JP2018140429A - 局所はんだ付け用フラックス組成物およびはんだ付け方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】局所はんだ付けを行う場合において、はんだ付け性に優れ、かつパレットマスクにフラックス残さが堆積しにくい局所はんだ付け用フラックス組成物を提供すること。
【解決手段】本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物は、（Ａ）ロジン系樹脂と、（Ｂ）活性剤と、（Ｃ）溶剤とを含有し、前記（Ａ）成分が、（Ａ１）軟化点が１２０℃以上である第一ロジン系樹脂と、（Ａ２）水素添加ロジンおよび不均化ロジンからなる群から選択される少なくとも１種であって、軟化点が９０℃以下である第二ロジン系樹脂とを含有することを特徴とするものである。
【選択図】なし
【解決手段】本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物は、（Ａ）ロジン系樹脂と、（Ｂ）活性剤と、（Ｃ）溶剤とを含有し、前記（Ａ）成分が、（Ａ１）軟化点が１２０℃以上である第一ロジン系樹脂と、（Ａ２）水素添加ロジンおよび不均化ロジンからなる群から選択される少なくとも１種であって、軟化点が９０℃以下である第二ロジン系樹脂とを含有することを特徴とするものである。
【選択図】なし
Description
本発明は、局所はんだ付け用フラックス組成物およびはんだ付け方法に関する。
電子基板と電子部品とのはんだ付け方法の一つとして、局所はんだ付け法が挙げられる。この局所はんだ付け法とは、電子基板のはんだ付けしたくない部分をパレットマスクで覆い、目的とする部分に限って溶融はんだに接触させることによりはんだ付けを行う工法である。この局所はんだ付け法では、溶融はんだに接触させる前に、例えば特許文献１に記載のようなフラックス組成物が用いられる。この局所はんだ付け法に用いるフラックス組成物としては、はんだ付け性だけでなく、フラックス残さがパレットマスクに堆積しにくいことが求められる。フラックス残さがパレットマスクに堆積しやすい場合には、パレットマスクに堆積したフラックス残さを頻繁に洗浄しなければならず、生産性が低下する。また、パレットマスクに堆積したフラックス残さが、電子基板に付着して、基板の性能を損なうおそれもある。
特許文献１に記載のようなフラックス組成物では、組成物中のロジンの配合量が多いために、フラックス残さがパレットマスクに堆積しやすいという問題がある。一方で、ロジン量を少なくすると、ブリッジやつららといった問題が発生してはんだ付け性が低下する傾向にある。さらに、このはんだ付け性を補うために、活性剤の配合量を多くすると、フラックス残さの絶縁信頼性が低下するといった問題もある。このように、はんだ付け性と、フラックス残さの堆積のしにくさとはトレードオフの関係にあり、従来はこれらを両立させることは困難であった。
さらに、局所はんだ付け法では、全面はんだ付けのフローはんだ付け法と比較して、パレットマスクの厚みの影響により、はんだが付着しにくくなる。そこで、局所はんだ付け法では、はんだ槽の噴流波を高くしたり、はんだ槽の噴流速度を上げたり、溶融はんだに接触させる際のコンベア速度を遅くしたりする。このような場合、溶融はんだからはんだ付け部を切り離しにくくなり、結果として、ブリッジやつららといった問題が発生しやすくなる傾向にある。
さらに、局所はんだ付け法では、全面はんだ付けのフローはんだ付け法と比較して、パレットマスクの厚みの影響により、はんだが付着しにくくなる。そこで、局所はんだ付け法では、はんだ槽の噴流波を高くしたり、はんだ槽の噴流速度を上げたり、溶融はんだに接触させる際のコンベア速度を遅くしたりする。このような場合、溶融はんだからはんだ付け部を切り離しにくくなり、結果として、ブリッジやつららといった問題が発生しやすくなる傾向にある。
そこで、本発明は、局所はんだ付けを行う場合において、はんだ付け性に優れ、かつパレットマスクにフラックス残さが堆積しにくい局所はんだ付け用フラックス組成物、およびそれを用いたはんだ付け方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決すべく、本発明は、以下のような局所はんだ付け用フラックス組成物およびはんだ付け方法を提供するものである。
本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物は、（Ａ）ロジン系樹脂と、（Ｂ）活性剤と、（Ｃ）溶剤とを含有し、前記（Ａ）成分が、（Ａ１）軟化点が１２０℃以上である第一ロジン系樹脂と、（Ａ２）水素添加ロジンおよび不均化ロジンからなる群から選択される少なくとも１種であって、軟化点が９０℃以下である第二ロジン系樹脂とを含有することを特徴とするものである。
本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物は、（Ａ）ロジン系樹脂と、（Ｂ）活性剤と、（Ｃ）溶剤とを含有し、前記（Ａ）成分が、（Ａ１）軟化点が１２０℃以上である第一ロジン系樹脂と、（Ａ２）水素添加ロジンおよび不均化ロジンからなる群から選択される少なくとも１種であって、軟化点が９０℃以下である第二ロジン系樹脂とを含有することを特徴とするものである。
本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物においては、前記（Ｂ）成分が、（Ｂ１）アミン類とフッ素化合物との塩を含有することが好ましい。
本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物においては、前記（Ｂ）成分が、（Ｂ２）有機酸をさらに含有することが好ましい。
本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物においては、前記（Ａ２）成分が、部分水添ロジンであることが好ましい。
本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物においては、前記（Ａ２）成分の前記（Ａ１）成分に対する質量比（（Ａ２）／（Ａ１））が、２以上１０以下であることが好ましい。
本発明のはんだ付け方法は、電子部品を電子基板に挿入するとともに、前記電子部品のはんだ付けを行う箇所に開口部が設けられたパレットマスクに、前記電子基板を取り付ける工程と、前記電子基板のはんだ付け面に、前記局所はんだ付け用フラックス組成物を塗布する工程と、前記電子基板のはんだ付け面を、溶融はんだに接触させて、はんだ付けを行う工程と、を備えることを特徴とする方法である。
本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物においては、前記（Ｂ）成分が、（Ｂ２）有機酸をさらに含有することが好ましい。
本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物においては、前記（Ａ２）成分が、部分水添ロジンであることが好ましい。
本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物においては、前記（Ａ２）成分の前記（Ａ１）成分に対する質量比（（Ａ２）／（Ａ１））が、２以上１０以下であることが好ましい。
本発明のはんだ付け方法は、電子部品を電子基板に挿入するとともに、前記電子部品のはんだ付けを行う箇所に開口部が設けられたパレットマスクに、前記電子基板を取り付ける工程と、前記電子基板のはんだ付け面に、前記局所はんだ付け用フラックス組成物を塗布する工程と、前記電子基板のはんだ付け面を、溶融はんだに接触させて、はんだ付けを行う工程と、を備えることを特徴とする方法である。
なお、本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物が、局所はんだ付けを行う場合において、はんだ付け性に優れ、かつパレットマスクにフラックス残さが堆積しにくい理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。
すなわち、本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物においては、（Ａ）ロジン系樹脂として、（Ａ１）軟化点が１２０℃以上である第一ロジン系樹脂と、（Ａ２）水素添加ロジンおよび不均化ロジンからなる群から選択される少なくとも１種であって、軟化点が９０℃以下である第二ロジン系樹脂を併用している。そして、（Ａ２）成分により、フラックス残さがパレットマスクなどに堆積することを抑制できる。この理由は、（Ａ２）成分の存在によりフラックス残さの流動性が増し、はんだ付け部がはんだ槽に接触し、その後はんだ槽から離れる際に、フラックス残さがはんだ槽側に流れ落ちやすくなるためと本発明者らは推察する。一方で、（Ａ１）成分および（Ａ２）成分を併用しており、フラックス組成物中のロジン量自体を少なくするわけではない。そのため、ロジン量を少なくした場合のように、ブリッジやつららといった問題が発生しにくく、はんだ付け性は低下しない。以上のようにして、上記本発明の効果が達成されるものと本発明者らは推察する。
すなわち、本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物においては、（Ａ）ロジン系樹脂として、（Ａ１）軟化点が１２０℃以上である第一ロジン系樹脂と、（Ａ２）水素添加ロジンおよび不均化ロジンからなる群から選択される少なくとも１種であって、軟化点が９０℃以下である第二ロジン系樹脂を併用している。そして、（Ａ２）成分により、フラックス残さがパレットマスクなどに堆積することを抑制できる。この理由は、（Ａ２）成分の存在によりフラックス残さの流動性が増し、はんだ付け部がはんだ槽に接触し、その後はんだ槽から離れる際に、フラックス残さがはんだ槽側に流れ落ちやすくなるためと本発明者らは推察する。一方で、（Ａ１）成分および（Ａ２）成分を併用しており、フラックス組成物中のロジン量自体を少なくするわけではない。そのため、ロジン量を少なくした場合のように、ブリッジやつららといった問題が発生しにくく、はんだ付け性は低下しない。以上のようにして、上記本発明の効果が達成されるものと本発明者らは推察する。
本発明によれば、局所はんだ付けを行う場合において、はんだ付け性に優れ、かつパレットマスクにフラックス残さが堆積しにくい局所はんだ付け用フラックス組成物、およびそれを用いたはんだ付け方法を提供できる。
本実施形態の局所はんだ付け用フラックス組成物（以下、単に「フラックス組成物」ともいう）は、以下説明する（Ａ）ロジン系樹脂、（Ｂ）活性剤および（Ｃ）溶剤を含有するものである。
［（Ａ）成分］
本実施形態に用いる（Ａ）ロジン系樹脂としては、ロジン類およびロジン系変性樹脂が挙げられる。ロジン類としては、ガムロジン、ウッドロジンおよびトール油ロジンなどが挙げられる。ロジン系変性樹脂としては、不均化ロジン、重合ロジン、水素添加ロジン（完全水添ロジン、部分水添ロジン、並びに、不飽和有機酸（（メタ）アクリル酸などの脂肪族の不飽和一塩基酸、フマル酸、マレイン酸などのα，β−不飽和カルボン酸などの脂肪族不飽和二塩基酸、桂皮酸などの芳香族環を有する不飽和カルボン酸など）の変性ロジンである不飽和有機酸変性ロジンの水素添加物（「水添酸変性ロジン」ともいう））およびこれらの誘導体などが挙げられる。これらのロジン系樹脂は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
本実施形態に用いる（Ａ）ロジン系樹脂としては、ロジン類およびロジン系変性樹脂が挙げられる。ロジン類としては、ガムロジン、ウッドロジンおよびトール油ロジンなどが挙げられる。ロジン系変性樹脂としては、不均化ロジン、重合ロジン、水素添加ロジン（完全水添ロジン、部分水添ロジン、並びに、不飽和有機酸（（メタ）アクリル酸などの脂肪族の不飽和一塩基酸、フマル酸、マレイン酸などのα，β−不飽和カルボン酸などの脂肪族不飽和二塩基酸、桂皮酸などの芳香族環を有する不飽和カルボン酸など）の変性ロジンである不飽和有機酸変性ロジンの水素添加物（「水添酸変性ロジン」ともいう））およびこれらの誘導体などが挙げられる。これらのロジン系樹脂は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
本実施形態において、前記（Ａ）成分は、（Ａ１）軟化点が１２０℃以上である第一ロジン系樹脂と、（Ａ２）水素添加ロジンおよび不均化ロジンからなる群から選択される少なくとも１種であって、軟化点が９０℃以下である第二ロジン系樹脂とを含有することが必要である。このように（Ａ１）成分および（Ａ２）を併用することにより、局所はんだ付けを行う場合において、パレットマスクにフラックス残さが堆積しにくくできる。さらに、（Ａ１）成分および（Ａ２）を併用することにより、ロジン樹脂の軟化点を調整できるため、局所はんだ付けの際に、ロジン樹脂自体が邪魔になることに起因する未はんだの発生を防止できる。
前記（Ａ１）成分としては、前記（Ａ）成分のうち、軟化点が１２０℃以上であるロジン系樹脂が挙げられる。また、はんだ付け性の観点から、前記（Ａ１）成分の軟化点は、１３０℃以上であることが好ましい。なお、軟化点は、環球法により測定できる。
前記（Ａ１）成分としては、前記（Ａ）成分のうち、軟化点が１２０℃以上であるロジン系樹脂が挙げられる。また、はんだ付け性の観点から、前記（Ａ１）成分の軟化点は、１３０℃以上であることが好ましい。なお、軟化点は、環球法により測定できる。
前記（Ａ２）成分としては、前記（Ａ）成分のうち、水素添加ロジンおよび不均化ロジンからなる群から選択される少なくとも１種であって、軟化点が９０℃以下であるロジン系樹脂が挙げられる。また、水素添加ロジンの中でも、パレットマスクにフラックス残さが更に堆積しにくくなるという観点から、部分水添ロジンを用いることがより好ましい。
さらに、フラックス残さがより流動しやすいという観点から、前記（Ａ２）成分の軟化点は、８５℃以下であることが好ましく、８０℃以下であることがより好ましい。
さらに、フラックス残さがより流動しやすいという観点から、前記（Ａ２）成分の軟化点は、８５℃以下であることが好ましく、８０℃以下であることがより好ましい。
なお、前記（Ａ１）成分および前記（Ａ２）成分の軟化点を調整する手段としては、ロジンの重合度合を調整すること（重合度合が高くなるほど、軟化点が高くなる傾向にある）、ロジンの変性方法を変更すること（例えば、アクリル酸やマレイン酸により変性することで、軟化点が高くなる傾向にある）、ロジンの分子量を調整すること（分子量が高くなるほど、軟化点が高くなる傾向にある）、ロジンに水素化反応を施すこと、並びに、ロジンにエステル化反応またはエステル交換反応を施すことなどが挙げられる。
本実施形態において、前記（Ａ２）成分の前記（Ａ１）成分に対する質量比（（Ａ２）／（Ａ１））は、２以上１０以下であることが好ましく、２．５以上８以下であることがより好ましく、３以上６以下であることが更により好ましく、３．５以上５．５以下であることが特に好ましい。質量比が前記下限以上であれば、パレットマスクにフラックス残さをより堆積しにくくできる。他方、質量比が前記上限以下であれば、ブリッジやつららの発生をより確実に抑制できる。
前記（Ａ）成分の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して、３質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上１５質量％以下であることがより好ましく、７質量％以上１２質量％以下であることが更により好ましく、１０質量％以上１２質量％以下であることが特に好ましい。（Ａ）成分の配合量が前記下限以上であれば、ブリッジやつららの発生をより確実に抑制できる。他方、（Ａ）成分の配合量が前記上限以下であれば、フラックス残さをより少なくでき、パレットマスクに堆積するフラックス残さをより少なくできる。
［（Ｂ）成分］
本実施形態に用いる（Ｂ）活性剤としては、アミン類とフッ素化合物との塩、有機酸、非解離性のハロゲン化化合物からなる非解離型活性剤、およびアミン系活性剤などが挙げられる。これらの活性剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、この（Ｂ）成分は、（Ｂ１）アミン類とフッ素化合物との塩を含有することが好ましい。この（Ｂ１）成分により、溶融はんだからはんだ付け部を切り離しやすくでき、ブリッジやつららをより確実に抑制できる。
本実施形態に用いる（Ｂ）活性剤としては、アミン類とフッ素化合物との塩、有機酸、非解離性のハロゲン化化合物からなる非解離型活性剤、およびアミン系活性剤などが挙げられる。これらの活性剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、この（Ｂ）成分は、（Ｂ１）アミン類とフッ素化合物との塩を含有することが好ましい。この（Ｂ１）成分により、溶融はんだからはんだ付け部を切り離しやすくでき、ブリッジやつららをより確実に抑制できる。
前記（Ｂ１）成分におけるアミン類としては、鎖状アミン（例えば、ｎ−ブチルアミンなど）であってもよく、環状アミン（例えば、ピペリジンなど）であってもよい。また、前記（Ｂ１）成分におけるフッ素化合物としては、３フッ化ホウ素、およびホウフッ化水素酸などが挙げられる。
なお、前記（Ｂ１）成分は、ピペリジン（置換基を有していてもよい）を配位子とする錯体であってもよい。錯体の金属としては、ホウ素、銅、およびアルミニウムなどが挙げられる。
前記（Ｂ１）成分としては、例えば、３フッ化ホウ素ピペリジン錯塩、およびｎ−ブチルアミンホウフッ化水素酸塩が挙げられる。これらの中でも、３フッ化ホウ素ピペリジン錯塩が特に好ましい。
なお、前記（Ｂ１）成分は、ピペリジン（置換基を有していてもよい）を配位子とする錯体であってもよい。錯体の金属としては、ホウ素、銅、およびアルミニウムなどが挙げられる。
前記（Ｂ１）成分としては、例えば、３フッ化ホウ素ピペリジン錯塩、およびｎ−ブチルアミンホウフッ化水素酸塩が挙げられる。これらの中でも、３フッ化ホウ素ピペリジン錯塩が特に好ましい。
前記（Ｂ１）成分の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して、０．０１質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０．０５質量％以上２質量％以下であることがより好ましく、０．１質量％以上１質量％以下であることが特に好ましい。配合量が前記下限以上であれば、ブリッジやつららをより確実に抑制できる。他方、前記上限以下であれば、フラックス組成物中にピペリジン錯塩を溶解でき、液としての安定性を確保できる。
前記（Ｂ）成分は、はんだ付け性の観点から、（Ｂ２）有機酸をさらに含有することが好ましい。
前記（Ｂ２）成分としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸などの他に、その他の有機酸が挙げられる。
モノカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブチリック酸、バレリック酸、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸、リグノセリン酸、およびグリコール酸などが挙げられる。
ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、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、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、およびジグリコール酸などが挙げられる。
その他の有機酸としては、ダイマー酸、レブリン酸、乳酸、アクリル酸、安息香酸、サリチル酸、アニス酸、クエン酸、およびピコリン酸などが挙げられる。
前記（Ｂ２）成分としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸などの他に、その他の有機酸が挙げられる。
モノカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブチリック酸、バレリック酸、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸、リグノセリン酸、およびグリコール酸などが挙げられる。
ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、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、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、およびジグリコール酸などが挙げられる。
その他の有機酸としては、ダイマー酸、レブリン酸、乳酸、アクリル酸、安息香酸、サリチル酸、アニス酸、クエン酸、およびピコリン酸などが挙げられる。
前記（Ｂ２）成分の配合量としては、フラックス組成物１００質量％に対して、０．１質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上４質量％以下であることがより好ましく、１質量％以上３質量％以下であることが特に好ましい。配合量が前記下限以上であれば、はんだ付け性を更に向上でき、他方、前記上限以下であれば、フラックス組成物の絶縁性を確保できる。
前記（Ｂ）成分は、必要に応じて、前記（Ｂ１）成分および前記（Ｂ２）成分以外の活性剤（（Ｂ３）成分）を含有してもよい。（Ｂ３）成分としては、非解離性のハロゲン化化合物からなる非解離型活性剤、および前記（Ｂ１）成分以外のアミン系活性剤などが挙げられる。
前記非解離性のハロゲン化化合物からなる非解離型活性剤としては、ハロゲン原子が共有結合により結合した非塩系の有機化合物が挙げられる。このハロゲン化化合物としては、塩素化物、臭素化物、フッ化物のように塩素、臭素、フッ素の各単独元素の共有結合による化合物でもよいが、塩素、臭素およびフッ素の任意の２つまたは全部のそれぞれの共有結合を有する化合物でもよい。これらの化合物は、水性溶媒に対する溶解性を向上させるために、例えばハロゲン化アルコールやハロゲン化カルボキシルのように水酸基やカルボキシル基などの極性基を有することが好ましい。ハロゲン化アルコールとしては、例えば２，３−ジブロモプロパノール、２，３−ジブロモブタンジオール、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、１，４−ジブロモ−２−ブタノール、およびトリブロモネオペンチルアルコールなどの臭素化アルコール、１，３−ジクロロ−２−プロパノール、および１，４−ジクロロ−２−ブタノールなどの塩素化アルコール、３−フルオロカテコールなどのフッ素化アルコール、並びに、これらに類する化合物が挙げられる。ハロゲン化カルボキシルとしては、２−ヨード安息香酸、３−ヨード安息香酸、２−ヨードプロピオン酸、５−ヨードサリチル酸、および５−ヨードアントラニル酸などのヨウ化カルボキシル、２−クロロ安息香酸、および３−クロロプロピオン酸などの塩化カルボキシル、２，３−ジブロモプロピオン酸、２，３−ジブロモコハク酸、および２−ブロモ安息香酸などの臭素化カルボキシル、並びに、これらに類する化合物が挙げられる。
前記非解離性のハロゲン化化合物からなる非解離型活性剤としては、ハロゲン原子が共有結合により結合した非塩系の有機化合物が挙げられる。このハロゲン化化合物としては、塩素化物、臭素化物、フッ化物のように塩素、臭素、フッ素の各単独元素の共有結合による化合物でもよいが、塩素、臭素およびフッ素の任意の２つまたは全部のそれぞれの共有結合を有する化合物でもよい。これらの化合物は、水性溶媒に対する溶解性を向上させるために、例えばハロゲン化アルコールやハロゲン化カルボキシルのように水酸基やカルボキシル基などの極性基を有することが好ましい。ハロゲン化アルコールとしては、例えば２，３−ジブロモプロパノール、２，３−ジブロモブタンジオール、トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、１，４−ジブロモ−２−ブタノール、およびトリブロモネオペンチルアルコールなどの臭素化アルコール、１，３−ジクロロ−２−プロパノール、および１，４−ジクロロ−２−ブタノールなどの塩素化アルコール、３−フルオロカテコールなどのフッ素化アルコール、並びに、これらに類する化合物が挙げられる。ハロゲン化カルボキシルとしては、２−ヨード安息香酸、３−ヨード安息香酸、２−ヨードプロピオン酸、５−ヨードサリチル酸、および５−ヨードアントラニル酸などのヨウ化カルボキシル、２−クロロ安息香酸、および３−クロロプロピオン酸などの塩化カルボキシル、２，３−ジブロモプロピオン酸、２，３−ジブロモコハク酸、および２−ブロモ安息香酸などの臭素化カルボキシル、並びに、これらに類する化合物が挙げられる。
前記（Ｂ１）成分以外のアミン系活性剤としては、アミン類（エチレンジアミンなどのポリアミンなど）、アミン塩類（エチルアミン、ジエチルアミン、トリメチロールアミン、シクロヘキシルアミン、およびジエチルアミンなどのアミンやアミノアルコールなどの有機酸塩や無機酸塩（塩酸、硫酸、臭化水素酸など））、アミノ酸類（グリシン、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、およびバリンなど）、および、アミド系化合物などが挙げられる。具体的には、エチルアミン臭化水素酸塩、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアミン塩（塩酸塩、コハク酸塩、アジピン酸塩、およびセバシン酸塩など）、トリエタノールアミン、モノエタノールアミン、および、これらのアミンの臭化水素酸塩などが挙げられる。
前記（Ｂ）成分の配合量としては、フラックス組成物１００質量％に対して、０．５質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、１質量％以上８質量％以下であることがより好ましく、２質量％以上５質量％以下であることが特に好ましい。配合量が前記下限以上であれば、はんだ付け性を更に向上でき、他方、前記上限以下であれば、フラックス組成物の絶縁性を確保できる。
［（Ｃ）成分］
本実施形態に用いる（Ｃ）溶剤としては、公知の溶剤を適宜用いることができる。前記（Ｃ）成分としては、沸点１００℃以下の水溶性溶剤を用いることが好ましい。前記（Ｃ）成分としては、エチルアルコール、およびイソプロピルアルコールなどが挙げられる。これらの溶剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
本実施形態に用いる（Ｃ）溶剤としては、公知の溶剤を適宜用いることができる。前記（Ｃ）成分としては、沸点１００℃以下の水溶性溶剤を用いることが好ましい。前記（Ｃ）成分としては、エチルアルコール、およびイソプロピルアルコールなどが挙げられる。これらの溶剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
前記（Ｃ）成分の配合量は、フラックス組成物１００質量％に対して、７０質量％以上９５質量％以下であることが好ましく、７５質量％以上９２質量％以下であることがより好ましく、８０質量％以上９０質量％以下であることが特に好ましい。配合量が前記範囲内であれば、フラックス組成物の塗布性を適正な範囲に調整できる。
本実施形態のフラックス組成物は、前記（Ａ）成分、前記（Ｂ）成分および前記（Ｃ）成分の他に、必要に応じて、チクソ剤、酸化防止剤、消泡剤、防錆剤、および界面活性剤などの添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤の配合量としては、フラックス組成物１００質量％に対して、０．０１質量％以上５質量％以下であることが好ましい。
［はんだ付け方法］
次に、本実施形態のはんだ付け方法について説明する。本実施形態のはんだ付け方法は、以上説明した本実施形態のフラックス組成物を用いるはんだ付け方法である。そして、本実施形態のはんだ付け方法は、以下説明する取付工程、フラックス塗布工程およびはんだ付け工程を備える方法である。
次に、本実施形態のはんだ付け方法について説明する。本実施形態のはんだ付け方法は、以上説明した本実施形態のフラックス組成物を用いるはんだ付け方法である。そして、本実施形態のはんだ付け方法は、以下説明する取付工程、フラックス塗布工程およびはんだ付け工程を備える方法である。
取付工程においては、先ず、図１に示すような電子基板１および電子部品２、並びに、図２に示すような電子部品２のはんだ付けを行う箇所に開口部３１が設けられたパレットマスク３を準備する。
そして、図３に示すように、電子部品２を電子基板１に挿入するとともに、パレットマスク３に電子基板１を取り付ける。
電子基板１としては、例えば、プリント配線基板などが挙げられる。
電子部品２は、電子基板１のスルーホールに挿入可能で、挿入後にはんだ付けをすることで実装する方法（いわゆるスルーホール実装）で用いるものである。電子部品２としては、集積回路、トランジスタ、ダイオード、抵抗器およびコンデンサなどが挙げられる。
パレットマスク３は、電子部品２のはんだ付けを行う箇所に開口部３１が設けられている。すなわち、パレットマスク３には、図３および図４に示すように、電子部品２のはんだ付けを行う箇所に開口部３１が設けられている。そして、電子基板１のはんだ付け面１Ａは、開口部３１では、溶融はんだと接触できるが、開口部３１以外の部分においては、溶融はんだと接触できない。
この取付工程においては、先に、電子部品２を電子基板１に挿入してもよいし、先に、パレットマスク３に電子基板１を取り付けてもよい。
そして、図３に示すように、電子部品２を電子基板１に挿入するとともに、パレットマスク３に電子基板１を取り付ける。
電子基板１としては、例えば、プリント配線基板などが挙げられる。
電子部品２は、電子基板１のスルーホールに挿入可能で、挿入後にはんだ付けをすることで実装する方法（いわゆるスルーホール実装）で用いるものである。電子部品２としては、集積回路、トランジスタ、ダイオード、抵抗器およびコンデンサなどが挙げられる。
パレットマスク３は、電子部品２のはんだ付けを行う箇所に開口部３１が設けられている。すなわち、パレットマスク３には、図３および図４に示すように、電子部品２のはんだ付けを行う箇所に開口部３１が設けられている。そして、電子基板１のはんだ付け面１Ａは、開口部３１では、溶融はんだと接触できるが、開口部３１以外の部分においては、溶融はんだと接触できない。
この取付工程においては、先に、電子部品２を電子基板１に挿入してもよいし、先に、パレットマスク３に電子基板１を取り付けてもよい。
フラックス塗布工程においては、図４に示すような電子基板１のはんだ付け面１Ａに、前述したフラックス組成物を塗布する。
フラックス組成物の塗布装置としては、スプレーフラクサー、および発泡式フラクサーなどを採用できる。これらの中でも、塗布量の安定性の観点から、スプレーフラクサーが好ましい。
フラックス組成物の塗布量は、はんだ付け性の観点から、３０ｍＬ／ｍ２以上１５０ｍＬ／ｍ２以下であることが好ましく、４０ｍＬ／ｍ２以上１２０ｍＬ／ｍ２以下であることがより好ましく、５０ｍＬ／ｍ２以上１００ｍＬ／ｍ２以下であることが特に好ましい。
フラックス組成物の塗布装置としては、スプレーフラクサー、および発泡式フラクサーなどを採用できる。これらの中でも、塗布量の安定性の観点から、スプレーフラクサーが好ましい。
フラックス組成物の塗布量は、はんだ付け性の観点から、３０ｍＬ／ｍ２以上１５０ｍＬ／ｍ２以下であることが好ましく、４０ｍＬ／ｍ２以上１２０ｍＬ／ｍ２以下であることがより好ましく、５０ｍＬ／ｍ２以上１００ｍＬ／ｍ２以下であることが特に好ましい。
はんだ付け工程においては、電子基板１のはんだ付け面１Ａを、溶融はんだに接触させて、はんだ付けを行う。
パレットマスク３の開口部３１以外の部分においては、溶融はんだが電子基板１のはんだ付け面１Ａに接触しない。一方で、パレットマスク３の開口部３１においては、溶融はんだが電子基板１のはんだ付け面１Ａに接触する。そのため、電子部品２のはんだ付けを行う箇所に限って局所的にはんだ付けをすることができる。
溶融はんだを接触させる方法としては、溶融はんだを電子基板１に接触できる方法であればよく、特に限定されない。このような方法としては、例えば、電子基板１に噴流する溶融はんだに接触させる方法（フローはんだ付け法）を採用してもよい。また、溶融はんだの入ったはんだ槽を電子基板１に接触させる方法を採用してもよい。
はんだ付けの条件は、はんだの融点に応じて適宜設定すればよい。例えば、Ｓｎ−Ａｕ−Ｃｕ系のはんだ合金を用いる場合には、溶融はんだの温度は、２３０℃以上２８０℃以下（好ましくは、２５０℃以上２７０℃以下）に設定すればよい。また、プリヒートとしては、加熱温度８０℃以上１３０℃以下（好ましくは、９０℃以上１２０℃以下）に設定すればよい。
パレットマスク３の開口部３１以外の部分においては、溶融はんだが電子基板１のはんだ付け面１Ａに接触しない。一方で、パレットマスク３の開口部３１においては、溶融はんだが電子基板１のはんだ付け面１Ａに接触する。そのため、電子部品２のはんだ付けを行う箇所に限って局所的にはんだ付けをすることができる。
溶融はんだを接触させる方法としては、溶融はんだを電子基板１に接触できる方法であればよく、特に限定されない。このような方法としては、例えば、電子基板１に噴流する溶融はんだに接触させる方法（フローはんだ付け法）を採用してもよい。また、溶融はんだの入ったはんだ槽を電子基板１に接触させる方法を採用してもよい。
はんだ付けの条件は、はんだの融点に応じて適宜設定すればよい。例えば、Ｓｎ−Ａｕ−Ｃｕ系のはんだ合金を用いる場合には、溶融はんだの温度は、２３０℃以上２８０℃以下（好ましくは、２５０℃以上２７０℃以下）に設定すればよい。また、プリヒートとしては、加熱温度８０℃以上１３０℃以下（好ましくは、９０℃以上１２０℃以下）に設定すればよい。
次に、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例および比較例にて用いた材料を以下に示す。
（（Ａ１）成分）
第一ロジン系樹脂Ａ：水添酸変性ロジン（軟化点：約１３０℃）、商品名「パインクリスタルＫＥ−６０４」、荒川化学工業社製
第一ロジン系樹脂Ｂ：重合ロジン（軟化点：約１４０℃）、商品名「重合ロジン１４０」、荒川化学工業社製
（（Ａ２）成分）
第二ロジン系樹脂Ａ：部分水添ロジン（軟化点：約８０℃）、商品名「ステベライトレジンＥ」、イーストマンケミカルジャパン社製
第二ロジン系樹脂Ｂ：部分水添ロジン（軟化点：約８０℃）、商品名「ＲＨＲ−３０１Ｍ」、丸善油化社製
第二ロジン系樹脂Ｃ：不均化ロジン（軟化点：約８０℃）、商品名「ロンジスＲ」、荒川化学工業社製
第二ロジン系樹脂Ｄ：完全水添ロジン（軟化点：約８０℃）、商品名「フォーラルＡＸ」、イーストマンケミカルジャパン社製
（（Ｂ１）成分）
活性剤Ａ：３フッ化ホウ素ピペリジン錯塩
（（Ｂ２）成分）
活性剤Ｂ：コハク酸
活性剤Ｃ：パルチミン酸
（（Ｂ３）成分）
活性剤Ｄ：エチルアミン臭化水素酸塩
活性剤Ｅ：トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール
（（Ｃ）成分）
溶剤：イソプロピルアルコール
（（Ａ１）成分）
第一ロジン系樹脂Ａ：水添酸変性ロジン（軟化点：約１３０℃）、商品名「パインクリスタルＫＥ−６０４」、荒川化学工業社製
第一ロジン系樹脂Ｂ：重合ロジン（軟化点：約１４０℃）、商品名「重合ロジン１４０」、荒川化学工業社製
（（Ａ２）成分）
第二ロジン系樹脂Ａ：部分水添ロジン（軟化点：約８０℃）、商品名「ステベライトレジンＥ」、イーストマンケミカルジャパン社製
第二ロジン系樹脂Ｂ：部分水添ロジン（軟化点：約８０℃）、商品名「ＲＨＲ−３０１Ｍ」、丸善油化社製
第二ロジン系樹脂Ｃ：不均化ロジン（軟化点：約８０℃）、商品名「ロンジスＲ」、荒川化学工業社製
第二ロジン系樹脂Ｄ：完全水添ロジン（軟化点：約８０℃）、商品名「フォーラルＡＸ」、イーストマンケミカルジャパン社製
（（Ｂ１）成分）
活性剤Ａ：３フッ化ホウ素ピペリジン錯塩
（（Ｂ２）成分）
活性剤Ｂ：コハク酸
活性剤Ｃ：パルチミン酸
（（Ｂ３）成分）
活性剤Ｄ：エチルアミン臭化水素酸塩
活性剤Ｅ：トランス−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール
（（Ｃ）成分）
溶剤：イソプロピルアルコール
［実施例１］
第一ロジン系樹脂Ａ１質量％、第二ロジン系樹脂Ａ１０質量％、活性剤Ａ０．４質量％、活性剤Ｂ０．２質量％、活性剤Ｃ２質量％、活性剤Ｄ０．９質量％、活性剤Ｅ０．５質量％および溶剤８５質量％を容器に投入し、混合してフラックス組成物を得た。
第一ロジン系樹脂Ａ１質量％、第二ロジン系樹脂Ａ１０質量％、活性剤Ａ０．４質量％、活性剤Ｂ０．２質量％、活性剤Ｃ２質量％、活性剤Ｄ０．９質量％、活性剤Ｅ０．５質量％および溶剤８５質量％を容器に投入し、混合してフラックス組成物を得た。
［実施例２〜１２］
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、フラックス組成物を得た。
［比較例１〜３］
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、フラックス組成物を得た。
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、フラックス組成物を得た。
［比較例１〜３］
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、フラックス組成物を得た。
＜フラックス組成物の評価＞
フラックス組成物の特性（フラックス残さの付着性、はんだ付け性、銅板腐食性、保存性）を以下のような方法で評価した。得られた結果を表１に示す。
（１）フラックス残さの付着性
予め質量を測定しておいたセラミックス板（大きさ：２５ｍｍ×２５ｍｍ、厚み：１．６ｍｍ）に、０．０２ｍＬのフラックス組成物を塗布した後に、はんだ槽（静止はんだ槽、はんだ合金組成：Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕ、はんだ槽の温度：２６５℃）に１０秒間浸漬し、その後、セラミックス板を取り出す。この操作を５回繰り返し、そのときのセラミックス板の質量を測定し、セラミックス板に付着したフラックス残さの付着量（単位：ｇ）を算出した。
実施例４および比較例１については、上記の操作を５回繰り返した毎に、測定したフラックス残さの付着量（単位：ｇ）と、繰り返し回数との関係を図５に示す。
また、上記の操作を２０回繰り返した後に、セラミックス板に付着したフラックス残さの付着量（単位：ｇ）を算出した。そして、下記の基準に従って、フラックス残さの付着性を評価した。
○：フラックス残さの付着量が、０．０２ｇ以下である。
△：フラックス残さの付着量が、０．０２ｇ超０．０３ｇ以下である。
×：フラックス残さの付着量が、０．０３ｇ超である。
（２）はんだ付け性
評価基板（タムラ評価基板ＴＳＴＢ、大きさ：１５０ｍｍ×２００ｍｍ、厚み：１．６ｍｍ、はんだ付けポイント数：１０３２箇所）を、はんだ付けを行う箇所に開口部が設けられたパレットマスクに取り付けた。その後、パレットマスクに取り付けられた評価基板に、下記のはんだ付け条件で、はんだ付けを行った。
（はんだ付け条件）
はんだ付け装置：タムラ製作所社製の「ＨＣ３３−３６ＮＦ」
フラックス塗布装置：スプレーフラクサー（タムラ製作所社製の「ＴＡＦ３３−１２ＰＶ」）
フラックス塗布量：７０ｍＬ／ｍ２
コンベア速度：１ｍ／ｍｉｎ
プリヒート温度：１００℃
はんだ槽の温度：２６５℃
はんだの合金組成：Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕ
そして、はんだ付け後の評価基板を拡大鏡にて観察し、下記の基準に従って、はんだ付け性を評価した。
○：未はんだの発生がなく、ブリッジの発生が３９箇所以下であり、かつ、つららの発生が５箇所以下である。
△：未はんだの発生がないが、ブリッジの発生が４０箇所以上４９箇所以下であるか、或いは、つららの発生が６箇所以上９箇所以下である。
×：未はんだの発生があるか、ブリッジの発生が５０箇所以上であるか、或いは、つららの発生が１０箇所以上である。
（３）銅板腐食性
ＪＩＳ Ｚ ３１９７−１９８６に記載の方法により、下記の基準に従って、銅板腐食性を評価した。
○：合格
×：不合格
（４）保存性
フラックス組成物を、温度−１５℃の環境下に、７２時間放置して、その外観を目視にて観察した。そして、下記の基準に従って、フラックス組成物の保存性を評価した。
○：結晶の発生がない。
×：結晶が発生している。
フラックス組成物の特性（フラックス残さの付着性、はんだ付け性、銅板腐食性、保存性）を以下のような方法で評価した。得られた結果を表１に示す。
（１）フラックス残さの付着性
予め質量を測定しておいたセラミックス板（大きさ：２５ｍｍ×２５ｍｍ、厚み：１．６ｍｍ）に、０．０２ｍＬのフラックス組成物を塗布した後に、はんだ槽（静止はんだ槽、はんだ合金組成：Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕ、はんだ槽の温度：２６５℃）に１０秒間浸漬し、その後、セラミックス板を取り出す。この操作を５回繰り返し、そのときのセラミックス板の質量を測定し、セラミックス板に付着したフラックス残さの付着量（単位：ｇ）を算出した。
実施例４および比較例１については、上記の操作を５回繰り返した毎に、測定したフラックス残さの付着量（単位：ｇ）と、繰り返し回数との関係を図５に示す。
また、上記の操作を２０回繰り返した後に、セラミックス板に付着したフラックス残さの付着量（単位：ｇ）を算出した。そして、下記の基準に従って、フラックス残さの付着性を評価した。
○：フラックス残さの付着量が、０．０２ｇ以下である。
△：フラックス残さの付着量が、０．０２ｇ超０．０３ｇ以下である。
×：フラックス残さの付着量が、０．０３ｇ超である。
（２）はんだ付け性
評価基板（タムラ評価基板ＴＳＴＢ、大きさ：１５０ｍｍ×２００ｍｍ、厚み：１．６ｍｍ、はんだ付けポイント数：１０３２箇所）を、はんだ付けを行う箇所に開口部が設けられたパレットマスクに取り付けた。その後、パレットマスクに取り付けられた評価基板に、下記のはんだ付け条件で、はんだ付けを行った。
（はんだ付け条件）
はんだ付け装置：タムラ製作所社製の「ＨＣ３３−３６ＮＦ」
フラックス塗布装置：スプレーフラクサー（タムラ製作所社製の「ＴＡＦ３３−１２ＰＶ」）
フラックス塗布量：７０ｍＬ／ｍ２
コンベア速度：１ｍ／ｍｉｎ
プリヒート温度：１００℃
はんだ槽の温度：２６５℃
はんだの合金組成：Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕ
そして、はんだ付け後の評価基板を拡大鏡にて観察し、下記の基準に従って、はんだ付け性を評価した。
○：未はんだの発生がなく、ブリッジの発生が３９箇所以下であり、かつ、つららの発生が５箇所以下である。
△：未はんだの発生がないが、ブリッジの発生が４０箇所以上４９箇所以下であるか、或いは、つららの発生が６箇所以上９箇所以下である。
×：未はんだの発生があるか、ブリッジの発生が５０箇所以上であるか、或いは、つららの発生が１０箇所以上である。
（３）銅板腐食性
ＪＩＳ Ｚ ３１９７−１９８６に記載の方法により、下記の基準に従って、銅板腐食性を評価した。
○：合格
×：不合格
（４）保存性
フラックス組成物を、温度−１５℃の環境下に、７２時間放置して、その外観を目視にて観察した。そして、下記の基準に従って、フラックス組成物の保存性を評価した。
○：結晶の発生がない。
×：結晶が発生している。
表１に示す結果からも明らかなように、本発明のフラックス組成物を用いた場合（実施例１〜１２）には、フラックス残さの付着性、はんだ付け性、銅板腐食性および保存性の全てが良好であることが分かった。従って、局所はんだ付けを行う場合において、はんだ付け性に優れ、かつパレットマスクにフラックス残さが堆積しにくいことが確認された。
これに対し、（Ａ１）成分、（Ａ２）成分および（Ｂ）成分のいずれか１つ以上を含有しない場合（比較例１〜３）には、フラックス残さの付着性およびはんだ付け性のいずれかが不十分となることが確認された。
これに対し、（Ａ１）成分、（Ａ２）成分および（Ｂ）成分のいずれか１つ以上を含有しない場合（比較例１〜３）には、フラックス残さの付着性およびはんだ付け性のいずれかが不十分となることが確認された。
本発明の局所はんだ付け用フラックス組成物は、パレットマスクを用いた局所はんだ付けに好適に用いることができる。
１…電子基板
１Ａ…はんだ付け面
２…電子部品
３…パレットマスク
３１…開口部
１Ａ…はんだ付け面
２…電子部品
３…パレットマスク
３１…開口部
Claims (6)
- （Ａ）ロジン系樹脂と、（Ｂ）活性剤と、（Ｃ）溶剤とを含有し、
前記（Ａ）成分が、（Ａ１）軟化点が１２０℃以上である第一ロジン系樹脂と、（Ａ２）水素添加ロジンおよび不均化ロジンからなる群から選択される少なくとも１種であって、軟化点が９０℃以下である第二ロジン系樹脂とを含有する
ことを特徴とする局所はんだ付け用フラックス組成物。 - 請求項１に記載の局所はんだ付け用フラックス組成物において、
前記（Ｂ）成分が、（Ｂ１）アミン類とフッ素化合物との塩を含有する
ことを特徴とする局所はんだ付け用フラックス組成物。 - 請求項２に記載の局所はんだ付け用フラックス組成物において、
前記（Ｂ）成分が、（Ｂ２）有機酸をさらに含有する
ことを特徴とする局所はんだ付け用フラックス組成物。 - 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の局所はんだ付け用フラックス組成物において、
前記（Ａ２）成分が、部分水添ロジンである
ことを特徴とする局所はんだ付け用フラックス組成物。 - 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の局所はんだ付け用フラックス組成物において、
前記（Ａ２）成分の前記（Ａ１）成分に対する質量比（（Ａ２）／（Ａ１））が、２以上１０以下である
ことを特徴とする局所はんだ付け用フラックス組成物。 - 電子部品を電子基板に挿入するとともに、前記電子部品のはんだ付けを行う箇所に開口部が設けられたパレットマスクに、前記電子基板を取り付ける工程と、
前記電子基板のはんだ付け面に、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の局所はんだ付け用フラックス組成物を塗布する工程と、
前記電子基板のはんだ付け面を、溶融はんだに接触させて、はんだ付けを行う工程と、
を備えることを特徴とするはんだ付け方法。
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|---|---|---|---|---|
| JP2020157319A (ja) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 株式会社タムラ製作所 | はんだ組成物および電子基板の製造方法 |
| JP2021087983A (ja) * | 2019-12-05 | 2021-06-10 | 千住金属工業株式会社 | フラックス組成物およびはんだ付け方法 |
| KR20240027027A (ko) | 2021-06-25 | 2024-02-29 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 솔더 페이스트 및 전자 장치의 제조 방법 |
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-
2017
- 2017-02-28 JP JP2017037266A patent/JP6560279B2/ja active Active
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