JP2024042392A - solder wire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種電子部品をプリント配線基板に実装するために、フラックスを複合化させたはんだ線に関し、特にフラックスの飛散を防止し安定したはんだ付けを実現する上で好適なはんだ線に関するものである。 The present invention relates to a solder wire compounded with flux for mounting various electronic components on printed wiring boards, and particularly to a solder wire suitable for preventing flux scattering and achieving stable soldering. be.
従来、各種電子部品をプリント配線基板に実装するため、はんだが用いられている。こうしたはんだは、錫を主体として様々な金属を添加して溶融、合金化して使用されている。中でもやに入りはんだにはフラックスと呼ばれる樹脂組成物が内包されている。フラックスは、はんだ付け箇所の酸化膜の除去や、はんだ付け箇所や溶融はんだの酸化防止、更には、はんだの濡れ性の向上を図るために用いられる。 Conventionally, solder has been used to mount various electronic components on printed wiring boards. These solders are used by melting and alloying tin with the addition of various metals. Among them, haze-cored solder contains a resin composition called flux. Flux is used to remove oxide films at soldering points, to prevent oxidation of soldering points and molten solder, and to improve solder wettability.
このようなフラックスを内包したはんだ線は、はんだ合金で構成されるはんだ部の中心部分にフラックスを内包させるやに入りはんだが一般的である。はんだ付けの際には、はんだコテをはんだ部に接触させると、はんだ合金が溶解する前に、中心部分のフラックスが軟化する。 Such flux-containing solder wire is generally a flux cored solder in which the flux is incorporated in the center of the solder portion made of a solder alloy. During soldering, when a soldering iron is brought into contact with a solder part, the flux in the center part softens before the solder alloy melts.
次に、軟化し始めたフラックス中に気泡やガスが発生する。その結果、周囲をはんだ部で密閉された中心部分では、発生した気泡やガスに基づいて圧力が高くなる。 Next, bubbles and gas are generated in the flux that begins to soften. As a result, the pressure in the central part, which is sealed around by the solder part, increases due to the generated bubbles and gas.
更に、はんだコテからの熱によりはんだ合金で構成されるはんだ部が溶融するが、このときに中心部分において密閉されているフラックスの圧力が一気に開放される結果、フラックスやはんだを飛散させる。 Further, the heat from the soldering iron melts the solder part made of the solder alloy, but at this time, the pressure of the flux sealed in the center part is released all at once, causing the flux and solder to scatter.
特に最近において非常に短時間においてはんだ付けを完了しなければならない場合には、はんだコテの温度を高くする場合が多いが、これにより中央部分に密閉されるフラックスが急激に膨張する結果、フラックスや、はんだ粒の飛散が顕著になる。この飛散したはんだ粒やフラックス電子部品の誤作動や不良を誘発するという問題点が生じる。また手作業によりはんだ部をはんだ付けする場合、このようなフラックス等が飛散した場合に火傷の危険性もあり、作業の安全性が損なわれるという問題点もある。 Especially these days, when soldering must be completed in a very short period of time, the temperature of the soldering iron is often raised, but this causes the flux sealed in the center to expand rapidly, causing the flux and , scattering of solder particles becomes noticeable. A problem arises in that the scattered solder particles and flux induce malfunctions and defects in electronic components. Furthermore, when soldering parts by hand, there is a risk of burns if such flux or the like scatters, and there is also the problem that work safety is impaired.
またフラックスを内包したはんだ線は、フラックスを内包する中心部分の外郭を構成するはんだ部の金属量を制御するためには、その内径と外径の2点を管理する煩雑さもあり、更に表面に直接露出させたはんだ合金が事前に酸化してしまい、性能が低下するという問題点もあった。 In addition, in order to control the amount of metal in the solder part that makes up the outer shell of the central part that contains flux, it is complicated to manage two points, the inner diameter and the outer diameter, of the solder wire that contains flux. There was also the problem that the solder alloy that was directly exposed would oxidize in advance, reducing performance.
上記の難点を解決する手段として、はんだ部にコーティングできるフラックスが提案されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
As a means to solve the above-mentioned difficulties, a flux that can be coated on the solder portion has been proposed (see, for example,
ただし、上述した特許文献1、2の開示技術によれば、フラックスを表面に塗布した状態でこれを手で把持すると、手がベタついてしまい、作業性、衛生面、また健康面に支障をきたし、安全性の問題等がある。これに加えて、フラックスの粘着性によるボビン巻き、ほどきの不具合等の問題点も生じる。
However, according to the techniques disclosed in
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、はんだ部の表面に被膜されたフラックス層に直接触れることないように、フラックス層の表面に樹脂層を被膜するものである。その樹脂層は常温においては下層のフラックスと浸潤、融合しない特性を持ち、表面の粘着性を防止する機能を有する。かつ、樹脂層は、はんだ付け時にフラックスの特性を妨げることなく、フラックスと簡易に融合できる特性も保持していなければならない。はんだ部、その表面に被膜したフラックス部、さらに、その表面に上述した特性を保有した樹脂部の構成をなした、はんだ線を提供するものである。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to prevent the surface of the flux layer from directly touching the flux layer coated on the surface of the solder part. A resin layer is coated on the surface. The resin layer has the property of not infiltrating or fusing with the underlying flux at room temperature, and has the function of preventing surface stickiness. In addition, the resin layer must also have characteristics that allow it to easily fuse with the flux without interfering with the characteristics of the flux during soldering. The present invention provides a solder wire comprising a solder portion, a flux portion coated on the surface thereof, and a resin portion having the above-mentioned characteristics on the surface.
第1発明に係るはんだ線は、はんだ合金により構成されるはんだ部と、上記はんだ部の表面に被覆されたフラックス層と、上記フラックス層の表面に被覆された樹脂層とを備えることを特徴とする。 The solder wire according to the first invention is characterized by having a solder part made of a solder alloy, a flux layer coated on the surface of the solder part, and a resin layer coated on the surface of the flux layer.
第2発明に係るはんだ線は、第1発明において、上記樹脂層は、アクリル系樹脂であることを特徴とする。 A solder wire according to a second invention is characterized in that, in the first invention, the resin layer is made of acrylic resin.
第3発明に係るはんだ線は、第2発明において、上記樹脂層は、任意成分として下記一般式(1)で表されるメタクリル酸エステルに由来する構成単位を67質量%以下、必須成分として下記一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を5質量%以上50質量%以下、及び必須成分として一般式(3)で表される(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を5質量%以上80質量%以下、含有することを特徴とする。 In the solder wire according to a third invention, in the second invention, the resin layer contains 67% by mass or less of a structural unit derived from a methacrylic acid ester represented by the following general formula (1) as an optional component, and the following as an essential component: The structural unit derived from the (meth)acrylic ester represented by the general formula (2) is 5% by mass or more and 50% by mass or less, and the (meth)acrylic ester represented by the general formula (3) is used as an essential component. It is characterized by containing 5% by mass or more and 80% by mass or less of structural units derived from the above.
上述した構成からなる本発明によれば、はんだ部の表面に被膜されたフラックス層に直接触れることないように、フラックス層の表面に樹脂層を被膜するものである。その樹脂層は常温においては下層のフラックスと浸潤、融合しない特性を持ち、表面の粘着性を防止する機能を有する。かつ、樹脂層は、はんだ付け時にフラックスの特性を妨げることなく、フラックスと簡易に融合できる特性も保持していなければならない。はんだ部、その表面に被膜したフラックス部、さらに、その表面に上述した特性を保有した樹脂部の構成をなした、はんだ線を提供するものである。 According to the present invention having the above-described configuration, the resin layer is coated on the surface of the flux layer so as not to directly touch the flux layer coated on the surface of the solder part. The resin layer has the property of not infiltrating or fusing with the underlying flux at room temperature, and has the function of preventing surface stickiness. In addition, the resin layer must also have properties that allow it to be easily fused with the flux without interfering with the properties of the flux during soldering. The present invention provides a solder wire comprising a solder portion, a flux portion coated on the surface thereof, and a resin portion having the above-mentioned characteristics on the surface.
以下、本発明を適用したはんだ線について、図面を参照しながら詳細に説明をする。 Hereinafter, a solder wire to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明を適用したはんだ線1の断面図である。はんだ線1は、はんだ合金により構成されるはんだ部2と、はんだ部2の表面に被覆されたフラックス層3と、フラックス層3の表面に被覆された樹脂層4とを備えている。
FIG. 1 is a sectional view of a
はんだ部2を構成するはんだ合金は、少なくとも錫を含む合金であり、例えばJIS Z 3282:2017記載の「4.合金系」、「種類」及び「記号」、表1記載のはんだ合金等に示す鉛を含むはんだ合金や、表2に示す鉛を含有しないはんだ合金等、任意のはんだ合金を用いることができる。このはんだ合金には、錫以外に、例えば、Sb、Bi、Cu、Au、In、Ag、Al、Cd、Fe、Ni、Zn等の化学成分がそれぞれの含有率をもって添加されている。なお、はんだ合金は、JIS Z 3282:2017記載の4.合金系,種類及び記号表1、表2に示す化学成分の範囲に限定されるものではなく、他のいかなる周知の化学成分の範囲で構成されるものであってもよい。
The solder alloy constituting the
フラックス層3を構成するフラックスは、はんだ部2の表面に塗布され、例えば松脂を主成分とし、樹脂、活性剤、溶剤等を含む、柔軟性と粘着性を兼ね備えた個体である。
The flux constituting the
樹脂層4は、フラックス層3の表面に積層されてなり、例えば、アクリル系樹脂で構成されているがこれに限定されるものではなく、いかなる樹脂材料で構成されるものであってもよい。この樹脂層4は、任意成分として下記一般式(1)で表されるメタクリル酸エステルに由来する構成単位を67質量%以下、必須成分として下記一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を5質量%以上50質量%以下、及び必須成分として一般式(3)で表される(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を5質量%以上80質量%以下、含有する。
The
フラックス層3の表面にコーティングする樹脂層4は、はんだ付けするときの、フラックスの作用を妨げないものであって、かつ樹脂層4をコーティングした後は、はんだ線1の表面は粘着性を呈しないものであることが前提となる。
The
表面がべたつかないコーティングとして、この樹脂層4において、フッ素系モノマー、シリコン系モノマーを共重合することが考えられる。フッ素は、はんだごてを当てた時の熱でフッ酸を発生する可能性があり、危険を伴い不適である。シリコンは熱によりシロキサンが飛散し電子部品の接点不良を起こす可能性があり不適である。
It is conceivable to copolymerize a fluorine-based monomer and a silicon-based monomer in this
フッ素を含まないアクリル系ポリマー、又はシリコンを含まないアクリル系ポリマーを任意の方法で被覆する。被覆する方法として、アクリル系ポリマーを溶剤に溶解したものをコーティングすることが容易である。その中で溶剤としてはフッ素系溶媒を使用することで、フラックスが樹脂層4へ滲みだすのを防止できる。
The fluorine-free acrylic polymer or silicone-free acrylic polymer is coated by any method. An easy coating method is to coat an acrylic polymer dissolved in a solvent. By using a fluorine-based solvent as the solvent, it is possible to prevent the flux from seeping into the
以下、本発明を適用したはんだ線の実施例について説明をする。なお本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Below, we will explain examples of solder wire to which the present invention is applied. Note that the present invention is not limited to the following examples.
<アクリル系ポリマーの合成>
メチルメタクリレート(MMA)22.5g、メタクリル酸(MA)1g、:シクロヘキシルメタクリレート(CHMA)45g、2-エチルヘキシルメタクリレート(2EHMA)31.5g、酢酸ブチル70g(重合溶媒)、2、2-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.3g(重合開始剤)を、内容量1lのガラス製の丸底フラスコに入れた。4つの口蓋の中央に撹拌羽根をセットし、スリーワンモーターにセットした。また、この丸底フラスコに対して、冷却管、温度計、窒素配管をセットした。
<Synthesis of acrylic polymer>
Methyl methacrylate (MMA) 22.5 g, methacrylic acid (MA) 1 g, cyclohexyl methacrylate (CHMA) 45 g, 2-ethylhexyl methacrylate (2EHMA) 31.5 g, butyl acetate 70 g (polymerization solvent), 2,2-azobisiso 0.3 g of butyronitrile (AIBN) (polymerization initiator) was placed in a glass round-bottomed flask having an internal capacity of 1 liter. Stirring blades were set in the center of the four palates and set in a three-one motor. Further, a cooling pipe, a thermometer, and a nitrogen pipe were set to this round-bottomed flask.
次に丸底フラスコをウォーターバスの中に入れた。常温で回転数を100rpmに設定し、窒素を流量計で250~350ml/分になるようにフラスコ内の空間部を窒素置換し、20分放置した。 The round bottom flask was then placed into a water bath. The rotation speed was set to 100 rpm at room temperature, and the space inside the flask was replaced with nitrogen using a flow meter so that the flow rate was 250 to 350 ml/min, and the flask was left for 20 minutes.
その後ウォーターバスに40~50℃の湯を入れて、ウォーターバスの設定温度を85℃にして、湯温を85℃まで上昇させた。 After that, hot water of 40 to 50°C was poured into the water bath, and the temperature of the water bath was set to 85°C, and the temperature of the water was raised to 85°C.
丸底フラスコ内の温度は徐々に上昇し、反応熱に基づいて、湯投入時から約1時間後に最高温度(88℃)に達して、その後ゆるやかに83℃まで下がり、一定の温度を保った。湯投入時から6時間に亘り、ウォーターバスの温度を一定に保持しつつ、窒素を供給し続けた。 The temperature inside the round-bottomed flask gradually increased, and based on the heat of reaction, reached the maximum temperature (88°C) about 1 hour after the hot water was added, and then slowly decreased to 83°C, and maintained a constant temperature. . Nitrogen was continuously supplied while keeping the temperature of the water bath constant for 6 hours from the time the hot water was added.
湯投入時から6時間経過後、丸底フラスコ内は、粘長な液体に変化していたので窒素の供給を停止、窒素配管の口から酢酸ブチル100gを滴下ロートを使用して少しずつ希釈した。 Six hours after the hot water was added, the inside of the round-bottomed flask had changed to a viscous liquid, so the nitrogen supply was stopped, and 100 g of butyl acetate was gradually diluted from the opening of the nitrogen pipe using a dropping funnel. .
次にこの丸底フラスコ内の液体を抽出してこれを原液とした。アルミカップに原液0.2~0.5gを精密天秤で秤量し、150℃の乾燥炉で40分乾燥させて溶剤成分を除去することでアクリル系ポリマーを得た。乾燥後の重量からでアクリル系ポリマー原液の固形成分を測定したところ36.1%(反応率:97.4%)であった。 Next, the liquid in this round bottom flask was extracted and used as a stock solution. An acrylic polymer was obtained by weighing 0.2 to 0.5 g of the stock solution into an aluminum cup using a precision balance and drying it in a drying oven at 150° C. for 40 minutes to remove the solvent component. The solid content of the acrylic polymer stock solution was measured from the weight after drying and was found to be 36.1% (reaction rate: 97.4%).
<溶液の調製>
アクリル系ポリマー原液2.8g、酢酸ブチル5.2g、1、3-ビストリフルオロメチルベンゼン92gをマグネチックスターラーで均一に撹拌し、溶液を調製した。
<Solution preparation>
2.8 g of the acrylic polymer stock solution, 5.2 g of butyl acetate, and 92 g of 1,3-bistrifluoromethylbenzene were stirred uniformly with a magnetic stirrer to prepare a solution.
<はんだ線の作製>
Sn:96.5質量%、Ag:3質量%、Cu:0.5質量%からなる成分のはんだ部に対して、フラックス液に浸漬させる方法により、以下の表1の配合からなるフラックスを塗布させた。その後、アクリルポリマーの溶液にフラックスを塗布したはんだ部を浸漬し、乾燥させる方法により、アクリル系ポリマーからなる樹脂層を積層させた。表2に、樹脂層における一般式(1)で表されるメタクリル酸エステルに由来する構成単位に相当する短鎖の質量%、一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位に相当する長鎖の質量%、一般式(3)で表される(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位に相当する環状の質量%にそれぞれ分類して記載している。
<Preparation of solder wire>
A flux having the composition shown in Table 1 below was applied to the solder part with components consisting of Sn: 96.5% by mass, Ag: 3% by mass, and Cu: 0.5% by mass by immersion in a flux liquid. I let it happen. Thereafter, a resin layer made of an acrylic polymer was laminated by dipping the solder part coated with flux in an acrylic polymer solution and drying it. Table 2 shows the mass % of short chains corresponding to structural units derived from methacrylic ester represented by general formula (1) in the resin layer, and the mass % of short chains corresponding to structural units derived from methacrylic ester represented by general formula (2). The data are classified into % by mass of long chains corresponding to the structural units represented by the formula (3) and % by mass of cyclic structures corresponding to the structural units derived from the (meth)acrylate ester represented by the general formula (3).
次に、作成した各はんだ線について、以下に説明するJIS Z 3197:2021 はんだ付け用フラックス試験方法 8.5.1 乾燥度試験に基づいてべたつきの評価試験を行った。 Next, each of the produced solder wires was subjected to a stickiness evaluation test based on JIS Z 3197:2021 Soldering Flux Test Method 8.5.1 Dryness Test described below.
この試験では、試験片上のフラックス残さの表面に粉末タルクを十分に振りかける。軟毛ブラシで粉末タルクを振りかけた表面を同一方向に軽く2回払い落とし、その度合いを目視で検査する規定である。本発明のはんだ線表面の評価方法に適しているので、この規定に則して、本発明のはんだ線表面の粘着性の確認に実施した。 In this test, powdered talc is liberally sprinkled on the surface of the flux residue on the specimen. The regulation requires that powdered talc be sprinkled on the surface with a soft bristle brush and then lightly brushed off twice in the same direction, and the extent of the dusting is visually inspected. Since it is suitable for the evaluation method of the solder wire surface of the present invention, it was carried out in accordance with this regulation to confirm the adhesiveness of the solder wire surface of the present invention.
準備する道具は、直径約8mmの軟毛ブラシ(ラクダの毛又はこれと類似のもの。)、最大粒径0.01mmの粉末タルクである。 The tools to be prepared are a soft bristle brush (camel hair or something similar) with a diameter of about 8 mm, and powdered talc with a maximum particle size of 0.01 mm.
評価方法は、粉末タルクがブラッシングによって容易に除去できれば、フラックスは粘着性がないとみなし、これを合格とした。粉末タルクがブラッシングで除去できない場合は、フラックスは粘着性があるとみなし、これを不合格とした。 As for the evaluation method, if the powdered talc can be easily removed by brushing, the flux is considered to be non-tacky, and this is considered to be a pass. If the powdered talc could not be removed by brushing, the flux was considered sticky and was rejected.
はんだの濡れ性の評価方法は、JIS Z 3197:2021 はんだ付け用フラックス試験方法 8.3.1.1 はんだ広がり試験、に基づいて行い、65%以上を合格とした。 The solder wettability was evaluated based on JIS Z 3197:2021 Soldering Flux Test Method 8.3.1.1 Solder Spreading Test, and 65% or more was considered to be a pass.
本発明例1~7は、何れもその樹脂層の成分が、本発明において規定した範囲内に含まれる。このため、べたつき、濡れ性共に良好であった。特に本発明例5は、短鎖が含まれず、環状と長鎖のみからなる樹脂層で構成する例であるが、かかる場合も同様にべたつき、濡れ性共に優れた結果となっていた。 In all of the invention examples 1 to 7, the components of the resin layer are within the ranges specified in the present invention. As a result, both the stickiness and wettability were good. In particular, invention example 5 is an example in which the resin layer does not contain short chains and is composed only of cyclic and long chains, and in this case too, the stickiness and wettability were excellent.
これに対して、比較例1は、環状が下限を下回るため、濡れ性が悪化していた。また、比較例2は、長鎖、短鎖、環状何れも本発明において規定した範囲内であるが、長鎖を構成するSMAの炭素数が16を超えていることから、べたつき、濡れ性共に悪化していた。比較例3は、長鎖が上限を超えており、しかも長鎖を構成するSMAの炭素数が16を超えていることから、べたつき、濡れ性共に悪化していた。比較例4は、長鎖が上限を超えるため、べたつき、濡れ性共に悪化していた。比較例5は、長鎖が下限を下回るため、樹脂層が剥離し、べたつき、濡れ性共に評価不能であった。また比較例6は、環状が上限を超えていることから、べたつき、濡れ性共に評価不能であった。比較例7は、短鎖が上限を超えていることから、濡れ性が悪化していた。 On the other hand, in Comparative Example 1, the annular shape was below the lower limit, so the wettability was poor. In addition, in Comparative Example 2, the long chain, short chain, and cyclic structure are all within the range specified in the present invention, but since the number of carbon atoms in the SMA constituting the long chain exceeds 16, both stickiness and wettability are good. It was getting worse. In Comparative Example 3, the long chain exceeded the upper limit, and the number of carbon atoms in the SMA that constituted the long chain exceeded 16, so both stickiness and wettability were deteriorated. In Comparative Example 4, the long chains exceeded the upper limit, resulting in poor stickiness and wettability. In Comparative Example 5, since the long chain was below the lower limit, the resin layer peeled off, and both stickiness and wettability could not be evaluated. In addition, in Comparative Example 6, since the annular shape exceeded the upper limit, both stickiness and wettability could not be evaluated. In Comparative Example 7, the wettability was deteriorated because the short chains exceeded the upper limit.
1 はんだ線
2 はんだ部
3 フラックス層
4 樹脂層
1
第1発明に係るはんだ線は、はんだ合金により構成されるはんだ部と、上記はんだ部の表面に被覆されたフラックス層と、上記フラックス層の表面に被覆された樹脂層とを備え、上記樹脂層は、アクリル系樹脂であることを特徴とする。 A solder wire according to a first invention includes a solder portion made of a solder alloy, a flux layer coated on the surface of the solder portion, and a resin layer coated on the surface of the flux layer , the resin layer is characterized by being an acrylic resin .
第2発明に係るはんだ線は、第1発明において、上記樹脂層は、任意成分として下記一般式(1)で表されるメタクリル酸エステルに由来する構成単位を67質量%以下、必須成分として下記一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を5質量%以上50質量%以下、及び必須成分として一般式(3)で表される(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を5質量%以上80質量%以下、含有することを特徴とする。
Claims (3)
上記はんだ部の表面に被覆されたフラックス層と、
上記フラックス層の表面に被覆された樹脂層とを備えること
を特徴とするはんだ線。 A solder part made of a solder alloy;
A flux layer coated on the surface of the solder part,
A solder wire comprising a resin layer coated on the surface of the flux layer.
を特徴とする請求項1記載のはんだ線。 The solder wire according to claim 1, wherein the resin layer is an acrylic resin.
を特徴とする請求項2記載のはんだ線。
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