JP2646394B2 - 水溶性はんだ付け用フラックス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、はんだ付け後のフラックス残渣が水や温水
で容易に洗浄除去できる水溶性フラックスに関する。

〔従来の技術〕

一般に電子部品のはんだ付けに用いられるフラックス
は松脂を主成分とする樹脂系であり、該フラックスは、
はんだ付け性、絶縁性に優れ、腐食性、毒性がない点で
も適したものである。この様に優れた特性を有するフラ
ックスでも通信機や大型コンピューターのような精密電
子機器に用いた場合、フラックス残渣を洗浄除去しなけ
ればならないことがある。その理由は、樹脂系フラック
スが如何に絶縁性に優れていても、松脂が粘着性を有す
るため、長期間のうちにフラックス残渣にホコリやゴミ
が付着し、それが吸湿して絶縁性を悪くしてしまうから
である。そのため、樹脂系フラックスでのはんだ付け
後、フラックス残渣の除去に松脂をよく溶解するフッ素
系有機溶剤や塩素系有機溶剤が使われていた。しかしな
がら、これらの有機溶剤は地球を取巻くオゾン層を破壊
し、人体に有害な紫外線を多量に地球上に到達させた
り、地下水を汚染させる等の問題を起こすため、それら
の使用が規制されるようになってきた。

その点、水溶性はんだ付け用フラックスは、はんだ付
け後のフラックス残渣が水や温水で洗浄除去でき有害な
有機溶剤を使わなくて済むため、近時その特長が多いに
認められてくるようになった。

従来の水溶性はんだ付け用フラックスとしては、塩化
亜鉛や塩化アンモニュームのような無機塩をグリセリン
やワセリンで溶解させたもの、或いはギ酸やギ酸アンモ
ニュームのような有機酸を水溶性溶剤で溶解したもので
あった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでフラックスとしては次のような作用を有して
はいなければならない。

（１）酸化物の除去作用 はんだ付け部が酸化していると、溶融状態となったは
んだは濡れることができないため、この酸化物を溶解除
去して清浄な金属表面にする。

（２）表面保護作用 金属表面は常に空気と接触するため、たとえ酸化物の
除去が行われ、清浄な金属表面となっても直ぐに空気中
の酸素と結合して酸化物を生成してしまう。従って、一
度清浄となった金属表面は再酸化しないように表面を保
護しなければならない。つまり、フラックスには再酸化
防止作用も兼ね備えていなければならないものである。

しかしながら、無機塩を含む水溶性はんだ付け用フラ
ックスは活性が強過ぎるため、ごく微量のフラックス残
渣が残ったとしても、そこから腐食が始まってしまう。
それ故、該フラックスではんだ付けしたものは入念な水
洗作業が必要であった。また、従来の水溶性はんだ付け
用フラックスは表面保護作用が十分でないためワセリン
やグリコール等の溶剤を併用していたが、これらの溶剤
は、はんだ付け時、高温に熱せられると洗浄性が悪くな
るため精密電子機器のはんだ付けには適さなかった。

本発明は腐食性が少ないばかりか、洗浄性に優れた水
溶性はんだ付け用フラックスを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的を達成すべく、鋭意検討を重ねた結果、ト
リス−（２、３−エポキシプロピル）−イソシアヌレー
トとカルボキシル基含有化合物との反応生成物が水溶性
はんだ付け用フラックスのベースキャリアとして優れた
性質を有することを見い出し、本発明を完成した。

本発明の要旨とするところは、炭素数が８以下のモノ
カルボン酸、ポリカルボン酸およびヒドロキシルカルボ
ン酸からなる群から選ばれた１種または、２種以上のカ
ルボキシル基含有化合物とトリス−（２、３エポキシプ
ロピル）−イソシアヌレートとの反応生成物である樹脂
状物質および活性剤を含有する水溶性はんだ付け用フラ
ックスである。

本発明にて使用する樹脂状物質は、 （ａ）炭素数が８以下のモノカルボン酸 （ｂ）同じく炭素数が８以下でヒドロキシカル基を有す
るヒドロキシカルボン酸、および （ｃ）同じく炭素数が８以下で分子内に２個以上のカル
ボキシル基を有するポリカルボン酸 の中から選ばれた１種または２種以上のカルボキシル基
含有化合物とトリス−（２、３−エポキシプロピル）−
イソシアヌレートとを反応させることによって得られる
ものが望ましい。

すなわち、ヒドロキシカルボン酸（ｂ）の如く、ヒド
ロキシル基を有するものはもちろんのこと、モノあるい
はポリカルボン酸（ａ）および（ｃ）の如く、ヒドロキ
シル基を有しないものでも、トリス−（２、３−エポキ
シプロピル）−イソシアヌレートの有するエポキシ基と
の付加反応によって、エステル基とヒドロキシル基を生
じる反応生成物は、このヒドロキシル基が水溶性を生成
物に付与する。また、これらカルボキシル基含有化合物
の有するアルキル基が溶剤溶解性を付与する。

しかし、炭素数が８を超えるカルボキシル基含有化合
物を使用すると溶剤に対する溶解性はよいが、水溶性が
極度に低下するため、本発明においては炭素数は８以下
に制限する。

このようなモノカルボン酸（ａ）の具体例としてはギ
酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イ
ソ吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸等があ
げられる。

また、ヒドロキシカルボン酸（ｂ）の具体例としては
グリコール酸、乳酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草
酸等があげられる。

更に、ポリカルボン酸（ｃ）の具体例としては、しゅ
う酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、
ピメリン酸、スベリン酸等があげられる。

また、ヒドロキシカルボン酸（ｂ）であり、ポリカル
ボン酸（ｃ）である具体例としては、リンゴ酸、クエン
酸、酒石酸、ヒドロキシマロン酸等があげられる。

しかし、本発明において使用するカルボン酸は、特に
それらにのみ制限されているものてはなく、前記のカル
ボン酸（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれのカルボンキシ
ル基含有化合物であっても使用してよい。

このようなカルボン酸は、下記一般式で示されるトリ
ス−（２、３−エポキシプロピル）−イソシアヌレート
と反応させ、樹脂状物質を得る。

この化合物および前記カルボン酸（便宜上RCOOHと表
す）との反応生成物は次のような一般式で表示すること
ができる。

式中、X1およびX2のうちどちらか一方はカルボン酸残
基（RCOO−）であり、他方はOH基であり、Y1およびY2の
うちどちらか一方はカルボン酸残基（RCOO−）であり、
他方はOH基であり、更にZ1およびZ2のうちどちらか一方
はカルボン酸残基（RCOO−）であり、他方はOH基である
イソシアヌレート誘導体であり、反応生成物はこれらの
混合物より成ると推察される。

なお、ポリカルボン酸を使用する場合、ある程度オリ
ゴマー化した成分も存在するものと考えられる。

これら樹脂状物質は、水溶性であることはもちろんの
こと有機溶剤にも溶解するという両親媒性を有するの
で、併用する活性成分および、溶剤の選択範囲がきわめ
て広いという特徴を有している。

本発明に用いる活性剤としては、乳酸、オレイン酸、
ステアリン酸、グルタミン酸、フタール酸等の有機酸、
或いは塩酸アニリン、塩酸グルタミン酸、臭素誘導体、
塩素誘導体等のハロゲン或いは尿素、エチレンジアミン
等のアミンアミド等のうち水に溶解するものであれば如
何なるものでも使用可能である。

また、本発明のフラックスは溶剤の種類、添加量を調
整することにより液状、ペースト状、固形状にすること
ができるため自動はんだ付け装置でのフラックス塗布、
クリームはんだ、ヤニ入りはんだ等にも使用できるもの
である。

＜反応例１＞ 撹拌機、温度系、冷却管のついた四つ口フラスコに、
TEPIC−Ｓ（日産化学工業（株）、トリス−（２、３−
エポキシプロピル）−イソシアヌレートの高純度品。エ
ポキシ基を１グラム当量含む）300重量部を加えて、140
℃にて溶融後、温度を130℃に調節して撹拌した。ここ
に、酢酸180重量部を少しずつ加えながら、２時間反応
させ、次いで、140℃にて１時間反応させた。

その後、この反応系をゆっくり冷却し、水あめ状の生
成物を得た。

＜反応例２＞ 反応例１と同様の方法で、TEPIC−S300重量部に対
し、酢酸162重量部を少しずつ加えながら130℃で２時間
反応させ、次いで、乳酸27重量部を少しずつ加えた後14
0℃にて１時間反応させた。その後、この反応系をゆっ
くり冷却し水あめ状の生成物を得た。

＜反応例３＞ 反応例１と同様の方法で、酢酸150重量部を少しずつ
加えた後、130℃にて1.5時間反応させ、次いでアジピン
酸73重量部を加えた後140℃にて1.5時間反応させる。そ
の後、系をゆっくり冷却するが、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〕

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが本
発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１（液状フラックス） 反応例１生成物 35wt％ トリエタノールアミンHCl 5wt％ イソプロピルアルコール 60wt％ 実施例２（液状フラックス） 反応例２生成物 42wt％ ジフェニールグアニジンHBr 8wt％ ブチルカルビトール 50wt％ 実施例３（液状フラックス） 反応例３生成物 40wt％ ジメチルアミンHCl 3wt％ リンゴ酸 1wt％ 尿素 3wt％ ジエチレングリコール 53wt％ 実施例４（液状フラックス） 反応例１生成物 30wt％ モノエタノールアミン 20wt％ 乳酸 2wt％ グリセリン 48wt％ 実施例５（液状フラックス） 反応例２生成物 60wt％ グリコール酸 2wt％ グルタミン酸HCl 5wt％ 水 33wt％ 実施例６（ペースト状フラックス） 反応例３生成物 60wt％ ジエタノールアミンHCl 4wt％ 尿素 3wt％ ジエチレングリコール 33wt％ 実施例７（ペースト状フラックス） 反応例１生成物 55wt％ モノエタノールアミン 15wt％ 乳酸 2wt％ グリセリン 28wt％ 実施例８（ペースト状フラックス） 反応例２生成物 40wt％ ポリエチレングリコール＃1000 10wt％ ジエチルアミンHCl 3wt％ リンゴ酸 2wt％ グリセリン 45wt％ 実施例９（固形状フラックス） 反応例３生成物 90wt％ ジメチルアミンHCl 3wt％ リンゴ酸 2wt％ 尿素 5wt％ 実施例10（固形状フラックス） 反応例１生成物 55wt％ ポリエチレングリコール＃1500 30wt％ ジエタノールアミン 10wt％ トリエタノールアミンHCl 5wt％ 比較例１（液状フラックス） 塩化亜鉛 18wt％ 塩化アンモン 6wt％ 水 76wt％ 比較例２（ペースト状フラックス） 塩化亜鉛 10wt％ 塩化カリ 5wt％ ポリエチレングリコール＃1500 40wt％ グリセリン 45wt％ 比較例３（固形状フラックス） ギ酸アンモン 20wt％ ギ酸 10wt％ 尿素 10wt％ ポリエチレングリコール＃3000 60wt％ 実施例、比較例の特性を第１表に示す。

〔発明の効果〕 本発明による水溶性はんだ付け用フラックスは、はん
だ付け性良好でかつ、はんだ付け後のフラックス残渣を
水のみで容易に洗浄除去することができるため、環境破
壊や労働衛生上の面からも安全であるという従来にない
優れた効果を有している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 久男 千葉県船橋市坪井町722番地１ 日産化 学工業株式会社高分子研究所内 審査官 日比野 隆治 (56)参考文献 特開 平３−13295（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−285971（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−47189（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭素数８以下のモノカルボン酸、ポリカル
   ボン酸およびヒドロキシルカルボン酸から成る群から選
   ばれた１種または２種以上のカルボキシル基含有化合物
   とトリス−（２、３−エポキシプロピル）−イソシアヌ
   レートとの反応性生成物である樹脂状物質および活性剤
   を含有することを特徴とする水溶性はんだ付け用フラッ
   クス。