JP3867116B2 - はんだ付け用フラックス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の電子部品をプリント基板上にはんだ付けする際に使用するはんだ付け用フラックスに関するものであって、特に前記プリント基板の銅ランド上に、無電解ニッケルメッキが施されている場合における、フラックスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に電子部品をプリント基板上にはんだ付けする場合、プリント基板に形成された銅のランドに、錫−鉛合金はんだや無鉛はんだを使用してはんだ付けするのであるが、前記ランドの表面には、銅の酸化を防止するためにニッケルの無電解メッキが施されることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ランドに無電解ニッケルメッキを施す場合には、還元剤として次亜リン酸塩が使用されるため、ニッケルのメッキ層中に微量のリン化合物が残存する。
【０００４】
そのため、無電解ニッケルメッキの表面にはんだ合金を使用してはんだ付けする際に、ニッケルメッキ中のニッケルが熔融したはんだ合金中に拡散し、ニッケルメッキ層とはんだ合金との境界に局部的にリンが偏析し、極端に濃化された部分が生じ、接合強度が低下してはんだ付けが剥がれることがあった。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、はんだ付けの際のニッケルの熔融はんだ合金への拡散を抑制し、リンの濃化を防止してはんだ付けの接合強度を向上させることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
而して本発明は、無電解ニッケルメッキを施した基板にはんだ付けを行う際に使用するフラックスであって、当該フラックス中に、銅、鉛又はビスマスの脂肪酸塩を０．１〜２０質量％添加したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明は、基板のランドに無電解ニッケルメッキが施されている場合について使用される。当該無電解ニッケルメッキを施すランドの金属は限定されるものではないが、当該金属が銅であることが好ましい。
【０００９】
またはんだ付けの際のはんだ合金の種類も限定されるものではないが、通常の錫−鉛合金はんだを使用することができ、また錫をベースとして、銀、亜鉛、ビスマス、インジウム、アンチモンなどの金属を混合した無鉛はんだを使用することも可能である。
【００１０】
また本発明のベースとなるフラックスとしては、通常のはんだ付け用のフラックスとして使用される樹脂、活性剤、溶剤などをそのまま使用することができ、ＲＡフラックスなどのはんだ付けに汎用されるフラックスをそのまま使用することができる。
【００１１】
本発明においてフラックスに添加される金属塩の金属成分は、銅、鉛又はビスマスなどが適当であり、また酸成分としては、種々の脂肪酸が使用される。なお本発明において脂肪酸には、ナフテン酸を含むものとする。具体的には、ステアリン酸鉛、オクチル酸ビスマス、ナフテン酸銅などを使用することができる。
【００１２】
【作用】
本発明においては、ランド表面のニッケルがはんだ合金中に拡散するのを抑制し、ランドとはんだの境界においてリンが濃化するのを防止することにより、はんだの接合強度を向上させる。
【００１３】
本発明においてニッケルのはんだ合金中への拡散が抑制される理由は明らかではないが、フラックス中に金属塩を含有することにより、当該金属塩から析出した金属がニッケルに先立ってはんだ合金中の金属と反応して拡散し、これによってニッケルとはんだ合金中の金属との反応が抑制され、ニッケルが拡散しなくなっているものと考えられる。
【００１４】
【実施例】
［実験例１］
基板上に、銅にニッケルの無電解メッキを施した直径０．８mmのランドを形成し、当該基板に下記のフラックスをそれぞれ別個に２００μｍの厚さに印刷し、そのランドの上に直径０．８mmのＳｎ−37Ｐｂのはんだボールを載置し、加熱してはんだボールをリフローした。
フラックス１：ＲＡフラックス（塩素含有量０．２％）（ブランク）
フラックス２：フラックス１にステアリン酸鉛５wt％を添加
フラックス３：フラックス１にナフテン酸銅３wt％を添加
【００１５】
［実験例２］
基板上に、銅にニッケルの無電解メッキを施した直径０．８mmのランドを形成し、当該基板に下記のフラックスをそれぞれ別個に２００μｍの厚さに印刷し、そのランドの上に直径０．８mmのＳｎ−3.5Ａｇのはんだボールを載置し、加熱 してはんだボールをリフローした。
フラックス４：水溶性フラックス（塩素含有量２％）（ブランク）
フラックス５：フラックス４にステアリン酸鉛２wt％とナフテン酸銅３wt％を添加
フラックス６：フラックス４にオクチル酸ビスマス３wt％を添加
【００１６】
［実験例３］
基板上に、銅にニッケルの無電解メッキを施した直径０．８mmのランドを形成し、当該基板に、下記の各フラックス１０wt％とＳｎ−37Ｐｂのはんだ粉末（平均粒径２０〜４０μｍ）９０wt％とを混合して調製したペーストを、それぞれ別個に２００μｍの厚さに印刷し、加熱してはんだ粉末をリフローした。
フラックス７：ＲＡフラックス（塩素含有量０．２％）（ブランク）
フラックス８：フラックス７にステアリン酸鉛５wt％を添加
フラックス９：フラックス７にナフテン酸銅３wt％を添加
【００１７】
［評価方法］
１．ニッケル及びリンの分布状態
上記各実験例ではんだ付けした基板について、はんだ付け部分におけるニッケルとリンとの分布状態をＸ線マイクロアナライザーにより観察し、ニッケルの拡散及びリンの濃化の有無を調べた。
【００１８】
２．接合強度
前記各実験例ではんだ付けした基板のはんだ付け部について、引っ張り試験を行って接合強度を測定した。平均強度がフラックス１、４、７のブランクより１０％以上向上したものは、接合強度の向上に効果ありと判定した。
【００１９】
３．はんだ付け性
前記各実験例ではんだ付けした基板のはんだ付け部を２０倍の顕微鏡で観察し、はんだの基板への濡れの状態を調べた。
【００２０】
［試験結果］
以上の各試験の結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【発明の効果】
表１からも明らかなように、本発明のフラックスを使用した場合には、はんだ付け部分においてニッケルのはんだへの拡散が抑制され、リンの濃化が防止されて、はんだ付けの接合強度が向上する。またはんだ付け性も良好であって、本発明を適用したことによるはんだ付け性の低下は見られない。

Claims (1)

1. 無電解ニッケルメッキを施した基板にはんだ付けを行う際に使用するフラックスであって、当該フラックス中に、銅、鉛又はビスマスの脂肪酸塩を０．１〜２０質量％添加したことを特徴とする、はんだ付け用フラックス