JP2561452B2 - ソルダペースト - Google Patents

ソルダペースト

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JP2561452B2 JP4177354A JP17735492A JP2561452B2 JP 2561452 B2 JP2561452 B2 JP 2561452B2 JP 4177354 A JP4177354 A JP 4177354A JP 17735492 A JP17735492 A JP 17735492A JP 2561452 B2 JP2561452 B2 JP 2561452B2
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伸介 長谷川
政典 高橋
政直 河野
和義 山本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子産業分野において
プリント基板などの半田付けに用いられる、ソルダペー
ストに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来一般に使用されるソルダペースト
は、半田粉末と液状フラックスとからなり、前記フラッ
クスは、ロジンを主成分とし、それに硬化ヒマシ油など
のチキソ剤と、アミン類のハロゲン化物よりなる活性剤
と、適宜の溶剤を添加したものであった。
【0003】そして表面実装による半田付けにおいて
は、ソルダペーストをプリント基板に印刷し、電子部品
を搭載した後、リフロー炉で加熱し、半田を熔融して電
子部品と基板との接合を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のソ
ルダペーストにおいては、ソルダペーストをプリント基
板に印刷した後長時間放置すると、溶剤が揮散したりロ
ジンが結晶化したりすることにより、ソルダペーストの
表面が乾燥して皮張りを生じ、電子部品を搭載すること
が困難になる。
【0005】一般にプリント基板に表面実装する場合、
プリント基板にソルダペーストを印刷した後、直ちに電
子部品を搭載することは少く、製造工程の都合により数
時間乃至丸一日程度放置することが少くなく、従来のソ
ルダペーストではその間に粘着性を失うことが多かった
のである。
【0006】また従来のソルダペーストでは、それを印
刷したプリント基板をリフロー炉で加熱したとき、ソル
ダペーストの粘度が急激に低下してダレが生じ、半田ボ
ールが多発していた。
【0007】さらに活性剤としてハロゲンを含むソルダ
ペーストでは、リフロー後のフラックスの残渣中にハロ
ゲンが残留し、それが金属表面を腐蝕する恐れがあるの
で、フロンで洗浄することが不可欠であった。
【0008】しかしながら近年周知の如く、フロンによ
る環境破壊が問題視され、フロン洗浄を必要としない半
田付けシステムが求められている。またフロン洗浄に代
えて水で洗浄することも考えられているが、コストダウ
ンのためには水洗浄をも省略することが好ましい。
【0009】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、プリント基板に印刷後長時間粘着性を有し、リ
フロー時のダレが少くて半田ボールの発生が少く、且つ
ハロゲンを含んでいても水溶液抵抗値が高く、金属表面
に対する腐蝕性の小さいソルダペーストを提供すること
を目的とするものである。
【0010】
【課題を解決する手段】而して本発明は、半田粉末と液
状フラックスとを混合してなるソルダペーストにおい
て、前記フラックスが、ロジンと、ロジンとアルコール
とのエステルと、ロジンとアミンとの塩との三成分を含
むことを特徴とするものである。
【0011】本発明のフラックスにおける前記ロジンと
エステルとアミン塩との比率は、ロジン100重量部に
対し、ロジンとアルコールとのエステルを5〜20重量
部、ロジンとアミンとの塩を1〜5重量部とするのが適
当である。
【0012】また前記ロジンとしては、ロジンのホルマ
リン処理を施したホルミル化ロジンを使用するのが好ま
しい。
【0013】本発明は、ソルダペーストのフラックスに
おけるロジン成分として、その一部にアルコールでエス
テル化したロジン及び、アミン塩を使用することに特徴
を有している。
【0014】本発明において使用されるロジンとして
は、通常のガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジ
ン、それらの不均斉化ロジン、水添ロジンなどを使用す
ることができるが、前述のようにホルマリン処理を施し
てなるホルミル化ロジンを使用するのが好ましい。
【0015】ホルミル化ロジンは結晶化しにくく、プリ
ント基板表面に印刷した状態での粘着力保持性に優れて
いる。
【0016】本発明におけるロジンと、ロジンエステル
及びアミン塩のベースとなるロジンとは、同一のロジン
であっても異るものであっても差支えないが、いずれも
ホルミル化ロジンを使用するのが好ましい。
【0017】ロジンエステルを構成するアルコールとし
ては、脂肪族アルコールを使用するのが好ましいが、芳
香族又は脂環族アルコールを使用することもできる。ま
たその炭素数は、特に限定されない。
【0018】ロジン成分中にロジンエステルを添加する
ことにより、ロジン成分の軟化点が低下し、粘着力保持
性が向上する。
【0019】ロジンとアミンとの塩を構成するアミンと
しては、ジ又はトリアルカノールアミンが好ましい。
【0020】ロジンのアミン塩を添加することにより、
加熱時のペーストの粘度低下を抑制し、ダレを防止して
半田ボールの発生を抑える。
【0021】またロジンのアミン塩を添加することによ
り、フラックスの水溶液抵抗値が高くなり、フラックス
残渣の吸湿性を抑えることにより残留ハロゲンによる金
属表面の腐蝕が防止される。
【0022】ロジンと、ロジンエステルと、アミン塩と
の配合比率は、ロジン100重量部に対し、ロジンエス
テルを5〜20重量部、アミン塩を1〜5重量部とする
のが適当である。
【0023】ロジンエステルの量が少な過ぎるとペース
トの粘着力保持性が低下し、また多過ぎるとリフロー後
においても粘着性が残り、ゴミが付着したり吸湿性を生
じ、金属表面の腐蝕の原因となる。
【0024】またアミン塩の量が少いと、加熱時にペー
ストの粘度低下を生じ、リフロー時にダレを生じて半田
ボールを生じ易い。またアミン塩が多過ぎると、ペース
トの粘度が高くなり過ぎると共に、かえって吸湿性が高
くなり、金属表面の腐蝕の原因となる。
【0025】本発明におけるフラックスには、上記ロジ
ン、ロジンエステル、アミン塩の三成分を含むが、その
他一般のソルダペーストと同様に、チキソ剤、活性剤、
溶剤などを配合することができる。これらの成分は、従
来一般のソルダペーストにおいて使用されると同じもの
をそのまま使用することができる。
【0026】而して本発明のソルダペーストは、上記フ
ラックスと、半田合金の粉末とを混合したものである。
半田合金は錫と鉛との合金であって、その割合は用途に
よって変り得るが、一般には錫63重量%に鉛37重量
%の共晶混合物が広く使用されている。また半田粉末の
粒子径は、小さいほど好ましく、50μm以下とするの
が好ましい。
【0027】ソルダペーストにおけるフラックスと半田
粉末との比率は、フラックス5〜20重量%に対し、半
田粉末80〜95重量%とするのが適当である。
【0028】
【実施例】
実施例1 フラックスの配合 ホルミル化ロジン 58重量% ホルミル化ロジン・メチルエステル 5重量% ホルミル化ロジン・トリエタノールアミン塩 1重量% 硬化ひまし油(チキソ剤) 5重量% 2−エチルヘキシルアミンHBr (活性剤) 1重量% ヘキシルカルビトール(溶剤) 30重量%
【0029】フラックスの調製 上記配合の各成分をフラスコに入れ、加熱溶解した後冷
却して、それをフラックスとする。
【0030】ソルダペーストの調製 上記により調製したフラックス10重量%と、半田合金
(Sn 63/Pb 37)の粉末(平均粒子径30μm)
90重量%とを混合し、混練器で撹拌して、ソルダペー
ストを調製した。
【0031】以下の各実施例及び比較例については、フ
ラックスの配合のみを各実施例及び比較例の項に示すよ
うに変更し、それ以外は実施例1と同様にしてソルダペ
ーストを調製した。
【0032】実施例2 フラックスの配合 ホルミル化ロジン 58重量% ホルミル化ロジン・メチルエステル 5重量% ホルミル化ロジン・トリプロパノールアミン塩 1重量% 硬化ひまし油(チキソ剤) 5重量% 2−エチルヘキシルアミンHBr (活性剤) 1重量% ヘキシルカルビトール(溶剤) 30重量%
【0033】実施例3 フラックスの配合 ホルミル化ロジン 58重量% ホルミル化ロジン・ステアリルアルコールエステル 4重量% ホルミル化ロジン・ジエタノールアミン塩 2.5重量% 硬化ひまし油(チキソ剤) 5重量% エチルアミンHCl (活性剤) 0.5重量% ヘキシルカルビトール(溶剤) 30重量%
【0034】実施例4 フラックスの配合 水添ロジン 53重量% 水添ロジン・メチルエステル 5重量% 水添ロジン・トリエタノールアミン塩 1重量% 硬化ひまし油(チキソ剤) 5重量% 2−エチルヘキシルアミンHBr (活性剤) 1重量% ヘキシルカルビトール(溶剤) 35重量%
【0035】比較例1 フラックスの配合 不均化ロジン 58重量% 硬化ひまし油(チキソ剤) 5重量% 2−エチルヘキシルアミンHBr (活性剤) 1重量% セバチン酸(活性剤) 1重量% ヘキシルカルビトール(溶剤) 35重量%
【0036】比較例2 フラックスの配合 水添ロジン 57重量% 硬化ひまし油(チキソ剤) 5重量% エチルアミンHCl (活性剤) 0.5重量% セバチン酸(活性剤) 1重量% ブチルカルビトール(溶剤) 37.5重量%
【0037】比較例3 フラックスの配合 水添ロジン 54重量% 硬化ひまし油(チキソ剤) 6重量% アジピン酸・アミルアミン塩(活性剤) 10重量% ヘキシレングリコール(溶剤) 30重量%
【0038】比較例4 フラックスの配合 ホルミル化ロジン 60重量% 硬化ひまし油(チキソ剤) 5重量% 2−エチルヘキシルアミンHBr (活性剤) 1重量% ヘキシルカルビトール(溶剤) 34重量%
【0039】比較例5 フラックスの配合 ホルミル化ロジン 64重量% ホルミル化ロジン・メチルエステル 20重量% 硬化ひまし油(チキソ剤) 5重量% 2−エチルヘキシルアミンHBr (活性剤) 1重量% ヘキシルカルビトール(溶剤) 10重量%
【0040】比較例6 フラックスの配合 ホルミル化ロジン 59重量% ホルミル化ロジン・トリエタノールアミン塩 5重量% 硬化ひまし油(チキソ剤) 5重量% 2−エチルヘキシルアミンHBr (活性剤) 1重量% ヘキシルカルビトール(溶剤) 30重量%
【0041】ソルダペーストの評価 (1) 粘着性 ソルダペーストを印刷した基板を所定条件の下で放置
し、1時間毎にレスカ製タッキング試験機で、下記の条
件で粘着力を測定し、粘着力が25gfを切るまでの時間
を測定した。
【0042】ソルダペースト印刷厚み 250μm 圧着力 50gf 接触時間 0.1秒 接触面積 20.4mm2 プリーズ速度 30mm/分 放置環境 25℃・65%RH
【0043】(2) 半田ボール ソルダペーストをプリント基板に250μの厚さで印刷
し、チップ部品を60個搭載した後リフロー炉で加熱
し、半田付けを行った。
【0044】然る後そのプリント基板を実体顕微鏡で観
察し、半田ボールの発生個数を数えた。
【0045】(3) 水溶液抵抗 JIS Z 3197に準拠して、水溶液抵抗を測定し
た。
【0046】評価の結果を表1に示す。
【0047】
【表1】
【0048】
【発明の効果】上記実施例の結果からも明らかなよう
に、本発明のソルダペーストは、粘着力保持性に優れて
おり、プリント基板に印刷した後長時間に亙って粘着性
を保持し続け、電子部品の搭載が可能であると共に、リ
フローによる半田ボールの発生が少い。
【0049】また活性剤にハロゲンを含んでいても水溶
液抵抗値が大きく、プリント基板の金属表面の腐蝕が生
じ難い。従って半田付け後の洗浄を省略することがで
き、フロンによる環境破壊を防止すると共に、洗浄工程
を省略することによりコストダウンを図ることができ
る。
【0050】特にこの効果は、実施例1〜3のようにロ
ジンとしてホルミル化ロジンを使用したものに顕著であ
る。
【0051】これに対し比較例1〜4のものは、ロジン
成分としてロジンエステル及びアミン塩を含まないの
で、各性能ともに本発明のものより劣っている。比較例
4のようにロジンとしてホルミル化ロジンを使用するこ
とにより、粘着力保持性に若干の改善が見られるもの
の、半田ボールの発生及び水溶液抵抗値においては殆ど
改善が見られない。
【0052】また比較例5はホルミル化ロジンにエステ
ルを添加したものであるが、粘着力保持性及び水溶液抵
抗値は大巾に改善されていても、半田ボールの発生には
何等改善が見られない。
【0053】比較例6はホルミル化ロジンにアミン塩を
添加したものであって、それにより半田ボールの発生は
大巾に減少し、水溶液抵抗値も向上しているが、粘着力
保持性に劣り、長時間の放置に耐えない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 政典 兵庫県加古川市野口町水足671番地の4 ハリマ化成株式会社 中央研究所内 (72)発明者 河野 政直 兵庫県加古川市野口町水足671番地の4 ハリマ化成株式会社 中央研究所内 (72)発明者 山本 和義 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 平田 昌彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 近藤 義明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 村田 敏一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半田粉末と液状フラックスとを混合して
    なるソルダペーストにおいて、前記フラックスが、ロジ
    ンと、ロジンとアルコールとのエステルと、ロジンとア
    ミンとの塩との三成分を含むことを特徴とする、ソルダ
    ペースト
  2. 【請求項2】 半田粉末と液状フラックスとを混合して
    なるソルダペーストにおいて、前記フラックスが、ロジ
    ン100重量部と、ロジンとアルコールとのエステル5
    〜20重量部と、ロジンとアミンとの塩1〜5重量部と
    の三成分を含むことを特徴とする、ソルダペースト
  3. 【請求項3】 前記ロジンがホルミル化ロジンであるこ
    とを特徴とする、請求項1又は2に記載のソルダペース
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