JP2690197B2 - 清浄不要のはんだ付用フラックス及びその使用方法 - Google Patents
清浄不要のはんだ付用フラックス及びその使用方法Info
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- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
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- H05K3/3489—Composition of fluxes; Methods of application thereof; Other methods of activating the contact surfaces
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- B23K35/3612—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents
- B23K35/3616—Halogen compounds
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、一般にはんだ付用フラックス及びはんだ付
け方法に関し、さらに詳しくは、特にプリント配線組立
品のような重要な高信頼度の電子組立品の製造におい
て、著しい環境的利点および著しい生産関連利点を与え
る水溶性はんだ付用フラックス及びその使用方法に関す
る。
け方法に関し、さらに詳しくは、特にプリント配線組立
品のような重要な高信頼度の電子組立品の製造におい
て、著しい環境的利点および著しい生産関連利点を与え
る水溶性はんだ付用フラックス及びその使用方法に関す
る。
プリント配線組立品は、ふつうウェーブソルダリング
(流動はんだ付け)として知られる方法により製造さ
れ、この場合プリント配線板(プリント回路板)の表面
及びそれにはんだ付けようとする成分リード線及び成端
の表面を、上記板及びその上に置かれた成分に沿って通
過するはんだ流動体にさらす。はんだ流動体は、はんだ
付けようとする表面と接触し、結合し、電気的に一緒に
連結される。上記組立品の実際のはんだ付け前に、フラ
ックスをふつう結合しようとする表面に適用して、例え
ば酸化物を除去することにより、はんだを受入れるよう
に表面を科学的に準備し、こうして良好な電気的および
機械的連結を確立する。典型的には、フラックスをいわ
ゆる発泡フラックス処理によって幾分ゆるく制御した量
で適用し、この場合板及びその上の成分を、はんだ付け
ようとする表面上に析出するフラックスの発泡床に沿っ
て送る。フラックス処理した組立品は、はんだ付け前に
予熱され、表面からフラックスキャリヤーを蒸発させ
る。
(流動はんだ付け)として知られる方法により製造さ
れ、この場合プリント配線板(プリント回路板)の表面
及びそれにはんだ付けようとする成分リード線及び成端
の表面を、上記板及びその上に置かれた成分に沿って通
過するはんだ流動体にさらす。はんだ流動体は、はんだ
付けようとする表面と接触し、結合し、電気的に一緒に
連結される。上記組立品の実際のはんだ付け前に、フラ
ックスをふつう結合しようとする表面に適用して、例え
ば酸化物を除去することにより、はんだを受入れるよう
に表面を科学的に準備し、こうして良好な電気的および
機械的連結を確立する。典型的には、フラックスをいわ
ゆる発泡フラックス処理によって幾分ゆるく制御した量
で適用し、この場合板及びその上の成分を、はんだ付け
ようとする表面上に析出するフラックスの発泡床に沿っ
て送る。フラックス処理した組立品は、はんだ付け前に
予熱され、表面からフラックスキャリヤーを蒸発させ
る。
プリント配線組立品のウェーブソルダリングにおい
て、電子工業え使用されるはんだ付用フラックスは、環
境に有害な及び(または)それ自体望ましくない環境上
の危険であるはんだ付後の清浄剤の使用を必要とする成
分を伝統的に含んでいた。例えば、典型的活性化ロジン
フラックスは、環境を汚染するアルコールのような揮発
性有機化合物(VOC)キャリヤーを利用している。上記
フラックスも、イオン性の実質上ハンダ付け後の汚染残
留物(フラックスの痕跡及びその分解及び反応生成物)
を残すものであり、これらは最後には電子組立品を腐食
しまた他の物理的及び電気的に劣化し、回路の破損をま
ねく。従って、特に重要な高信頼度組立品の立場には、
上記残留物の除去が必須のものであった。清浄は、多分
最もふつうには、クロロオルフルオロカーボン(CFC)
洗浄剤を使用する蒸気脱脂により遂行されてきた。CFC
の環境的危険、特に地球の成層圏オゾン層に対するその
最近理解されてきた有害作用は、主な世界的関心事とな
っている。
て、電子工業え使用されるはんだ付用フラックスは、環
境に有害な及び(または)それ自体望ましくない環境上
の危険であるはんだ付後の清浄剤の使用を必要とする成
分を伝統的に含んでいた。例えば、典型的活性化ロジン
フラックスは、環境を汚染するアルコールのような揮発
性有機化合物(VOC)キャリヤーを利用している。上記
フラックスも、イオン性の実質上ハンダ付け後の汚染残
留物(フラックスの痕跡及びその分解及び反応生成物)
を残すものであり、これらは最後には電子組立品を腐食
しまた他の物理的及び電気的に劣化し、回路の破損をま
ねく。従って、特に重要な高信頼度組立品の立場には、
上記残留物の除去が必須のものであった。清浄は、多分
最もふつうには、クロロオルフルオロカーボン(CFC)
洗浄剤を使用する蒸気脱脂により遂行されてきた。CFC
の環境的危険、特に地球の成層圏オゾン層に対するその
最近理解されてきた有害作用は、主な世界的関心事とな
っている。
電子工学生産方法の環境的結果が一層良く理解される
ようになってきたので、また増加する厳格な政府の規制
に合うためには、別の清浄財を開発することによって、
及び水のような一層安全で環境になじむ清浄剤で清浄で
きる改良されたフラックス処方物を開発することによっ
て、技術は上記の問題を避けることが求められている。
ようになってきたので、また増加する厳格な政府の規制
に合うためには、別の清浄財を開発することによって、
及び水のような一層安全で環境になじむ清浄剤で清浄で
きる改良されたフラックス処方物を開発することによっ
て、技術は上記の問題を避けることが求められている。
例えば、水で洗うことにより清浄できる種々の水溶性
フラックスが提案されてきた。水清浄は、一般問題とし
てCFC清浄により明らかに好ましいが、従来の水溶性フ
ラックスは、一般に多くの望まれることを残している。
例えば、そのようなフラックスは、典型的にはかなりの
量のVOC溶剤(ふつうはアルコール)及び(または)ハ
ロゲン化物含有活性化剤で処方されてきた。初期から認
められているように、VOC溶剤は環境的見地から問題が
ある。他方、ハロゲン化物含有化活性化剤は、清浄を必
要とする高度にイオン的で高度に腐食性のはんだ付け後
残留物を残す点で問題がある。さらに詳しくは、湿気
(水)の存在下では、上記残留物に含まれるハロゲン化
物は、再生腐食反応において幾分触媒として働らくこと
が知られており、上記再生腐食反応ではハロゲン化物が
組立品成分の金属(例えばアルミニウム)と錯体化し、
ついでハロゲン化錯体と水との反応により再生され、そ
れによって再び金属を攻撃するのに自由となる。従っ
て、湿気が存在する限り(湿気は勿論実際には殆んど常
に存在する)、腐食反応は絶えず進むことができ、最後
には回路の破損をまねく。
フラックスが提案されてきた。水清浄は、一般問題とし
てCFC清浄により明らかに好ましいが、従来の水溶性フ
ラックスは、一般に多くの望まれることを残している。
例えば、そのようなフラックスは、典型的にはかなりの
量のVOC溶剤(ふつうはアルコール)及び(または)ハ
ロゲン化物含有活性化剤で処方されてきた。初期から認
められているように、VOC溶剤は環境的見地から問題が
ある。他方、ハロゲン化物含有化活性化剤は、清浄を必
要とする高度にイオン的で高度に腐食性のはんだ付け後
残留物を残す点で問題がある。さらに詳しくは、湿気
(水)の存在下では、上記残留物に含まれるハロゲン化
物は、再生腐食反応において幾分触媒として働らくこと
が知られており、上記再生腐食反応ではハロゲン化物が
組立品成分の金属(例えばアルミニウム)と錯体化し、
ついでハロゲン化錯体と水との反応により再生され、そ
れによって再び金属を攻撃するのに自由となる。従っ
て、湿気が存在する限り(湿気は勿論実際には殆んど常
に存在する)、腐食反応は絶えず進むことができ、最後
には回路の破損をまねく。
発明の概要 重要な様相の一つに従って、本発明は水溶性であり
(事実水溶液の形である)、実質上VOCを含まず、ハロ
ゲン化物を含まず、さらに一般的には非腐食性であるは
んだ付用フラックスを提供する。本発明のフラックス
は、流動はんだ付けしようとするプリント配線組立品に
高度に有効な十分なブラックス処理を与え、また全く重
要なことには、最小の残存イオン汚染と高い表面絶縁抵
抗の両者を達成するように、特に処方されるから、はん
だ付けの清浄は不必要である。従って、本発明独特の洗
浄不要フラックスは、VOCと関連した環境問題を避け、
また水洗浄さえも含め、はんだ付け後の清浄工程に関連
した問題と費用を避ける。最も好ましい形態では、本発
明の清浄不要フラックスは、くり返しの凍結と解凍が処
方物の本質的性質に悪影響を与えない点で、輸送及び貯
蔵のために有利でもある。
(事実水溶液の形である)、実質上VOCを含まず、ハロ
ゲン化物を含まず、さらに一般的には非腐食性であるは
んだ付用フラックスを提供する。本発明のフラックス
は、流動はんだ付けしようとするプリント配線組立品に
高度に有効な十分なブラックス処理を与え、また全く重
要なことには、最小の残存イオン汚染と高い表面絶縁抵
抗の両者を達成するように、特に処方されるから、はん
だ付けの清浄は不必要である。従って、本発明独特の洗
浄不要フラックスは、VOCと関連した環境問題を避け、
また水洗浄さえも含め、はんだ付け後の清浄工程に関連
した問題と費用を避ける。最も好ましい形態では、本発
明の清浄不要フラックスは、くり返しの凍結と解凍が処
方物の本質的性質に悪影響を与えない点で、輸送及び貯
蔵のために有利でもある。
さらに簡潔にいえば、本発明は、VOCを実質上含ま
ず、フラックスの約5重量%を越えない合計量で1種以
上のハロゲン化物不含の水溶性活性化剤と、フラックス
の約1重量%を越えない量の水溶性フッ素化界面活性剤
と、水とから本質的になる清浄不要のフラックスを提供
する。好ましくは、フラックスの各活性化剤は、水に十
分に可溶であって、フラックスの凍結及び解凍後も十分
に溶液中に留まる。
ず、フラックスの約5重量%を越えない合計量で1種以
上のハロゲン化物不含の水溶性活性化剤と、フラックス
の約1重量%を越えない量の水溶性フッ素化界面活性剤
と、水とから本質的になる清浄不要のフラックスを提供
する。好ましくは、フラックスの各活性化剤は、水に十
分に可溶であって、フラックスの凍結及び解凍後も十分
に溶液中に留まる。
第2の主様相に従えば、本発明は、プリント配線組立
品を上記はんだ付用フラックスで噴霧フラックス処理
し、フラックス処理した組立品を予熱してフラックスか
ら水を蒸発させ、組立品を流動はんだ付けすることから
なる、はんだ付けしたプリント配線組立品の製法を提供
する。
品を上記はんだ付用フラックスで噴霧フラックス処理
し、フラックス処理した組立品を予熱してフラックスか
ら水を蒸発させ、組立品を流動はんだ付けすることから
なる、はんだ付けしたプリント配線組立品の製法を提供
する。
上記方法により、特にはんだ付け後の清浄なしの本発
明の独特に有利な清浄不要のフラックスの使用により、
はんだ付け後の洗浄にかけられたプリント配線組立品に
適用できる軍事規格の厳格な要件以下の残存イオン汚染
水準を達成できる。
明の独特に有利な清浄不要のフラックスの使用により、
はんだ付け後の洗浄にかけられたプリント配線組立品に
適用できる軍事規格の厳格な要件以下の残存イオン汚染
水準を達成できる。
本発明における流動はんだ付けは、例えば空気雰囲気
中で、または酵素含量の制御水準を有する、窒素のよう
な実質上賦活性雰囲気中で実施できる。
中で、または酵素含量の制御水準を有する、窒素のよう
な実質上賦活性雰囲気中で実施できる。
発明の詳細な説明 本発明に従うフラックスは、三つの主成分、すなわち
ハロゲン化物不含の水溶性活性化剤(1種以上)、水溶
性フッ素化界面活性剤、及び水好ましくは脱イオン水を
含んでいる。活性化剤と界面活性剤の適当割合を室温で
水に加え、混合して水溶液を形成することにより、本発
明のフラックスは容易に製造される。勿論、本発明のフ
ラックスは、プリント配線組立品の流動はんだ付けにふ
つう使用されるはんだと相容性であり、また上記方法で
ふつうはんだ付けされる金属と相容性である。はんだ
は、最もふつうにはスズ約60重量%と鉛40重量%を含む
二成分スズ/鉛系であり、スズ63重量%/鉛37重量%が
典型的である。銀、アンチモンのようなさらなる成分も
存在でき、そのような組成物の例はスズ62重量%/鉛36
重量%/銀2重量%である。スズ/ビスマス系のような
鉛不含のはんだ系も知られており、スズ42重量%/ビス
マス58重量%が1例である。ふつうはんだ付けされる金
属は、銅、スズ−鉛被覆銅及び銅合金(例えば青銅、黄
銅)を含む。存在できる他の金属は、ニッケル、鉄−ニ
ッケル合金、Kovar(鉄−ニッケル−コバルト合金)
(多分金被覆の)、銀、パラジウム、またはスズ−鉛合
金を含む。
ハロゲン化物不含の水溶性活性化剤(1種以上)、水溶
性フッ素化界面活性剤、及び水好ましくは脱イオン水を
含んでいる。活性化剤と界面活性剤の適当割合を室温で
水に加え、混合して水溶液を形成することにより、本発
明のフラックスは容易に製造される。勿論、本発明のフ
ラックスは、プリント配線組立品の流動はんだ付けにふ
つう使用されるはんだと相容性であり、また上記方法で
ふつうはんだ付けされる金属と相容性である。はんだ
は、最もふつうにはスズ約60重量%と鉛40重量%を含む
二成分スズ/鉛系であり、スズ63重量%/鉛37重量%が
典型的である。銀、アンチモンのようなさらなる成分も
存在でき、そのような組成物の例はスズ62重量%/鉛36
重量%/銀2重量%である。スズ/ビスマス系のような
鉛不含のはんだ系も知られており、スズ42重量%/ビス
マス58重量%が1例である。ふつうはんだ付けされる金
属は、銅、スズ−鉛被覆銅及び銅合金(例えば青銅、黄
銅)を含む。存在できる他の金属は、ニッケル、鉄−ニ
ッケル合金、Kovar(鉄−ニッケル−コバルト合金)
(多分金被覆の)、銀、パラジウム、またはスズ−鉛合
金を含む。
プリント配線組立品のフラックス処理のためには、本
発明のフラックスを噴霧により適用するのが好ましい。
流動はんだ付け方法で伝統的に使用される発泡フラック
ス処理技術に対比して、本発明に従う噴霧フラックス処
理は適用するフラックス量を厳密に制限できるから、フ
ラックスを良好なはんだ継手を生じるのに十分な量では
んだ付けようとする表面に適用でき、一方はんだ付け後
組立品上に残るフラックス残留物量を最小にする。過剰
量のフラックス残留物は、特に高温、高湿度の条件下で
は、組立品の表面絶縁抵抗の劣化及び電気的破損に導く
から、望ましくない。
発明のフラックスを噴霧により適用するのが好ましい。
流動はんだ付け方法で伝統的に使用される発泡フラック
ス処理技術に対比して、本発明に従う噴霧フラックス処
理は適用するフラックス量を厳密に制限できるから、フ
ラックスを良好なはんだ継手を生じるのに十分な量では
んだ付けようとする表面に適用でき、一方はんだ付け後
組立品上に残るフラックス残留物量を最小にする。過剰
量のフラックス残留物は、特に高温、高湿度の条件下で
は、組立品の表面絶縁抵抗の劣化及び電気的破損に導く
から、望ましくない。
乾燥後(水の蒸発後)プリント配線組立品上に残るフ
ラックス「固体」(さらに厳密には不揮発物)の量が、
平板面積平方インチ当り約200〜約1,500μg(1cm2当り
約31〜約233μg)の範囲、さらに好ましくは板面積平
方インチ当り約400〜約1,200μg(1cm2当り約62〜約18
6μg)の範囲であるように、噴霧適用割合を選択する
のが好ましい。これは、流動はんだ付けんしようとする
表面をフラックスによる十分にしめらし、良好なはんだ
継手を確実にし、またはんだ付け後の清浄なしで、最小
の残留イオンと汚染とはんだ付けした組立品の良好な
(高い)表面絶縁抵抗を確実にする。
ラックス「固体」(さらに厳密には不揮発物)の量が、
平板面積平方インチ当り約200〜約1,500μg(1cm2当り
約31〜約233μg)の範囲、さらに好ましくは板面積平
方インチ当り約400〜約1,200μg(1cm2当り約62〜約18
6μg)の範囲であるように、噴霧適用割合を選択する
のが好ましい。これは、流動はんだ付けんしようとする
表面をフラックスによる十分にしめらし、良好なはんだ
継手を確実にし、またはんだ付け後の清浄なしで、最小
の残留イオンと汚染とはんだ付けした組立品の良好な
(高い)表面絶縁抵抗を確実にする。
1.活性化剤 本発明のフラックスは、1種またはそれ以上のハロゲ
ン化物不含の水溶性活性化剤を含んでいる。本発明の一
層広い範囲内では要求されないが、フラックスの1回以
上の凍結/解凍サイクル後、完全に溶液中に残っている
のに十分な水溶解度を示す活性化剤を選ぶのが高度に有
利であり、従って好ましいことが判明した。さらに詳し
くは、フラックスガ輸送または貯蔵中凍結するときは、
上記活性化剤の使用は、フラックスが解凍後も溶液形で
あり、そこでなお使用に有効であることを確実にする。
一般的にいって、20℃(68゜F)で少なくとも約5g/100c
cの水溶解度がこの目的に十分である。低溶解度の活性
化剤は上記利点を与えない。フラックスを凍結/解凍サ
イクルにかけるとき、活性化剤は溶液から析出し、そこ
でさらに処理(溶液を戻すためにフラックスを室温以上
に十分に加熱するような)なしではフラックスを使用で
きないからである。
ン化物不含の水溶性活性化剤を含んでいる。本発明の一
層広い範囲内では要求されないが、フラックスの1回以
上の凍結/解凍サイクル後、完全に溶液中に残っている
のに十分な水溶解度を示す活性化剤を選ぶのが高度に有
利であり、従って好ましいことが判明した。さらに詳し
くは、フラックスガ輸送または貯蔵中凍結するときは、
上記活性化剤の使用は、フラックスが解凍後も溶液形で
あり、そこでなお使用に有効であることを確実にする。
一般的にいって、20℃(68゜F)で少なくとも約5g/100c
cの水溶解度がこの目的に十分である。低溶解度の活性
化剤は上記利点を与えない。フラックスを凍結/解凍サ
イクルにかけるとき、活性化剤は溶液から析出し、そこ
でさらに処理(溶液を戻すためにフラックスを室温以上
に十分に加熱するような)なしではフラックスを使用で
きないからである。
フラックスの全活性化剤含量は、フラックスの約0.2
〜約5.0重量%であるべきである。一層低い活性化剤含
量は、十分なフラックス処理活性を与えず、一方一層高
い活性剤含量は、清浄することを意図していない仕上は
んだ付けした組立品に悪影響を与え得る過剰の残留物を
生じる。勿論、強い活性化剤と弱い活性化剤の間では、
強い活性化剤は示した範囲の一層低い量で使用すべきで
ある。好ましい活性化剤含量は、フラックスの0.5〜3.0
重量%である。
〜約5.0重量%であるべきである。一層低い活性化剤含
量は、十分なフラックス処理活性を与えず、一方一層高
い活性剤含量は、清浄することを意図していない仕上は
んだ付けした組立品に悪影響を与え得る過剰の残留物を
生じる。勿論、強い活性化剤と弱い活性化剤の間では、
強い活性化剤は示した範囲の一層低い量で使用すべきで
ある。好ましい活性化剤含量は、フラックスの0.5〜3.0
重量%である。
本発明で使用するのに適するハロゲン化物不含活性化
剤の例としては、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン
酸、リン酸エステル、アミノ酸、アルカノールアミン、
及びそれらの組合せのような有機活性化剤が挙げられ
る。雑木活性化剤は、電子工業でふつう使用されるアミ
ンハロゲン化水素酸塩(例えばアミン塩酸塩、アミン臭
化水素酸塩)のようなハロゲン化物含有活性化剤に比
べ、ごく弱イオン性である。さらに、ハロゲン化物を含
まないから、上記活性化剤は、ハロゲン化物が存在する
場合に生ずる前記の再生腐食反応を生じない。
剤の例としては、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン
酸、リン酸エステル、アミノ酸、アルカノールアミン、
及びそれらの組合せのような有機活性化剤が挙げられ
る。雑木活性化剤は、電子工業でふつう使用されるアミ
ンハロゲン化水素酸塩(例えばアミン塩酸塩、アミン臭
化水素酸塩)のようなハロゲン化物含有活性化剤に比
べ、ごく弱イオン性である。さらに、ハロゲン化物を含
まないから、上記活性化剤は、ハロゲン化物が存在する
場合に生ずる前記の再生腐食反応を生じない。
本発明の目的には、カルボン酸活性化剤が、はんだ付
け性能、最小残存イオン汚染、高い表面絶縁抵抗のすぐ
れた組合せを与えることが判明した。カルボン酸類のう
ち、グルタル酸とコハク酸が、単独でおよび組合せで、
本発明の実施に特に適する活性化剤であることがわかっ
た。
け性能、最小残存イオン汚染、高い表面絶縁抵抗のすぐ
れた組合せを与えることが判明した。カルボン酸類のう
ち、グルタル酸とコハク酸が、単独でおよび組合せで、
本発明の実施に特に適する活性化剤であることがわかっ
た。
以下は、すべて20℃(68゜F)で少なくとも5g/100cc
の溶解解度を有する、本発明で使用するのに適するカル
ボン酸及び他の活性化剤の例である。
の溶解解度を有する、本発明で使用するのに適するカル
ボン酸及び他の活性化剤の例である。
モノカルボン酸 ギ酸 酢酸 プロピオン酸 ラク酸 ジカルボン酸 シュウ酸 マロン酸 コハク酸 グルタル酸 マレイン酸 イタコン酸 トリカルボン酸 アコニット酸 ヒドロキシカルボン酸 グリコール酸 乳酸 マンデル酸 リンゴ酸 酒石酸 クエン酸 ジグリコール酸 ケトカルボン酸 レブリン酸 スルホン酸 ベンゼンスルホン酸 トルエンスルホン酸 ホスホン酸 ホスホノ酢酸 1−ピドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸 フェニルホスホン酸 リン酸エステル 脂肪族アルコール、脂肪族エトキシル化アルコール、
芳香族アルコール、または芳香族エトキシル化アルコー
ル基に基づくモノリン酸エステル及びジリン酸エステル アミノ酸 グリシン アミノラク酸 アミノ吉草酸 アルカノールアミン トリイソプロパノールアミン トリエタノールアミン 2.界面活性剤 フッ素化界面活性剤は、本発明のフラックスノ重要な
成分である。フッ素化界面活性剤は、強力な界面活性剤
であり、ごく低濃度で有効である。本発明の実施におい
ては、界面活性剤をフラックスの約1.0重量%未満の濃
度で、好ましくは約0.1重量%以下で存在させるべきで
ある。これは、はんだ付けする表面をフラックスで十分
しめらすことができ、一方では、はんだ付け後残るフラ
ックス残留物の水準に実質上寄与しない。
芳香族アルコール、または芳香族エトキシル化アルコー
ル基に基づくモノリン酸エステル及びジリン酸エステル アミノ酸 グリシン アミノラク酸 アミノ吉草酸 アルカノールアミン トリイソプロパノールアミン トリエタノールアミン 2.界面活性剤 フッ素化界面活性剤は、本発明のフラックスノ重要な
成分である。フッ素化界面活性剤は、強力な界面活性剤
であり、ごく低濃度で有効である。本発明の実施におい
ては、界面活性剤をフラックスの約1.0重量%未満の濃
度で、好ましくは約0.1重量%以下で存在させるべきで
ある。これは、はんだ付けする表面をフラックスで十分
しめらすことができ、一方では、はんだ付け後残るフラ
ックス残留物の水準に実質上寄与しない。
E.I.Du Pont de Nemours & Co., Inc.から入手でき
るZonyl FSNフルオロ界面活性剤(ペルフルオロアルキ
ルエトラシラートとして記載されている)が、本発明に
特に適することが判明した。the Industrial Chemical
Products Division of 3Mから入手できるFluorad FC−4
30(フルオロ脂肪族重合体エステルとして記載されてい
る)、Imperial Chemical Industriesから入手できるAT
SURFフルオロ界面活性剤のような、他の製造業者からの
フッ素化界面活性剤も使用できる。
るZonyl FSNフルオロ界面活性剤(ペルフルオロアルキ
ルエトラシラートとして記載されている)が、本発明に
特に適することが判明した。the Industrial Chemical
Products Division of 3Mから入手できるFluorad FC−4
30(フルオロ脂肪族重合体エステルとして記載されてい
る)、Imperial Chemical Industriesから入手できるAT
SURFフルオロ界面活性剤のような、他の製造業者からの
フッ素化界面活性剤も使用できる。
3.他の成分 本発明のフラックスは、その基本適性質に重要な影響
を与えない少量で、種々の他の成分を含むことができ
る。上記成分としては、例合えばベンゾトリアゾール、
置換ベンゾトリアゾール(例えばヒドロキシベンゾトリ
アゾール)、イミダゾール及び置換イミダゾールのよう
な腐食抑制剤、安定剤、殺かび薬が挙げられる。これら
は、好ましくはフラックスの約0.1重量%を越えない総
計量で添加できる。上記成分の使用は、当業者によく理
解される。
を与えない少量で、種々の他の成分を含むことができ
る。上記成分としては、例合えばベンゾトリアゾール、
置換ベンゾトリアゾール(例えばヒドロキシベンゾトリ
アゾール)、イミダゾール及び置換イミダゾールのよう
な腐食抑制剤、安定剤、殺かび薬が挙げられる。これら
は、好ましくはフラックスの約0.1重量%を越えない総
計量で添加できる。上記成分の使用は、当業者によく理
解される。
また、ある種の成分は、イソプロパノールのような有
機溶剤キャリヤー中で、製造業者から供給されることが
ある。例えば、後の多くの特別の実施例で使用するDu P
ont Zonyl FSNフルオロ界面活性剤は、水及びイソプロ
ピルアルコール各々30%中の活性成分(界面活性剤)40
%濃度として供給される。しかし、本発明のフラックス
中で実際に使用するこの成分の小濃度のために、フラッ
クスの中に存在するイソプロパノール量は無視できる。
一例として、フラックスの0.09重量%のZonyl FSNで
は、生じるイソプロピルアルコール含量は、フラックス
の0.027重量%にすぎない。いうまでもないが、そのよ
うなわずかの残量のアルコールの存在は、フラックスの
本質的にVOCを含まない性質を変えるものではない。
機溶剤キャリヤー中で、製造業者から供給されることが
ある。例えば、後の多くの特別の実施例で使用するDu P
ont Zonyl FSNフルオロ界面活性剤は、水及びイソプロ
ピルアルコール各々30%中の活性成分(界面活性剤)40
%濃度として供給される。しかし、本発明のフラックス
中で実際に使用するこの成分の小濃度のために、フラッ
クスの中に存在するイソプロパノール量は無視できる。
一例として、フラックスの0.09重量%のZonyl FSNで
は、生じるイソプロピルアルコール含量は、フラックス
の0.027重量%にすぎない。いうまでもないが、そのよ
うなわずかの残量のアルコールの存在は、フラックスの
本質的にVOCを含まない性質を変えるものではない。
以上のことから、本発明において「実質上VOCを含有
しない」とは、本発明のフラックスガ、その構成成分で
ある活性化剤や界面活性剤の溶剤として製造時に不可避
的に混入してくる程度のVOCが含有していることを排除
するものではないことを意味する。
しない」とは、本発明のフラックスガ、その構成成分で
ある活性化剤や界面活性剤の溶剤として製造時に不可避
的に混入してくる程度のVOCが含有していることを排除
するものではないことを意味する。
特別の実施例 以下は、本発明に従って処方された組成物の特別の実
施例である。各実施例において、活性化剤と界面活性剤
を脱イオン(DI)水に室温で溶解し、均一水溶液をつく
ることにより、フラックスを調製した。実施例に挙げた
全ての成分は、商業上容易に入手でき、変形せずに使用
した。実施例1〜8の酸活性剤及び実施例5のトリイソ
プロパノールアミンは、商業的に純粋形(実質上100%
純度)であった。実施例5で使用したMaphos L−10は、
Mazer Chemical Inc.から入手できる脂肪族リン酸エス
テルである。
施例である。各実施例において、活性化剤と界面活性剤
を脱イオン(DI)水に室温で溶解し、均一水溶液をつく
ることにより、フラックスを調製した。実施例に挙げた
全ての成分は、商業上容易に入手でき、変形せずに使用
した。実施例1〜8の酸活性剤及び実施例5のトリイソ
プロパノールアミンは、商業的に純粋形(実質上100%
純度)であった。実施例5で使用したMaphos L−10は、
Mazer Chemical Inc.から入手できる脂肪族リン酸エス
テルである。
実施例1 重量% 脱イオン水 98.91 グルタル酸 0.50 コハク酸 0.50 Zonyl FSN 0.09 100.00% 実施例2 重量% 脱イオン水 97.91 グルタル酸 1.0 コハク酸 1.0 Zonyl FSN 0.09 100.00% 実施例3 重量% 脱イオン水 97.91 コハク酸 2.0 Zonyl FSN 0.09 100.00% 実施例4 重量% 脱イオン水 97.85 イタコン酸 2.0 Fluorad FC−430 0.05 ベンゾトリアゾール 0.10 100.00% 実施例5 重量% 脱イオン水 97.91 コハク酸 1.0 Maphos L−10 0.8 トリイソプロパノールアミン 0.2 Zonyl FSN 0.09 100.00% 実施例6 重量% 脱イオン水 97.95 コハク酸 1.8 P−トルエンスルホン酸 0.2 Fluorad FC−430 0.05 100.00% 実施例7 重量% 脱イオン水 97.91 コハク酸 1.0 グリシン 1.0 Zonyl FSN 0.09 100.00% 実施例8 重量% 脱イオン水 97.91 コハク酸 1.9 ホスホノ酸 0.1 Zonyl FSN 0.09 100.00% 上記実施例のうち、実施例1−4のフラックスは、カ
ルボン酸活性化剤のみを含む点で、一層好ましい。これ
ら4種の組成物を、以下のように凍結/解凍試験にかけ
た。各フラックスの試料を、ガラスびんに入れ、ふたを
し、−15℃(5゜F)の冷凍器に24時間置いた。次い
で、びんを冷凍器からとり出し、凍ったフラックスを解
凍し、室温に加温した。試験の終りに、いずれのフラッ
クスも室温(20〜25℃;68〜77゜F)で分離または沈殿し
なかった。このことは、フラックスを凍結温度で輸送ま
たは貯蔵し、常温に戻し加温するとき、フラックスは完
全に均一溶液であり、使用に適することを意味してい
る。
ルボン酸活性化剤のみを含む点で、一層好ましい。これ
ら4種の組成物を、以下のように凍結/解凍試験にかけ
た。各フラックスの試料を、ガラスびんに入れ、ふたを
し、−15℃(5゜F)の冷凍器に24時間置いた。次い
で、びんを冷凍器からとり出し、凍ったフラックスを解
凍し、室温に加温した。試験の終りに、いずれのフラッ
クスも室温(20〜25℃;68〜77゜F)で分離または沈殿し
なかった。このことは、フラックスを凍結温度で輸送ま
たは貯蔵し、常温に戻し加温するとき、フラックスは完
全に均一溶液であり、使用に適することを意味してい
る。
上記試験を、5℃(41゜F)の冷凍庫でくり返した。
いずれの試料でも、沈殿の兆候はなかった。
いずれの試料でも、沈殿の兆候はなかった。
実施例1及び2のフラックスで、流動はんだ付け試験
を行った。試験板は、二重側面の、むき出し銅上にはん
だ印のある、熱風レベルの、貫通孔めっき型のものであ
った。板を、噴霧フラックス処理し、Electrovert Econ
opak II機械で流動はんだ付けした(スズ63%/鉛37%
はんだ)。予熱表面温度を537℃(999゜F)にセット
し、コンベア速度を1.07m/分(3.5フィート/分)にセ
ットした。このセットは、板がはんだ流動体に達する前
に、フラックスから全ての水を蒸発させることができ
た。はんだポット温度は260℃(500゜F)であった。
を行った。試験板は、二重側面の、むき出し銅上にはん
だ印のある、熱風レベルの、貫通孔めっき型のものであ
った。板を、噴霧フラックス処理し、Electrovert Econ
opak II機械で流動はんだ付けした(スズ63%/鉛37%
はんだ)。予熱表面温度を537℃(999゜F)にセット
し、コンベア速度を1.07m/分(3.5フィート/分)にセ
ットした。このセットは、板がはんだ流動体に達する前
に、フラックスから全ての水を蒸発させることができ
た。はんだポット温度は260℃(500゜F)であった。
はんだ付け後、はんだぬれ品位を調査し、優れている
ことがわかった。認められるはんだの非ぬれ、脱ぬれ、
架橋、またはつららはなかった。円滑な光沢のあるはん
だフィレットが、完全に孔を充填して形成された。フラ
ックス残留物の痕跡がわずかに認められ、板表面上に均
一に分布していた。
ことがわかった。認められるはんだの非ぬれ、脱ぬれ、
架橋、またはつららはなかった。円滑な光沢のあるはん
だフィレットが、完全に孔を充填して形成された。フラ
ックス残留物の痕跡がわずかに認められ、板表面上に均
一に分布していた。
実施例1及び2のフラックスではんだ付けした板の若
干のイオン汚染水準を、ニュージャージー州、ジャージ
ー市にあるlApha Metals,Inc.製のOmegameter 600SMDイ
オン汚染測定系で測定した。結果は全て、14μg/平方イ
ンチ最高水準以内であり、軍事用規格Mil−P−28809で
許容されるものであった。このことは、フラックスが非
常に低い水準の残存イオン汚染を残すことを示してい
た。
干のイオン汚染水準を、ニュージャージー州、ジャージ
ー市にあるlApha Metals,Inc.製のOmegameter 600SMDイ
オン汚染測定系で測定した。結果は全て、14μg/平方イ
ンチ最高水準以内であり、軍事用規格Mil−P−28809で
許容されるものであった。このことは、フラックスが非
常に低い水準の残存イオン汚染を残すことを示してい
た。
実施例1及び2のフラックスではんだ付けした板の表
面絶縁抵抗を、IPC−SF−818標準、組立品クラス3試験
条件で試験した。各フラックスの試験結果は、85℃/85
%相対湿度で1.0×108ohmの7日最小要件を越え、フラ
ックス残留物(すなわち、フラックス及びその反応、分
解生成物の残留物)は、存在水準では本質的に非腐食性
であることが確められた。試験の終りに、板を調査し、
目に見える腐食はなかった。
面絶縁抵抗を、IPC−SF−818標準、組立品クラス3試験
条件で試験した。各フラックスの試験結果は、85℃/85
%相対湿度で1.0×108ohmの7日最小要件を越え、フラ
ックス残留物(すなわち、フラックス及びその反応、分
解生成物の残留物)は、存在水準では本質的に非腐食性
であることが確められた。試験の終りに、板を調査し、
目に見える腐食はなかった。
本発明を、好ましい実施態様に関し説明してきたが、
本発明の原理と精神を保ちながら、種々の変更と変形を
行えることは、当業者には明らかである。本発明の範囲
は請求の範囲に規定される。
本発明の原理と精神を保ちながら、種々の変更と変形を
行えることは、当業者には明らかである。本発明の範囲
は請求の範囲に規定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トムクザク,ジョン,ヴィ. アメリカ合衆国.60419 イリノイズ, ドルトン,イースト エンド アヴェニ ュー 15645 (56)参考文献 特開 昭64−57999(JP,A) 特開 平4−262893(JP,A) 特開 昭47−7913(JP,A) 特開 昭61−86092(JP,A) 特開 平5−237689(JP,A) 竹本正ら監訳「ソルダリング イン エレクトロニクス」(昭和61年8月30 日),日刊工業新聞社,P,321−363 (特にP321,329参照)
Claims (22)
- 【請求項1】フラックスの5重量%を越えない合計量の
1種またはそれ以上のハロゲン化物不含の水溶性活性化
剤、フラックスの1重量%を越えない量の水溶性フッ素
化界面活性剤、及び水とからなる、実質上VOCを含有し
ない清浄不要のはんだ付用フラックス。 - 【請求項2】当該各活性化剤が、フラックスの凍結及び
解凍後も完全に溶液中に残る程度に水溶性である請求の
範囲1のはんだ付け用フラックス。 - 【請求項3】当該各活性化剤が20℃で少なくとも5g/100
ccの水溶解度を有する請求の範囲2のはんだ付用フラッ
クス。 - 【請求項4】当該各活性化剤がカルボン酸、スルホン
酸、ホスホン酸、リン酸エステルアミノ酸、アルカノー
ルアミンおよびそれらの組合せからなる群から選択され
る請求の範囲3のはんだ付用フラックス。 - 【請求項5】当該各活性化剤がカルボン酸である請求の
範囲3のはんだ付用フラックス。 - 【請求項6】当該活性化剤の1種だけ、すなわちグルタ
ル酸を含有している請求の範囲3のはんだ付用フラック
ス。 - 【請求項7】当該活性化剤の1種だけ、すなわちコハク
酸を含有している請求の範囲3のはんだ付用フラック
ス。 - 【請求項8】当該活性化剤の2種だけ、すなわちグルタ
ル酸及びコハク酸を含有している請求の範囲3のはんだ
付用フラックス。 - 【請求項9】活性化剤の合計量がフラックスの0.5重量
%〜3.0重量%である請求の範囲1のはんだ付用フラッ
クス。 - 【請求項10】フッ素化界面活性剤の量がフラックスの
0.1重量%以下である請求の範囲9のはんだ付用フラッ
クス。 - 【請求項11】フラックスの5重量%を越えない合計量
の1種またはそれ以上のハロゲン化物不含の水溶性活性
化剤、フラックスの約1重量%を越えない量の水溶性フ
ッ素化界面活性剤、及び水とからなる、実質上VOCを含
有しない洗浄不要のはんだ付用フラックスで、プリント
配線組立品を噴霧フラックス処理し、 フラックス処理した組立品を予熱して、フラックスから
水を蒸発させ、 組立品を流動はんだ付けすることからなるはんだ付けし
たプリント配線組立品の製造方法。 - 【請求項12】フラックスの当該活性化剤の各々が、フ
ラックスの凍結及び解凍後も完全に溶液中に残る程度に
水溶性であることを特徴とする請求の範囲11の方法。 - 【請求項13】フラックスの当該活性化剤の各々が20℃
で少なくとも5g/100ccの水溶解度を有する請求の範囲12
の方法。 - 【請求項14】当該活性化剤がカルボン酸、スルホン
酸、ホスホン酸、リン酸エステル、アミノ酸、アルカノ
ールアミン及びそれらの組合せからなる群から選択され
る請求の範囲13の方法。 - 【請求項15】フラックスの当該活性剤の各々がカルボ
ン酸である請求の範囲13の方法。 - 【請求項16】フラックスが1種の活性剤のみ、すなわ
ちグルタル酸を含有している請求の範囲13の方法。 - 【請求項17】フラックスが1種の活性剤のみ、すなわ
ちコハク酸を含有している請求の範囲13の方法。 - 【請求項18】フラックスが2種の活性剤だけ、すなわ
ちグルタル酸及びコハク酸を含有している請求の範囲13
の方法。 - 【請求項19】水の蒸発後、組立品上に残るフラックス
固体の量が、組立品の板面積平方インチ当り200μg〜
1,500μg(1cm2当り31μg〜233μg)の範囲であるよ
うな適用割合で、フラックスを噴霧する請求の範囲11の
方法。 - 【請求項20】当該量が組立品の板面積平方インチ当り
400μg〜1,200μg(1cm2当り62μg〜186μg)の範
囲であるような適合割合である請求の範囲19の方法。 - 【請求項21】活性化剤の合計量がフラックスの0.5重
量%〜3.0重量%である請求の範囲11の方法。 - 【請求項22】フッ素化界面活性剤の量がフラックスの
0.1重量%以下である請求の範囲21の方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/976,931 US5297721A (en) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | No-clean soldering flux and method using the same |
US07/976,931 | 1992-11-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08503168A JPH08503168A (ja) | 1996-04-09 |
JP2690197B2 true JP2690197B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=25524634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6512075A Expired - Fee Related JP2690197B2 (ja) | 1992-11-19 | 1993-10-07 | 清浄不要のはんだ付用フラックス及びその使用方法 |
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Country | Link |
---|---|
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EP (1) | EP0668808B1 (ja) |
JP (1) | JP2690197B2 (ja) |
KR (1) | KR100186786B1 (ja) |
CN (1) | CN1034481C (ja) |
AT (1) | ATE176184T1 (ja) |
AU (1) | AU5171093A (ja) |
BR (1) | BR9307474A (ja) |
CA (1) | CA2148598C (ja) |
DE (1) | DE69323321T2 (ja) |
HK (1) | HK1008311A1 (ja) |
MY (1) | MY109119A (ja) |
SG (1) | SG49734A1 (ja) |
TW (1) | TW210300B (ja) |
WO (1) | WO1994011148A1 (ja) |
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