JP2015033714A - やに入りはんだ用フラックス及びやに入りはんだ - Google Patents

Abstract

【課題】保存安定性、生産性に優れた、熱硬化性樹脂を含むやに入りはんだ用フラックス、並びにこれを内蔵してなるやに入りはんだを提供する。
【解決手段】熱硬化性樹脂を含んでなる固体状の第１のフラックス１１と、酸化還元作用を有する硬化剤を含んでなる固体状の第２のフラックス１２とを含み、前記第１のフラックス１１と、前記第２のフラックス１２とが、非接触状態で存在する、やに入りはんだ用フラックス、並びに、当該やに入りはんだ用フラックスと、融点が１３０℃〜２５０℃の鉛フリーはんだ合金とを含んでなるやに入りはんだであって、前記鉛フリーはんだ合金２に前記第１のフラックス１１が内蔵されてなる第１のやに入りはんだ２１と、前記鉛フリーはんだ合金２に前記第２のフラックス１２が内蔵されてなる第２のやに入りはんだ２２とから構成される、やに入りはんだ１００ａ。
【選択図】図４

Description

本発明は、やに入りはんだ用フラックス及びこれを含んでなるやに入りはんだに関する。特には、電子部品をリペア、もしくは手付けする際に用いられるやに入りはんだにおいて、フラックス残渣の洗浄が不要で、且つ部品の接合強度補強が実現できる、やに入りはんだ用フラックス及びこれを含んでなるやに入りはんだに関する。

はんだ付け用フラックスの多くは、ロジンやロジン変性樹脂に、有機酸、ハロゲン化塩、ハロゲン化合物からなる活性剤を添加したものである。しかし、これらの成分は、はんだ付け作業終了後残渣としてプリント回路板上に残り、この残渣が基材の腐食、マイグレーション等の原因になることが多かった。また、残渣の残ったプリント回路板を、シリコーンゲル、エポキシ樹脂などの樹脂で封止する場合、はんだ付け作業後のフラックス残渣が原因で封止樹脂の硬化阻害を起こし、基板との密着性、絶縁性にも影響を及ぼすことがあった。そこで、残渣を除去するため、はんだ付け作業後は代替フロンや有機溶剤での洗浄を行っている。しかし、フロンや揮発性有機化合物（ＶＯＣ）などの環境問題により、洗浄剤が規制されているのが現状である。

フラックスの残渣の洗浄無しでも、腐食、マイグレーションを起こさず、封止樹脂の硬化阻害を起こさないフラックスの一つとして、エポキシ樹脂を用いたエポキシ系フラックスが知られている。従来技術によるエポキシ系フラックスとして、主成分としてのエポキシ樹脂と、硬化剤または活性剤である有機酸もしくはアミンと、アルコール系溶剤とから構成されるクリームはんだが知られている（特許文献１を参照）。エポキシ系フラックスを使用したクリームはんだを用いてプリント基板に部品実装した場合、リフローはんだ付け時に、カルボン酸による導体表面の酸化膜除去と同時にエポキシ樹脂とカルボン酸が硬化反応を起こし、はんだが溶融しはんだ付け終了時に硬化反応が終了するように設計されている。はんだ付け後、エポキシ樹脂硬化物がフラックス残渣として残る。このエポキシ樹脂は、一般的に使用されるロジン系フラックス残渣と比べ、部品はんだ付け後、無洗浄で樹脂封止してもプリント回路板と封止樹脂の接着性を妨げることなく、絶縁性も優れている。

また、エポキシ系フラックス入りのはんだワイヤ、すなわち、やに入りはんだであって、反応性エポキシ樹脂と、活性剤、エポキシ硬化剤、及びチキソトロープ剤からなるフラックスを内側のコアとし、はんだ合金を外側のシェルとしたやに入りはんだが知られている（特許文献２を参照）。

特開2000-216300号公報 特表2002-514973号公報

熱硬化性樹脂系フラックスを用いてやに入りはんだを製造しようとする際、通常の製造方法によれば、製造上のやに入れ工程、伸線等の工程に伴い発熱が生ずる。熱硬化性樹脂を含有するフラックスには、熱硬化性樹脂主剤と硬化剤として用いる有機酸とが混合されているため、製造工程を経る間に、熱により樹脂が硬化してしまうことがあった。また、やに入りはんだは、実使用現場では、通常、室温に放置され保管される。その際にも、熱硬化性樹脂主剤と硬化剤とが経時的にゆっくりと反応する場合があり、保管期間が短くなってしまう問題がある。

本発明者らは、このような課題に対して、熱硬化性樹脂主剤と硬化剤とを、別々に構成したやに入りはんだを作製することを考えた。すなわち、熱硬化性樹脂主剤と硬化剤とが使用時までに接触することがないように、別々に、やに入りはんだとして構成し、これらのやに入りはんだをまとめて縒り線にしたり、束ねたりすることで、熱硬化性樹脂を硬化させることなく製造可能で、保管期間も長くすることが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、一実施形態によれば、やに入りはんだ用フラックスであって、熱硬化性樹脂主剤を含んでなる固体状の第１のフラックスと、酸化還元作用を有する硬化剤を含んでなる固体状の第２のフラックスとを含み、前記第１のフラックスと、前記第２のフラックスとが、非接触状態で存在する。

前記やに入りはんだ用フラックスにおいて、前記第１のフラックスと、前記第２のフラックスとが、各々１以上含まれることが好ましい。

前記やに入りはんだ用フラックスにおいて、前記第１のフラックスと、前記第２のフラックスとが、別個に、鉛フリーはんだ合金に少なくとも部分的に被覆されていることが好ましい。

前記やに入りはんだ用フラックスにおいて、前記部分的に被覆された第１のフラックスと、前記第２のフラックスとが、束ねられ、もしくは縒られていることが好ましい。

前記やに入りはんだ用フラックスにおいて、前記熱硬化性樹脂の融点が、５０〜１５０℃であることが好ましい。

前記やに入りはんだ用フラックスにおいて、前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、およびこれらの混合物からなる群から選択されることが好ましい。

前記やに入りはんだ用フラックスにおいて、前記酸化還元作用を有する硬化剤が、アミン、ハロゲン化アミン塩、ハロゲン化有機酸塩、ハロゲン化合物、有機酸、酸無水物、フェノール樹脂および、これらの混合物からなる群より選択されることが好ましい。

前記やに入りはんだ用フラックスにおいて、前記熱硬化性樹脂主剤と前記硬化剤との当量比が、1：０．８〜１．３であることが好ましい。

本発明は、別の実施形態によれば、やに入りはんだであって、前述のいずれかに記載のやに入りはんだ用フラックスと、鉛フリーはんだ合金とを含んでなり、前記鉛フリーはんだ合金に前記第１のフラックスが内蔵されてなる第１のやに入りはんだと、前記鉛フリーはんだ合金に前記第２のフラックスが内蔵されてなる第２のやに入りはんだとから構成される。

前記やに入りはんだにおいて、前記第１のやに入りはんだと、前記第２のやに入りはんだとが、別個の線状はんだであることが好ましい。

前記やに入りはんだにおいて、前記第１のやに入りはんだと、前記第２のやに入りはんだとが束ねられ、縒られ、もしくは編まれていることが好ましい。

前記やに入りはんだにおいて、１以上の前記第１のやに入りはんだと、１以上の前記第２のやに入りはんだとが、前記鉛フリーはんだ合金部分で固着してなり、一本の多芯やに入りはんだを構成することが好ましい。

前記いずれかのやに入りはんだにおいて、前記鉛フリーはんだ合金が、融点１３０〜２５０℃のＳｎ含有鉛フリーはんだであることが好ましい。

本発明のやに入りはんだ用フラックスは、やに入りはんだの製造工程における発熱や、保管時における温度条件によって劣化することがなく、取り扱いが容易であり、かつ、はんだと一緒に使用したときには、フラックスの残渣の洗浄が不要で、電子部品の接合強度の補強が可能であるという効果を奏する。また、熱硬化性樹脂の高い絶縁性により、導体間の電気的信頼性が確保でき、かつはんだ付け後無洗浄で樹脂封止した場合でも密着性に優れた皮膜を形成できる。熱硬化性樹脂を含んでなる固体状の第１のフラックスと、酸化還元作用を有する硬化剤を含んでなる固体状の第２のフラックスとを、非接触状態で存在する別個の固体として構成することで、使用時に、熱硬化性樹脂と硬化剤との割合を変化させたりすることも容易にできる。

図１は、本発明の一実施形態に係るやに入りはんだ用フラックスを示す概念図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るやに入りはんだ用フラックスを構成する、第１のフラックスを示す図であり、図２（ａ）は線状やに入りはんだの平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａによる断面図である。 図３は、本発明の第一実施形態に係るやに入りはんだ用フラックスを構成する、第１のフラックスを示す図であり、図３（ａ）は線状やに入りはんだの平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂによる断面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るやに入りはんだ用フラックスを含んでなる、束ねた線状やに入りはんだを示す図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るやに入りはんだ用フラックスを含んでなる、別の束ねた線状やに入りはんだを示す図である。 図６は、本発明の一実施形態に係るやに入りはんだ用フラックスを含んでなるまた別の線状やに入りはんだを示す図であり、図６（ａ）は線状やに入りはんだの斜視図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃによる断面図である。 図７は、本発明の第一実施形態に係るやに入りはんだ用フラックスを含んでなる、縒った線状やに入りはんだを示す図である。 図８は、本発明の一実施形態に係るやに入りはんだ用フラックスを含んでなる、編んだ線状やに入りはんだを示す図である。 図９は、本発明の一実施形態に係るやに入りはんだ用フラックスを含んでなる、球状やに入りはんだを示す図である。

次に、本発明を実施の形態を挙げて詳細に説明する。以下の説明は本発明の例示にすぎず、本発明を限定するものではない。

本発明は、第一実施形態によれば、やに入りはんだ用フラックスである。図１は、本実施形態に係るやに入りはんだ用フラックス１を説明する概念図である。本実施形態に係るやに入りはんだ用フラックスは、第１のフラックス１１と、第２のフラックス１２とから構成される。図示されるように、第１のフラックス１１と、第２のフラックス１２とは、非接触状態で存在する別個の固体状フラックスである。

第１のフラックス１１は、熱硬化性樹脂主剤を含んでなる固体状フラックスである。本明細書において、固体状とは、常温、常圧の条件下で固体であることをいい、特には、融点が、５０℃以上であることをいう。第１のフラックス１１は、熱硬化性樹脂の主剤を主として含み、それ以外に微量の添加剤を含んでも良い。好ましくは、第１のフラックス１１は、熱硬化性樹脂の主剤のみからなる。鉛フリーはんだ合金とともに使用した後に、プリント回路板などの基板に何らかの影響を与える物質を最小限とするためである。第１のフラックス１１には、熱硬化性樹脂の主剤に対して硬化剤として機能し得る物質、及び熱硬化性樹脂の主剤と反応する物質は、実質的には含まれない。なお、かかる第１のフラックスは、従来の樹脂主剤と硬化剤が一緒に含まれるフラックスの成分のうち、樹脂主剤成分を主として含むものであり、フラックス主剤成分とも指称することができる。

熱硬化性樹脂の主剤としては、エポキシ樹脂等が挙げられるが、これらには限定されない。特には、常温、常圧の条件下で固体であり、融点が、５０〜１５０℃、好ましくは、７０〜１４５℃であって、後述する酸化還元作用を有する硬化剤により硬化するエポキシ樹脂の主剤が好ましい。このようなエポキシ樹脂の主剤としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、およびこれらの混合物が挙げられるが、これらには限定されない。また、エポキシ当量が、１５０〜４０００ｇ／ｅｑのエポキシ樹脂であることが好ましい。

本実施形態による第１のフラックス１１には、任意選択的に、添加剤を含んでもよい。添加剤としては、チクソ剤、キレート化剤、脱泡剤、界面活性剤、および酸化防止剤が挙げられる。フラックスの総質量に対して、５質量％以下のチクソ剤、５質量％以下のキレート剤、１質量％以下の脱泡剤、２質量％以下の界面活性剤、３質量％以下の酸化防止剤を含有してもよい。ここで、フラックスの総質量とは、第１のフラックス１１と第２のフラックス１２とを合計した質量をいうものとする。

例えば、添加剤の一例であるチクソ剤は、熱硬化性樹脂主剤に粘性を付与して、本実施形態において第１のフラックスとして好適な融点を与えることができる点で有利であるが、必須の構成成分として含まれる必要はない。チクソ剤としては、フラックスに用いられる通常のものを用いることができ、例えば、ひまし油、硬化ひまし油等が挙げられるが、これらには限定されない。

第１のフラックス１１は、典型的には、線状であるが、そのほかに、棒状、板状、球状などであってもよく、特定の形状に限定されるものではない。第１のフラックス１１は、直径が例えば、０．０１〜２．０（ｍｍ）、好ましくは、０．３〜０．８（ｍｍ）、最も好ましくは、０．０５〜０．３（ｍｍ）の線状であってよい。あるいは、第１のフラックスは、プリフォームとして作製され、流通してもよく、この場合、鉛フリーはんだ合金とともに所望の形状に加工することができる。

次に、第１のフラックス１１を、その製造方法の点から説明する。第１のフラックス１１の製造方法は、常温、常圧下で固体状の熱硬化性樹脂の主剤を選択する工程と、熱硬化性樹脂の主剤を特定の形状に成形する工程とを備える。常温、常圧下で固体状の熱硬化性樹脂の主剤を選択する工程においては、上記のように、融点が、５０〜１５０℃、好ましくは、７０〜１４５℃であって、後述する酸化還元作用を有する硬化剤により硬化する熱硬化性樹脂を選択することができる。次に、熱硬化性樹脂の主剤を特定の形状に成形する工程においては、通常の方法で成形を行う。例えば、単独で、あるいは後述する鉛フリーはんだ合金と一緒に延伸することにより、特定の径を有する線状のフラックスに成形することができる。あるいは、プリフォームとする場合には、通常の方法に従って、目的及び用途に合わせてプリフォームを製造する。

第１のフラックス１１は、使用するまで、後述する第２のフラックス１２とは接触しない状態に保持される。具体的には、第１のフラックス１１は、常温、常圧の条件下で、液ダレなどを生じることなく特定の形状を保ち、その表面に鉛フリーはんだ合金を被覆した状態で保持される。

次に、第２のフラックス１２について説明する。第２のフラックス１２は、酸化還元作用を有する硬化剤を含んでなる固体状のフラックスである。第２のフラックス１２は、酸化還元作用を有する硬化剤を主として含み、これ以外に、上述の添加剤等を含んでも良い。第２のフラックス１２には、熱硬化性樹脂の主剤として機能し得る物質、及び硬化剤と反応する成分は実質的に含まれない。なお、かかる第２のフラックスは、従来の樹脂主剤と硬化剤が一緒に含まれるフラックスの成分のうち、硬化剤を主として含むものであるため、フラックス硬化剤成分とも指称することができる。

第２のフラックス１２の主成分となる硬化剤は、常温、常圧下で固体であって、鉛フリーはんだ合金及びはんだ付けの対象物に由来する金属酸化物に対して酸化還元作用を有するものであることが好ましい。すなわち、第１のフラックス１１の主成分である熱硬化性樹脂の主剤を硬化させる作用と、フラックスにおいて酸化物を除去する活性剤として機能する作用との両方の性質を有するものが好ましい。硬化剤となる化合物としては、アミン、ハロゲン化アミン塩、ハロゲン化有機酸塩、ハロゲン化合物、有機酸、酸無水物、フェノール樹脂および、これらの混合物が挙げられるが、これらには限定されない。特には、融点が、１３０℃以上の硬化剤が好ましい。

例えば、エポキシ樹脂主剤に対する硬化剤としては、有機酸、特には有機カルボン酸が挙げられる。有機カルボン酸は、上記エポキシ樹脂との硬化反応、あるいは封止樹脂との反応で消費されるため、フラックス無洗浄で使用可能となる。有機カルボン酸は、２官能以上の有機カルボン酸を用いることが好ましく、例えば、飽和脂肪族系ジカルボン酸、不飽和脂肪族系ジカルボン酸、環状脂肪族系ジカルボン酸、芳香族系ジカルボン酸、アミノ基含有カルボン酸、水酸基含有カルボン酸、複素環系ジカルボン酸、またはこれらの混合物などが使用できる。

さらに具体的には、飽和脂肪族系ジカルボン酸であるコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、不飽和脂肪族系ジカルボン酸であるイタコン酸、メサコン酸、環状脂肪族系カルボン酸であるシクロブタンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、側鎖のある飽和脂肪族系ジカルボン酸であるジメチルグルタル酸、メチルアジピン酸、アミノ基含有カルボン酸であるグルタミン酸、エチレンジアミン四酢酸、水酸基含有カルボン酸であるクエン酸、リンゴ酸、酒石酸、複素環系ジカルボン酸であるピラジンジカルボン酸を用いることができ、その他、フェニレン二酢酸、カテコール二酢酸、ハイドロキノン二酢酸、チオプロピオン酸、チオジブチル酸、ジチオグリコール酸、またはこれらの混合物などが使用できる。はんだ濡れ性、保存安定性、フラックス硬化物の絶縁性の向上等のフラックスの諸特性を良くする観点から、有機カルボン酸は、シクロヘキセンジカルボン酸、ジメチルグルタル酸、グルタミン酸、フタル酸、イタコン酸、およびこれらの混合物からなる群から選択することが好ましい。

また、硬化剤は、熱硬化性樹脂の主剤との関係で選択することが好ましく、当業者であれば、目的及び用途に応じた好適な組み合わせを選択することができる。

第１のフラックス１１について説明した、任意成分である添加剤は、第２のフラックス１２に含有されていてもよい。この場合、第１のフラックス１１と第２のフラックス１２とに含まれる添加剤の総質量が、フラックスの総質量に対して、前述の含有量の範囲内にあることが好ましい。

図示するように、第２のフラックス１２は、第１のフラックス１１と同様の形状とすることができる。例えば、第１のフラックス１１が線状である場合には、第２のフラックス１１も線状とすることができる。この場合の、線の径や長さについては、使用方法に応じて当業者が決定することができ、同一径、同一長さであってもよいし、特定の比率としてもよい。また、図示はしないが、第１のフラックスが球状である場合には、第２のフラックスも球状とすることができる。あるいは、第１のフラックスがプリフォームの場合には、第２のフラックスもプリフォームとして製造することができる。

第２のフラックス１２の製造においては、通常、固体として存在している硬化剤を溶解し、通常の方法に従って特定の形状に成形することができる。

第２のフラックス１２は、はんだ付けに使用されるまで、第１のフラックス１１とは接触しない状態に保持される。具体的には、第２のフラックス１２は、常温、常圧の条件下で、特定の形状を保ち、その表面に鉛フリーはんだ合金を被覆した状態で保持される。

本実施形態による、第１のフラックス１１と、第２のフラックス１２とを含んでなる、やに入りはんだ用フラックスについて、その使用方法の観点から説明する。本実施形態によるやに入りはんだ用フラックスは、第１のフラックス１１と、第２のフラックス１２とが、それぞれ、鉛フリーはんだ合金に内蔵され、鉛フリーはんだ合金と一体となってやに入りはんだを構成する。そして、フラックスと鉛フリーはんだ合金とが一緒に使用される。したがって、やに入りはんだ用フラックスの使用方法は、やに入りはんだの実施形態とともに以下に詳細に説明する。

本発明におけるやに入りはんだの第１実施形態として、本発明に係るやに入りはんだ用フラックスを内蔵し、一体となった線状のやに入りはんだについて説明する。図２〜４は、線状のやに入りはんだを説明する図である。本実施形態による線状のやに入りはんだ１００ａは、第１のフラックス１１を内蔵してなる第１のやに入りはんだと、第２のフラックス１１を内蔵してなる第２のやに入りはんだとから構成される。

図２は、第１のフラックス１１を内蔵してなる第１のやに入りはんだを図示する概念図である。図２（ａ）は、第１のやに入りはんだ２１の平面図あるいは正面図である。第１のやに入りはんだ２１は、線状の鉛フリーはんだ合金２の芯部に、第１のフラックス１１が充填されてなる。言い換えれば、線状の第１のフラックス１１の長さ方向の側面は、鉛フリーはんだ合金２に被覆されており、両方の端部は、鉛フリーはんだ合金２に被覆されていてもよく、被覆されていなくてもよい。

第１のやに入りはんだ２１のＡ−Ａ断面図を、図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）において、線状の第１のやに入りはんだ２１の芯部に第１のフラックス１１が存在し、その周囲を鉛フリーはんだ合金２が被覆している。

第１のフラックス１１を被覆する鉛フリーはんだ合金２は、好ましくは融点が約１５０〜２４０℃の鉛フリーはんだであり、より好ましくは融点が２１０〜２３０℃の鉛フリーはんだである。より好ましい実施態様として、融点が約１９０〜２４０℃の鉛フリーのＳｎ含有はんだを用いる。該Ｓｎ含有鉛フリーはんだには、Ｓｎはんだ、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ（融点：約１９０〜２４０℃）などが含まれる。より好ましくはＳｎ−Ａｇ系はんだである。該Ｓｎ−Ａｇ系はんだには、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｓ、およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｇｅなどが含まれる。より好ましくは、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．１Ｎｉ−０．０５Ｇｅはんだ、またはＳｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｃｕはんだである。

第１のやに入りはんだ２１において、鉛フリーはんだ合金２は、第１のやに入りはんだ２１の総質量に対して、例えば、９０質量％以上含まれていてよく、約９０〜９９．９質量％含まれていてよく、約９５〜９９質量％含まれていることがさらに好ましい。残量の、１０質量％以下、例えば、約０．１〜１０質量％、好ましくは約１〜５質量％を、第１のフラックス１１とすることができる。

このような第１のやに入りはんだ２１の製造方法としては、通常の方法で、鉛フリーはんだ合金とフラックスとを一緒にして、はんだ径の太いやに入りはんだを作製した後、複数回の伸線工程を経て所定の太さに形成することができる。やに入りはんだの製造方法及び製造装置は当業者には良く知られており、当業者であれば、通常の方法に従って製造することが可能である。

なお、図２においては、単芯の第１のやに入りはんだ２１を図示して説明したが、第１のやに入りはんだ２１は多芯であってもよく、目的や用途に応じて、当業者が任意に決定することができる。

次に、第２のやに入りはんだ２２を、図３に示す。図３（ａ）は、第２のやに入りはんだ２２の平面図あるいは正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。第２のやに入りはんだ２２においても、線状のやに入りはんだの芯部に第２のフラックス１２があり、その周囲を鉛フリーはんだ合金２が被覆している。なお、第２のやに入りはんだ２２についても、単芯には限定されず、多芯であってもよい。

鉛フリーはんだ合金２としては、上記第１のやに入りはんだ２１で説明したのと同様の鉛フリーはんだ合金を用いることができる。一般的には、第１のやに入りはんだ２１と、同一の鉛フリーはんだ合金を用いることができる。しかし、鉛フリーはんだ合金の組成は、限定されることなく、用途に応じて、第１のやに入りはんだ２１で用いたのとは、異なる鉛フリーはんだ合金を用いてもよい。

第２のやに入りはんだ２２において、鉛フリーはんだ合金２は、第２のやに入りはんだ２２の総質量に対して、例えば、約９０％以上含まれていてよく、約９０〜９９．９質量％含まれていてよく、約９５〜９９質量％含まれていることがさらに好ましい。残量の、例えば、約０．１〜１０質量％を、好ましくは約０．１〜５質量％を、第２のフラックス１２とすることができる。

第１のやに入りはんだ２１と、第２のやに入りはんだ２２とは、別個に製造され、別々に流通して、別々に保管されてもよく、あるいは一緒に流通して、一緒に保管されてもよい。そして、第１のやに入りはんだ２１と、第２のやに入りはんだ２２とは、はんだ付けにおいて、一緒に用いられる。図４に、本実施形態に係るやに入りはんだ用フラックスを内蔵した、やに入りはんだの第一実施形態を示す。図４に示すやに入りはんだ１００ａは、線状の第１のやに入りはんだ２１と、線状の第２のやに入りはんだ２２とを一本ずつ組み合わせて、束ねてなる。

図４に示すやに入りはんだ１００ａにおいて、線状の第１のやに入りはんだ２１と、線状の第２のやに入りはんだ２２とは、独立して別個の線状固体であってよく、両者が束ねられているものであって、固着している必要はない。しかし、任意選択的に、第１のやに入りはんだ２１と、第２のやに入りはんだ２２とは、鉛フリーはんだ合金２の部分で、部分的に固着していてもよい。

このとき、第１のやに入りはんだ２１が含有する第１のフラックスと、第２のやに入りはんだ２２が含有する第２のフラックスとの質量比が、第１のフラックスを構成するエポキシ樹脂の反応等量と、第２のフラックスを構成する硬化剤の反応等量との関係で決定されることが好ましい。具体的には、第１のフラックスを構成するエポキシ樹脂主剤と、第２のフラックスを構成する硬化剤との当量比が、１：０．８〜１：１．３となるようにすることが好ましく、１：０．９〜１：１．２となるようにすることがさらに好ましい。例えば、図示する線状やに入りはんだ１００ａにおいて、双方の長さは同一で、第１のやに入りはんだ２１に含まれるエポキシ樹脂主剤と、第２のやに入りはんだ２２に含まれる硬化剤の当量比が上記の範囲となるようにすることで、上記当量比を達成することができる。あるいは、第１のやに入りはんだ２１の長さと、第２のやに入りはんだ２２の長さを、上記当量比を達成することができるように調節することもできる。一般的に、線状のやに入りはんだは、一巻単位で流通することが多いことから、第１のやに入りはんだ２１と第２のやに入りはんだ２２とを、同一長さで使用すれば、第１のフラックスを構成するエポキシ樹脂主剤と、第２のフラックスを構成する硬化剤との好適な当量比が達成されるように構成することが好ましい。

図４に示すやに入りはんだ１００ａの使用方法は、これらを一緒にして、通常のやに入りはんだと同様の方法により使用すればよい。

次に、第２実施形態によるやに入りはんだの概念図を、図５に示す。図５に示すやに入りはんだ１００ｂは、略同一の長さの二本の線状の第１のやに入りはんだ２１と、一本の線状の第２のやに入りはんだ２２とを組み合わせてなるものである。図５に示すやに入りはんだ１００ｂにおいても、二本の第１のやに入りはんだ２１と、第２のやに入りはんだ２２とは、独立して別個の線状固体であってよく、両者が固着している必要はないが、任意選択的に、部分的に固着していても良い。

本実施形態においては、第１のやに入りはんだ２１と、第２のやに入りはんだ２２が、別々の固体であることを利用して、使用時において、使用者が決定した任意の本数比で使用することができるという利点がある。図示したやに入りはんだ１００ｂにおいては、二本の第１のやに入りはんだ２１に対し、一本の第２のやに入りはんだ２２を組み合わせているが、この本数比には限定されない。一本または複数の第１のやに入りはんだと、一本または複数の第２のやに入りはんだとから構成される、やに入りはんだであればよい。第１のやに入りはんだ２１の本数と第２のやに入りはんだ２２との本数比は、例えば、３：１、３：２、４：１、４：３などであってもよい。

第３実施形態によるやに入りはんだの概念図を図６に示す。図６に示すやに入りはんだ１００ｃは、第１のフラックス１１と第２のフラックス１２が、一本のやに入りはんだに、別々に包含されており、単線の多芯やに入りはんだを構成している。この実施形態においては、第１のやに入りはんだ２１と、第２のやに入りはんだ２２とが明確に区別はされていない。しかし、この形態は、１以上の第１のやに入りはんだと、１以上の第２のやに入りはんだとが、それぞれの鉛フリーはんだ合金部分で固着してなり、一本の多芯やに入りはんだを構成するものであるともいえる。そして、図６に示すはんだ１００ｃにおいては、第１のフラックス１１と第２のフラックス１２とは、使用されるまで接触しない位置関係で、鉛フリーはんだ合金に内蔵されている。

第３実施形態において、第１及び第２のフラックスの組成や、熱硬化性樹脂主剤と硬化剤との組成比、それぞれの製造方法については、フラックスに関する実施形態において述べたとおりである。このようなやに入りはんだ１００ｃは、通常の多芯やに入りはんだの製造方法に従って製造することができる。図６に示す多芯やに入りはんだ１００ｃは、第１のフラックス１１と第２のフラックス１２とを、それぞれ二本ずつ内蔵したものであるが、芯の本数もしくは本数比は特定のものに限定されない。単線の多芯やに入りはんだにおいて、所定の熱硬化性樹脂主剤と硬化剤との組成比を達成するように、当業者が適宜決定することができる。

第３実施形態によるやに入りはんだ１００ｃは、第１のフラックス１１と第２のフラックス１２とを接触させることなく、別個に保持できるいっぽうで、単線で用いることができるため、取り扱い易いという利点がある。

第４実施形態によるやに入りはんだの概念図を図７に示す。図７に示すやに入りはんだ１００ｄは、別々の線状はんだとして存在する、第１のやに入りはんだ２１と、第２のやに入りはんだ２２とを縒ったものである。

第４実施形態において、第１及び第２のフラックスの組成や、熱硬化性樹脂主剤と硬化剤との組成比、それぞれの製造方法については、フラックスに関する実施形態において述べたとおりである。また、第４実施形態によるやに入りはんだ１００ｄを構成する、第１及び第２のやに入りはんだについては、第１実施形態によるはんだ１００ａにおいて述べたとおりである。

図７においては、一例として、第１のやに入りはんだ２１と、第２のやに入りはんだ２２とを各一本ずつ縒ってできたやに入りはんだ１００ｄを示しているが、この本数比には限定されない。一本または複数の第１のやに入りはんだと、一本または複数の第２のやに入りはんだとを縒って得られる、やに入りはんだであればよい。縒るときの本数ならびに本数比は任意であり、目的に応じた本数及び本数比の第１のやに入りはんだ２１と、第２のやに入りはんだ２２とを縒ることができる。

本実施形態においては、第１のやに入りはんだ２１と、第２のやに入りはんだ２２とを縒ることで、次のようなという利点がある。すなわち、熱硬化性樹脂の主剤を主として含む第１のフラックス１１を内蔵してなる第１のやに入りはんだ２１と、酸化還元作用を有する硬化剤を主として含む第２のフラックス１２を内蔵してなる第２のやに入りはんだ２２とを縒ってやに入りはんだ１００ｄを構成しているので、やに入りはんだ１００ｄを加熱し、はんだが溶融する際に、同時に主剤と硬化剤とが溶融し混合するようにすることができる。
また、縒った形態とすることで、はんだ付け工程において第１のやに入りはんだ２１と第２のやに入りはんだ２２とを別々に供給する手間が省けるという利点もある。
さらに、縒り合わされる第１のやに入りはんだ２１と第２のやに入りはんだ２２との本数比などを調整することにより、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の主剤と、熱硬化性樹脂の主剤を硬化させる作用とはんだ付けに必要な酸化還元作用とを有する硬化剤との比率を目的の比率にして供給することも可能となる。
さらに、通常の多芯線や圧延線などのやに入りはんだでは、製造の際に発熱などによるやに入りはんだのやにの部分が熱変性してしまうことなどが問題であったが、熱硬化性樹脂の主剤と硬化剤とが使用時まで接触することがないようにしているので、製造の際における上記の問題を回避することができる。
さらにまた、通常の単芯または多芯のやに入りはんだでは、急激な加熱によるフラックスの蒸発の際に逃げ場がなく，それに伴い発生するフラックスやはんだの飛散などが問題となる場合があるが、縒った形態では、第１のやに入りはんだ２１と第２のやに入りはんだ２２との接触部に隙間が生まれるため、上記の問題を抑止できるという利点もある。

第５実施形態によるやに入りはんだの概念図を図８に示す。図８に示すやに入りはんだ１００ｅは、複数の第１のやに入りはんだ２１と、複数の第２のやに入りはんだ２２とを、複数本ずつ、編んでなる。

第５実施形態において、第１及び第２のフラックスの組成や、熱硬化性樹脂主剤と硬化剤との組成比、それぞれの製造方法については、フラックスに関する実施形態において述べたとおりである。また、第５実施形態によるやに入りはんだ１００ｅを構成する、第１及び第２のやに入りはんだについては、第１実施形態によるはんだ１００ａにおいて述べたとおりである。

本実施形態は編まれたやに入りはんだを意図し、説明するものであって、図示した態様は一実施形態を例示するに過ぎず、当業者であれば、種々の線状はんだの編み方を理解し、実施することができる。本実施形態においては、第１のやに入りはんだ２１と、第２のやに入りはんだ２２とを編むことで、上記第４実施形態において述べた縒った形態と概ね同様の利点が得られる。

第６実施形態によるやに入りはんだの概念図を図９に示す。図９に示すやに入りはんだ１００ｆは、球状はんだである。図９（ａ）に示すように、球状の第１のやに入りはんだ２１、及び球状の第２のやに入りはんだ２２においては、その表面は、実質的に、あるいは完全に鉛フリーはんだ合金２で覆われ、外観からはフラックスが見えないようになっている。図９（ａ）の断面図を、図９（ｂ）に示す。球状の第１のやに入りはんだ２１においては、第１のフラックス１１が、球状体の中心に存在し、鉛フリーはんだ合金２がその表面を実質的に、あるいは完全に被覆している。球状の第２のやに入りはんだ２２においても、第２のフラックス１２が、球状体の中心に存在し、鉛フリーはんだ合金２がその表面を実質的に、あるいは完全に被覆している。

第６実施形態において、第１及び第２のフラックスの組成や、熱硬化性樹脂主剤と硬化剤との組成比、それぞれの製造方法については、フラックスに関する実施形態において述べたとおりである。

ここでは、球状の第１のやに入りはんだ２１と、球状の第２のやに入りはんだ２２の大きさ及び内包されているフラックスの体積が同一の場合を例示したが、二つの球状体の大きさが異なってもよい。あるいは球状体の大きさは同一で、内部に含有される第１のフラックス１１と、第２のフラックス１２との体積及び質量が異なっていてもよい。また、球状の第１のやに入りはんだ２１と、球状の第２のやに入りはんだ２２の球状体の大きさ及び内包されているフラックスの体積が同一の場合に、先の実施形態によるやに入りはんだ１００ｂにおいて説明した場合と同様に、使用時に、異なる数量の第１のやに入りはんだ２１と、第２のやに入りはんだ２２とを組み合わせて用いても良い。さらには、各やに入りはんだが球状体には限定されず、粒状体や、棒状であってもよい。

本発明の第１〜第６の実施形態によるやに入りはんだによれば、第１のフラックスと第２のフラックスとが、それぞれ鉛フリーはんだ合金に覆われており、使用時までは接触することがない構造的特徴を備える。これにより、やに入りはんだの保管性を向上させつつ、従来のロジン系やに入りはんだと異なり、熱硬化性樹脂系やに入りはんだの利点を生かすことができる。

以下に、本発明を、実施例を参照してより詳細に説明する。以下の実施例は、本発明の一例を示すものにすぎず、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例のやに入りはんだ］
第１のフラックスとして、エポキシ樹脂からなるフラックスを、第２のフラックスとして、有機酸からなるフラックスを調製した。これらをそれぞれ用い、一般的なロジン系やに入りはんだの作製方法を用いて、第１のやに入りはんだ、第２のやに入りはんだを作製した。エポキシ樹脂主剤として、実施例１では、ＡＥＲ２６０（旭化成イーマテリアルズ製 ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１９２ｇ／ｅｑ、常温、常圧下にて液状）を用い、実施例２では、ＹＤ−０１１（新日鉄住金化学製 ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量５００ｇ／ｅｑ、融点７０℃）を用い、実施例３では、ＹＤ−０１９（新日鉄住金化学製 ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量３３００ｇ／ｅｑ、融点１４５℃）を用いた。実施例２、３のエポキシ樹脂主剤は、常圧下にて固体であった。有機酸としては、実施例１、２、３とも、ｃｉｓ−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸（無水物の融点９８℃）を用いた。

実施例１〜３において、鉛フリーはんだ合金としては、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ質量％を用いた。いずれの実施例においても、線状の第１のやに入りはんだ（主剤線ともいう）における、第１のフラックスと鉛フリーはんだ合金の質量比は、５：９５であった。また、線状の第２のやに入りはんだ（硬化剤線ともいう）における、第２のフラックスと鉛フリーはんだ合金の質量比は、主剤線に使用されるエポキシ樹脂と硬化剤線に使用される硬化剤との当量比が１：１となるように設定しており、上記質量比は、実施例１では、２．２５：９７．７５、実施例２では、０．８６：９９．１４、実施例３では、０．１３：９９．８７であった。

第１及び第２のやに入りはんだ製造の際に、常温で固体のものは融点以上に加温し、従来の方法にしたがって、製造した。第１及び第２のやに入りはんだの双方とも、φ０．３に伸線したものを同じ長さに切断し、第１のやに入りはんだに相当するエポキシ樹脂線、第２のやに入りはんだに相当する硬化剤線を、図７に例示するように、一本ずつ、縒ったものを評価用やに入りはんだとした。

用いたエポキシ樹脂主剤、硬化剤、並びに第１のやに入りはんだに含まれる単位長さあたりのエポキシ樹脂と、第２のやに入りはんだに含まれる硬化剤との質量比は、以下の表１に示す。

次に、このようにして得られた実施例１〜３のやに入りはんだについて、以下の４項目を試験した。
（評価項目と判定基準）

（１）製造性
従来のやに入りはんだの製造方法による、製造の可否を判断した。下記の表中、「○」は問題なく製造可、「△」は、製造は可能だが、フラックスもれあり、「×」は製造不可能であったことを示す。

（２）はんだ付け性
３５０℃のはんだごてを用いてはんだ付けしたのち、再度こて先をはんだ付け部に当て、つのがでるまでの回数をカウントして評価した。下記の表中、「○」は３回以上、「△」は１回以上３回未満、「×」は最初からつのあり、であったことを示す。

（３）保存安定性
常温放置した状態で何日後まではんだ付け可能か、物性の経時変化を評価した。下記の表中、「○」は６ヶ月以上、「△」は１ヶ月以上３ヶ月以内、「×」は１ヶ月未満であったことを示す。

（４）硬化性
微小硬度計（エリオニクス製ＥＮＴ１１００ａ）にてはんだ付け後のフラックス弾性率を評価した。下記の表中、「○」は１ＧＰａ以上、「△」は０．５ＧＰａ以上１ＧＰａ未満、「×」は０．５ＧＰａ未満であったことを示す。

［比較例のやに入りはんだ］
比較例として、第１のフラックスと、第２のフラックスとを別々に製造することなく、いっしょにフラックス組成物としたやに入りはんだの製造を試みた。エポキシ樹脂の主剤としてＡＥＲ２６０を、硬化剤として有機酸ｃｉｓ−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸を、下記の表１に示すとおりに計量し、エポキシ樹脂中に有機酸を添加し、加熱混合した。主剤と硬化剤の化合物は、実施例１と同一であった。加熱混合の際にエポキシ樹脂と有機酸が架橋反応を開始し、硬化したため、やに入りはんだの製造は不可能であった。したがって、はんだ付け性や保存安定性、硬化性の評価はできなかった。

結果を以下の表に示す。

本発明に係るやに入りはんだ用フラックス及びこれを内蔵してなるやに入りはんだは、電子部品のはんだ付けに好ましく用いられる。

１ やに入りはんだ用フラックス
１１ 熱硬化性樹脂を含んでなる第１のフラックス
１２ 硬化剤を含んでなる第２のフラックス
２ 鉛フリーはんだ合金
２１ 第１のやに入りはんだ線
２２ 第２のやに入りはんだ線
１００ａ 第１実施形態によるやに入りはんだ
１００ｂ 第２実施形態によるやに入りはんだ
１００ｃ 第３実施形態によるやに入りはんだ
１００ｄ 第４実施形態によるやに入りはんだ
１００ｅ 第５実施形態によるやに入りはんだ
１００ｆ 第６実施形態によるやに入りはんだ

Claims (13)

1. やに入りはんだ用フラックスであって、
   熱硬化性樹脂の主剤を含んでなる固体状の第１のフラックスと、
   酸化還元作用を有する硬化剤を含んでなる固体状の第２のフラックスと
   を含み、前記第１のフラックスと、前記第２のフラックスとが、非接触状態で存在する、やに入りはんだ用フラックス。
2. 前記第１のフラックスと、前記第２のフラックスとが、各々１以上含まれる、請求項１に記載のやに入りはんだ用フラックス。
3. 前記第１のフラックスと、前記第２のフラックスとが、別個に、鉛フリーはんだ合金に少なくとも部分的に被覆されている、請求項１または２に記載のやに入りはんだ用フラックス。
4. 前記部分的に被覆された第１のフラックスと、前記第２のフラックスとが、束ねられ、もしくは縒られている、請求項３に記載のやに入りはんだ用フラックス。
5. 前記熱硬化性樹脂の融点が、５０〜１５０℃である請求項１に記載のやに入りはんだ用フラックス。
6. 前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のやに入りはんだ用フラックス。
7. 前記酸化還元作用を有する硬化剤が、アミン、ハロゲン化アミン塩、ハロゲン化有機酸塩、ハロゲン化合物、有機酸、酸無水物、フェノール樹脂および、これらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載のやに入りはんだ用フラックス。
8. 前記熱硬化性樹脂主剤と前記硬化剤との当量比が、1：０．８〜１．３である請求項１〜７のいずれかに記載のやに入りはんだ用フラックス。
9. 請求項１に記載のやに入りはんだ用フラックスと、鉛フリーはんだ合金とを含んでなるやに入りはんだであって、
   前記鉛フリーはんだ合金に前記第１のフラックスが内蔵されてなる１以上の第１のやに入りはんだと、前記鉛フリーはんだ合金に前記第２のフラックスが内蔵されてなる１以上の第２のやに入りはんだとから構成される、やに入りはんだ。
10. 前記第１のやに入りはんだと、前記第２のやに入りはんだとが、別個の線状はんだである、請求項９に記載のやに入りはんだ。
11. 前記第１のやに入りはんだと、前記第２のやに入りはんだとが束ねられ、縒られ、もしくは編まれている、請求項１０に記載のやに入りはんだ。
12. 前記やに入りはんだにおいて、１以上の前記第１のやに入りはんだと、１以上の前記第２のやに入りはんだとが、前記鉛フリーはんだ合金部分で固着してなり、一本の多芯やに入りはんだを構成する、請求項９に記載のやに入りはんだ。
13. 前記鉛フリーはんだ合金が、融点１３０〜２５０℃のＳｎ含有鉛フリーはんだ合金である、請求項９〜１２のいずれかに記載のやに入りはんだ。

Images