【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液状フラックス及びその液状フラックスを用いてはんだ付けする方法に関し、特に、フロ−はんだ付け法に好適に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント回路基板に回路素子を実装する場合、フロ−法はんだ付けが多く使用されている。
このフロ−法においては、プリント回路基板の孔に回路素子のリ−ド線を挿入支持し、更に、この回路基板をフラックス浴（ロジン等を主成分とするフラックスを溶剤で溶かしたフラックス溶液）に浸漬し、次いで、この回路基板を予熱のうえ、はんだ浴に２〜４秒浸漬して回路素子のリ−ド線を回路基板の導体にはんだ付けしている。
【０００３】
この場合、フラックスは、母材表面（導体表面）の酸化物除去、はんだに対する濡れ性の促進等に不可欠であり、通常、ロジンのみでは、活性力が弱く、これらの作用を充分に達成し難いので、有機アミンのハロゲン化水素酸塩、有機酸、有機酸と有機アミンの塩等の活性剤を添加している。
【０００４】
しかし、活性剤添加のもとでは、はんだ付け後のフラックス残渣と母材との錯化物生成反応による導体の侵食が避けられないので、上記したプリント回路基板のはんだ付け作業においては、フラックス残渣をフロン系洗浄液で洗浄除去していた。
【０００５】
而るに、近来、フロン化合物のオゾン層破壊による地球環境破壊が地球規模のもとで問題視されるに至り、代替洗浄液としてアルコ−ル（主にイソプロピルアルコ−ル）、水（水溶性フラックスの使用またはケン化剤の添加が必要となる）、準水系洗浄液、分子中に水素原子を含む代替フロン（例えば、ＨＣＦＣ−２２５）等の使用が検討されているが、アルコ−ルでは引火点が低く危険であり、水または準水系では、やっかいな排液処理を必要とし、また、微細部分の乾燥が容易ではなく、更に、高コストの特殊な洗浄装置（例えば、超音波洗浄装置）を必要とし、代替フロンでは、オゾン破壊係数及び地球温暖化係数が０乃至僅小であることが要求され、高価である等の問題がある。
【０００６】
而して、無洗浄フラックスの実用化が検討されつつあり、フラックス残渣による母材（導体）の腐食を防止し得る耐腐食性フラックスの提案（特開平３−２３８１９５号公報、特公４−３３５５７号公報等）、インサ−キットテスタのプロ−ブピン接触不良回避のための低固形分化フラックスの提案等がなされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者等においては、無洗浄フラックスの実用化にあたって解決しなければならない課題として、プリント回路基板使用中でのヒ−トサイクルに基づくフラックス残渣のクラックに起因して発生するマイグレ−ションがあることを知った。
【０００８】
すなわち、プリント回路基板使用中でのヒ−トサイクルによりフラックス残渣に熱応力クラックが発生し、このクラックにおいて、吸湿水分とフラックス残渣から溶出したイオン（例えば、ハロゲンイオン）のために電解質溶液が生成され、プリント回路基板の電圧印加下、この電解質溶液に微弱電流が流れ、その結果、陽極側の導体が電気分解反応により溶出され、この溶出導体材イオンが陰極側導体において放電し析出し、この導体材原子が陽極側に向い樹枝状に成長し、遂には、両導体間が短絡するに至る場合があり、現に、間隔が０．５ｍｍの厚膜法による銀電極間に、通常のフロ−用フラックス（重合ロジン１０重量％、シクロヘキシルアミンＨＢｒ０．３重量％、パルミチン酸１重量％、セバシン酸０．５重量％、イソプロピルアルコ−ル残部）を塗布乾燥し、電極間に跨ってクラックを形成し、直流電圧１００ボルトを１０００時間印加後、観察したところ、マイグレ−ションが発生していた。
【０００９】
そこで、本発明者等においては、かかるフラックス残渣のヒ−トサイクル下でのクラックの発生を防止するための手段を、鋭意、究明した結果、フラックスに不飽和脂肪酸アミドを０．０５〜１．０重量％含有させることが有効であることを知った。
【００１０】
従来、クリ−ムはんだにおいて、はんだ付け後でのフラックス残渣の洗浄性並びに粘度特性（印刷性等）を向上させるために、炭素数１６〜２４の不飽和アルキル基を有するアミドを１〜２０重量％含有させたフラックスとはんだ粉末とを混合したものが公知である（特公平４−６４７９９号公報）。
【００１１】
しかしながら、本発明者等においては、洗浄性が不問とされる無洗浄フラックスに不飽和脂肪酸アミドを、上記クリ−ムはんだが排除している１．０重量％以下で含有させれれば、上記フラックス残渣のヒ−トサイクルによるクラックの発生を充分に防止し得てマイグレ−ションを排除でき、しかもフラックス残渣をその絶縁性を安定に維持させ得、有効な絶縁皮膜として利用できること、１．０重量％以上では絶縁性能の経時的劣化が避けられず絶縁皮膜としての利用が無理であることを見出した。
【００１２】
本発明の目的は、上記した知見を基礎とし、無洗浄で使用する液状フラックスにおいて、マイグレ−ションを充分に防止でき、かつフラックス残渣を絶縁皮膜として有効に利用できる液状フラックス並びにそのフラックスを使用してのはんだ付け方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液状フラックスは、ロジンまたは／および変性ロジン、活性剤、溶剤を少なくとも含有するフラックスにおいて、不飽和脂肪酸アミドを０．０５〜１．０重量％させたことを特徴とする構成であり、不飽和脂肪酸アミドには、オレイン酸アミド、リノレン酸アミド、ウンデシレン酸アミド、エライジン酸アミド、エルカ酸アミド、ソルビン酸アミド、リノ−ル酸アミドの何れか一種または二種以上を使用できる。
【００１４】
本発明に係るはんだ付け方法は、上記の液状フラックスを用いてはんだ付けを行い、はんだ付け後のフラックス残渣を絶縁皮膜として残すことを特徴とする構成である。
【００１５】
本発明において、ベ−スの液状フラックスは、ロジンまたは／および変性ロジン、活性剤、溶剤を少なくとも含有し、フロ−法に使用できる程度の粘度を有するものであればよく、フラックス残渣残渣による導体腐食を抑制するための腐食抑制剤（例えば、フタル酸、ベンゾトリアゾ−ル化合物、没食子酸エステル例えば没食子酸ｎ−プロピル等）を添加することもできる。
【００１６】
上記ロジンまたは／および変性ロジンには、天然ロジン、重合ロジン、フェノ−ル変性ロジン、マレイン化ロジン、水素添加ロジン等を使用できる。
【００１７】
上記活性剤としては、有機アミンのハロゲン化水素酸塩（例えば、シクロヘキシルアミンＨＢｒ、アニリン塩酸塩、ヒドラジン塩酸塩等）、有機酸（例えば、パルミチン酸、セバシン酸等）、有機酸と有機アミンの塩（例えば、トリブチルアミンのアジピン酸塩、ジエチルアミンのコハク酸塩等）を使用できる。
【００１８】
上記溶剤としては、フラックス固形分を上記フロ−法に使用可能な粘度に溶解できるアルコ−ル等の有機溶剤を使用でき、通常、イソプロピルアルコ−ルが使用される。
【００１９】
本発明において、不飽和脂肪酸アミドの含有量を０．０５〜１．０重量％に限定する理由は、０．０５重量％以下でははんだ付け後のフラックス残渣のヒ−トサイクル下でのクラック発生防止を満足に行い難く、１．０重量％以上では、フラックス残渣に埃等の吸湿性異物が付着し易く表面絶縁強度の経時的低下が顕著となって、フラックス残渣を絶縁皮膜として有効に利用し難いからである。
【００２０】
本発明において、不飽和脂肪酸アミドの好ましい含有量は、０．１〜０．４重量％である。
本発明において、飽和脂肪酸アミドの使用を排除している理由は、有効なクラック防止作用を発揮させるには、含有量を１．０重量％以上にする必要があり、多量添加のために、フラックス残渣を絶縁皮膜として有効に利用し難く、また、低分子量アルコ−ルに対する溶解度が低く、フラックス保管（暗所保管）中での成分分離が発生するからである。
【００２１】
本発明に係るはんだ付け方法によれば、本発明に係る液状フラックスを用いて、プリント回路基板に回路素子をフロ−法によりはんだ付けし、フラックス残渣を洗浄除去することなく残存させて絶縁皮膜としてする使用することができる。例えば、プリント回路基板の孔に回路素子のリ−ド線を挿入支持し、更に、本発明の液状フラックスを槽内において多孔セラミックス管や焼結金属管等の多孔質管からの噴出エア−により発泡させつつ、その発泡液面上にプリント回路基板を通過させて当該フラックスを塗布し、次いで、この回路基板を予熱のうえ、噴流はんだ浴または静止はんだ浴に２〜４秒浸漬して回路素子のリ−ド線を回路基板の導体にはんだ付けし、フラックス残渣を洗浄除去することなく残存させる。
【００２２】
【作用】
０．０５重量％以上の不飽和脂肪酸アミドの含有のために、はんだ付け後のフラックス残渣に充分な伸び性を付与でき、ヒ−トサイクルに曝されても、フラックス残渣の熱応力クラックの発生を防止でき、マイグレ−ションをよく排除できる。
【００２３】
また、不飽和脂肪酸アミドの含有量を１．０重量％以下としているために、粘着性が抑制され、埃等の吸湿性粉末のフラックス残渣への付着を充分に防止でき、フラックス残渣の絶縁性を安定に保持でき、そのフラックス残渣を絶縁保護皮膜として有効に利用できる。
これらの作用は、次ぎに述べる実施例と比較例とのヒ−トサイクル試験並びに表面絶縁抵抗試験の結果の比較からも確認できる。
【００２４】
【実施例】
本発明に係る液状フラックスの実施例の組成は次ぎの通りである。
〔実施例１〕
重合ロジン１０重量％、シクロヘキシルアミンＨＢｒ０．３重量％（活性剤）、パルミチン酸１重量％（活性剤）、セバシン酸０．５重量％（活性剤）、オレイン酸アミド０．２重量％、イソプロピルアルコ−ル残部。
【００２５】
〔実施例２〜７〕
実施例１に対し、オレイン酸アミド０．２重量％に代え、それぞれリノレン酸アミド０．２重量％、ウンデシレン酸アミド０．２重量％、エライジン酸アミド０．２重量％、エルカ酸アミド０．２重量％、ソルビン酸アミド０．２重量％、リノ−ル酸アミド０．２重量％をそれぞれ使用した以外、実施例１に同じとした。
【００２６】
〔実施例８〕
実施例１に対し、オレイン酸アミド０．２重量％に代え、オレイン酸アミド０．１４重量％とリノレン酸アミド０．０６重量％の二種の不飽和脂肪酸アミドを使用した以外、実施例１に同じとした。
【００２７】
〔比較例１〜７〕
実施例１〜７に対し、各不飽和脂肪酸アミドの含有量を０．０３重量％とし、シクロヘキシルアミンＨＢｒ０．３重量％、パルミチン酸１重量％、セバシン酸０．５重量％、イソプロピルアルコ−ル残部とした。
【００２８】
〔比較例８〜１４〕
実施例１〜７に対し、各不飽和脂肪酸アミドの含有量を２．０重量％とし、シクロヘキシルアミンＨＢｒ０．３重量％、パルミチン酸１重量％、セバシン酸０．５重量％、イソプロピルアルコ−ル残部とした。
【００２９】
これらの実施例並びに比較例の各フラックスについて、フラックスをガラスエポキシプリント回路基板に発泡塗布し、９０℃で予熱のうえ、はんだ浴温度２４５℃，浸漬時間３秒の条件でフロ−法によりはんだ付けし、フラックス残渣付のこのプリント回路基板を、−２５℃３０分間，＋７０℃３０分間を１サイクルとするヒ−トサイクル試験を１０００回行ったところ、全ての実施例並びに比較例８〜１４ではフラックス残渣のクラック発生が全く観察されなかったのに対し、比較例１〜７のそれぞれにおいては、多数のクラックの発生が観られた。
【００３０】
また、上記の実施例並びに比較例の各フラックスについて、上記フロ−法ではんだ付けしたのち、フラックス残渣を付けたままで、ＯＡ機器のケ−スを模擬したケ−スに入れ、２０００時間、通常の事務室に放置後、表面絶縁抵抗値を測定したところ、全ての実施例並びに比較例１〜７は、初期表面絶縁抵抗値に対し１桁以内の低下にとどまっていたが、比較例８〜１４のそれぞれにおいては、３桁以上の低下であった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る液状フラックス及びはんだ付け方法によれば、はんだ付け後でのフラックス残渣がヒ−トサイクルに曝されても、その残渣のクラック発生を防止してマイグレ−ションを排除でき、しかもそのフラックス残渣の絶縁性を充分に保持させ、絶縁保護皮膜として有効に利用できるから、フロ−法により、且つフラックス残渣の洗浄除去を行うことなく優れた作業性、安全性のもとでプリント回路基板への回路素子の実装を行うことができる。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a liquid flux and a soldering method using the liquid flux, and is particularly suitable for a flow soldering method.
[0002]
[Prior art]
When mounting circuit elements on a printed circuit board, flow soldering is often used.
In this flow method, a lead wire of a circuit element is inserted and supported in a hole of a printed circuit board, and the circuit board is further supported by a flux bath (a flux solution in which a flux mainly composed of rosin or the like is dissolved in a solvent). Then, the circuit board is preheated and then immersed in a solder bath for 2 to 4 seconds to solder the lead wires of the circuit elements to the conductors of the circuit board.
[0003]
In this case, the flux is indispensable for removing the oxide on the surface of the base material (conductor surface), promoting the wettability with respect to the solder, etc. Usually, rosin alone has a weak activity and it is difficult to achieve these functions sufficiently. Therefore, activators such as organic amine hydrohalides, organic acids, salts of organic acids and organic amines are added.
[0004]
However, under the addition of the activator, erosion of the conductor due to the complex formation reaction between the flux residue after soldering and the base material is inevitable, so in the above-mentioned printed circuit board soldering work, the flux residue is removed. It was washed and removed with a fluorocarbon cleaning solution.
[0005]
In recent years, however, the destruction of the global environment due to the destruction of the ozone layer of chlorofluorocarbon compounds has become a problem on a global scale. Alcohol (mainly isopropyl alcohol), water (water-soluble flux) are used as alternative cleaning solutions. Or the addition of a saponifying agent is necessary), the use of a semi-aqueous cleaning solution, alternative chlorofluorocarbon containing hydrogen atoms in the molecule (for example, HCFC-225), etc. However, water or semi-water systems require troublesome drainage treatment, and it is not easy to dry fine parts. Furthermore, a high-cost special cleaning device (for example, an ultrasonic cleaning device) is required. Necessary and alternative chlorofluorocarbons are required to have an ozone depletion coefficient and a global warming coefficient of 0 to very small, and are expensive.
[0006]
Thus, the practical application of non-cleaning flux is being studied, and a proposal of a corrosion-resistant flux that can prevent the corrosion of the base material (conductor) due to the flux residue (Japanese Patent Laid-Open No. 3-238195, Japanese Patent Publication No. 4-33557). Etc.), a proposal of a low solid differentiation flux for avoiding a probe pin contact failure of an insert kit tester has been made.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the present inventors, as a problem that must be solved in the practical use of no-clean flux, migration that occurs due to flux residue cracking based on the heat cycle during use of a printed circuit board. Knew that there is.
[0008]
That is, a heat stress crack is generated in the flux residue due to the heat cycle during use of the printed circuit board, and an electrolyte solution is generated in this crack due to moisture absorbed and ions (for example, halogen ions) eluted from the flux residue. When a voltage is applied to the printed circuit board, a weak current flows through the electrolyte solution. As a result, the anode-side conductor is eluted by an electrolysis reaction, and the eluted conductor material ions are discharged and deposited on the cathode-side conductor. Conductor material atoms may grow in a dendritic shape toward the anode side, eventually leading to a short circuit between the two conductors. In fact, there is a normal flow between the silver electrodes by the thick film method with an interval of 0.5 mm. Flux (polymerized rosin 10% by weight, cyclohexylamine HBr 0.3% by weight, palmitic acid 1% by weight, sebacic acid 0.5% by weight, isopropyl Turkey - Le balance) was applied and dried to form a crack across the electrodes, after 1000 hours applying a DC voltage 100 V was observed, Migrating - Deployment has occurred.
[0009]
Accordingly, the present inventors have intensively investigated means for preventing the occurrence of cracks of the flux residue under the heat cycle, and as a result, 0.05 to 1.% of unsaturated fatty acid amide was added to the flux. It was found that 0% by weight was effective.
[0010]
Conventionally, in a cream solder, in order to improve the cleaning properties and viscosity characteristics (printability, etc.) of the flux residue after soldering, 1 to 20 weights of amide having an unsaturated alkyl group having 16 to 24 carbon atoms is used. % Of fluxes and solder powders are known (Japanese Patent Publication No. 4-64799).
[0011]
However, in the present inventors, if the unsaturated fatty acid amide is contained in the non-cleaning flux whose detergency is unquestioned at 1.0% by weight or less excluded from the cream solder, the flux The occurrence of cracks due to the heat cycle of the residue can be sufficiently prevented, migration can be eliminated, and the insulating properties of the flux residue can be maintained stably, and can be used as an effective insulating film, 1.0 weight It has been found that when the content is more than 50%, deterioration of the insulation performance over time is unavoidable and cannot be used as an insulation film.
[0012]
An object of the present invention is to use a liquid flux that can sufficiently prevent migration and can effectively use a flux residue as an insulating film in a liquid flux that is used without washing, based on the above-described knowledge, and the flux. It is to provide all soldering methods.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The liquid flux according to the present invention is characterized in that in a flux containing at least rosin and / or modified rosin, an activator, and a solvent, the unsaturated fatty acid amide is 0.05 to 1.0% by weight. As the unsaturated fatty acid amide, one or more of oleic acid amide, linolenic acid amide, undecylenic acid amide, elaidic acid amide, erucic acid amide, sorbic acid amide, and linoleic acid amide can be used.
[0014]
The soldering method according to the present invention is characterized in that soldering is performed using the above-described liquid flux, and the flux residue after soldering is left as an insulating film.
[0015]
In the present invention, the base liquid flux may contain at least a rosin or / and a modified rosin, an activator and a solvent and has a viscosity that can be used in the flow method. A corrosion inhibitor (for example, phthalic acid, a benzotriazole compound, a gallic acid ester such as n-propyl gallate) for suppressing corrosion may be added.
[0016]
As the rosin and / or modified rosin, natural rosin, polymerized rosin, phenol-modified rosin, maleated rosin, hydrogenated rosin and the like can be used.
[0017]
Examples of the activator include organic amine hydrohalides (eg, cyclohexylamine HBr, aniline hydrochloride, hydrazine hydrochloride, etc.), organic acids (eg, palmitic acid, sebacic acid, etc.), organic acids and organic amines. Salts (eg, tributylamine adipate, diethylamine succinate, etc.) can be used.
[0018]
As the solvent, an organic solvent such as an alcohol capable of dissolving the flux solid content to a viscosity usable in the above-mentioned flow method can be used, and isopropyl alcohol is usually used.
[0019]
In the present invention, the reason for limiting the content of unsaturated fatty acid amide to 0.05 to 1.0% by weight is that if it is 0.05% by weight or less, cracks occur under the heat cycle of the flux residue after soldering. It is difficult to prevent it satisfactorily, and if it is 1.0% by weight or more, hygroscopic foreign matters such as dust are likely to adhere to the flux residue, and the surface insulation strength declines with time, and the flux residue is effectively used as an insulating film. Because it is difficult.
[0020]
In the present invention, the content of unsaturated fatty acid amide is preferably 0.1 to 0.4% by weight.
In the present invention, the reason for eliminating the use of saturated fatty acid amides is that the content needs to be 1.0% by weight or more in order to exert an effective crack prevention effect. This is because it is difficult to effectively use the residue as an insulating film, and the solubility in low molecular weight alcohol is low, so that component separation occurs during flux storage (dark storage).
[0021]
According to the soldering method of the present invention, using the liquid flux according to the present invention, the circuit element is soldered to the printed circuit board by a flow method, and the flux residue is left without being washed and removed to form an insulating film. Can be used. For example, the lead wire of the circuit element is inserted and supported in the hole of the printed circuit board, and the liquid flux of the present invention is blown from the porous tube such as the porous ceramic tube or the sintered metal tube in the tank. While foaming, the printed circuit board is passed over the foamed liquid surface to apply the flux, and then the circuit board is preheated and immersed in a jet solder bath or a static solder bath for 2 to 4 seconds. The lead wire is soldered to the conductor of the circuit board, and the flux residue is left without being washed away.
[0022]
[Action]
Due to the inclusion of 0.05% by weight or more of unsaturated fatty acid amide, the flux residue after soldering can be given sufficient elongation, and thermal stress cracking of the flux residue occurs even when exposed to a heat cycle. Can be prevented and migration can be eliminated well.
[0023]
In addition, since the content of unsaturated fatty acid amide is 1.0% by weight or less, adhesiveness is suppressed, adhesion of hygroscopic powder such as dust to the flux residue can be sufficiently prevented, and insulation of the flux residue The flux residue can be used effectively as an insulating protective film.
These effects can also be confirmed from the comparison of the results of the heat cycle test and the surface insulation resistance test between the examples and comparative examples described below.
[0024]
【Example】
The composition of the example of the liquid flux according to the present invention is as follows.
[Example 1]
Polymerized rosin 10% by weight, cyclohexylamine HBr 0.3% by weight (active agent), palmitic acid 1% by weight (active agent), sebacic acid 0.5% by weight (active agent), oleic acid amide 0.2% by weight, isopropyl The remainder of the alcohol.
[0025]
[Examples 2 to 7]
For Example 1, 0.2% by weight of oleic acid amide, 0.2% by weight of linolenic acid amide, 0.2% by weight of undecylenic acid amide, 0.2% by weight of elaidic acid amide, 0.2% by weight of erucic acid amide, respectively. The same as Example 1 except that 2% by weight, 0.2% by weight of sorbic acid amide and 0.2% by weight of linoleic acid amide were respectively used.
[0026]
Example 8
Example 1 is different from Example 1 except that two unsaturated fatty acid amides of 0.14% by weight of oleic acid amide and 0.06% by weight of linolenic acid amide are used instead of 0.2% by weight of oleic acid amide. Same as
[0027]
[Comparative Examples 1-7]
With respect to Examples 1 to 7, the content of each unsaturated fatty acid amide was 0.03% by weight, cyclohexylamine HBr 0.3% by weight, palmitic acid 1% by weight, sebacic acid 0.5% by weight, isopropyl alcohol The rest.
[0028]
[Comparative Examples 8-14]
With respect to Examples 1 to 7, the content of each unsaturated fatty acid amide was 2.0% by weight, cyclohexylamine HBr 0.3% by weight, palmitic acid 1% by weight, sebacic acid 0.5% by weight, isopropyl alcohol The rest.
[0029]
For each of the fluxes of these examples and comparative examples, the flux is foamed and applied to a glass epoxy printed circuit board, preheated at 90 ° C., and soldered by a flow method under the conditions of a solder bath temperature of 245 ° C. and an immersion time of 3 seconds. When the heat cycle test was performed 1000 times on this printed circuit board with the flux residue at -25 ° C. for 30 minutes and + 70 ° C. for 30 minutes, all the examples and comparative examples 8 to 14 While no flux residue cracking was observed, in each of Comparative Examples 1 to 7, numerous cracks were observed.
[0030]
In addition, after soldering each of the fluxes of the above-mentioned examples and comparative examples by the above-mentioned flow method, the flux residue is left on and placed in a case simulating the case of OA equipment for 2000 hours. When the surface insulation resistance values were measured after being left in the office, all Examples and Comparative Examples 1 to 7 had a decrease within one digit with respect to the initial surface insulation resistance values, but Comparative Examples 8 to Each of 14 was a drop of 3 digits or more.
[0031]
【The invention's effect】
According to the liquid flux and the soldering method of the present invention, even if the flux residue after soldering is exposed to the heat cycle, the residue can be prevented from cracking and migration can be eliminated. Since the insulation of the flux residue is sufficiently retained and can be effectively used as an insulating protective film, the printed circuit board is excellent in workability and safety by the flow method and without cleaning and removing the flux residue. The circuit element can be mounted on the board.