JP3702418B2

JP3702418B2 - ソルダペースト用フラックス及びソルダペースト

Info

Publication number: JP3702418B2
Application number: JP2002061639A
Authority: JP
Inventors: 健一和田; 将一中路
Original assignee: 株式会社東京第一商興
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: US20030168123A1; JP2003260589A; US7241348B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、経時変化の極めて少なく、高温プリヒートにも耐えうるソルダペースト用フラックス及びソルダペーストに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来よりハンダ金属粉末をロジン樹脂及びその誘導体を主体としたフラックスと練り合わせたソルダペーストをプリント基板に塗布、印刷し、部品を搭載した後、加熱してハンダ金属を溶融して実装基板を作製することは広く行われている。
近年、ソルダペーストが用いられる実装基板は部品の微小化及び実装密度の上昇が進められると共に、ソルダペースト合金の鉛フリー化も行われてきているため長時間にわたって良好な塗布・印刷性を持続し、高温プリヒートにも耐えうるソルダペーストが要求されている。そのためソルダペースト用フラックス及びソルダペーストについて種々の検討、提案がなされている。例えば、特開平６−６３７８８号公報にはフラックスとハンダ粉末とを混練して成るクリームはんだにおいて、炭素数１２〜３０の常温で個体の開環したジカルボン酸又はその塩を０．０１〜６重量％含有することを特徴とするクリームはんだについて開示されており、特開２００１−１３８０８９号公報には活性剤として融点５０℃以上の脂肪酸及び５０℃以下では亜鉛と実質的に反応を起こさない融点１００℃以上の有機ハロゲン化物を含む亜鉛含有ハンダ用フラックスについて記載されている。しかしながら、上記の要求を充分に満足できるものは得られていない。
【０００３】
その理由として、ソルダペーストの経時変化のメカニズムが大きく関与している。即ち、ソルダペーストの経時変化としては、空気中の酸素や水分がソルダペーストと反応したり、或いはソルダペースト中の合金と、フラックス中の活性剤及び有機酸が反応したりして、その結果、はんだペーストの粘度が変化し、ソルダペースト表面が硬化して皮を張ったような状態である「皮はり」という現象を生じるのである。このような現象はハロゲン系活性剤や従来の有機酸を使わなければソルダペーストの経時変化を軽減することが出来る。
【０００４】
だが、それらの物を使用しなければ当然、良好なハンダ付け性を確保することは難しく、どちらか一方を満足することが出来てもソルダペーストとしては不完全であり、ソルダペーストの皮はり、粘度変化等の経時変化を防止し、かつ使用に関しては良好の塗布・印刷性を長時間持続し、高温プリヒートにも耐えうるソルダペーストの開発が待たれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者はソルダペーストの皮はり、粘度変化等の経時変化を防止し、かつ使用に関しては良好の塗布・印刷性を長時間持続し、高温プリヒートにも耐えうるソルダペーストについて種々検討した結果、フラックス中の活性剤として炭素数３〜５のジカルボン酸および炭素数１５〜２０のジカルボン酸をそれぞれ少なくとも１種類以上含有することにより上記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成したもので、本発明の目的は粘度変化等の経時変化を防止し、良好な塗布性及び印刷性を長時間持続し、高温プリヒートにも耐えうるソルダペーストを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明の要旨は、変性ロジン、揺変剤、活性剤および溶剤を含むソルダーペースト用フラックス成分において、活性剤として炭素数３〜５のジカルボン酸を０．０５〜５重量％および炭素数１５〜２０のジカルボン酸を６〜３０重量％含有することを特徴とするソルダペースト用フラックスであり、本願の第２の発明の要旨は、活性剤として炭素数３〜５のジカルボン酸を０．０５〜５重量％と炭素数１５〜２０のジカルボン酸を６〜３０重量％とを含有するフラックスとはんだ合金を含んでいることを特徴とするソルダペーストである。
【０００７】
即ち、本発明の作用は明らかではないが、フラックス中の炭素数３〜５のジカルボン酸は、フラックスとはんだ粉末との混練の際、一部は、はんだ粉末成分である金属と塩をつくり、はんだ粉末表面をコーティングし、これによりソルダペーストの粘度変化や皮はり等の経時変化を抑え、他方、炭素数１５〜２０のジカルボン酸は、反応性が遅くフラックスとはんだ粉末混練の際にはほとんどはんだ粉末と反応せず、長時間にわたる塗布・印刷、高温プリヒートにも影響を及ぼさないが、ソルダペースト溶融温度近傍ではその活性剤としての機能を果たし良好なはんだ付け性を示すものであり、これらのジカルボン酸を併用することによって相乗効果により所期の目的を達成しうるものと考えられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明について詳細に述べる。
本発明において活性剤として使用する炭素数３〜５のジカルボン酸とはマロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸等であり、他方、炭素数１５〜２０のジカルボン酸としては、ペンタデカンニ酸（Ｃ₁₅Ｈ₂₈Ｏ₄）、ヘキサデカンニ酸（Ｃ₁₆Ｈ₃₀Ｏ₄）、ヘプタデカンニ酸（Ｃ₁₇Ｈ₃₂Ｏ₄）、オクタデカンニ酸（Ｃ₁₈Ｈ₃₄Ｏ₄）、ノナデカンニ酸（Ｃ₁₉Ｈ₃₆Ｏ₄）、エイコサンニ酸（Ｃ₂₀Ｈ₃₈Ｏ₄）等を挙げることが出来る。そして、特に、炭素数３〜５のジカルボン酸がコハク酸またはマロン酸であり、炭素数１５〜２０のジカルボン酸がＣ₂₀Ｈ₃₈Ｏ₄またはＣ₁₆Ｈ₃₀Ｏ₄である組み合わせが好ましい。
【０００９】
これらのジカルボン酸類の使用量については、炭素数３〜５のジカルボン酸の量は０．０５〜５重量％であって、０．０５重量％以下では、はんだ粉末表面へのコーティング膜が不完全であり、十分な効果が出ず、多ければその効果をより発揮するが、フラックスの信頼性を低下させてしまい、５重量％以上では、信頼性を確保できない。好ましくは０．１〜３重量％である。
炭素数１５〜２０のジカルボン酸の量は６〜３０重量％であり、６重量％以下では反応性の低さからソルダペースト溶融温度付近で十分な効果が出ず、多ければその効果をより発揮する。３０重量％以上になると、フラックス中のロジンの量が少なくなりすぎタッキング力等が低下してしまい、十分な印刷性を確保出来ない。好ましくは、７〜２５重量％である。
本発明におけるフラックスには、通常のフラックスに使用される揺変剤、チクソ剤、消泡剤、酸化防止剤、防錆剤、界面活性剤、熱硬化剤等を必要に応じて配合することが出来る。即ち、粘性を調整する目的で加えられる揺変剤としては、硬化ヒマシ油、脂肪酸アマイドなどの通常のフラックスに使用されるものが使用できる。揺変剤はフラックス中２０重量％以下の範囲で配合することができる。
【００１０】
本発明のソルダペーストに用いられるはんだ粉末合金は、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ａｌ等の金属を含有する合金であって、具体的には、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−ＩｎまたはＳｎ−Ｚｎで示される二元系或いはこれらの二元系合金にＣｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｐｂ、の中から選ばれる１種類または２種以上を組み合わせた三元系もしくはそれ以上の合金を挙げることが出来る。特にＰｂフリーのはんだ合金であるＳｎ−Ｚｎ系の場合にはその効果を十分に発揮することが出来る。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこの例示により何ら限定されるものではない。
実施例及び比較例の配合によって得られたソルダペーストについて連続印刷性、はんだボール、濡れ性、粘度の経時変化を測定した。測定方法は次の通りである。
▲１▼連続印刷性メタルマスクを用いて連続印刷を行い、版抜け性、耐ニジミ性を評価する
▲２▼はんだボール基板にソルダペーストを印刷し、リフロー後部品に拡大鏡を用いてハンダボールを観察する。
Ｉ．．．．はんだボールなし
III．．．．はんだボール多数あり
▲３▼ 濡れ性基板にソルダペーストを印刷し、部品をマウント、リフロー後、部品に対する濡れ上がり等を拡大鏡を用いて観察する。
◎…良好
△…不濡れあり
▲４▼ 粘度ＪＩＳ−Ｚ−３２８４に準拠してマルコム（株）製スパイラル粘度計ＰＣＵ−２０５を用いて粘度を測定する。
【００１２】

以上の配合より成るソルダペーストについて、先に示した測定法によって連続印刷性、はんだボール、濡れ性、粘度の経時変化を測定した。
その結果を表１に示した。
【００１３】

以上の配合より成るソルダペーストについて、先に示した測定法によって連続印刷性、はんだボール、濡れ性、粘度の経時変化を測定した。
その結果を表１に示した。
【００１４】

以上の配合より成るソルダペーストについて、先に示した測定法によって連続印刷性、はんだボール、濡れ性、粘度の経時変化を測定した。
その結果を表１に示した。
【００１５】

以上の配合より成るソルダペーストについて、先に示した測定法によって連続印刷性、はんだボール、濡れ性、粘度の経時変化を測定した。
その結果を表１に示した。
【００１６】
【表１】

【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように活性剤として炭素数３〜５のジカルボン酸および炭素数１５〜２０のジカルボン酸を含有するソルダペーストは皮はり、粘度変化等の経時変化を防止し、かつ使用に関しては良好の塗布・印刷性を長時間持続し、高温プリヒートにも耐えうるソルダペーストである。

Claims

変性ロジン、揺変剤、活性剤および溶剤を含むソルダーペースト用フラックス成分において、活性剤として炭素数３〜５のジカルボン酸を０．０５〜５重量％および炭素数１５〜２０のジカルボン酸を６〜３０重量％含有することを特徴とするソルダペースト用フラックス。
炭素数３〜５のジカルボン酸がコハク酸またはマロン酸であり、炭素数１５〜２０のジカルボン酸がエイコサン二酸（Ｃ₂₀Ｈ₃₈Ｏ₄）またはヘキサデカン二酸（Ｃ₁₆Ｈ₃₀Ｏ₄）である請求項１記載のソルダペースト用フラックス。
請求項１又は２に記載のソルダペースト用フラックスとはんだ金属とを含んでなることを特徴とするソルダペースト。