JP2013139045A - ディップはんだ付用フラックス - Google Patents

Abstract

【課題】濡れ性に優れ、かつはんだボールの発生を抑制し得る、ディップはんだ付用の新規なポストフラックスを提供すること。
【解決手段】芳香族アルコール（Ａ）にロジン類のポリオールとのエステル（ｂ１）および／または重合ロジン（ｂ２）からなるロジン系樹脂（Ｂ）ならびに活性剤（Ｃ）を溶解させてなるディップはんだ付け用フラックス。
【選択図】なし

Description

本発明は、ディップはんだ付の際に使用するフラックス（ポストフラックス）に関する。

ディップはんだ付とは、プリント配線基板に接合する端子部品のはんだ付部位（電極）をはんだ浴に浸して行うはんだ付をいい（ＪＩＳ Ｚ ３００１参照）、はんだ付部位には予めポストフラックスと呼ばれる組成物が塗布される。

ポストフラックスには、前記はんだ付部位の表面酸化皮膜を除去し、溶融はんだとの濡れ性を確保するとともに、はんだ付後に微細なはんだボールをできるだけ発生させないことが求められる。はんだボールが付着した端子部品をプリント配線板に接続すると、配線間の短絡等の問題が生じるためである。それゆえ、はんだボールが多数付着した端子部品はブラッシングや洗浄等に付さなければならず、生産性の低下やコスト高を招く。

濡れ性に優れたポストフラックスとしては、例えば、精製ロジンと疎水化シリカゲル微粉末をイソプロピルアルコールに溶解させたものが知られているが（特許文献１を参照）、はんだボールが多数発生する傾向にある。

一方、はんだボールの問題は、ディップはんだ付のプロセス面より解消する方法が検討されており、例えば端子部品のはんだ付部位にポストフラックスを塗布した後、水洗し、更にアルコールに浸漬してからはんだ付する方法が知られている（特許文献２を参照）。しかし、工程が煩雑であるため生産性の低下を免れ得ず、また塗布したフラックスがアルコールによって希釈されるため濡れ性も低下する等の問題もあることから、はんだボールの課題はフラックスの組成面から解決するのが望ましい。

特開平５−３３７６８５号公報 特開２００２−８６２９２号公報

本発明は、濡れ性に優れ、はんだボールの発生を抑制し得るディップはんだ付用のポストフラックスを提供することを課題とする。

本発明者らは、所定の溶剤とロジン系ベース樹脂を組み合わせることにより前記課題を解決できるフラックスが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、芳香族アルコール（Ａ）にロジン類のポリオールとのエステル（ｂ１）および／または重合ロジン（ｂ２）からなるロジン系樹脂（Ｂ）ならびに活性剤（Ｃ）を溶解させてなるディップはんだ付け用フラックス、に関する。

本発明のディップはんだ付け用フラックス（以下、単にフラックスという）は濡れ性に優れるため、これを塗布した端子部品をディップはんだ付した際、はんだ付部位にはんだボールが発生し難くなる（以下、このことを耐はんだボール性という）。また、フラックスを塗布した後直ちにディップはんだ付を行えるため、生産性にも優れる。

本発明のフラックスは、芳香族アルコール（Ａ）（以下、（Ａ）成分という）にロジン類のポリオールとのエステル（ｂ１）（以下、（ｂ１）成分という）および／または重合ロジン（ｂ２）（以下、（ｂ２）成分という）からなるロジン系樹脂（Ｂ）（以下、（Ｂ）成分という）ならびに活性剤（Ｃ）（以下、（Ｃ）成分という）を溶解させてなるディップはんだ付け用フラックスを溶解させてなるものである。

（Ａ）成分としては、各種公知の芳香族アルコールであれば特に制限なく使用できる。具体的には、２−フェノキシエタノール、ベンジルアルコール、ジメチルベンジルカルビノール、β−フェニルエチルアルコール等が挙げられ、これらは１種を単独で、或いは２種以上を組み合わせて使用できる。これらの中でも（Ｂ）成分の溶解力に優れ、特に耐はんだボール性が良好になることから、ベンジルアルコールが好ましい。

（Ｂ）成分のうち（ｂ１）成分としては、ロジンとポリオールとをエステル化反応させて得られるものであれば各種公知のものを特に制限なく使用することができる。ロジンとしては、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン等の原料ロジン；原料ロジンから得られる、（メタ）アクリル酸、（無水）マレイン酸、フマル酸等の原料ロジン類とのディールス・アルダー反応物、水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジンなどの変性ロジン；原料ロジンや変性ロジンを減圧蒸留法、水蒸気蒸留法、抽出法、再結晶法等の各種公知の手段で精製したロジン（精製ロジン）、などが挙げられる。また、ポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール等の２価アルコール；グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の３価アルコール；ペンタエリスリトール、ジグリセリン等の４価アルコールなどが挙げられる。また、ロジン類のポリオールとのエステル反応物は更に水添反応や脱水素化反応に付してもよい。

（ｂ１）成分のなかでも、特に（Ａ）成分への溶解性及び耐はんだボール性の観点より、不均化ロジンのポリオールエステルが好ましい。この不均化ロジンのポリオールエステルとしては、市販品を用いうる他、例えば特開平５−１７１１１２号や特開平７−１１１９４号に記載されたものを使用することができる。特開平５−１７１１１２号に記載されているものは、具体的には不均化ロジンの精製物をポリオールとエステル化反応させ、ついで脱水素化反応させて得られるものである。（ｂ１）成分の物性は特に限定されないが、通常酸価（ＪＩＳ Ｋ ００７０）が１〜１５ｍｇＫＯＨ／ｇ程度、好ましくは２〜１０ｍｇＫＯＨ／ｇである。また、

（Ｂ）成分のうち（ｂ２）成分としては、前記変性ロジンのうち重合ロジンが該当し、各種公知のものを特に制限なく使用することができる。また、重合ロジンは、各種公知の方法により精製処理、水添処理等されたものであってよい（特開２００２−２０１４３３号等参照）。（ｂ２）成分の物性は特に限定されないが、通常酸価が１００〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇ程度、好ましくは１３０〜１６０ｍｇＫＯＨ／ｇ程度である。

また、（ｂ１）成分および（ｂ２）成分の他の物性に関し、いずれも軟化点（ＪＩＳ Ｋ ５９２０２）が通常１００〜１５０℃程度、好ましくは１１０〜１３０℃であり、色調が通常ガードナー２以下、好ましくはガードナー１以下〜ハーゼン５０程度である。

本発明のフラックスには、必要に応じて、活性剤（Ｃ）（以下、（Ｃ）成分という）、前記（Ｂ）成分以外のロジン系ベース樹脂（以下、（Ｄ）成分という）、各種添加剤（以下、（Ｅ）成分という）を含めることができる。

（Ｃ）成分としては、具体的には、例えば、非ハロゲン系脂肪族カルボン酸（ｃ１）（以下、（ｃ１）成分という）、臭素系脂肪族アルコール（ｃ２）（以下、（ｃ２）成分という）、非ハロゲン系芳香族カルボン酸（ｃ３）（以下、（ｃ３）成分という）、臭素系脂肪族カルボン酸（ｃ４）（以下、（ｃ４）成分という）、その他の活性剤（以下、（ｃ５）成分という）が挙げられ、これらの中でも、特に耐はんだボール性の観点より（ｃ１）成分および／または（ｃ２）成分が好ましい。

（ｃ１）成分としては、分子内にハロゲン原子を有さない脂肪族タイプのカルボン酸であれば各種公知のものを特に限定なく使用できる。具体的には、一般式（１）：ＨＯＯＣ−Ｒ^１−ＣＯＯＨ（式（１）中、Ｒ^１は炭素数２〜８程度、好ましくは３〜４のアルキレン基又はアルケニレン基を示す。）で表わされるジカルボン酸が好ましい。また、該アルキレン基及びアルケニレン基は分岐していてもよい。一般式（１）で表わされるジカルボン酸としてはコハク酸、グルタル酸、２−メチルグルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等が、一般式（１）以外のものとしてはステアリン酸、パルミチン酸等が挙げられる。また、（ｃ２）成分としては、分子内に臭素原子を有する脂肪族タイプのアルコールであれば各種公知のものを特に限定なく使用できる。具体的には、例えば１−ブロモ−２−ブタノール、１−ブロモ−２−プロパノール、３−ブロモ−１−プロパノール、１，４−ジブロモ−２−ブタノール、１，３−ジブロモ−２−プロパノール、２，３−ジブロモ−１−プロパノール等のブロモモノオール類や、１，４−ジブロモ−２，３−ブタンジオール、２，３−ブロモ−１，２−プロパンジオール、３−ジブロモ−１，４−ブテンジオール、２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール等のブロモジオール類が挙げられる。また、（ｃ３）成分としては安息香酸、ピコリン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等が挙げられる。また、（ｃ４）成分としては３−ブロモプロピオン酸、２−ブロモ吉草酸、５−ブロモ−ｎ−吉草酸、２−ブロモイソ吉草酸、２，３−ジブロモコハク酸、２−ブロモコハク酸、２，２−ジブロモアジピン酸等が挙げられる。また、（ｃ５）成分としてはジエチルアミン塩酸塩等が挙げられる。これらは１種以上を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用できる。

なお、本発明のフラックスには必要に応じて酸化防止剤、防黴剤、艶消し剤、粘度調整剤等の添加剤を含ませることができる。

フラックス中の（Ａ）成分〜（Ｃ）成分及び添加剤の含有量は特に限定されないが、特に耐はんだボール性の観点より、通常は以下の通りである。
（Ａ）成分：９０〜３０重量％程度、好ましくは８１．５〜３９．５重量％程度、いっそう好ましくは７０〜４５重量％
（Ｂ）成分：５〜７０重量％程度、好ましくは１８〜６０重量％程度、いっそう好ましくは２８〜５５重量％
（Ｃ）成分：０〜１０重量％程度、好ましくは０．５〜７重量％程度、いっそう好ましくは１〜５重量％
添加剤：０〜５重量％程度、好ましくは０〜３重量％程度、いっそう好ましくは０〜１重量％程度

本発明のフラックスは、（Ａ）成分に、前記（Ｂ）成分及び（Ｃ）ならびに必要に応じて添加剤を溶解させることにより得られる。また、フラックスの物性は特に限定されないが、特に耐はんだボール性の観点より、Ｂ型粘度計で測定した粘度が８ｍＰａ・s以上、具体的には８〜４００ｍＰａ・ｓ程度、好ましくは１０〜３５０ｍＰａ・ｓ程度、いっそう好ましくは１０〜１００ｍＰａ・ｓであるのがよい。なお、当該粘度はローターＮｏ．１９を使用し、２５℃、回転数１０ｐｐｍで測定した値である。

本発明のフラックスを端子部品のはんだ付部位に塗布する方法は特に制限されず、例えば端子部品をそのまま浸漬する方法や、はんだ付け部位に各種フラクサー（スプレー等）によって塗工する方法が挙げられる。当該フラックスはディップはんだ付だけでなく、その一種であるウェーブはんだ付やドラッグはんだ付等においても好適に作用する。

以下、本発明を実施例および比較例をあげて詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらによって何ら限定されない。また、各例中、部および％はいずれも重量基準である。

実施例１
市販の不均化ロジンエステル（商品名「ＫＥ−１００」、荒川化学工業（株）製、酸価約４ｍｇＫＯＨ／ｇ）を２０部、グルタル酸（東京化成工業（株）製）を１．５部、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール（ワイケム（株））を０．１３部、ベンジルアルコール７８．３７部に溶解させることによりフラックスを調製した。なお、フラックス中に不溶物は認められなかった（表１中、○と示す。以下、同様）。また、本フラックスの粘度は１１．５ｍＰａ・sであった。

実施例２
前記不均化ロジンエステルを３０部、グルタル酸を１．５部、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオールを０．１３部、ベンジルアルコール６８．３７部に溶解させることによりフラックスを調製した。なお、フラックス中に不溶物は認められなかった。また、本フラックスの粘度は２２．６ｍＰａ・sであった。

実施例３
前記不均化ロジンエステルを４０部、グルタル酸を１．５部、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオールを０．１３部、ベンジルアルコール５８．３７部に溶解させることによりフラックスを調製した。なお、フラックス中に不溶物は認められなかった。また、本フラックスの粘度は５２．０ｍＰａ・sであった。

実施例４
中国産の重合ロジン（商品名「中国重合ロジン１４０」、荒川化学工業（株）製、酸価約１４６ｍｇＫＯＨ／ｇ）を２０部、グルタル酸を１．５部、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオールを０．１３部、ベンジルアルコール７８．３７部に溶解させることによりフラックスを調製した。なお、フラックス中に不溶物は認められなかった。また、本フラックスの粘度は１４．１ｍＰａ・sであった。

実施例５
前記中国産重合ロジンを３０部、グルタル酸を１．５部、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオールを０．１３部、ベンジルアルコール６８．３７部に溶解させることによりフラックスを調製した。なお、フラックス中に不溶物は認められなかった。また、本フラックスの粘度は３０．２ｍＰａ・sであった。

実施例６
前記中国産重合ロジンを４０部、グルタル酸を１．５部、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオールを０．１３部、ベンジルアルコール５８．３７部に溶解させることによりフラックスを調製した。なお、フラックス中に不溶物は認められなかった。また、本フラックスの粘度は８７．８ｍＰａ・sであった。

比較例１
グルタル酸１．５部、およびトランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール０．１部をベンジルアルコール９８．４部に溶解させることによって、ロジン系ベース樹脂を含有しないフラックスを調製した。なお、フラックス中に不溶物は認められなかった。また、本フラックスの粘度は５.８ｍＰａ・sであった。

比較例２
市販の精製ロジン（商品名「白菊ロジン」、荒川化学工業（株）製、酸価１６８）を２０部、グルタル酸を１．５部、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオールを０．１３部、ベンジルアルコール７８．３７部に室温で溶解させることによりフラックスを調製した。なお、フラックス中に不溶物は認められなかった。また、本フラックスの粘度は１１．６ｍＰａ・sであった。

比較例３
前記白菊ロジンを３０部、グルタル酸を１．５部、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオールを０．１３部、ベンジルアルコール６８．３７部に室温で溶解に溶解させようとしたが、不溶物が認められたため（表１中、×で示す。以下、同様。）、得られたフラックスについては粘度測定をせず、また耐はんだボール性の評価にも供しなかった。

比較例４
市販の水添ロジン（商品名「ＣＲＷ−３００」、荒川化学工業（株）製、酸価１７６）を２０部、グルタル酸を１．５部、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオールを０．１３部、ベンジルアルコール７８．３７部に室温で溶解させようとしたが、不溶物が認められたため、得られたフラックスについては粘度測定をせず、また耐はんだボール性の評価にも供しなかった。

比較例５
市販のＳｉＯ_２微粒子（商品名「ＭＩＢＫ−ＳＴ」、日産化学工業（株）製）を２２．０部、ＣＲＷ−３００を４．０部、グルタル酸を１．５部、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオールを０．１部、ベンジルアルコール７２．４部に溶解させた後、ＭＩＢＫ−ＳＴに由来するメチルイソブチルケトンを減圧蒸留器により留去すすることによって、フラックスを調製した。なお、フラックス中に不溶物は認められなかった。また、本フラックスの粘度は１５．４ｍＰａ・sであった。

＜耐はんだボール性の評価＞
実施例１に係るフラックスをフラスコに入れ、端子部品のはんだ付部位（直径９０ｍｍ、長さ１．５ｃｍの電極）を浸漬した後引き上げた後、当該はんだ付部位を３８０℃のはんだ浴（金属種：Ｓｎ／Ｃｕ）に浸し、再び引き上げてから室温まで冷却させた。その後、はんだ付部位に発生したはんだボール（直径０．０１ｍｍ程度）の数を顕微鏡で計数した。また、他の実施例および比較例に係るフラックスについても同様にしてはんだボール数を計数した。なお、はんだボール数が１５個未満の場合は「良好」と、１５個以上３０個未満の場合は「やや良好」と、３０個以上の場合は「不良」と判定した。

Claims (5)

1. 芳香族アルコール（Ａ）にロジン類のポリオールとのエステル（ｂ１）および／または重合ロジン（ｂ２）からなるロジン系樹脂（Ｂ）ならびに活性剤（Ｃ）を溶解させてなるディップはんだ付け用フラックス。
2. （Ａ）成分がベンジルアルコールである、請求項１のディップはんだ付け用フラックス。
3. （ｂ１）成分が不均化ロジンのポリオールエステルである、請求項１または２のディップはんだ付け用フラックス。
4. （Ｃ）成分が非ハロゲン系脂肪族カルボン酸（ｃ１）および／または臭素系脂肪族アルコール（ｃ２）である、請求項１〜３のいずれかのディップはんだ付用フラックス。
5. Ｂ型粘度計で測定した粘度が８ｍＰａ・s以上である、請求項１〜４のいずれかのディップはんだ付用フラックス。