付けする方法、液状フラックスをリード線や電極に塗布してから溶融はんだに接触させはんだ付けする方法（フローソルダリング）などがある。

はんだペーストは、はんだ金属粉末の他に、ロジン系樹脂、活性剤、溶媒、チクソトロピー性付与剤等が含まれており、一般的には、メタルマスク等により印刷して使用される。メタルマスクは、はんだペーストの性能にもよるが、使用を重ねていくと、開口部の目詰まりを起こしたり、プリント配線板とメタルマスク間にはんだ粒子が潜り込んだりして、適切な印刷ができなくなることから定期的に洗浄して使用される。一般的には、イソプロパノールで洗浄されるが、近年の鉛フリーはんだを使用したはんだペーストは、はんだペースト中のフラックスがロジン樹脂から合成樹脂を主体としたものに変わりつつあり、イソプロパノール単独での洗浄は困難になりつつある。イソプロパノール以外の有機溶剤を使用すると、確かに洗浄性は向上するものの乾燥性が悪く、現実的には、オーブン等による乾燥を行ったり、洗浄後、さらに水やイソプロパノールでリンスしたりしており、生産性が著しく低下する。すなわち、洗浄性と乾燥性を両立させる有機溶剤が求められている。

また、はんだ付け後のフラックス残渣は、プリント配線基板等の回路断線や導通不良等の原因ともなるので、洗浄除去が必要不可欠である。特に、近年の鉛フリーはんだは、はんだのぬれ性が悪いことから、良好なはんだ付け性を発現させるために強力な活性剤を使用しており、プリント配線板の腐食や絶縁性の低下を防止する目的で、フラックス残渣の洗浄除去がなされている。
従来、フラックス残渣の洗浄剤としては、ジクロロメタンに代表される塩素系溶剤や１，１−ジクロロ−１−フルオロエタン（ＨＣＦＣ１４１ｂ）、ジクロロペンタフルオロプロパン（ＨＣＦＣ２２５）等のフロン系溶剤が使用されていた。しかしながら、塩素系溶剤は人体への悪影響や地下水汚染等環境問題上好ましくなく、また、フロン系溶剤はオゾン層破壊物質として使用を削減する方向にあるため、これらの塩素系溶剤、フロン系溶剤に代わる洗浄剤の提供が望まれている。

このような背景から、特許文献１には、水溶性グリコールエーテル、有機アミン及び水からなる組成物が開示されて、特許文献２には、ポリオキシアルキレンジアルキルエーテルとアミン系化合物からなる組成物が開示されているが、有機アミンを用いると洗浄後有機アミンの除去のための水によるリンスが必要であり、水は配線基板等に悪影響を与えるという問題がある。特許文献３には、ｎ−デカンと３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール共沸系洗浄剤組成物が、特許文献４には、グリコールエーテル系化合物とノニオン性界面活性剤を含有する洗浄剤組成物が開示されているが、鉛フリーはんだ用フラックスに対する洗浄性は充分とはいえない。さらに、特許文献５には、ジアルキルカーボネートとグリコール系溶剤を混合した洗浄剤組成物が開示されているが、ジアルキルカーボネートは水分に対して敏感であり分解しやすく、また混合した洗浄剤組成物の沸点が高く、乾燥性が悪いといった問題がある。

特開平０９−８７６６８号公報 特開平１０−１６８４８８号公報 特開平０９−５９６８０号公報 特開平０３−９７７９２号公報 特開２００４−１５５８８２号公報

本発明の第１の目的は、はんだペースト印刷後のメタルマスクに付着したはんだペーストに対して、塩素系または代替フロン系溶剤を含むことなく優れた洗浄性、乾燥性を有するとともに、環境及び人体への影響が少なく安全なフラックス用洗浄剤を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、電子、通信機器、電機分野におけるプリント配線基板やハイブリッドＩＣのはんだ付け後に残ったフラックス残渣に対して、塩素系または代替フロン系溶剤を含むことなく優れた洗浄性を有するとともに、環境への影響が少なく安全で、かつ、部材に対する腐食等の影響を与えないフラックス用洗浄剤を提供することにある。

本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、１，３−ジオキソランを含有するするフラックス用洗浄剤が、その目的を達成しうることの知見を得て、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、次の〔１〕および〔２〕である。
〔１〕 １，３−ジオキソランを５０〜９９．９９重量％と、アルコール類を０．０１〜５０重量％含有するフラックス用洗浄剤。
〔２〕 前記の〔１〕に記載のアルコール類が、６４〜２００℃の沸点を有するアルコール類である前記の〔１〕に記載のフラックス用洗浄剤。

本発明によれば、はんだペースト印刷後のメタルマスクに付着したはんだペーストに対して、塩素系または代替フロン系溶剤を含むことなく優れた洗浄性を有するとともに、環境及び人体への影響が少なく安全なフラックス用洗浄剤が提供される。また、電子、通信機器、電機分野におけるプリント配線基板やハイブリッドＩＣのはんだ付け後に残ったフラックス残渣に対して、塩素系または代替フロン系溶剤を含むことなく優れた洗浄性を有するとともに、環境及び人体への影響が少なく安全なフラックス用洗浄剤が提供される。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のフラックス用洗浄剤中の１，３−ジオキソランの含有量は、５０〜９９．９９重量％であり、好ましくは６０〜９５重量％、より好ましくは７０〜９０重量％である。含有量が５０重量％未満では、フラックスの洗浄能力が低くなり不適である。

本発明のフラックス用洗浄剤中のアルコール類の含有量は、０．０１〜５０重量％であり、好ましくは５〜４０重量％、より好ましくは１０〜３０重量％である。アルコール類の含有量が０．０１重量％未満または５０重量％を上回る場合、フラックスの洗浄能力が低くなり不適である。
アルコール類としては、具体的には例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、ジアセトンアルコールが挙げられる。
これらの中でも、好ましくは６４〜２００℃、より好ましくは７８〜１８０℃、さらに好ましくは８２〜１００℃の沸点を有するアルコール類を用いることにより、さらに洗浄後の乾燥性をよくすることができる。２００℃を越える沸点を有するアルコール類を用いた場合、洗浄後の乾燥性が悪くなる。
これらのアルコール類は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

本発明のフラックス用洗浄剤は、さらに他の有機溶剤を含有していてもよい。他の有機溶剤としては、塩素及びフッ素を含まない有機溶剤が用いられる。具体的には、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、ウンデカン等の脂肪族炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、メシチレン、ナフタレン、テトラリン、デカリン等の芳香族炭化水素類；フェノール、クレゾール、キシリレノール等のフェノール類；アセトン、メチルエチルケトン、ペンタノン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、アセトフェノン等のケトン類；ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アニソール、フェネトール、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類；ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸アミル、プロピオン酸メチル、酢酸３−メトキシブチル、３−メチル−３−メトキシブチルアセテート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、クエン酸アセチルトリエチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、コハク酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、エチル３−エトキシプロピオネート等のエステル類；アセトニトリル、ジメチルホルムアミド等の窒素化合物；ジメチルスルホキシド等の硫黄化合物；２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、ジエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルグリコールアセテート、エチルジグリコールアセテート、ブチルジグリコールアセテート等のグリコール類等の化合物を例示することができる。
前記の有機溶剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

さらに、洗浄剤の被洗浄物への浸透を容易にするために、本発明のフラックス用洗浄剤に界面活性剤を添加してもよい。
界面活性剤としては、特に制限されず各種公知のノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤および両性界面活性剤から選ばれるいずれか１種を単独でまたは２種以上を適宜組み合わせて使用できる。これらの界面活性剤のなかでも、本発明では被洗浄物の材質への影響の点からノニオン性界面活性剤を使用するのが好ましい。

ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキル（アルキル基の炭素数６以上）エーテル、ポリオキシエチレンフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテルなどのポリエチレングリコールエーテル型ノニオン性界面活性剤；ポリエチレングリコールモノエステル、ポリエチレングリコールジエステル等のポリエチレングリコールエステル型ノニオン性界面活性剤；高級脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物；脂肪酸アミドのエチレンオキサイド付加物；ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル等の多価アルコール型ノニオン性界面活性剤；脂肪酸アルカノールアミド等、さらにはこれらに対応するポリオキシプロピレン系ノニオン性界面活性剤およびポリオキシエチレンポリオキシプロピレン共重合型ノニオン性界面活性剤を挙げることができる。

アニオン性界面活性剤としては、例えば、高級アルコールの硫酸エステル塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等の各種公知の硫酸エステル系アニオン性界面活性剤；アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩等の各種公知のスルホン酸塩系アニオン性界面活性剤；アルキルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルリン酸塩等の各種公知のリン酸エステル系アニオン性界面活性剤を挙げることができる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、アルキル化アンモニウム塩、４級アンモニウム塩等を挙げることができ、また両性界面活性剤としては、アミノ酸型、ベタイン型両性界面活性剤を挙げることができる。

本発明のフラックス用洗浄剤には、必要に応じて公知の防錆剤や酸化防止剤、例えば、ベンゾトリアゾール類、亜硝酸塩、ホスファイト類、フェノール類等を添加することができる。
本発明のフラックス用洗浄剤は、特に、はんだペースト印刷後のメタルマスクの洗浄や、はんだ付け後にプリント配線板上に残るフラックス残渣の除去に優れた性能を発揮する。
洗浄方法としては、浸漬法、揺動法、超音波振動法、シャワー洗浄法、液中ジェット法などの各種の洗浄法が使用できる。

本発明のフラックス用洗浄剤を使用した洗浄方法は、例えば、このフラックス用洗浄剤を用いて、被洗浄物をシャワー洗浄し、続いてこのフラックス用洗浄液を満たした洗浄層で超音波洗浄し、熱風で乾燥させることにより容易に可能となる。界面活性剤を配合したフラックス用洗浄液を使用する場合は、超音波洗浄後に、水あるいはアルコール、グリコールエーテルなどの有機溶剤でリンスすることが好ましい。
フラックス用洗浄剤の使用時の温度は、室温〜６０℃程度の範囲から選択でき、通常、室温〜５０℃程度とするのが好ましい。

次に、実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。
実施例１〜５、比較例１〜４
表１に示す組成による洗浄剤を調製し、以下に示す方法によりメタルマスク洗浄性、メタルマスク乾燥性、フラックス残渣洗浄性、オゾン層破壊に関する評価についてそれぞれ評価を行った。なお、実施例５に関しては、洗浄後、水によるリンスを行った。結果を表１に示す。
１．＜メタルマスク洗浄性＞
はんだペースト（日本油脂（株）製）を印刷したあとのメタルマスクを表１に示すフラックス用洗浄剤に浸漬し、超音波発振（４００Ｗ、２８ｋＨｚ）洗浄を行い、メタルマスクに付着したはんだペースト、フラックスの除去程度について洗浄の状況および洗浄後の観察を行った。なお、洗浄は５分間実施した。表１においてメタルマスクに付着したはんだペースト、フラックスの除去状況および観察結果を以下の記号で示した。
◎・・・メタルマスクに付着したはんだペースト、フラックスが完全に除去されている。
○・・・メタルマスクに付着したはんだペースト、フラックスが僅かに残存しているが、実用上問題のないレベル。
×・・・メタルマスクに付着したはんだペースト、フラックスが大部分残存している。

２．＜メタルマスク乾燥性＞
１の方法で洗浄したメタルマスクを、５０℃のオーブンで３分間乾燥を行い、メタルマスクに残存しているフラックス洗浄剤の乾燥程度について観察を行った。表１においてメタルマスクに残存しているフラックス洗浄剤の除去状況および観察結果を以下の記号で示した。
◎・・・フラックス洗浄剤が完全に除去されている。
○・・・フラックス洗浄剤が僅かに残存しているが、実用上問題のないレベル。
×・・・フラックス洗浄剤が大部分残存している。
３．＜フラックス残渣洗浄性＞
フラックスを４ｃｍ角のアルミ板上に塗布し、２５０℃で５分加熱してフラックス残渣を作製し、洗浄性評価用のテスト板とした。このテスト板を５０℃に加温した洗浄剤に５分間浸漬静置し、水洗後フラックス残渣の除去率を重量変化から次式を用いて算出し洗浄性評価を行った。
フラックス残渣除去率（％）＝（Ｘ−Ｙ）／Ｘ×１００
Ｘ＝洗浄前のフラックス残渣重量（ｇ）
Ｙ＝洗浄後のフラックス残渣重量（ｇ）

表１中の成分および略号は、以下のものを示す。
＊１） エクソン・モービル（株）製「ソルベッソ１５０」（商品名）
＊２） ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ＝９モル付加）第一工業製薬（株）製「ノイゲンＥＡ１２０」（商品名）

実施例１〜５より、本発明のフラックス洗浄剤は、優れた洗浄力を有するとともに、毒性も低く、さらにハロゲン原子を含まないので、オゾン層破壊の恐れが全くないことが確認された。さらに、乾燥性にも優れることから、リンス等の後工程の必要がないことがわかった。
一方、比較例１、２では、洗浄性には優れるものの、乾燥性が悪いことが確認された。さらに、比較例３では、洗浄性、乾燥性に劣り、フラックス用洗浄剤として満足いくものではないことが確認された。また、比較例４では、メタルマスク洗浄性に優れるものの、フラックス残渣洗浄性に劣ることが確認された。

Claims (2)

1. １，３−ジオキソランを５０〜９９．９９重量％と、アルコール類を０．０１〜５０重量％含有するフラックス用洗浄剤。
2. アルコール類が、６４〜２００℃の沸点を有するアルコール類である請求項１に記載のフラックス用洗浄剤。