JP2909351B2 - はんだ付用フラックス - Google Patents
はんだ付用フラックスInfo
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—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
- B23K35/3601—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 inorganic compounds as principal constituents
- B23K35/3603—Halide salts
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Description
ート処理鋼等強固な酸化膜を有する母材に使用されるは
んだ付用フラックスに関する。
「電子材料のはんだ技術:大沢直著(1988年10月1日株
式会社工業調査会発行)」に示されているように、燐酸
または塩化亜鉛−塩化アンモニウム系の混合塩が知られ
ている。これらのフラックスのうち、燐酸は常温では穏
やかな酸であるが、高温では著しく活性を増すことから
高温において母材の酸化膜の除去能力が大きくて、ステ
ンレス鋼等強固な酸化膜を有する母材のフラックスとし
て機能する。また、塩化亜鉛−塩化アンモニウム系の混
合塩は化学的活性が強くて母材の酸化膜の除去能力が大
きく、ステンレス鋼等強固な酸化膜を有する母材のフラ
ックスとして機能する。この場合、同フラックスの高温
での安定性を高めるため、塩化カリウム、塩化ナトリウ
ム等が添加される。
ラックスにおいて、燐酸はフラックス反応が起こる温度
範囲の幅が0.1℃(213℃)と非常に小さいことから処理
温度の調節が極めて困難であり、特に、はんだ付けの自
動化ラインでは事実上使用し得ない。また、塩化亜鉛−
塩化アンモニウム系の混合塩を使用する場合には、フラ
ックスの残渣の洗浄水中に亜鉛イオンが多量に含有し、
排水中における亜鉛イオンの濃度規制が厳しいことから
高次の排水処理が必要となる。
合塩をフラックスとし使用する場合には、はんだ層中の
結晶粒界および接合界面での亜鉛金属の濃度が増大し、
結晶粒界に沿った粒界腐食と接合界面に沿った局部腐食
が発生し易い。これらの腐食が発生すると、はんだの接
合層に腐食による剥離が発生し易くなる。
くなされたもので、その目的とするところは塩化亜鉛−
塩化アンモニウム系の混合塩に代わる、粒界腐食、接合
界面での局部腐食が発生しないはんだ付用フラックスを
提供することにある。
を有する母材に使用されるはんだ付用フラックスであ
り、当該フラックスは少なくとも塩化第一錫と、非酸化
性の酸と、粘調剤とを含み、かつ塩化亜鉛を含まないこ
とを特徴とするものである。当該フラックスにおいて
は、下記の化合物を含んでいることが好ましい。
を含むこと (2)前記非酸化性の酸が塩酸であること (3)前記粘調剤がグリセリン、ポリエチレングリコー
ル、ソルビトールの群から選択される少なくとも1種の
化合物を含むこと (4)塩化アンモニウムを含むこと (5)塩化ニッケルを含むこと。
合物を混合撹拌するだけで調製することができるととも
に、混合撹拌時の反応が吸熱反応であことからフラック
スを安全に調製することができる。当該フラックスにお
いては、以下に示す実施例の結果から明らかなようにス
テンレス鋼、クロメート処理鋼等強固な酸化膜を有する
母材に使用されるはんだ付用フラックスとして極めて有
効であり、特に当該フラックスには塩化亜鉛が含まれて
いないことから、フラックス残渣の洗浄水中に亜鉛イオ
ンが含まれることがなく、排水中における亜鉛イオンの
厳しい濃度規制に十分に対処することができ、高次の排
水処理は不要となる。
れていないことに起因して、はんだ層中の結晶粒界およ
び接合界面での亜鉛金属の濃度の増加による結晶粒界に
沿った粒界腐食や、接合界面に沿った局部腐食が発生す
ることがなく、これらの腐食の発生によるはんだの接合
層での腐食による剥離が発生することがない。
一錫、非酸化性の酸および粘調剤の組成のものは、ステ
ンレス鋼、クロメート処理鋼等強固な酸化膜を有する母
材に使用されるはんだ付用フラックスとして必要最小限
の性能を有する。これらの組成の中、塩酸等非酸化性の
酸は塩化第一錫の塩基性塩の生成を抑制し、グリセリ
ン、ポリエチレングリコール、ソルビトール等の粘調剤
は再酸化防止剤として作用する。
トリウムを含むフラックスにおいては、フラックスとし
ての用途を広げることができる。これらの金属塩を含む
フラックスにおいては、これらの金属塩と塩化第一錫と
が溶融塩反応を生じるため、これらの金属塩の混合割合
によりフラックスの溶融温度を人為的に変更することが
可能であって、フラックスの作用温度を変更することが
でき、組成の異なる各種のはんだのフラックスとして適
用することができる。かかる組成中に塩化アンモニウム
を含むフラックスにおいては、塩化アンモニウムは加熱
により塩素ガスを発生して金属酸化物を塩化物にすべく
作用し、また塩化ニッケルはメッキ成分金属の置換析出
用成分として機能する。
スを調製し、下記の条件で実験して各種フラックスの組
成とはんだ付性との関係を外観で観察してその良否の判
定を行った。判定基準は、リング状はんだがリングの形
状を残さず大きく広がっている状態を良(○印)、リン
グの形状を残していて弾いた状態を不良(×印)とし
た。
したものを母材とし、これらを珪酸アルカリ塩60wt%を
含む強アルカリ性の浸漬脱脂剤に60〜65℃で15min間浸
漬し、その後約70℃の流水で5min間流水湯洗した後、水
切りし乾燥した。
を、その外径の2倍の径の棒に環状に1回巻き付けてリ
ング状とし、これを約70℃の流水で5min間流水湯洗した
後、水切りし乾燥した。その後各リング状はんだの重量
を測定した。
スを塗布し、その上に脱脂済みのリング状はんだを載置
して加熱炉に収容し、リング状はんだを250℃で5min間
加熱溶融する。これを冷却後、5min間超音波洗浄し、各
はんだの広がり状態の外観を観察した。
条件により実験した結果を表2に示すとともに、各状態
の写真を図1〜図14として示す。これらの結果から、
塩化第一錫、濃塩酸、および粘調剤であるグリセリン、
ソルビトール、ポリエチレングリコールのいずれかを含
むフラックスにおいては、はんだ付性が良好であること
がわかる。これらのフラックスにおいて、その溶融温度
を高めるために塩化カリウムを付与した場合、金属酸化
物を塩化物に変化すべく作用する塩化アンモニウムを付
与した場合にも、極めて良好である。但し、各成分中塩
化ナトリウムについては含有量に上限が認められ、また
グリセリンについては含有量に下限が認められる。
スを調製し、下記の条件で実験して各種フラックスの外
観、はんだの広がり面積、はんだの剪断荷重、浸漬状態
を測定した。各フラックスにおいては、フラックスNO.1
のみが本発明に係るフラックスである。
一条件で実験し、はんだの広がり面積を測定した。その
平均面積の結果を表4に示すとともに、その広がりの状
態を示す写真を図15および図16に示す。
SUS304で厚み0.6mmの板を縦25mm、横100mmに切断したも
を採用するとともに、これと同じ大きさで錫95wt%以
上、銀3wt%のはんだテープを採用して、この清浄な母材
上に脱脂済みのはんだテープを長さ20mm重合するように
載置し、この状態ではんだを250℃の加熱炉で5min間加
熱溶融する。これを冷却後、5min間超音波洗浄し、引張
試験機にて剪断荷重を測定した。その平均荷重の結果を
表4に示す。
面のスラグを除去し、これに実験1にて使用した母材と
同じ母材にフラックスを塗布し、これをゆっくりと溶融
錫中に浸漬する。母材を10秒間浸漬した後ゆっくりと引
き上げて冷却後超音波洗浄し、母材に対する錫の付着性
を観察してその良否を表4に示すとともに、錫の付着状
態を示す写真を図17および図18に示す。
の外観を呈し、はんだの広がり面積が大きく、剪断荷重
が大きく、かつはんだ付着性が良好である。しかしなが
ら、その他のフラックスにおいてはこれらの各特性の1
または複数の特性が良いものはあるが、これらの全ての
特性の良いものはない。本発明に係るフラックスの作用
効果が顕著なことが明かである。
ックス)を使用して、下記の7種類の母材に対する有効
性について実験した。実験条件は実験1と同じ条件で行
い、はんだ付性を外観で判定してその結果を表5に示す
とともに、その外観の写真を図19および図20に示
す。
-SUS304、(3)…ステンレス鋼SUS430、(4)…ステ
ンレス鋼SUS304、(5)…亜鉛鉄板SGCC F06、(6)…
アルミニウムA1100P、(7)…チタン。
ステンレス鋼SUS430、ステンレス鋼SUS304に対して極め
て有効であり、これに対して亜鉛鉄板SGCC F06、アルミ
ニウムA1100P、チタンに対してはかならずしも有効とは
いえない。特に、アルミニウムA1100Pに対しては溶食に
よるものと思われる白変が認められ、はんだの広がりが
認められない。
リウムの濃度に対するはんだの広がり状態を示す写真で
ある。
状態を示す写真である。
の濃度に対するはんだの広がり状態を示す写真である。
示す写真である。
リンの濃度に対するはんだの広がり状態を示す写真であ
る。
態を示す写真である。
ンモニウムの濃度に対するはんだの広がり状態を示す写
真である。
がり状態を示す写真である。
ツケルの濃度に対するはんだの広がり状態を示す写真で
ある。
り状態を示す写真である。
ビトールの濃度に対するはんだの広がり状態を示す写真
である。
り状態を示す写真である。
エチレングリコールの濃度に対するはんだの広がり状態
を示す写真である。
んだの広がり状態を示す写真である。
真である。
示す写真である。
に対するはんだ広がり状態を示す写真である。
真である。
Claims (6)
- 【請求項1】強固な酸化膜を有する母材に使用されるは
んだ付用フラックスであり、当該フラックスは少なくと
も塩化第一錫と、非酸化性の酸と、粘調剤とを含み、か
つ塩化亜鉛を含まないことを特徴とするはんだ付用フラ
ックス。 - 【請求項2】請求項1に記載のフラックスにおいて、塩
化カリウムまたは塩化ナトリウムを含むことを特徴とす
るはんだ付用フラックス。 - 【請求項3】請求項1または2に記載のフラックスにお
いて、前記非酸化性の酸が塩酸であることを特徴とする
はんだ付用フラックス。 - 【請求項4】請求項1,2または3に記載のフラックス
において、前記粘調剤がグリセリン、ポリエチレングリ
コール、ソルビトールの群から選択される少なくとも1
種の化合物を含むことを特徴とするはんだ付用フラック
ス。 - 【請求項5】請求項1,2,3または4に記載のフラッ
クスにおいて、塩化アンモニウムを含むことを特徴とす
るはんだ付用フラックス。 - 【請求項6】請求項1,2,3または4に記載のフラッ
クスにおいて、塩化ニッケルを含むことを特徴とするは
んだ付用フラックス。
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